JP2014201392A - ローラおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受の外周面によって摺動面が形成され、かつその摺動面が優れた耐摩耗性および摺動性を有するローラおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】ピンチローラ２１は、２つの転がり軸受２２を備える。各転がり軸受２２は、たとえば小型の深溝玉軸受である。各転がり軸受２２は、内周が支持軸２８に外嵌固定された内輪２３と、外輪２４と、内輪２３と外輪２４との間に介在する転動体２５とを含む。外輪２４の外周面２４Ｂが用紙に摺動する。外輪２４の外周面２４Ｂの全域は、ＤＬＣ皮膜２６によって被覆されている。【選択図】図２

Description

この発明は、ローラおよびその製造方法に関する。

画像形成装置等で搬送ローラとして用いられるピンチローラは、小型の従動ローラである。特許文献１には、画像形成装置の排紙機構や用紙搬送機構に搭載されて、駆動ローラとの間で用紙を挟持しつつ当該用紙を搬送するピンチローラが開示されている。
また、特許文献２には、真空装置に搭載される真空領域用搬送ローラが開示されている。この真空領域用搬送ローラは、転がり軸受の外輪によって構成されている。

特開２０１０−２２８８６７号公報 特開２００５−２３９６５号公報

ピンチローラに、転がり軸受を組み込むことが検討されている。
図８は、ピンチローラ１００が搭載された用紙搬送機構１０１の構成を模式的に示す断面図である。
図８に示すように、ピンチローラ１００は、転がり軸受１０２と樹脂成形品からなる外周リング１０３とを組み合せて一体化させている。転がり軸受１０２の内輪１０４は、たとえば用紙搬送機構１０１内の所定位置に取り付けられた支持軸１０８に外嵌固定されている。

転がり軸受１０２の外輪１０５には、当該外輪１０５を覆うように外周リング１０３が圧入により外嵌され、これにより外周リング１０３が外輪１０５に固定されている。このようなピンチローラ１００では、外周リング１０３が駆動ローラ１０７に弾性的に押し付けられ、外周リング１０３の外周面１０３Ａと駆動ローラ１０７との間に用紙Ｐが挟持される。そして、駆動ローラ１０７の回転に伴ってピンチローラ１００が回転し、用紙Ｐを搬送する。すなわち、ピンチローラ１００の外周面が、用紙Ｐに摺動する摺動面として機能する。そのため、外周リング１０３の材料には、たとえば、摺動性に優れたＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）が採用される。

ところが、外周リング１０３の材料として用いられるＰＴＦＥは、優れた摺動性を有するものの、耐摩耗性は劣る。そのため、用紙Ｐの搬送に伴う外周リング１０３の外周面１０３Ａと用紙Ｐとの摺動により、外周リング１０３の外周面が徐々に削れてしまう。したがって、長期間の使用はできず、定期的に交換する必要がある。
本願発明者らは、ローラ（ピンチローラ）の長寿命化を図るため、転がり軸受を樹脂製の外周リングと一体化させるのではなく、転がり軸受そのものをローラとして使用することを検討している。この場合、通常鋼により形成される外輪の外周面は摺動性が悪いので、外輪の外周面を皮膜で被覆することを検討している。外輪の外周面を被覆する皮膜は、優れた耐摩耗性および摺動性を有していることが望ましい。

そこで、この発明の目的は、転がり軸受の外周面によって摺動面が形成され、かつその摺動面が優れた耐摩耗性および摺動性を有するローラおよびその製造方法を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、用紙（Ｐ）の搬送のために用いられるローラ（２１）であって、前記ローラが、内輪（２３）と、外輪（２４）と、これら内外輪間に配置された複数の転動体（２５）とを含む転がり軸受（２２）を含み、前記外輪の外周面（２４Ｂ）が、前記用紙と摺動する前記ローラの摺動面として機能し、前記外輪の外周面は、軸方向中央の中央領域（２９）、前記中央領域よりも軸方向（Ｘ）の一方側に配置されて前記中央領域よりも表面が粗い一方側領域（３０Ａ）、および前記中央領域よりも軸方向の他方側に配置されて前記中央領域よりも表面が粗い他方側領域（３０Ｂ）を含み、前記外輪の前記外周面の全域が、ダイヤモンドライクカーボン皮膜（２６）によって被覆されている、ローラである。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、ダイヤモンドライクカーボン皮膜によって被覆された外輪の外周面が、用紙と摺動するローラの摺動面として機能する。ダイヤモンドライクカーボン皮膜は、優れた耐摩耗性および摺動性を有している。そのため、摺動面が優れた耐摩耗性および摺動性を有するローラを提供することができる。

また、外輪の外周面において、一方側領域および他方側領域が中央領域よりも表面が粗い。表面が粗くなるのに従って、ダイヤモンドライクカーボン皮膜の当該表面への密着性が高い。そのため、外輪の外周面においては、中央領域よりも、一方側領域および他方側領域の方が、密着性がより一層高い。これにより、ダイヤモンドライクカーボン皮膜を、外輪の外周面に強固に保持させておくことができる。

前記の目的を達成するための請求項２に記載の発明は、外周面（２４Ｂ）にダイヤモンドライクカーボン皮膜（２６）によって被覆された外輪（２４）を有し、用紙（Ｐ）の搬送のために用いられるローラ（２１）の製造方法であって、処理室（３）内に少なくとも炭素系化合物を含む原料ガスを導入しつつ、直流パルス電圧を鋼製の外輪基材（２４０）に印加する直流パルスプラズマＣＶＤ法により、前記外輪基材の外周面に前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成する皮膜形成工程を含む、ローラの製造方法である。

この発明の方法によれば、直流パルスプラズマＣＶＤ法により、前記の外輪基材の外周面にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成する。
ダイヤモンドライクカーボン皮膜の形成のための処理温度が、約４００℃の焼戻し温度を超えると、鋼製の外輪基材に悪影響を及ぼすおそれがある。
これに対し、この発明の方法では、直流パルスプラズマＣＶＤ法を採用するので、処理温度が４００℃未満（たとえば２００℃以下）になる。これにより、鋼製の外輪基材に悪影響を及ぼすことなく、外輪基材の外周面にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成することができる。

請求項３に記載の発明は、前記皮膜形成工程に先立って実行され、前記処理室内において、複数の前記外輪基材を、支持棒（３１）に外挿させて軸方向（Ｘ）に積層配置する積層配置工程をさらに含み、前記皮膜形成工程は、軸方向に積層配置された前記複数の外輪基材に直流パルス電圧を印加する工程を含む、請求項２に記載のローラの製造方法である。

この発明の方法によれば、複数の外輪基材が支持棒に外挿されることにより、当該複数の外輪基材が積層配置される。複数の外輪基材を積層配置するので、複数の外輪基材に対して一括して皮膜を形成することができる。
ところで、外輪基材の外輪軌道面にダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されると、外輪軌道面の面圧が高くなり、異音の原因になるばかりかその周囲にゴミが発生するおそれがある。そのため、外輪基材の外輪軌道面にダイヤモンドライクカーボン皮膜が形成されないように、ダイヤモンドライクカーボン皮膜の形成時に治具などを用いることが考えられる。

これに対し、この発明の方法によれば、複数の外輪基材が支持棒に外挿されて、軸方向に積層配置される。保持される外輪基材の内周面（外輪軌道面を含む）と、支持棒の外周面との間の間隔は、たとえば微小間隔である。そのため、外輪基材の内周面（外輪軌道面を含む）の周囲には、イオンシース（図示しない）が形成されない。そのため、ダイヤモンドライクカーボン皮膜の形成時に、外輪基材の外輪軌道面にダイヤモンドライクカーボン皮膜は形成されない。したがって、ダイヤモンドライクカーボン皮膜を、外輪基材の外輪軌道面に形成させることなく外輪基材の外周面に形成させることを、治具等を用いることなく実現することができる。

本発明の一実施形態に係るローラが適用されるピンチローラが搭載された用紙搬送機構の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示すピンチローラの断面図である。 図２の要部を拡大して示す断面図である。 ＤＬＣ皮膜の形成の前後の状態をそれぞれ示す外輪の斜視図である。 本発明の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置の構成を模式的に示す図である。 図５に示す外輪保持部の構成を模式的に示す断面図である。 図５に示すプラズマＣＶＤ装置のプラズマ電源から外輪基材に印加される直流パルス電圧の波形の一例を示すグラフである。 ピンチローラが搭載された用紙搬送機構の構成を模式的に示す断面図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るローラが適用されるピンチローラ２１が搭載された用紙搬送機構２０の構成を模式的に示す断面図である。
用紙搬送機構２０は、プリンタや複写機を含む画像形成装置に搭載されている。用紙搬送機構２０は、一対の搬送ローラとして、ゴム製の駆動ローラ２７と、従動ローラとして機能するピンチローラ２１とを備えている。駆動ローラ２７とピンチローラ２１との間を用紙Ｐが通る。

ピンチローラ２１は小型であり、用紙搬送機構２０の所定位置に突設された支持軸２８（図２参照）に、回転自在に取り付けられている。換言すると、ピンチローラ２１は空転状態にある。ピンチローラ２１は、付勢部材（図示しない）によって、駆動ローラ２７に弾性的に押圧されている。そのため、ピンチローラ２１は駆動ローラ２７を一定の力で押圧している。このような押圧力により、駆動ローラ２７とピンチローラ２１との間に用紙Ｐが挟持される。また、駆動ローラ２７の回転に伴って、ピンチローラ２１が従動回転することにより、用紙Ｐが搬送方向に向けて搬送される。

図２は、ピンチローラ２１の断面図である。
ピンチローラ２１は、２つの転がり軸受２２を備える。２つの転がり軸受２２は、軸方向Ｘに隣接して並置されており、互いに共通する諸元を有している。
各転がり軸受２２は、たとえば小型（直径が２０〜４０ｍｍ）の深溝玉軸受である。各転がり軸受２２は、内周が支持軸２８に外嵌固定された内輪２３と、外輪２４と、内輪２３と外輪２４との間に介在する複数の転動体２５とを含む。内輪２３、外輪２４および転動体２５は、鋼（軸受鋼）などを用いて形成されている。内輪２３の外周の軸方向Ｘの中央部には、転動体２５を転走させるための内輪軌道面２３Ａが形成されている。外輪２４の内周の軸方向Ｘの中央部には、転動体２５を転走させるための外輪軌道面２４Ａが形成されている。なお、図２では、転がり軸受２２として深溝玉軸受を採用しているが、これに代えてアンギュラ型の玉軸受を採用してもよく、その他、円筒ころ軸受や円すいころ軸受等を用いてもよい。

ピンチローラ２１の外周面は、２つの外輪２４の外周面２４Ｂを含む。そのため、２つの外輪２４の外周面２４Ｂが、駆動ローラ２７（図１参照）の外周や用紙Ｐ（図１参照）と接触する。外輪２４の外周面２４Ｂの全域は、ダイヤモンドライクカーボン（以下、「ＤＬＣ」という。）皮膜２６によって被覆されている。ＤＬＣ皮膜２６の膜厚は、たとえば約３μｍである。ＤＬＣ皮膜２６によって被覆された外輪２４の外周面が、用紙Ｐに摺動する、ピンチローラ２１の摺動面として機能する。ＤＬＣ皮膜２６は、優れた耐摩耗性および摺動性を有している。そのため、ピンチローラ２１の摺動面は、優れた耐摩耗性および摺動性を呈する。

図３は、図２の要部を拡大して示す断面図である。
外輪２４の外周面２４Ｂは、軸方向Ｘの一方側（図３に示す左側）の一方端領域（一方側領域）３０Ａと、軸方向Ｘの他方側（図３に示す右側）の他方端領域（他方側領域）３０Ｂと、それら端領域３０Ａ，３０Ｂを除く円筒状の中央領域２９とを含む。この実施形態では、一方端領域３０Ａおよび他方端領域３０Ｂは、Ｒ状またはテーパ状の面取り部分である。

外周面２４Ｂの中央領域２９には、研磨による鏡面加工が施されている。そのため、中央領域２９の表面における、触針式の表面粗さ測定に基づく算術平均粗さＲａはたとえば０．２０μｍである。これに対し、外周面２４Ｂの一方端領域３０Ａおよび他方端領域３０Ｂは、研磨による加工がされていない。そのため、一方端領域３０Ａおよび他方端領域３０Ｂの表面における、触針式の表面粗さ測定に基づく算術平均粗さＲａはたとえば６．３μｍである。すなわち、一方端領域３０Ａおよび他方端領域３０Ｂは、中央領域２９よりも表面が粗い。外輪２４の外周面２４Ｂにおいて、中央領域２９および一方端領域３０Ａ、他方端領域３０Ｂを含む全域が、ＤＬＣ皮膜２６によって被覆されている。

外輪２４の外周面２４Ｂにおいて、一方端領域３０Ａおよび他方端領域３０Ｂが、中央領域２９よりも表面が粗い。表面が粗くなるのに従って、ＤＬＣ皮膜２６の当該表面への密着性が高い。そのため、外輪２４の外周面２４Ｂにおいては、中央領域２９よりも、一方端領域３０Ａおよび他方端領域３０Ｂの方が、密着性がより一層高い。これにより、ＤＬＣ皮膜２６を、外輪２４の外周面２４Ｂに強固に保持させておくことができる。

なお、外輪２４の端面２４Ｃや、外輪軌道面２４Ａを含む外輪２４の内周面には、ＤＬＣ皮膜は配置されていない。
図４は、ＤＬＣ皮膜２６の形成の前後の状態をそれぞれ示す外輪の斜視図である。
このような外輪２４は、プラズマＣＶＤ装置１における直流パルスプラズマＣＶＤ法の実施により、外輪基材２４０の外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６が配置されることにより、製造される。なお、この明細書において、外輪基材２４０とは、外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６を配置する前の状態の外輪２４のことをいう。

図５は、本発明の外輪２４の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置１の構成を模式的に示す図である。このプラズマＣＶＤ装置１を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法により外輪２４を製造することができる。
プラズマＣＶＤ装置１は、隔壁２で取り囲まれた処理室３と、基台５と、処理室３内に原料ガスを導入するためのガス導入管６と、処理室３内を真空排気するための排気系７と、処理室３内に導入されたガスをプラズマ化させるための直流パルス電圧を発生させるプラズマ電源８とを備えている。プラズマＣＶＤ装置１は、直流パルスプラズマＣＶＤ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を実施するための装置である。

基台５は、水平の上面を有する平板状のプレート９と、プレート９上に設けられた複数（たとえば４つ。図５には２つのみ図示）外輪保持部１０とを備えている。外輪保持部１０は鉛直方向に延びる支持棒３１を有している。プレート９および外輪保持部１０は、全体が銅などの導電材料を用いて形成されている。基台５にはプラズマ電源８の負極が接続されている。

また、処理室３の隔壁２は、ステンレス鋼等の導電材料を用いて形成されている。隔壁２には、プラズマ電源８の正極が接続されている。また隔壁２はアース接続されている。また隔壁２と基台５とは絶縁部材１１によって絶縁されている。そのため隔壁２はアース電位に保たれている。プラズマ電源８がオンされて直流パルス電圧が発生されると、隔壁２と基台５との間に電位差が生じる。

また、ガス導入管６は、処理室３内における基台５の上方を水平方向に延びている。ガス導入管６の基台５に対向する部分には、ガス導入管６の長手方向に沿って配列された多数の原料ガス吐出孔１２が形成されている。原料ガス吐出孔１２から原料ガスが吐出されることにより、処理室３内に原料ガスが導入される。
ガス導入管６には、成分ガスである原料ガスが供給される。ガス導入管６には、成分ガスの供給源（ガスボンベや液体を収容する容器等）からそれぞれの成分ガスを処理室３に導くための複数の分岐導入管（図示せず）が接続されている。各分岐導入管には、各供給源からの成分ガスの流量を調節するための流量調節バルブ（図示せず）等が設けられている。また供給源のうち液体を収容する容器には、必要に応じて、液体を加熱するための加熱手段（図示せず）が設けられている。

排気系７は、処理室３にそれぞれ連通する第１排気管１３および第２排気管１４と、第１開閉バルブ１５、第２開閉バルブ１６および第３開閉バルブ１９と、第１ポンプ１７および第２ポンプ１８とを備えている。
第１排気管１３の途中部には、第１開閉バルブ１５および第１ポンプ１７が、処理室３側からこの順で介装されている。第１ポンプ１７としては、たとえば油回転真空ポンプ（ロータリポンプ）やダイヤフラム真空ポンプなどの低真空ポンプが採用される。油回転真空ポンプは、油によってロータ、ステータおよび摺動翼板などの部品の間の気密空間および無効空間の減少を図る容積移送式真空ポンプである。第１ポンプ１７として採用される油回転真空ポンプとしては、回転翼型油回転真空ポンプや揺動ピストン型真空ポンプが挙げられる。

また第２排気管１４の先端は、第１排気管１３における第１開閉バルブ１５と第１ポンプ１７との間に接続されている。第２排気管１４の途中部には、第２開閉バルブ１６、第２ポンプ１８、および第３開閉バルブ１９が、処理室３側からこの順で介装されている。第２ポンプ１８としては、たとえばターボ分子ポンプ、油拡散ポンプなどの高真空ポンプが採用される。

図６は、外輪保持部１０の構成を模式的に示す断面図である。
外輪保持部１０の支持棒３１の外周面には、研磨による鏡面加工が施されている。
支持棒３１には、円筒状の外輪基材２４０を外挿可能である。すなわち、外輪保持部１０では、複数の外輪基材２４０を支持棒３１に外挿させることにより、複数の外輪基材２４０を、上下方向（外輪基材２４０の軸方向）に積層した状態で保持する。換言すると、複数の外輪基材２４０は、支持棒３１に刺し通された状態で保持される。この状態では、隣接する外輪基材２４０の端面２４Ｃ同士が重なり合う。

図６では、各外輪保持部１０に７個の外輪基材２４０を保持させる場合を例に挙げるが、保持可能な外輪基材２４０の個数は、２個以上７個未満の所定数であってもよいし、８個以上での所定数であってもよい。
支持棒３１の下端は、プレート９の上面に接触支持されている。支持棒３１の下端部には、支持棒３１に支持される外輪基材２４０の下側の端面２４Ｃを規制するストッパ３２が配置されている。ストッパ３２は円環状をなし、支持棒３１の下端部に外嵌固定されている。支持棒３１が、銅などの導電材料を用いて形成されているのに対し、ストッパ３２は、セラミックスや石英等の耐熱性を有する絶縁材料を用いて形成されている。

支持棒３１は、丸棒である。支持棒３１の直径Ｄは、外輪基材２４０の内径よりもやや小径（たとえば２ｍｍ程度小径）に設定されている。そのため、外輪保持部１０に保持される（支持棒３１に外挿される）外輪基材２４０の内周面と、支持棒３１の外周面とは、微小間隔Ｓを隔てて対向する。なお、微小間隔Ｓはたとえば１ｍｍ程度である。
この実施形態では、プラズマＣＶＤ装置１における直流パルスプラズマＣＶＤ法の実施により、外輪基材２４０（図４（ａ）参照）の外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６（図４（ｂ）参照）が形成される。ＤＬＣ皮膜２６の膜厚は、たとえば３μｍである。

プラズマＣＶＤ装置１を用いて外輪基材２４０の外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６を形成するには、まず、処理室３内の外輪保持部１０に、複数個の外輪基材２４０を外輪保持部１０に積層状態にする（積層配置工程）。その後、処理室３を閉じる。
次いで第１、第２および第３開閉バルブ１５，１６，１９を閉じた状態で第１ポンプ１７を駆動させたのち、第１開閉バルブ１５を開くことにより処理室３内を真空排気する。処理室３内が第１ポンプ１７によって所定の真空度まで真空排気された時点で第１開閉バルブ１５を閉じるとともに第３開閉バルブ１９を開いて第２ポンプ１８を駆動させた後、第２開閉バルブ１６を開くことにより、第１および第２ポンプ１７，１８によって処理室３内をさらに真空排気する。

処理室３内が所定の真空度に達した時点で第２開閉バルブ１６を閉じ、第２ポンプ１８を停止させ、第３開閉バルブ１９を閉じるとともに第１開閉バルブ１５を開いて第１ポンプ１７だけで排気を続けながら、図示しない供給源から原料ガス導入管６を通して原料ガスを処理室３内に導入する。
原料ガスとしては、たとえば炭素系化合物に、水素ガスおよびアルゴンガス等を加えたものを用いる。炭素系化合物としては、たとえばメタン（ＣＨ_４）、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）、ベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）等の、常温、常圧下で気体ないし低沸点の液体である炭化水素化合物の１種または２種以上が挙げられる。水素ガスおよびアルゴンガスはプラズマを安定化させる作用をする。またアルゴンガスは、外輪基材２４０の外周面２４Ｂに堆積したＣを押し固めてＤＬＣ皮膜２６を硬膜化させる作用も有する。

分岐導入管（図示しない）の流量調節バルブ（図示しない）を調節して、各成分ガスの流量比、および各成分ガスの混合ガスである原料ガスの総流量を調節しながら、原料ガス導入管６を通して原料ガスを処理室３内に導入して、処理室３内の処理圧力を５０Ｐａ以上４００Ｐａ以下、より好ましくは約２００Ｐａに調節する。
次いでプラズマ電源８をオンして、隔壁２と基台５との間に電位差を生じさせることにより、処理室３内にプラズマを発生させる（ＤＬＣ被覆処理。皮膜形成工程）。

たとえば直流パルスプラズマＣＶＤ法では、プラズマ電源８をオンすることにより、隔壁２と基台５との間に直流パルス電圧を印加してプラズマを発生させる。
図７は、プラズマＣＶＤ装置１のプラズマ電源８から外輪基材２４に印加される直流パルス電圧の波形の一例を示すグラフである。プラズマ電源８から複数の外輪基材２４０に印加される直流パルス電圧の波形の一例を示すグラフである。直流パルス電圧の設定電圧値は、たとえば１０００Ｖ程度の値に設定される。すなわちプラズマ電源８がオンされると、隔壁２と基台５との間に１０００Ｖの電位差が生じる。言い換えれば１０００Ｖの負極性の直流パルス電圧が、処理室３内に前述のようにセットされた（図５に示す積層状態の）外輪基材２４０に印加される。波形がパルス状であるので、このような高電圧が印加されても処理室３内に異常放電は生じず、外輪基材２４０の温度上昇を抑制して、処理温度をたとえば２００℃以下（たとえば１８０℃）に抑制することができる。

直流パルス電圧においては、そのパルス幅τを周波数ｆの逆数（１／ｆ）で表されるパルス周期で除算した値、つまり式（１）に示すようにパルス幅τを周波数ｆで乗算した値として求められるデューティー比を５％以上、特に５０％程度に設定するのが好ましい。また周波数ｆは２００Ｈｚ以上、２０００Ｈｚ以下に設定するのが好ましい。
デューティー比＝τ×ｆ ・・・（１）
図５および図６に示すように、たとえば直流パルスプラズマＣＶＤ法では、このプラズマの発生により、処理室３内において原料ガスからイオンやラジカルが生成されるとともに、隔壁２と外輪基材２４０との間の電位差に基づいて、複数の外輪基材２４０の外周面２４Ｂに引き付けられる。そして、負極性の外輪基材２４０の外周面２４Ｂの周囲に、イオンシース（図示しない）が形成される。このイオンシースの電位差でプラズマ中のイオンが加速され、イオンビームとなって、外輪基材２４０の外周面２４Ｂにほぼ垂直に衝突する。イオンが繰り返し衝突することにより、外輪基材２４０の外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６が堆積される。

このとき、外輪保持部１０に保持される外輪基材２４０の内周面（外輪軌道面２４Ａを含む）と、支持棒３１の外周面との間の間隔が微小間隔Ｓである。そのため、外輪基材２４０の内周面の周囲には、イオンシース（図示しない）が形成されない。したがって、外輪軌道面２４Ａを含む外輪基材２４０の内周面にＤＬＣ皮膜は形成されない。
また、外輪保持部１０に複数の外輪基材２４０が保持された状態で、上下に隣接する外輪基材２４０の端面２４Ｃ同士が重なり合っている。そのため、外輪基材２４０の端面２４Ｃの周囲にイオンシース（図示しない）が形成されない。その結果、外輪基材２４０の端面２４ＣにＤＬＣ皮膜は形成されない。

したがって、ＤＬＣ皮膜２６を、外輪基材２４０の外輪軌道面２４Ａに形成させることなく外輪基材２４０の外周面２４Ｂに形成させることを、治具等を用いることなく実現することができる。
また、処理温度が２００℃以下（たとえば１８０℃）であるので、鋼（軸受鋼）製の外輪基材２４０に悪影響を及ぼすことなく、外輪基材２４０の外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６を形成することができる。

その後、予め定める皮膜形成時間（皮膜形成工程の処理時間）が終了した時点で、プラズマ電源８をオフするとともに、原料ガスの導入を停止した後、第１ポンプ１７による排気を続けながら常温まで冷却する。次いで第１開閉バルブ１５を閉じ、代わってリークバルブ（図示しない）を開いて処理室３内に外気を導入して処理室３内を常圧に戻した後、処理室３から外輪２４を取り出す。これにより、外周面２４Ｂの全域がＤＬＣ皮膜２６によって被覆された外輪２４が製造される。

ところで、ＤＬＣ被覆処理に先立って、Ｓｉ（ケイ素）が添加されたＤＬＣ皮膜からなる中間層を配置する中間層形成処理を実行してもよい。このような処理により、外輪基材２４０の外周面２４ＢとＤＬＣ皮膜２６との間に、Ｓｉが添加されたＤＬＣ皮膜からなる中間層が形成される。この場合、中間層の形成時には、前述の炭素系化合物、水素ガスおよびアルゴンガスに、さらにＴＭＳなどの有機ケイ素化合物を加えたものを、原料ガスとして採用する。

また、この中間層を、Ｓｉ（ケイ素）の添加濃度が互いに異なる複数（たとえば５つ）の層を積層して形成することができる。この場合、原料ガスに含まれる有機ケイ素化合物の流量割合を変化させることにより、各層におけるＳｉの添加濃度を異ならせることができる。これにより、中間層を、Ｓｉの添加濃度の勾配がある傾斜膜（中間傾斜膜）に設けることができる。

また、直流パルスプラズマＣＶＤ法を実施して外輪基材２４０の外周面２４ＢにＤＬＣ皮膜２６を形成するのに先立って、外輪基材２４０の外周面２４０Ｂをイオンボンバード処理してもよい。イオンボンバード処理を実施する場合は、たとえば処理室３内にアルゴンガスおよび水素ガスを導入しながらプラズマ電源８をオンすることによりプラズマを発生させる。このプラズマの発生により、処理室３内においてアルゴンガスからイオンやラジカルが生成するとともに、電位差に基づいて外輪基材２４０の外周面２４０Ｂに打ち付けられて、外輪基材２４０の外周面２４０Ｂに吸着された異分子等をスパッタリング除去したり、外周面２４０Ｂを活性化したり原子配列等を改質したりできる。

プラズマＣＶＤ装置１（図５参照）を用いた一連の処理の一例として、イオンボンバード処理、中間層形成処理およびＤＬＣ被覆処理を順次に実行することが考えられる。この場合、プラズマＣＶＤ装置１内の昇温開始からイオンボンバード処理の開始まで約４０分間、イオンボンバード処理の処理時間を約１時間、中間層形成処理の処理時間を約２５分間、およびＤＬＣ被覆処理の処理時間を約４０分間とすることができる。この場合、イオンボンバード処理におけるアルゴンガスおよび水素ガスの流量比は１：１であり、中間層形成処理におけるアルゴンガス、炭素系化合物、有機ケイ素化合物および水素ガスの流量比は３：５：３：３であり、ＤＬＣ被覆処理におけるアルゴンガス、炭素系化合物、および水素ガスの流量比は３：５：３である。

また、前記のイオンボンバード処理においては、プラズマ電源８から印加される直流パルス電圧を、１００Ｖと２５００Ｖとの間で段階的（たとえば１００Ｖ、７００Ｖ、１５００Ｖおよび２５００Ｖの４段階）に経時変化させるものであってもよい。
また、ＤＬＣ皮膜２６が、Ｓｉを添加したものであってもよい。Ｓｉが添加されたＤＬＣ皮膜２６を形成する場合には、前記のＤＬＣ被覆処理において、原料ガスに有機ケイ素化合物を含める必要がある。この場合のアルゴンガス、炭素系化合物、有機ケイ素化合物および水素ガスの流量比を３：５：３：３とすることができる。

また、ピンチローラ２１が２つの転がり軸受２２を含むとして説明したが、ピンチローラ２１が１つの転がり軸受２２によって構成されていてもよいし、３つ以上の転がり軸受２２を組み合わせて構成するものであってもよい。
また、本願発明に係るローラをピンチローラ２１に適用する場合を例に挙げたが、本願発明は、ピンチローラ２１以外の用紙搬送用のローラにも広く適用することができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

３…処理室、２１…ピンチローラ（ローラ）、２２…転がり軸受、２３…内輪、２４…外輪、２５…転動体、２６…ＤＬＣ皮膜（ダイヤモンドライクカーボン皮膜）、２９…中央領域、３０Ａ…一方端領域（一方側領域）、３０Ｂ…他方端領域（他方側領域）、３１…支持棒、２４０…外輪基材、Ｐ…用紙、Ｘ…軸方向

Claims (3)

1. 用紙の搬送のために用いられるローラであって、
   前記ローラが、内輪と、外輪と、これら内外輪間に配置された複数の転動体とを含む転がり軸受を含み、
   前記外輪の外周面が、前記用紙と摺動する前記ローラの摺動面として機能し、
   前記外輪の外周面は、軸方向中央の中央領域、前記中央領域よりも軸方向の一方側に配置されて前記中央領域よりも表面が粗い一方側領域、および前記中央領域よりも軸方向の他方側に配置されて前記中央領域よりも表面が粗い他方側領域を含み、
   前記外輪の前記外周面の全域が、ダイヤモンドライクカーボン皮膜によって被覆されている、ローラ。
2. 外周面にダイヤモンドライクカーボン皮膜によって被覆された外輪を有し、用紙の搬送のために用いられるローラの製造方法であって、
   処理室内に少なくとも炭素系化合物を含む原料ガスを導入しつつ、直流パルス電圧を鋼製の外輪基材に印加する直流パルスプラズマＣＶＤ法により、前記外輪基材の外周面に前記ダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成する皮膜形成工程を含む、ローラの製造方法。
3. 前記皮膜形成工程に先立って実行され、前記処理室内において、複数の前記外輪基材を、支持棒に外挿させて軸方向に積層配置する積層配置工程をさらに含み、
   前記皮膜形成工程は、軸方向に積層配置された前記複数の外輪基材に直流パルス電圧を印加する工程を含む、請求項２に記載のローラの製造方法。

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