(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸径が６〜２０ｍｍである軸部材を、潤滑剤を介在させない無潤滑状態で摺動支持するためのすべり軸受であって、
軸受面が内周面に形成された電鋳部と、電鋳部をインサート部品とした樹脂成形品であり、電鋳部を外周から保持する樹脂部とを備え、
樹脂部の材料の収縮率が１％以下であり、且つ、電鋳部のヤング率Ｅ1と樹脂部のヤング率Ｅ2との比Ｅ1／Ｅ2が５〜２０の範囲内であるすべり軸受。
【請求項２】
電鋳部が、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｓｎのうちの少なくとも一種を含む金属材料で形成された請求項１記載のすべり軸受。
【請求項３】
電鋳部が複数層構造を成し、最も内径側の層の内周面に軸受面を形成すると共に、この層を他の層よりも摺動性に優れた材料で形成した請求項１又は２に記載のすべり軸受。
【請求項４】
事務機器用ローラの回転軸支持用として使用される請求項１〜３の何れかに記載のすべり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部材を支持するためのすべり軸受に関し、特に、軸径（直径）が６〜２０ｍｍである軸部材を支持するすべり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
すべり軸受として、軸受面が電鋳部に形成された、いわゆる電鋳軸受が提案されている（例えば特許文献１）。電鋳軸受は、（１）マスターの外周面に電鋳部を析出形成する電鋳部形成工程、（２）電鋳部及びマスターをインサート部品として、電鋳部の外周面を保持する樹脂部を射出成形する樹脂部成形工程、及び、（３）マスターをすべり軸受の内周から引き抜く分離工程を経て製造される。
【０００３】
電鋳軸受は、軸受面となる電鋳部の内周面がマスターの外周面の精度に倣うため、マスターの外周面の寸法精度（例えば円筒度）や表面精度（例えば面粗さ）を高精度に加工することにより、精度の良い軸受面を得ることができる。このため、電鋳軸受は、小型ファンモータやＨＤＤのディスク駆動装置等のように、超高速回転が想定される小径軸（軸径６ｍｍ以下）を支持する用途に適用されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
一方、上記のような小径軸よりも大径な軸部材（軸径６〜２０ｍｍ程度）を支持する用途、例えば、事務機器のローラ等の回転軸支持用に適用される軸受としては、転がり軸受が主に使用されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９７９５号公報
【特許文献２】特開２００８−２５６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、従来は専ら小径軸支持用として適用されていた電鋳軸受を、比較的大径な軸部材を支持する用途として適用することを試みた。このような用途に電鋳軸受を適用することで、転がり軸受と比べて製造コストを大幅に低減することができる。
【０００７】
しかし、電鋳軸受の大径化を試みるにあたり、小径軸支持用の場合は生じなかった以下のような課題が生じた。すなわち、軸径を大径化すると、電鋳部を保持する樹脂部も大径化するため、樹脂部の成形収縮による内径の縮径量が大きくなり、電鋳部に加わる圧力が大きくなる。この圧力により電鋳部が変形すると、軸受面の面精度（円筒度等）が低下し、実用的なすべり軸受が得られない恐れがある。
【０００８】
本発明の解決すべき課題は、事務機器等に使用される比較的大径な軸部材を支持するすべり軸受を、安価で実用的なものにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、軸径が６〜２０ｍｍである軸部材を、潤滑剤を介在させない無潤滑状態で摺動支持するためのすべり軸受であって、軸受面が内周面に形成された電鋳部と、電鋳部をインサート部品とした樹脂成形品であり、電鋳部を外周から保持する樹脂部とを備え、樹脂部の材料の収縮率が１％以下であり、且つ、電鋳部のヤング率Ｅ1と樹脂部のヤング率Ｅ2との比Ｅ1／Ｅ2が５〜２０の範囲内であるすべり軸受を提供する。
【００１０】
上記のように、本発明者は、軸径６〜２０ｍｍの軸部材を支持するすべり軸受として電鋳軸受を適用すれば、転がり軸受と比べて大幅な低コスト化が図られることに着目した。このとき、樹脂部の収縮率をなるべく小さく、具体的には１％以下とすることで、樹脂部の成形収縮による電鋳部の変形を抑えることができる。
【００１１】
しかし、樹脂部の収縮率を０にすることは現実的に不可能であるため、収縮率を抑えるだけでは電鋳部の変形を確実に回避できるとは言い切れない。例えば電鋳部の硬さ（ヤング率）を高めれば、電鋳部の変形を抑えることはできるが、コストアップを招く。そこで、本発明者は、樹脂部の成形収縮により電鋳部に加わる圧力が、樹脂部の収縮率だけでなく、樹脂部のヤング率にも影響を受ける点に着目した。すなわち、電鋳部のヤング率を単に大きくするのではなく、樹脂部のヤング率に対して大きくすることにより、樹脂部の成形収縮による圧力に耐え得る最小限の硬さを電鋳部に付与することができる。具体的には、電鋳部のヤング率Ｅ1と樹脂部のヤング率Ｅ2との比Ｅ1／Ｅ2が５以上であれば、軸径６〜２０ｍｍの比較的大径な軸受に電鋳軸受を適用した場合でも、樹脂部の成形収縮による圧迫力に耐え得る強度を電鋳部に付与することができる。これにより、電鋳部のヤング率向上に伴うコストアップを最小限にとどめた上で、電鋳部の変形、ひいては軸受面の精度低下を防止することができる。一方、上記のヤング率比Ｅ1／Ｅ2が大きすぎると、すなわち電鋳部の硬さに対して樹脂部が柔らかすぎると、軸受を事務機器等に装着した際、軸の回転に伴って樹脂部が変形して軸ブレが生じる恐れがあるため、ヤング率比Ｅ1／Ｅ2は所定値以下、具体的には２０以下にする必要がある。
【００１２】
電鋳部は、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｓｎのうちの少なくとも一種を含む金属材料で形成することができる。
【００１３】
電鋳軸受は、電鋳部の内周面、すなわちマスターの外周面への析出開始面に軸受面を形成することにより、寸法精度及び面精度に優れた軸受面を得ることができるため、軸部材をスムーズに回転させることができる。特に、軸部材との間に潤滑剤を介在させない無潤滑状態で使用する場合には、軸部材の回転時にガタツキが生じやすいため、電鋳軸受を適用して面粗さの小さい滑らかな軸受面で回転軸を支持することが有効となる。
【００１４】
電鋳部は、軸部材との摺動性に優れた材料で形成することが望ましい。例えば、電鋳部の母材となる金属を軸部材との摺動性（すべり性）に優れた素材とする他、電鋳部に固体潤滑材（ＰＴＦＥ等）を含有させて軸受面に露出させることにより、軸部材との摺動部における摺動性を高めることができる。この場合、摺動性を高める母材金属あるいは固体潤滑材のうち、軸受面に露出しないものは摺動性の向上に寄与しない。そこで、電鋳部を複数層構造とし、最も内径側の層の内周面に軸受面を形成すると共に、この層を他の層よりも摺動性に優れた材料で形成すれば、摺動性を高める金属や固体潤滑材等の使用量を必要最小限とすることができ、材料コストを抑えることができる。
【００１５】
以上のようなすべり軸受は、事務機器のローラの回転軸支持用として好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、比較的大径な軸部材を支持するすべり軸受を安価で実用的なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】すべり軸受の軸方向断面図である。
【図２】電鋳部形成工程で使用するマスターの斜視図である。
【図３】電鋳部形成工程を示す断面図である。
【図４】マスターの外周に電鋳部を析出させた状態を示す斜視図である。
【図５】樹脂部を形成するための金型の断面図である。
【図６】マスター、電鋳部、及び樹脂部の一体品を示す軸方向断面図である。
【図７】すべり軸受の他の例を示す軸方向断面図である。
【図８】すべり軸受の他の例を示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るすべり軸受１は、図１に示すように、内周面に軸受面を有する電鋳部１０と、電鋳部１０を外周から保持する樹脂部２０とを備える。この軸受１は、内周に挿入された軸部材Ｓ（鎖線で示す）を軸受面で支持するものである。軸部材Ｓは直径が６〜２０ｍｍであり、例えば事務機器のローラの回転軸である。本実施形態では、軸受１と軸部材Ｓとの間に潤滑剤を介在させない無潤滑状態とされ、軸部材Ｓの回転時には、軸受１の軸受面と軸部材Ｓの外周面とが直接接触摺動する。
【００２０】
電鋳部１０は金属材料で形成され、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｓｎのうちの少なくとも一種を含む金属材料で形成される。電鋳部１０の金属材料には、例えば固体潤滑剤（ＰＴＦＥ）等の添加材を配合してもよい。この場合、軸受面にＰＴＦＥが露出することにより、軸部材Ｓとの潤滑性を高めることができる。本実施形態では、電鋳部１０が円筒状をなし、この円筒面状内周面１１の全面が軸受面となる。電鋳部１０の外周面１２は円筒面状をなし、これにより電鋳部１０の肉厚は軸方向で一定となっている。電鋳部１０の肉厚は、上記のように軸部材Ｓの直径が６〜２０ｍｍである場合、０．２〜０．３５ｍｍの範囲内に設定される。
【００２１】
樹脂部２０は、電鋳部１０をインサート部品とした樹脂の射出成形により形成される。本実施形態では、樹脂部２０が円筒状に形成され、樹脂部２０の円筒面状内周面２１の全面で電鋳部１０の円筒面状外周面１２の全面を保持している。樹脂部２０の外周面２２も円筒面状に形成され、これにより樹脂部２０の肉厚は軸方向で一定となっている。
【００２２】
樹脂部２０の材料としては、収縮率が１％以下のものを使用することができる。具体的には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂や、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の非晶性樹脂を使用することができる。これらの樹脂単体で収縮率が１％を超えるような場合、あるいは収縮率は１％以下であるがさらに収縮率を抑える場合は、充填材を加えることにより収縮率を調整することができる。充填材としては、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の導電性充填材を使用することができる。これらの充填材は、単独で用いても良いし、二種以上を混合して用いても良い。
【００２３】
電鋳部１０のヤング率Ｅ1と樹脂部２０のヤング率Ｅ2との比Ｅ1／Ｅ2は、５〜２０の範囲内に設定される。言い換えると、ヤング率比Ｅ1／Ｅ2が５〜２０の範囲内となるように、電鋳部１０及び樹脂部２０の材質、添加材、あるいは充填材の種類及び量を設定する。
【００２４】
以下、すべり軸受１の製造工程を説明する。
【００２５】
すべり軸受１は、マスター３０に電鋳部１０を析出形成する工程（電鋳部形成工程、図２〜４参照）と、マスター３０及び電鋳部１０をインサート部品として樹脂部２０を射出成形する工程（樹脂部成形工程、図５及び６参照）と、マスター３０をすべり軸受１から分離する工程（マスター分離工程、図示省略）とを経て製造される。
【００２６】
（１）電鋳部形成工程
この工程で使用されるマスター３０は、図２に示すように円筒面状外周面３１を有し、この円筒面状外周面３１が電鋳部１０の内周面１１（軸受面）を成形する成形面となる。図示例では、マスター３０が円筒面状外周面３１及び円筒面状内周面３２を有する中空のリング状に形成される。本実施形態では、電鋳部１０が電解めっきにより形成され、このためマスター３０は導電性材料（例えばステンレス鋼）で形成される。マスター３０の材質及び熱処理方法は適宜設定され、例えばステンレス鋼のほか、導電処理を施したセラミック等で形成することもできる。マスター３０の表面（とくに外周面３１）には、電鋳部１０から分離する際の摩擦を低減するために、フッ素系の樹脂コーティングを施すことが好ましい。
【００２７】
そして、図３に示すように、複数のマスター３０を主電極４１に外挿し、電鋳浴４２に浸漬する。具体的には、主電極４１の下端部には外径へ突出したフランジ部４１ａが設けられ、このフランジ部４１ａの上に複数のマスター３０が主電極４１に外挿された状態で積層される。積層された複数のマスター３０のうち、最上部のマスター３０の上面及び最下部のマスター３０の下面には、金属の析出を防止する処理が施されており、例えばこれらの面を覆う中空円盤形状の被覆部材４３が設けられる。電鋳浴４２には、ＮｉやＣｕ等の電鋳部１０を形成する金属イオンが含まれる。さらに、この電鋳浴４２に、ＰＴＦＥなどの固体潤滑剤、カーボンなどの摺動材、あるいはサッカリン等の応力緩和材等を必要に応じて含有させてもよい。
【００２８】
この状態で、電源４４により、主電極４１と、主電極４１の周囲に配した副電極４５との間で通電する。これにより、マスター３０の外周面３１が金属材料を析出し、電鋳部１０が形成される（図４参照）。このときの通電時間や電流値等を適宜調節することで、電鋳部１０の厚さが設定される。
【００２９】
尚、上記の電鋳部１０の析出は必ずしも電解めっきで行う必要は無く、溶液に通電せずに金属を析出させる無電解めっきで行ってもよい。この場合、マスター３０は導電性を有する必要は無く、非導電性材料で形成してもよい。
【００３０】
（２）樹脂部成形工程
上記の工程で形成された電鋳部１０及びマスター３０の一体品を金型内に配置する。金型は、図５に示すように、固定型５１及び可動型５２からなり、固定型５１に設けられたピン５３にマスター３０の内周面が嵌合される。この状態で型締めし、ゲート５４を介してキャビティ５５内に溶融樹脂を射出することにより、樹脂部２０を電鋳部１０と一体成形する。
【００３１】
（３）分離工程
樹脂が固化したら型開きし、すべり軸受１（電鋳部１０及び樹脂部２０）とマスター３０との一体品（図６参照）を金型から取り出し、この一体品からマスター３０を分離する。この分離工程では、すべり軸受１を固定した状態でマスター３０を治具等により引き抜くことで、すべり軸受１からマスター３０が分離され、図１に示すすべり軸受１が得られる。
【００３２】
本発明のすべり軸受１は、上述のように、樹脂部２０の樹脂材料の収縮率が１％以下であり、且つ、電鋳部１０のヤング率Ｅ1と樹脂部２０のヤング率Ｅ2との比Ｅ1／Ｅ2が５以上であるため、樹脂部２０の成形収縮による電鋳部１０の変形が抑えられる。従って、樹脂部２０の成形収縮により電鋳部１０の内周面１１がマスター３０の外周面に押し付けられることがないため、マスター３０を容易に分離することができると共に、マスター３０の分離後に電鋳部１０が変形することを防止できる。
【００３３】
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同一の構成及び機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図７に示すすべり軸受１０１は、電鋳部１１０が複数層構造になっている点で上記の実施形態と異なる。具体的に、電鋳部１１０は、内周面１１１ａが軸受面となる円筒状の内側電鋳層１１１と、内側電鋳層１１１の外側に設けられた円筒状の外側電鋳層１１２とからなる２層構造となっている。外側電鋳槽１１２は、内周面１１２ａが内側電鋳槽１１１の外周面１１１ｂに密着し、外周面１１２ｂが樹脂部２０の内周面２１に密着している。内側電鋳層１１１は、外側電鋳層１１２よりも軸部材との摺動性に優れた材料で形成され、例えば内側電鋳層１１１の材料に固体潤滑材が配合される。
【００３５】
このように、内側電鋳層１１１に固体潤滑材を配合することで、固体潤滑材が軸受面となる内側電鋳層１１１の内周面１１１ａ（軸受面）から露出し、軸部材との摺動性を向上させる。また、外側電鋳層１１２には固体潤滑材を配合しないことで、固体潤滑材の使用量を必要最小限とすることができ、材料コストを低減することができる。
【００３６】
このすべり軸受１０１は、以下のようにして製造される。まず、金属イオン及び固体潤滑材を含んだ電鋳浴にマスターを浸漬し、マスターの外周面に内側電鋳層１１１を析出させる。その後、このマスター及び内側電鋳層１１１を前記電鋳浴から取り出して他の電鋳浴に浸漬し、内側電鋳層１１１の外周面に外側電鋳層１１２を析出させる。その後の工程は上記と同様であるため重複説明を省略する。
【００３７】
図８に示すすべり軸受２０１は、樹脂部２２０の形状が上記の実施形態と異なる。具体的には、樹脂部２２０が、電鋳部１０の外周面１２を保持する円筒面状の小径内周面２２１と、小径内周面２２１の軸方向一方に設けられた大径内周面２２２と、軸方向一端部から外径に向けて延びたフランジ部２２３とを有する。フランジ部２２３は、事務機器等に装着する際に事務機器側の部材に固定される部分となる。樹脂部２２０のうち、電鋳部１０を保持する軸方向領域においては、その肉厚が一定となっている。
【００３８】
以上の実施形態では、すべり軸受が無潤滑状態で使用される場合が示されているが、これに限らず、すべり軸受１の軸受面と軸部材Ｓの外周面との間の軸受隙間に、潤滑剤（例えば潤滑油）を介在させてもよい。この場合、軸受隙間に形成される潤滑膜に動圧作用を積極的に発生させる動圧発生部（例えば、へリングボーン形状やステップ形状の動圧溝）を、電鋳部１０の内周面１１に形成してもよい。
【００３９】
また、以上の実施形態では、すべり軸受が事務機器用ローラの回転軸支持用として使用される場合を示しているが、これに限らず、直径が６〜２０ｍｍの軸部材を支持する用途であれば本発明のすべり軸受を好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１     すべり軸受
１０   電鋳部
２０   樹脂部
３０   マスター
４１   主電極
４２   電鋳浴
４３   電源
４４   副電極
５１   固定型
５２   可動型
５３   ピン
５４   ゲート
５５   キャビティ
Ｓ     軸部材
【図１】
0005586908.tif 000002
【図２】
0005586908.tif 000003
【図３】
0005586908.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005586908.tif 000007
【図７】
0005586908.tif 000008
【図８】
0005586908.tif 000009