(57)【要約】【課題】高温，低速，且つ高面圧条件下で使用されても摩耗や焼付きが生じにくい転動装置を提供する。【解決手段】深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有し内輪１の径方向外方に配された外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口をほぼ覆うシールド５，５と、を備えている。そして、内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が内設された空隙部内には、軌道面１ａ，２ａと転動体３との間の潤滑を行うグリースＧが配されている。このグリースＧは、基油がフッ素油で増ちょう剤がフッ素樹脂であるフッ素グリースであり、一次粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子が添加されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、を備える転動装置において、前記潤滑剤を、一次粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子を含有するフッ素グリースとしたことを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，直動ベアリング等のような転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受においては、内輪，外輪，転動体等の部材は鋼等の金属材料から構成されている。また、転がり軸受の内部にグリース等の潤滑剤を循環させるか或いは封入することにより、潤滑が行われている。このような従来の転がり軸受は、通常の使用条件下では問題なく使用されている。
一方、複写機，レーザービームプリンター，ファックス又はこれらの複合機などの事務機器においては、該事務機器の更なる高性能化（用紙１枚当たりの処理速度の向上等），更なるコンパクト化の要求があり、常に改良が求められている。このような要求を満たすため、前記事務機器の用紙の搬送部などに用いられる転がり軸受は、より小型のものが使用され、且つその使用条件はより高面圧になる傾向にある。
【０００３】
特に、定着部のヒートロールやプレッシャーロールに用いられる転がり軸受は、ｄｍｎ２００００以下の低速条件で使用されるとともに、その使用される工程が用紙上のトナーを熱により溶かして用紙上に定着させる工程であるため、２００〜２５０℃の高温下で使用されるので、さらに使用条件が厳しい（定着部以外の部分において使用される場合は１００〜１５０℃）。
【０００４】
その上、省資源化のためヒートロール部ユニットのリサイクル使用が進められているので、該部分に使用される転がり軸受は、高温環境下でより長寿命であることが要求されている。
このような高温，低速，且つ高面圧条件下で使用される転がり軸受においては、転動体と軌道輪との接触面に潤滑剤による油膜が形成しにくいため、転動体と軌道輪との直接接触により摩耗が発生しやすいという問題があった。
【０００５】
このような事情から、高温，低速，且つ高面圧条件下で使用される転がり軸受の潤滑には、フッ素油を基油としフッ素樹脂を増ちょう剤とするフッ素グリースが用いられることが多かった（特許文献１〜５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１３１０８７号公報
【特許文献２】特開２００７−３９６３５号公報
【特許文献３】特開２０００−２４０６６８号公報
【特許文献４】特開２００２−２５０３５３号公報
【特許文献５】特開２００４−１０８４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、転がり軸受の使用条件は益々厳しくなっているので、耐摩耗性及び耐焼付き性のさらなる向上が求められている。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、高温，低速，且つ高面圧条件下で使用されても摩耗や焼付きが生じにくい転動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記両軌道面と前記転動体との間の潤滑を行う潤滑剤と、を備える転動装置において、前記潤滑剤を、一次粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子を含有するフッ素グリースとしたことを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明は種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリングである。また、本発明における内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転動装置は、高温，低速，且つ高面圧条件下で使用されても摩耗や焼付きが生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】転がり軸受の摩耗試験の結果を示すグラフである。
【図３】転がり軸受の焼付き寿命試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受の構造を説明する部分縦断面図である。
この深溝玉軸受は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有し内輪１の径方向外方に配された外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口をほぼ覆うシールド５，５と、を備えている。なお、シールド５の代わりに接触形ゴムシールを用いてもよい。また、保持器４やシールド５は備えていなくてもよい。
【００１３】
そして、内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が内設された空隙部（軸受空間）内には、軌道面１ａ，２ａと転動体３との間の潤滑を行うグリースＧが配されている。このグリースＧは、基油がフッ素油で増ちょう剤がフッ素樹脂であるフッ素グリースであり、一次粒径が５０ｎｍ以下の超微粒子が添加されている。
このような深溝玉軸受は、グリースＧが一次粒径５０ｎｍ以下の超微粒子を含有しているので、高温，低速，且つ高面圧条件下で使用された場合に、前記超微粒子を含有していないフッ素グリースを用いた場合と比べて摩耗や焼付きが生じにくい。よって、複写機，レーザービームプリンター，ファックス又はこれらの複合機などの事務機器の用紙の搬送部などに用いられる転がり軸受、特に定着部のヒートロールやプレッシャーロールに用いられる転がり軸受として好適である。
【００１４】
以下に、グリースＧを構成する各成分について詳細に説明する。
〔超微粒子について〕
超微粒子は転動装置の摩擦接触面に吸着されるため、内輪１，外輪２の軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面との直接接触が抑制され、摩耗や焼付きが低減される。超微粒子の一次粒径が５０ｎｍ超過であると、超微粒子が研摩材として作用して、内輪１，外輪２の軌道面１ａ，２ａや転動体３の転動面の摩耗を促進させるおそれがある。ただし、超微粒子の一次粒径が３ｎｍ未満であると、超微粒子の凝集性が強くなるので、グリースＧ中に安定して存在することが難しくなる。このような不都合がより生じにくくするためには、超微粒子の一次粒径は３ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましく、３ｎｍ以上２０ｎｍ未満であることがさらに好ましい。
【００１５】
また、グリースＧ中の超微粒子の含有量は特に限定されるものではないが、グリースＧ全体の０．０１質量％以上５質量％以下が好ましい。超微粒子の含有量が０．０１質量％未満であると、前述の効果が十分に得られないおそれがある。一方、５質量％超過であると、超微粒子がグリースＧ中で凝集しやすくなるため、耐摩耗性や耐焼付き性に悪影響が出るおそれがある。このような問題がより生じにくくするためには、超微粒子の含有量は、グリースＧ全体の０．１質量％以上０．８質量％以下であることがより好ましい。
【００１６】
さらに、グリースＧに含有される超微粒子の種類は特に限定されるものではないが、無機化合物の超微粒子が好ましく、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ），二酸化チタン（ＴｉＯ2 ），酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化ジルコニウム（ＺｎＯ），酸化錫（ＳｎＯ2 ），酸化銅（ＣｕＯ）等の金属酸化物や、炭化ケイ素（ＳｉＣ），炭化チタン（ＴｉＣ），炭化タングステン（ＷＣ）等の金属炭化物があげられる。また、窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ），窒化チタン（ＴｉＮ），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属窒化物や、カーボンブラック，ダイヤモンド等の炭素化合物や、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）も使用可能である。これらの超微粒子の表面には、疎水化処理を施してもよい。これらの超微粒子の中では、前述の効果を十分に得るためには、疎水化処理を施していない二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）が特に好ましい。
【００１７】
〔基油について〕
グリースＧの基油として使用されるフッ素油の種類は特に限定されるものではないが、パーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ）等の液体フッ素化ポリマー油が好ましい。特に、側鎖を有するパーフルオロポリエーテル油は、高温安定性及び耐摩耗性に優れるため好ましい。ただし、メチルフェニルシリコン，ジメチルシリコン等のシリコーン油や、フルオロシリコーンを使用することもできる。
【００１８】
基油の４０℃における動粘度は、１０ｍｍ2 ／ｓ以上６００ｍｍ2 ／ｓ以下であることが好ましい。１０ｍｍ2 ／ｓ未満であると、すべりを含むような条件下及び高面圧条件下で十分な油膜が形成されず、内輪１，外輪２の軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面との直接接触が生じて、摩耗が発生するおそれがある。一方、動粘度が高い方が厚い油膜が形成されやすいので、耐摩耗性及び耐焼付き性には有利であるが、６００ｍｍ2 ／ｓ超過であると、撹拌抵抗が増大しトルクが高くなるおそれがあるため好ましくない。このような不都合がより生じにくくするためには、基油の４０℃における動粘度は４０１ｍｍ2 ／ｓ以上６００ｍｍ2 ／ｓ以下であることがより好ましい。
【００１９】
〔増ちょう剤について〕
増ちょう剤であるフッ素樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの粒子と超微粒子の一次粒径が同程度である場合は、超微粒子がポリテトラフルオロエチレンの増粘性を阻害し、離油が生じやすくなるおそれがあるので、両粒子の一次粒径の比（〔ポリテトラフルオロエチレンの粒子の一次粒径〕／〔超微粒子の一次粒径〕）は５以上５００以下とすることが好ましい。前記比が５未満であると、ポリテトラフルオロエチレンの増粘性が阻害されるおそれがある。一方、前記比が５００超過であると、転動装置の摩擦接触面への超微粒子の吸着が阻害されるおそれがある。
【００２０】
〔添加剤について〕
グリースＧには、グリースに一般的に使用される添加剤を、超微粒子とともに添加しても差し支えない。例えば、酸化防止剤，防錆剤，金属不活性化剤，油性剤，摩耗防止剤，極圧剤があげられる。これらの添加剤は単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。さらに、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリングである。
【００２２】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
以下に示すような組成の７種のグリースを用意して、その耐摩耗性を評価した。まず、グリースについて説明する。実施例１のグリースは、基油が側鎖状のＰＦＰＥ（４０℃における動粘度は４０５ｍｍ2 ／ｓである）で、増ちょう剤がＰＴＦＥであり、グリース全体の０．５質量％の二酸化ケイ素超微粒子が添加されたものである（表１を参照）。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
実施例１のグリースに添加された二酸化ケイ素超微粒子は、日本アエロジル株式会社製の二酸化ケイ素  グレード２００であり、一次粒径は１２ｎｍで、疎水化処理は施されていない。また、ＰＴＦＥの粒子は、二酸化ケイ素超微粒子よりも一次粒径が大きく、両者の一次粒径の比（〔ＰＴＦＥの粒子の一次粒径〕／〔二酸化ケイ素超微粒子の一次粒径〕）は１７である。
【００２５】
また、実施例２〜５のグリースの組成は、表１には示していないが、基油の動粘度が異なる点を除いては実施例１のグリースと全く同一である。基油の４０℃における動粘度は、それぞれ８０、１５０、３４５、５１０ｍｍ2 ／ｓである。また、実施例２〜５のグリースのちょう度は、いずれも実施例１のグリースと同じ２８０である。
さらに、実施例１１のグリースは、基油が直鎖状のＰＦＰＥ（４０℃における動粘度は３１０ｍｍ2 ／ｓである）で、増ちょう剤がＰＴＦＥであり、グリース全体の１質量％の二酸化チタン超微粒子が添加されたものである（表１を参照）。
【００２６】
実施例１１のグリースに添加された二酸化チタン超微粒子は、日本アエロジル株式会社製の二酸化チタン  グレードＴ８０５であり、一次粒径は２１ｎｍで、疎水化処理が施されている。また、ＰＴＦＥの粒子は、二酸化チタン超微粒子よりも一次粒径が大きく、両者の一次粒径の比（〔ＰＴＦＥの粒子の一次粒径〕／〔二酸化チタン超微粒子の一次粒径〕）は２０である。
【００２７】
さらに、比較例１のグリースは、基油が側鎖状のＰＦＰＥ（４０℃における動粘度は８０ｍｍ2 ／ｓである）で、増ちょう剤がＰＴＦＥであり、超微粒子は添加されていない（表１を参照）。ＰＴＦＥは、実施例１に使用した物と同一である。
次に、グリースの耐摩耗性の評価方法について説明する。
【００２８】
〔耐摩耗性の評価方法について〕
グリースの耐摩耗性は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５９６に規定された高速四球試験機に類似の試験機を用いて評価した。すなわち、３個の試験球（玉軸受用のＳＵＪ２製鋼球、直径１／２インチ）を相互に接するように正三角形状に配置して固定し、その中心に形成された凹部に１個の試験球を載置した。そして、グリースを全ての試験球に塗布した後、荷重（面圧１．２ＧＰａ）を負荷した状態で、載置した試験球を一定の速度（すべり速度０．３８ｍ／ｓ）で１時間にわたって回転させた。回転終了後、正三角形状に配置した３個の試験球に生じた摩耗痕の径をＸ方向，Ｙ方向それぞれについて測定し、それらの平均値を摩耗量とした。
【００２９】
実施例２〜５のグリースについて、基油の動粘度と摩耗量との相関性を図２のグラフに示す。図２のグラフに記載の摩耗量は、超微粒子を含有していない比較例１のグリースの摩耗量を１とした場合の相対値で示してある。なお、実施例１１のグリースの摩耗量は、０．７８であった。
【００３０】
次に、以下に示すような組成の８種のグリースを用意して、その耐焼付き性を評価した。実施例２１のグリースは、基油が側鎖状のＰＦＰＥ（４０℃における動粘度は４０５ｍｍ2 ／ｓである）で、増ちょう剤がＰＴＦＥであり、グリース全体の０．５質量％の二酸化ケイ素超微粒子が添加されたものである（表１を参照）。
【００３１】
実施例２１のグリースに添加された二酸化ケイ素超微粒子は、実施例１の場合と同様の物である。また、ＰＴＦＥの粒子は、二酸化ケイ素超微粒子よりも一次粒径が大きく、両者の一次粒径の比（〔ＰＴＦＥの粒子の一次粒径〕／〔二酸化ケイ素超微粒子の一次粒径〕）は８である。
また、実施例２２〜２８のグリースの組成は、表１には示していないが、二酸化ケイ素超微粒子の含有量が異なる点を除いては実施例２１のグリースと全く同一である。二酸化ケイ素超微粒子の含有量は、それぞれ０．００１、０．０１、０．１、０．８、１、５、１０質量％である。また、実施例２２〜２８のグリースのちょう度は、いずれも実施例２１のグリースと同じ２８０である。
【００３２】
次に、グリースの耐焼付き性の評価方法について説明する。
〔耐焼付き性の評価方法について〕
グリースの耐焼付き性は、ＡＳＴＭ  Ｄ１７４１に規定された軸受寿命試験機に類似した試験機を用いて評価した。すなわち、呼び番号６９０７の転がり軸受（内径３５ｍｍ，外径５５ｍｍ，幅１０ｍｍ）にグリースを３ｇを封入し、この試験軸受を前記試験機に装着して、温度２００℃、アキシアル荷重９８０Ｎ、回転速度２００ｍｉｎ-1の条件で回転させた。そして、試験軸受を回転させる駆動モーターが過負荷にて停止するか、軸受温度が２２０℃を超えるまでの時間を測定し、この時間を焼付き寿命とした。
【００３３】
実施例２１〜２８のグリースについて、二酸化ケイ素超微粒子の含有量と転がり軸受の焼付き寿命との相関性を図３のグラフに示す。図３のグラフに記載の焼付き寿命は、超微粒子を含有していない比較例１のグリースの焼付き寿命を１とした場合の相対値で示してある。
図３のグラフから分かるように、二酸化ケイ素超微粒子の含有量が０．０１質量％以上５質量％以下であると転がり軸受の焼付き寿命が優れており、０．１質量％以上０．８質量％以下であると転がり軸受の焼付き寿命が特に優れていた。なお、実施例１１のグリースの焼付き寿命は、２．２であった。
【符号の説明】
【００３４】
１      内輪
１ａ    軌道面
２      外輪
２ａ    軌道面
３      転動体
Ｇ        グリース
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011038591.tif 000006