JPH1029762A - Heating roller device - Google Patents

Heating roller device

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JPH1029762A
JPH1029762A JP635297A JP635297A JPH1029762A JP H1029762 A JPH1029762 A JP H1029762A JP 635297 A JP635297 A JP 635297A JP 635297 A JP635297 A JP 635297A JP H1029762 A JPH1029762 A JP H1029762A
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intermediate layer
heat roller
hard
layer
carbon film
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Yukio Miya
宮  行男
Osamu Sugiyama
杉山  修
Ryuta Koike
▲龍▼太 小池
Takashi Toida
孝志 戸井田
Yuji Fukazawa
深沢  裕二
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve abrasion resistance of an outside surface of a thermal roller so as to increase availability of a heating roller device. SOLUTION: In this heating roller device provided with a central shaft, a thermal roller 5 supported by the central shaft so as to be rotated, and a heating means arranged on the inside of the thermal roller 5, a hard carbon film consisting of hydrogenated amorphous carbon is formed on the outside surface 5b of the thermal roller 5. The hard carbon film is formed desirably via an intermediate layer 11 improving close contact to the thermal roller outside surface 5b. If a hard layer is formed additionally on the outside surface of the thermal roller 5 and a hard carbon film is formed on the hard layer via an intermediate layer, abrasion resistance can be improved further.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、糸条またはフィ
ルムなどを加熱した状態で延伸するためにために使用さ
れる加熱ローラ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating roller device used for drawing a yarn or a film in a heated state.

【0002】[0002]

【従来の技術】糸条またはフィルムなどを加熱した状態
で延伸するために加熱ローラ装置が使用されるが、従来
の加熱ローラ装置としては、たとえば特開平2−333
44号公報に見られるようなものがある。この加熱ロー
ラ装置は、中心軸と、その中心軸に支持されて回転する
熱ローラと、その熱ローラの内側に設けられた加熱手段
とを備えている。そして、その熱ローラはクロムモリブ
デン鋼で円筒状に形成され、その外表面は硬質クロムメ
ッキによって形成された硬質クロム膜で被覆されてい
る。
2. Description of the Related Art A heating roller device is used to stretch a yarn or a film in a heated state.
No. 44, for example. This heating roller device includes a central shaft, a heating roller supported by the central shaft and rotating, and a heating unit provided inside the heating roller. The heat roller is formed of chromium molybdenum steel in a cylindrical shape, and its outer surface is covered with a hard chromium film formed by hard chrome plating.

【0003】このような加熱ローラ装置の熱ローラの表
面は、糸条やフィルムなどを加熱した状態で延伸するた
め、張力を印加して摺動する糸条やフィルムとの摺接に
よって摩耗が発生する。そのため、従来の熱ローラでは
上述のように、外表面にビッカース硬度1000程度の
硬質クロム膜を形成している。
Since the surface of the heat roller of such a heating roller device is stretched while heating the yarn or film, abrasion occurs due to sliding contact with the yarn or film which is slid by applying tension. I do. Therefore, in the conventional heat roller, as described above, a hard chromium film having a Vickers hardness of about 1000 is formed on the outer surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱ロー
ラを高速で回転させているため、硬質クロム膜を形成し
ても熱ローラの表面の摩耗の発生を避けられなかった。
However, since the heat roller is rotated at a high speed, even if a hard chromium film is formed, abrasion of the surface of the heat roller cannot be avoided.

【0005】加熱ローラ装置の使用により、その熱ロー
ラの表面に摩耗が発生すると、その断面形状が溝形状に
なり、複数本のフィラメントをより合わせた糸条を延伸
する場合にそのフィラメント切れが発生する。さらに摩
耗により生ずる溝のコーナ部分が鋭角になると糸条が断
線するという問題点が生じる。また、フィルムを延伸す
る場合においても、フイルムの表面に傷が発生したり、
切断するという問題が発生する。
When the surface of the heat roller is worn due to the use of the heating roller device, the cross-sectional shape becomes a groove shape, and when a yarn in which a plurality of filaments are twisted is drawn, the filament breaks. I do. Further, when the corners of the grooves formed by the wear become sharp, the yarn breaks. Also, when the film is stretched, the surface of the film may be damaged,
The problem of disconnection occurs.

【0006】そのため、熱ローラに摩耗が発生すると、
加熱ローラ装置の運転を止めて、その摩耗した熱ローラ
を新しい熱ローラと交換して対応している。したがっ
て、その熱ローラの交換作業に手間がかかるばかりか、
加熱ローラ装置の稼動率が低下し、糸条やフィルムなど
の延伸作業が遅れるという問題があった。
Therefore, when the heat roller wears,
The operation of the heating roller device is stopped, and the worn heat roller is replaced with a new heat roller. Therefore, it takes time and effort to replace the heat roller,
There has been a problem that the operation rate of the heating roller device is reduced, and the drawing operation of a yarn or a film is delayed.

【0007】この発明は、従来の加熱ローラ装置におけ
る上述のような問題を解決するためになされたものであ
り、熱ローラの外表面の耐摩耗性を飛躍的に向上させ
て、加熱ローラ装置の熱ローラを交換せずに使用できる
時間を大幅に延ばし、その稼動率を格段に高めることを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem in the conventional heating roller device, and has greatly improved the wear resistance of the outer surface of the heating roller, thereby improving the heating roller device. An object of the present invention is to greatly extend the time that can be used without replacing the heat roller, and to significantly increase the operation rate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、上述のような加熱ローラ装置における熱
ローラの外表面に、水素化アモルファスカーボンによる
硬質カーボン膜を形成したものである。その硬質カーボ
ン膜を熱ローラの外表面への密着性を高める中間層を介
して形成するとなおよい。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a hard carbon film made of hydrogenated amorphous carbon is formed on the outer surface of a heat roller in the above-described heat roller device. It is more preferable to form the hard carbon film via an intermediate layer that enhances the adhesion to the outer surface of the heat roller.

【0009】その中間層を、金属と周期律表第IVb族
の元素との2層膜によって、あるいは金属と周期律表第
IVb族の元素との合金膜によって形成するとよい。あ
るいはまた、その熱ローラの中間層を、熱ローラの外表
面に直接形成される第1の中間層と、その第1の中間層
上に形成される第2の中間層とによって形成し、その第
2の中間層上に硬質カーボン膜を形成するようにし、そ
の第1の中間層がチタン(Ti)又はクロム(Cr)か
らなり、第2の中間層がシリコンカーバイト(SiC)
又はタングステンカーバイト(WC)からなるようにし
てもよい。
The intermediate layer may be formed of a two-layer film of a metal and an element of Group IVb of the Periodic Table, or an alloy film of a metal and an element of Group IVb of the Periodic Table. Alternatively, the intermediate layer of the heat roller is formed by a first intermediate layer formed directly on the outer surface of the heat roller, and a second intermediate layer formed on the first intermediate layer. A hard carbon film is formed on the second intermediate layer, the first intermediate layer is made of titanium (Ti) or chromium (Cr), and the second intermediate layer is made of silicon carbide (SiC).
Alternatively, it may be made of tungsten carbide (WC).

【0010】また、加熱ローラ装置における熱ローラの
外表面に硬質層を形成し、その硬質層上に密着性を高め
る中間層を介して水素化アモルファスカーボンによる硬
質カーボン膜を形成するとさらによい。
It is further preferable that a hard layer is formed on the outer surface of the heat roller in the heating roller device, and a hard carbon film made of hydrogenated amorphous carbon is formed on the hard layer via an intermediate layer for improving the adhesion.

【0011】その場合の中間層も、チタン(Ti)又は
クロム(Cr)からなる第1の中間層と、シリコンカー
バイト(SiC)又はタングステンカーバイト(WC)
からなる第2の中間層によって形成するとよい。上記熱
ローラの硬質層は、硬質クロムメッキによって形成され
た硬質クロム膜,あるいは基材の浸炭層または焼き入れ
層により形成される。
In this case, the intermediate layer also includes a first intermediate layer made of titanium (Ti) or chromium (Cr), silicon carbide (SiC) or tungsten carbide (WC).
It is good to form by the 2nd intermediate layer which consists of. The hard layer of the heat roller is formed of a hard chromium film formed by hard chrome plating, or a carburized or quenched layer of a base material.

【0012】この発明による加熱ローラ装置において、
熱ローラの外表面に形成する水素化アモルファスカーボ
ンによる硬質カーボン膜は、黒色を有し、ダイヤモンド
によく似た性質をもつため、DLC(diamond like carb
on) 膜とも呼ばれる。この硬質カーボン膜は、ビッカー
ス硬度4000という高い機械的硬度をもち、さらに摩
擦係数は0.1程度と、従来の熱ローラの外表面に形成
していた硬質クロム膜の1/5から1/10という低い
摩擦係数を有している。その上、この硬質カーボン膜の
表面粗さは1nm以下であり、表面平滑性に優れてい
る。
In the heating roller device according to the present invention,
Since the hard carbon film made of hydrogenated amorphous carbon formed on the outer surface of the heat roller has a black color and has properties very similar to diamond, DLC (diamond like carb)
on) Also called a membrane. This hard carbon film has a high mechanical hardness of Vickers hardness 4000 and a coefficient of friction of about 0.1, which is 1/5 to 1/10 that of a hard chromium film formed on the outer surface of a conventional heat roller. It has a low friction coefficient. In addition, the surface roughness of this hard carbon film is 1 nm or less, and it is excellent in surface smoothness.

【0013】そのため、外表面に硬質カーボン膜を形成
したこの発明の加熱ローラ装置における熱ローラは、耐
摩耗性に極めて優れ、従来の硬質クロム膜を設けた熱ロ
ーラと比較すると、10倍以上の長寿命化を達成するこ
とができる。さらに、この硬質カーボン膜を熱ローラの
外表面に、上述した各種の中間層を介して形成すること
により、より一層熱ローラに対する硬質カーボン膜の密
着力が高くなり、さらに耐摩耗性が向上する。
[0013] Therefore, the heat roller in the heating roller device of the present invention having a hard carbon film formed on the outer surface is extremely excellent in abrasion resistance and is at least 10 times as large as a heat roller provided with a conventional hard chromium film. A longer life can be achieved. Further, by forming the hard carbon film on the outer surface of the heat roller via the above-described various intermediate layers, the adhesion of the hard carbon film to the heat roller is further increased, and the wear resistance is further improved. .

【0014】その中間層を2層で構成し、硬質カーボン
膜の下にシリコンカーバイトまたはタングステンカーバ
イトによる第2の中間層を設けることにより耐アルカリ
性にも優れた熱ローラになる。
By forming the intermediate layer in two layers and providing the second intermediate layer of silicon carbide or tungsten carbide under the hard carbon film, a heat roller having excellent alkali resistance can be obtained.

【0015】すなわち、加熱ローラ装置は、熱ローラの
表面に形成した硬質カーボン膜の表面に固着した油剤や
糸屑や繊維補助剤をエッチング除去するとき、アルカリ
溶液を用いるが、このときに、硬質カーボン膜にごくま
れに発生するピンホールを介して、アルカリ溶液が侵入
しても、第2の中間層はエッチングされない。そのた
め、硬質カーボン膜の剥離などの劣化が発生する恐れが
なくなる。また、熱ローラの表面に直接形成するチタン
またはクロムによる第1の中間層は、熱ローラの基材
(クロムモリブデン鋼等)との密着性を強固にする役割
を果たす。
That is, the heating roller device uses an alkaline solution to etch away the oil agent, lint and fiber auxiliary agent fixed on the surface of the hard carbon film formed on the surface of the heating roller. The second intermediate layer is not etched even if an alkaline solution enters through a pinhole which is rarely generated in the carbon film. Therefore, there is no possibility that deterioration such as peeling of the hard carbon film occurs. Further, the first intermediate layer made of titanium or chromium directly formed on the surface of the heat roller plays a role of strengthening the adhesiveness with the base material (chromium molybdenum steel or the like) of the heat roller.

【0016】さらに、上記中間層の下層に硬質層を設
け、熱ローラの外表面に形成する被膜を、硬質層−中間
層−硬質カーボン膜の構造にすると、摩耗試験の結果、
その硬質カーボン膜の耐久性が、硬質層を設けないとき
と比較してより一層向上することが確かめられた。
Further, when a hard layer is provided below the intermediate layer, and the coating formed on the outer surface of the heat roller has a structure of hard layer-intermediate layer-hard carbon film, the wear test results
It was confirmed that the durability of the hard carbon film was further improved as compared with the case where no hard layer was provided.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。まず、この発明を実施する加熱
ローラ装置の構成を図1によって説明する。この加熱ロ
ーラ装置は、図1に示すように、中空の中心軸1の外周
部に一対のフランジ2,3を介して、円筒形状の熱ロー
ラ5を支持している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of a heating roller device embodying the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, this heating roller device supports a cylindrical heat roller 5 on a peripheral portion of a hollow central shaft 1 via a pair of flanges 2 and 3.

【0018】一対のフランジ2,3はそれぞれ円盤状を
なし、中心軸1より内径が大きい円筒部2a,3aを一
体に設けた対称な形状をなし、その各円筒部2a,3a
と中心軸1との間にそれぞれ軸受6,7を設け、熱ロー
ラ5が中心軸1の回りで回転自在となるようにしてい
る。
Each of the pair of flanges 2 and 3 has a disk shape, and has a symmetrical shape in which cylindrical portions 2a and 3a having an inner diameter larger than the central axis 1 are integrally provided.
Bearings 6 and 7 are provided between the heat roller 5 and the central shaft 1 so that the heat roller 5 can rotate around the central shaft 1.

【0019】熱ローラ5とフランジ2,3とは、図示し
ないネジ等による固定手段により固着される。そして、
フランジ2,3のいずれか一方を図示しないモータを回
転駆動源とする回転機構により回転させることにより、
熱ローラ5が中心軸1のまわりで回転する。そのための
ギアあるいはプーリがフランジ2,3の一方に装着され
るが、図示を省略している。
The heat roller 5 and the flanges 2 and 3 are fixed by fixing means such as screws (not shown). And
By rotating one of the flanges 2 and 3 by a rotation mechanism using a motor (not shown) as a rotation drive source,
The heat roller 5 rotates around the central axis 1. A gear or pulley for this purpose is mounted on one of the flanges 2 and 3, but is not shown.

【0020】さらに、中心軸1には一対のフランジ部1
a,1bが形成されており、その間に磁性材料からなる
鉄心8を介してコイル9を装着している。そして、この
コイル9の端子は、図1には図示していないが中心軸1
の中空部1cを通して外部に導き出され、低周波の交流
電圧が印加される。このコイル9に交流電圧を印加する
と交番磁束が発生し、その交番磁束によって熱ローラ5
の内周壁に円周方向の短絡電流を誘導し、熱ローラ5を
ジュール熱による誘導発熱によって発熱させる。
Further, a pair of flange portions 1
a and 1b are formed, and a coil 9 is mounted therebetween through an iron core 8 made of a magnetic material. The terminal of the coil 9 is not shown in FIG.
Through the hollow portion 1c, and a low-frequency AC voltage is applied. When an alternating voltage is applied to the coil 9, an alternating magnetic flux is generated, and the alternating magnetic flux generates
A short-circuit current in the circumferential direction is induced in the inner peripheral wall of the heat roller 5 to cause the heat roller 5 to generate heat by induction heat generated by Joule heat.

【0021】また、この円筒形状の熱ローラ5には、中
空のジャケット室5aを設けており、このジャケット室
5aの内部に気体液体二相の熱媒体(例えばナフタレ
ン)を封入する。このジャケット室5a内に封入された
熱媒体は、熱ローラ5の発熱によって蒸発気化し、その
蒸発気化したものが熱ローラ5の温度が低い表面部分の
ジャケット室5aの内壁に触れたとき、凝集して潜熱を
発生する。この潜熱の発生により、温度が低い表面部分
のジャケット室5aの内壁を加熱する。
The cylindrical heat roller 5 is provided with a hollow jacket chamber 5a, and a gas-liquid two-phase heat medium (for example, naphthalene) is sealed in the jacket chamber 5a. The heat medium sealed in the jacket chamber 5a evaporates and evaporates due to the heat generated by the heat roller 5, and when the evaporated substance touches the inner wall of the jacket chamber 5a on the surface of the heat roller 5 where the temperature is low, the heat medium is agglomerated. And generate latent heat. Due to the generation of the latent heat, the inner wall of the jacket chamber 5a on the surface portion having a low temperature is heated.

【0022】そして、凝縮した熱媒体は、熱ローラ5の
温度が高い表面部分のジャケット室5aの内壁に触れる
と、その熱によって蒸発気化する。この熱媒体の蒸発気
化による熱の吸収と凝集による潜熱の発生とを繰り返す
ことによって、熱ローラ5の表面温度は均一化されるこ
とになる。したがって、この加熱ローラ装置において
は、鉄心8とコイル9とジャケット室5a内の熱媒体と
によって、温度制御機能を有する加熱手段を構成してい
る。
When the condensed heat medium touches the inner wall of the jacket chamber 5a on the surface of the heat roller 5 where the temperature is high, the heat is evaporated and vaporized by the heat. The surface temperature of the heat roller 5 is made uniform by repeating the absorption of heat by evaporation and evaporation of the heat medium and the generation of latent heat by aggregation. Therefore, in this heating roller device, the heating means having a temperature control function is constituted by the iron core 8, the coil 9, and the heat medium in the jacket chamber 5a.

【0023】次に、この加熱ローラ装置における熱ロー
ラ5の外表面に形成した被膜の構成例を、図2から図5
によって説明する。図2は図1に示した加熱ローラ装置
における熱ローラ5の第1の実施形態の外表面5b付近
の一部を拡大して示す断面図である。
Next, an example of the structure of the coating formed on the outer surface of the heat roller 5 in this heating roller device will be described with reference to FIGS.
It will be explained by. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part near the outer surface 5b of the first embodiment of the heat roller 5 in the heat roller device shown in FIG.

【0024】この熱ローラ5はクロムモリブデン鋼から
なり、その外表面5bに水素化アモルファスカーボンに
よる硬質カーボン膜10を形成している。この硬質カー
ボン膜10の膜厚は、用途によって変えればよいが、お
おむね1μmから5μmの範囲で均一な厚さにする。
The heat roller 5 is made of chromium molybdenum steel, and has a hard carbon film 10 made of hydrogenated amorphous carbon on its outer surface 5b. The thickness of the hard carbon film 10 may be changed depending on the application, but is generally uniform in a range of 1 μm to 5 μm.

【0025】その硬質カーボン膜10は、水素を含むア
モルファス構造で黒色をなし、ダイヤモンドによく似た
性質を備えている。すなわち、この硬質カーボン膜10
は、ビッカース硬度で4000という高い機械的硬度を
もち、摩擦係数は0.1と極めて低い。その上、表面粗
さは1nm以下であり、極めて表面平滑性に優れてい
る。そのため、外表面に硬質カーボン膜10を形成した
この熱ローラ5は、耐摩耗性に優れ、従来の外表面に硬
質クロム膜を設けた熱ロールと比較すると、10倍以上
の長寿命化を達成することができる。
The hard carbon film 10 has an amorphous structure containing hydrogen, has a black color, and has properties very similar to diamond. That is, this hard carbon film 10
Has a high mechanical hardness of 4000 in Vickers hardness and an extremely low friction coefficient of 0.1. In addition, the surface roughness is 1 nm or less, and is extremely excellent in surface smoothness. Therefore, the heat roller 5 having the hard carbon film 10 formed on the outer surface is excellent in abrasion resistance and achieves ten times or more longer life than the conventional heat roll provided with the hard chrome film on the outer surface. can do.

【0026】つぎに、図2と同様な断面図である図3に
よって、この発明による加熱ローラ装置における熱ロー
ラの第2の実施形態を説明する。この第2の実施形態の
熱ローラ5は、その外表面5bに硬質カーボン膜10を
外表面5bへの密着性を高める中間層11を介して形成
している。この硬質カーボン膜10の下層に設ける中間
層11としては、金属と周期律表第IVb族の元素との
合金膜、あるいは金属と周期律表第IVb族の元素との
2層膜(積層膜)で形成する。
Next, a second embodiment of the heat roller in the heating roller device according to the present invention will be described with reference to FIG. 3, which is a sectional view similar to FIG. In the heat roller 5 of the second embodiment, a hard carbon film 10 is formed on an outer surface 5b of the heat roller 5 via an intermediate layer 11 for improving the adhesion to the outer surface 5b. The intermediate layer 11 provided below the hard carbon film 10 is an alloy film of a metal and an element of Group IVb of the periodic table, or a two-layer film (laminated film) of a metal and an element of Group IVb of the periodic table. Formed.

【0027】具体的な中間層11の材料としては、金属
としてチタン,クロム,アルミニウム,タンタル,モリ
ブデン,あるいはタングステンなどが適用可能であり、
周期律表第IVb族の元素としてシリコン,ゲルマニウ
ム,あるいは炭素などを適用することができる。
Specific examples of the material of the intermediate layer 11 include titanium, chromium, aluminum, tantalum, molybdenum, and tungsten as the metal.
Silicon, germanium, carbon, or the like can be used as an element of Group IVb of the periodic table.

【0028】この中間層11の膜厚は、合金膜で構成す
るときは0.5μm程度とし、積層膜で構成するときは
各層それぞれ約0.5μmで合計1.0μm程度とす
る。このように、この第2の実施形態の熱ロール5は、
その表面に中間層11を介して硬質カーボン膜10を形
成しているので、その中間層11によって、硬質カーボ
ン膜10と熱ローラ5の基材(クロムモリブデン鋼)と
の密着性が高められる。
The thickness of the intermediate layer 11 is about 0.5 μm when it is composed of an alloy film, and about 0.5 μm for each layer when it is composed of a laminated film, and is about 1.0 μm in total. Thus, the heat roll 5 of the second embodiment is
Since the hard carbon film 10 is formed on the surface with the intermediate layer 11 interposed therebetween, the intermediate layer 11 enhances the adhesion between the hard carbon film 10 and the base material (chromium molybdenum steel) of the heat roller 5.

【0029】この中間層11を金属と周期律表第IVb
族の元素との2層膜で形成した場合には、その下層の金
属膜は熱ローラ5の外表面との密着力を高くする役割を
もち、周期律表第IVb族の元素は硬質カーボン膜10
と共有結合して密着力を高くする役割をもつ。したがっ
て、この中間層11を設けた実施形態によれば、熱ロー
ラ5に対する硬質カーボン膜10の密着力が高くなり、
熱ローラ5の耐摩耗性が一層高まり、加熱ローラ装置の
稼動率をより高めることができる。
The intermediate layer 11 is made of a metal and the periodic table IVb.
When formed of a two-layer film with an element of group IV, the metal film therebelow serves to increase the adhesion to the outer surface of the heat roller 5, and the element of group IVb of the periodic table is a hard carbon film. 10
It has the role of increasing cohesion by covalently bonding with. Therefore, according to the embodiment in which the intermediate layer 11 is provided, the adhesion of the hard carbon film 10 to the heat roller 5 increases,
The wear resistance of the heat roller 5 is further increased, and the operation rate of the heat roller device can be further increased.

【0030】つぎに、図2と同様な断面図である図4を
用いて、この発明による加熱ローラ装置における熱ロー
ラの第3の実施形態を説明する。この第3の実施形態の
熱ローラ5は、熱ローラ5の外表面に、下層の第1の中
間層11aと上層の第2の中間層11bとからなる中間
層11を介して硬質カーボン膜10を形成している。
Next, a third embodiment of the heating roller in the heating roller device according to the present invention will be described with reference to FIG. 4 which is a sectional view similar to FIG. The heat roller 5 according to the third embodiment includes a hard carbon film 10 on an outer surface of the heat roller 5 via an intermediate layer 11 including a lower first intermediate layer 11a and an upper second intermediate layer 11b. Is formed.

【0031】その第1の中間層11aは、チタン(T
i)またはクロム(Cr)被膜で形成し、第2の中間層
11bはシリコンカーバイト(SiC)またはタングス
テンカーバイト(WC)で形成する。
The first intermediate layer 11a is made of titanium (T
i) or a chromium (Cr) film, and the second intermediate layer 11b is formed of silicon carbide (SiC) or tungsten carbide (WC).

【0032】第1の中間層11aのチタンまたはクロム
被膜は、熱ローラ5の基材であるクロムモリブデン鋼と
の密着性を高める働きをもつ。また、第2の中間層11
bのシリコンカーバイトやタングステンカーバイトは、
耐アルカリ性に優れている。そのため、熱ローラ5に形
成した硬質カーボン膜10表面に固着する油剤あるいは
糸屑や繊維補助剤がスラッジ化したり炭化した付着物な
どをアルカリ溶液を用いてエッチング除去するとき、硬
質カーボン膜10内にアルカリ溶液が侵入しても、第2
の中間層11bはエッチングされない。したがって、硬
質カーボン膜10の剥離現象は発生しない。
The titanium or chromium coating of the first intermediate layer 11a has a function of improving the adhesion to the chromium molybdenum steel as the base material of the heat roller 5. Also, the second intermediate layer 11
b) Silicon carbide and tungsten carbide
Excellent alkali resistance. For this reason, when the oil agent, thread waste, fiber adhering agent, or the like that has become sludge or carbonized on the surface of the hard carbon film 10 formed on the heat roller 5 is removed by etching using an alkali solution, the hard carbon film 10 Even if the alkaline solution enters, the second
Is not etched. Therefore, the peeling phenomenon of the hard carbon film 10 does not occur.

【0033】上述のアルカリ溶液としては、水酸化ナト
リウム(NaOH)溶液を使用している。すなわち、水
酸化ナトリウム溶液を、強アルカリであるペーハ(p
H)が11〜13になるように調整して、熱ローラ5の
表面の付着物除去剤として使用する。この水酸化ナトリ
ウム溶液を用いて熱ローラ5に表面に固着した油剤,あ
るいは糸屑や繊維補助剤がスラッジ化したり炭化した付
着物を除去する処理は、綿ウエスに上述の水酸化ナトリ
ウム溶液を含ませて、熱ローラ5の表面に固着した付着
物をこすりながら除去する。あるいは前述の水酸化ナト
リウム溶液に熱ローラ5を浸漬して表面付着物をエッチ
ング除去する。
As the above-mentioned alkaline solution, a sodium hydroxide (NaOH) solution is used. That is, the sodium hydroxide solution is added to a strong alkali pH (p
H) is adjusted to be 11 to 13 and used as an agent for removing deposits on the surface of the heat roller 5. The treatment for removing the oil agent fixed on the surface of the heat roller 5 using the sodium hydroxide solution, or the sludge or carbonized deposit of the lint or the fiber auxiliary includes the above-mentioned sodium hydroxide solution in a cotton waste. Instead, the attached matter fixed to the surface of the heat roller 5 is removed while being rubbed. Alternatively, the heat roller 5 is immersed in the above-mentioned sodium hydroxide solution to remove the surface deposits by etching.

【0034】このとき、硬質カーボン膜10内にごくま
れに発生するピンホールを通して、たとえアルカリ溶液
が侵入しても、この硬質カーボン膜10下層に設けた第
2の中間層11bはアルカリ溶液に対して耐性があるた
め、エッチングされることはない。そのため、硬質カー
ボン膜10は剥離などの劣化を生じない。なお、チタン
またはクロム被膜からなる第1の中間層11aは0.5
μm程度の厚さとし、シリコンカーバイトまたはタング
ステンカーバイトからなる第2の中間層11bも0.5
μm程度の厚さとする。
At this time, even if the alkali solution enters through the pinholes which occur very rarely in the hard carbon film 10, the second intermediate layer 11b provided under the hard carbon film 10 does not react with the alkali solution. It is not etched because it is resistant. Therefore, the hard carbon film 10 does not deteriorate such as peeling. The first intermediate layer 11a made of a titanium or chromium coating has a thickness of 0.5
μm, and the second intermediate layer 11 b made of silicon carbide or tungsten carbide is also 0.5 μm thick.
The thickness is about μm.

【0035】つぎに、図2と同様な断面図である図5に
よって、この発明による加熱ローラ装置における熱ロー
ラの第4の実施形態を説明する。この第4の実施形態の
熱ローラ5は、その外表面に硬質層12を形成し、その
硬質層12上に、下層の第1の中間層11aと上層の第
2の中間層11bとからなる中間層11を介して硬質カ
ーボン膜10を形成している。
Next, a fourth embodiment of the heat roller in the heating roller device according to the present invention will be described with reference to FIG. 5, which is a sectional view similar to FIG. The heat roller 5 of the fourth embodiment has a hard layer 12 formed on the outer surface thereof, and includes a lower first intermediate layer 11a and an upper second intermediate layer 11b on the hard layer 12. The hard carbon film 10 is formed via the intermediate layer 11.

【0036】この硬質層12は、硬質クロム膜,浸炭
層,または焼き入れ層で構成する。この硬質層12とし
て用いる硬質クロム膜の厚さは10μmから30μm程
度とし、浸炭層は0.1mmから1.0mm程度とす
る。焼き入れ層は熱ロール5の外表面だけに設けてもよ
いが、熱ロール5の全体を焼き入れ層として形成して、
その硬度を高くしてもよい。
The hard layer 12 is composed of a hard chromium film, a carburized layer, or a quenched layer. The thickness of the hard chromium film used as the hard layer 12 is about 10 μm to 30 μm, and the thickness of the carburized layer is about 0.1 mm to 1.0 mm. The quenching layer may be provided only on the outer surface of the heating roll 5, but the entire heating roll 5 is formed as a quenching layer,
Its hardness may be increased.

【0037】そして、硬質層12を硬質クロム膜で形成
する場合は、電解メッキ法による硬質クロムメッキを熱
ローラ5の表面に施して、上述の膜厚に硬質クロム膜を
形成する。熱ローラ5の外表面付近に浸炭層を形成して
硬質層12とする場合には、メタン(CH4)やエチレ
ン(C24)などの炭素を含む浸炭性ガスと窒素(N2)
のキャリアガスとの混合ガス雰囲気中で、次に示すよう
な条件で浸炭処理を行なう。
When the hard layer 12 is formed of a hard chromium film, hard chrome plating by electrolytic plating is performed on the surface of the heat roller 5 to form a hard chrome film having the above-described thickness. When a carburized layer is formed near the outer surface of the heat roller 5 to form the hard layer 12, a carburizing gas containing carbon such as methane (CH 4 ) or ethylene (C 2 H 4 ) and nitrogen (N 2 )
Carburizing treatment is performed under the following conditions in a mixed gas atmosphere with a carrier gas.

【0038】(浸炭条件) 温度 1100℃ 時間 30分 浸炭深さ 0.5mm この例では、硬質層12として浸炭層を形成する熱ロー
ラ5の基材であるクロムモリブデン鋼として、日本工業
規格(JIS)の種類の記号で、SCM 420を使用す
る。
(Carburizing conditions) Temperature 1100 ° C. Time 30 minutes Carburizing depth 0.5 mm In this example, chromium molybdenum steel, which is the base material of the heat roller 5 forming the carburized layer as the hard layer 12, is made of Japanese Industrial Standards (JIS). ) Type symbols, SCM 420 is used.

【0039】硬質層12として焼き入れ層を形成する場
合には、熱ローラ5の基材であるクロムモリブデン鋼と
して、日本工業規格の種類の記号で、SCM 435 ま
たはSCM 440 を使用する。焼き入れ条件は、熱ロ
ーラ5の外表面にのみ焼き入れ層を形成するか、あるい
は全体に焼き入れ層を形成するかによって異なり、最適
な処理条件を選択して行なう。そして焼き入れ処理の
後、焼き戻し処理も行なう。
When a quenched layer is formed as the hard layer 12, SCM 435 or SCM 440 is used as a chromium molybdenum steel as a base material of the heat roller 5 with a symbol of the type of Japanese Industrial Standard. The quenching conditions differ depending on whether a quenched layer is formed only on the outer surface of the heat roller 5 or a quenched layer is formed on the entire surface. After the quenching process, a tempering process is also performed.

【0040】その一例を記載すれば、温度830〜88
0℃に加熱した後、油冷して焼き入れ処理を行ない、そ
の後、温度530〜630℃に加熱したのち急冷して焼
き戻し処理を行なう。このとき必要があれば、熱ローラ
5の外表面の研磨加工を行なう。
One example is described below.
After heating to 0 ° C., quenching processing is performed by oil cooling, and then, after heating to a temperature of 530 to 630 ° C., rapid cooling is performed to perform tempering processing. At this time, if necessary, the outer surface of the heat roller 5 is polished.

【0041】第1の中間層11aは、前述の第3の実施
形態の場合と同様に、膜厚が0.5μm程度のチタンま
たはクロム被膜で形成し、第2の中間層11bも、膜厚
が0.5μm程度のシリコンカーバイト(SiC)また
はタングステンカーバイト(WC)で形成する。
The first intermediate layer 11a is formed of a titanium or chromium film having a thickness of about 0.5 μm as in the case of the third embodiment described above. Is formed of silicon carbide (SiC) or tungsten carbide (WC) of about 0.5 μm.

【0042】この第4の実施形態は、第1の中間層11
aの下層に硬質層12を設けた点だけが前述の第3の実
施形態と異なる。すなわち、この第4の実施形態におけ
る熱ローラ5の外表面の被覆は、硬質層−中間層−硬質
カーボン膜の構造となっている。そして、摩耗試験の結
果、このように構成することによって、硬質カーボン膜
10の耐久性が、硬質層12を設けないものと比較して
2倍程度高くなり、熱ローラの寿命も2倍程度延びるこ
とが判った。しかし、その理由は明らかではない。
In the fourth embodiment, the first intermediate layer 11
The third embodiment differs from the third embodiment only in that a hard layer 12 is provided below a. That is, the coating of the outer surface of the heat roller 5 in the fourth embodiment has a structure of a hard layer-intermediate layer-hard carbon film. As a result of the abrasion test, with this configuration, the durability of the hard carbon film 10 is about twice as high as that without the hard layer 12, and the life of the heat roller is also about twice as long. It turns out. But the reason is not clear.

【0043】なお、図1に示した加熱ローラ装置におい
ては、温度制御機能を有する加熱手段として、鉄心8と
コイル9とによるジュール熱と、熱ローラ5のジャケッ
ト室5aに封入する熱媒体の蒸発と凝縮を利用する実施
形態で説明したが、ヒータ線を用いる手段や、温度制御
した液体を熱ローラ5内に導入する手段なども、温度制
御機能を有する加熱手段として使用することが可能であ
る。
In the heating roller device shown in FIG. 1, as heating means having a temperature control function, Joule heat generated by the iron core 8 and the coil 9 and evaporation of the heating medium sealed in the jacket chamber 5a of the heating roller 5 are provided. Although the embodiment using the heating and the condensation has been described, a means using a heater wire, a means for introducing a temperature-controlled liquid into the heat roller 5 and the like can also be used as a heating means having a temperature control function. .

【0044】さらに、熱ローラの形状を円筒形状にした
例で説明したが、その外形形状および内形形状を、用途
に合致するように変えることもできる。また、図1に示
した加熱ローラ装置では、熱ローラ5が中心軸1に対し
て回転自在に支持されているが、熱ローラ5を中心軸1
に固着して、中心軸1をモータによって回転させること
により、熱ローラ5を一体に回転させるようにしてもよ
い。
Further, although the description has been made of the example in which the shape of the heat roller is a cylindrical shape, the outer shape and the inner shape can be changed so as to match the application. Further, in the heating roller device shown in FIG. 1, the heat roller 5 is rotatably supported with respect to the central shaft 1;
And the heat roller 5 may be integrally rotated by rotating the central shaft 1 by a motor.

【0045】熱ローラの表面に形成する硬質カーボン膜
は、上述の各実施形態の説明では1μmから5μm程度
としたが、高い耐摩耗性が要求される熱ローラの場合に
は硬質カーボン膜を厚めに形成し、それほど高い耐摩耗
性が要求されない熱ローラの場合には硬質カーボン膜を
薄めに形成すればよい。すなわち、用途によって熱ロー
ラの表面に形成する硬質カーボン膜の膜厚を調整すれば
よい。
The hard carbon film formed on the surface of the heat roller is about 1 μm to 5 μm in the description of each of the above embodiments. However, in the case of a heat roller requiring high wear resistance, the hard carbon film is thickened. In the case of a heat roller that does not require very high wear resistance, a thin hard carbon film may be formed. That is, the thickness of the hard carbon film formed on the surface of the heat roller may be adjusted depending on the application.

【0046】ここで、この発明による加熱ローラ装置の
熱ローラの外表面に硬質カーボン膜と中間層とを形成す
る被膜形成方法について、図6から図9を用いて説明す
る。始めに、硬質カーボン膜の各種の形成方法を図6か
ら図8によって説明する。
Here, a method for forming a hard carbon film and an intermediate layer on the outer surface of the heat roller of the heating roller device according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, various methods for forming a hard carbon film will be described with reference to FIGS.

【0047】まず、図6に示す被膜形成装置を用いる硬
質カーボン膜の形成方法は、ガス導入口21と排気口2
2とを有する真空槽20内に、クロムモリブデン鋼から
なる熱ローラ5を配置する。この熱ローラ5を真空槽2
0内で支持する部材は図示を省略している。この真空層
20内には、アノード30とフィラメント32も設けら
れている。
First, the method for forming a hard carbon film using the film forming apparatus shown in FIG.
The heat roller 5 made of chromium molybdenum steel is disposed in the vacuum chamber 20 having the heat roller 5. The heat roller 5 is connected to the vacuum chamber 2
The members that are supported in the area 0 are not shown. An anode 30 and a filament 32 are also provided in the vacuum layer 20.

【0048】そして、この真空層20内を排気口22か
ら図示しない真空ポンプ等の排気手段により真空排気し
て、その真空度が3×10-5torr以下になるようにす
る。その後、ガス導入口21から炭素を含むガスとして
ベンゼン(C66)を真空槽20内に導入して、真空槽
20内の圧力を1〜5×10-3torrになるように制御す
る。
[0048] Then, evacuated by an evacuation means such as a vacuum pump (not shown) of the vacuum layer 20 from the exhaust port 22, so that the degree of vacuum below 3 × 10- 5 torr. Thereafter, benzene (C 6 H 6 ) as a gas containing carbon is introduced into the vacuum chamber 20 from the gas inlet 21 to control the pressure in the vacuum chamber 20 to 1 to 5 × 10 −3 torr. .

【0049】その後、アノード30にはアノード電源3
1から直流電圧を印加し、フィラメント32にはフィラ
メント電源33から交流電圧を印加する。このとき、ア
ノード電源31からアノード32に印加する直流電圧
は、プラス10Vの直流正電圧とする。また、フィラメ
ント電源33からフィラメント32に印加する電圧は、
フィラメント32に30Aの電流が流れるように、10
Vの交流電圧とする。
After that, the anode power source 3 is connected to the anode 30.
1, a DC voltage is applied, and an AC voltage is applied to the filament 32 from a filament power supply 33. At this time, the DC voltage applied from the anode power supply 31 to the anode 32 is a positive DC voltage of plus 10V. The voltage applied from the filament power supply 33 to the filament 32 is
10 A so that a current of 30 A flows through the filament 32.
V AC voltage.

【0050】また、熱ローラ5には直流電源34からマ
イナス3kVの直流負電圧を印加する。そして、真空槽
20内に配置した熱ローラ5の周囲領域にプラズマを発
生させ、熱ローラ5の表面に硬質カーボン膜を形成す
る。この硬質カーボン膜の形成膜厚は1μmから5μm
とする。このとき熱ローラ5を回転させると、より均一
な膜厚で硬質カーボン膜を形成することができる。
A negative DC voltage of −3 kV is applied to the heat roller 5 from a DC power supply 34. Then, plasma is generated in a region around the heat roller 5 disposed in the vacuum chamber 20, and a hard carbon film is formed on the surface of the heat roller 5. The formed film thickness of this hard carbon film is 1 μm to 5 μm.
And At this time, when the heat roller 5 is rotated, a hard carbon film having a more uniform film thickness can be formed.

【0051】次に、上述の例と異なる硬質カーボン膜の
形成方法を図7によって説明する。この図7に示す例で
は、ガス導入口21と排気口22とを有する真空槽20
内に、クロムモリブデン鋼からなる熱ローラ5を配置す
る。そして排気口22から真空槽20内を図示しない真
空ポンプ等の排気手段により真空排気し、その真空度が
3×10-5torr以下になるようにする。
Next, a method of forming a hard carbon film different from the above example will be described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 7, a vacuum chamber 20 having a gas introduction port 21 and an exhaust port 22 is provided.
Inside, a heat roller 5 made of chromium molybdenum steel is arranged. The evacuated by the exhaust means of the vacuum pump or the like (not shown) of the vacuum chamber 20 from the exhaust port 22, so that the degree of vacuum below 3 × 10- 5 torr.

【0052】その後、ガス導入口21から炭素を含むガ
スとしてメタン(CH4)を真空槽20内に導入して、
真空度が0.1torr になるように調整する。そして、熱
ローラ5には、マッチング回路35を介して発振周波数
13.56MHz のを有する高周波電源37から400
Wの高周波電力を印加する。その結果、熱ローラ5の周
囲領域にプラズマを発生させ、熱ローラ5の表面に1μ
mから5μmの膜厚の硬質カーボン膜を形成する。この
とき、熱ローラ5を回転させることにより、より均一な
膜厚で硬質カーボン膜を形成することができる。
Then, methane (CH 4 ) is introduced into the vacuum chamber 20 as a gas containing carbon from the gas inlet 21,
Adjust so that the degree of vacuum is 0.1 torr. The heat roller 5 is connected to a high-frequency power source 37 having an oscillation frequency of 13.56 MHz through a matching circuit
A high frequency power of W is applied. As a result, plasma is generated around the heat roller 5 and 1 μm
A hard carbon film having a thickness of m to 5 μm is formed. At this time, by rotating the heat roller 5, a hard carbon film having a more uniform film thickness can be formed.

【0053】上述の各例とさらに異なる硬質カーボン膜
の形成方法を、図8によって説明する。この図8に示す
例では、図7に示した例と同等な条件で、熱ローラ5に
高周波電力を印加する代わりに、直流電源39からマイ
ナス600Vの直流負電圧を印加する点だけが相違す
る。このようにしても、熱ローラ5の周囲領域にプラズ
マを発生させて、熱ローラ5の表面に1μmから5μm
の膜厚の硬質カーボン膜を形成することができる。
A method of forming a hard carbon film, which is different from the above examples, will be described with reference to FIG. The example shown in FIG. 8 is different from the example shown in FIG. 7 only in that a negative DC voltage of −600 V is applied from the DC power supply 39 instead of applying the high frequency power to the heat roller 5. . Also in this case, the plasma is generated in the peripheral region of the heat roller 5 so that the surface of the heat roller 5 has a thickness of 1 μm to 5 μm.
A hard carbon film having a thickness of

【0054】上述した熱ローラの表面への硬質カーボン
膜の形成方法の各例では、硬質カーボン膜を形成するた
めの炭素を含むガスとして、メタンあるいはベンゼンを
用いるように説明したが、これら以外でも炭素を含むガ
スであれば使用可能であり、例えばエチレン(C24
も適用可能である。さらに、これらの炭素を含むガスに
アルゴン(Ar)やヘリウム(He)あるいは水素(H
2)を添加した混合ガスを用いても、上述の各例と同様
に熱ローラの表面に硬質カーボン膜を形成することがで
きる。
In each of the examples of the method of forming the hard carbon film on the surface of the heat roller, methane or benzene is used as the carbon-containing gas for forming the hard carbon film. Any gas containing carbon can be used. For example, ethylene (C 2 H 4 )
Is also applicable. Further, these carbon-containing gases include argon (Ar), helium (He) or hydrogen (H
Even when a mixed gas containing 2 ) is used, a hard carbon film can be formed on the surface of the heat roller as in each of the above-described examples.

【0055】次に、この硬質カーボン膜の下層に形成す
る中間層の形成方法について、図9によって説明する。
この図9に示すように、真空槽20内に、スパッタカバ
ー42によって保持された中間層材料からなるターゲッ
ト40と中間層を形成する熱ローラ5とを対向させて配
置する。
Next, a method of forming an intermediate layer formed below the hard carbon film will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, a target 40 made of an intermediate layer material held by a sputter cover 42 and a heat roller 5 forming an intermediate layer are arranged in the vacuum chamber 20 so as to face each other.

【0056】その後、この真空槽20内を排気口22か
ら真空排気する。そして、ガス導入口21からスパッタ
ガスとしてアルゴン(Ar)ガスを導入する。さらにそ
の後、ターゲット40にターゲット電源41から負の直
流電圧を印加し、熱ローラ5には直流電源39からマイ
ナス50Vの直流負電圧を印加する。
Thereafter, the inside of the vacuum chamber 20 is evacuated from the exhaust port 22. Then, an argon (Ar) gas is introduced from the gas inlet 21 as a sputtering gas. Thereafter, a negative DC voltage is applied to the target 40 from the target power supply 41, and a DC negative voltage of −50 V is applied to the heat roller 5 from the DC power supply 39.

【0057】すると、真空槽20の内部にプラズマが発
生し、そのプラズマ中のイオンによって中間層材料から
なるターゲット40表面をスパッタする。それによっ
て、ターゲット40の表面からたたき出された中間層材
料が熱ローラ5の表面に付着し、中間層を形成すること
ができる。
Then, plasma is generated inside the vacuum chamber 20, and ions in the plasma sputter the surface of the target 40 made of the intermediate layer material. As a result, the intermediate layer material that has been knocked out from the surface of the target 40 adheres to the surface of the heat roller 5 to form an intermediate layer.

【0058】なお、熱ローラ5の外表面に第1の中間層
と第2の中間層からなる2層の中間層を形成する場合で
も、その各中間層の形成方法はほとんど同じであり、異
なるのはターゲット40を各中間層を形成するための材
料変えるだけでよい。
Even when two intermediate layers, ie, a first intermediate layer and a second intermediate layer, are formed on the outer surface of the heat roller 5, the methods of forming the respective intermediate layers are almost the same and differ. What is necessary is just to change the material of the target 40 for forming each intermediate layer.

【0059】例えば、第1の中間層を形成する場合に
は、ターゲット40をチタン又はクロムとし、第2の中
間層を形成する場合には、ターゲット40をシリコンカ
ーバイト又はタングステンカーバイトにする。なお、第
2の中間層としてシリコンカーバイト又はタングステン
カーバイトを用いるときは、シリコンと炭素、またはタ
ングステンと炭素との原子パーセントは50%(1:
1)とする。
For example, when forming the first intermediate layer, the target 40 is made of titanium or chromium, and when forming the second intermediate layer, the target 40 is made of silicon carbide or tungsten carbide. Note that when silicon carbide or tungsten carbide is used as the second intermediate layer, the atomic percentage of silicon and carbon or tungsten and carbon is 50% (1:
1).

【0060】その後、この1層又は2層の中間層の上面
に硬質カーボン膜を形成する。この中間層の上面に硬質
カーボン膜を被膜形成する方法は、図6乃至図8によっ
て前述した方法を採用すればよいので、説明を省略す
る。中間層の被膜形成方法は、このようなスパッタ法に
限るものではなく、真空蒸着法やイオンプレーティング
法などの他の物理的気相成長(PVD)法を用いること
もできる。
Thereafter, a hard carbon film is formed on the upper surface of the one or two intermediate layers. The method of forming a hard carbon film on the upper surface of the intermediate layer may be the method described above with reference to FIGS. The method for forming the film of the intermediate layer is not limited to such a sputtering method, and other physical vapor deposition (PVD) methods such as a vacuum evaporation method and an ion plating method can also be used.

【0061】また、上記各実施例では、熱ローラ5の基
材がクロムモリブデン鋼であるものについて説明した
が、用途に応じて、ステンレス鋼やKS鋼、あるいはそ
の他の金属や、セラミックなどの非金属を熱ローラの基
材として用いることも可能である。セラミックのような
絶縁体で熱ローラを形成した場合には、中間層のチタン
またはクロムのような金属材料を電圧印加を必要としな
いPVD法によって形成した後、その中間層に電圧を印
加して前述のようなプラズマCVD法によって硬質カー
ボン膜を形成することができる。
In each of the above embodiments, the base of the heat roller 5 is made of chromium molybdenum steel. However, depending on the application, stainless steel, KS steel, other metals, or non-metal such as ceramics may be used. It is also possible to use metal as the base material of the heat roller. When the heat roller is formed of an insulator such as ceramic, a metal material such as titanium or chromium of the intermediate layer is formed by a PVD method that does not require voltage application, and then a voltage is applied to the intermediate layer. A hard carbon film can be formed by the plasma CVD method as described above.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る加熱ローラ装置は、その熱ローラの外表面に硬質カー
ボン膜を形成したため、耐摩耗性に極めて優れ、従来の
硬質クロム膜を設けた熱ローラと比較すると、10倍以
上の長寿命化を達成することができる。したがって、加
熱ローラ装置の熱ローラを交換せずに使用できる時間を
大幅に延ばし、その稼動率を格段に高めることができ
る。
As described above, the heating roller device according to the present invention has a very excellent wear resistance because the hard carbon film is formed on the outer surface of the heating roller. As compared with the roller, it is possible to achieve a ten-fold or longer life. Therefore, the time that can be used without replacing the heat roller of the heating roller device can be greatly extended, and the operation rate can be significantly increased.

【0063】熱ローラの外表面に、実施形態に記載した
各種の中間層を介して硬質カーボン膜を形成することに
より、より一層熱ローラに対する硬質カーボン膜の密着
力が高くなり、さらに耐摩耗性が向上する。
By forming the hard carbon film on the outer surface of the heat roller via the intermediate layers described in the embodiments, the adhesion of the hard carbon film to the heat roller is further increased, and the wear resistance is further improved. Is improved.

【0064】その中間層を2層で構成し、硬質カーボン
膜の下にシリコンカーバイトまたはタングステンカーバ
イトによる第2の中間層を設けることにより耐アルカリ
性にも優れた熱ローラになる。また、熱ローラの表面に
直接形成するチタンまたはクロムによる第1の中間層
は、熱ローラの基材(クロムモリブデン鋼等)との密着
性を強固にする役割を果たす。
By forming the intermediate layer of two layers and providing the second intermediate layer of silicon carbide or tungsten carbide under the hard carbon film, a heat roller having excellent alkali resistance can be obtained. Further, the first intermediate layer made of titanium or chromium directly formed on the surface of the heat roller plays a role of strengthening the adhesiveness with the base material (chromium molybdenum steel or the like) of the heat roller.

【0065】さらに、上記中間層の下層に硬質層を設
け、熱ローラの外表面に形成する被膜を、硬質層−中間
層−硬質カーボン膜の構造にすると、その硬質カーボン
膜の耐久性が、硬質層を設けないときと比較してより一
層向上する。
Further, when a hard layer is provided below the intermediate layer and the coating formed on the outer surface of the heat roller has a structure of hard layer-intermediate layer-hard carbon film, the durability of the hard carbon film is as follows. It is further improved as compared with the case where no hard layer is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明を実施する加熱ローラ装置の構成を示
す軸方向に沿う断面図である。
FIG. 1 is a sectional view along the axial direction showing a configuration of a heating roller device embodying the present invention.

【図2】図1に示した加熱ローラ装置の熱ローラの外表
面付近の一部を拡大して示す第1の実施形態の断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the first embodiment in which a part near an outer surface of a heat roller of the heat roller device shown in FIG. 1 is enlarged.

【図3】同じくその第2の実施形態の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the second embodiment.

【図4】同じくその第3の実施形態の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the third embodiment.

【図5】同じくその第4の実施形態の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the fourth embodiment.

【図6】この発明による加熱ローラ装置の熱ローラの外
表面に硬質カーボン膜を形成する方法の一例を説明する
ための装置の略断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for explaining an example of a method for forming a hard carbon film on an outer surface of a heat roller of a heating roller apparatus according to the present invention.

【図7】同じく熱ローラの外表面に硬質カーボン膜を形
成する方法の他の例を説明するための装置の略断面図で
ある。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for explaining another example of a method for forming a hard carbon film on the outer surface of a heat roller.

【図8】同じく熱ローラの外表面に硬質カーボン膜を形
成する方法のさらに他の例を説明するための装置の略断
面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of an apparatus for explaining still another example of a method for forming a hard carbon film on the outer surface of a heat roller.

【図9】この発明による加熱ローラ装置の熱ローラの外
表面に中間層を形成する方法の一例を説明するための装
置の略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for explaining an example of a method for forming an intermediate layer on the outer surface of a heat roller of the heating roller apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:中心軸 2,3:フランジ 5:熱ローラ 5a:ジャケット室 5b:熱ローラの外表面 6,7:軸受 8:鉄心 9:コイル 10:硬質カーボン膜 11:中間層 11a:第1の中間層 11b:第2の中間層 12:硬質層 20:真空層 21:ガス導入孔 22:排気孔 30:アノード 31:アノード電源 32:フィラメント 33:フィラメント電源 34,39:直流電源 35:マッチング回路 37:高周波電源 40:ターゲット 41:ターゲット電源 42:スパッタカバー 1: Central axis 2, 3: Flange 5: Heat roller 5a: Jacket chamber 5b: Outer surface of heat roller 6, 7: Bearing 8: Iron core 9: Coil 10: Hard carbon film 11: Intermediate layer 11a: First intermediate Layer 11b: Second intermediate layer 12: Hard layer 20: Vacuum layer 21: Gas introduction hole 22: Exhaust hole 30: Anode 31: Anode power supply 32: Filament 33: Filament power supply 34, 39: DC power supply 35: Matching circuit 37 : High frequency power supply 40: Target 41: Target power supply 42: Sputter cover

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D02J 13/00 D02J 13/00 K H05B 6/02 H05B 6/02 Z (72)発明者 戸井田 孝志 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社所沢事業所内 (72)発明者 深沢 裕二 東京都田無市本町6丁目1番12号 シチズ ン時計株式会社田無製造所内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location D02J 13/00 D02J 13/00 K H05B 6/02 H05B 6/02 Z (72) Inventor Toida Takashi 840 Takeno, Shimotomi, Tokorozawa-shi, Saitama Prefecture Inside the Citizen Watch Co., Ltd. Tokorozawa Office (72) Inventor Yuji Fukazawa 6-11-12 Honcho, Tanashi-shi, Tokyo Citizen Watch Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中心軸と、該中心軸に支持されて回転す
る熱ローラと、該熱ローラの内側に設けられた加熱手段
とを備えた加熱ローラ装置において、 前記熱ローラの外表面に、水素化アモルファスカーボン
による硬質カーボン膜を形成してなることを特徴とする
加熱ローラ装置。
1. A heating roller device comprising: a central shaft; a heat roller supported and rotated by the central shaft; and a heating means provided inside the heat roller. A heating roller device comprising a hard carbon film made of hydrogenated amorphous carbon.
【請求項2】 請求項1に記載の加熱ローラ装置におい
て、前記熱ローラの外表面に、前記硬質カーボン膜を該
外表面への密着性を高める中間層を介して形成してなる
ことを特徴とする加熱ローラ装置。
2. The heating roller device according to claim 1, wherein the hard carbon film is formed on an outer surface of the heat roller via an intermediate layer that enhances adhesion to the outer surface. Heating roller device.
【請求項3】 前記熱ローラの中間層が、金属と周期律
表第IVb族の元素との2層膜からなる請求項2に記載
の加熱ローラ装置。
3. The heating roller device according to claim 2, wherein the intermediate layer of the heating roller comprises a two-layer film of a metal and an element of Group IVb of the periodic table.
【請求項4】 前記熱ローラの中間層が、金属と周期律
表第IVb族の元素との合金膜からなる請求項2に記載
の加熱ローラ装置。
4. The heating roller device according to claim 2, wherein the intermediate layer of the heating roller is formed of an alloy film of a metal and an element of Group IVb of the periodic table.
【請求項5】 前記熱ローラの中間層が、該熱ローラの
外表面に直接形成される第1の中間層と、その第1の中
間層上に形成される第2の中間層とからなり、その第2
の中間層上に前記硬質カーボン膜が形成され、 前記第1の中間層がチタン(Ti)又はクロム(Cr)
からなり、前記第2の中間層がシリコンカンーバイト
(SiC)又はタングステンカーバイト(WC)からな
る請求項2に記載の加熱ローラ装置。
5. The intermediate layer of the heat roller includes a first intermediate layer formed directly on an outer surface of the heat roller, and a second intermediate layer formed on the first intermediate layer. , Its second
The hard carbon film is formed on the intermediate layer of the above, and the first intermediate layer is formed of titanium (Ti) or chromium (Cr).
The heating roller device according to claim 2, wherein the second intermediate layer is made of silicon carbide (SiC) or tungsten carbide (WC).
【請求項6】 中心軸と、該中心軸に支持されて回転す
る熱ローラと、該熱ローラの内側に設けられた加熱手段
とを備えた加熱ローラ装置において、 前記熱ローラの外表面に硬質層を形成し、その硬質層上
に密着性を高める中間層を介して水素化アモルファスカ
ーボンによる硬質カーボン膜を形成してなることを特徴
とする加熱ローラ装置。
6. A heating roller device comprising a central shaft, a heat roller supported on the central shaft and rotating, and a heating means provided inside the heat roller, wherein a hard surface is provided on an outer surface of the heat roller. A heating roller device comprising a layer, and a hard carbon film made of hydrogenated amorphous carbon formed on the hard layer via an intermediate layer for enhancing adhesion.
【請求項7】 前記熱ローラの中間層が、前記硬質層上
に直接形成される第1の中間層と、その第1の中間層上
に形成される第2の中間層とからなり、その第2の中間
層上に前記硬質カーボン膜が形成され、 前記第1の中間層がチタン(Ti)又はクロム(Cr)
からなり、前記第2の中間層がシリコンカンーバイト
(SiC)又はタングステンカーバイト(WC)からな
る請求項6に記載の加熱ローラ装置。
7. An intermediate layer of the heat roller includes a first intermediate layer formed directly on the hard layer, and a second intermediate layer formed on the first intermediate layer. The hard carbon film is formed on a second intermediate layer, and the first intermediate layer is formed of titanium (Ti) or chromium (Cr).
7. The heating roller device according to claim 6, wherein the second intermediate layer is made of silicon canite (SiC) or tungsten carbide (WC).
【請求項8】 前記熱ローラの硬質層が、硬質クロムメ
ッキによって形成された硬質クロム膜からなる請求項6
又は7に記載の加熱ローラ装置。
8. The heat roller according to claim 6, wherein the hard layer is formed of a hard chrome film formed by hard chrome plating.
Or the heating roller device according to 7.
【請求項9】 前記熱ローラの硬質層が、該熱ローラの
基材の表面付近に形成した浸炭層からなる請求項6又は
7に記載の加熱ローラ装置。
9. The heating roller device according to claim 6, wherein the hard layer of the heat roller comprises a carburized layer formed near a surface of a substrate of the heat roller.
【請求項10】 前記熱ローラの硬質層が、該熱ローラ
の基材の少なくとも表面付近に形成した焼き入れ層から
なる請求項6又は7に記載の加熱ローラ装置。
10. The heating roller device according to claim 6, wherein the hard layer of the heat roller is a quenched layer formed at least near a surface of a substrate of the heat roller.
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