(57)【要約】      （修正有）【課題】コレットチャック外周テーパ部の損傷を防ぎ把持精度の経時的な低下を抑制した、高精度のゴムロールを得ることのできる、ゴムロールの弾性層を研削する研削装置を提供する。【解決手段】ゴムロール４の弾性層の外周面を研削する研削装置において、ゴムロールの芯金軸５を把持固定するコレットチャックの外周テーパ部１０をＲ面とし、該Ｒ面の表面に高硬度低摩擦層が形成されていることを特徴とする研削装置。【選択図】図２
2006035401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金軸の外周面上に弾性層を設けたゴムロールの芯金軸端部をコレットチャックで把持固定して該弾性層の外周面を研削する研削装置において、該コレットチャックの外周テーパ部がＲ面であり、該Ｒ面の表面に高硬度低摩擦層が形成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記高硬度低摩擦層が、高硬度微粒子含有層である請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
前記高硬度微粒子含有層が、ダイヤモンドライクカーボン層である請求項２記載の研削装置。
【請求項４】
前記高硬度低摩擦層または高硬度微粒子含有層が、０．１以下の摩擦係数を有する請求項１から３のいずれかに記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴムロール（特に複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる帯電ロール、現像ロール、その他の各種ロール）の弾性層の外周面を研削する研削装置に関する。詳しくは、ゴムロールの芯金軸端部を把持固定するコレットチャックの外周テーパ部がＲ面であり、該Ｒ面の表面に高硬度低摩擦層が形成されている研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真はカラー化が進み、より高精細で画像の均一性（ハーフトーンの一様性）などの高度なものが求められてきている。このため、電子写真装置に用いられるゴムロールの寸法、特に外径振れ寸法においてはかなりの精度が要求されるようになり、研削技術の一層の高精度化が必要とされている。また、高精度化を図る一方で、ゴムロールの製造単価を削減するためにゴムロールの弾性層の研削加工時間の短縮を可能にする技術も要求されている。
【０００３】
従来、高精度のゴムロールを短時間の研削加工で得ることができる技術として、ゴムロールの芯金軸をコレットチャック等でしっかりと把持固定して回転駆動させた状態でゴムロールの弾性層の外周面に高速回転させた砥石を接触させて研削する方法がある。この技術においては、ゴムロールの芯金軸を把持固定するコレットチャックの把持精度が研削した後のゴムロールの寸法精度に大きく影響することが判明している。
【０００４】
通常、コレットチャックはドローバーで引き込まれ、この過程でコレットチャックの外周テーパ部（コレットチャック外周テーパ部と表すことがある）が回転フランジ内のスリーブのテーパ部（スリーブテーパ部と表すことがある）と合わさっていく。コレットチャックには複数のスリットが入れられており、スリーブテーパ部と合わせられるとコレットチャックは締まっていき、その内周部で芯金軸を把持固定する機構となっている。コレットチャック外周テーパ部とスリーブテーパ部には角度差がついていてコレットチャックはスリーブテーパ部のある位置まで引き込まれる。
【０００５】
しかしながら、コレットチャック外周テーパ部の当たり方は円周方向で常に一定ではなく、先に当たる部分と後から当たる部分とができてしまい、コレットチャック外周テーパ部につく摺動跡には円周方向での差が発生する。把持動作が繰り返えされるとこれが外周テーパ部のキズとなり、この円周方向でのキズの大きさの差によって芯金軸を把持固定する精度が低下する。このため、研削されたゴムロールの寸法精度が悪化してしまい、コレットチャックを新品と交換することが必要となる。
【０００６】
通常、コレットチャックの内周面の芯金軸を把持固定する部位には超硬材料のチップ（超硬チップ部と表すことがある）がろうづけされている。芯金軸の材料には快削鋼等を用いる場合が多く、超硬チップの方が硬度が圧倒的に高く、繰り返し把持してもキズの発生はほとんど見られない。一方、コレットチャック外周テーパ部は回転フランジ内のスリーブテーパ部よりも低い硬度になるように焼き入れ処理がされている。これは部品単価が高額な回転フランジよりも低額なコレットチャックを交換した方がコストメリットが大きいためである。従ってゴムロールの研削装置に使用するコレットチャックは内周面の超硬チップ部よりも外周テーパ部の方が耐久性が低く外周テーパ部のキズのためにコレットチャックを交換しなくてはならなくなる場合が多い。コレットチャックを備えた研削装置では、この把持精度の低下とコレットチャックの交換頻度が大きな問題となっていた。
【０００７】
このコレットチャックの耐久性を向上させる方法としては、ガイドブッシュに用いる場合ではあるが、ガイドブッシュの内周面にダイヤモンドライクカーボンコート（ＤＬＣコートと表すことがある）を施す方法がある（例えば、特許文献２参照）。これはガイドブッシュに被加工物を挿入して加工するガイドブッシュの内周面と被加工物との間の磨耗性を減らして耐久性を向上させる方法である。
【０００８】
しかしながら、ゴムロールの弾性層の外周面を研削する場合のコレットチャックでは先に述べたように、内周面の超硬チップ部よりも外周テーパ部の耐久性を向上させることが求められていた。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−３８８０１号公報
【特許文献２】特開２０００−７１１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記のような問題を解決するためになされたものであり、コレットチャック外周テーパ部と回転フランジ内のスリーブテーパ部との当たりを常に一定にさせ、且つ、外周テーパ部の耐久性を向上させたコレットチャックを備えることによって、把持精度の繰り返し再現性を向上させ、且つ、把持動作の繰り返しによるコレットチャック外周テーパ部の損傷を防ぎ把持精度の経時的な低下を抑制した、高精度のゴムロールを得ることのできる、研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決した本発明の研削装置は、芯金軸の外周面上に弾性層を設けたゴムロールの芯金軸端部をコレットチャックで把持固定して該弾性層の外周面を研削する研削装置において、該コレットチャックの外周テーパ部がＲ面であり、該Ｒ面の表面に高硬度低摩擦層が形成されていることを特徴とする。
前記高硬度低摩擦層は、高硬度微粒子含有層であることが好ましい。
また、前記高硬度微粒子含有層は、ダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層と表すことがある）であることが好ましい。
また、前記高硬度低摩擦層または高硬度微粒子含有層は、０．１以下の摩擦係数を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研削装置によれば、コレットチャック外周テーパ部に発生するキズが大幅に抑制され、且つ、コレットチャック外周テーパ部のキズの円周方向での大きさのバラツキも非常に小さくなり、把持動作の繰返しによるコレットチャックの把持精度の低下が抑制されることから芯金軸を把持固定して回転させる精度は高いまま安定し、研削加工されたゴムロールの外径振れを高精度で安定させることができ、高精度のゴムロールを得ることができる。特にヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等から形成された弾性層を有するゴムロールを研削する際に前記効果が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、芯金軸の外周面上に弾性層を設けたゴムロールの芯金軸端部をコレットチャックで把持固定して該弾性層の外周面を研削する研削装置において、該コレットチャックの外周テーパ部がＲ面であり、該Ｒ面の表面に高硬度低摩擦層が形成されていることを特徴とする研削装置である。
【００１４】
本発明の実施形態の一例を図を参照しながら詳細に説明する。図１は、ゴムロールの弾性層の外周面を研削する研削装置の構成の概要を模式的に示した図であり、図３は、本発明の研削装置におけるコレットチャック取り付け部の断面を模式的に示した図である。
【００１５】
ゴムロール４の芯金軸５の左側端部の軸面を、研削装置の主軸側のコレットチャック１で把持固定する（クランプすると表すことがある）とともに、芯金軸５の右側端部のＣ面をテール側の逆センター軸３で押さえ込む。芯金軸の右端面にセンター穴が設けられている場合には、テール側を逆センター軸３の代わりにセンター軸で押さえ込むことも可能である。
【００１６】
コレットチャック１が取り付けられている主軸側の回転フランジ２がモーター（不図示）により回転駆動させられると、ゴムロール４が回転され、この回転されたゴムロール４の弾性層の外周面に高速回転させた砥石６を接触させて研削加工が行われる。ゴムロール４は、通常３００〜６００ｒｐｍで回転され、一方、砥石は、通常、その周速度がゴムロールの弾性層の周速度の１５０倍〜２００倍となるような回転速度で回転される。
【００１７】
砥石としては、通常、図１に示したようなゴムロールの弾性層全長よりも大きい幅を有するものや、２０ｍｍから５０ｍｍ程度の幅を有するものを使用することができる。砥石の材質は特に限定されず、研削するゴムロールの弾性層に適したものを適宜選択すればよい。砥石の具体例としては、例えば、砥粒がＧＣ（グリーンカーボン）タイプで粒度が♯８０等を挙げることができる。
【００１８】
ゴムロールの弾性層の全長よりも大きい幅を有する砥石を使用する場合には、砥石をゴムロールの弾性層に押し当てる方式（プランジ方式）を採用することが好ましい。この場合あらかじめ所定の形状にドレス加工した砥石を用いてもよい。２０ｍｍから５０ｍｍ程度の幅を有する砥石を使用する場合には砥石をゴムロールの弾性層の長手方向（左右方向）に動かす方式（トラバース方式）とするのが好ましい。
【００１９】
図２は従来の研削装置におけるコレットチャック取り付け部の断面を模式的に示した図である。コレットチャック１には、複数のスリット（不図示）が設けられており、外周テーパー部１０はＣ面となっている。コレットチャック１の芯金軸挿入孔１１にゴムロール４の芯金軸５を挿入すると、コレットチャック１内のニードル８に突き当たり芯金軸５の把持長さが決まる。また、コレットチャック１はドローバー７と接合されており、ドローバー７を引くことによりコレットチャック１が引き込まれて芯金軸挿入孔１１が締まり、またドローバー７を押すことによりコレットチャック１が押し出されて芯金軸挿入口１１が開かれる。コレットチャック１が引き込まれ芯金軸挿入孔１１が芯金軸の径まで締まることによって芯金軸５が把持固定される。
【００２０】
ドローバー７を引き込むとコレットチャック１は図の右から左へ動きコレットチャック外周テーパ部１０は回転フランジ２内のスリーブ１２のスリーブテーパ部１３と次第に合わさっていく。通常、コレットチャック外周テーパ部１０の角度はスリーブテーパ部１３の角度よりも僅かに大きくなるように設計されている。このため、コレットチャック１が引き込まれていくとコレットチャック外周テーパ部１０がスリーブテーパー部１３に接触し、内側に向かう力を受けるためコレットチャック１が歪みコレットチャック外周テーパ部１０の角度はスリーブテーパ部１３の角度に倣っていく。この角度が等しくなるまでの間にコレットチャック外周テーパ部１０には摺動跡がつき、把持動作を繰り返すと徐々にこれがキズになってしまう。通常コレットチャック１の中心線とスリーブ１２の中心線とが完全に一致していないために、コレットチャック１を引き込む際のテーパ部同士の円周方向の当たり方は完全には一定にはならず、コレットチャック１の外周テーパ部１０のキズの進行具合は円周方向でバラツキがでてしまう。
【００２１】
一方、図３に示した本発明の研削装置のコレットチャック外周テーパ部１４はＲ面であり、このＲ面の表面には高硬度低摩擦層が形成されている。ドローバー７によってコレットチャック１を引き込むとスリーブ１２のスリーブテーパ部１３との合わせの位置がＲ面１４の円弧の頂上付近で一定の線状の位置に決まる。また、コレットチャック外周テーパ部１４がＲ面であるため、線状にスリーブ１２のスリーブテーパ部１３と合わさることから円周方向での当たり方のバラツキを抑える効果がある。更にスリーブテーパ部１３との合わせ位置の形状が線状になることからスリーブテーパ部１３から作用する力を集中して芯金軸５の把持力にしていくことが可能となる。
【００２２】
本発明の研削装置では前記の合わせ位置に力が作用するところから、コレットチャック外周テーパ部は、その表面に高硬度低摩擦層を有する。
【００２３】
高硬度低摩擦層の具体例としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣと表すことがある）層、を挙げることができる。
【００２４】
ダイヤモンドライクカーボン層は、従来のセラミックコーティング層（ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ）と比較して、高硬度でありながら摩擦係数が0.1以下と低いところから、高硬度微粒子含有層がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層であることが好ましい。
【００２５】
ＤＬＣ層は、イオンを利用した気相合成法により形成することのできるダイヤモンドに類似した、高硬度、低摩擦性などの特徴をもつカーボン層である。
【００２６】
コレットチャック外周テーパ部のＲ面にＤＬＣ層を形成する方法としては、例えば高周波プラズマＣＶＤ法やイオン化蒸着法を挙げることができる。
【００２７】
ＤＬＣ層の膜厚は、通常1μｍとするのが好ましい。ＤＬＣ層の膜厚を1μｍとするとコレットチャック１単体の部品精度に影響を及ぼさず、このＤＬＣ層の低摩擦性が、コレットチャック外周テーパ部１４のＲ面に発生する摺動跡を大幅に低減させ、且つ、コレットチャック１が締まっていく際にスリーブテーパ部１３との当たりの摩擦負荷を小さくする。その結果、コレットチャック外周テーパ部１４のＲ面の円周方向での当たりの不均一による摺動によるキズの発生が抑制され、キズの進行のバラツキも非常に小さくなる。また、ＤＬＣ層を有することによりコレットチャック外周テーパ部１４のＲ面の極表面層のみが高硬度化されていることから相手のスリーブテーパ部１３にダメージを与えることなくコレットチャック外周テーパ部１４の耐久性を向上させることができ好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
（ゴムロール）
エピクロロヒドリンゴム１００質量部、カーボンブラック５質量部、可塑剤１０質量部、炭酸カルシウム３０質量部、硫黄２質量部およびメルカプトベンゾチアゾール１質量部からなるゴム配合物を加圧式ニーダーで混練し、一軸クロスヘッド押出機にて軸径φ６ｍｍ、全長２５０ｍｍの芯金軸の外周に前記ゴム配合物からなるゴム配合物混練物層を設け、さらに２００℃、２０分加熱して加硫して弾性層を形成しゴムロールを得た。このゴムロールは、弾性層の外径φ１５ｍｍ、弾性層の幅２３０ｍｍであり、芯金軸の突出量は左右とも１０ｍｍであった。
【００３０】
（研削装置）
本実施例の研削装置は、図１および図３に示したように、主軸側にコレットチャックを備え、これでゴムロールの一方の芯金軸端部を把持し、他端部Ｃ面部をテール側の逆センター軸で押さえ込む方式である。砥石として径がφ２００ｍｍで全幅が２３２ｍｍの幅広タイプのものを用いたプランジ方式を採用した。また、コレットチャック外周テーパ部はＲ１２．５ｍｍのＲ面であり、このＲ面に膜厚１μｍのＤＬＣ層を形成した。このＤＬＣ層は、高周波プラズマＣＶＤ法によって形成した。このＤＬＣ層の摩擦係数はコレットチャックと同じ基材にＤＬＣ層を処理したディスクを製作し、ボールオンディスク型試験機を用いてディスクのアルミニウムボールを５Ｎ（約５１０Ｇ）の荷重で押し付けながら周速度１００ｍｍ／ｓｅｃで回転させボールとディスクとの間の摩擦係数を測定した。摩擦係数は０．０８であり、０．１以下の値を有していた。
【００３１】
（研削条件）
上記ゴムロールの一方の端部をコレットチャックの芯金軸挿入孔１１に挿入し、コレットチャックによる把持長さを５ｍｍに設定し、把持固定した。他端部はテール側の逆センター軸で押さえ込んでゴムロールを研削装置に取り付けた。ゴムロールの回転数を３００ｒｐｍに、砥石の回転数を２８００ｒｐｍとし、研削時間３０秒で研削し研削ゴムローラを得た。
【００３２】
上記条件で、２０万本のゴムローラを研削加工し、コレットチャックに発生したキズおよびコレットチャックの把持精度の推移を次の方法で評価した。得られた結果を表１に示した。
なお研削ゴムローラの弾性層の径はφ１２ｍｍとした。
【００３３】
（評価方法）
（1）コレットチャック外周テーパ部のキズの評価
５万本目、１０万本目および２０万本目のゴムロールの研削を終えた直後に、コレットチャック外周テーパ部に発生したキズの長さ（摺動方向へのキズの長さ）および幅（円周方向のキズの幅）をノギスを用いて測定した。
（２）把持精度
５万本目、１０万本目および２０万本目のゴムロールの研削を終えた直後に、コレットチャックにφ６ｍｍのピンゲージを咥えさせ、咥え元の位置の回転振れをテコ式ダイヤルゲージを用いて測定した。
【００３４】
（比較例１）
コレットチャック外周テーパ部がＣ面であること、および、このコレットチャック外周テーパ部のＣ面にＤＬＣ層が形成されていないこと、以外は実施例１と同様の研削装置を用い、実施例１と同様にしてゴムロールを研削し、コレットチャック外周テーパ部に発生したキズおよびコレットチャックの把持精度の推移を評価した。得られた結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
2006035401.tif 000003
【００３６】
表１に示したように、コレットチャック外周テーパ部の摺動キズの状態は１０万本目のゴムロールを加工した直後において、比較例１の研削装置のコレットチャック外周テーパ部では摺動方向へのキズの長さ（キズの長さと表すことがある）が２〜３ｍｍであったのに対し、実施例１の研削装置のコレットチャック外周テーパ部ではキズの長さが０．５ｍｍ以下のものしか確認されなかった。また、コレットチャック外周テーパ部の円周方向でのキズの幅は、比較例１の研削装置のコレットチャック外周テーパ部では１ｍｍ以上であったのに対して、実施例１の研削装置のコレットチャック外周テーパ部では０．２ｍｍ以下であった。実施例１の研削装置のコレットチャック外周テーパ部は、比較例１の研削装置のコレットチャック外周テーパ部に比べキズつき難い。
【００３７】
一方、コレットチャックの把持精度の推移をみると、５万本目のゴムロールを研削した直後においては、実施例１および比較例１の研削装置とも差がみられなかったが、表１に示したように、１０万本目のゴムロールを研削した直後においては、実施例１の研削装置の把持精度が０．００４ｍｍであったのに対し、比較例１の研削装置では０．００８ｍｍであり、２０万本目のゴムロールを研削した直後においては、実施例１の研削装置では０．００４ｍｍと変わらなかったのに対し、比較例１の研削装置では０．０１２ｍｍであり、把持精度が低下してしまった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の研削装置は、芯金軸の外周面上に弾性層を設けたゴムロール、特にヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等からなる弾性層を有するゴムロールの研削に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ゴムロールの弾性層の外周面を研削する研削装置の構成の概要を模式的に示した図である。
【図２】従来の研削装置におけるコレットチャック取り付け部の断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の研削装置におけるコレットチャック取り付け部の断面を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    コレットチャック
２    回転フランジ
３    芯押し側逆センター軸
４    ゴムロール
５    芯金軸
６    砥石
７    ドローバー
８    ニードル
９    超硬チップ部
１０  コレットチャック外周テーパ部
１１  芯金軸挿入孔
１２  スリーブ
１３  スリーブテーパ部
１４  コレットチャック外周テーパ部
【図１】
2006035401.tif 000004
【図２】
2006035401.tif 000005
【図３】
2006035401.tif 000006