(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリフェニレンサルファイド樹脂１００重量部に対して、鱗片状天然黒鉛５〜１５重量部、四フッ化エチレン樹脂３０〜４０重量部、カーボンブラック１〜１０重量部、アラミド繊維５〜１５重量部を必須成分として成形されたことを特徴とする滑り軸受。
【請求項２】
電子写真装置の加熱定着部用軸受であることを特徴とする請求項１記載の滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱、導電性滑り軸受に関する。特に、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真装置のトナー粉末が介在する部位に設置される摺動部材に用いられる軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トナーを用いる電子写真装置の可動部の軸受として、耐熱性と導電性を備えた滑り軸受として、ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする摺動軸受が用いられている。
例えば、特許文献１（特許第３２５２１９０号公報）には、射出成形が良好なポリアミド樹脂や非晶性熱可塑性樹脂に、粉末状高密度ポリエチレンを添加すると、機械的特性、熱変形温度及び良好な成形収縮率を良好にするのみならず、ＰＴＷ配合量が増加するに従い、動摩擦係数、摩耗量が低下し、相手材をカジらない軸受組成物として、ポリフェニレンサルファイド樹脂４０〜９２．５重量％、粘度平均分子量５００００〜３０００００であり平均粒子径２００μｍ以下の高密度ポリエチレン樹脂である粉末状ポリエチレン樹脂２〜１５重量％、チタン酸カリウム繊維、珪酸カルシウム繊維、ホウ酸マグネシウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、塩基性硫酸マグネシウム繊維、炭素繊維及び炭化珪素繊維等のウィスカ状強化繊維５〜４０重量％が配合された樹脂組成物において、更に酸無水物基含有モノマー、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、アクリロニトリル、スチレン又は酢酸ビニルで変性されたポリオレフィン０．５〜５．０重量％が配合されている射出成形用樹脂組成物が提案されている。
ポリフェニレンサルファイド樹脂は自己潤滑性が乏しいため、潤滑性を必要とする部分の材料として使用するに際しては、潤滑剤などを添加して別途潤滑性を付与しなければならず、たとえば黒鉛、四フッ化エチレン樹脂、潤滑油、金属酸化物、芳香族ポリアミド樹脂等を用いた複合材料が開発されてはいるものの、このような複合材料は、高温、高負荷条件のもとで良好な摩擦摩耗特性を発揮させるという点で決して充分であるとは言えず、一方、炭素繊維を配合した複合材料は初期においては良好な摩擦摩耗特性を示すが、相手材を損傷させ、その損傷にともない摩擦摩耗特性が急激に悪化する欠点を克服した提案として、ポリフェニレンサルファイド樹脂に黒鉛10〜30重量％と、四フッ化エチレン樹脂10〜35重量％と、カーボンブラック２〜10重量％とを必須成分として添加した滑り軸受用潤滑性樹脂組成物が特許文献２（特許第２８０４２９４号公報）に記載されている。
本発明者は、電子写真装置の加熱定着部用のアルミニウム合金を摺動相手とする滑り軸受としては、摩擦係数を下げるために多量の黒鉛添加すると摩擦摩耗性が悪化する問題があることを発見し、この耐摩耗性を改善する為に、強化繊維を添加すると摺動時にアルミニウム等の軟質金属である相手材の表面を荒らしてしまい、結果として軸受部材自体も荒れた相手材の表面と摺擦して損傷し、耐摩耗性が悪化するという問題があった。従来、充填されているガラス繊維、炭素繊維、ウィスカ繊維も相手材を傷つけてしまい耐摩耗性が劣化する原因となっている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３２５２１９０号公報
【特許文献２】特許第２８０４２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリフェニレンサルファイド樹脂（以下「ＰＰＳ」と表記する場合もある）を主成分とする耐熱性、導電性を有する耐摩耗性が良好な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】
【０００５】
本発明者は、鋭意研究開発を続けた結果、黒鉛とアラミド繊維を併用することにより黒鉛の問題点である耐摩耗性の悪化を押さえることができるという機能を知見したことに基づき、本発明を完成したものである。
本発明の主な構成はつぎのとおりである。
【０００６】
（１）ポリフェニレンサルファイド樹脂１００重量部に対して、鱗片状天然黒鉛５〜１５重量部、四フッ化エチレン樹脂３０〜４０重量部、カーボンブラック１〜１０重量部、アラミド繊維５〜１５重量部を必須成分として成形されたことを特徴とする滑り軸受。
（２）電子写真装置の加熱定着部用軸受であることを特徴とする（１）記載の滑り軸受。
【発明の効果】
【０００７】
アラミド繊維と黒鉛、特に、鱗片状天然黒鉛を併用することにより、黒鉛の量を減少させ、耐摩耗性を向上したポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とした滑り軸受を実現できた。
特に、耐熱性と導電性が求められる複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真装置の定着ユニットに設置されるヒートロールの支持に用いられる軸受に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜ポリフェニレンサルファイド樹脂＞
ポリフェニレンサルファイド樹脂は、以下に示す一般式で表わされる合成樹脂である。本発明に使用するPPS樹脂としては、架橋型のPPS樹脂でも、直鎖型（リニア（Liner）型）のPPS樹脂でも良い。
【０００９】
【化１】
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【００１０】
＜黒鉛＞
本発明で使用する黒鉛は、鱗片状天然黒鉛である。配合量は、PPS100に対し、５〜１５重量部が望ましい。黒鉛は、炭素から構成され、潤滑性、導電性、耐熱性、耐酸耐アルカリ性に優れた性質を持つ。黒鉛には、天然黒鉛と人造黒鉛がある。天然黒鉛には主に中国産の土状黒鉛、主に中国、ブラジル、ウクライナから算出される鱗片状黒鉛、主にスリランカから産出する塊状黒鉛等がある。人造黒鉛は、石炭コークス系、石油コークス系、ピッチ系などがある。従来、これらが区別無く使用されていたが、本発明では、比較試験の結果、鱗片状天然黒鉛が適していることが確認され、これに特定して用いる。
配合量は、５重量部以下では、潤滑性が不十分であり、１５重量部以上では、摩耗性が改善されない。
従来、黒鉛の量は、特許第２８０４２９４号公報等に開示されるように10〜30重量％程度使用されているが、本発明では、PPSに対し１５重量部以下に押さえることができた。黒鉛量が多くなると摩耗量が多くなるが、本発明では、少なくすることができた。
【００１１】
＜四フッ化エチレン樹脂＞
四フッ化エチレン樹脂は、四フッ化エチレンの重合体であり、成形用の粉末であっても、また、いわゆる固体潤滑剤用の微粉末であってもよく、たとえば三井デュポンフロロケミカル社製：テフロン（登録商標）7J、TLP−10、旭硝子社製：フルオンG163、ダイキン工業社製：ポリフロンM15、ルブロンL5などを例示することができる。
四フッ化エチレン樹脂の配合量は３０〜４０重量部が望ましい。３０重量部以下では潤滑性が不充分で、４０重量部以上では成形性が著しく悪化する。
【００１２】
＜カーボンブラック＞
カーボンブラックは、軸受に導電性を付与する目的で使用される。
種類は従来から用いられているケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ロールブラック、ディスクブラック等用いることができる。
その配合量は、１〜１０重量部が望ましい。
【００１３】
＜アラミド繊維重量部＞
本発明で用いるアラミド繊維は、高温域での耐摩耗性向上材として寄与している。
その配合量は、５〜１５重量部が望ましい。
従来は、炭素繊維（特開平７−２６８１２６号公報参照）やウィスカー繊維（特許文献１参照）用いた例がある。アラミド繊維を用いる例は、特許第３５０８３７号公報には、アセチレンブラックは粒子の二次構造が鎖状構造を呈するものであり、またケッチェンブラック（アクゾ社製）のものは特殊な粒子形態のものであって、両者はポリフェニレンサルファイド樹脂脂組成物の添加物の一つである芳香族ポリアミド繊維に絡み付いた状態となり、このようなカーボンブラックが芳香族ポリアミド繊維に絡んだ材料を有するポリフェニレンサルファイド樹脂系の樹脂組成物では、摺動相手となるアルミニウム合金製のローラの軸などを損傷するという問題点が生ずるとして、欠点材料として評価されている。
【００１４】
＜製造工程＞
本発明に採用する製造方法は、通常に工程によることができる。例えば、この滑り軸受の成形に用いる各原材料をヘンシェルミキサーで十分混合し、二軸溶融混錬押出機に供給し増粒し、得られたペレットを射出成形し、成型品を得る。
【００１５】
こうして得られるポリフェニレンサルファイド樹脂軸受の摺動部分の摩擦係数は、高温下での使用では、０．２０以下となり、限界ＰＶ値は７００ｋｇｆ／ｃｍ2・ｍ／ｍｉｎ以上となり、好ましい。
【００１６】
＜性能、用途＞
【実施例】
【００１７】
実施例１〜３及び比較例１〜３の組成を表１、表２に示す。表１は重量部表示であり、表２は重量パーセント表示である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
これらの各原材料をヘンシェルミキサーで充分混合し、二軸溶融混錬押出機に供給し造粒し、得られたペレットを射出成形機にて成形し、電子写真装置の加熱定着部のアルミニウム合金製ロールの滑り軸受成形品を製造した。
【００２１】
次の試験を行って評価した。
＜摩擦摩耗試験＞
評価試験機として、鈴木式摩擦試験機を使用した。相手材として、アルミ合金AL5052を用いた。試験は、１．４７MPa、３００mm／sec、２３時間連続試験を２５℃雰囲気、２００℃雰囲気、２５０℃雰囲気で実施した。試験方法の概略を図１０に示す。
試験結果を図１〜９に示す。
【００２２】
図１〜３には、各温度雰囲気における軸受材と軸材となるアルミニウム材の双方を並べて摩耗量を示している。アルミニウム材の摩耗量は、0.00037cm3以下であって、軸受の摩耗量より格段に少なく、図示のレベルでは殆ど表示されない。図４〜５には、各温度雰囲気における軸受材の摩擦係数の平均値を示した。
図７〜９には、各温度雰囲気における軸受の摩擦係数の経時変化を示した。  
【００２３】
この摩擦摩耗試験の結果、アルミニウム材の摩耗は各温度、各実施例、各比較例において、大差ないことが確認できた。一方、軸受は、常温に近い２５℃雰囲気では、各実施例は現行発売されている比較例３より、摩耗量が大きいが、２００℃及び２５０℃の高温雰囲気では、極めて摩耗量が少ないことが確認できた。本発明で得られた滑り軸受は、特に、高温雰囲気での耐摩擦性に優れていることが解る。この使用条件として、電子写真装置の加熱定着部が適している。
【００２４】
＜限界ＰＶ値＞
限界ＰＶ値評価試験を行った。結果を表３に示す。
実施例１〜３はいずれも滑り速度Ｖ＝３６m/minにおける限界Ｐ値が２０kgf/cm２、限界ＰＶ値が７００kgf/cm２・m/min以上であり、比較例ではそれぞれの値が１８kg/cm２以下、６５０kgf/cm２・m/min以下であった。
【００２５】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】２５℃雰囲気摩耗量グラフ
【図２】２００℃雰囲気摩耗量グラフ
【図３】２５０℃雰囲気摩耗量グラフ
【図４】２５℃雰囲気軸受摩擦係数グラフ
【図５】２００℃雰囲気軸受摩擦係数グラフ
【図６】２５０℃雰囲気軸受摩擦係数グラフ
【図７】２５℃雰囲気軸受摩擦係数の経時変化グラフ
【図８】２００℃雰囲気軸受摩擦係数の経時変化グラフ
【図９】２５０℃雰囲気軸受摩擦係数の経時変化グラフ
【図１０】摩擦試験方法概略図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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