(57)【要約】【課題】摩擦力が得られ、紙送りローラに用いた場合でも紙送り精度が高く、耐久性があり、製造コストが安いセラミック滑り止め具を提供することにある。【解決手段】表面に複数の波形状の微細凹溝を略平行に形成するとともに、該微細凹溝の両エッジ部に畝状の微小突起を形成したことを特徴とする。【選択図】図１
2005015110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の波形状の微細凹溝を略平行に形成するとともに、該微細凹溝の両エッジ部に畝状の微小突起を形成したことを特徴とするセラミックス滑り止め具。
【請求項２】
レーザー加工により請求項１記載の畝状の微小突起を両エッジ部に備えた微細凹溝を形成したセラミックス滑り止め具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタの紙送りローラ、靴底のポイント等の摺動部品として用いる滑り止め具に関するもので、微細凹溝を形成した高靱性特性を有するセラミックス滑り止め具及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタには用紙の搬送経路上に用紙搬送装置が配置されていて用紙の供給元から送られた用紙が一対に対向して配置した紙送りローラ間を通過させて印字部に向けて送り出されるようになっている。
【０００３】
このような用途に用いられる紙送りローラの１つとして、充分な摩擦力を得るために、ゴム、樹脂もしくは金属からなるローラの外周表面にダイヤモンド砥粒からなる研磨シートを貼り付けたものが知られている（特許文献１）。
【０００４】
また、紙送りローラの表面に搬送される用紙のズレを防止するための筋状の溝を多数形成して、紙送りのための摩擦力を増加したものも提案されている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３１４８２０号公報
【０００６】
【特許文献２】
実開平４−９１９５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているようなゴム、樹脂もしくは金属からなるローラの外周表面にダイヤモンド砥粒からなる研磨シートを貼り付けた従来の紙送りローラでは、シートに貼り付けがローラの軸方向や円周方向で不揃いであるため、円筒体の寸法精度が十分に得られず、紙送り精度が十分に得られないという問題点があった。
【０００８】
また、摩擦力を上げるためにローラの押圧力を高くすると、摩擦によるダイヤモンド砥粒の脱粒が生じるため部品の交換寿命が短くなる問題があった。
【０００９】
さらに、特許文献２に開示されているような表面に筋状の溝を多数形成した従来の紙送りローラでは、搬送する用紙の紙送りズレを少なくすることは可能であるが、単に凹溝を形成したのみでは充分な摩擦力が得られず、特にセラミックスのように硬質体の表面に凹溝を形成すると充分な摩擦力を得ることはできず、紙送りのスピードを上げると紙滑りが生じることがあり、紙送りスピードの点で限界があった。
【００１０】
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、その目的は、摩擦力が得られ、紙送りローラに用いた場合でも紙送り精度が高く、耐久性があり、製造コストが安いセラミック滑り止め具を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するために手段】
本発明は上記課題に鑑み、表面に複数の波形状の微細凹溝を略平行に形成するとともに、該微細凹溝の両エッジ部に畝状の微小突起を形成したセラミックス滑り止め具としたものである。
【００１２】
また、その畝状の微小突起を両エッジ部に備えた微細凹溝をレーザー加工により形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、前記微細凹溝の両エッジ部に形成した畝状の微小突起の高さは３〜２０μｍとすることが好ましく、前記微細凹溝の深さは３〜５０μｍとすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明のセラミックス滑り止め具を示している。そして、図２は図１のＸ−Ｘ線断面を模式的に示した断面モデルである。
【００１６】
本発明のセラミックス滑り止め具１は、相手材と摺接する表面２に連続する複数の波形状の微細凹溝３を平行に形成したものであり、その微細凹溝３の両エッジ部に畝状の微小突起４を有している。
【００１７】
このように複数の波形状の微細凹溝３を略平行に形成することにより、滑り止めの機能がより向上させているものである。
【００１８】
そして、微細凹溝３の両エッジ部に形成した畝状の微小突起４の高さは３〜２０μｍとすることが好ましい。本発明のセラミックス滑り止め具は、微小突起４が摺接する相手材を引っ掻く効果を有することにより、高い摩擦力を得ることができる。しかも、高硬度且つ高強度なセラミックスを用いることにより。微小突起４の形状を長期に渡り維持することが可能となる。
【００１９】
但し、微小突起４の高さが３μｍより小さいと十分な引っ掻き効果を得ることができない。微小突起４の高さが２０μｍを超えると微小突起４に摩擦の応力が集中して微小突起４の折損が生じて摩滅し易くなる。
【００２０】
また、微細凹溝３は、溝幅２０〜２００μｍ、溝深さ３〜５０μｍとし、波形状にうねる微細凹溝３を溝間ピッチ１００〜１０００μｍの間隔で平行に複数形成している。
【００２１】
微細凹溝３の溝幅が２０μｍより小さいと加工にて量産することが難しく、溝幅が２００μｍを超えるとその加工量が増えるので経済的でない。
【００２２】
同様に、微細凹溝３の溝深さが５０μｍを超えると加工量が増えるので経済的でない。また、微細凹溝３の内部に蓄積する摺接物の摩耗屑が微細凹溝３内に溜まる要因となり、微細凹溝３が埋まる原因となるので良くない。
【００２３】
微細凹溝３を波形状に形成することで摺接物との滑り止め精度を安定化することができる。特に摺接する方向に対して垂直に微細凹溝３を波形状に形成することで微小突起４の引っ掻き効果を有効に得ることができ、摺接物とのスリップを防止できる。
【００２４】
本発明のセラミックス滑り止め具１の表面２は、微細凹溝３を除く状態における表面粗さＲａ０．０２〜０．４μｍとしている。表面２の表面粗さがＲａ０．０２より小さいフラット面状態ではレーザー加工による加工バラツキが生じて、微細凹溝３の形状が安定しない。表面２の表面粗さがＲａ０．４を超える粗い面状態では、加工により生じた微小突起４が表面凹凸の一部となり、摺接による引っ掻き効果が薄れることで、高い摩擦力を得ることができなくなる。
【００２５】
セラミックス滑り止め具１に用いる材料は、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、サーメット、アルティック、サファイア、ダイヤモンドなどの高硬度・高強度のセラミックス材料であれば良いが、ジルコニアおよび炭化珪素はレーザー加工にて微細凹溝３および微小突起４を容易に形成し易い材料である。特に、高靱性で比較的コストが安いことからジルコニアが特に好適な材料である。
【００２６】
セラミックス滑り止め具１の表面２に波形状の微細凹溝３および微細凹溝３の両エッジ部に畝状の微小突起４はレーザー加工にて形成することにより、上述のような波形状を自由に選択形成することが可能となる。なお、レーザー加工方法としては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー等種々の方式があるが、本発明における微細凹溝３をセラミックスに効率良く形成するにはＹＡＧレーザーを用いることが好ましい。
【００２７】
微細凹溝３および微小突起４を形成するためには、ＹＡＧレーザーの加工条件を制御することが必要になる。特に、照射レーザーの周波数により微小突起４の発生量が変化するので、その周波数設定を２〜３０ｋＨｚに設定してレーザー加工することが重要である。
【００２８】
表面２に所定の波形状を描いたレーザー光を照射することで、微細凹溝３を形成することができるが、照射レーザー光の周波数設定が２ｋＨｚより小さい条件設定にてセラミックス表面を加工すると、微細凹溝３の両エッジ部に畝状の微小突起４が発生しない。また、照射レーザー光の周波数設定が３０ｋＨｚを超えると条件設定では、レーザー加工量が小さくなるために、微小突起４の形成が安定化しない。
【００２９】
この微小突起４は、レーザー加工によりセラミック材料が溶出して再溶着したガラス成分を含む組成であるため、微細形状であるものの両エッジ部の全長に沿って畝状に固着するもので。摺接による摩擦でも剥離することなく、引っ掻き効果を得ることが可能となる。
【００３０】
ここで、本発明で用いるセラミックス滑り止め具１の材質の製造方法について説明する。
【００３１】
セラミックス滑り止め具１に用いる材料がアルミナである場合には、アルミナ原料粉末に焼結助剤としてＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、および有機バインダーを加えて混合攬伴して得た原料粉末を成形した後、酸化雰囲気にて１７００℃前後で焼成する。
【００３２】
また、ジルコニアである場合には、ジルコニア原料粉末に有機バインダーを加えて混合・攬伴し成形した後、約１４００℃の温度で焼成する。ジルコニアは導電性付与剤として、Ｆｅ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｒ２Ｏ３のうち一種以上を１０〜３５重量％の範囲で含有する、又はＴｉＣ，ＷＣ，ＴａＣ等の炭化物のうち一種以上を１０〜２５重量％の範囲で含有し、残部がＹ２Ｏ３，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＣｅＯ２等の安定化剤により部分安定化されたジルコニアとすると導電性ジルコニアとすることができる。
【００３３】
また、ジルコニアの平均結晶粒径としては０．２〜０．５μｍが良い。尚、上記酸化物及び炭化物の導電性付与剤の平均結晶粒径が大きすぎるとジルコニアの曲げ強度や硬度等の機械的特性が低下するため、平均結晶粒径を５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下とするのが良い。
【００３４】
炭化硅素については、９０〜９８重量％のＳｉＣを主成分とし、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３を１〜７重量％とＹ２Ｏ３，ＣｅＯ２を合計で１〜５重量％の範囲で添加混合して原料粉末を調合し、所定形状に成形した後、真空中又は不活性ガス雰囲気中で１８００〜２２００℃の温度で焼成する。
【００３５】
窒化硅素については、８０重量％以上のＳｉ３Ｎ４を主成分とし、焼結助剤としてＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３などを含む組成からなる窒化珪素質セラミックス原料を
所定の形状に成形し、１８００℃前後で焼成する。
【００３６】
また、摺接により静電気の耐電を防止するためには、体積固有抵抗値が１×１０９Ωｃｍ以下であると良く、そのようなセラミックスとしては、上述の炭化珪素、導電性ジルコニアが適している。
【００３７】
それに加え、炭化珪素および導電性ジルコニアの材料は、照射レーザーとの反応性が高いので、レーザー加工し易い利点がある。
【００３８】
図３は本発明のセラミックス滑り止め具を用いて紙送りローラ１１を実施した形態を示したもので、１１はローラ軸（図示省略）に外装されるセラミックス製紙送りローラを示す。セラミックス製紙送りローラ１１は、レーザー加工によりその外周表面１２に複数の波形状の微細凹溝１３を略平行に形成するとともに、微細凹溝１３の両エッジ部に畝状の微小突起１４を形成してなる。
【００３９】
紙送りローラ１１に波形状を描くレーザー光を照射することで微細凹溝１３をレーザー加工し、紙送りローラを所定角度づつ回転させることで、表面１２の全周に渡り微細凹溝１３を形成することができる。
【００４０】
微細凹溝１３を波形状に形成することで紙送りの精度と安定化することができる。特に紙送り方向に対して垂直方向に微細凹溝１３をＳ字に加工することで微小突起１４の引っ掻き効果を有効に得ることができ、紙送りのスリップを防止でき、紙送りの直進性を高めることが可能となる。
【００４１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
【００４２】
表１に示すセラミックス滑り止め具を製作した。各セラミックス材料にてローラを作成し、照射レーザー光の周波数設定を振り分けて、振幅３ｍｍの波形状をピッチ０．５ｍｍ間隔となるようにレーザー加工して微細凹溝・微細突起に違いのある各種サンプル製作した。
【００４３】
そして、このセラミックス滑り止め具の摩擦係数をボールオンディスク方により測定した。セラミックス滑り止め具をデイスク円盤として上からボール状に加工したポリエステル（ＰＥＴ６０）を加圧固定し、試験荷重９．８Ｎ、回転速度５（ｍ／秒）にて摺動させて摩擦係数を測定した。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2005015110.tif 000003
【００４５】
表１に示すように本発明のセラミックス滑り止め具の摩擦係数は０．４以上であり、高い摩擦力があることが分かった。
【００４６】
また、実施例５の導電性ジルコニアからなるセラミックス滑り具の仕様にて紙送りローラを製作し、プリンタに搭載し紙送りテストした。その結果、１０万枚の紙面を走行しても問題なく紙送りすることができた。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、表面に複数の波形状の微細凹溝を略平行に形成するとともに、該微細凹溝の両エッジ部に畝状の微小突起を形成したセラミックス滑り止め具とすることで、強い摩擦力が得られ、直進性を向上させて横ずれを防止するとともに耐久性を向上させることができるものである。
【００４８】
また、その微細凹溝をレーザー加工により形成したことにより、製造コストが安く、経済的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミックス滑り止め具を示す。
【図２】本発明のセラミックス滑り止め具の断面モデルを示す。
【図３】本発明のセラミックス滑り止め具の紙送りローラの実施例を示す。
【符号の説明】
１．セラミックス滑り止め具
２．表面
３．微細凹溝
４．微小突起
【図１】
2005015110.tif 000004
【図２】
2005015110.tif 000005
【図３】
2005015110.tif 000006