円筒軸の製造方法
【課題】形状の安定した円筒軸の製造方法を提供する。
【解決手段】円筒軸の製造方法は、金属板から円筒軸形成部材60をプレス抜きするプレス抜き工程と、円筒軸形成部材60の一対の端面61a,61bが近接又は当接するように円筒軸形成部材60を円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、円筒軸に外力を加えて円筒軸に残留する応力を調整する応力調整工程と、を有し、プレス抜き工程又は円筒曲げ工程の一方又は両方において、一対の端面61a,61bを含む側部62a,62bに対して加工を施す際に、側部62a,62bと中央部61cの応力状態が均衡するように加工する応力均衡加工を行う。
【解決手段】円筒軸の製造方法は、金属板から円筒軸形成部材60をプレス抜きするプレス抜き工程と、円筒軸形成部材60の一対の端面61a,61bが近接又は当接するように円筒軸形成部材60を円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、円筒軸に外力を加えて円筒軸に残留する応力を調整する応力調整工程と、を有し、プレス抜き工程又は円筒曲げ工程の一方又は両方において、一対の端面61a,61bを含む側部62a,62bに対して加工を施す際に、側部62a,62bと中央部61cの応力状態が均衡するように加工する応力均衡加工を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、円筒軸の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シート状の記録媒体上に情報を印刷する印刷装置が用いられており、この印刷装置には記録媒体を搬送する搬送装置が設けられている。
この搬送装置は、回転することで記録媒体を搬送する搬送ローラーと、当該搬送ローラーに付勢されて当接された従動ローラーとを有しており、搬送ローラーと従動ローラーとで記録媒体を挟持して搬送するようになっている。搬送ローラーには中実の棒状部材が一般的に使用されている。その一方で、中実の材料は重量およびコストが嵩むという課題がある。
ここで、特許文献1には、金属板を曲げ加工して円筒状に成形する技術が記載されている。
【0003】
特許文献1に記載の円筒軸では、金属板を曲げ加工して円筒状に形成する際に、金属板の端面同士を突き合わせるようにする。このため、円筒軸の全長に亘って金属板の一対の端面間に繋ぎ目が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−289496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記構成においては、時間の経過と共に円筒軸の形状が変化する可能性があることを本発明者らは見出した。この形状変化は、例えば円筒軸を曲げ加工により形成する際に応力が残留し、当該残留応力が時間の経過と共に緩和することによる影響であると考えられる。
【0006】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、形状の安定した円筒軸の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る円筒軸の製造方法は、金属板から円筒軸形成部材をプレス抜きするプレス抜き工程と、前記円筒軸形成部材の一対の端面が近接又は当接するように当該円筒軸形成部材を円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、前記円筒軸に外力を加えて前記円筒軸に残留する応力を調整する応力調整工程と、を有し、前記プレス抜き工程又は前記円筒曲げ工程の一方又は両方において、前記一対の端面を含む側部に対して加工を施す際に、当該側部とそれ以外の部位の応力状態が均衡するように加工する応力均衡加工を行うことを特徴とする。
【0008】
また、前記プレス抜き工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の主面に対して前記端面を傾斜させる斜め抜き加工であることを特徴とする。
【0009】
また、前記円筒曲げ工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の全体を円筒状に曲げる加工の前に、前記側部を円弧状に曲げる丸め曲げ加工であることを特徴とする。
【0010】
また、前記丸め曲げ加工の際に、前記円筒軸形成部材の中央部を、円筒状に曲げる方向と反対方向に反らせることを特徴とする。
【0011】
また、前記応力調整工程は、平行配置された一対の押圧回転ローラーの間に、前記円筒軸を平行に配置し、前記円筒軸を前記一対の押圧回転ローラーで押圧しつつ回転させながら軸方向に移動させるロールレベラー工程であることを特徴とする。
【0012】
また、前記応力調整工程の後に、平行配置された2つの回転砥石部材間に前記ローラー本体を配置して外周面を研磨するセンターレス工程を行うことを特徴とする。
【0013】
また、前記センターレス工程の後に、前記ローラー本体の外表面の少なくとも一部に高摩擦層を形成する高摩擦層形成工程を行うことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係るインクジェットプリンターの側断面図である。
【図2】(a)は搬送ユニット部分の平面図、(b)は駆動系の側面図である。
【図3】(a)は搬送ローラー機構の概略構成図、(b)は軸受の概略構成図である。
【図4】ローラー本体の基材としての金属板を示す平面図である。
【図5】本実施形態に係るプレス抜き工程の一部(応力均衡加工)を示す図である。
【図6】本実施形態に係る円筒曲げ工程の予備工程(応力均衡加工)を示す図である。
【図7】(a),(b)は本実施形態に係る円筒曲げ工程の主工程を示す図である。
【図8】(a)〜(c)は図7に続く円筒曲げ工程の主工程を示す図である。
【図9】(a)ローラー本体の斜視図、(b)は繋ぎ目の側断面図である。
【図10】円筒曲げ工程後のローラー本体の外周面の応力状態を示す図である。
【図11】応力調整工程を示す図である。
【図12】応力調整工程の他の態様を示す図である。
【図13】センターレス研磨工程を示す図である。
【図14】高摩擦層形成工程を示す図である。
【図15】(a)〜(c)繋ぎ目の側断面の変形例を示す図である。
【図16】(a)〜(d)は繋ぎ目の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0016】
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターの側断面図である。
図2(a)はインクジェットプリンターの搬送ユニットを示す平面図、図2(b)は搬送ユニットの駆動系を示す側面図である。
【0017】
図1に示すように、インクジェットプリンター(印刷装置)1は、プリンター本体3と、プリンター本体3の後側上部に設けられた給紙部5と、プリンター本体3の前側に設けられた排紙部7と、を備えている。
【0018】
給紙部5には給紙トレイ11が設けられており、給紙トレイ11には複数枚の用紙(媒体、記録媒体、搬送媒体)Pが積載されるようになっている。ここで、用紙Pとしては、普通紙、コート紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクタ)用シート、光沢紙、光沢フィルム等が用いられる。以下、用紙Pの搬送経路において、給紙トレイ11側を上流側、排紙部7側を下流側という。給紙トレイ11の下流側には、給紙ローラー13が設けられている。
【0019】
給紙ローラー13は、対向する分離パッド(図示せず)との間で給紙トレイ11の最上部に位置する用紙Pを挟圧し、下流側へ送り出すように構成されている。給紙ローラー13の下流側には、搬送ローラー機構19が設けられている。
【0020】
搬送ローラー機構19は、下側に配置された搬送ローラー15と、上側に配置された従動ローラー17とを備えている。
【0021】
搬送ローラー15は、従動ローラー17との間に用紙Pを挟圧し、図2に示す駆動部30により回転駆動するように設けられている。これにより、搬送ローラー15は、用紙Pを下流側に配置された印字ヘッド(印刷部)21へ、搬送印刷処理に伴う精密で正確な搬送(紙送り)動作により搬送することができるようになっている。
【0022】
印字ヘッド21はキャリッジ23に保持されており、キャリッジ23は給紙方向(用紙Pの搬送方向)と直交する方向に往復移動するよう構成されている。印字ヘッド21による印字処理(印刷処理)は、制御部CONTによって制御されるようになっている。印字ヘッド21と対向する位置には、プラテン24が配設されている。
【0023】
プラテン24は、キャリッジ23の移動方向に沿って間隔をあけて配置された、複数のダイヤモンドリブ25によって構成されている。
【0024】
ダイヤモンドリブ25は、印字ヘッド21によって用紙Pに印刷を行う際に用紙Pを下側から支持するものであり、頂面が支持面として機能するようになっている。ダイヤモンドリブ25と印字ヘッド21との距離は、用紙Pの厚さに応じて調節可能になっている。
これにより、用紙Pはダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過することが可能となっている。ダイヤモンドリブ25及び印字ヘッド21の下流側には、排紙ローラー機構29が設けられている。
【0025】
排紙ローラー機構29は、下側に配置された排紙ローラー27と上側に配置された排紙ギザローラー28とを備え、排紙ローラー27の回転駆動によって用紙Pを引き出し、排出するようになっている。
ここで、搬送ローラー機構19及び排紙ローラー機構29の駆動部30及び搬送ローラー15、排紙ローラー27の駆動速度の関係について説明する。
【0026】
プリンター本体3には、図2(a),(b)に示すように、制御部CONTの制御下で駆動される搬送モーター32が設けられている。この搬送モーター32の駆動軸にはピニオン33が設けられており、ピニオン33には搬送駆動ギア35が歯合しており、搬送駆動ギア35には搬送ローラー15が内挿されて連結されている。
このような構成のもとに、搬送モーター32等は、搬送ローラー15を回転駆動する駆動部30となっている。
【0027】
また、搬送ローラー15には、搬送駆動ギア35と同軸にインナーギア39が設けられており、このインナーギア39には中間ギア41が歯合しており、中間ギア41には排紙駆動ギア43が歯合している。排紙駆動ギア43の回転軸は、図2(a)に示すように排紙ローラー27の軸体45となっている。
【0028】
このような構成のもとに、搬送ローラー機構19の搬送ローラー15と排紙ローラー機構29の排紙ローラー27とは、同一の駆動源である搬送モーター32からの回転駆動力を受け、駆動されるようになっている。
【0029】
なお、排紙ローラー27の回転速度は、各ギアのギア比を調整することにより、搬送ローラー15の回転速度より速くなるように設定されている。したがって、排紙ローラー機構29の排紙速度は、搬送ローラー機構19の搬送速度より増速率だけ速くなっている。
【0030】
また、搬送ローラー機構19による用紙Pの挟持力(押圧力)は、排紙ローラー機構29による挟持力(押圧力)よりも大きく設定されている。したがって、搬送ローラー機構19と排紙ローラー機構29とが共に用紙Pを挟持しているとき、その用紙搬送速度は、排紙ローラー機構29の排紙速度とは関係なく、搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されるようになっている。
【0031】
次に、搬送ローラー15及びこれを備える搬送ローラー機構19について説明する。
図3(a)は搬送ローラー機構19の概略構成を示す図、図3(b)は軸受の概略構成を示す図である。
【0032】
搬送ローラー15は、金属板がプレス加工されて円筒状に形成されたローラー本体(円筒軸)16と、ローラー本体16の表面の長手方向(軸方向)の一部に形成された高摩擦層(媒体支持領域)50とを有している。
【0033】
ローラー本体16は亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている。ローラー本体16は、コイルを巻き戻した金属板をプレス加工(抜き加工、曲げ加工)して形成される。ローラー本体16は、図7(a),(b)に示すように、曲げ加工されて突き合わ(近接又は当接)された金属板の一対の端面61a,61b間に形成された繋ぎ目(継ぎ目)80を有している。
【0034】
高摩擦層50は、図3(a)に示すように、ローラー本体16の両端部を除く中央部に選択的に形成されている。高摩擦層50の表面には、無機粒子の鋭く尖った部分が露出した状態で固定され、高い摩擦力を発揮するようになっている。
【0035】
高摩擦層50は、ローラー本体16の表面の高摩擦層の形成領域に樹脂粒子を10μm〜30μm程度の均一な膜厚で選択的に塗布して樹脂膜を形成し、その樹脂膜の上に無機粒子を均一に散布した後、焼成することにより形成されている。
樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10〜20μm程度の微粒子が好適に用いられる。また、無機粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整された酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。
【0036】
搬送ローラー15は、図3(a)に示すように、その両端部がプラテン24(図1参照)に一体成形された軸受26に回転可能に保持されている。
図3(b)に示すように、軸受26は、上方に開口するU字形に形成され、このU字形部位に搬送ローラー15を嵌め込むことで、搬送ローラー15を前後側及び下側の3方向から軸支する。そして、軸受26と搬送ローラー15との接触面(搬送ローラー15の表面)には、グリス等の潤滑油(潤滑液)が供給(塗布)される。
また、搬送ローラー15の一端又は両端には、インナーギア39や搬送駆動ギア35が回転不能に係合し連結するための係合部(図示せず)が形成されている。搬送ローラー15には、種々の連結部品に連結するため、種々の形態の係合部が形成可能になっている。
【0037】
従動ローラー17は、複数(例えば6個)のローラー17aが同軸に配列されて構成されたもので、搬送ローラー15の高摩擦層50に対向しかつ当接する位置に配置されたものである。これらローラー17aからなる従動ローラー17には、付勢バネ(図示せず)が取り付けられており、これによって従動ローラー17は、搬送ローラー15側に付勢されている。
【0038】
したがって、従動ローラー17は、搬送ローラー15の高摩擦層50に所定の押圧力(用紙Pに対する挟持力)で接し、搬送ローラー15の回転動作に従動して回転するようになっている。また、搬送ローラー15と従動ローラー17との間で用紙Pを挟持する力が大きくなり、用紙Pの搬送性がより良好になっている。
【0039】
なお、この従動ローラー17の各ローラー17aの表面には、高摩擦層50との摺接による損傷を緩和するため、フッ素樹脂塗装等の低摩耗処理が施されている。
以上の搬送ローラー15、軸受26、駆動部30及び従動ローラー17等により、インクジェットプリンター1の搬送部(搬送装置)20が構成されている。
【0040】
次に、インクジェットプリンター1の動作について、図1、図2を参照して説明する。
インクジェットプリンター1は、給紙トレイ11の最上部に位置する用紙Pを給紙ローラー13によって挟圧して下流側へ送り出す。送り出された用紙Pは搬送ローラー機構19に至る。搬送ローラー機構19は、用紙Pを搬送ローラー15と従動ローラー17との間で挟圧し、搬送ローラー15の回転駆動による紙送り動作で印字ヘッド21の下方に向けて定速で搬送する。印字ヘッド21の下方に搬送された用紙Pは、ダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過しつつ、印字ヘッド21によって高品質に印刷される。印字ヘッド21で印刷された用紙Pは、排紙部7の排紙ローラー27によって順次排出される。
【0041】
排紙ローラー機構29の搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度より速く設定されているため、用紙Pはバックテンションが掛かった状態で搬送される。ただし、搬送ローラー機構19と排紙ローラー機構29とが共に用紙Pを挟持しているときには、その用紙搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されている。したがって、このように排紙ローラー機構29と搬送ローラー機構19とによって排紙と搬送とを同時に行う際にも、その用紙の搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されている。そのため、搬送ムラのない正確で安定した紙送り(搬送)がなされるようになる。
【0042】
そして、ローラー本体16として中空の円筒軸を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して重量を大幅に減少させることができる。また、ローラー本体16に中実軸を用いる場合と比較して材料の切削性に対する要求が低くなる。したがって、ローラー本体16の材料として鉛等の有害物質を含まない材料を用いることが可能になり、環境負荷を低減することができる。
【0043】
また、搬送ローラー15には高摩擦層50が形成されており、従動ローラー17がこの高摩擦層50に当接する位置に配置されている。そのため、これら搬送ローラー15と従動ローラー17との間で用紙Pを挟持する力が大きくなり、用紙Pの搬送性がより良好になっている。
【0044】
また、本実施形態の搬送部20は、搬送ローラー15とこれを支持する軸受26とを備えている。そのため、上述のように高い搬送精度が得られる搬送ローラー15を軸受26により支持して回転させ、高摩擦層50により用紙Pを支持して高精度に搬送することができる。また、搬送ローラー15に中空のローラー本体16を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して搬送部20の重量を大幅に減少させ、環境負荷を低減することができる。
【0045】
また、本実施形態のインクジェットプリンター1は、搬送部20によって用紙Pを高精度に搬送することができ、用紙Pに高い印刷精度で印刷処理を行うことできる。また、搬送ローラー15に中空のローラー本体16を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して装置全体の重量を大幅に減少させることができ、環境負荷を低減することができる。
【0046】
次に、搬送ローラー15(ローラー本体16)の詳細構造及び製造方法について、図4〜図14を用いて説明する。
【0047】
図4は、ローラー本体の基材としての金属板Mを示す平面図である。
搬送ローラー15を製造するには、図4に示すように、厚さ1mm程度の冷間圧延鋼板、亜鉛メッキ鋼板又はステンレス鋼板等の金属板Mをプレス加工(抜き加工)して、搬送方向に連続する枠部66と、搬送方向と交差する方向に延びる帯状の平板部(円筒軸形成部材)60と、枠部66と平板部60とを連結する連結部67とを形成する。
本実施形態では、平板部60は略長方形であり、短辺60aが搬送方向に平行で長辺60bが搬送方向と直交するように型抜きされている。
金属板Mを不図示の搬送部によって間欠的に搬送しながら繰り返しプレスを行うことで、平板部60と連結部67は、金属板Mの搬送方向に等間隔に複数形成される。
【0048】
図5は、本実施形態に係るプレス抜き工程の一部(応力均衡加工)を示す図である。
金属板Mをプレス加工(抜き加工)して、平板部60を形成する際に、平板部60の長辺60b(側部62a,62b)の抜き加工を斜めに抜き加工にする。
具体的には、図5(a)〜(c)に示すように、金属板Mは、雄型121と雌型122を用いたプレスにより抜き加工される。そして、雌型122の上面端部(金属板Mの搬送方向)は円弧状に丸められている。
このため、図5(b)に示すように、雄型121と雌型122により金属板Mをプレス抜きする際に、平板部60の両側部62a,62bとなる部位は、雌型122の上面端部の形状に倣って湾曲した状態で切断(せん断加工)される。なお、プレス抜き加工の直後には、平板部60の両側部62a,62bは、その弾性力により平坦な状態に戻る。
これにより、図5(c)に示すように、平板部60の両側部62a,62bの端面61a,61bは、平板部60の主面C1,C2に対して傾斜するように形成される。すなわち、端面61a,61bは、平板部60の主面C1(後述の外周面16a)に対して鋭角、主面C2(後述の内周面16b)に対して鈍角となるように、傾斜して形成される。
【0049】
そして、平板部60の両側部62a,62b(端面61a,61b)のプレス加工(抜き加工)の際に、両側部62a,62bに対してせん断力を加えるだけなので、両側部62a,62bに過剰な圧縮応力は残留しない。
【0050】
これに対して、両側部62a,62bを主面C1,C2に対して直交するように切断し、その後に、両側部62a,62bに対して押圧力を与えて、両側部62a,62bを主面C1,C2に対して傾斜させる場合(面押し加工等)には、両側部62a,62bに高い圧縮応力が残留してしまう。
このように、斜めに抜き加工を用いることで、両側部62a,62bに過剰な圧縮応力が残留することを回避できる。つまり、両側部62a,62bの応力状態が、それ以外の部位(中央部61c)の応力状態と著しく異なってしまうことがなく、平板部60の全域において応力状態が均衡した状態(同一又は近似した応力状態)を維持できる。
【0051】
次いで、平板部60を、図6〜図8に示すように、円筒状(パイプ状)にプレス加工(曲げ加工)し、その両側(長辺60b)の端面61a、61bを近接又は当接させる。
なお、図6〜図8においては、各部材を分かりやすくするため、平板部60と雌型・雄型との間にそれぞれ間隔を開けてこれらの部材を記しているが、この間隔は実際には存在せず、平板部60と雌型・雄型とはそれぞれの接触部においてほぼ密着している。
【0052】
まず、円筒曲げ工程では、予備工程として、側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)を行う。
図6は、本実施形態に係る円筒曲げ工程の予備工程(応力均衡加工)を示す図である。
円筒曲げ工程の予備工程、すなわち側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)では、図6(a)に示す雌型(曲げダイ)131と雄型(曲げパンチ)132とで金属板Mの両側部62a,62bをプレスし、両側部62a,62bを円弧状(望ましくは略1/4円弧)に曲げる。この際、平板部60の中央部61cを円筒状に曲げる方向とは逆の方向に反らせる。
この結果、両側部62a,62bを設計値通りの曲率に曲げることができる。なお、平板部60の中央部61cは、予備工程(応力均衡加工)の後は、図6(b)に示すように、その弾性力により平坦な形状に戻る。
【0053】
側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)においては、両側部62a,62bに対して十分なプレス圧(押圧力)を与えて、スプリングバックが殆ど発生しないようにしている。すなわち、両側部62a,62bを円弧状に曲げる際に、平板部60の中央部61cを円筒状に曲げる方向とは逆の方向に反らせることで、両側部62a,62bに対して十分なプレス圧(押圧力)を与えている。
言い換えると、両側部62a,62bを円弧状に曲げる際に、平板部60の中央部61cが平坦(水平)のままの状態では、両側部62a,62bのうち、曲げ力が加わる領域が狭く(短く)なるため、十分なプレス圧(押圧力)が与えられず、プレス開放直後にスプリングバックが発生しやすくなる。また、両側部62a,62bのうち、曲げ力が加わる領域を広く(長く)したとしても、端面61a、61bの近傍ではプレス(押圧)の方向が主面に対して大きく傾斜する(垂直でなくなる)ため、十分なプレス圧(押圧力)が与えらず、プレス開放直後にスプリングバックが発生しやすくなる。
つまり、本実施形態の場合には、図6に示すように、端面61a、61bのうち、曲げ力が加わる領域では、プレス(押圧)の方向が主面に対してほぼ垂直になるので、十分なプレス圧(押圧力)が与えられる。このため、スプリングバックは殆ど発生せず、設計値通りの曲率に曲げることができる。
【0054】
このように、側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)を用いることで、両側部62a,62bの応力状態が、中央部61cの応力状態と著しく異なってしまうことがなくなる。つまり、後述する円筒曲げ工程の主工程において、平板部60の両側部62a,62bと中央部61cに曲げ加工が施されると、平板部60の全ての領域が同一の曲率になるように曲げられることになる。したがって、平板部60の全ての領域の応力状態が同一又は近似した応力状態(均衡した状態)になる。
【0055】
予備工程に続いて、円筒曲げ工程の主工程(全体円筒曲げ加工)を連続して行う。
主工程では、金属板Mを一方向に送った後、図7(a)に示す第2の雌型(曲げダイ)143と第2の雄型(曲げパンチ)144とで、平板部60の短辺方向(曲げ方向)における中央部をプレスする。そして、平板部60を円弧状(望ましくは略1/4円弧)に曲げる。
【0056】
次に、金属板Mを一方向に送った後、図7(b)に示すように、平板部60の内側に芯型147を配置する。そして、図7(b)に示す上型145と下型146とを用いて、図8(a)〜図8(c)に示すように、平板部60の両側部62a,62bの各端面61a,61bを近接させる。
【0057】
ここで、図7(b)および図8(a)〜図8(c)に示す芯型147の外径は、形成する中空円筒状のローラー本体16の内径と等しくしてある。また、図7(b)に示すように、下型146のプレス面146cの半径と上型145のプレス面145aの半径は、それぞれ、研磨しろを考慮したローラー本体16の外径の半径と等しくしてある。
また、図8(a)〜図8(c)に示すように下型146は左右一対の割型であり、これら割型146a,146bは、それぞれ独立して昇降可能に構成されている。
【0058】
すなわち、図7(b)に示す状態から、図8(a)に示すように左側の割型146aを上型145に近接させ、平板部60の一方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。
なお、上型145も下型146と同様左右一対の割型とし(割面145b参照)、この図8(a)に示す工程の際に、同じ側の上型を割型146aに近接させてもよい。
【0059】
次いで、図8(b)に示すように、芯型147を少し(一方の側の端面61aと他方の側の端面61bとを近接させることができる程度に)上型145側へ移動させるとともに、他方の側の割型146bを上型145に近接させ、平板部60の他方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。
【0060】
その後、図8(c)に示すように、芯型147および一対の割型146a,146bを共に上型145に近接させ、円筒状のローラー本体(中空パイプ)16を形成する。この状態で、左右両側の端面61a,61bは互いに対向して突き合わされた状態となる。すなわち、この円筒状のローラー本体16にあっては、基材である金属板Mの平板部60の両側の端面61a,61bが互いに近接して、これらの端面61a,61b間に繋ぎ目が形成されている。
【0061】
このように、金属板Mは、一方向に間欠的に送られながら、プレスにより順次曲げ加工される(順送プレス)。
そして、平板部60が円筒状に形成された後は、不図示の切断部により連結部67が切断されて、図9(a)に示すように、中空円筒状のローラー本体16となる。
【0062】
ローラー本体16に形成される繋ぎ目80の形状は、図9(b)に示すように、端面61a,61bがローラー本体16の外周面16a側で互いに接している。或いは、端面61a,61bが殆ど隙間なく互いに接している。なお、繋ぎ目80の形状は、ローラー本体16の軸方向の全長に亘って同一の形状となっている。
このように、繋ぎ目80を形成する端面61a,61bが外周面16a側で互いに接しているため、外周面16a側の平滑度が向上している。したがって、ローラー本体16を搬送ローラー15として使用する場合には、その外周面が記録紙Pと安定して接触するようになり、記録紙Pを高い精度で搬送することが可能となる。
【0063】
上述したように、平板部60をプレス加工(曲げ加工)して円筒軸を形成する曲げ加工工程において、平板部60の全体を曲げ加工する前に、予備工程として側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)を行っている。これにより、両側部62a,62bの応力状態が、中央部61cの応力状態と著しく異なってしまうことが回避される。つまり、平板部60の全域において応力状態が均衡した状態(同一又は近似した応力状態)を維持できる。
【0064】
図10は、円筒曲げ工程後のローラー本体の外周面の応力状態を示す図である。
すなわち、図10は、円筒曲げ工程後のローラー本体16に対して、X線を照射して非接触に応力(残留応力)を測定した結果を示している。ここで、ローラー本体16の繋ぎ目80を0°として、円周方向の外周面16aの位置(45°毎の位置)の測定結果を示している。また、図10において、プラスの値は引張応力を、マイナスの値は圧縮応力を示す(単位はMPa)。そして、図10(a)はローラー本体の外周面の円周方向の応力、図10(b)はローラー本体の外周面の軸方向の応力を示す。
なお、図10(a),(b)は、ローラー本体16の軸方向の中央領域における測定結果を示している。軸方向の他の領域(両端側)においても、図10(a),(b)と同様の結果が得られたので、その測定結果は省略している。
【0065】
図10(a),(b)に示すように、応力均衡加工を行った場合には、ローラー本体16の円周方向のいずれの位置においても、外周面16aには弱い引張応力又は圧縮応力がほぼ均一に残留していることが分かる。(理想的には、外周面16aには引張応力が均一に残留するはずであるが、円筒曲げ工程において押圧力を受けるので、上述の結果になると推測される。)なお、ローラー本体16の内周面16b側では、ローラー本体16の円周方向のいずれの位置においても、圧縮応力がほぼ均一に残留していることが推測される。
すなわち、応力均衡加工を行った場合には、図10(a),(b)のグラフ線図(実線)が円形(多角形)となっており、ローラー本体16の全域において応力状態が均衡した状態となっていることが分かる。
【0066】
つまり、応力均衡加工を行った場合には、ローラー本体16の外周面16a側には引張応力が、内周面16b側には圧縮応力が残留する。そして、このような応力状態が、ローラー本体16の円周方向、軸方向のいずれの場所においても、著しく異なることなく、均衡して存在している。最大で約100MPa以下の応力差が生じているにすぎない。
このように、ローラー本体16の両側部62a,62bの応力状態が、中央部61cの応力状態と均衡した状態(同一又は近似した応力状態)となっている。特に、両側部62a,62bの応力状態が、外周面16a側及び内周面16b側のいずれも圧縮応力が残留するような応力状態となることが回避されている。
【0067】
一方、プレス抜き工程と円筒曲げ工程のいずれにおいても応力均衡加工を行わない場合(図10(a),(b)の破線)には、ローラー本体16の両側部62a,62bでは大きな圧縮応力が残留し、中央部61cでは引張応力が残留したり、残留応力が小さくなったりしている。
具体的には、円周方向の応力(図10(a)参照)は、0°位置(繋ぎ目80の近傍)で強い圧縮応力が残留し、180°位置(繋ぎ目80の反対側)では強い引張圧応力が残留している。軸方向の応力(図10(b)参照)は、0°位置(繋ぎ目80の近傍)で強い圧縮応力が残留し、90°,270°位置では強い引張圧応力が残留している。つまり、両側部62a,62bの応力状態が中央部61cと比べて著しく異なった状態となっている。最小でも約300MPa以上の差が生じている。したがって、ローラー本体16の全域において応力状態が均衡した状態にはなっていないことが分かる。
なお、図10(a),(b)に示す破線のグラフ線図は、ローラー本体16の両側部62a,62bの端面61a、61bに対して面押し加工を施した場合を示している。
【0068】
このように、本実施形態に係る円筒軸の製造方法では、プレス抜き工程又は円筒曲げ工程の一方又は両方において応力均衡加工を行っているので、円筒曲げ工程の直後のローラー本体16は、ローラー本体16の全域に亘って均衡した応力状態となっている。
このため、後述する経時変形を最小限に抑えることができる。なぜなら、ローラー本体16に存在する残留応力が時間を経ることにより緩和(開放)されたとしても、ローラー本体16の全域に亘って均等に緩和するので、ローラー本体16が変形することが殆どないからである。
【0069】
次に、ローラー本体16に残留する応力を調整する工程(応力調整工程)を行う。
この応力調整工程では、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される所定部分に押圧力を加える。本実施形態では、ローラー本体16の外周面16aのほぼ全面に対して押圧力を加える場合を例に挙げて説明する。
応力調整工程としては、具体的には、ロールレベラーを用いて、ローラー本体16に対して押圧力を加える(ロールレベラー工程)。
【0070】
ロールレベラー工程では、複数の押圧ローラーが用いられる。ここでは、図11に示すように、2つの押圧ローラーR1及びR2を用いた場合を例に挙げて説明する。
押圧ローラーR1は、外周面が凸状(紡錘形)に形成されている。すなわち、軸方向の両端が小径で中央が大径となるように径が漸次変化した円柱に形成されている。
一方、押圧ローラーR2は、外周面が凹状(鼓形)に形成されている。すなわち、軸方向の両端が大径で中央が小径となるように径が漸次変化した円柱に形成されている。
【0071】
2つの押圧ローラーR1,R2は、その回転軸が平行となるように配置される。
そして、この押圧ローラーR1,R2の間に、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2に対して平行に配置する。つまり、押圧ローラーR1,R2により、ローラー本体16を挟持する。
そして、押圧ローラーR1,R2の軸間距離を調整することで、挟持したローラー本体16に対して所望の押圧力を与えることができる。また、ローラー本体16を挟持した状態で、2つの押圧ローラーR1及びR2を異なる方向に回転させる。
このように、押圧ローラーR1,R2を異なる方向に回転させることで、押圧ローラーR1,R2の間に挟持されたローラー本体16は、回転しつつ押圧力を受ける。
【0072】
また、図11に示すように、ローラー本体16の外周面のうち、押圧ローラーR1に接している面側には、圧縮力が作用する。一方、ローラー本体16の外周面のうち、押圧ローラーR2に接している面側には、引張力が作用する。そして、ローラー本体16が回転することにより、ローラー本体16の外周面には、全体としては押圧力を受けながら、微少に引張力と圧縮力が繰り返し作用することになる。
【0073】
そして、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2で押圧しつつ、ローラー本体16を中心軸の方向に相対的に移動させる。
つまり、押圧ローラーR1及びR2を固定しておき、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2の間を回転しながら通過させる。これにより、ローラー本体16には、第一端部16fから第二端部16sへと順に押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。
【0074】
ロールレベラー工程では、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生するように圧縮力が与えられる。ローラー本体16の形成材料(金属板M)として、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた場合には、約0.2%から約0.5%程度の(圧縮)ひずみが発生するように、ロールレベラー加工(押圧ローラーR1,R2の軸間距離)が調整される。
冷間圧延鋼板(SPCC)は、約0.1%のひずみが発生すると、塑性変形域に達する(塑性変形が発生する)と言われている。つまり、ロールレベラー工程では、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生し始める外力(ひずみ)の約2倍から約5倍程度の外力(ひずみ)を与える。
これにより、ローラー本体16は塑性変形(圧縮変形)して、内部応力が均一化されるとともに経時変化も確実に抑制することができる。
【0075】
すなわち、ローラー本体16は、金属板Mをプレス加工により曲げ加工することにより、平板部60の両側部62a,62bの各端面61a,61bを近接又は当接させて成形する。ところが、その後、ローラー本体16は、時間の経過(数百時間程度)と共にローラー本体16の形状が変化(反りが発生)する場合があることを本発明者らは見出した(応力均衡加工を行わない場合に特に顕著である)。
プレス加工の際にローラー本体16の内部に残留した応力(残留応力)が、徐々に開放(緩和)されることによる変形であると考えられる。特に、ローラー本体16は、後述するメッキ処理工程や高摩擦層形成工程を経る際に加熱されるので、残留応力が開放(緩和)されやすくなると考えられる。そして、ローラー本体16の残留応力が不均一となると、ローラー本体16の形状変化が現れると考えられる。
具体的には、時間の経過に伴って、ローラー本体16は、繋ぎ目80が湾曲の外側に位置するように湾曲変形(反り)してしまう。つまり、ローラー本体16の円周方向において繋ぎ目80を0°とすると、ローラー本体16は0°方向に膨らむように湾曲してしまう。
なお、本実施形態に係る円筒軸の製造方法では、応力均衡加工を行っているので、応力均衡加工を行わない場合に比べて、時間の経過に伴う湾曲変形(反り)は非常に僅かとなる。
【0076】
そこで、上述したように、ローラー本体16の製造において、応力調整工程(ロールレベラー工程)を経ることで、残留応力の均一化を図り、経時変化を最小限に抑えるようにしている。特に、応力調整工程(ロールレベラー工程)において、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生する外力(ひずみ)の約2.5倍から約5倍程度の外力(ひずみ)を与えることで、経時変化の発生を最小限に抑制することができる。具体的には、時間の経過に伴う、ローラー本体16の湾曲増加量は、約2μm以下となる。
特に、本実施形態に係る円筒軸の製造方法では、応力均衡加工を行っているので、時間の経過に伴うローラー本体16の湾曲増加量を確実に最小限に抑えることができる。
【0077】
なお、応力調整工程としては、上述したロールレベラー工程に限らず、以下の工程を採用してもよい。
図12(a)に示すように、転造工程を用いてもよい。
転造工程は、2つの転造ローラー201,202を用いた所謂スルーフィード転造(歩み転造、通し転造とも呼ばれている)加工である。
具体的には、図12(a)に示すように、ローラー本体16を挟むように配置された二つの転造ローラー201,202をローラー本体16に対して所定の圧力で押し付けた状態とする。この状態で、二つの転造ローラー201,202を同方向に回転させる。スルーフィード転造においては、転造ローラー201,202が回転することにより、ローラー本体16が転造ローラー201,202の回転方向とは逆方向に回転しながら、軸方向に移動する。
【0078】
転造ローラー201,202の表面には、高摩擦層50を形成するために、螺旋状の凹部201a,202aが形成されており、凹部201a,202aがローラー本体16の表面を変形させることにより、ローラー本体16の表面には、格子状の凹凸部203が形成される。
【0079】
このように、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sへと順に凹凸部203が形成されていく。当該凹凸部203が形成されることにより、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。なお、当該凹凸部203の深さ(凹凸の段差)については、5μm〜50μmの範囲で適宜設定することができる。
【0080】
なお、転造工程では、転造ローラー201、202の軸方向の寸法と、ローラー本体16の軸方向の寸法とを等しくすることにより、ローラー本体16の全体に押圧力が加えられることになる。この場合であっても、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。
【0081】
また、応力調整工程として、図12(b),(c)に示すように、回転押圧工程を用いてもよい。
回転押圧工程は、ローラー本体16に押圧部材を押圧した状態で当該ローラー本体16を回転させ、押圧部材とローラー本体16とを当該ローラー本体16の中心軸方向に相対的に移動させる工程である。
【0082】
回転押圧工程としては、図12(b)に示すように、ローラー本体16を移動させる例が挙げられる。この場合、テーブルTBL上に押圧部材R3、R4を固定させておく。押圧部材R3と押圧部材R4との距離は、ローラー本体16の径よりもやや小さくなるように設定しておく。
【0083】
この状態で、ローラー本体16を回転させつつ、押圧部材R3と押圧部材R4との間にローラー本体16を通過させる。押圧部材R3及び押圧部材R4は、ローラー本体16に対して挟みつけるように押圧する。このため、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sへと押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整される。
【0084】
また、回転押圧工程として、図12(c)に示すように、ローラー本体16を移動させずに押圧部材R5を移動させる例が挙げられる。この場合、ローラー本体16の位置を固定したまま中心軸を中心として回転させる。この状態で、押圧部材R5をローラー本体16に押し当て、押圧部材R5をローラー本体16の中心軸に沿って移動させる。
【0085】
このため、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sへと押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整される。なお、押圧部材R5の先端(ローラー本体16に当接する部分)は、ローラー状に形成されていることが好ましい。
【0086】
なお、上述の各応力調整工程において、ローラー本体16の内部に芯部材(不図示)を挿入した状態で当該ローラー本体16に押圧力を加えるようにしても構わない。これにより、ローラー本体16が押圧力によって変形してしまうのを回避することができる。
【0087】
次いで、本実施形態では、ローラー本体16の真円度を高め、振れを少なくするべく、センターレス研磨加工を行う。
この研磨工程では、図13に示すように、円柱状(又は円筒状)に形成された砥石部材GDを用いてローラー本体16の外周面16aを研磨する。研磨工程では、ローラー本体16の表面から所定の深さ(30μm〜80μm程度の厚さ。以下、「研磨深さ」と表記)の部分が研磨されることになる。
【0088】
ローラー本体16の外径よりも小さい間隔を空けて配置された2つの砥石部材GDの間に当該ローラー本体16を配置させ、ローラー本体16が2つの砥石部材GDの外周部分に接した状態とする。その後、2つの砥石部材GDを同じ方向に回転させる。この2つの砥石部材GDの回転により、各砥石部材GDとローラー本体16との間に摩擦力が発生する。
【0089】
なお、2つの砥石部材GDとしては、ローラー本体16の長手方向の全体を一度に研磨できるように、長手方向(円柱の高さ方向)の寸法がローラー本体16よりも大きくなるように形成されたものを用いることが好ましい。また、砥石部材GDの回転時には、ローラー本体16の長手方向におけるマージンを確保するため、長手方向の全体が2つの砥石部材GDに接触するように、砥石部材GDの長手方向の中央部にローラー本体16を配置することが好ましい。
【0090】
砥石部材GDの回転によって発生した摩擦力により、ローラー本体16が当該砥石部材GDの回転方向とは反対方向に回転しつつ、当該ローラー本体16の外周面16aが研磨されることになる。このため、ローラー本体16の外周面16aのほぼ全面が満遍なく研磨され、研磨工程前に比べてローラー本体16の真円度がより良好になる。
【0091】
なお、応力調整工程において転造工程を行っている場合、ローラー本体16の外周面16aに形成される凹凸部203が研磨によって除去される。これを踏まえて、転造工程を行う際に、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成される部分については、研磨工程での研磨深さよりも深くなるように凹凸部203を形成しておく。また、高摩擦層50が形成されない部分については当該研磨深さよりも浅くなるように凹凸部203を形成しておく。
【0092】
この状態で研磨工程を行うと、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成される部分は凹凸部203の一部分が残った状態となる。また、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成されない部分は、凹凸部203が除去された状態となる。したがって、高摩擦層50を形成する工程においては、当該凹凸部203を用いることができるため、製造効率が高まることになる。
【0093】
研磨工程を行った後、真円度が高く、かつ、振れ量の小さいローラー本体16が得られる。なお、このローラー本体16にあっては、両端面61a、61b間がより狭まることで、これら両端面61a、61b間の隙間がより狭くされた繋ぎ目80が形成される。
【0094】
以上のようにして、ローラー本体16を形成したら、このローラー本体16に表面処理を施す。
まず、ローラー本体16の形成材料(金属板M)として、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた場合には、メッキ処理工程を行う。ローラー本体16に表面にメッキ層を形成することで、防錆性を高めている。
【0095】
次に、ローラー本体16の表面に、図3(a)に示すような高摩擦層50を形成する。
この高摩擦層50の形成方法としては、乾式法及び湿式法(またはこれらを併用した方法)が採用可能であるが、本実施形態では乾式法が好適に採用される。具体的には、まず、高摩擦層50の形成材料として、樹脂粒子と無機粒子とを用意する。樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10μm程度の微粒子が好適に用いられる。
【0096】
また、無機粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。中でもアルミナは、比較的硬度が高く摩擦抵抗を高める機能が良好に発揮され、また、比較的安価であってコストダウンを妨げることもないため、より好適に用いられる。したがって、本実施形態では無機粒子としてアルミナ粒子を用いるものとする。
【0097】
このアルミナ粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整されたものが用いられる。破砕処理によって製造されることにより、このアルミナ粒子は端部が比較的鋭く尖ったものとなり、この鋭く尖った端部によって高い摩擦力を発揮するようになる。
なお、アルミナ粒子の粒径は、適宜、選択調整することができる。
【0098】
このような樹脂粒子と無機粒子とを用意したら、まず、ローラー本体16に前述の樹脂粒子を塗布する。すなわち、ローラー本体16を塗装ブース(図示せず)内に配置し、さらにこのローラー本体16を単体の状態で−(マイナス)電位にしておく。
【0099】
そして、樹脂粒子を、静電塗装装置(図示せず)のトリボガンを用いてローラー本体16に向けて噴霧(噴出)し吹き付けつつ、この噴霧粒子(樹脂粒子)を+(プラス)高電位に帯電させる。すると、この帯電された樹脂粒子はローラー本体16の外周面に吸着され、樹脂膜を形成する。
【0100】
ここで、樹脂粒子の吹付による樹脂膜の形成は、図3(a)に示した高摩擦層50の形成領域に対応させる。すなわち、ローラー本体16の全長に亘って行うことなく、その両端部をテープ等でマスキングしておくことにより、図14(a)に示すようにこの両端部を除いた中央部のみに行う。つまり、このローラー本体16からなる搬送ローラー15の、少なくとも搬送する用紙(媒体)Pに接触する領域となる中央部に対応する領域にのみ、選択的に樹脂膜51を形成する。
なお、図14(a)及び後述する図14(b),(c)では、繋ぎ目80については図示を省略している。
【0101】
樹脂膜51には、吹付塗装後に+0.5KV程度の微弱な静電気が残存する。なお、この吹付塗装に際しては、ローラー本体16を軸廻りに回転させることにより、その全周に亘って樹脂膜51をほぼ均一な厚さに形成する。この樹脂膜51の膜厚については、前述のアルミナ粒子の粉径を勘案して、10μm〜30μm程度に形成する。このような膜厚については、樹脂粒子の噴出量及び噴出時間等によって適宜に調整することができる。
【0102】
次いで、この樹脂膜51を形成したローラー本体16を前述の塗装ブースから取り出し、ハンドリングロボット等によって別の塗装ブース(図示せず)に移す。
そして、ローラー本体16を中心軸回りに回転させる。ローラー本体16をその軸廻りに、100rpm〜500rpm程度の低速でゆっくり回転駆動させる。
【0103】
そして、塗装ブースの上部に配置したコロナガンから前述のアルミナ粒子95を噴霧し吹き付けることにより、ローラー本体16に形成した樹脂膜51上に、アルミナ粒子95を選択的に静電吸着させる。アルミナ粒子を樹脂膜51上に選択的に静電吸着させるには、樹脂膜51の形成と同様に、ローラー本体16の両端部をテープ等でマスキングしておくことで行う。
【0104】
すると、前述したように、ローラー本体16の樹脂膜51には、静電塗装によって形成されたことで微弱な静電気(約+0.5KV)が残存しているため、この静電気によってアルミナ粒子95が樹脂膜51の全周にほぼ均一に静電吸着する。このようにして静電吸着したアルミナ粒子95は、樹脂膜51表面に当接しさらに一部入り込んだ状態で、この樹脂膜51をバインダとしてローラー本体16の外周面に付着する。
【0105】
特にマスキングされていない樹脂膜51の表面にアルミナ粒子95が均一に付着し、これによってローラー本体16には、図14(b)に示すようにその中央部の樹脂膜51中に、アルミナ粒子(無機粒子)95が分散し露出する。すなわち、アルミナ粒子95は、静電吸着力によって樹脂膜51に当接した際、この樹脂膜51中に一部が入り込み、残部が樹脂膜51の表面から突き出た状態になる。その際、アルミナ粒子95はローラー本体16の表面に対して垂直に立った状態になり易いため、アルミナ粒子95は均一に分布され、その殆どが鋭く尖った端部(頂部)を外側に向けて付着する。
【0106】
したがって、アルミナ粒子95は樹脂膜51の表面から突き出た端部により、高い摩擦力を発揮するようになる。ここで、アルミナ粒子95が用紙Pに対して必要かつ十分な摩擦力を発揮するには、樹脂膜51の面積に対して、アルミナ粒子95の占める面積が20%〜80%となるようにするのが好ましい。
【0107】
なお、このアルミナ粒子95の塗布(散布)については、アルミナ粒子95が鉛直方向下方にゆっくりと散布されるのであれば、静電塗装法による塗布に限定されるものではなく、スプレーガンを用いた塗布(散布)法であってもよい。
【0108】
このようにしてアルミナ粒子95を樹脂膜51上に散布し付着させたら、このローラー本体16を180℃〜300℃程度の温度で20分〜30分間程度加熱し、樹脂膜51を焼成し硬化させる。これにより、アルミナ粒子95をローラー本体16に固着する。こうして、図14(c)に示すように樹脂膜51中にアルミナ粒子(無機粒子)95が分散し露出してなる高摩擦層50が形成され、搬送ローラー15が得られる。
【0109】
なお、本実施形態では、樹脂粒子の塗布(吹付)とアルミナ粒子(無機粒子)の塗布(吹付)とを別々の塗装ブースで実施したが、同一の塗装ブース内で行ってもよいのはもちろんである。
【0110】
以上のように、本実施形態によれば、ローラー本体16を曲げ加工によって形成した後において、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される所定部分に押圧力を加え、ローラー本体16に残留する応力を調整することとしたので、少なくとも当該所定部分において残留応力が均一化される。このため、当該所定部分におけるローラー本体16の形状変化を抑制することができる。これにより、安定した形状の搬送ローラー15を製造することができる。
【0111】
また、本実施形態によれば、応力調整工程において、ローラー本体16の外周面16aの全面に対して押圧力を加えることとしたので、ローラー本体16の全面における残留応力が均一に調整されることになる。これにより、搬送ローラー15全体の形状を安定化させることができる。
【0112】
更に、本実施形態では、プレス抜き工程と円筒曲げ工程の両工程において応力均衡加工を行っているので、円筒曲げ工程の直後のローラー本体16の全域において応力状態が均衡した状態(同一又は近似した応力状態)を実現できる。特に、両側部62a,62bに過剰な圧縮応力が残留し、中央部61cの応力状態と著しく異なってしまうことを回避できる。
このため、ローラー本体16に存在する残留応力が時間を経ることにより緩和(開放)されたとしても、経時変形が最小限に抑えられる。
よって、このようなローラー本体16を、インクジェットプリンター1(搬送ローラー機構19)の搬送ローラー15に用いた場合には、印刷用の用紙Pを高精度に搬送することが可能となり、高精度な印刷を行うことができる。
【0113】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0114】
繋ぎ目80の形状は、図15(a)に示すように、繋ぎ目80の端面61aと外周面16aとで形成される角度αは90°より小さく形成され、端面61bと外周面16aとで形成される角度βは90°以上の大きさで形成してもよい。すなわち、繋ぎ目80における端面61a,61bが周方向に関して所定の方向に傾いた形状としてもよい。
なお、図15(b)に示すように、端面61a,61bのいずれか一方を外周面16aに対して傾斜させ、他方をほぼ直交させる場合であってもよい。
【0115】
また、プレス抜き工程と円筒曲げ工程の両工程において応力均衡加工を行う場合に限らず、プレス抜き工程と円筒曲げ工程のいずれか一方の工程においてのみ応力均衡加工を行う場合であってもよい。
プレス抜き工程において応力均衡加工(斜め抜き加工)を行わず、円筒曲げ工程においてのみ応力均衡加工(側部丸め曲げ加工)を行ってもよい。この場合には、図15(c)に示すように、端面61a,61bの両方を外周面16aに対してほぼ直交する。
また、プレス抜き工程においてのみ応力均衡加工(斜め抜き加工)を行い、円筒曲げ工程において応力均衡加工(側部丸め曲げ加工)を行わない場合であってもよい。
【0116】
また、ローラー本体16の繋ぎ目80の形状としては、軸方向に平行な直線形の場合について説明したが、これに限らない。図16(a)〜(d)に示すように、様々な形状を採用することができる。
なお、図16(a)〜(d)に示す繋ぎ目80の形状を、ローラー本体16の軸方向の全体又は一部に設ける場合でもよいし、これらの形状を組み合わせる場合であってもよい。
【0117】
上記実施形態においては、ローラー本体16は、圧延鋼板、亜鉛メッキ鋼板又はステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている構成としたが、これに限られることは無い。
平板状の金属板を母材とし、当該平板金属板から上記平板部60とほぼ同形同寸法の金属板を形成して、当該金属板を加工することでローラー本体16を形成しても構わない。したがって、上記説明あるいは以下の記載において、平板部60を当該金属板に置き換えた場合であっても適用可能である。
【符号の説明】
【0118】
1…インクジェットプリンター、 15…搬送ローラー、 16…ローラー本体(円筒軸)、 16a…外周面、 50…高摩擦層、 60…平板部(円筒軸形成部材)、 61a,61b…端面、 61c…中央部、 62a,62b…側部、 121…雄型、 122…雌型、 131…雌型、 132…雄型、 M…金属板、 C1,C2…主面、 R1,R2…押圧ローラー、 GD…砥石部材、 P…用紙
【技術分野】
【0001】
本発明は、円筒軸の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シート状の記録媒体上に情報を印刷する印刷装置が用いられており、この印刷装置には記録媒体を搬送する搬送装置が設けられている。
この搬送装置は、回転することで記録媒体を搬送する搬送ローラーと、当該搬送ローラーに付勢されて当接された従動ローラーとを有しており、搬送ローラーと従動ローラーとで記録媒体を挟持して搬送するようになっている。搬送ローラーには中実の棒状部材が一般的に使用されている。その一方で、中実の材料は重量およびコストが嵩むという課題がある。
ここで、特許文献1には、金属板を曲げ加工して円筒状に成形する技術が記載されている。
【0003】
特許文献1に記載の円筒軸では、金属板を曲げ加工して円筒状に形成する際に、金属板の端面同士を突き合わせるようにする。このため、円筒軸の全長に亘って金属板の一対の端面間に繋ぎ目が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−289496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記構成においては、時間の経過と共に円筒軸の形状が変化する可能性があることを本発明者らは見出した。この形状変化は、例えば円筒軸を曲げ加工により形成する際に応力が残留し、当該残留応力が時間の経過と共に緩和することによる影響であると考えられる。
【0006】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、形状の安定した円筒軸の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る円筒軸の製造方法は、金属板から円筒軸形成部材をプレス抜きするプレス抜き工程と、前記円筒軸形成部材の一対の端面が近接又は当接するように当該円筒軸形成部材を円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、前記円筒軸に外力を加えて前記円筒軸に残留する応力を調整する応力調整工程と、を有し、前記プレス抜き工程又は前記円筒曲げ工程の一方又は両方において、前記一対の端面を含む側部に対して加工を施す際に、当該側部とそれ以外の部位の応力状態が均衡するように加工する応力均衡加工を行うことを特徴とする。
【0008】
また、前記プレス抜き工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の主面に対して前記端面を傾斜させる斜め抜き加工であることを特徴とする。
【0009】
また、前記円筒曲げ工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の全体を円筒状に曲げる加工の前に、前記側部を円弧状に曲げる丸め曲げ加工であることを特徴とする。
【0010】
また、前記丸め曲げ加工の際に、前記円筒軸形成部材の中央部を、円筒状に曲げる方向と反対方向に反らせることを特徴とする。
【0011】
また、前記応力調整工程は、平行配置された一対の押圧回転ローラーの間に、前記円筒軸を平行に配置し、前記円筒軸を前記一対の押圧回転ローラーで押圧しつつ回転させながら軸方向に移動させるロールレベラー工程であることを特徴とする。
【0012】
また、前記応力調整工程の後に、平行配置された2つの回転砥石部材間に前記ローラー本体を配置して外周面を研磨するセンターレス工程を行うことを特徴とする。
【0013】
また、前記センターレス工程の後に、前記ローラー本体の外表面の少なくとも一部に高摩擦層を形成する高摩擦層形成工程を行うことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係るインクジェットプリンターの側断面図である。
【図2】(a)は搬送ユニット部分の平面図、(b)は駆動系の側面図である。
【図3】(a)は搬送ローラー機構の概略構成図、(b)は軸受の概略構成図である。
【図4】ローラー本体の基材としての金属板を示す平面図である。
【図5】本実施形態に係るプレス抜き工程の一部(応力均衡加工)を示す図である。
【図6】本実施形態に係る円筒曲げ工程の予備工程(応力均衡加工)を示す図である。
【図7】(a),(b)は本実施形態に係る円筒曲げ工程の主工程を示す図である。
【図8】(a)〜(c)は図7に続く円筒曲げ工程の主工程を示す図である。
【図9】(a)ローラー本体の斜視図、(b)は繋ぎ目の側断面図である。
【図10】円筒曲げ工程後のローラー本体の外周面の応力状態を示す図である。
【図11】応力調整工程を示す図である。
【図12】応力調整工程の他の態様を示す図である。
【図13】センターレス研磨工程を示す図である。
【図14】高摩擦層形成工程を示す図である。
【図15】(a)〜(c)繋ぎ目の側断面の変形例を示す図である。
【図16】(a)〜(d)は繋ぎ目の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0016】
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターの側断面図である。
図2(a)はインクジェットプリンターの搬送ユニットを示す平面図、図2(b)は搬送ユニットの駆動系を示す側面図である。
【0017】
図1に示すように、インクジェットプリンター(印刷装置)1は、プリンター本体3と、プリンター本体3の後側上部に設けられた給紙部5と、プリンター本体3の前側に設けられた排紙部7と、を備えている。
【0018】
給紙部5には給紙トレイ11が設けられており、給紙トレイ11には複数枚の用紙(媒体、記録媒体、搬送媒体)Pが積載されるようになっている。ここで、用紙Pとしては、普通紙、コート紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクタ)用シート、光沢紙、光沢フィルム等が用いられる。以下、用紙Pの搬送経路において、給紙トレイ11側を上流側、排紙部7側を下流側という。給紙トレイ11の下流側には、給紙ローラー13が設けられている。
【0019】
給紙ローラー13は、対向する分離パッド(図示せず)との間で給紙トレイ11の最上部に位置する用紙Pを挟圧し、下流側へ送り出すように構成されている。給紙ローラー13の下流側には、搬送ローラー機構19が設けられている。
【0020】
搬送ローラー機構19は、下側に配置された搬送ローラー15と、上側に配置された従動ローラー17とを備えている。
【0021】
搬送ローラー15は、従動ローラー17との間に用紙Pを挟圧し、図2に示す駆動部30により回転駆動するように設けられている。これにより、搬送ローラー15は、用紙Pを下流側に配置された印字ヘッド(印刷部)21へ、搬送印刷処理に伴う精密で正確な搬送(紙送り)動作により搬送することができるようになっている。
【0022】
印字ヘッド21はキャリッジ23に保持されており、キャリッジ23は給紙方向(用紙Pの搬送方向)と直交する方向に往復移動するよう構成されている。印字ヘッド21による印字処理(印刷処理)は、制御部CONTによって制御されるようになっている。印字ヘッド21と対向する位置には、プラテン24が配設されている。
【0023】
プラテン24は、キャリッジ23の移動方向に沿って間隔をあけて配置された、複数のダイヤモンドリブ25によって構成されている。
【0024】
ダイヤモンドリブ25は、印字ヘッド21によって用紙Pに印刷を行う際に用紙Pを下側から支持するものであり、頂面が支持面として機能するようになっている。ダイヤモンドリブ25と印字ヘッド21との距離は、用紙Pの厚さに応じて調節可能になっている。
これにより、用紙Pはダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過することが可能となっている。ダイヤモンドリブ25及び印字ヘッド21の下流側には、排紙ローラー機構29が設けられている。
【0025】
排紙ローラー機構29は、下側に配置された排紙ローラー27と上側に配置された排紙ギザローラー28とを備え、排紙ローラー27の回転駆動によって用紙Pを引き出し、排出するようになっている。
ここで、搬送ローラー機構19及び排紙ローラー機構29の駆動部30及び搬送ローラー15、排紙ローラー27の駆動速度の関係について説明する。
【0026】
プリンター本体3には、図2(a),(b)に示すように、制御部CONTの制御下で駆動される搬送モーター32が設けられている。この搬送モーター32の駆動軸にはピニオン33が設けられており、ピニオン33には搬送駆動ギア35が歯合しており、搬送駆動ギア35には搬送ローラー15が内挿されて連結されている。
このような構成のもとに、搬送モーター32等は、搬送ローラー15を回転駆動する駆動部30となっている。
【0027】
また、搬送ローラー15には、搬送駆動ギア35と同軸にインナーギア39が設けられており、このインナーギア39には中間ギア41が歯合しており、中間ギア41には排紙駆動ギア43が歯合している。排紙駆動ギア43の回転軸は、図2(a)に示すように排紙ローラー27の軸体45となっている。
【0028】
このような構成のもとに、搬送ローラー機構19の搬送ローラー15と排紙ローラー機構29の排紙ローラー27とは、同一の駆動源である搬送モーター32からの回転駆動力を受け、駆動されるようになっている。
【0029】
なお、排紙ローラー27の回転速度は、各ギアのギア比を調整することにより、搬送ローラー15の回転速度より速くなるように設定されている。したがって、排紙ローラー機構29の排紙速度は、搬送ローラー機構19の搬送速度より増速率だけ速くなっている。
【0030】
また、搬送ローラー機構19による用紙Pの挟持力(押圧力)は、排紙ローラー機構29による挟持力(押圧力)よりも大きく設定されている。したがって、搬送ローラー機構19と排紙ローラー機構29とが共に用紙Pを挟持しているとき、その用紙搬送速度は、排紙ローラー機構29の排紙速度とは関係なく、搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されるようになっている。
【0031】
次に、搬送ローラー15及びこれを備える搬送ローラー機構19について説明する。
図3(a)は搬送ローラー機構19の概略構成を示す図、図3(b)は軸受の概略構成を示す図である。
【0032】
搬送ローラー15は、金属板がプレス加工されて円筒状に形成されたローラー本体(円筒軸)16と、ローラー本体16の表面の長手方向(軸方向)の一部に形成された高摩擦層(媒体支持領域)50とを有している。
【0033】
ローラー本体16は亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている。ローラー本体16は、コイルを巻き戻した金属板をプレス加工(抜き加工、曲げ加工)して形成される。ローラー本体16は、図7(a),(b)に示すように、曲げ加工されて突き合わ(近接又は当接)された金属板の一対の端面61a,61b間に形成された繋ぎ目(継ぎ目)80を有している。
【0034】
高摩擦層50は、図3(a)に示すように、ローラー本体16の両端部を除く中央部に選択的に形成されている。高摩擦層50の表面には、無機粒子の鋭く尖った部分が露出した状態で固定され、高い摩擦力を発揮するようになっている。
【0035】
高摩擦層50は、ローラー本体16の表面の高摩擦層の形成領域に樹脂粒子を10μm〜30μm程度の均一な膜厚で選択的に塗布して樹脂膜を形成し、その樹脂膜の上に無機粒子を均一に散布した後、焼成することにより形成されている。
樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10〜20μm程度の微粒子が好適に用いられる。また、無機粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整された酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。
【0036】
搬送ローラー15は、図3(a)に示すように、その両端部がプラテン24(図1参照)に一体成形された軸受26に回転可能に保持されている。
図3(b)に示すように、軸受26は、上方に開口するU字形に形成され、このU字形部位に搬送ローラー15を嵌め込むことで、搬送ローラー15を前後側及び下側の3方向から軸支する。そして、軸受26と搬送ローラー15との接触面(搬送ローラー15の表面)には、グリス等の潤滑油(潤滑液)が供給(塗布)される。
また、搬送ローラー15の一端又は両端には、インナーギア39や搬送駆動ギア35が回転不能に係合し連結するための係合部(図示せず)が形成されている。搬送ローラー15には、種々の連結部品に連結するため、種々の形態の係合部が形成可能になっている。
【0037】
従動ローラー17は、複数(例えば6個)のローラー17aが同軸に配列されて構成されたもので、搬送ローラー15の高摩擦層50に対向しかつ当接する位置に配置されたものである。これらローラー17aからなる従動ローラー17には、付勢バネ(図示せず)が取り付けられており、これによって従動ローラー17は、搬送ローラー15側に付勢されている。
【0038】
したがって、従動ローラー17は、搬送ローラー15の高摩擦層50に所定の押圧力(用紙Pに対する挟持力)で接し、搬送ローラー15の回転動作に従動して回転するようになっている。また、搬送ローラー15と従動ローラー17との間で用紙Pを挟持する力が大きくなり、用紙Pの搬送性がより良好になっている。
【0039】
なお、この従動ローラー17の各ローラー17aの表面には、高摩擦層50との摺接による損傷を緩和するため、フッ素樹脂塗装等の低摩耗処理が施されている。
以上の搬送ローラー15、軸受26、駆動部30及び従動ローラー17等により、インクジェットプリンター1の搬送部(搬送装置)20が構成されている。
【0040】
次に、インクジェットプリンター1の動作について、図1、図2を参照して説明する。
インクジェットプリンター1は、給紙トレイ11の最上部に位置する用紙Pを給紙ローラー13によって挟圧して下流側へ送り出す。送り出された用紙Pは搬送ローラー機構19に至る。搬送ローラー機構19は、用紙Pを搬送ローラー15と従動ローラー17との間で挟圧し、搬送ローラー15の回転駆動による紙送り動作で印字ヘッド21の下方に向けて定速で搬送する。印字ヘッド21の下方に搬送された用紙Pは、ダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過しつつ、印字ヘッド21によって高品質に印刷される。印字ヘッド21で印刷された用紙Pは、排紙部7の排紙ローラー27によって順次排出される。
【0041】
排紙ローラー機構29の搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度より速く設定されているため、用紙Pはバックテンションが掛かった状態で搬送される。ただし、搬送ローラー機構19と排紙ローラー機構29とが共に用紙Pを挟持しているときには、その用紙搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されている。したがって、このように排紙ローラー機構29と搬送ローラー機構19とによって排紙と搬送とを同時に行う際にも、その用紙の搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されている。そのため、搬送ムラのない正確で安定した紙送り(搬送)がなされるようになる。
【0042】
そして、ローラー本体16として中空の円筒軸を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して重量を大幅に減少させることができる。また、ローラー本体16に中実軸を用いる場合と比較して材料の切削性に対する要求が低くなる。したがって、ローラー本体16の材料として鉛等の有害物質を含まない材料を用いることが可能になり、環境負荷を低減することができる。
【0043】
また、搬送ローラー15には高摩擦層50が形成されており、従動ローラー17がこの高摩擦層50に当接する位置に配置されている。そのため、これら搬送ローラー15と従動ローラー17との間で用紙Pを挟持する力が大きくなり、用紙Pの搬送性がより良好になっている。
【0044】
また、本実施形態の搬送部20は、搬送ローラー15とこれを支持する軸受26とを備えている。そのため、上述のように高い搬送精度が得られる搬送ローラー15を軸受26により支持して回転させ、高摩擦層50により用紙Pを支持して高精度に搬送することができる。また、搬送ローラー15に中空のローラー本体16を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して搬送部20の重量を大幅に減少させ、環境負荷を低減することができる。
【0045】
また、本実施形態のインクジェットプリンター1は、搬送部20によって用紙Pを高精度に搬送することができ、用紙Pに高い印刷精度で印刷処理を行うことできる。また、搬送ローラー15に中空のローラー本体16を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して装置全体の重量を大幅に減少させることができ、環境負荷を低減することができる。
【0046】
次に、搬送ローラー15(ローラー本体16)の詳細構造及び製造方法について、図4〜図14を用いて説明する。
【0047】
図4は、ローラー本体の基材としての金属板Mを示す平面図である。
搬送ローラー15を製造するには、図4に示すように、厚さ1mm程度の冷間圧延鋼板、亜鉛メッキ鋼板又はステンレス鋼板等の金属板Mをプレス加工(抜き加工)して、搬送方向に連続する枠部66と、搬送方向と交差する方向に延びる帯状の平板部(円筒軸形成部材)60と、枠部66と平板部60とを連結する連結部67とを形成する。
本実施形態では、平板部60は略長方形であり、短辺60aが搬送方向に平行で長辺60bが搬送方向と直交するように型抜きされている。
金属板Mを不図示の搬送部によって間欠的に搬送しながら繰り返しプレスを行うことで、平板部60と連結部67は、金属板Mの搬送方向に等間隔に複数形成される。
【0048】
図5は、本実施形態に係るプレス抜き工程の一部(応力均衡加工)を示す図である。
金属板Mをプレス加工(抜き加工)して、平板部60を形成する際に、平板部60の長辺60b(側部62a,62b)の抜き加工を斜めに抜き加工にする。
具体的には、図5(a)〜(c)に示すように、金属板Mは、雄型121と雌型122を用いたプレスにより抜き加工される。そして、雌型122の上面端部(金属板Mの搬送方向)は円弧状に丸められている。
このため、図5(b)に示すように、雄型121と雌型122により金属板Mをプレス抜きする際に、平板部60の両側部62a,62bとなる部位は、雌型122の上面端部の形状に倣って湾曲した状態で切断(せん断加工)される。なお、プレス抜き加工の直後には、平板部60の両側部62a,62bは、その弾性力により平坦な状態に戻る。
これにより、図5(c)に示すように、平板部60の両側部62a,62bの端面61a,61bは、平板部60の主面C1,C2に対して傾斜するように形成される。すなわち、端面61a,61bは、平板部60の主面C1(後述の外周面16a)に対して鋭角、主面C2(後述の内周面16b)に対して鈍角となるように、傾斜して形成される。
【0049】
そして、平板部60の両側部62a,62b(端面61a,61b)のプレス加工(抜き加工)の際に、両側部62a,62bに対してせん断力を加えるだけなので、両側部62a,62bに過剰な圧縮応力は残留しない。
【0050】
これに対して、両側部62a,62bを主面C1,C2に対して直交するように切断し、その後に、両側部62a,62bに対して押圧力を与えて、両側部62a,62bを主面C1,C2に対して傾斜させる場合(面押し加工等)には、両側部62a,62bに高い圧縮応力が残留してしまう。
このように、斜めに抜き加工を用いることで、両側部62a,62bに過剰な圧縮応力が残留することを回避できる。つまり、両側部62a,62bの応力状態が、それ以外の部位(中央部61c)の応力状態と著しく異なってしまうことがなく、平板部60の全域において応力状態が均衡した状態(同一又は近似した応力状態)を維持できる。
【0051】
次いで、平板部60を、図6〜図8に示すように、円筒状(パイプ状)にプレス加工(曲げ加工)し、その両側(長辺60b)の端面61a、61bを近接又は当接させる。
なお、図6〜図8においては、各部材を分かりやすくするため、平板部60と雌型・雄型との間にそれぞれ間隔を開けてこれらの部材を記しているが、この間隔は実際には存在せず、平板部60と雌型・雄型とはそれぞれの接触部においてほぼ密着している。
【0052】
まず、円筒曲げ工程では、予備工程として、側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)を行う。
図6は、本実施形態に係る円筒曲げ工程の予備工程(応力均衡加工)を示す図である。
円筒曲げ工程の予備工程、すなわち側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)では、図6(a)に示す雌型(曲げダイ)131と雄型(曲げパンチ)132とで金属板Mの両側部62a,62bをプレスし、両側部62a,62bを円弧状(望ましくは略1/4円弧)に曲げる。この際、平板部60の中央部61cを円筒状に曲げる方向とは逆の方向に反らせる。
この結果、両側部62a,62bを設計値通りの曲率に曲げることができる。なお、平板部60の中央部61cは、予備工程(応力均衡加工)の後は、図6(b)に示すように、その弾性力により平坦な形状に戻る。
【0053】
側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)においては、両側部62a,62bに対して十分なプレス圧(押圧力)を与えて、スプリングバックが殆ど発生しないようにしている。すなわち、両側部62a,62bを円弧状に曲げる際に、平板部60の中央部61cを円筒状に曲げる方向とは逆の方向に反らせることで、両側部62a,62bに対して十分なプレス圧(押圧力)を与えている。
言い換えると、両側部62a,62bを円弧状に曲げる際に、平板部60の中央部61cが平坦(水平)のままの状態では、両側部62a,62bのうち、曲げ力が加わる領域が狭く(短く)なるため、十分なプレス圧(押圧力)が与えられず、プレス開放直後にスプリングバックが発生しやすくなる。また、両側部62a,62bのうち、曲げ力が加わる領域を広く(長く)したとしても、端面61a、61bの近傍ではプレス(押圧)の方向が主面に対して大きく傾斜する(垂直でなくなる)ため、十分なプレス圧(押圧力)が与えらず、プレス開放直後にスプリングバックが発生しやすくなる。
つまり、本実施形態の場合には、図6に示すように、端面61a、61bのうち、曲げ力が加わる領域では、プレス(押圧)の方向が主面に対してほぼ垂直になるので、十分なプレス圧(押圧力)が与えられる。このため、スプリングバックは殆ど発生せず、設計値通りの曲率に曲げることができる。
【0054】
このように、側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)を用いることで、両側部62a,62bの応力状態が、中央部61cの応力状態と著しく異なってしまうことがなくなる。つまり、後述する円筒曲げ工程の主工程において、平板部60の両側部62a,62bと中央部61cに曲げ加工が施されると、平板部60の全ての領域が同一の曲率になるように曲げられることになる。したがって、平板部60の全ての領域の応力状態が同一又は近似した応力状態(均衡した状態)になる。
【0055】
予備工程に続いて、円筒曲げ工程の主工程(全体円筒曲げ加工)を連続して行う。
主工程では、金属板Mを一方向に送った後、図7(a)に示す第2の雌型(曲げダイ)143と第2の雄型(曲げパンチ)144とで、平板部60の短辺方向(曲げ方向)における中央部をプレスする。そして、平板部60を円弧状(望ましくは略1/4円弧)に曲げる。
【0056】
次に、金属板Mを一方向に送った後、図7(b)に示すように、平板部60の内側に芯型147を配置する。そして、図7(b)に示す上型145と下型146とを用いて、図8(a)〜図8(c)に示すように、平板部60の両側部62a,62bの各端面61a,61bを近接させる。
【0057】
ここで、図7(b)および図8(a)〜図8(c)に示す芯型147の外径は、形成する中空円筒状のローラー本体16の内径と等しくしてある。また、図7(b)に示すように、下型146のプレス面146cの半径と上型145のプレス面145aの半径は、それぞれ、研磨しろを考慮したローラー本体16の外径の半径と等しくしてある。
また、図8(a)〜図8(c)に示すように下型146は左右一対の割型であり、これら割型146a,146bは、それぞれ独立して昇降可能に構成されている。
【0058】
すなわち、図7(b)に示す状態から、図8(a)に示すように左側の割型146aを上型145に近接させ、平板部60の一方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。
なお、上型145も下型146と同様左右一対の割型とし(割面145b参照)、この図8(a)に示す工程の際に、同じ側の上型を割型146aに近接させてもよい。
【0059】
次いで、図8(b)に示すように、芯型147を少し(一方の側の端面61aと他方の側の端面61bとを近接させることができる程度に)上型145側へ移動させるとともに、他方の側の割型146bを上型145に近接させ、平板部60の他方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。
【0060】
その後、図8(c)に示すように、芯型147および一対の割型146a,146bを共に上型145に近接させ、円筒状のローラー本体(中空パイプ)16を形成する。この状態で、左右両側の端面61a,61bは互いに対向して突き合わされた状態となる。すなわち、この円筒状のローラー本体16にあっては、基材である金属板Mの平板部60の両側の端面61a,61bが互いに近接して、これらの端面61a,61b間に繋ぎ目が形成されている。
【0061】
このように、金属板Mは、一方向に間欠的に送られながら、プレスにより順次曲げ加工される(順送プレス)。
そして、平板部60が円筒状に形成された後は、不図示の切断部により連結部67が切断されて、図9(a)に示すように、中空円筒状のローラー本体16となる。
【0062】
ローラー本体16に形成される繋ぎ目80の形状は、図9(b)に示すように、端面61a,61bがローラー本体16の外周面16a側で互いに接している。或いは、端面61a,61bが殆ど隙間なく互いに接している。なお、繋ぎ目80の形状は、ローラー本体16の軸方向の全長に亘って同一の形状となっている。
このように、繋ぎ目80を形成する端面61a,61bが外周面16a側で互いに接しているため、外周面16a側の平滑度が向上している。したがって、ローラー本体16を搬送ローラー15として使用する場合には、その外周面が記録紙Pと安定して接触するようになり、記録紙Pを高い精度で搬送することが可能となる。
【0063】
上述したように、平板部60をプレス加工(曲げ加工)して円筒軸を形成する曲げ加工工程において、平板部60の全体を曲げ加工する前に、予備工程として側部丸め曲げ加工(応力均衡加工)を行っている。これにより、両側部62a,62bの応力状態が、中央部61cの応力状態と著しく異なってしまうことが回避される。つまり、平板部60の全域において応力状態が均衡した状態(同一又は近似した応力状態)を維持できる。
【0064】
図10は、円筒曲げ工程後のローラー本体の外周面の応力状態を示す図である。
すなわち、図10は、円筒曲げ工程後のローラー本体16に対して、X線を照射して非接触に応力(残留応力)を測定した結果を示している。ここで、ローラー本体16の繋ぎ目80を0°として、円周方向の外周面16aの位置(45°毎の位置)の測定結果を示している。また、図10において、プラスの値は引張応力を、マイナスの値は圧縮応力を示す(単位はMPa)。そして、図10(a)はローラー本体の外周面の円周方向の応力、図10(b)はローラー本体の外周面の軸方向の応力を示す。
なお、図10(a),(b)は、ローラー本体16の軸方向の中央領域における測定結果を示している。軸方向の他の領域(両端側)においても、図10(a),(b)と同様の結果が得られたので、その測定結果は省略している。
【0065】
図10(a),(b)に示すように、応力均衡加工を行った場合には、ローラー本体16の円周方向のいずれの位置においても、外周面16aには弱い引張応力又は圧縮応力がほぼ均一に残留していることが分かる。(理想的には、外周面16aには引張応力が均一に残留するはずであるが、円筒曲げ工程において押圧力を受けるので、上述の結果になると推測される。)なお、ローラー本体16の内周面16b側では、ローラー本体16の円周方向のいずれの位置においても、圧縮応力がほぼ均一に残留していることが推測される。
すなわち、応力均衡加工を行った場合には、図10(a),(b)のグラフ線図(実線)が円形(多角形)となっており、ローラー本体16の全域において応力状態が均衡した状態となっていることが分かる。
【0066】
つまり、応力均衡加工を行った場合には、ローラー本体16の外周面16a側には引張応力が、内周面16b側には圧縮応力が残留する。そして、このような応力状態が、ローラー本体16の円周方向、軸方向のいずれの場所においても、著しく異なることなく、均衡して存在している。最大で約100MPa以下の応力差が生じているにすぎない。
このように、ローラー本体16の両側部62a,62bの応力状態が、中央部61cの応力状態と均衡した状態(同一又は近似した応力状態)となっている。特に、両側部62a,62bの応力状態が、外周面16a側及び内周面16b側のいずれも圧縮応力が残留するような応力状態となることが回避されている。
【0067】
一方、プレス抜き工程と円筒曲げ工程のいずれにおいても応力均衡加工を行わない場合(図10(a),(b)の破線)には、ローラー本体16の両側部62a,62bでは大きな圧縮応力が残留し、中央部61cでは引張応力が残留したり、残留応力が小さくなったりしている。
具体的には、円周方向の応力(図10(a)参照)は、0°位置(繋ぎ目80の近傍)で強い圧縮応力が残留し、180°位置(繋ぎ目80の反対側)では強い引張圧応力が残留している。軸方向の応力(図10(b)参照)は、0°位置(繋ぎ目80の近傍)で強い圧縮応力が残留し、90°,270°位置では強い引張圧応力が残留している。つまり、両側部62a,62bの応力状態が中央部61cと比べて著しく異なった状態となっている。最小でも約300MPa以上の差が生じている。したがって、ローラー本体16の全域において応力状態が均衡した状態にはなっていないことが分かる。
なお、図10(a),(b)に示す破線のグラフ線図は、ローラー本体16の両側部62a,62bの端面61a、61bに対して面押し加工を施した場合を示している。
【0068】
このように、本実施形態に係る円筒軸の製造方法では、プレス抜き工程又は円筒曲げ工程の一方又は両方において応力均衡加工を行っているので、円筒曲げ工程の直後のローラー本体16は、ローラー本体16の全域に亘って均衡した応力状態となっている。
このため、後述する経時変形を最小限に抑えることができる。なぜなら、ローラー本体16に存在する残留応力が時間を経ることにより緩和(開放)されたとしても、ローラー本体16の全域に亘って均等に緩和するので、ローラー本体16が変形することが殆どないからである。
【0069】
次に、ローラー本体16に残留する応力を調整する工程(応力調整工程)を行う。
この応力調整工程では、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される所定部分に押圧力を加える。本実施形態では、ローラー本体16の外周面16aのほぼ全面に対して押圧力を加える場合を例に挙げて説明する。
応力調整工程としては、具体的には、ロールレベラーを用いて、ローラー本体16に対して押圧力を加える(ロールレベラー工程)。
【0070】
ロールレベラー工程では、複数の押圧ローラーが用いられる。ここでは、図11に示すように、2つの押圧ローラーR1及びR2を用いた場合を例に挙げて説明する。
押圧ローラーR1は、外周面が凸状(紡錘形)に形成されている。すなわち、軸方向の両端が小径で中央が大径となるように径が漸次変化した円柱に形成されている。
一方、押圧ローラーR2は、外周面が凹状(鼓形)に形成されている。すなわち、軸方向の両端が大径で中央が小径となるように径が漸次変化した円柱に形成されている。
【0071】
2つの押圧ローラーR1,R2は、その回転軸が平行となるように配置される。
そして、この押圧ローラーR1,R2の間に、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2に対して平行に配置する。つまり、押圧ローラーR1,R2により、ローラー本体16を挟持する。
そして、押圧ローラーR1,R2の軸間距離を調整することで、挟持したローラー本体16に対して所望の押圧力を与えることができる。また、ローラー本体16を挟持した状態で、2つの押圧ローラーR1及びR2を異なる方向に回転させる。
このように、押圧ローラーR1,R2を異なる方向に回転させることで、押圧ローラーR1,R2の間に挟持されたローラー本体16は、回転しつつ押圧力を受ける。
【0072】
また、図11に示すように、ローラー本体16の外周面のうち、押圧ローラーR1に接している面側には、圧縮力が作用する。一方、ローラー本体16の外周面のうち、押圧ローラーR2に接している面側には、引張力が作用する。そして、ローラー本体16が回転することにより、ローラー本体16の外周面には、全体としては押圧力を受けながら、微少に引張力と圧縮力が繰り返し作用することになる。
【0073】
そして、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2で押圧しつつ、ローラー本体16を中心軸の方向に相対的に移動させる。
つまり、押圧ローラーR1及びR2を固定しておき、ローラー本体16を押圧ローラーR1,R2の間を回転しながら通過させる。これにより、ローラー本体16には、第一端部16fから第二端部16sへと順に押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。
【0074】
ロールレベラー工程では、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生するように圧縮力が与えられる。ローラー本体16の形成材料(金属板M)として、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた場合には、約0.2%から約0.5%程度の(圧縮)ひずみが発生するように、ロールレベラー加工(押圧ローラーR1,R2の軸間距離)が調整される。
冷間圧延鋼板(SPCC)は、約0.1%のひずみが発生すると、塑性変形域に達する(塑性変形が発生する)と言われている。つまり、ロールレベラー工程では、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生し始める外力(ひずみ)の約2倍から約5倍程度の外力(ひずみ)を与える。
これにより、ローラー本体16は塑性変形(圧縮変形)して、内部応力が均一化されるとともに経時変化も確実に抑制することができる。
【0075】
すなわち、ローラー本体16は、金属板Mをプレス加工により曲げ加工することにより、平板部60の両側部62a,62bの各端面61a,61bを近接又は当接させて成形する。ところが、その後、ローラー本体16は、時間の経過(数百時間程度)と共にローラー本体16の形状が変化(反りが発生)する場合があることを本発明者らは見出した(応力均衡加工を行わない場合に特に顕著である)。
プレス加工の際にローラー本体16の内部に残留した応力(残留応力)が、徐々に開放(緩和)されることによる変形であると考えられる。特に、ローラー本体16は、後述するメッキ処理工程や高摩擦層形成工程を経る際に加熱されるので、残留応力が開放(緩和)されやすくなると考えられる。そして、ローラー本体16の残留応力が不均一となると、ローラー本体16の形状変化が現れると考えられる。
具体的には、時間の経過に伴って、ローラー本体16は、繋ぎ目80が湾曲の外側に位置するように湾曲変形(反り)してしまう。つまり、ローラー本体16の円周方向において繋ぎ目80を0°とすると、ローラー本体16は0°方向に膨らむように湾曲してしまう。
なお、本実施形態に係る円筒軸の製造方法では、応力均衡加工を行っているので、応力均衡加工を行わない場合に比べて、時間の経過に伴う湾曲変形(反り)は非常に僅かとなる。
【0076】
そこで、上述したように、ローラー本体16の製造において、応力調整工程(ロールレベラー工程)を経ることで、残留応力の均一化を図り、経時変化を最小限に抑えるようにしている。特に、応力調整工程(ロールレベラー工程)において、ローラー本体16に対して、塑性変形が発生する外力(ひずみ)の約2.5倍から約5倍程度の外力(ひずみ)を与えることで、経時変化の発生を最小限に抑制することができる。具体的には、時間の経過に伴う、ローラー本体16の湾曲増加量は、約2μm以下となる。
特に、本実施形態に係る円筒軸の製造方法では、応力均衡加工を行っているので、時間の経過に伴うローラー本体16の湾曲増加量を確実に最小限に抑えることができる。
【0077】
なお、応力調整工程としては、上述したロールレベラー工程に限らず、以下の工程を採用してもよい。
図12(a)に示すように、転造工程を用いてもよい。
転造工程は、2つの転造ローラー201,202を用いた所謂スルーフィード転造(歩み転造、通し転造とも呼ばれている)加工である。
具体的には、図12(a)に示すように、ローラー本体16を挟むように配置された二つの転造ローラー201,202をローラー本体16に対して所定の圧力で押し付けた状態とする。この状態で、二つの転造ローラー201,202を同方向に回転させる。スルーフィード転造においては、転造ローラー201,202が回転することにより、ローラー本体16が転造ローラー201,202の回転方向とは逆方向に回転しながら、軸方向に移動する。
【0078】
転造ローラー201,202の表面には、高摩擦層50を形成するために、螺旋状の凹部201a,202aが形成されており、凹部201a,202aがローラー本体16の表面を変形させることにより、ローラー本体16の表面には、格子状の凹凸部203が形成される。
【0079】
このように、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sへと順に凹凸部203が形成されていく。当該凹凸部203が形成されることにより、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。なお、当該凹凸部203の深さ(凹凸の段差)については、5μm〜50μmの範囲で適宜設定することができる。
【0080】
なお、転造工程では、転造ローラー201、202の軸方向の寸法と、ローラー本体16の軸方向の寸法とを等しくすることにより、ローラー本体16の全体に押圧力が加えられることになる。この場合であっても、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。
【0081】
また、応力調整工程として、図12(b),(c)に示すように、回転押圧工程を用いてもよい。
回転押圧工程は、ローラー本体16に押圧部材を押圧した状態で当該ローラー本体16を回転させ、押圧部材とローラー本体16とを当該ローラー本体16の中心軸方向に相対的に移動させる工程である。
【0082】
回転押圧工程としては、図12(b)に示すように、ローラー本体16を移動させる例が挙げられる。この場合、テーブルTBL上に押圧部材R3、R4を固定させておく。押圧部材R3と押圧部材R4との距離は、ローラー本体16の径よりもやや小さくなるように設定しておく。
【0083】
この状態で、ローラー本体16を回転させつつ、押圧部材R3と押圧部材R4との間にローラー本体16を通過させる。押圧部材R3及び押圧部材R4は、ローラー本体16に対して挟みつけるように押圧する。このため、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sへと押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整される。
【0084】
また、回転押圧工程として、図12(c)に示すように、ローラー本体16を移動させずに押圧部材R5を移動させる例が挙げられる。この場合、ローラー本体16の位置を固定したまま中心軸を中心として回転させる。この状態で、押圧部材R5をローラー本体16に押し当て、押圧部材R5をローラー本体16の中心軸に沿って移動させる。
【0085】
このため、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sへと押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整される。なお、押圧部材R5の先端(ローラー本体16に当接する部分)は、ローラー状に形成されていることが好ましい。
【0086】
なお、上述の各応力調整工程において、ローラー本体16の内部に芯部材(不図示)を挿入した状態で当該ローラー本体16に押圧力を加えるようにしても構わない。これにより、ローラー本体16が押圧力によって変形してしまうのを回避することができる。
【0087】
次いで、本実施形態では、ローラー本体16の真円度を高め、振れを少なくするべく、センターレス研磨加工を行う。
この研磨工程では、図13に示すように、円柱状(又は円筒状)に形成された砥石部材GDを用いてローラー本体16の外周面16aを研磨する。研磨工程では、ローラー本体16の表面から所定の深さ(30μm〜80μm程度の厚さ。以下、「研磨深さ」と表記)の部分が研磨されることになる。
【0088】
ローラー本体16の外径よりも小さい間隔を空けて配置された2つの砥石部材GDの間に当該ローラー本体16を配置させ、ローラー本体16が2つの砥石部材GDの外周部分に接した状態とする。その後、2つの砥石部材GDを同じ方向に回転させる。この2つの砥石部材GDの回転により、各砥石部材GDとローラー本体16との間に摩擦力が発生する。
【0089】
なお、2つの砥石部材GDとしては、ローラー本体16の長手方向の全体を一度に研磨できるように、長手方向(円柱の高さ方向)の寸法がローラー本体16よりも大きくなるように形成されたものを用いることが好ましい。また、砥石部材GDの回転時には、ローラー本体16の長手方向におけるマージンを確保するため、長手方向の全体が2つの砥石部材GDに接触するように、砥石部材GDの長手方向の中央部にローラー本体16を配置することが好ましい。
【0090】
砥石部材GDの回転によって発生した摩擦力により、ローラー本体16が当該砥石部材GDの回転方向とは反対方向に回転しつつ、当該ローラー本体16の外周面16aが研磨されることになる。このため、ローラー本体16の外周面16aのほぼ全面が満遍なく研磨され、研磨工程前に比べてローラー本体16の真円度がより良好になる。
【0091】
なお、応力調整工程において転造工程を行っている場合、ローラー本体16の外周面16aに形成される凹凸部203が研磨によって除去される。これを踏まえて、転造工程を行う際に、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成される部分については、研磨工程での研磨深さよりも深くなるように凹凸部203を形成しておく。また、高摩擦層50が形成されない部分については当該研磨深さよりも浅くなるように凹凸部203を形成しておく。
【0092】
この状態で研磨工程を行うと、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成される部分は凹凸部203の一部分が残った状態となる。また、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成されない部分は、凹凸部203が除去された状態となる。したがって、高摩擦層50を形成する工程においては、当該凹凸部203を用いることができるため、製造効率が高まることになる。
【0093】
研磨工程を行った後、真円度が高く、かつ、振れ量の小さいローラー本体16が得られる。なお、このローラー本体16にあっては、両端面61a、61b間がより狭まることで、これら両端面61a、61b間の隙間がより狭くされた繋ぎ目80が形成される。
【0094】
以上のようにして、ローラー本体16を形成したら、このローラー本体16に表面処理を施す。
まず、ローラー本体16の形成材料(金属板M)として、冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた場合には、メッキ処理工程を行う。ローラー本体16に表面にメッキ層を形成することで、防錆性を高めている。
【0095】
次に、ローラー本体16の表面に、図3(a)に示すような高摩擦層50を形成する。
この高摩擦層50の形成方法としては、乾式法及び湿式法(またはこれらを併用した方法)が採用可能であるが、本実施形態では乾式法が好適に採用される。具体的には、まず、高摩擦層50の形成材料として、樹脂粒子と無機粒子とを用意する。樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10μm程度の微粒子が好適に用いられる。
【0096】
また、無機粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。中でもアルミナは、比較的硬度が高く摩擦抵抗を高める機能が良好に発揮され、また、比較的安価であってコストダウンを妨げることもないため、より好適に用いられる。したがって、本実施形態では無機粒子としてアルミナ粒子を用いるものとする。
【0097】
このアルミナ粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整されたものが用いられる。破砕処理によって製造されることにより、このアルミナ粒子は端部が比較的鋭く尖ったものとなり、この鋭く尖った端部によって高い摩擦力を発揮するようになる。
なお、アルミナ粒子の粒径は、適宜、選択調整することができる。
【0098】
このような樹脂粒子と無機粒子とを用意したら、まず、ローラー本体16に前述の樹脂粒子を塗布する。すなわち、ローラー本体16を塗装ブース(図示せず)内に配置し、さらにこのローラー本体16を単体の状態で−(マイナス)電位にしておく。
【0099】
そして、樹脂粒子を、静電塗装装置(図示せず)のトリボガンを用いてローラー本体16に向けて噴霧(噴出)し吹き付けつつ、この噴霧粒子(樹脂粒子)を+(プラス)高電位に帯電させる。すると、この帯電された樹脂粒子はローラー本体16の外周面に吸着され、樹脂膜を形成する。
【0100】
ここで、樹脂粒子の吹付による樹脂膜の形成は、図3(a)に示した高摩擦層50の形成領域に対応させる。すなわち、ローラー本体16の全長に亘って行うことなく、その両端部をテープ等でマスキングしておくことにより、図14(a)に示すようにこの両端部を除いた中央部のみに行う。つまり、このローラー本体16からなる搬送ローラー15の、少なくとも搬送する用紙(媒体)Pに接触する領域となる中央部に対応する領域にのみ、選択的に樹脂膜51を形成する。
なお、図14(a)及び後述する図14(b),(c)では、繋ぎ目80については図示を省略している。
【0101】
樹脂膜51には、吹付塗装後に+0.5KV程度の微弱な静電気が残存する。なお、この吹付塗装に際しては、ローラー本体16を軸廻りに回転させることにより、その全周に亘って樹脂膜51をほぼ均一な厚さに形成する。この樹脂膜51の膜厚については、前述のアルミナ粒子の粉径を勘案して、10μm〜30μm程度に形成する。このような膜厚については、樹脂粒子の噴出量及び噴出時間等によって適宜に調整することができる。
【0102】
次いで、この樹脂膜51を形成したローラー本体16を前述の塗装ブースから取り出し、ハンドリングロボット等によって別の塗装ブース(図示せず)に移す。
そして、ローラー本体16を中心軸回りに回転させる。ローラー本体16をその軸廻りに、100rpm〜500rpm程度の低速でゆっくり回転駆動させる。
【0103】
そして、塗装ブースの上部に配置したコロナガンから前述のアルミナ粒子95を噴霧し吹き付けることにより、ローラー本体16に形成した樹脂膜51上に、アルミナ粒子95を選択的に静電吸着させる。アルミナ粒子を樹脂膜51上に選択的に静電吸着させるには、樹脂膜51の形成と同様に、ローラー本体16の両端部をテープ等でマスキングしておくことで行う。
【0104】
すると、前述したように、ローラー本体16の樹脂膜51には、静電塗装によって形成されたことで微弱な静電気(約+0.5KV)が残存しているため、この静電気によってアルミナ粒子95が樹脂膜51の全周にほぼ均一に静電吸着する。このようにして静電吸着したアルミナ粒子95は、樹脂膜51表面に当接しさらに一部入り込んだ状態で、この樹脂膜51をバインダとしてローラー本体16の外周面に付着する。
【0105】
特にマスキングされていない樹脂膜51の表面にアルミナ粒子95が均一に付着し、これによってローラー本体16には、図14(b)に示すようにその中央部の樹脂膜51中に、アルミナ粒子(無機粒子)95が分散し露出する。すなわち、アルミナ粒子95は、静電吸着力によって樹脂膜51に当接した際、この樹脂膜51中に一部が入り込み、残部が樹脂膜51の表面から突き出た状態になる。その際、アルミナ粒子95はローラー本体16の表面に対して垂直に立った状態になり易いため、アルミナ粒子95は均一に分布され、その殆どが鋭く尖った端部(頂部)を外側に向けて付着する。
【0106】
したがって、アルミナ粒子95は樹脂膜51の表面から突き出た端部により、高い摩擦力を発揮するようになる。ここで、アルミナ粒子95が用紙Pに対して必要かつ十分な摩擦力を発揮するには、樹脂膜51の面積に対して、アルミナ粒子95の占める面積が20%〜80%となるようにするのが好ましい。
【0107】
なお、このアルミナ粒子95の塗布(散布)については、アルミナ粒子95が鉛直方向下方にゆっくりと散布されるのであれば、静電塗装法による塗布に限定されるものではなく、スプレーガンを用いた塗布(散布)法であってもよい。
【0108】
このようにしてアルミナ粒子95を樹脂膜51上に散布し付着させたら、このローラー本体16を180℃〜300℃程度の温度で20分〜30分間程度加熱し、樹脂膜51を焼成し硬化させる。これにより、アルミナ粒子95をローラー本体16に固着する。こうして、図14(c)に示すように樹脂膜51中にアルミナ粒子(無機粒子)95が分散し露出してなる高摩擦層50が形成され、搬送ローラー15が得られる。
【0109】
なお、本実施形態では、樹脂粒子の塗布(吹付)とアルミナ粒子(無機粒子)の塗布(吹付)とを別々の塗装ブースで実施したが、同一の塗装ブース内で行ってもよいのはもちろんである。
【0110】
以上のように、本実施形態によれば、ローラー本体16を曲げ加工によって形成した後において、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される所定部分に押圧力を加え、ローラー本体16に残留する応力を調整することとしたので、少なくとも当該所定部分において残留応力が均一化される。このため、当該所定部分におけるローラー本体16の形状変化を抑制することができる。これにより、安定した形状の搬送ローラー15を製造することができる。
【0111】
また、本実施形態によれば、応力調整工程において、ローラー本体16の外周面16aの全面に対して押圧力を加えることとしたので、ローラー本体16の全面における残留応力が均一に調整されることになる。これにより、搬送ローラー15全体の形状を安定化させることができる。
【0112】
更に、本実施形態では、プレス抜き工程と円筒曲げ工程の両工程において応力均衡加工を行っているので、円筒曲げ工程の直後のローラー本体16の全域において応力状態が均衡した状態(同一又は近似した応力状態)を実現できる。特に、両側部62a,62bに過剰な圧縮応力が残留し、中央部61cの応力状態と著しく異なってしまうことを回避できる。
このため、ローラー本体16に存在する残留応力が時間を経ることにより緩和(開放)されたとしても、経時変形が最小限に抑えられる。
よって、このようなローラー本体16を、インクジェットプリンター1(搬送ローラー機構19)の搬送ローラー15に用いた場合には、印刷用の用紙Pを高精度に搬送することが可能となり、高精度な印刷を行うことができる。
【0113】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0114】
繋ぎ目80の形状は、図15(a)に示すように、繋ぎ目80の端面61aと外周面16aとで形成される角度αは90°より小さく形成され、端面61bと外周面16aとで形成される角度βは90°以上の大きさで形成してもよい。すなわち、繋ぎ目80における端面61a,61bが周方向に関して所定の方向に傾いた形状としてもよい。
なお、図15(b)に示すように、端面61a,61bのいずれか一方を外周面16aに対して傾斜させ、他方をほぼ直交させる場合であってもよい。
【0115】
また、プレス抜き工程と円筒曲げ工程の両工程において応力均衡加工を行う場合に限らず、プレス抜き工程と円筒曲げ工程のいずれか一方の工程においてのみ応力均衡加工を行う場合であってもよい。
プレス抜き工程において応力均衡加工(斜め抜き加工)を行わず、円筒曲げ工程においてのみ応力均衡加工(側部丸め曲げ加工)を行ってもよい。この場合には、図15(c)に示すように、端面61a,61bの両方を外周面16aに対してほぼ直交する。
また、プレス抜き工程においてのみ応力均衡加工(斜め抜き加工)を行い、円筒曲げ工程において応力均衡加工(側部丸め曲げ加工)を行わない場合であってもよい。
【0116】
また、ローラー本体16の繋ぎ目80の形状としては、軸方向に平行な直線形の場合について説明したが、これに限らない。図16(a)〜(d)に示すように、様々な形状を採用することができる。
なお、図16(a)〜(d)に示す繋ぎ目80の形状を、ローラー本体16の軸方向の全体又は一部に設ける場合でもよいし、これらの形状を組み合わせる場合であってもよい。
【0117】
上記実施形態においては、ローラー本体16は、圧延鋼板、亜鉛メッキ鋼板又はステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている構成としたが、これに限られることは無い。
平板状の金属板を母材とし、当該平板金属板から上記平板部60とほぼ同形同寸法の金属板を形成して、当該金属板を加工することでローラー本体16を形成しても構わない。したがって、上記説明あるいは以下の記載において、平板部60を当該金属板に置き換えた場合であっても適用可能である。
【符号の説明】
【0118】
1…インクジェットプリンター、 15…搬送ローラー、 16…ローラー本体(円筒軸)、 16a…外周面、 50…高摩擦層、 60…平板部(円筒軸形成部材)、 61a,61b…端面、 61c…中央部、 62a,62b…側部、 121…雄型、 122…雌型、 131…雌型、 132…雄型、 M…金属板、 C1,C2…主面、 R1,R2…押圧ローラー、 GD…砥石部材、 P…用紙
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属板から円筒軸形成部材をプレス抜きするプレス抜き工程と、
前記円筒軸形成部材の一対の端面が近接又は当接するように当該円筒軸形成部材を円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、
前記円筒軸に外力を加えて前記円筒軸に残留する応力を調整する応力調整工程と、
を有し、
前記プレス抜き工程又は前記円筒曲げ工程の一方又は両方において、前記一対の端面を含む側部に対して加工を施す際に、当該側部とそれ以外の部位の応力状態が均衡するように加工する応力均衡加工を行うことを特徴とする円筒軸の製造方法。
【請求項2】
前記プレス抜き工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の主面に対して前記端面を傾斜させる斜め抜き加工であることを特徴とする請求項1に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項3】
前記円筒曲げ工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の全体を円筒状に曲げる加工の前に、前記側部を円弧状に曲げる丸め曲げ加工であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項4】
前記丸め曲げ加工の際に、前記円筒軸形成部材の中央部を、円筒状に曲げる方向と反対方向に反らせることを特徴とする請求項3に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項5】
前記応力調整工程は、平行配置された一対の押圧回転ローラーの間に、前記円筒軸を平行に配置し、前記円筒軸を前記一対の押圧回転ローラーで押圧しつつ回転させながら軸方向に移動させるロールレベラー工程であることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項6】
前記応力調整工程の後に、平行配置された2つの回転砥石部材間に前記ローラー本体を配置して外周面を研磨するセンターレス工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項7】
前記センターレス工程の後に、前記ローラー本体の外表面の少なくとも一部に高摩擦層を形成する高摩擦層形成工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項1】
金属板から円筒軸形成部材をプレス抜きするプレス抜き工程と、
前記円筒軸形成部材の一対の端面が近接又は当接するように当該円筒軸形成部材を円筒状に曲げて円筒軸を形成する円筒曲げ工程と、
前記円筒軸に外力を加えて前記円筒軸に残留する応力を調整する応力調整工程と、
を有し、
前記プレス抜き工程又は前記円筒曲げ工程の一方又は両方において、前記一対の端面を含む側部に対して加工を施す際に、当該側部とそれ以外の部位の応力状態が均衡するように加工する応力均衡加工を行うことを特徴とする円筒軸の製造方法。
【請求項2】
前記プレス抜き工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の主面に対して前記端面を傾斜させる斜め抜き加工であることを特徴とする請求項1に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項3】
前記円筒曲げ工程における前記応力均衡加工は、前記円筒軸形成部材の全体を円筒状に曲げる加工の前に、前記側部を円弧状に曲げる丸め曲げ加工であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項4】
前記丸め曲げ加工の際に、前記円筒軸形成部材の中央部を、円筒状に曲げる方向と反対方向に反らせることを特徴とする請求項3に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項5】
前記応力調整工程は、平行配置された一対の押圧回転ローラーの間に、前記円筒軸を平行に配置し、前記円筒軸を前記一対の押圧回転ローラーで押圧しつつ回転させながら軸方向に移動させるロールレベラー工程であることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項6】
前記応力調整工程の後に、平行配置された2つの回転砥石部材間に前記ローラー本体を配置して外周面を研磨するセンターレス工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
【請求項7】
前記センターレス工程の後に、前記ローラー本体の外表面の少なくとも一部に高摩擦層を形成する高摩擦層形成工程を行うことを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の円筒軸の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2012−20290(P2012−20290A)
【公開日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−157813(P2010−157813)
【出願日】平成22年7月12日(2010.7.12)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年7月12日(2010.7.12)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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