(57)【要約】【課題】実機を使用して被評価回転体を摩耗させて摩耗特性を評価する場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を短時間で評価できるようにする被評価回転体の摩耗装置及び摩耗方法を得る。【解決手段】長手方向中央部が支持された平衡部材１８と、平衡部材１８の長手方向一端部に設けられ、被評価回転体４０を吊り下げた状態で固定する固定部２０と、平衡部材１８の長手方向他端部に設けられ、被評価回転体４０との平衡を取るための荷重が掛けられる第１荷重部２６と、被評価回転体４０に接触しつつ回転し、被評価回転体４０の一部を摩耗させる摩耗輪３０と、平衡部材１８の長手方向一端部に設けられ、被評価回転体４０の摩耗輪３０に対する接触圧を調整するための荷重が掛けられる第２荷重部２８と、を備えた摩耗装置１０及び摩耗方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向中央部が支持された平衡部材と、
前記平衡部材の長手方向一端部に設けられ、被評価回転体を吊り下げた状態で固定する固定部と、
前記平衡部材の長手方向他端部に設けられ、前記被評価回転体との平衡を取るための荷重が掛けられる第１荷重部と、
前記被評価回転体に接触しつつ回転し、該被評価回転体の一部を摩耗させる摩耗輪と、
前記平衡部材の長手方向一端部に設けられ、前記被評価回転体の前記摩耗輪に対する接触圧を調整するための荷重が掛けられる第２荷重部と、
を備えた被評価回転体の摩耗装置。
【請求項２】
前記平衡部材の高さ位置を調節する調節手段を備えた請求項１に記載の被評価回転体の摩耗装置。
【請求項３】
前記摩耗輪の表面の粒度と前記摩耗輪の表面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量との積が、６０μｍ・ｇ以下とされている請求項１又は請求項２に記載の被評価回転体の摩耗装置。
【請求項４】
前記摩耗輪の表面の粒度が、３μｍ以下とされている請求項３に記載の被評価回転体の摩耗装置。
【請求項５】
長手方向中央部が支持された平衡部材の長手方向一端部に設けられた固定部に、被評価回転体を吊り下げる吊下工程と、
前記平衡部材の長手方向他端部に設けられた第１荷重部に掛かる荷重を調整し、前記被評価回転体との平衡を取る平衡工程と、
前記平衡部材の長手方向一端部に設けられた第２荷重部に掛かる荷重を調整し、前記被評価回転体の摩耗輪に対する接触圧を調整する調整工程と、
摩耗輪を回転させ、前記被評価回転体の一部を摩耗させる摩耗工程と、
を含む被評価回転体の摩耗方法。
【請求項６】
被評価回転体の外径に対応させて前記平衡部材の高さ位置を調節する調節工程を含む請求項５に記載の被評価回転体の摩耗方法。
【請求項７】
前記摩耗輪の表面の粒度と前記摩耗輪の表面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量との積が、６０μｍ・ｇ以下とされている請求項５又は請求項６に記載の被評価回転体の摩耗方法。
【請求項８】
前記摩耗輪の表面の粒度が、３μｍ以下とされている請求項７に記載の被評価回転体の摩耗方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被評価回転体の摩耗装置及び摩耗方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テーパー摩耗試験法によって電子写真感光体の表面の摩耗特性を規定した電子写真装置は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−９９０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、実機を使用して被評価回転体を摩耗させて摩耗特性を評価する場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を短時間で評価できるようにする被評価回転体の摩耗装置及び摩耗方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の被評価回転体の摩耗装置は、長手方向中央部が支持された平衡部材と、前記平衡部材の長手方向一端部に設けられ、被評価回転体を吊り下げた状態で固定する固定部と、前記平衡部材の長手方向他端部に設けられ、前記被評価回転体との平衡を取るための荷重が掛けられる第１荷重部と、前記被評価回転体に接触しつつ回転し、該被評価回転体の一部を摩耗させる摩耗輪と、前記平衡部材の長手方向一端部に設けられ、前記被評価回転体の前記摩耗輪に対する接触圧を調整するための荷重が掛けられる第２荷重部と、を備えている。
【０００６】
また、請求項２に記載の被評価回転体の摩耗装置は、請求項１に記載の被評価回転体の摩耗装置であって、前記平衡部材の高さ位置を調節する調節手段を備えている。
【０００７】
また、請求項３に記載の被評価回転体の摩耗装置は、請求項１又は請求項２に記載の被評価回転体の摩耗装置であって、前記摩耗輪の表面の粒度と前記摩耗輪の表面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量との積が、６０μｍ・ｇ以下とされている。
【０００８】
また、請求項４に記載の被評価回転体の摩耗装置は、請求項３に記載の被評価回転体の摩耗装置であって、前記摩耗輪の表面の粒度が、３μｍ以下とされている。
【０００９】
また、本発明に係る請求項５に記載の被評価回転体の摩耗方法は、長手方向中央部が支持された平衡部材の長手方向一端部に設けられた固定部に、被評価回転体を吊り下げる吊下工程と、前記平衡部材の長手方向他端部に設けられた第１荷重部に掛かる荷重を調整し、前記被評価回転体との平衡を取る平衡工程と、前記平衡部材の長手方向一端部に設けられた第２荷重部に掛かる荷重を調整し、前記被評価回転体の摩耗輪に対する接触圧を調整する調整工程と、摩耗輪を回転させ、前記被評価回転体の一部を摩耗させる摩耗工程と、を含む。
【００１０】
また、請求項６に記載の被評価回転体の摩耗方法は、請求項５に記載の被評価回転体の摩耗方法であって、被評価回転体の外径に対応させて前記平衡部材の高さ位置を調節する調節工程を含む。
【００１１】
また、請求項７に記載の被評価回転体の摩耗方法は、請求項５又は請求項６に記載の被評価回転体の摩耗方法であって、前記摩耗輪の表面の粒度と前記摩耗輪の表面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量との積が、６０μｍ・ｇ以下とされている。
【００１２】
また、請求項８に記載の被評価回転体の摩耗方法は、請求項７に記載の被評価回転体の摩耗方法であって、前記摩耗輪の表面の粒度が、３μｍ以下とされている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、実機を使用して被評価回転体を摩耗させて摩耗特性を評価する場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を短時間で評価できるようになる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、平衡部材の高さ位置を調節する調節手段を備えていない場合に比べて、被評価回転体の外径が異なるときでも評価できるようになる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、摩耗輪の表面の粒度と摩耗輪の表面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量との積が６０μｍ・ｇより大きい場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を精度よく評価できるようになる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、摩耗輪の表面の粒度が、３μｍより大きい場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を精度よく評価できるようになる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、実機を使用して被評価回転体の表面を摩耗させる場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を短時間で評価できるようになる。
【００１８】
請求項６に係る発明によれば、被評価回転体の外径に対応させて平衡部材の高さ位置を調節する調節工程を含まない場合に比べて、被評価回転体の外径が異なるときでも評価できるようになる。
【００１９】
請求項７に係る発明によれば、摩耗輪の表面の粒度と摩耗輪の表面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量との積が６０μｍ・ｇより大きい場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を精度よく評価できるようになる。
【００２０】
請求項８に係る発明によれば、摩耗輪の表面の粒度が、３μｍより大きい場合に比べて、被評価回転体の摩耗特性を精度よく評価できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る感光体ドラムの摩耗装置を示す概略正面図である。
【図２】本実施形態に係る感光体ドラムの摩耗装置を示す概略側面図である。
【図３】本実施形態に係る感光体ドラムの層構成を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る摩耗装置で摩耗した摩耗量と予め求められている実機摩耗量との関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態に係る摩耗装置で摩耗した摩耗量と予め求められている実機摩耗量との関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態に係る摩耗装置で摩耗した摩耗量と予め求められている実機摩耗量との関係を示す比較例のグラフである。
【図７】本実施形態に係る摩耗装置で摩耗した摩耗量と予め求められている実機摩耗量との関係を示す比較例のグラフである。
【図８】本実施形態に係る摩耗装置で摩耗した摩耗量と予め求められている実機摩耗量との関係を示す比較例のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図１に示される矢印ＵＰを摩耗装置１０の上方向とし、矢印ＲＨを摩耗装置１０の右方向とする。また、図２に示される矢印ＦＲを摩耗装置１０の前方向とする。
【００２３】
図１に示されるように、本実施形態に係る摩耗装置１０は、架台１２上に上方へ延びるように設置された支柱１４と、支柱１４に上下方向に移動可能に支持された調節手段の一例としての移動ステージ１６と、移動ステージ１６の鋭角に尖った上端部（先端部）１７に長手方向（左右方向）中央部が支持された平衡部材の一例としての平板状のバランスアーム１８と、を有している。
【００２４】
そして、この摩耗装置１０は、バランスアーム１８の左端部（長手方向一端部）の下面に吊り下げられた固定部２０と、バランスアーム１８の右端部（長手方向他端部）の下面に吊り下げられた第１荷重部の一例としての平板状の第１載台２６と、バランスアーム１８の左端部における上面に形成された第２荷重部の一例としての第２載台２８と、を有している。
【００２５】
第１載台２６は、バランスアーム１８の右端部の下面から下方へ延びる円柱状の支持ロッド２４の下端部に一体的に形成されている。つまり、第１載台２６の中央に支持ロッド２４の下端部が一体的に接合されている。また、第２載台２８には、上方へ向けて延びる円柱状の突起部２９が一体的に設けられている。
【００２６】
図１、図２に示されるように、固定部２０は、バランスアーム１８の左端部の下面から前後に２個並んで下方へ延びる支持ロッド２２と、各支持ロッド２２の下端部に設けられたリング状ホルダー２３と、を有している。各リング状ホルダー２３が、被評価回転体の一例としての感光体ドラム４０の表面（外周面）を固定することにより、感光体ドラム４０が固定部２０に回転不能に固定されるようになっている。
【００２７】
なお、図３に示されるように、電子写真用の感光体ドラム４０は、導電性基体４２の上に、下引層４４が設けられ、下引層４４の上に、感光層としての電荷発生層４６及び電荷輸送層４８が順に設けられ、電荷輸送層４８の上に、耐摩耗特性の向上を目的とした表面層としての表面保護層５０が設けられて構成されている。
【００２８】
また、図１、図２に示されるように、摩耗装置１０は、固定部２０に固定された感光体ドラム４０の軸方向でもある前後方向略中央部（前後のリング状ホルダー２３の間）の直下に配置された摩耗輪３０を有している。摩耗輪３０は、ゴム製の円板状とされており、その外周面（表面）に、例えば酸化アルミニウムが添加されたポリエステルフィルムが貼り付けられて構成されている。
【００２９】
より具体的に言えば、摩耗輪３０は、テーバー社製の摩耗輪（商品名ＣＳ−０）の外周面に、１ｃｍ幅に切断された３Ｍ社製のラッピングフィルムが両面テープによって貼り付けられて構成されている。なお、後述するように、摩耗輪３０の外周面（ラッピングフィルム）の粒度（粒径）と摩耗輪３０の外周面に掛かる幅１ｃｍ当たりの質量（分銅３８の質量）との積は、６０μｍ・ｇ以下となることが望ましい。そして、摩耗輪３０の外周面（ラッピングフィルム）の粒度は、３μｍ以下とされることが望ましい。
【００３０】
また、摩耗輪３０の前方側における架台１２上には、支持台１３が一体的に設けられており、その支持台１３上には、駆動源の一例としての駆動モーター３２が設けられている。そして、駆動モーター３２から後方へ向かって延びる回転軸３４が、摩耗輪３０の軸心部（回転中心部）に固定されている。
【００３１】
これにより、摩耗輪３０は、駆動モーター３２の回転駆動力により、予め決められた回転速度（例えば１２０ｒｐｍ）で回転駆動される構成になっている。そして、摩耗輪３０の外周面は、感光体ドラム４０の表面層（表面保護層５０）に接触しつつ回転することで、その感光体ドラム４０の少なくとも表面層（表面保護層５０）の一部を摩耗させるようになっている。
【００３２】
また、第１載台２６には、１つ又は複数の分銅３６が載せられるようになっており、感光体ドラム４０との水平バランス（平衡）が取られるようになっている。なお、分銅３６は、支持ロッド２４の外径よりも若干大きい切欠部（図示省略）を有する平面視略「Ｃ」字状に形成されており、その切欠部に支持ロッド２４を通すことで第１載台２６上に配置されるようになっている。
【００３３】
また、第２載台２８には、１つ又は複数の分銅３８が載せられるようになっており、感光体ドラム４０の摩耗輪３０に対する接触圧が調整されるようになっている。つまり、感光体ドラム４０は、摩耗輪３０に対して常に一定の荷重で接触する構成になっている。なお、分銅３８は、中心に突起部２９の外径よりも若干大きい孔が形成されており、その孔に突起部２９を通すことで第２載台２８上に配置されるようになっている。
【００３４】
バランスアーム１８は、移動ステージ１６により、その高さ位置が調節可能になっている。すなわち、移動ステージ１６は、ネジ部１５を緩めて支柱１４に沿ってスライドさせ、適切な位置でネジ部１５を締め付けることにより、その位置で固定されるようになっている。これにより、摩耗輪３０に対する感光体ドラム４０の高さ位置が調節可能となる構成になっており、感光体ドラム４０の外径が異なったときでも対応可能になる構成になっている。
【００３５】
以上のような構成とされた本実施形態に係る摩耗装置１０において、次にその作用（摩耗方法）について説明する。
【００３６】
まず、バランスアーム１８の左端部に設けられた固定部２０に感光体ドラム４０を吊り下げた状態に固定する（吊下工程）。すなわち、固定部２０のリング状ホルダー２３により、感光体ドラム４０の表面を固定する。そして、移動ステージ１６の上端部１７にバランスアーム１８の長手方向中央部を支持させるとともに、バランスアーム１８の右端部に設けられた第１載台２６に１つ又は複数の分銅３６を載せ（荷重を調整し）、感光体ドラム４０との水平バランスを取る（平衡工程）。
【００３７】
その後、移動ステージ１６のネジ部１５を緩め、移動ステージ１６を支柱１４に沿って下方へ移動させ、摩耗輪３０の外周面に対して感光体ドラム４０の表面が接触する適切な位置にてネジ部１５を締め付け、支柱１４に対する移動ステージ１６の位置を決める。つまり、感光体ドラム４０の外径寸法に応じて、バランスアーム１８の高さ位置を調節する（調節工程）。
【００３８】
その後、バランスアーム１８の左端部における上面に設けられた第２載台２８に１つ又は複数の分銅３８を載せ（荷重を調整し）、感光体ドラム４０の摩耗輪３０に対する接触圧を調整する（調整工程）。そして、駆動モーター３２により、摩耗輪３０を予め決められた回転速度（例えば１２０ｒｐｍ）で回転させ、感光体ドラム４０の少なくとも表面層（表面保護層５０）の一部を、後述する表面粗さ測定装置によって摩耗痕の深さが測定可能になるまで摩耗させる（摩耗工程）。
【００３９】
こうして、感光体ドラム４０の少なくとも表面層（表面保護層５０）の一部が摩耗されたら、その摩耗痕の深さを、例えば東京精密社製の表面粗さ測定装置によって測定する。これにより、耐摩耗特性の向上が求められている感光体ドラム４０において、その摩耗特性が評価可能になる。
【００４０】
本実施形態に係る摩耗装置１０を用いて感光体ドラムの摩耗特性の評価を行うためには、その摩耗装置１０の測定値と実機摩耗量との間に相関関係があることが必要である。そこで、その相関関係を把握する仕方について説明する。まず、複数の実機摩耗量が異なる感光体ドラムを用意する。例えば、タイプの異なる感光体ドラムを５個用意する。なお、各感光体ドラムは、同じタイプの各感光体ドラムにより、実機を使用して長時間掛けて摩耗され、そのときの摩耗痕の深さを回転数で割った値が「実機摩耗量」として予め求められている。表１に、その実機摩耗量（実際の摩耗量）を示す。
【００４１】
【表１】
2017166996.tif 000003
【００４２】
一方、本実施形態に係る摩耗装置１０によって、Ｔｙｐｅ１〜Ｔｙｐｅ５までの各感光体ドラムを、それぞれ測定条件を変えて摩耗する。具体的には、Ｔｙｐｅ１〜Ｔｙｐｅ５までの各感光体ドラムにおいて、それぞれラッピングフィルム（摩耗輪３０の外周面）の粒度と、そのラッピングフィルム（摩耗輪３０の外周面）に掛かる幅１ｃｍ当たりの荷重、即ち第２載台２８に載せる分銅３８の質量との組み合わせを適宜変更して摩耗する。表２に、その摩耗痕の深さを回転数で割った値を「摩耗量」として示す。
【００４３】
【表２】
2017166996.tif 000004
【００４４】
表１及び表２から、ラッピングフィルムの粒度が９μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が５０ｇとされている場合の摩耗量と実機摩耗量との関係を図６に示す。この結果から、ラッピングフィルムの粒度が９μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が５０ｇの場合には、摩耗量と実機摩耗量との相関関係（比例関係）が得られないことが判る。
【００４５】
また、表１及び表２から、ラッピングフィルムの粒度が９μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が３０ｇとされている場合の摩耗量と実機摩耗量との関係を図７に示す。この結果から、ラッピングフィルムの粒度が９μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が３０ｇの場合にも、摩耗量と実機摩耗量との相関関係（比例関係）が得られないことが判る。
【００４６】
更に、表１及び表２から、ラッピングフィルムの粒度が３μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が５０ｇとされている場合の摩耗量と実機摩耗量との関係を図８に示す。この結果から、ラッピングフィルムの粒度が３μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が５０ｇの場合にも、摩耗量と実機摩耗量との相関関係（比例関係）が得られないことが判る。
【００４７】
一方、表１及び表２から、ラッピングフィルムの粒度が３μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が２０ｇとされている場合の摩耗量と実機摩耗量との関係を図４に示す。この結果から、ラッピングフィルムの粒度が３μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が２０ｇの場合には、摩耗量と実機摩耗量との相関関係（比例関係）が得られることが判る。
【００４８】
更に、表１及び表２から、ラッピングフィルムの粒度が１μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が５０ｇとされている場合の摩耗量と実機摩耗量との関係を図５に示す。この結果から、ラッピングフィルムの粒度が１μｍで、第２載台２８に載せる分銅の質量が５０ｇの場合には、摩耗量と実機摩耗量との相関関係（比例関係）が得られることが判る。
【００４９】
以上のことから、摩耗輪３０の外周面に貼り付けられたラッピングフィルムの粒度と、第２載台２８に載せる分銅３８の質量（摩耗輪３０の外周面に貼り付けられたラッピングフィルムに掛かる幅１ｃｍ当たりの質量）との積が、６０μｍ・ｇ以下とされている場合に、摩耗量と実機摩耗量との相関関係が得られることが推測される。そして特に、ラッピングフィルムの粒度が、３μｍ以下とされている場合に、摩耗量と実機摩耗量との相関関係が得られることが推測される。
【００５０】
すなわち、このような条件下で、評価対象となる感光体ドラム４０の少なくとも表面層（表面保護層５０）の一部を摩耗装置１０で摩耗して、その摩耗量を算出すれば、図４又は図５に示される「摩耗量」と「実機摩耗量」との相関関係（仮想線で示す比例関係）を表したグラフから、その感光体ドラム４０において、実際に実機にて長時間掛けて摩耗させなくても、その実機での実際の摩耗量（実機摩耗量）が推定される。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、図４又は図５に示される「摩耗量」と「実機摩耗量」との相関関係（比例関係）を表したグラフを用いることにより、実際に実機を使用して感光体ドラム４０を摩耗させて摩耗特性を評価する場合に比べて、感光体ドラム４０の摩耗特性を精度よく、かつ短時間（約５分〜１０分）で効率よく評価可能になる。
【００５２】
しかも、本実施形態によれば、バランスアーム１８の高さ位置を調節可能なように、支柱１４に対してスライド可能とされた移動ステージ１６を有しているため、バランスアーム１８の高さ位置が調節可能に構成されていない場合に比べて、感光体ドラム４０の外径が異なるときでも評価が可能になる。
【００５３】
以上、本実施形態に係る摩耗装置１０及び摩耗方法について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る摩耗装置１０及び摩耗方法は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、被評価回転体としては、感光体ドラム４０に限定されるものではなく、図示しない帯電ロール、転写ロール又は定着ロール等でも同様に評価可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  摩耗装置
１８  バランスアーム（平衡部材の一例）
２０  固定部
２６  第１載台（第１荷重部の一例）
２８  第２載台（第２荷重部の一例）
３０  摩耗輪
４０  感光体ドラム（被評価回転体の一例）
【図１】
2017166996.tif 000005
【図２】
2017166996.tif 000006
【図３】
2017166996.tif 000007
【図４】
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【図５】
2017166996.tif 000009
【図６】
2017166996.tif 000010
【図７】
2017166996.tif 000011
【図８】
2017166996.tif 000012