JPS5945843B2 - 金属ロ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属ロール、特に走行する広幅帯状物、特に
合成樹脂フィルムに接触回動する長尺の金属ロールに関
し、フィルムの走行に対し追従性が良好で、たわみや表
面の摩耗が少なく、フィルム表面を損傷することがなく
、かつ、熱膨張が少ない金属ロール、ならびに、これら
に加えフィルム走行に伴なつて発生し、金属ロールに帯
電する静電荷を外部へ導電させる構造をなした金属ロー
ルを提供することを目的としてなされたものである。

広幅の帯状物を連続的に搬送するのに従来から金属製の
長尺ロールが用いられている。

長尺ロールは、長尺の故ロールのたわみ防止策が必要で
あり、ロールシェルの肉厚を厚くせざるを得ず、自ずと
ロール自体が高重量となるのが通常であつた。最近合成
樹脂フィルム、特に写真用途の合成樹脂フィルムについ
て、高速搬送が要求されるに及んで、上述の従来の金属
ロールに対して、次の諸点において改良された金属ロー
ルの開発が必要となつて来た。すなわち、フィルムの高
速搬送におけるフィルム走行速度の増減に極めてよく追
従できる回転追従性を有し、たわみや表面摩耗が極めて
少なく、フィルムを高速搬送してもフィルム表面を損傷
せず、高速搬送時の熱膨張による変形が少なく、更には
、高速搬送時に発生する静電荷が異常に帯電しない金属
ロールの開発が必要となつて来た。

この様な要求を満足させた本発明に係る金属ロールを開
発するまでの技術的検討の経過を次に述べる。金属ロー
ルのフィルムに対する追従性をよくするには、慣性モー
メントを小さくする事と軸受部の摩擦力を小さくする為
に軽量であることが要求されるが、ロールの長さが同じ
場合、運動の慣性モーメントは、比重×（（ロール外径
）４： （ロール内径）４ ）に比例し、たわみ量は、
縦弾性係数×｛（ロール外径）４−（ロール内径）４｝
に反比例するので、慣性モーメントが小さく、たわみも
少なくかつ軽量であるための技術的条件は、比重と縦弾
性係数の比が小さくかつ比重が小さい材料を使用するこ
とであり、現在までの改善もこの技術的条件に沿つて、
ステンレス管ロールより硬質クロムメツキ鉄管ロールへ
、そして、硬質クロムメツキアルミニユーム管ロールへ
と進展し、現在に至つている。

しかし、金属の材質選択という方向のみでは、これ以上
の実用的改善は限界に達しており、別の解決手段の検討
が必要となつた。

そこでその一例として、特開昭５１−５８５０４号公報
に記載された比重と縦弾性係数の比がアルミニユームの
３分の１と小さい炭素繊維を強化材とした複合材料にて
形成したロールを検討したが、摩耗による表面の炭素繊
維のケバ立ちがフイルム表面を損傷するという致命的問
題が生じ、また、材料の単価の高い事によるコスト高に
よつて実用的改善とはならなかつた。そこで、本発明者
は、一例として、従来の厚みの約半分の極薄アルミニユ
ーム管からなる金属製ロールシエルの内周面に、炭素繊
維強化樹脂層を、該炭素繊維の配列方向とシエルの軸方
向とが一致した状態で貼り付けてなるロール本体とし、
表面を硬質クロムメツキすることにより、従来とたわみ
、耐摩耗性が同じで、従来よりも極めて慣性が小さく、
軽量で追従性のよい金属ロールを得ることに成功した。

また、この金属ロールは熱膨張率も従来の金属ロールに
比し小さく、高速搬送用のロールとして優れていること
が判明した。また、更にこのロールは、炭素繊維強化樹
脂層が金属ロールシエル内面に介在するため、フイルム
の高速搬送によつて生ずる金属ロールシエルへの静電荷
の帯電を防止する対等が必要となる。この場合は、後述
の構造となすことによりこの問題が解決できることが判
明した。また、この除電のための構造は、高速搬送に際
してフイルムの表面を損傷しないようにするとともに、
ロール表面の耐摩耗性を高めるために金属ロールシエル
の表面にメツキを施す際の導電路としても利用できる一
挙両得の構造といえる。次に、本発明を第１，２図に示
した一実施例を用いて更に具体的に説明する。

薄肉アルミニユーム管で出来た金属ロールシエル１の内
周面に、両端の王入部４を除いて、炭素繊維強化樹脂を
炭素繊維の配列方向がシエル１の軸方向に一致する状態
で貼着させ、炭素繊維強化樹脂層２を形成し、ロール本
体３を製作した。金属製ヘツダ一５には、回転支持軸６
が圧入固設され、ヘツダ一５はロール本体３に圧入接着
される。ヘツダ一５の外側部７と前記圧入部４とがヘツ
ダ一５とロール本体３との圧入固定個所であり、ヘツダ
一５の内側部８と、これと重なる炭素繊維強化樹脂層２
の外側端部とはヘツダ一５とロール本体３との接着剤に
よる接着固定個所である。本発明においては、金属ロー
ルシエル１の肉厚が薄いため、ヘツダ一５のロール本体
３への結合は、圧入固定個所のみではロールを回転させ
るモーメントに耐えられないので、炭素繊維強化樹脂層
２との接着固定個所にてもなされ、これによりモーメン
トを負担させる構造となつている。また一方、圧入固定
個所４，７は、金属ロールシエル１の表面のメツキ加工
の際のロール本体３，ヘツダ一５，回転支持軸６への導
電路を形成する役目をはたすとともに、この金属ロール
を合成樹脂フイルムの搬送に使用している際の金属ロー
ルの表面に帯電する静電荷の除電路の役目をはたすので
ある。これにより、フイルムの高速搬送時の静電気によ
るフイルムの損傷が防止される。次に、本発明に係る金
属ロールの実用例を示す。

従来のアルミニユーム製ロールと同一の外形寸法および
曲げ剛性を有するように、肉厚約５ｍｍ、外径７５ｍｍ
、長さ１７００ｍｍ、曲げ剛性２７Ｋｇ・ｄのアルミニ
ユーム管の内周面に炭素繊維強化樹脂（東レ株式会社３
ゝトレカ′５プリプレグ）を貼着して第１，２図に示し
た構造の金属ロールを製作した。この本発明に係る金属
ロールの特性の実測結果を次表に示す。上表にて明らか
な通り、本発明に係る金属ロールは、従来の金属ロール
に比べ、重量、慣性モーメントおよび熱膨張率の各諸元
において、それぞれ約３５（ｆ），６０％，６５％も小
さくなつているのである。

次に上表中の従来ロールと本発明ロールのフイルム（ポ
リエチレンテレフタレートフィルム）の搬送における追
従性について次の実験条件で得られた結果を第３図に示
す。

すなわち、第３図は従来ロールの両軸を軸受に装着して
静止させた後、一定速度５０ｍ／分で走行する前記フイ
ルムを該ロールに接触角約２でをもつて接触させて回転
させ、該ロールの周速がフイルム速度に完全に一致する
までの時間Ｔａを測定し、次に本発明ロールについて前
記と同一条件のもとに回転させ、該ロールの周速がフイ
ルム速度に完全に一致するまでの時間Ｔｃを測定し、両
者の関係をグラフに表わしたものであり、測定結果はＴ
ａ／Ｔｃ＝１．７を示していることが判明した。

すなわち、本発明ロールは従来ロールに比べ約４０％も
速く追従するという顕著な効果が得られた。また、本発
明ロールの静電荷の帯電状態は、前述の圧入固定個所４
，７の存在により、従来の金属ロールと同程度になされ
、フイルムに対する静電気障害は認められなかつた。以
上述べた通り、本発明は、従来の金属ロールが到達不可
能とされた高追従性を有し、たわみや摩耗性も従来の金
属ロール程度に維持され、フイルムの表面損傷も従来の
金属ロール程度に保持でき、かつ、熱膨張率が従来の金
属ロールよりはるかに小さく、また、これら特性を満足
させた上静電気対策のための除電路の形成も可能である
というフイルムの高速搬送を可能にした優れた金属ロー
ルということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る金属ロールの分解斜視図、第２
図は第１図に示した金属ロールの縦断面図、第３図は本
発明に係る金属ロールと従来の金属ロールとの追従特性
を比較して示したグラフである。 １・・・金属ロールシエル、２・・・炭素繊維強化樹脂
層、３・・・ロール本体、４・・・圧入部、５・・・金
属製ヘツダ一、６・・・回転支持軸、７・・・ヘツダ一
の外側部、８・・・ヘツダ一の内側部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製ロールシェルの内周面に、炭素繊維強化樹脂
   層が、該炭素繊維の配列方向と前記金属製ロールシェル
   の軸方向とが一致する状態で貼り付けられてなるロール
   本体と、該ロール本体の端部に嵌着され、かつ、回転支
   持軸に係合される金属製ヘッダーとからなる金属ロール
   。 ２ 金属製ヘッダーの外周面が炭素繊維樹脂層の内周面
   に嵌着接合されるとともに、金属製ヘッダーの外周面の
   一部が金属製ロールシェルと電導的に係合されてなる特
   許請求の範囲第１項記載の金属ロール。