JP2918572B2 - 高摩擦ローラの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば紙送りローラなどに好適な高摩擦ロ
ーラの製造方法に関し、特に、金属の円筒体の外周面に
均一して微細な凸部を欠損なく形成することができる方
法に関する。

「従来の技術」 Ｘ−Ｙプロッタ、ファックス、コピーなどの機械にお
いては、紙を所定の寸法で極めて正確に送り出すため
に、紙送りローラが用いられている。この様な紙送りロ
ーラとしては、寸法精度が高く、弾性変形を起こさず、
紙を確実にグリップし耐摩耗性の高いものが望まれる。

このような紙送りローラの一例として、特開昭60−23
248号には、ステンレス鋼板の表面にエッチングによっ
て微小突起を形成し、この鋼板をスパイラル状に巻いて
接合し、筒状に形成してなる紙送りローラが開示されて
いる。

しかしながら、この紙送りローラは、表面に微小突起
を形成するため、フォトエッチングなどの複雑な工程が
必要となり、コストが高くつく。また、鋼板を巻いて接
合することにより筒状に成形するので、十分な寸法精度
が得られないという問題点があった。

本発明者らは、上記の問題点を解決するため、金属の
円筒体の表面に、直接、エッチング処理を施したり、あ
るいはエッチング処理と機械的加工を組み合わせて施す
ことにより、微細な凸部を形成する方法を考え付いた。
このように、金属の円筒体の表面を直接加工して凸部を
形成すれば、鋼板を巻いて筒状にする方法に比べて、寸
法精度の高いローラを得ることができる。

ところが、上記のように円筒体の表面をエッチング処
理する場合、円筒体が均一に腐食されず、円筒体の表面
に塗布したマスキング用の樹脂がエッチング処理中に剥
れてしまうこともあるため、凸部がところどころ欠損し
たり、凸部の径や高さが不揃いになるという問題が生じ
ることがわかった。この理由は、次のように考えられ
る。

第６図は、円筒体11をエッチング液12に浸漬した状態
を示す部分拡大図であるが、円筒体11の表面には、金属
イオン化（M⁺）して溶出するアノード極13となる部分
と、エッチング液中の水素イオン（H⁺）が電子e^-を受け
取って水素ガス（H₂）となって発生するカソード極14と
なる部分とが形成される。電子e^-は、円筒体11の内部で
アノード極13からカソード極14へと流れる。

この場合、カソード極14となる可能性のある部分は、
単一固溶体の場合、粒界、介在物などの電位が貴の部分
であるが、この位置は腐食進行に伴なって変化するた
め、円筒体11が均一に腐食されない理由となっている。

また、エッチング処理中に円筒体11の表面から水素ガ
スが発生し、この水素ガスがマスクキング用の樹脂を剥
してしまうことが多い。これらの理由から、凸部がとこ
ろどころ欠損したり、凸部の径や高さが不揃いになると
いう問題が生じると考えられる。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、金属の円筒体の表面に、エッチン
グによって、均一で微細な凸部を欠損なく形成し、寸法
精度が高く、しかも紙などに対するグリップ力の強い高
摩擦ローラを製造する方法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明の高摩擦ローラの製
造方法は、内周面及び外周面を正確に加工した金属の円
筒体を形成し、この円筒体の外周面に樹脂をドット状に
塗布してマスキングし、この円筒体をエッチング処理し
て外周面に微細な凸部を形成する方法であって、前記エ
ッチング処理の際、円筒体の金属より電位が高い金属極
を接続して一緒にエッチング液に浸漬することにより、
円筒体をアノードし、金属極をカソードとし、かつ、前
記金属極を構成する金属の粉末又は金属塩を予め前記エ
ッチング液中に添加することを特徴とする。

また、本発明のもう一つの高摩擦ローラの製造方法
は、内周面及びう外周面を正確に加工した金属の円筒体
を成形し、この円筒体の外周面を機械的に加工して多数
の微細な凸部を形成し、これらの凸部の上面にのみ樹脂
を塗布してマスキングし、この円筒体をエッチング処理
して前記凸部を鋭く形成する方法であって、前記エッチ
ング処理の際、円筒体の金属より電位が高い金属極を接
続して一緒にエッチング液に浸漬することにより、円筒
体をアノードとし、金属極をカソードとすることを特徴
とする。

更に、本発明の更にもう一つの高摩擦ローラの製造方
法は、内周面及び外周面を正確に加工された金属の円筒
体を形成し、この円筒体の外周面に樹脂を全面塗布し、
この円筒体の外周面を機械的に加工して、多数の微細な
凸部を形成すると共に、これらの凸部の上面にのみ前記
樹脂を残してマスキングし、エッチング処理して前記凸
部を鋭く形成する方法であって、前記エッチング処理の
際、円筒体の金属より電位が高い金属極を接続して一緒
にエッチング液に浸漬することにより、円筒体をアノー
ドとし、金属極をカソードとすることを特徴とする。

「作用」 本発明では内周面及び外周面を正確に加工した金属の
円筒体を用い、この円筒体の外周面にエッチング処理、
又はエッチング処理と機械的加工との組み合わせを施す
ことにより、円筒体の外周面に直接微細な凸部を形成す
るようにしたので、外径寸法及び同軸度を正確に出すこ
とができる。

そして、本発明では、上記エッチング処理に際して、
円筒体の金属より電位が高い金属極を接続して一緒にエ
ッチング液に浸漬することにより、円筒体をアノードと
し、金属極をカソードとしたので、円筒体の表面を均一
にエッチングすることができる。また、水素ガスの発生
は常に金属極で生じるので、円筒体の表面で水素ガスが
発生することによってマスキング用の樹脂が剥離するこ
とが防止される。その結果、均一で微細な凸部を欠損な
く形成することができる。

こうして得られた高摩擦ローラは、寸法精度が高く、
強いグリップ力を有し、例えば、Ｘ−Ｙプロッタなどの
極めて正確な送り精度を要求される分野にも適用でき
る。

「実施例」 第１図には、本発明の高摩擦ローラの製造工程の一実
施例が示されている。

まず、同図（ａ）に示すように、鋳造、圧延成形、円
柱の孔あけなどの方法で金属の円筒体１を形成する。こ
の円筒体１は、軸心に対して正確な円周精度が得られる
ように内周面及び外周面を切削・研磨加工する。なお、
円筒体１の金属としては、耐摩耗性に優れ、錆などが付
着しない材質、例えばステンレスなどが好ましく採用さ
れる。この実施例では、SUS 304を用いた。円筒体１の
軸心の孔は図示しない回転軸等が挿通されるものであ
り、外周面２は紙、ベルトなどに接触する摩擦面をな
る。

次に、同図（ｂ）に示すように、円筒体１の外周面２
にマスクキング用の樹脂をドット状にスクリーン印刷す
る。スクリーン印刷は、公知のスクリーン印刷機を用い
て、例えば次のようにして行なわれる。

まず、円筒体１の孔に回転軸６を挿入して固定し、円
筒体１をシルクスクリーン７の下面に当接して配置す
る。このシルクスクリーン７には多数の微細なドット孔
８が形成されている。シルクスクリーン７の上面には、
ドクターブレード９が配置されており、ドクターブレー
ド９とシルクスクリーン７との接触面には、マスキング
用の樹脂５が所定量塗布されている。マスキング用の樹
脂５としては、エッチング液に対して耐食性を有するも
のであればいずれも使用でき、例えばエポキシ樹脂など
が好適である。この状態で、回転軸６と共に円筒体１を
図中矢印Ａで示すように回転させ、また、シルクスクリ
ーン７を図中矢印Ｂで示すように移動させる。この場
合、円筒体１の周速度とシルクスクリーン７の移動速度
とを同一にすることが好ましい。シルクスクリーン７の
上面に塗布された樹脂５は、ドクターブレード９によっ
て圧接され、シルクスクリーン７のドット孔８を通し
て、円筒体１の外周面２にドット状に塗布される。

同図（ｃ）は、こうして円筒体１の外周面２に樹脂５
がドット状に塗布された状態を示している。なお、ドッ
トの配列は、千鳥状、碁盤目状などの各種の配列が採用
できる。また、ドットの平面形状は、凸部の形状を決定
するものであり、この実施例では、円形を採用している
が、その他の各種形状としてもよい。

次に、同図（ｄ）に示すように、円筒体１をエッチン
グ液12に浸漬してエッチング処理をする。この場合、本
発明では、円筒体１を導線15によって金属極16と接続す
る。金属極16は、円筒体１の金属よりも電位の高い金属
が採用される。この実施例の場合、円筒体１としてSUS
304を用いたので、金属極16としては銅（Cu）を用い
た。そして、円筒体１と金属極16とを一緒にエッチング
液12に浸漬してエッチングを行なった。なお、エッチン
グ液12としては、塩酸、硫酸、硝酸などの酸溶液や、塩
化第二鉄水溶液など、公知の各種のエッチング液が使用
できる。この実施例では、水200mlと酸溶液150mlを混合
したエッチング液に、銅パウダー10gを加えたものを採
用した。このように、金属極16を構成する金属の粉末又
は金属塩を予めエッチング液12中に添加する。

こうして、円筒体１と金属極16を一緒にエッチング液
12に浸漬すると、電位の低い円筒体１はアノード極とな
り、電位の高い金属極16はカソード極となる。すなわ
ち、円筒体１の金属がイオン化して発生した電子e^-は、
導線15を通って金属極16に流れ、エッチング液中の水素
イオンH⁺と結合して水素ガスを発生する。したがって、
水素ガスは、金属極16の表面から発生し、円筒体１の表
面からは発生せず、円筒体１の表面に付着しているマス
キング用の樹脂５を剥離することがなくなる。

同図（ｅ）は、こうしてエッチング処理した円筒体１
の表面形状を示している。円筒体１の外周面２における
樹脂５が塗布された部分は、エッチング液12によって腐
食されず残り、樹脂５が塗布されていない部分４は、エ
ッチング液12によって腐食される。この結果、樹脂５が
塗布された部分がドット状の凸部３となって残る。この
後、適宜手段により樹脂５を剥離して、本発明の高摩擦
ローラを得ることができる。

第２図には、本発明の高摩擦ローラの製造工程の他の
実施例が示されている。

同図（ａ）又は同図（ｂ）は、前記と同様にして得ら
れた金属の円筒体１の外周面２を、予め機械的に加工し
て、多数の微細な凸部３を形成した状態を示している。
同図（ａ）は、円筒体１の外周面２において、周方向及
び軸方向に多数の溝４を所定間隔で格子状に機械的に加
工して、多数の微細な凸部３を形成したものである。ま
た、同図（ｂ）は、円筒体１の外周面２において、軸方
向に対して斜めの溝４を同じく所定間隔で格子状に機械
的に加工して、多数の微細な凸部３を形成したものであ
る。この機械的な加工としては、例えば切削加工、転造
などの各種の手段が採用できるが、最も好ましくはロー
レット加工が採用される。ローレット加工によれば、多
数の微細な凸部３を作業性よく効率的に形成することが
できる。

同図（ｃ）に示すように、こうして得られた円筒体１
の外周面２には、格子状の溝４と凸部３とが形成されて
いる。しかし、この状態では凸部３がなだらかな山形を
なしており、鋭い立ち上がり角度を有していないため、
紙などに対する十分なグリップ力を得ることが困難であ
る。このため、更にエッチング処理を施して凸部３の立
ち上がり角度を鋭いものに加工する。エッチング処理に
際し、凸部３の上面にのみマスキング用の樹脂５を塗布
してマスキングする。樹脂５の塗布は、ゴムローラやス
クリーン印刷機などを用いて行なうことができる。

次に、同図（ｄ）に示すように、エッチング液12に浸
漬してエッチング処理する。この場合、前記実施例と同
様に、円筒体１を導線15によって金属極16と接続し、円
筒体１と金属極16とを同時にエッチング液12に浸漬する
ことにより、金属極16の表面で水素ガスを発生させ、円
筒体１の表面で水素ガスが発生することを防止できる。
したがって、マスキング用の樹脂５の剥離を防止し、微
細な凸部３を欠損なく均一に形成するができる。

同図（ｅ）は、エッチング処理された円筒体１の表面
形状が示されている。円筒体１の外周面２に予め機械的
な加工によって形成された凸部３は、エッチング処理の
際、樹脂５でマスキングされた上面は腐食されず、それ
以外の部分が腐食されるため、周壁部分が削られて鋭い
立ち上がり角度を有する形状となる。凸部３がこのよう
に鋭利な形状を成すことにより、紙などに対する優れた
グリップ力が得られる。エッチング処理の後、樹脂５を
適宜手段によって剥離する。

第３図には、本発明の高摩擦ローラの製造工程の更に
他の実施例が示されている。

同図（ａ）に示すように、前記と同様な方法で形成さ
れた金属の円筒体１の外周面２に樹脂５を全面塗布す
る。樹脂５の塗布は、前記と同様に、ゴムローラやスク
リーン印刷機などを用いて行なうことができる。

この後、同図（ｂ）に示すように、円筒体１の外周面
２を機械的に加工して多数の微細な凸部３を形成する。
機械的な加工方法としては、前述と同様な方法が採用で
きる。この場合、凸部３を形成するために、溝４を形成
する。そのために、前記樹脂５は、溝４を形成するとき
に部分的に除去され、凸部３の上面にのみ残る。このよ
うにして、凸部３の上面は、樹脂５によってマスキング
する。

次に、同図（ｃ）に示す様に、円筒体１をエッチング
液に浸漬してエッチング処理する。このエッチング処理
も、前記実施例と同様に、円筒体１を導線15によって金
属極16と接続し、円筒体１と金属極16とを同時にエッチ
ング液12に浸漬させて行なう。

こうして、エッチングを行なうと、同図（ｄ）に示す
ように、樹脂５でマスキングされた凸部３の上面は腐食
されず、それ以外の部分が腐食されるため、凸部３の周
壁部分が削られて鋭い立ち上がり角度を有する凸部３が
形成される。エッチング処理の後、樹脂５を適宜手段に
よって剥離し、本発明の高摩擦ローラを得ることができ
る。

第４図には、こうして製造された本発明による高摩擦
ローラの凸部の形成が示されている。ここで、凸部３の
径ａは、25〜200μｍ程度が好ましく、25μｍ未満では
耐摩耗性が十分に得られなくなるという問題があり、20
0μｍを越えると充分なグリップ力が得られなくなると
いう問題がある。また、凸部３の高さｂは、30〜200μ
ｍ程度が好ましく、30μｍ未満では充分なグリップ力が
得られず、200μｍを越えると紙に悪影響を与える。更
に、凸部３の配列間隔ｃは、0.3〜1mm程度が好ましく、
この範囲を外れると充分なグリップ力が得られなくな
る。

第５図には、本発明で得られた高摩擦ローラをＸ−Ｙ
プロッタの紙送りローラに応用した例が示されている。

高摩擦ローラ31は、回転軸32の軸方向に３つ配列され
ており、これらの高摩擦ローラ31と対向してゴムローラ
33が配置されている。紙34は、高摩擦ローラ31とゴムロ
ーラ33とに挟まれ、回転軸32を図示しないモータ等で回
転させることにより、紙34が高摩擦ローラ31によりグリ
ップされながら送り出される。高摩擦ローラ31の表面に
おいてドット状に形成された凸部が紙34の繊維に食い込
むため、紙34は高摩擦ローラ31に確実にグリップされ
る。したがって、紙34の送り量を正確にコントロールす
ることができる。

なお、本発明の高摩擦ローラは上記のような紙送りロ
ーラだけでなく、Ｘ−Ｙプロッタ、ロボット、減速機械
などにおける金属ベルト用の高摩擦プーリとしても利用
することができる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、エッチングの
際に、円筒体をアノードとし、金属極をカソードとする
ので、円筒体を均一にエッチングすることができる。ま
た、水素ガスが円筒体の表面で発生することを防止でき
るので、マスキング用の樹脂の剥離を防止できる。その
結果、樹脂が剥離することによる凸部の欠損や形状、大
きさの不揃いが改善され、円筒体の表面に均一で微細な
凸部を欠損なく形成することができる。また、予め正確
に加工した円筒体の表面に直接加工を施して微細な凸部
を形成するので、外径寸法及び同軸度が正確に形成され
た精度の高いローラを得ることができる。したがって、
この高摩擦ローラは、Ｘ−Ｙプロッタなどの紙送りロー
ラ、金属ベルト用のプーリなどとして利用することがで
き、紙やベルトを確実にグリップして正確な送りを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高摩擦ローラの製造工程の一実施例を
示す説明図、第２図は本発明の高摩擦ローラの製造工程
の他の実施例を示す説明図、第３図は本発明の高摩擦ロ
ーラの製造工程の更に他の実施例を示す説明図、第４図
は本発明で得られた高摩擦ローラの凸部の形状を示す断
面図、第５図は本発明で得られた高摩擦ローラをＸ−Ｙ
プロッタの紙送りローラに適用した例を示す斜視図、第
６図は円筒体の表面がエッチングされる状態を示す説明
図である。 図中、１は円筒体、２は外周面、３は凸部、４は溝、５
は樹脂、７はシルクスクリーン、８はドット状の孔、９
はドクターブレード、12はエッチング液、15は導線、16
は金属極、31は高摩擦ローラである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23F 1/00 - 1/46 B65H 27/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周面及び外周面を正確に加工した金属の
   円筒体を形成し、この円筒体の外周面に樹脂をドット状
   に塗布してマスキングし、この円筒体をエッチング処理
   して外周面に微細な凸部を形成する方法であって、前記
   エッチング処理の際、円筒体の金属より電位が高い金属
   極を接続して一緒にエッチング液に浸漬することによ
   り、円筒体をアノードとし、金属極をカソードとし、か
   つ、前記金属極を構成する金属の粉末又は金属塩を予め
   前記エッチング液中に添加することを特徴とする高摩擦
   ローラの製造方法。
2. 【請求項２】内周面及び外周面を正確に加工した金属の
   円筒体を成形し、この円筒体の外周面を機械的に加工し
   て多数の微細な凸部を形成し、これらの凸部の上面にの
   み樹脂を塗布してマスキングし、この円筒体をエッチン
   グ処理して前記凸部を鋭く形成する方法であって、前記
   エッチング処理の際、円筒体の金属より電位が高い金属
   極を接続して一緒にエッチング液に浸漬するとにより、
   円筒体をアノードとし、金属極をカソードとすることを
   特徴とする高摩擦ローラの製造方法。
3. 【請求項３】内周面及び外周面を正確に加工された金属
   の円筒体を形成し、この円筒体の外周面に樹脂を全面塗
   布し、この円筒体の外周面を機械的に加工して、多数の
   微細な凸部を形成すると共に、これらの凸部の上面にの
   み前記樹脂を残してマスキングし、エッチング処理して
   前記凸部を鋭く形成する方法であって、前記エッチング
   処理の際、円筒体の金属より電位が高い金属極を接続し
   て一緒にエッチング液に浸漬することにより、円筒体を
   アノードとし、金属極をカソードとすることを特徴とす
   る高摩擦ローラの製造方法。