(57)【要約】【課題】導電性に優れたグリース組成物を封入し、さらに優れた導電被膜で被覆された事務機用樹脂巻き軸受を提供する。【解決手段】外輪３の外径面及び端面を樹脂部材５で被覆した事務機用樹脂巻き軸受において、樹脂部材５が、ガラス繊維を０〜５０質量％、及びカーボンブラックを１〜１５質量％とを含有したポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなり、軸受軌道面には、フッ素油、フッ素化合物を含有してなる増ちょう剤、および０．１〜１０質量％のカーボンブラックとを配合したグリース組成物が封入されていること、を特徴とする事務機用樹脂巻き軸受。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の外径面及び端面を樹脂部材で被覆した事務機用樹脂巻き軸受において、
前記樹脂部材が、ガラス繊維を０〜５０質量％、及びカーボンブラックを１〜１５質量％とを含有したポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなり、
軸受軌道面には、フッ素油、フッ素化合物を含有してなる増ちょう剤、および０．１〜１０質量％のカーボンブラックとを配合したグリース組成物が封入されていること、
を特徴とする事務機用樹脂巻き軸受。
【請求項２】
前記フッ素化合物を、ポリテトラフルオロエチレン及びポリ三フッ化エチレンの少なくとも一方としたことを特徴とする請求項１に記載の事務機用樹脂巻き軸受。
【請求項３】
前記フッ素油を、パーフルオロポリエーテルおよびフルオロホスファゼンのうち少なくとも一種としたことを特徴とする請求項１に記載の事務機用樹脂巻き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた導電性を有する事務機用樹脂巻き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な事務機器や情報機器、例えば複写機においては、その可動部分には多数の転がり軸受が使用されている。該転がり軸受の内外輪の軌道面と転動体との間には回転中は油膜が形成されていて、前記軌道面と前記転動体とは非接触となっている。このような転がり軸受においては前記回転に伴って静電気が発生するため、その放射ノイズが複写機の複写画像に歪み等の悪影響を及ぼす等の不都合が生じる場合がある。
【０００３】
このような不都合を生じることを防止するため、導電性グリース組成物を転がり軸受内部に封入することによって内外の軌道輪及び転動体を導電状態とするとともに、前記内外の軌道輪のうち一方を接地することによって静電気を該転がり軸受から除去するという対策が取られている。このような導電性グリース組成物としてはカーボンブラックを増ちょう剤兼導電性付与添加剤として使用したもの（例えば特許文献１、特許文献２参照）や、有機金属化合物である帯電防止剤又は油溶性の界面活性剤を溶解したもの（特許文献３参照）が知られており、複写機では主に現像部で使用されている。
【０００４】
【特許文献１】特公昭６３−２４０３８号公報
【特許文献２】特開２００２−８０８７９号公報
【特許文献３】特開平３−３５０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、事務機等の小型化が進み、軸受間の距離が短くなっている傾向がある。そのため現像部以外の場所における転がり軸受においても導電性が求められてきている。すなわち、複写機における光学部や給紙部・排紙部に使用される樹脂巻き軸受にも導電性が求められている。
【０００６】
本発明はこのような樹脂巻き軸受に着目してなされたものであり、導電性に優れたグリース組成物を封入し、さらに優れた導電被膜で被覆された事務機用樹脂巻き軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは上記の課題を解決すべく検討した結果、樹脂巻き軸受におけるグリース組成物のみでなく樹脂部材にもカーボンブラックを配合することで、さらなる導電性を付与することを見出した。すなわち、本発明は下記（１）〜（３）に示すような事務機用樹脂巻き軸受である。
【０００８】
（１）外輪の外径面及び端面を樹脂部材で被覆した事務機用樹脂巻き軸受において、
前記樹脂部材が、ガラス繊維を０〜５０質量％、及びカーボンブラックを１〜１５質量％とを含有したポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなり、
軸受軌道面には、フッ素油、フッ素化合物を含有してなる増ちょう剤、および０．１〜１０質量％のカーボンブラックとを配合したグリース組成物が封入されていること、
を特徴とする事務機用樹脂巻き軸受。
（２）前記フッ素化合物を、ポリテトラフルオロエチレン及びポリ三フッ化エチレンの少なくとも一方としたことを特徴とする（１）に記載の事務機用樹脂巻き軸受。
（３）前記フッ素油を、パーフルオロポリエーテルおよびフルオロホスファゼンのうち少なくとも一種としたことを特徴とする（１）に記載の事務機用樹脂巻き軸受。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明の事務機用樹脂巻き軸受では、内外輪の導電状態が良好に維持される。したがって複写機における光学部や給紙部・排紙部に使用される樹脂巻き軸受にも好適に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明について詳細に説明する。
本願発明の事務機用樹脂巻き軸受（以下、樹脂巻き軸受とも言う）は、その構成自体は制限されるものではなく、例えば図１にその平面図を例示することができる。この樹脂巻き軸受１は、内輪２と外輪３との間に複数の転動体４を転動自在に保持しており、外輪３の端面および外径面を被覆するように樹脂部材５が巻かれている。そして、内輪２と外輪３と転動体４とで形成される軸受軌道面にグリース組成物（図示せず）が封入されている。
【００１１】
本願発明の樹脂巻き軸受において、上記樹脂部材は０〜５０質量％のガラス繊維と１〜１５質量％のカーボンブラックを含有したポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなる。カーボンブラックの含有量は１質量％未満であると十分な導電性を発揮せず、添加量が１５質量％を超えると樹脂の安定性に不安が生じてしまう。
【００１２】
また、上記の樹脂巻き軸受に封入するグリース組成物は、下記に示す成分を配合してなる。
【００１３】
基油にはフッ素油を用いる。具体的にはパーフルオロポリエーテル（直鎖型、側鎖型）、フルオロホスファゼンなどが挙げられる。これらは単独又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。なお、パーフルオロポリエーテルは、末端基にカルボキシル基、イソシアネート基を導入したものや、エステル変性、アルコール変性したものでもよい。
【００１４】
フッ素油の動粘度は特に限定されるものではないが、４０℃における動粘度が２４５〜７００ｍｍ2／ｓとすることが好ましい。２４５ｍｍ2／ｓ未満であると、高温、低速、高荷重という条件下で焼付き寿命が低下するおそれがあり、７００ｍｍ2／ｓを超えると、転がり軸受の軌道輪の軌道面と転動体との間に形成される油膜の厚さが比較的厚くなるので、適当な導電性を保てなくなる。
【００１５】
増ちょう剤はフッ素化合物を含む。フッ素化合物としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化エチレンなどのフッ素樹脂が挙げられる。配合量は、後述するカーボンブラックが経時的に良好に分散し続けるように調節する。なお、本発明の目的を妨げない限り、公知の増ちょう剤を併用してもよい。併用される公知の増ちょう剤としては、例えば、Ｌｉ石けん、シリカ、Ｃａ石けん、Ａｌ石けん、Ｌｉコンプレックス石けん、Ａｌコンプレックス石けん、Ｃａコンプレックス石けん、ポリウレア、ベントナイト等が挙げられる。
【００１６】
グリース組成物にはさらにカーボンブラックを添加する。カーボンブラックにはグリース組成物に導電性を付与すると共にちょう度を増加させる働きがある。その添加量は、グリース組成物全量に対して０．１〜１０質量％である必要がある。０．１質量％未満であると十分な導電性が得られず、また、１０質量％超過であると、グリース組成物のちょう度が大きくなり過ぎる。カーボンブラックの種類は特に限定されるものではないが、分散性の点から給油性に富むもの（ＤＢＰ給油量が１８０ｍｌ／１００ｇ以上）が望ましい。また、親油性を有し、比表面積が２５０ｍ2／ｇ以上と大きいカーボンブラックを使用することが好ましい。比表面積が２５０ｍ2／ｇ未満であると、十分な導電性が得られないおそれがある。
【００１７】
増ちょう剤とカーボンブラックの含有量は、グリース組成物全体の３質量％以上２５質量％以下であることがより好ましく、５質量％以上２０質量％以下であることがさらに好ましく、７質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【００１８】
グリース組成物には、摩耗防止添加剤、極圧剤、油性剤の各添加剤のうち少なくとも１種をさらに添加してもよい。そうすれば、転がり軸受は高温下において、長期にわたってより安定した導電性を示すことができる。添加量も本発明の所望の目的を達成できれば特に制限はないが、通常グリース組成物全量に対し０．１〜１０質量％である。
【００１９】
これらの添加剤が有する官能基は、軌道面等を構成する金属に対して吸着作用を有していて、そのため前記添加剤が軌道面等に吸着される。このことにより潤滑性が高められるので、軌道面等に金属接触による微小な損傷が生じることが防止されて、導電性を維持する効果が発揮される。使用可能な上記各添加剤は、その耐熱性やフッ素油に対する溶解性により限定される。
【００２０】
摩耗防止添加剤としては、有機リン系化合物等が挙げられる。有機リン系化合物としては、例えば、一般式（ＲＯ）3ＰＯで示される正リン酸エステル（リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、リン酸トリオクチル（ＴＯＰ）等）、一般式（ＲＯ）2Ｐ（Ｏ）Ｈで示される亜リン酸ジエステルや一般式（ＲＯ）3Ｐで示される亜リン酸トリエステルのような亜リン酸エステル等が挙げられる。なお、上記のＲはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基を示す。
【００２１】
また、極圧剤としては、Ｚｎ−ＤＴＰ（ジチオリン酸亜鉛）、Ｍｏ−ＤＴＰ（ジチオリン酸モリブデン）等のＤＴＰ金属化合物、Ｎｉ−ＤＴＣ（ニッケルジチオカーバメイト）、Ｍｏ−ＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメイト）等のＤＴＣ金属化合物、イオウ、リン、塩素等を含む有機金属化合物などが挙げられる。
【００２２】
さらに、油性剤としては、アミン系化合物やオレイン酸、コハク酸エステル等の有機脂肪酸化合物などが挙げられる。
【００２３】
なお、これらの添加剤以外に、亜硝酸塩、ベンゾトリアゾール・ＭｇＯ、Ｃａスルホネート、フルオロホスファゼン誘導体、マイカ等の層状化合物、ＭｏＳ2等の固体潤滑剤を併用することができる。ただし、前記フッ素油とのなじみ性、溶解性が乏しいため、１０質量％以上用いても効果が乏しい。
【００２４】
さらに、前記グリース組成物には、無機化合物の微粒子を添加することが好ましい。そうすれば、前記内輪及び前記外輪の軌道面や前記転動体の転動面に、酸化皮膜が生成したり前記グリース組成物の分解物等の有機物が吸着、固着したりしたとしても、前記内輪及び前記外輪の軌道面や前記転動体の転動面が前記無機化合物の微粒子によってミクロ的に研磨される。換言すれば前記無機化合物の微粒子によって超仕上げを施された状態となるので、前記内輪及び前記外輪の軌道面や前記転動体の転動面に常に新生面が現れることとなって、長期にわたって低い電気抵抗値が維持される。
【００２５】
無機化合物の微粒子の添加量は、グリース組成物全体に対して０．０５〜７質量％であることが好ましい。０．０５質量％未満であると酸化皮膜生成の抑制効果が小さく、７質量％超過であると摩耗が増大して転がり軸受の音響特性や回転性能が低下するおそれがある。
【００２６】
無機化合物の微粒子の粒径は、転がり軸受用グリース組成物として支障をきたさない程度の粒径である必要がある。転がり軸受においては、一般的に粒径が約２μｍを超える粒子は異物（ゴミ）として作用し、硬い粒子の場合には軌道面や転動面の摩耗を促進し、軸受の早期損傷の原因となる。また、軸受の音響特性を劣化させる場合もある。したがって、無機化合物の微粒子は、平均粒径が２μｍ以下である必要がある。
平均粒径の下限値は特に限定されるものではないが、現在の入手可能な無機化合物の微粒子のなかで最小の平均粒径は０．０５μｍであり、０．０５μｍまでは上記の作用が十分に発現することを確認している。さらに、潤滑寿命と酸化皮膜形成の抑制とを考慮すれば、粒径はフッ素油の油膜の膜厚と同程度であることが望ましい。また、粒子の形状は球形に近いほど好ましいが、上記粒径の範囲内であれば多面体（立方体や直方体等）や極端には針状であってもよい。
【００２７】
無機化合物の種類は、金属表面に生成した酸化皮膜や固着した有機物を上記のようにミクロ的に研磨することができるならば、特に限定されるものではない。具体例としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＺｒＯ2、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ、部分安定化ジルコニアの一種）等の金属酸化物、ベントナイト、スメクタイト、雲母等の（合成）粘土鉱物、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ等の金属窒化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣ等の金属炭化物を挙げることができる。
【００２８】
なお、フッ素油や増ちょう剤との親和性を改善するために、無機化合物の微粒子の表面を親油性に改質したものを用いてもよい。さらに、高温下における軌道面、転動面への酸化皮膜形成や発錆を抑制するため、軌道面、転動面に防錆剤を塗布してもよい。そうすれば、２００℃以上の高温下においても、転がり軸受の導電性がより安定して維持される。使用される防錆剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、フッ素系の防錆油全般や、フッ素系誘導体（末端基をヒドロキシル基、イソシアネート基、エステル基、カルボキシル基等に変性したパーフルオロポリエーテルなど）を含有する油等が挙げられる。
【００２９】
また、グリース組成物におけるフッ素油と増ちょう剤との配合比率は、転がり軸受の用途やその使用温度に適したちょう度となるようなものであればよく、特に限定されるものではないが、通常はＮＬＧＩ混和ちょう度のちょう度番号がＮｏ．１〜Ｎｏ．３番の範囲が選択される。
【００３０】
さらに、混和ちょう度が２００〜３５０であることがより好ましい。ここでいう混和ちょう度とは日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ２２２０に準じて測定した値をいう。混和ちょう度が２００未満であると樹脂巻き軸受に封入した際にグリース組成物が硬すぎてトルク性能が低下する。また、３５０超過だとグリース組成物が柔らか過ぎてグリースが封入部外部へ流出するおそれがある。
【００３１】
なお、本発明の樹脂巻き軸受に、カーボンブラック等を含有する導電性ゴムなどで構成される接触シールを内外輪間に配設すれば、さらに導電性を高めることができるので好ましい。
【実施例】
【００３２】
［試料調製］
表１に示した配合のグリース組成物（５種類）を調製した。用いた素材の商品名、メーカを下記に記す。
樹脂：ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂；呉羽化学工業（株）「フォートロン  ＫＰＳ」
ガラス繊維；日東紡績（株）「ＣＳ３Ｊ−２７３」（シランカップリング剤処理ガラスチョップドストランド）
ウィスカ：炭酸カルシウムウィスカー；丸尾カルシウム（株）「ウィスカルＡ」
なお、すべてのグリース組成物に酸化防止剤（イルガノックスＬ５７  チバガイギー社）０．９％、腐食防止剤（イルガメット３９  チバガイギー社）０．１％、防錆剤としてＮＡＳＵＬ  ＢＳＮ（ＫＩＮＧ社）を添加した。各グリース組成物に対して以下の試験を行った。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
［導電性試験、音響試験］
グリース組成物を封入した樹脂巻き軸受について回転試験を行い、回転時の軸受電気抵抗値（以下抵抗値とも言う）を測定し、導電性を評価した。また、回転試験後のアンデロン値を測定し、音響を評価した。
【００３５】
以下に、回転試験に用いた装置を説明する。
回転中の内外輪の抵抗値（最大値）を測定する際、図２に示すような装置に深溝玉軸受を装着する。図２中、符号１１は測定対象の深溝玉軸受を示している。そして内輪１１ａに取付けられた軸部材１２をモータ１３によって回転駆動することによって軸受１１を回転するように構成されている。そして、内輪１１ａと一体となっている軸部材１２と外輪１１ｂとの間に、定電圧電源１４によって所定の定電圧が印加される。
【００３６】
この定電圧電源１４と並列に接続されている抵抗測定装置１５は、測定した電圧値（アナログ値）をＡ／Ｄ変換回路１６に出力する。Ａ／Ｄ変換回路１６は、予め設定されたサンプリング周期でデジタル値に変換し、当該変換したデジタル信号を演算処理装置１７に出力する。本実施形態では、サンプリング周期として５０ｋＨｚ（サンプリング時間間隔＝０．０２ｍｓ）に設定してある。
【００３７】
演算処理装置１７は、最大抵抗値演算部１７Ａと、閾値処理部１７Ｂと、波数カウント部１７Ｃとを備える。最大抵抗値演算部１７Ａは、入力したデジタル信号に基づき最大抵抗値を演算する。閾値処理部１７Ｂは、入力したデジタル信号について所定閾値で閾値処理を行い雑音を除去する。波数カウント部１７Ｃは、閾値処理部１７Ｂからのパルスカウントについて、経時的なパルス値の増減変化によって、所定時間単位毎の変動回数つまり波山の波数をカウントし、その単位時間当たりの波数の平均値を求める。また、演算処理装置１７は、求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を表示装置１８に出力する。本実施形態では、上記波数をカウントする単位時間を０．３２８秒に設定してある。表示装置１８はディスプレイなどから構成され、演算処理装置１７が求めた最大抵抗値及び単位時間当たりの波数の平均値を表示する。
【００３８】
次に、上記構成の装置を使用して深溝玉軸受１１の抵抗値を評価する方法について説明する。
モータ１３を駆動して軸部材１２つまり内輪１１ａを所定回転速度で回転させた状態で、定電圧電源１４から深溝玉軸受１１の内外輪１１ａ、１１ｂ間に所定の定電圧を印加する。このとき、内外輪１１ａ、１１ｂ間に電流が流れるが、スパーク等によって電圧が変動する。その電圧が抵抗測定装置１５で測定され、続いてＡ／Ｄ変換回路１６によってデジタル値に変換され、そのデジタル信号に基づいて、演算処理装置１７が、最大抵抗値及び所定単位時間当たりの波数を求め、その値が表示装置１８に表示される。
【００３９】
測定条件を以下に示す。
軸部材１２の回転速度：１２０ｍｉｎ-1
印加電圧  ：３０Ｖ
抵    抗  ：３００ｋΩ
最大電流  ：１００μＡ
雰囲気温度：２３０℃
【００４０】
封入するグリース組成物の種類を変えた数種の軸受を用意した。上記構成の装置を使用して、各軸受について回転を開始して２００時間が経過した時の抵抗値（最大値）を測定した。実施例１での抵抗値を◎と評価して、その抵抗値の１倍以上〜１０倍未満を○、１０倍以上〜１００倍未満を△、１００倍以上を×とした。また試験後のアンデロン値を測定し、音響が初期の軸受と比べて＋１０以内を合格とした。表１に試験結果を示した。
【００４１】
実施例２では、抵抗値が実施例１の１０倍未満にとどまり、音響も合格であった。抵抗値の差は、実施例１には樹脂に配合されていた無機化合物微粒子であるウィスカが、実施例２には含まれなかったことが起因したと考えられる。
実施例２と比較例を比較すると、カーボンブラックをグリース中に含有しない比較例１および３は、音響試験では合格であったものの抵抗値が実施例の値を上回った。特に比較例３は樹脂部材中にもカーボンブラックを含まず、抵抗値がさらに上回った。比較例２はグリース中のカーボンブラックが１２質量％と過剰量含まれており、音響が悪化した。すなわち、カーボンブラック含有量が本発明の範囲外である比較例はいずれも実施例より劣る結果となった。
【００４２】
また、同じ軸受抵抗測定条件において、実施例１、２および比較例１の２００時間毎の抵抗値を測定した。そして２００時間経過時の実施例１の値を基準に、相対値として評価した。図３に結果を示す。
２００時間の時点で、比較例１の抵抗値は実施例１および２の約１０倍であった。測定が終了する１０００時間後には、実施例ではいずれも２００時間後から５倍未満しか増加しなかったが、比較例１は１００倍にまで達した。したがって、実施例のほうが抵抗値そのものが低く、さらに導電状態も長時間維持されると言える。
【００４３】
さらに、実施例１のグリース組成物中のカーボンブラック量を変化させ、それぞれ２００時間後の抵抗値を測定した。添加量が５質量％の時を基準とし、図３同様相対値で示し、図４にまとめた。同様にアンデロン値の測定も行い、図４に併記した。
抵抗値はカーボンブラック量が０質量％の時は３００倍にも達したが、０．１質量％を添加しただけで著しく減少し、２０倍程度まで下がった。そして１質量％以上添加するとほぼ基準値を示した。一方アンデロン値は１０質量％未満において基準値のままであったが、１０質量％では約１．２倍に増加し、１５質量％では４倍近くにまで達した。これより、高導電性と低音響の均衡を良好に保つためには、グリース組成物中のカーボンブラックの添加量は０．１〜１０質量％が好ましいことが示された。
【００４４】
以上説明したように、本発明の樹脂巻き軸受では、高温下においても長期にわたって優れた導電性を保つことが認められ、さらに音響にも問題が無いことが示された。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の樹脂巻き軸受の一実施形態を示す平面図である。
【図２】軸受の電気抵抗値を測定する装置の概略構成図である。
【図３】軸受の回転時間と軸抵抗の最大値との相関を示すグラフである。
【図４】カーボンブラックの添加量と軸受抵抗の最大値およびアンデロン値との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１    樹脂巻き軸受
２    内輪
３    外輪
４    転動体
５    樹脂部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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