(57)【要約】【課題】回転軸の軸線に対して垂直のラジアル荷重が軸受面に負荷される滑り軸受において、回転軸の回転によって発生する摩耗粉による悪影響を低減でき、軸受面での良好な摺動状態を維持できる滑り軸受を提供する。【解決手段】滑り軸受１は、回転軸４の外周面に接触する軸受面３と、軸受内面側に回転軸４の外周面に接触しない非接触面とを備え、回転軸４の軸線に対して垂直にラジアル荷重が軸受面３に負荷される軸受であり、非接触面に、合成樹脂繊維などの有機系繊維が植毛された植毛部５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周面に接触する軸受面と、軸受内面側に前記回転軸の外周面に接触しない非接触面とを備え、前記回転軸の軸線に対して垂直のラジアル荷重が前記軸受面に負荷される滑り軸受であって、
前記非接触面に、有機系繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする滑り軸受。
【請求項２】
前記軸受面が断面Ｕ字型軸受のＵ字底部側であり、前記非接触面がＵ字型軸受の開口している両端側軸受面であることを特徴とする請求項１記載の滑り軸受。
【請求項３】
前記軸受面が前記回転軸よりも大きい径を有する断面円筒の内底部側であり、前記非接触面が前記断面円筒の内頂部側であることを特徴とする請求項１記載の滑り軸受。
【請求項４】
前記有機系繊維が、合成樹脂製繊維であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の滑り軸受。
【請求項５】
前記滑り軸受が、画像形成装置における定着ローラまたは加圧ローラの回転軸を支持する軸受であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑り軸受に関する。特に、複写機、複合機、プリンタ（レーザービームプリンタ、インクジェットプリンタなど）、ファクシミリなどの画像形成装置における定着部の定着ローラや加圧ローラなどのローラの回転軸を支持する用途に適用される滑り軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタなどの画像形成装置の定着装置は、感光ドラムから用紙に転写された未定着のトナーを熱と圧力により定着させるものである。定着装置は、筒体にハロゲンヒータ、セラミックヒータなどの熱源を内蔵した定着ローラと、それに対向して設置された加圧ローラとの間に用紙を進入させることで、熱と圧力を同時に加えてトナーを定着させる機構が一般的である。定着ローラおよび加圧ローラのいずれか一方の外周面は、合成ゴムなどの弾性体になっており、他方は剛体である。また、加圧ローラに代えて、ステンレス、ポリイミド樹脂などからなるエンドレスベルトを、弾性体を介して定着ローラ側に押圧する機構も採用されている。
【０００３】
定着ローラおよび加圧ローラは、その回転軸の両端を軸受によって回転自在に支持されている。この軸受としては、ボールベアリング（転がり軸受）、焼結含油軸受、樹脂滑り軸受などが用いられている。このような用途に使用される樹脂滑り軸受としては、開口部を備えたＵ字型、または円筒状の形状が多く用いられ、使用の際には軸受面にグリースが塗布されることが多い。
【０００４】
年々、複写機、プリンタは印刷速度の高速化、省エネルギー化が進んでいるため、軸受には高荷重・高速条件への対応、低トルク化、耐摩耗性の向上が要求されている。また、定着装置の構造によっては導電性も必要となる。ボールベアリングは、焼結含油軸受、樹脂滑り軸受に比べて耐荷重性が高く、トルクが低い反面、高コストである。焼結含油軸受は低コストであるものの、射出成形できる樹脂滑り軸受に比べて設計自由度が低いという欠点がある。そのため、印刷速度が速い、いわゆる高級機種においても、樹脂滑り軸受の適用が望まれている。
【０００５】
樹脂滑り軸受の軸受面と回転軸との接触面積を低減させる方法として、軸受面が回転軸と接触する部分の軸方向の長さを、滑り軸受の軸方向の全長より短く設定することで、トルクを低減する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、軸受の回転トルクの低減を含む潤滑特性の向上を目的として、転動体との接触表面以外で潤滑剤と接触する表面に、繊維を植毛してなる植毛部が形成されている転がり軸受が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２６２２８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／１４１８２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年における画像形成装置の印刷速度の更なる高速化に伴い、軸受に対する要求特性がより厳しくなっている。例えば、コスト低減のために軸受径の小径化が求められている。軸受径の小径化は、軸の小径化でもあるため、高荷重化によって軸が撓み、軸受と軸との接触は軸受幅全面で受けることができなくなる。その結果、軸受の初期使用時は軸受エッジ部で荷重を受けるため摩耗粉が軸受内に多く発生するという問題がある。また、この発生した摩耗粉はグリースにより保持され、保持された摩耗粉により更に軸受が摩耗する悪循環で摩擦摩耗に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００９】
また、一般的に、グリースの保持性向上等の目的で、負荷部などにおいてグリース溝を形成する場合や植毛部を形成する場合では、その形状や位置、使用条件によっては、逆効果になることがあり、十分な効果が得られないおそれがある。
【００１０】
本発明はこれらの問題に対処するためになされたものであり、回転軸の外周面に接触する軸受面と、回転軸の外周面に接触しない非接触面とを備え、回転軸の軸線に対して垂直にラジアル荷重が負荷される滑り軸受において、軸回転によって発生する摩耗粉による悪影響を低減でき、 軸受面での良好な摺動状態を維持できる滑り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】
【００１１】
本発明の滑り軸受は、回転軸の外周面に接触する軸受面と、軸受内面側に上記回転軸の外周面に接触しない非接触面とを備え、上記回転軸の軸線に対して垂直のラジアル荷重が上記軸受面に負荷される滑り軸受であって、上記非接触面に、有機系繊維が植毛された植毛部を有することを特徴とする。
【００１２】
上記軸受の第一形態として、軸受面が断面Ｕ字型軸受のＵ字底部側であり、非接触面がＵ字型軸受の開口している両端側軸受面であることを特徴とする。また、上記軸受の第二形態として、軸受面が回転軸よりも大きい径を有する断面円筒の内底部側であり、非接触面が断面円筒の内頂部側であることを特徴とする。
【００１３】
上記植毛部において植毛されている有機系繊維が合成樹脂製繊維であることを特徴とする。また、本発明の滑り軸受は、画像形成装置における定着ローラまたは加圧ローラの回転軸を支持する軸受であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の滑り軸受は、非接触面に有機系繊維が植毛された植毛部を有するので、軸回転によって荷重負荷部である軸受面で発生し、運ばれてきた摩耗粉が再び荷重負荷部に運ばれることなく植毛部にてキャッチされ、摩擦摩耗特性が低下するなどの悪影響を防止できる。また、植毛部に保持されたグリースが軸回転によって荷重負荷部に適度に運ばれることで、低摩擦係数、低トルクを維持できる。このため、複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置における定着部の定着ローラや加圧ローラなどのローラの回転軸を支持する滑り軸受として利用した際にも、その軸受面において良好な摺動状態を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の滑り軸受の一例を示す図である。
【図２】本発明の他の滑り軸受の一例を示す図である。
【図３】画像形成装置の定着部の構成の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の滑り軸受を用いた画像形成装置の定着部の構成を図３に基づいて説明する。図３は、この定着部の構成の概要図である。画像形成装置は、光学部で取り込んだ画像を、現像部、感光部で転写ベルト上にトナーで形成する。図３に示すように、定着部では、そのトナー９を用紙１０に転写して用紙１０に焼き付ける。その際に、用紙１０は定着ローラ６と加圧ローラ７の間（ニップ部）を通過し、トナー９を焼き付けるために２００℃程度で加熱・加圧される。ニップ部を通過した用紙１０を定着ローラ６から剥離できるように、剥離部材８が定着ローラ６に接触または近接する位置に設けられている。
【００１７】
定着ローラ６は、ベルトを介して熱が伝えられる、または、ヒーターが内蔵されており高温となる。定着ローラ６と加圧ローラ７は、それぞれの回転軸が軸受によって回転自在に支持されている。ここで、加圧ローラ７は、本発明の滑り軸受１を介してバネ１１などで定着ローラ６に押し付けられている。このため、加圧ローラ７の回転軸４を支持する滑り軸受１は、常に一方向の荷重（回転軸４の軸線に対して垂直方向の荷重）を受けている。印刷速度を高速化すると、トナーを短時間で焼き付ける必要があるため、定着ローラ６の温度、加圧ローラ７の押し付け力がともに高くなり、軸受の使用条件は厳しくなる。
【００１８】
本発明の滑り軸受の一例を図１に基づき説明する。図１はＵ字型軸受を示し、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は軸と共に示すＡ−Ａ断面図である。
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、滑り軸受１は、所定の軸方向厚みを有する断面Ｕ字型の軸受本体２からなり、この軸受本体２に、加圧ローラなどの回転軸４の外周面と接触してこれを支持する軸受面３を有する。軸受面３は、軸受本体２のＵ字底部側に形成されており、Ｕ字上部側は開口している。軸受面３は、回転軸４の外周面に沿った一部円筒面（円弧面）である。この軸受面３の径方向断面は円弧状である。軸受面３の上記断面の形状は、軸方向においては全範囲で同一である。この滑り軸受１で支持される回転軸４の直径は、軸受本体２の内壁面２ａ、２ｂ間の距離より僅かに小さい。この形態では、開口しているＵ字内壁面２ａ、２ｂの上部に有機系繊維が植毛された植毛部５を有する。この植毛部５はＵ字型軸受において、回転軸４の外周面に接触しない両端側軸受面に設けられている。
【００１９】
本発明の滑り軸受の他の例を図２に基づき説明する。図２は軸受面が回転軸よりも大きい径を有する断面円筒軸受を示し、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は軸と共に示すＢ−Ｂ断面図である。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、滑り軸受１’は、所定の軸方向厚みを有する断面円筒型の軸受本体２’からなり、この軸受本体２’に、加圧ローラなどの回転軸４の外周面と接触してこれを支持する軸受面３’を有する。軸受面３’は、軸受本体２’の内底部側に形成されている。軸受面３’は、回転軸４の外周面に沿った一部円筒面（円弧面）である。この軸受面３’の径方向断面は円弧状である。軸受面３’の断面の形状は、軸方向においては全範囲で同一である。この滑り軸受１’で支持される回転軸４の直径は、軸受本体２’の直径より僅かに小さい。そのため、回転軸４の軸線に対して垂直のラジアル荷重が軸受面３’に負荷されることで、断面円筒の内頂部側３’’に軸受本体２’と回転軸４との直径差だけ空間ができる。すなわち、軸受面３’と反対側の反荷重側である内頂部側３’’に空間部が形成される。この内頂部側３’’は回転軸４の外周面に接触しない非接触面となる。この形態では、上記内頂部側の面に有機系繊維が植毛された植毛部５を有する。
【００２０】
植毛部５を設けることにより、軸受面３または３’にて発生した摩耗粉が回転軸４の回転によって再び荷重負荷部である軸受面３または３’に運ばれることなく植毛部５にて有機系繊維間にキャッチされ、そこで保持されることで、摩擦摩耗への悪影響を防止できる。
【００２１】
有機系繊維は、摩耗粉を繊維間に物理的に保持できるとともに、静電気の作用によっても保持できる。有機系繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂製繊維、レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これらの中で合成樹脂製繊維であることが好ましい。
【００２２】
合成樹脂製繊維の形状としては、非接触面に植毛したとき、軸受機能に悪影響を与えるような他部材との干渉がない短繊維の形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１〜４０％が好ましい。また、短繊維の形状としては、ストレートとベンド(繊維の先端が曲がっている)タイプのものがあり、また、断面形状は円状と多角断面状のものがある。
【００２３】
植毛部５は、短繊維を非接触面の表面に、例えば植毛塗装することで形成できる。植毛塗装方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。非接触面の表面の任意の箇所に多量の繊維を短時間で密に、垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用できる。例えば、静電植毛方法として、（１）滑り軸受１または１’の静電植毛を施す範囲に接着剤を塗布する工程、（２）帯電させた短繊維を滑り軸受の非接触面に吹き付け静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛する工程、（３）短繊維が仮付着した表面を乾燥させて接着剤の硬化反応を十分に行ない、短繊維を非接触面の表面に固着させる工程などを含む方法が挙げられる。
【００２４】
静電植毛に使用できる接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
本発明の滑り軸受の相手材となる各ローラの回転軸の材質としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金（Ａ５０５２、Ａ５０５６、Ａ６０６３）などの軟質金属が使用される。
【００２６】
本発明の滑り軸受を形成する軸受材としては、樹脂材を用いることが好ましい。樹脂材の中でも、ポリフェニレンサルファイド樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリシアノアリールエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、およびポリエーテルスルフォン樹脂から選ばれる１種以上の熱可塑性樹脂をベース樹脂とし、これにポリテトラフルオロエチレン樹脂およびリン酸リチウムを含有する樹脂組成物を用いることが好ましい。それぞれの配合割合としては、例えば、樹脂組成物全体に対して、熱可塑性樹脂３５〜７４重量％、ポリテトラフルオロエチレン樹脂１０〜４５重量％、リン酸リチウム１６〜３０重量％が好ましい。滑り軸受をこのような樹脂材の成形体とすることで、所要の耐熱性を有するとともに、良好な潤滑性を示す転移膜を回転軸上に形成でき、特に軟質のアルミニウム合金であってもその表面を傷つけることがなく、良好な潤滑特性を示す。
【００２７】
上記熱可塑性樹脂の中でも、ポリフェニレンサルファイド樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、または熱可塑性ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。
また、定着部の構造上、滑り軸受に導電性が必要な場合は、樹脂組成物にカーボンブラック、カーボンナノチューブのいずれか一方、または両方を添加して導電性を付与できる。これらの配合量は、所望の導電性を付与できる量であれば特に限定されないが、例えば、樹脂組成物全体に対して０.０３〜１０重量％配合される。この樹脂組成物の成形体の体積抵抗率としては、１０3Ω・ｃｍ以下が好ましい。その他、本発明の効果を阻害しない程度に、樹脂組成物に対して周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。
【００２８】
また、本発明の滑り軸受では、軸受面と相手材となる回転軸との摺動部にグリースや潤滑油などの潤滑剤を介在させることが好ましい。摺動部に潤滑剤を介在させることで、低トルク化が図れ、摩耗も抑制でき、性能寿命を大幅に長くする。また、非接触面に設けられた植毛部にもグリースが一部保持されるため、該植毛部から油が滲み出して荷重負荷部に適度に供給され、性能寿命の更なる延長が図れる。
【００２９】
グリースや潤滑油としては、低トルク化できれば特に限定するものではなく、通常、滑り軸受に用いられるものを使用できる。画像形成装置における定着部の定着ローラや加圧ローラなどのヒートローラを支持する滑り軸受には、１５０℃以上の耐熱性が必要となる。このような条件下では耐熱性が高いフッ素グリース、ウレアグリースを用いることが好ましい。また、滑り軸受に導電性が必要な場合は、導電性カーボンなどを配合した導電性グリースを用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の滑り軸受は、軸受面と回転軸とで発生する摩耗粉の悪影響を低減でき、軸受面での良好な摺動状態を維持できるので、複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置における定着部の定着ローラや加圧ローラなどのローラの回転軸を支持する滑り軸受として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１、１’  滑り軸受
２、２’  軸受本体
３、３’  軸受面
４  回転軸
５  植毛部
６  定着ローラ
７  加圧ローラ
８  剥離部材
９  トナー
１０  用紙
１１  バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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