WO2020009161A1

WO2020009161A1 - 接圧ロール

Info

Publication number: WO2020009161A1
Application number: PCT/JP2019/026503
Authority: WO
Inventors: 英亮川村
Original assignee: 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社; 株式会社川村製作所
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2020-01-09
Also published as: TW202005896A; JP7169105B2; JP2020007605A

Abstract

少なくとも炭素繊維強化樹脂にて作製された外筒部材を有する二重管構造の接圧ロールにおいて、外筒部材表面に対して金属めっき層が均一に、しかも、強固に付着した、表面平滑性や梨地等の加工性が良好で、特に、回転振れを小さく抑えることができる、高耐摩耗性を有した接圧ロールを提供する。　炭素繊維強化樹脂にて作製された円筒形状の外筒部材２と、外筒部材の内側に外筒部材と同一軸線にて配置された内筒部材３とを有し、外筒部材２は、内筒部材の軸方向中央部に形成された接合部３Ａにて一体に連結され、内筒部材は軸方向両端部に内筒部材と同一軸線にて一体に固定された回転軸部材４を有し、外筒部材の外周面には金属めっき層６が形成された二重管構造の接圧ロールであって、外筒部材の軸方向両端部には、それぞれ、金属めっき層を形成する際のめっき電極を取付けるための金属にて作製された外筒側部端面部材５が一体に取り付けられている。

Description

接圧ロール

　本発明は、例えば、スリッタ、ワインダ等のフィルム巻取装置の巻取部に使用する接圧ロールに関するものであり、特に、外筒部材及び内筒部材を有する二重管構造とされ、少なくとも外筒部材が炭素繊維強化樹脂にて作製され、且つ、表面に金属めっき層を形成した表面平滑性、耐摩耗性に優れた高精度の接圧ロールに関するものである。

　従来、例えば、スリッタ、ワインダ等のフィルム巻取装置においては、皺を発生させることなくフィルムを巻き取るために、接圧ロールを巻取り中のフィルム製品に押し付けながらフィルムを巻き取ることが行われている。

　特許文献１には、本願添付の図６（ａ）に例示するように、接圧ロール１Ａのフィルム製品に対する面圧の均一化を行い、フィルム製品中央部から空気を逃げやすくして皺の発生を防止するために、接圧ロール１Ａを外筒部材２と、軸部材４とにて構成し、軸部材４と外筒部材２の連結部４Ａがロール長手方向中央部に存在する接圧ロール１Ａが提案されている。又、斯かる構成の接圧ロール１Ａは、軸部材側から外筒部材側への荷重作用点が、ロール長手方向の中央部となり、それにより、軸部材自体に撓みが生じたとしても外筒部材には撓みは生ぜず、外筒部材表面とフィルム製品ロール表面との間の面圧はロール長手方向に均一に保たれ、局部的な空気たまりの発生が防止され、皺の発生が防止されるとしている。

　また、上記構成の特許文献１に記載の接圧ロールは、適当な弾性をもってフィルム製品に当接するために、３～３０ｍｍ程度の厚さで、ゴム硬度２０～８０度程度のゴム層６Ａを外筒部材２の表面に形成するものとしている。

　更に、特許文献２は、本願添付の図６（ｂ）に示すように、軸部材４、４を内筒部材３の両端部に一体に設け、この内筒部材３の外周囲に二分割された外筒部材２（２Ａ、２Ｂ）を配置して、外筒部材２を内筒部材３の中央部に形成された接合部３Ａにて突き合わせて接着接合した、所謂、二重管構造の接圧ロール１Ｂを記載している。また、特許文献２には、外筒部材２及び内筒部材３を炭素繊維強化樹脂にて作製することにより、高剛性と軽量化を図り接圧ロールの固有振動数を高めることができるとしている。更に、接圧ロール１Ｂが押し当てられるプラスチックフィルムに傷等が付くのを抑制するために、外筒部材２（２Ａ、２Ｂ）の表面に、銅、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム等の金属から成るめっき層６Ｂを形成することを教示している。

実公平２－２９０７６号公報特許第６００９３２８号公報

　しかしながら、本発明者の研究実験の結果によると、特許文献１に記載する接圧ロール１Ａは、巻取り中のフィルム製品に押し付けながらフィルムを巻き取る際に有効な構造とされるが、接圧ロールの表面にゴム層６Ａを形成した構成では、フィルム製品との接触によりゴム層の摩耗があり耐摩耗性、即ち、耐久性の点で問題があった。また、表面仕上げもゴムライニング表面では、０．８μｍ以下の鏡面（Ｒｙ≦０．８μｍ）にすることは難しく、また、梨地加工等の表面改質処理もできなかった。

　一方、特許文献２に記載するように、ゴム層の代わりに、外筒部材の表面に、銅、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム等の金属から成るめっき層６Ｂを形成することにより、接圧ロールの表面性を向上させ、且つ、耐摩耗性が向上した、高耐久性の接圧ロールを提供し得ることが考えられる。しかしながら、特許文献２には、単に、ロール外筒の表面に金属めっき層を形成すると記述するのみで、めっき層を形成するための手段等についての具体的な記載は何らしていない。

　本発明者の多くの研究実験の結果、特許文献２に記載されるような二重管構造の接圧ロールにて、少なくとも外筒を炭素繊維強化樹脂にて作製し、更にその外筒部材の表面に、金属めっき層を均一に形成することは、極めて困難であることが分かった。つまり、炭素繊維強化樹脂製の外筒を有する二重管構造の接圧ロールに対して、通常の金属めっき技術を使用してめっき層を形成したが、外径が４０～４５０ｍｍ、長さが５００～７０００ｍｍといった様々な寸法の接圧ロールの表面に、長さ方向及び周方向に均一に、しかも、強固に付着しためっき層を形成することができなかった。

　特に、特許文献２に記載の接圧ロールは、炭素繊維強化樹脂にて作製された外筒部材が二分割されており、接圧ロール自体の強度の点で問題がある。また、外筒部材の表面に金属めっき層を形成したとしても、特に、その接合部でのロールの表面性に問題が起き易い。

　本発明の目的は、少なくとも炭素繊維強化樹脂にて作製された外筒部材を有する二重管構造の接圧ロールにおいて、外筒部材表面に対して金属めっき層が均一に、しかも、強固に付着した、表面平滑性や梨地等の加工性が良好で、特に、回転振れを小さく抑えることができる、高耐摩耗性を有した接圧ロールを提供することである。

　上記目的は本発明に係る接圧ロールにて達成される。要約すれば、本発明は、炭素繊維強化樹脂にて作製された円筒形状の外筒部材と、前記外筒部材の内側に前記外筒部材と同一軸線にて配置された内筒部材とを有し、前記外筒部材は、前記内筒部材の軸方向中央部に形成された接合部にて一体に連結され、
　前記内筒部材は軸方向両端部に前記内筒部材と同一軸線にて一体に固定された回転軸部材を有し、
　前記外筒部材の外周面には金属めっき層が形成された二重管構造の接圧ロールであって、
　前記外筒部材の軸方向両端部には、それぞれ、金属めっき層を形成する際のめっき電極を取付けるための金属にて作製された外筒側部端面部材を一体に有することを特徴とする接圧ロールである。

　本発明の一実施態様によると、前記外筒側部端面部材は、前記外筒側部端面部材を前記外筒部材の端部内面に取付けるための円筒スリーブ形状の支持部と、前記支持部と同一軸線にて前記外筒部材の外方へと延在した円筒形状の円筒側板とを有し、
　前記円筒側板は、前記外筒部材の外径と同じ外径とされ、一側の端面が前記外筒部材の軸方向環状端面に当接した大径部と、前記大径部より外径が小とされ、前記大径部に連接して形成された小径部とを有し、前記小径部の前記大径部とは反対側の外側の環状端面に、前記めっき電極を取付けることができる。

　本発明の他の実施態様によると、前記接圧ロールの前記金属めっき層は、前記外筒部材、並びに、前記円筒側板の前記大径部及び前記小径部の外周面に形成されている。

　本発明の他の実施態様によると、前記円筒側板の前記小径部の前記大径部とは反対側の環状端面に複数のネジ穴が形成されており、前記ネジ穴を利用して前記めっき電極を取付けること、或いは、バランス調整用ネジウェイトを螺合することを可能とする。

　本発明の他の実施態様によると、前記めっき層は、多層構造とされ、
（１）下地層としてＮｉめっき、表層としてＨｃｒめっきを有するか、
（２）下地層としてＣｕめっき、表層としてＨｃｒめっきを有するか、又は、
（３）下地層としてＣｕめっき、中間層としてＮｉめっき、表層としてＨｃｒめっきを有する。

　本発明の他の実施態様によると、前記内筒部材は、炭素繊維強化樹脂にて作製される。

　本発明によれば、炭素繊維強化樹脂にて作製された外筒部材を有する二重管構造の接圧ロールにおいて、外筒部材表面に対して金属めっき層が均一に、しかも、強固に付着した、表面平滑性や梨地等の加工性が良好で、特に、回転振れを小さく抑えることができる、高耐摩耗性を有した接圧ロールを提供することができる。

図１は、本発明に係る接圧ロールの一実施例を示す断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ、本発明に係る接圧ロールの外筒側部端面部材の一実施例を説明するための側面図及び斜視図である。図３は、それぞれ、本発明に係る接圧ロールの外筒側部端面部材の一実施例を説明するための部分断面詳細図である。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る接圧ロールの外筒部材及び内筒部材の製造方法の一実施例を説明する斜視図である。図５（ａ）は、本発明に係る接圧ロールにめっき層を形成するために組み立てられた接圧ロール組立体の斜視図であり、図５（ｂ）は、めっき処理方法の一実施例を説明する概略図である。図６（ａ）、（ｂ）は、従来の接圧ロールの一例を説明する断面図である。

　以下、本発明に係る接圧ロールを図面に則して更に詳しく説明する。本実施例にて、本発明の接圧ロールは、スリッタ、ワインダ等のフィルム巻取装置において巻取り中のフィルム製品に押し付けながらフィルムを巻き取るための接圧ロールとして説明するが、本発明の接圧ロールは、これらの用途に限定されるものではなく、例えば、その他に、フィルムラミネートロール、ニップ、プレスロールなどとしても使用可能であり、フィルム、薄膜等のウェブ加工一般の接圧ロールとして使用可能である。

　実施例１
　図１及び図２を参照すると、本発明に係る接圧ロールの一実施例を示す。本実施例では、接圧ロール１は、円筒形状の外筒部材２と、この外筒部材２の内側に位置して外筒部材２と同一軸線にて配置された内筒部材３とを備え、外筒部材２は、内筒部材３の軸方向中央部に形成された接合部３Ａにおいて一体に連結されている。また、外筒部材２は、その外周面に金属めっき層６が形成されている。内筒部材３は、軸方向両端部に同一軸線にて回転軸部材４を備え、回転軸部材４は、それぞれ、軸受け８を介して、接圧ロールを担持するフィルム巻取装置のアーム部材等のハウジング１１に担持されている。本実施例にて、接圧ロール１は、フィルム巻取装置におけるフィルム巻き取りのための接圧ロールとして説明するが、その全体形状は、直径（外径Ｄ２）が４０～４５０ｍｍ、長手方向（軸線方向）の長さＬ２が５００～７０００ｍｍ、の範囲で種々の形状のものが作製される。より具体的には、直径（Ｄ２）×長さ（Ｌ２）が４０ｍｍ×５００ｍｍといった小型のロールから直径（Ｄ２）×長さ（Ｌ２）が４５０ｍｍ×７０００ｍｍといった大型のロールをも高表面性、且つ、高精度にて作製することができる。

　以下、本実施例の接圧ロールの各構成部材について更に詳しく説明する。

　（外筒部材及び内筒部材）
　本実施例にて、外筒部材２は、長手方向長さＬ２、外径Ｄ２、肉厚Ｔ２とされる円筒形状とされ、炭素繊維強化樹脂にて作製される。上述したように、本実施例にて、接圧ロールは、フィルム巻取装置におけるフィルム巻き取りのための接圧ロールとして使用するために、外筒部材２の外径Ｄ２は４０～４５０ｍｍ、長手方向（軸線方向）の長さＬ２が５００～７０００ｍｍとされ、肉厚Ｔ２は、３～２０ｍｍの範囲で用途に合わせて種々の寸法に形成することができる。

　上記外筒部材２の内側に配置される内筒部材３は、外筒部材２と同一軸線にて、長手方向に長さＬ３（Ｌ３≦Ｌ２）だけ延在した円筒形状とされ、本実施例では、外筒部材２より片側で長さＬ２３（全長で、２×Ｌ２３）だけ短くされる。また、内筒部材３は、中央部において幅（長さＬ３Ａ）にて拡径されて、外筒部材２との接合部３Ａを形成している。従って、外筒部材２の内周面と内筒部材３の外周面とは、接合部３Ａにて接着又は圧入により、一体に固定されている。内筒部材３にて、接合部３Ａの両側に延在する縮径部３Ｂの厚さＴ３ｂは、外筒部材２と接合する接合部３Ａの厚さＴ３ａより、外筒部材２の内面と内筒部材３の外面との間の間隔Ｇだけ薄くされる。間隔Ｇは、接圧ロールの大きさにもよるが、通常１～５０ｍｍ程度とされる。即ち、本実施例にて、外筒部材２と内筒部材３は、軸線方向にて接合部３Ａの両側においては所定の間隔Ｇだけ離間しており、外筒部材２と内筒部材３とは接合部３Ａにおいてのみ接合された二重管構造を形成している。

　内筒部材３は、ステンレススチール、アルミニウム等の金属にて作製することもできるが、軽量化、剛性化の点で、繊維強化樹脂にて作製することができ、特に、外筒部材２と同様に炭素繊維強化樹脂にて作製するのが好ましい。本実施例では、内筒部材３もまた炭素繊維強化樹脂にて作製されるものとして説明する。

　内筒部材３の長手方向両端部には、同一軸線にて回転軸部材４を備えている。回転軸部材４は、内筒部材３の端部内面に固定された円筒部材支持部４１と、支持部４１より同軸にて内筒部材３の外方向へと延在した回転軸部４２とを有している。支持部４１と回転軸部４２との間にはフランジ４３が形成され、内筒部材３の環状端面に当接している。フランジ４３は、内筒部材３の縮径部３Ｂの外径と略同じ外径とされ、厚さＬ４３は、略５ｍｍ程度とされる。回転軸部４２は、限定されるものではないが、本実施例では支持部４１とは反対側の方向へと順次外方へと縮径された軸部４２ａ（外径Ｄ４２ａ）、４２ｂ（外径Ｄ４２ｂ）、４２ｃ（外径Ｄ４２ｃ）にて形成され、先端の軸部４２ｃに軸受け８がワッシャ９及び固定ネジ１０により取付けられる。軸受け８は巻取装置本体のアーム等のハウジング１１に支持されており、アームを作動させることにより、接圧ロール１は、フィルム製品に所定の圧力にて押圧され、フィルムの移動により従動回転することとなる。

　次に、上記構成とされる本発明の接圧ロール１における特徴構成について説明する。

　本発明の接圧ロール１は、外筒部材２の長手方向両端部に、外筒部材２と同一軸線にて一体に固着された段付き円筒形状とされる外筒側部端面部材５を備えている。外筒側部端面部材５は、詳しくは後述するが、外筒部材２の表面に金属めっき層６を形成する際のめっき電極として機能し、更に、接圧ロール１のアンバランスを調整するためのバランス調整手段として機能することができる。

　外筒側部端面部材５は、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属にて作製される。外筒側部端面部材５は、本実施例では、外筒部材２の端部内面に固定された円筒スリーブ形状の支持部５１と、支持部５１より同一軸線にて外筒部材２の外方へと延在した円筒形状の円筒側板５２とを有している。

　円筒スリーブ形状支持部５１の内面の大きさ（内径Ｄ５）は、内筒部材３に取付けられた回転軸部材４の回転軸部４２が貫通し得る大きさとされている。つまり、本実施例では、円筒スリーブ形状支持部５１の内面の大きさ（内径Ｄ５）は、回転軸部材４の回転軸部４２ａ～４２ｃの外周面（外径Ｄ４２ａ～４２ｃ）より大とされる（Ｄ５＞Ｄ４２ａ～４２ｃ）。

　一方、円筒側板５２の外径（Ｄ５２）は、外筒部材２の外周面と同じ円筒表面を形成するべく、外筒部材２の外径（Ｄ２）と同じとされる。従って、側板５２と支持部５１により形成される環状の肩部端面５１Ａは、外筒部材２の側部環状端面２Ａに当接しており、外筒部材２と円筒側板５２との接合位置における外周面には、段差のない同一円周面を形成している。

　なお、本実施例によると、図２をも参照すると理解されるように、外筒側部端面部材５の円筒側板５２には、支持部５１とは反対側の外側端面５１Ｂに、外筒部材２と同軸とされる外筒側部端面部材５の側板５２の軸線中心Ｏ５から同一半径Ｒ５３にて、複数のネジ穴５３が形成される。本実施例では、詳しくは後述するが、側板５２の外径Ｄ５２、即ち、外筒部材２の外径Ｄ２が４９．４ｍｍ、内径Ｄ５が３２ｍｍ、側板５２の軸方向長さＬ５２が１５ｍｍとされたので、半径Ｒ５３が２０ｍｍ（直径４０ｍｍ）の同一円周上に、Ｍ６のタップを深さ１０ｍｍ（下穴深さ１３ｍｍ）で形成した。本実施例では、ネジ穴５３は、円筒側板５２の外側端面５１Ｂに円周上等間隔にて１６個形成したが、ネジ穴５３の寸法、数は、これに限定されるものではなく、接圧ロールの寸法に応じて適宜選定される。

　このネジ穴５３を利用して、外筒部材２にめっき層６を形成する際のめっき電極を設置する。また、作製された接圧ロール１のアンバランス量を調整する際に、該ネジ穴５３を利用してバランスウェイトとして、重さ１ｇ、０．５ｇなどとされる複数種類の雄ネジウェイトを、適宜、指定された調整箇所に螺合することにより、バランス調整を行うことができる。本発明によると、接圧ロール１の長手方向両面からのアンバランス調整が可能となり、接圧ロール１の回転振れ精度を調整することができる。

　又、本実施例では、図３を参照すると、外筒側部端面部材５の円筒側板５２は、段付きの円筒形状とすることができ、外筒部材２に隣接した大径部５２ａ（外径Ｄ５２ａ）と、大径部５２ａから、外筒部材２の端面２Ａから離間する方向に延在した小径部５２ｂ（外径Ｄ５２ｂ）とにて形成される。大径部５２ａと小径部５２ｂとの外径差、つまり、段差△Ｅ＝（１／２）×（Ｄ５２ａ－Ｄ５２ｂ）は、０．１～１０ｍｍ、通常、０．５ｍｍ程度とされる。このように、外筒側部端面部材５の側板外周面に段差△Ｅを設けたことにより、外筒部材表面にめっき層６を形成すると、めっき層６は、外筒部表面に連接して外筒側部端面部材５の側板５２ａ、５２ｂの外周面にも形成される。つまり、接圧ロール１の外周面に形成されためっき層６は、接圧ロール１の長手方向両端部にて、即ち、円筒側板５２の外方端部５２ｂの外周面にて段差△Ｅだけ縮径された構成とされる。従って、めっき層６が接圧ロール１から軸線方向に移動したり、抜け落ちることが完全に防止される。

　次に、図４をも参照して、本発明の接圧ロールの製造法の一実施例について説明する。

　（外筒部材及び内筒部材の成形）
　本実施例では、外筒部材２及び内筒部材３が炭素繊維強化樹脂にて作製される場合について説明する。つまり、外筒部材及び内筒部材である炭素繊維強化樹脂を使用した円筒体（以下、「ＣＦＲＰ円筒体」という。）は、従来当業者には周知のフィラメントワインディング法、或いは、シートワインディング法を用いて好適に作製することができるが、成型法はこれらの方法に限定されるものではない。

　・フィラメントワインディング法
　先ず、外筒部材用のＣＦＲＰ円筒体２をフィラメントワインディング法にて作製する場合を、図４（ａ）を参照して説明する。本実施例では、先ず、マンドレル１００に炭素繊維ｆを所定の樹脂を用いて巻き付け、ＣＦＲＰ円筒体２Ｍのための炭素繊維層２０を形成する。

　炭素繊維に含侵される樹脂は、熱硬化性樹脂若しくは熱可塑性樹脂であるか、又は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合樹脂とすることができる。熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、炭素繊維に対する樹脂量は、３０～７０重量％、好ましくは、４０～６０重量％とされる。

　炭素繊維層２０は、複数層、例えば、第１～第ｎ層の炭素繊維層２０ａ、２０ｂ、・・・・２０ｎから構成することができ、各炭素繊維層２０ａ、２０ｂ、・・・・２０ｎは、円筒体の軸線に対する繊維ｆの巻き付け角度（α）を互いに異ならせることができる。

　次いで、炭素繊維層２０の上からテーピングを行い、炭素繊維層２０を巻き締めた後、マンドレル１００ごと硬化炉に装入し、炭素繊維層２０の樹脂を硬化させる。これにより、ＣＦＲＰ円筒体が成形される。

　テープ除去後の上述のようにして得られたＣＦＲＰ円筒体２Ｍは、研磨処理して円筒体の径を所定寸法に合わせる。研磨処理後の円筒体の表面の粗さＲａは、０．８～１５μｍ、好ましくは、２～８μｍ、とされる。

　・シートワインディング法
　シートワインディング法は、シート状の炭素繊維プリプレグを使用する点を除けば、上記フィラメントワインディング法と同様にして実施される。

　つまり、ＣＦＲＰ円筒体をシートワインディング法にて作製する場合には、図４（ａ）を参照して説明すると、先ず、マンドレル１００に所定の積層構成で、所定の厚さを得るように、炭素繊維プリプレグ２０（２０ａ、２０ｂ、・・・・２０ｎ）を所定の繊維配向にて巻き付ける。

　次いで、テーピングを行い、炭素繊維プリプレグ２０を巻き締めた後、マンドレルごと硬化炉に装入し、炭素繊維プリプレグ２０の樹脂を硬化させ、炭素繊維強化樹脂から成るＣＦＲＰ円筒体を作製する。

　テープ除去後の上述のようにして得られたＣＦＲＰ円筒体は、上記フィラメントワインディング法と同様に、研磨処理して円筒体の径を所定寸法に合わせる。研磨処理後の円筒体の表面の粗さＲａは、０．８～１５μｍ、好ましくは、２～８μｍ、とされる。

　内筒部材３も、上記外筒円筒部材と同様にして作製することができるが、図４（ｂ）に示すように、フィラメントワインディング法、或いは、シートワインディング法を用いて作製する際に、ＣＦＲＰ円筒体３Ｍの中央部において、拡径された接合部３Ａを形成する点において相違している。また、内筒部材のＣＦＲＰ円筒体３Ｍにおいても、全外周表面に対して研磨処理を施し、所定の寸法に合わせる。研磨処理後の円筒体の表面の粗さＲａは、０．８～１５μｍ、好ましくは、２～８μｍ、とされる。ただ、場合によっては、研磨処理は、接合部３Ａに対してのみ精度よく実施しても良い。

　なお、内筒部材３は、場合によっては、炭素繊維強化樹脂ではなく、他の繊維強化樹脂にて作製することもできる。この場合は、強化繊維としては、ガラス繊維などの無機繊維、スチール繊維などの金属繊維、更には、アラミド繊維などの有機繊維等を単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。強化繊維に含侵される樹脂及び含浸量は、上記炭素繊維に含浸される樹脂及び含浸量と同様とし得る。

　（接圧ロールの組み立て）
　上述のようにして作製されたＣＦＲＰ円筒体２Ｍ、３Ｍを所定の長さにて切断し、外筒部材２及び内筒部材３を作製する。次いで、内筒部材３には、その両端部の円筒状内面、即ち、取付け穴部に回転軸部材４の円筒状支持部４１を接着或いは圧入嵌合して一体的に固定する。このようにして回転軸部材４が一体とされた内筒部材３の外側に外筒部材２を挿入し、内筒部材３の接合部３Ａに接着或いは圧入嵌合して一体的に接合する。

　勿論、外筒部材２と内筒部材３とを接合部３Ａにて一体に接合した後、内筒部材３の両端部の円筒状内面に回転軸部材４の円筒状支持部４１を接着或いは圧入嵌合して一体的に固定することもできる。

　次いで、図５（ａ）に示すように、外筒部材２の両端部の円筒状内面に外筒側部端面部材５の円筒状支持部５１を嵌合して、好ましくは、少なくとも側板５２の肩部端面５１Ａと、外筒部材２の側部環状端面２Ａとの間は導電性接着剤を介して密着して一体的に固定して接圧ロール組立体１Ｐが作製される。

　（外筒部材めっき層の形成）
　上述のようにして作製された接圧ロール組立体１Ｐを、図５（ｂ）に示すように、めっき装置２００のめっき槽２０１に設置し、接圧ロール１の外周面にめっき処理を施し、めっき層６を形成する。

　めっき処理に際して、本実施例では、接圧ロール組立体１Ｐの両側の外筒側部端面部材５の円筒側板５２に形成したネジ穴５３を利用してめっき電極としての陰極電極治具２０３をネジ２０８にて固定する。陰極電極治具２０３は、一端が開口し、他端が壁部材２０５にて閉鎖された凹部有する円筒体２０４とされる。陰極電極治具２０３の円筒体２０４の外径は、円筒側板５２の外径と同じとされ、内径は円筒側板５２の内径と略同じとされ、円筒体凹部内に回転軸部材４を内包し得る形状とされる。陰極電極治具２０３は、円筒体２０４部分を貫通して、円周状に均等間隔にて例えば４個形成された貫通穴２０７を挿通されたネジ２０８にて外筒側部端面部材５の円筒側板５２に固定される。

　従って、陰極電極治具２０３は、接圧ロール組立体１Ｐのめっき層形成箇所、即ち、本実施例では、外筒部材２の外周面、及び、円筒側板５２の外周面を除いてめっき液の付着を防止するマスキング材としても機能する。

　陰極電極治具２０３は、壁部材２０５から外方へと突出して陰極電極取付軸２０６が形成されており、めっき装置２００の電源に導線２０２にて接続され、電流が供給される。

　従って、本実施例にて、外筒部材２は、少なくとも、外筒部材２の端面２Ａの環状端面領域の全面が給電面となる。つまり、外筒側部端面部材５の円筒側板５２の環状肩部端面５１Ａの全環状端面領域から外筒部材２の環状端面２Ａを介して電流が外筒部材２に供給される。また、上述したように、外筒部材２の全表面は研磨処理により、最外層樹脂層が除去され、炭素繊維が露出した状態とされている。

　従って、本実施例に構成によれば、外筒部材２の全表面において流れる電流の密度が均一とされ、均一なめっき層を形成することができる。

　本発明者の実験の結果、金属めっきとしては、硬度がビッカース硬度（ＨＶ）で８００以上とされ、摩擦係数が低く耐摩耗性に優れた硬質クロム（Ｈｃｒ）めっきが好ましいことが分かった。ただ、硬質クロム（Ｈｃｒ）めっきは、炭素繊維強化樹脂にめっきを直接形成するのは困難であるという性質がある。そこで、めっき層を２層以上の多層構造とするのが好ましく、下地層、更には、中間層を設けることが好ましい。特に、
（１）下地層：Ｎｉめっき　　　表層：Ｈｃｒめっき
（２）下地層：Ｃｕめっき　　　表層：Ｈｃｒめっき
（３）下地層：Ｃｕめっき　　　中間層：Ｎｉめっき　　　表層：Ｈｃｒめっき
などの組み合せを採用することができる。本実施例では、上記（１）を選択したが、詳しくは後述するように、好ましい結果を得ることができた。

　めっき層のめっき厚みは、特に限定されるものではないが、一般に、下地層（Ｎｉ又はＣｕめっき層）は、２００～１０００μｍ、表層（Ｈｃｒめっき層）は、１０～１５０μｍとされる。中間層を設ける場合は、下地層（Ｃｕめっき層）２００～１０００μｍ、中間層（Ｎｉめっき層）として２０～２００μｍ、表層（Ｈｃｒめっき層）は、１０～１５０μｍとされる。

　（外筒円筒部材めっき層の表面仕上げ加工及びバランス調整）
　上述のようにして外筒部材２にめっき層６が形成された接圧ロール組立体１Ｐは、次いで、バフ研磨等による表面研磨・仕上げ加工がなされる。

　このような表面研磨・仕上げ加工により、表面硬度（ＨＶ）が８００以上とされる接圧ローラの外筒部材２の表面粗度（Ｒｙ）は、０．２μｍ以下となるように仕上げることができる。

　更に、本発明によれば、上述のようにして作製した接圧ローラ組立体を、バランサー（バランス調整装置）に設置し、アンバランス量を測定し、接圧ローラ組立体の側面に一体に設置された外筒側部端面部材５に形成したネジ穴５３に、バランスウェイトとしてのネジ重り（１ｇ、０．５ｇ）を螺合することにより、バランスを微調整することができる。本実施例では、接圧ロール１のアンバランス量を動バランス片面残量２ｇ／３０００ｒｐｍ以下とすることができた。

　バランス調整を行った後の接圧ロールの精度（回転振れ）は、０．０２ｍｍ以下に加工することができた。即ち、従来のロールに比較して、非常に回転振れ精度の高いローラを得ることができた。

　なお、本発明の接圧ロール１の特徴の一つとして、外筒部材２の表面のメッキ層６が摩耗した場合には、当業者には周知の化学的方法又は電気化学的方法によりめっき層を外筒部材から剥離し、再めっきが可能とされる点にある。

　次に、本発明に従って製造した接圧ロールの性能を立証するために行った実験例について説明する。

　実験例１
　先ず、外筒部材２及び内筒部材３として使用する炭素繊維強化樹脂製の中空管２Ｍ、３Ｍをフィラメントワインディング法により作製した。

　炭素繊維強化樹脂の強化繊維である炭素繊維ｆとしては、モノフィラメント平均径７μｍ、収束本数１２０００本の繊維束、即ち、ＰＡＮ系炭素繊維ストランド（三菱レイヨン株式会社製「ＴＲ５０」（商品名））を用い、樹脂としてはエポキシ樹脂（新日鉄住金マテリアルズ株式会社製「ＨＰ１００」）を用いた。

　また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、所定の外径（Ｄｍ）及び長さ（Ｌｍ）のマンドレル１００に９０°（周方向）±５°の角度にて炭素繊維層２０（２０ａ、２０ｂ、・・・・２０ｎ）が所定厚み(繊維体積含有率Ｖｆ＝５７％)となるように巻き付けた。なお、炭素繊維層２０の最外層２０ｎの繊維ｆの巻き付けは、同一方向に角度（α）４５°にて巻き付けた。

　その後、幅２５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＰＥＴテープを用いてテーピングを行った後、樹脂が含浸された炭素繊維層２０を巻き付けたマンドレル１００を加熱硬化炉に装入し、樹脂を硬化させた。その後、硬化した炭素繊維強化樹脂成形物（中空管）２Ｍ、３Ｍをマンドレル１００より脱型し、マンドレル１００より脱型したＣＦＲＰ中空管２Ｍ、３Ｍは研磨処理した。研磨処理後の中空管２Ｍ、３Ｍの表面の粗さＲａは、６μｍであった。

　このようにして得たＣＦＲＰ中空管２Ｍ、３Ｍを使用して、外筒部材２及び内筒部材３を作製し、他の部材と共に、図５（ａ）に示す接圧ローラ組立体１Ｐを組立てた。その後、図５（ｂ）を参照して説明しためっき処理装置２００にて接圧ローラ組立体１Ｐの表面に、めっき処理して金属めっき層６を形成した。めっき層は、下地層としてＮｉめっき層を形成し、その後、表層としてＨｃｒめっき層を形成した。

　このようにして作製した接圧ロール１は、下記の寸法、形状とされた。

　（外筒部材２）
　材質：　炭素繊維強化樹脂
　外径（Ｄ２）×長さ（Ｌ２）：　４９．４ｍｍ×１０７０ｍｍ
　層厚み（Ｔ２）：５．７ｍｍ
　（めっき層６）
　下地層めっき（Ｎｉめっき）厚:０．２５ｍｍ
　表層めっき（Ｈｃｒ）厚:０．０５ｍｍ
　（内筒部材３）
　材質：　炭素繊維強化樹脂
　外径（Ｄ３）×長さ（Ｌ３）：　３８ｍｍ（接合部）×１０２０ｍｍ
　接合部層厚み（Ｔ３ａ）:　７ｍｍ
　接合部両側部の層厚み（Ｔ３ｂ）：　５．５ｍｍ
　（外筒側部端面部材５）
　材質：　ステンレススチール（ＳＵＳ４２０ｊ２）
　内径（Ｄ５）×長さ（Ｌ５）：　３２ｍｍ×３０ｍｍ
　側板大径部外径（Ｄ５２ａ）×長さ（Ｌ５２ａ）：　４９．４ｍｍ×１０ｍｍ
　側板小径部外径（Ｄ５２ｂ）×長さ（Ｌ５２ｂ）：　４８．９ｍｍ×５ｍｍ
　ネジ穴半径（Ｒ５３）：２０ｍｍ
　ネジ穴（５３）：　Ｍ６　タップ深さ１０ｍｍ　下穴深さ１３ｍｍ
　（回転軸部材４）
　材質：　ステンレススチール（ＳＵＳ４２０ｊ２）
　回転軸部材長さ（Ｌ４）：　１２０ｍｍ
　支持部内径（Ｄ４１）×長さ（Ｌ４１）：　１８ｍｍ×６０ｍｍ
　軸部外径（Ｄ４２ａ、ｂ、ｃ）×長さ（Ｌ４２ａ、ｂ、ｃ）：　（２４、２０．５、１７）ｍｍ×（３５、１０、１０）ｍｍ

　めっき処理された接圧ローラ組立体１Ｐの表面をバフ研磨手段により研磨して仕上げ加工した。更に、バランス調整装置にてバランス調整した。

　このようにして作製した表面仕上げされた接圧ローラ１の外筒部材の表面硬度はＨＶで８００以上とされ、表面粗度（Ｒｙ）は、０．２μｍとされた。また、バランス調整した後の接圧ロール１の精度（真円度、円筒度、振れ）は、０．０２ｍｍ以下であった。また、回転振れも３０００ｒｐｍで０、０２ｍｍであった。

　上述のようにして作製した接圧ロール１は、必要に応じて、梨地加工仕上げも容易に達成することが可能である。

　更に、本発明に従って製造された接圧ロールのメッキ層６は、化学的方法又は電気化学的方法により外筒部材から剥離することができるので、長期間使用時における経年劣化の際は、再加工が可能である。

　１　　　　接圧ロール
　１Ｐ　　　接圧ロール組立体
　２　　　　外筒部材
　３　　　　内筒部材
　４　　　　回転軸部材
　　４１　　　内筒部材支持部
　　４２　　　軸部
　５　　　　外筒側部端面部材
　　５１　　　端面部材支持部
　　５２　　　円筒側板
　　５３　　　ネジ穴
　６　　　　めっき層
　２０３　　めっき電極

Claims

　炭素繊維強化樹脂にて作製された円筒形状の外筒部材と、前記外筒部材の内側に前記外筒部材と同一軸線にて配置された内筒部材とを有し、前記外筒部材は、前記内筒部材の軸方向中央部に形成された接合部にて一体に連結され、
　前記内筒部材は軸方向両端部に前記内筒部材と同一軸線にて一体に固定された回転軸部材を有し、
　前記外筒部材の外周面には金属めっき層が形成された二重管構造の接圧ロールであって、
　前記外筒部材の軸方向両端部には、それぞれ、金属めっき層を形成する際のめっき電極を取付けるための金属にて作製された外筒側部端面部材を一体に有することを特徴とする接圧ロール。
　前記外筒側部端面部材は、前記外筒側部端面部材を前記外筒部材の端部内面に取付けるための円筒スリーブ形状の支持部と、前記支持部と同一軸線にて前記外筒部材の外方へと延在した円筒形状の円筒側板とを有し、
　前記円筒側板は、前記外筒部材の外径と同じ外径とされ、一側の端面が前記外筒部材の軸方向環状端面に当接した大径部と、前記大径部より外径が小とされ、前記大径部に連接して形成された小径部とを有し、前記小径部の前記大径部とは反対側の外側の環状端面に、前記めっき電極を取付けることができることを特徴とする請求項１に記載の接圧ロール。
　前記接圧ロールの前記金属めっき層は、前記外筒部材、並びに、前記円筒側板の前記大径部及び前記小径部の外周面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の接圧ロール。
　前記円筒側板の前記小径部の前記大径部とは反対側の環状端面に複数のネジ穴が形成されており、前記ネジ穴を利用して前記めっき電極を取付けること、或いは、バランス調整用ネジウェイトを螺合することを可能としたことを特徴とする請求項２又は３に記載の接圧ロール。
　前記めっき層は、多層構造とされ、
（１）下地層としてＮｉめっき、表層としてＨｃｒめっきを有するか、
（２）下地層としてＣｕめっき、表層としてＨｃｒめっきを有するか、又は、
（３）下地層としてＣｕめっき、中間層としてＮｉめっき、表層としてＨｃｒめっきを有することを特徴とする請求項１～４のいずれかの項に記載の接圧ロール。
　前記内筒部材は、炭素繊維強化樹脂にて作製されることを特徴とする請求項１～５のいずれかの項に記載の接圧ロール。