(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性の長尺シート材を巻き取る芯材であって、
多数のカーボン繊維を互いに平行に配列して半硬化樹脂によってシート化したカーボン繊維プリプレグを、離型される芯金の表面に巻回してから熱硬化させることにより形成した円筒状のカーボン繊維層と、このカーボン繊維層の表面に一体化されて、巻回されたカーボン繊維またはガラス繊維を内部に含む樹脂硬化層とを備えたことを特徴とするカーボン繊維を含む芯材。
【請求項２】
前記カーボン繊維層は、前記芯金の軸心方向に対して各カーボン繊維が第１所定角度となる第１カーボン繊維層と、この第１カーボン繊維層の各カーボン繊維に対して、第２所定角度で各カーボン繊維が交差することになる第２カーボン繊維層とからなることを特徴とする請求項１に記載の芯材。
【請求項３】
前記樹脂硬化層の表面に、メッキ層を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカーボン繊維を含む芯材。
【請求項４】
紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性の長尺シート材を巻芯等に向けて案内するガイドローラであって、
多数のカーボン繊維を互いに平行に配列して半硬化樹脂によってシート化したカーボン繊維プリプレグを、離型される芯金の表面に巻回してから熱硬化させることにより形成した円筒状のカーボン繊維層と、このカーボン繊維層の表面に一体化されて、巻回されたカーボン繊維またはガラス繊維を内部に含む樹脂硬化層と、前記芯金を離型した両端にそれぞれ固定した支持具とを備えたことを特徴とする長尺シート材用のカーボン繊維を含むガイドローラ。
【請求項５】
前記カーボン繊維層は、前記芯金の軸心方向に対して各カーボン繊維が第１所定角度となる第１カーボン繊維層と、この第１カーボン繊維層の各カーボン繊維に対して、第２所定角度で各カーボン繊維が交差することになる第２カーボン繊維層とからなることを特徴とする請求項４に記載のカーボン繊維を含むガイドローラ。
【請求項６】
芯金の周囲に、カーボン繊維層となるカーボン繊維が互いに平行となったカーボン繊維プリプレグを巻回し、その表面に樹脂硬化層となる樹脂を含浸させた別のカーボン繊維またはガラス繊維を巻回してから、この樹脂及び前記カーボン繊維プリプレグ中の樹脂を熱硬化させて前記芯金を離型し、
前記樹脂硬化層の表面を研削または研磨仕上げすることを特徴とするカーボン繊維を含むガイドローラの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂硬化層の表面に、メッキ層を形成したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のカーボン繊維を含むガイドローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性を有する長尺シート材２０等を巻回するための芯材、あるいは、この可撓性長尺シート材２０の加工工程への搬送のために、これを長期間にわたって安定的に案内するためのガイドローラに関し、特に、カーボン繊維を含むものとして形成した芯材、及びこれを使用したガイドローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、可撓性の長尺シート材２０である紙原反は、輪転機等に掛けられて高速搬送されながら印刷・裁断等の加工がなされるのであるが、この輪転機内には、長尺シート材２０を案内するためのガイドローラが多数使用されている。これらのガイドローラは、長尺シート材２０の搬送に追随して高速回転されるものであり、この高速回転に十分耐えられる曲げ強度は勿論、長期間の使用にも耐え得る表面強度を備えていなければならない。
【０００３】
一方、ビデオテープのようなテトロンを主原料とする磁気テープは、幅が広くてしかも非常に長尺な所謂「原反」から製造されるものであるが、この原反は、例えばその製造場所から磁気テープ製造場所までにおいて、図１にも示したように、巻芯２１と呼ばれるものに巻回しておいて、その運搬・保管がなされるものである。つまり、磁気テープ用の原反は、一旦巻芯２１に巻回しておかなければならないものである。このことは、上記紙原反や、例えば孔版原紙用の樹脂フィルム等についても同様である。
【０００４】
このような磁気テープ用の原反である可撓性の長尺シート材２０について、巻芯２１に巻回するに際してシワが寄ったり破れたりしてはならないことは当然であるが、これを防止するために、巻芯２１の前段ではこの長尺シート材２０を案内するガイドローラが、上述した輪転機におけるのと同様に使用されている。このガイドローラは、曲げ強度や表面硬度を確保すべく、一般的には金属によって形成したものであるため、非常に重量のあるものとなっている。
【０００５】
従来のガイドローラが重量のあるものであることから、これに沿って走らせることになる長尺シート材２０に破れやシワの発生を招き易いだけでなく、その交換作業も大変なものとなる。特に、可撓性の長尺シート材２０は、磁気テープ等の製造を効率良くするために、幅広く形成される傾向があり、その全幅以上で支持する各ガイドローラも当然長くて重量のあるものとなっているから、交換作業の大変さが十分想像できる。
【０００６】
さらに、この種の可撓性の長尺シート材２０は、相当高速で搬送されることになるものであり、これに追随するガイドローラは、当然軽くて「たわみ」が生じないような強度を有していなければ、可撓性の長尺シート材２０の搬送のガイドを、可撓性の長尺シート材２０にシワ等を生じさせないで行うことは非常に困難となる。換言すれば、従来のガイドローラでは、可撓性の長尺シート材２０の高速搬送が行えなかったのである。
【０００７】
以上のことをまとめてみると、従来の金属等のガイドローラでは、次のような改良しなければならない問題点を含んでいたのである。
▲１▼非常に重い物、つまり重量物であることから、交換作業が行いにくい。
▲２▼上記▲１▼の結果、可撓性の長尺シート材２０から製造される製品のコスト高を招く。
▲３▼重量物であるから、高速搬送には向かない。
【０００８】
そこで、本発明者は、上記の諸点を改善するにはどうしたらよいか、について種々検討を重ねてきた結果、本発明を完成したのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の金属製のガイドローラにおける上記のような実状に鑑みてなされたもので、その解決しようとする課題は、上述した▲１▼〜▲３▼の点を改善することである。
【００１０】
すなわち、請求項１に係る発明の目的とするところは、必要な剛性や曲げ強度、及び表面硬度を備えて、軽量化を図ることのできる芯材を提供することにあり、請求項２に係る発明の目的とするところは、上記請求項１の発明と同様な目的を達成することができる他、可撓性の長尺シート材２０を巻回したまま高速回転した場合でも撓むことがない曲げ強度を備えた芯材を提供することにある。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の目的とするところは、上記請求項１または請求項２の発明と同様な目的を達成することができる他、可撓性の長尺シート材２０が磁気テープ原反のように、帯電することを嫌うものである場合に適し、あるいは平滑度や対摩耗性を向上させることのできる芯材を提供することにある。
【００１２】
さらに、請求項４に係る発明の目的とするところは、必要な剛性や曲げ強度、及び表面硬度を備えて、軽量化を図ることのできるガイドローラを提供することにあり、請求項５に係る発明の目的とするところは、上記請求項４の発明と同様な目的を達成することができる他、高速回転した場合でも撓むことがない曲げ強度を備えたガイドローラを提供することにある。
【００１３】
また、請求項６に係る発明の目的とするところは、上記請求項４または５に係るガイドローラを、容易かつ確実に製造することのできる製造方法を提供することにある。
【００１４】
そして、請求項７に係る発明の目的とするところは、上記請求項４または請求項５の発明と同様な目的を達成することができる他、可撓性の長尺シート材２０が磁気テープ原反のように、帯電することを嫌うものである場合に適し、あるいは平滑度や対摩耗性を向上させることのできるガイドローラを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、まず請求項１に係る発明の採った手段は、後述する実施の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性の長尺シート材２０を巻き取る芯材１０Ａであって、
多数のカーボン繊維を互いに平行に配列して半硬化樹脂によってシート化したカーボン繊維プリプレグ１０ａを、離型される芯金１１の表面に巻回してから熱硬化させることにより形成した円筒状のカーボン繊維層１２と、このカーボン繊維層１２の表面に一体化されて、巻回されたカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３とを備えたことを特徴とする長尺シート材２０用のカーボン繊維を含む芯材１０Ａ」
である。
【００１６】
すなわち、この請求項１に係る芯材１０Ａは、後に離型されることになる芯金１１上に、カーボン繊維を主構成要素とするカーボン繊維層１２と、その上に形成した、カーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３とを備えたものであり、全体の軽量化を図ることができただけでなく、カーボン繊維を主構成要素とするカーボン繊維層１２と、樹脂硬化層１３内のカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂとによって、必要な剛性と曲げ強度を確保することができたのである。従って、この請求項１に係る芯材１０Ａによれば、請求項４等に係るガイドローラ１０を構成する材料としては勿論、巻芯２１等としてそのまま使用するのに非常に優れたものとなるのである。
【００１７】
また、この芯材１０Ａは、カーボン繊維プリプレグ１０ａからなるカーボン繊維層１２の表面に、カーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３を形成したものであり、この樹脂硬化層１３中のカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂによって剛性を確保できるようにするとともに、当該樹脂硬化層１３の表面となる樹脂１３ａの再研磨を行うことによって当該芯材１０Ａの再利用を図ることができて、結果的に耐久性が向上するようにしたものである。
【００１８】
勿論、この芯材１０Ａは、カーボン繊維プリプレグ１０ａを芯金１１に巻き取ることにより、図２に示したように、略円筒状のものとされるのであり、図１に示した巻芯２１として使用されることもあり、可撓性を有する長尺シート材２０を巻き取る物として非常に優れたものとなるのである。また、この芯材１０Ａの両端に、図４にも示すように、当該芯材１０Ａを搬送路中に回転自在に設けるための支持具１４をそれぞれ取付けることによって、後述するようなガイドローラ１０とすることもできるものである。
【００１９】
さらに、可撓性の長尺シート材２０を大量に巻回して、しかもこれを高速で回転する場合には、当該芯材１０Ａに撓わみが生じてはならないが、その撓わみの発生を防止するのが請求項２に係る芯材１０Ａなのである。この請求項２に係る芯材１０Ａでは、上記請求項１の芯材１０Ａについて、
「カーボン繊維層１２は、芯金１１の軸心方向に対して各カーボン繊維が第１所定角度となる第１カーボン繊維層１２ａと、この第１カーボン繊維層１２ａの各カーボン繊維に対して、第２所定角度で各カーボン繊維が交差することになる第２カーボン繊維層１２ｂとからなること」
としたものであるが、これにより、この芯材１０Ａでは、その軽量化を阻害しないで、十分な剛性を有したものとすることができたのである。
【００２０】
すなわち、この請求項２の芯材１０Ａでは、そのカーボン繊維層１２内に、各カーボン繊維が互いに所定角度で交差することになる第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂを併有させたので、互いに平行なカーボン繊維をプリプレグ化した材料、つまりカーボン繊維プリプレグ１０ａを使用したとしても、一方が他方を補うことになり、全体として剛性の非常に高いものとなっているのである。
【００２１】
また、長尺シート材２０が磁気テープ原反や不織布のように、帯電し易いものである場合には、その巻回時等に、静電気が帯電しないようにしなければならない。つまり、長尺シート材２０を巻き取るための芯材１０Ａとしては、静電気を常に逃がすことができるようにしておかなければならない。そのようにしたものが、請求項３に係る芯材１０Ａであるが、この請求項３の芯材１０Ａは、上記請求項１または請求項２の芯材１０Ａについて、
「樹脂硬化層１３の表面に、メッキ層１５を形成したこと」
を特徴とするものである。
【００２２】
これにより、この請求項３に係る芯材１０Ａでは、そのメッキ層１５の存在により、上記請求項１または請求項２の芯材１０Ａと同様な機能を発揮するだけでなく、長尺シート材２０の帯電防止をも果たすことになるのである。勿論、このメッキ層１５が存在することによって、当該心材１０Ａの耐摩耗性を向上させることができるのであり、しかも長尺シート材２０を巻回するにあたって、その破損等を防止できる十分な平滑性を有したものとすることができるのである。
【００２３】
そして、以上の課題を解決するために、請求項４に係る発明の採った手段は、後述する実施の形態の説明中において使用する符号を付して説明すると、
「紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性の長尺シート材２０を巻芯２１等に向けて案内するガイドローラ１０であって、
多数のカーボン繊維を互いに平行に配列して半硬化樹脂によってシート化したカーボン繊維プリプレグ１０ａを、離型される芯金１１の表面に巻回してから熱硬化させることにより形成した円筒状のカーボン繊維層１２と、このカーボン繊維層１２の表面に一体化されて、巻回されたカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３と、芯金１１を離型した両端にそれぞれ固定した支持具１４とを備えたことを特徴とする長尺シート材２０用のカーボン繊維を含むガイドローラ１０」
である。
【００２４】
すなわち、この請求項４に係るガイドローラ１０は、後に離型されることになる芯金１１上に、カーボン繊維を主構成要素とするカーボン繊維層１２と、その上に形成した、カーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３とを備えたものであり、全体の軽量化（従来の金属製のものに比較して約１／５以下の重量）を図ることができただけでなく、カーボン繊維を主構成要素とするカーボン繊維層１２と、樹脂硬化層１３内のカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂとによって、必要な剛性と曲げ強度を確保することができたのである。
【００２５】
従って、この請求項４に係るガイドローラ１０によれば、仮りにこれを交換しなければならなくなっても、軽量化されているため、その作業を容易に行うことができる。また、軽量化されていることから、可撓性の長尺シート材２０によく追随して回転し、長尺シート材２０の巻芯２１に対する巻回を、可撓性の長尺シート材２０にシワや破れを生じることなく行えるのであり、長尺シート材２０のロス率を低くすることができて産業上きわめて有用なものである。
【００２６】
また、このガイドローラ１０は、カーボン繊維プリプレグ１０ａからなるカーボン繊維層１２の表面に、カーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３を形成したものであり、この樹脂硬化層１３中のカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂによって剛性を確保できるようにするとともに、当該樹脂硬化層１３の表面となる樹脂１３ａの再研磨を行うことによって当該ガイドローラ１０の再利用を図ることができて、結果的に耐久性が向上するようにしたものである。
【００２７】
勿論、このガイドローラ１０は、カーボン繊維プリプレグ１０ａを芯金１１に巻き取ることにより、図２に示したように、略円筒状のものとされるのであり、この芯金１１を離型した後の両端には、図４にも示すように、当該ガイドローラ１０を搬送路中に回転自在に設けるための支持具１４がそれぞれ取付けられるものである。この支持具１４は、この種のガイドローラにもともと必要なものであり、従来のものに比して重量を増大させるものではない。
【００２８】
さらに、可撓性の長尺シート材２０を高速で搬送する場合には、当該ガイドローラ１０に撓わみが生じてはならないが、その撓わみの発生を防止するのが請求項５に係るガイドローラ１０なのである。この請求項５に係るガイドローラ１０では、上記請求項４のガイドローラ１０について、
「カーボン繊維層１２は、芯金１１の軸心方向に対して各カーボン繊維が第１所定角度となる第１カーボン繊維層１２ａと、この第１カーボン繊維層１２ａの各カーボン繊維に対して、第２所定角度で各カーボン繊維が交差することになる第２カーボン繊維層１２ｂとからなること」
としたものであるが、これにより、このガイドローラ１０では、その軽量化を阻害しないで、十分な剛性を有したものとすることができたのである。
【００２９】
すなわち、この請求項５のガイドローラ１０では、そのカーボン繊維層１２内に、各カーボン繊維が互いに所定角度で交差することになる第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂを併有させたので、互いに平行なカーボン繊維をプリプレグ化した材料、つまりカーボン繊維プリプレグ１０ａを使用したとしても、一方が他方を補うことになり、全体として剛性の非常に高いものとなっているのである。
【００３０】
そして、上記課題を解決するために、請求項６に係る発明の採った手段は、同様に、
「芯金１１の周囲に、カーボン繊維層１２となるカーボン繊維が互いに平行となったカーボン繊維プリプレグ１０ａを巻回し、その表面に樹脂硬化層１３となる樹脂１３ａを含浸させたカーボンまたはガラス繊維１３ｂを巻回してから、この樹脂１３ａ及びカーボン繊維プリプレグ１０ａ中の樹脂を熱硬化させて芯金１１を離型し、
樹脂硬化層１３の表面を研削または研磨仕上げすることを特徴とするカーボン繊維を含むガイドローラ１０の製造方法」
である。
【００３１】
すなわち、このガイドローラ１０の製造方法は、互いに平行に多数並べたカーボン繊維をシート状にプリプレグ化したもの（以下単にカーボン繊維プリプレグ１０ａという）、及び樹脂１３ａを含浸させたカーボンまたはガラス繊維１３ｂを有効に活用して、完成されたガイドローラ１０の軽量化と、所定の剛性確保とを確実に行えるようにしたものであり、かつカーボン繊維からなるカーボン繊維層１２を樹脂硬化層１３の内側にすることにより、取り扱いにくいカーボン繊維を使用するものであっても、ガイドローラ１０の製造を容易に行えるようにしたものである。
【００３２】
このガイドローラ１０の重要部分であるカーボン繊維層１２を形成するためには、互いに平行に配列した多数のカーボン繊維を、半硬化させた樹脂によってシート状に一体化した、カーボン繊維プリプレグ１０ａを使用することが必要である。その理由は、このカーボン繊維プリプレグ１０ａ中の各カーボン繊維は、それ自体が長さ方向に対する高い引張強度を有しているものであり、これら各カーボン繊維をシート状のカーボン繊維プリプレグ１０ａとすることにより、このカーボン繊維プリプレグ１０ａそれ自体を、軽量でかつ十分な剛性・強度を有したものとするためである。また、このカーボン繊維プリプレグ１０ａを使用することにより、最終完成品であるガイドローラ１０の軽量化と剛性確保を行うためである。
【００３３】
カーボン繊維自体の有する高い剛性及び軽量であることを、ガイドローラ１０において十分引き出すためには、例えば図５または図６に示すように、２枚のカーボン繊維プリプレグ１０ａを、それぞれ第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂとし、各カーボン繊維プリプレグ１０ａ中のカーボン繊維が互いに所定角度で交差するようにして芯金１１に巻回するとよい。図５中に示した例では、第１カーボン繊維層１２ａとなるカーボン繊維プリプレグ１０ａを芯金１１に巻回するにあたって、当該カーボン繊維プリプレグ１０ａ中の各カーボン繊維の方向が、芯金１１の軸心方向に対して平行となるようにするとともに、次に巻回されて第２カーボン繊維層１２ｂとなるカーボン繊維プリプレグ１０ａについては、その各カーボン繊維が第１カーボン繊維層１２ａ中の各カーボン繊維の方向に対して９０度となるようにしたものである。
【００３４】
すなわち、図５に示した例では、請求項で述べている第１所定角度が「０度」であり、第２所定角度が「９０度」である場合を示しているものである。勿論、第１所定角度を「９０度」とするとともに、第２所定角度を「９０度」（つまり芯金１１と平行）として実施してもよいことは当然である。
【００３５】
図６に示した例では、２枚のカーボン繊維プリプレグ１０ａを各カーボン繊維の方向が９０度となるように重合して四隅を切断して、各辺に対して各カーボン繊維が４５度で交差するカーボン繊維プリプレグ１０ｂを予め形成しておき、このカーボン繊維プリプレグ１０ｂを芯金１１に巻回するようにしたものを示している。このようにすることにより、各カーボン繊維が芯金１１の軸心に対して４５度で交差するとともに、第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂ中の各カーボン繊維が９０度で交差することになるものである。
【００３６】
以上のいずれの場合も、ガイドローラ１０として完成された各第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂ内のカーボン繊維が互いに９０度で交差することになるから、各カーボン繊維自体が有している引張強度を、ガイドローラ１０の軸方向は勿論、半径方向についても、十分発揮させることができるのである。
【００３７】
勿論、上記のカーボン繊維プリプレグ１０ａあるいは１０ｂは、用途に応じて必要とされる強度を確保するために、その巻回回数は適宜設定されるのであり、各第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂ全体の厚さは、巻回回数を適宜選定することによって自由に変更できるものであることは、言うまでもない。
【００３８】
さて、以上のように形成したカーボン繊維層１２の表面に対しては、樹脂１３ａを含浸させたカーボンまたはガラス繊維１３ｂを巻回することによって、樹脂硬化層１３を形成する必要がある。その理由は、この樹脂硬化層１３によってカーボン繊維プリプレグ１０ａによって形成されたカーボン繊維層１２の表面を平滑化し、当該樹脂硬化層１３中のカーボンまたはガラス繊維１３ｂによって剛性を確保するためと、当該樹脂硬化層１３の表面になる樹脂１３ａによって当該ガイドローラ１０を再生し易いものとするためである。なお、このとき、各層間に空気が残留するのを防止するために、テープ等を張ることによって、ある程度の締め付けを行っておくのがよい。
【００３９】
すなわち、多数のカーボン繊維を有するカーボン繊維プリプレグ１０ａ中の樹脂を硬化させてカーボン繊維層１２を形成した場合、その表面に各カーボン繊維による凹凸が生ずるが、この凹凸を樹脂硬化層１３によって平滑化することにより、当該ガイドローラ１０の表面にて案内される長尺シート材２０に損傷を与えないようにすることが好ましいからである。勿論、この樹脂硬化層１３の表面は、これを研削または研磨仕上げする必要があるが、このような研削または研磨は、当該ガイドローラ１０を長時間使用することにより表面に生じた傷等の除去にも採用されるものであり、これにより、当該ガイドローラ１０を再生させることができるものである。
【００４０】
そして、この請求項６に係る製造方法では、カーボン繊維層１２の表面に樹脂硬化層１３を形成するにあたって、樹脂１３ａを含浸させたカーボンまたはガラス繊維１３ｂを、所謂フィラメントワインディング法によってカーボン繊維層１２上に巻回することにより、樹脂硬化層１３中にカーボンまたはガラス繊維１３ｂを存在させるようにしたものである。このような方法でガイドローラ１０を製造すれば、その樹脂硬化層１３中にカーボンまたはガラス繊維１３ｂが存在することになるから、カーボン繊維層１２中の各カーボン繊維とも併せて、非常に剛性の高いガイドローラ１０とすることができるのであり、樹脂硬化層１３中の樹脂１３ａの量も少なくすることができることから、ガイドローラ１０の軽量化にも十分な効果を発揮するものである。
【００４１】
また、長尺シート材２０が磁気テープ原反や不織布のように、帯電し易いものである場合には、その搬送時等に、静電気が帯電しないようにしなければならない。つまり、長尺シート材２０を案内するガイドローラ１０としては、静電気を常に逃がすことができるものであるとよい。そのようにしたものが、請求項７に係るガイドローラ１０であるが、この請求項７の芯材ガイドローラ１０は、上記請求項４または請求項５のガイドローラ１０について、
「樹脂硬化層１３の表面に、帯電防止のためのメッキ層１５を形成したこと」
を特徴とするものである。
【００４２】
これにより、この請求項７のガイドローラ１０では、そのメッキ層１５の存在により、上記請求項１または請求項２のガイドローラ１０と同様な機能を発揮するだけでなく、長尺シート材２０の帯電防止をも果たすことになるのである。勿論、このメッキ層１５が存在することによって、当該ガイドローラ１０の耐摩耗性を向上させることができるのであり、しかも長尺シート材２０を巻回するにあたって、その破損等を防止できる十分な平滑性を有したものとすることができるのである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
次に、上記のように構成した各発明を、図面に示した実施の形態に係るガイドローラ１０について説明するが、請求項１〜請求項３の芯材１０Ａは、ガイドローラ１０を製造する過程において製造されるものであるため、以下ではこのガイドローラ１０及びその製造方法を中心にして説明することとする。
【００４４】
図１には、本発明に係るガイドローラ１０が使用される場面が模式的に示してあるが、このガイドローラ１０は、幅広で非常に長くしかも可撓性の長尺シート材２０を案内するものであり、案内された長尺シート材２０は、図示右端側で巻芯２１に巻回されるのである。このガイドローラ１０は、図２に示したように、円筒状の芯材１０Ａを材料として形成されるものであり、図４にも示したように、芯材１０Ａの両端に支持具１４をそれぞれ取付けることにより構成したものである。支持具１４は、当該ガイドローラ１０を搬送路中に回転自在に設けるためのものである。
【００４５】
このガイドローラ１０は、図３に示したように、後で離型されることになる芯金１１の外周にカーボン繊維プリプレグ１０ａを巻回するとともに、このカーボン繊維プリプレグ１０ａ中の樹脂を熱硬化させることにより、カーボン繊維プリプレグ１０ａ中のカーボン繊維の物理的特性（高強度）を十分引き出すようにしたものである。図３に示した実施形態のガイドローラ１０では、カーボン繊維層１２を第１カーボン繊維層１２ａと第２カーボン繊維層１２ｂとの２層、あるいは多層のものとするとともに、カーボン繊維層１２の表面側に樹脂硬化層１３を形成したものであるが、この樹脂硬化層１３は必ずしも必要ではない。つまり、各カーボン繊維プリプレグ１０ａとして、その中に樹脂の多いものを採用すれば、樹脂硬化層１３を積極的に形成しなくても自ずと形成されることになる場合もあるからである。
【００４６】
このカーボン繊維層１２を構成するためのカーボン繊維プリプレグ１０ａは、図５及び図６に模式的に示したように、多数の互いに平行なカーボン繊維を、半硬化させた樹脂により一体化したシート状のものであり、各カーボン繊維の長さ方向に対する剛性・曲げ強度は非常に高いものとなっている。このカーボン繊維プリプレグ１０ａは、図５及び図６に示したように、これを複数以上使用するかその巻回数を複数以上にして、各カーボン繊維が、芯金１１の軸心や他のカーボン繊維プリプレグ１０ａの中のカーボン繊維と方向が異なるようにして使用するのが、最も効果的である。
【００４７】
図５は、第１カーボン繊維層１２ａとなるカーボン繊維プリプレグ１０ａについては、その中の各カーボン繊維が芯金１１の軸心と平行となるように、つまり第１所定角度が０゜となるようにして芯金１１上に巻回し、この第１カーボン繊維層１２ａとなるカーボン繊維プリプレグ１０ａの上に、各カーボン繊維が第１カーボン繊維層１２ａ中のカーボン繊維と直交する状態で、つまり第２所定角度が９０゜となるような状態で、第２カーボン繊維層１２ｂとなる別のカーボン繊維プリプレグ１０ａを巻回する状態を示している。図６は、各カーボン繊維が互いに直交する状態で２枚のカーボン繊維プリプレグ１０ａを重ねた後、その四隅をカットして略長方形のカーボン繊維プリプレグ１０ａｂとし、このカーボン繊維プリプレグ１０ａｂをその一辺を芯金１１に平行にして巻回することにより、第１カーボン繊維層１２ａ及び第２カーボン繊維層１２ｂの各カーボン繊維が所定角度で互いに交差するようにしたものである。
【００４８】
以上のようにして芯金１１上に巻回された各カーボン繊維プリプレグ１０ａの間には空気が残存することがあるが、残存空気をそのままにしておくと製品の強度等に悪影響を及ぼすことがあるので、その全体をテープ等によって押さえておいてから効果を行うようにするとよい。ここで使用したテープ等は、硬化後の整形のための研磨によって簡単に除去される。
【００４９】
さて、以上のようにして、芯金１１上に順次巻回した複数のカーボン繊維プリプレグ１０ａ及びカーボンまたはガラス繊維１３ｂを釜内に入れて、カーボン繊維プリプレグ１０ａ中の半硬化樹脂、及びカーボンまたはガラス繊維１３ｂに含浸されている樹脂１３ａの熱硬化を行うのである。これにより、カーボン繊維層１２及び樹脂硬化層１３が十分硬化されて一体化されてから、ガイドローラ１０としては不要な芯金１１を、図８の（イ）に示したように離型される（引き抜くこと）のである。
【００５０】
その後に、図８の（ロ）に示したように、不要部分を切り落として、必要長さのガイドローラ１０とするのであるが、このガイドローラ１０は図１に示したように、巻芯２１の前方にて回転自在に支持しなければならないから、図８の（ハ）に示したように、各ガイドローラ１０の端部に支持具１４を取付けるのである。この支持具１４の取付けは、支持具１４自体を、図４にも示したように、ガイドローラ１０の中心を形成されている孔内に嵌挿される部分１４ａを有したものとして形成しておき、この嵌挿部分１４ａの周囲に塗布した接着材３０によって行うことが最も効率的である。
【００５１】
そして、このガイドローラ１０の表面を構成している樹脂硬化層１３の表面を、研削または研磨することにより、可撓性の長尺シート材２０を安全に支持することのできる平滑面とするのである。
【００５２】
そして、可撓性の長尺シート材２０が磁気テープ等の原反等である場合には、各ガイドローラ１０または巻芯１０Ａが静電気を帯び易いものであると、当該長尺シート材２０にたいしてホコリ等の吸着を促してしまうため、各ガイドローラ１０の表面に金属メッキによるメッキ層１５を形成して実施するとよい。このようなメッキ層１５を形成しておけば、メッキ層１５を通して静電気が各所に逃がされるから、各ガイドローラ１０あるいは芯材１０Ａは勿論、可撓性の長尺シート材２０に静電気が帯電しないのである。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、まず請求項１に係る発明においては、上記実施形態にて例示した如く、
「紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性の長尺シート材２０を巻き取る芯材１０Ａであって、
多数のカーボン繊維を互いに平行に配列して半硬化樹脂によってシート化したカーボン繊維プリプレグ１０ａを、離型される芯金１１の表面に巻回してから熱硬化させることにより形成した円筒状のカーボン繊維層１２と、このカーボン繊維層１２の表面に一体化されて、巻回されたカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３とを備えたこと」
にその構成上の特徴があり、これにより、必要な剛性や曲げ強度、及び表面硬度を備えて、軽量化を図ることのできる芯材１０Ａを提供することができるのである。
【００５４】
また、請求項２に係る発明においては、上記請求項１の芯材１０Ａについて、
「カーボン繊維層１２は、芯金１１の軸心方向に対して各カーボン繊維が第１所定角度となる第１カーボン繊維層１２ａと、この第１カーボン繊維層１２ａの各カーボン繊維に対して、第２所定角度で各カーボン繊維が交差することになる第２カーボン繊維層１２ｂとからなること」
としたものであるが、これにより、この請求項２の芯材１０Ａでは、その軽量化を阻害しないで、十分な剛性を有したものとすることができたのであるり、可撓性の長尺シート材２０を大量に巻回して、しかもこれを高速で回転する場合に、当該芯材１０Ａに撓わみの発生を防止することができたのである。
【００５５】
さらに、請求項３の芯材１０は、上記請求項１または請求項２の芯材１０Ａについて、
「樹脂硬化層１３の表面に、メッキ層１５を形成したこと」
を特徴とするものであり、これにより、長尺シート材２０が磁気テープ原反や不織布のように、帯電し易いものである場合に、その巻回時等に、静電気が帯電しないようにすることができ、あるいは平滑度や対摩耗性を向上させることができるのである。
【００５６】
そして、請求項４に係る発明においては、上記実施形態にて例示した如く、
「紙原反あるいは磁気テープ用原反等の可撓性の長尺シート材２０を巻芯２１等に向けて案内するガイドローラ１０であって、
多数のカーボン繊維を互いに平行に配列して半硬化樹脂によってシート化したカーボン繊維プリプレグ１０ａを、離型される芯金１１の表面に巻回してから熱硬化させることにより形成した円筒状のカーボン繊維層１２と、このカーボン繊維層１２の表面に一体化されて、巻回されたカーボン繊維またはガラス繊維１３ｂを内部に含む樹脂硬化層１３と、芯金１１を離型した両端にそれぞれ固定した支持具１４とを備えたこと」
にその構成上の特徴があり、これにより、必要な剛性や曲げ強度を備えて、軽量化を図ることのできるガイドローラ１０を提供することができるのである。
【００５７】
また、請求項５に係るガイドローラ１０によれば、上記請求項４に係るガイドローラ１０について、
「カーボン繊維層１２は、芯金１１の軸心方向に対して各カーボン繊維が第１所定角度となる第１カーボン繊維層１２ａと、この第１カーボン繊維層１２ａの各カーボン繊維に対して、第２所定角度で各カーボン繊維が交差することになる第２カーボン繊維層１２ｂとからなること」
にそれぞれ特徴があり、これにより、上記請求項４の発明と同様な効果を発揮することができる他、高速回転した場合でも撓むことのない曲げ強度を備えたガイドローラ１０を提供することができるのである。
【００５８】
そして、請求項６に発明によれば、上記請求項４または５に係るガイドローラ１０を、確実かつ容易に製造することができるものであり、請求項７に係るガイドローラ１０によれば、帯電を防止することができ、あるいは平滑度や対摩耗性を向上させながら、可撓性を有する長尺シート材２０の搬送を行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る芯材またはガイドローラの使用状態を示す部分側面図である。
【図２】  同ガイドローラの斜視図である。
【図３】  図２中の１−１線に沿ってみた拡大断面図である。
【図４】  同ガイドローラの端部における部分拡大断面図である。
【図５】  ２枚のカーボン繊維プリプレグを芯金に巻回するときの１例を示す斜視図である。
【図６】  同カーボン繊維プリプレグの芯金に対する巻回の他の例を、順を追って示す平面図である。
【図７】  本発明に係るガイドローラの製造工程を示すもので、（イ）は芯金上のカーボン繊維プリプレグを仮り止めした状態を、（ロ）はカーボン繊維プリプレグ上にカーボンまたはガラス繊維を巻回した状態をそれぞれ示す平面図である。
【図８】  同製造工程を示すもので、（イ）は芯金を抜き出している状態を、（ロ）は切断した状態を、そして（ハ）は両端部に支持具を取り付ける状態をそれぞれ示す平面図である。
【符号の説明】
１０    ガイドローラ
１０ｃ  カーボン繊維プリプレグ
１１    芯金
１２    カーボン繊維層
１２ａ  第１カーボン繊維層
１２ｂ  第２カーボン繊維層
１３    樹脂硬化層
１３ａ  樹脂
１３ｂ  カーボンまたはガラス繊維
１４    支持具
２０    可撓性の長尺シート材
２１    巻芯
３０    接着材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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