(57)【要約】【課題】高温下で使用されても長寿命でグリース組成物や基油の漏洩が生じにくい導電性の転がり軸受を提供する。【解決手段】深溝玉軸受の内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が配された空隙部内に、基油と増ちょう剤とを含有する導電性グリース組成物６を封入した。導電性グリース組成物６の基油はフッ素油を主成分とし、増ちょう剤はグラファイト及びカーボンブラックを含有している。そして、グラファイト及びカーボンブラックの合計量に対するグラファイトの量の比が、２０質量％以上９０質量％以下とされている。【選択図】図１
2009185839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、基油と増ちょう剤とを含有する導電性グリース組成物が、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が配された空隙部内に封入された転がり軸受において、
前記基油はフッ素油を主成分とし、前記増ちょう剤はグラファイト及びカーボンブラックを含有するとともに、グラファイト及びカーボンブラックの合計量に対するグラファイトの量の比が２０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性に優れた転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素グリースは、パーフルオロポリエーテル等のフッ素油にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を増ちょう剤として混合したものが主流であり、高温用途に適している。ただし、グリース状とするためにはＰＴＦＥを２５質量％程度配合しなければならないので、油分が少なく流動性が低い。
また、高温用導電性グリースは、導電性を付与するためにカーボンブラックやグラファイトが配合されているが、グラファイトは基油の保持性が不十分であるため、増ちょう剤としてＰＴＦＥを併用する場合が多い（特許文献１，２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５０３５３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２９０９号公報
【特許文献３】特開２００６−１３１７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複写機，プリンター等のような事務機器の定着部のヒートローラを支持する転がり軸受は、２００℃以上の高温となる場合があるため、上記のようなグリースが用いられるが、作動時と停止時の温度差が大きく、この温度差によってグリース中の基油の粘度が大きく変化するので、グリースから基油が離油してしまうおそれがあった。そうすると、潤滑性の低下により転がり軸受の耐久性が低下するとともに、転がり軸受からグリースや基油が漏洩するおそれがあった。
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、高温下で使用されても長寿命でグリース組成物や基油の漏洩が生じにくい導電性の転がり軸受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】
【０００４】
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、本発明に係る請求項１の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、基油と増ちょう剤とを含有する導電性グリース組成物が、前記内輪及び前記外輪の間に形成され前記転動体が配された空隙部内に封入された転がり軸受において、前記基油はフッ素油を主成分とし、前記増ちょう剤はグラファイト及びカーボンブラックを含有するとともに、グラファイト及びカーボンブラックの合計量に対するグラファイトの量の比が２０質量％以上９０質量％以下であることを特徴とする。
【０００５】
前記導電性グリース組成物は、導電性と層状構造による潤滑性とが期待できるグラファイトと、少量で高い導電性が期待でき吸油性に富むカーボンブラックとを含有しているので、本発明に係る請求項１の転がり軸受は導電性に優れ、且つ、例えば２００℃以上の高温下で使用されても潤滑性に優れ長寿命であるとともに導電性グリース組成物や基油の漏洩が生じにくい。
グラファイト及びカーボンブラックの合計量に対するグラファイトの量の比が２０質量％未満であると、高温下における耐久性が不十分となるおそれがある。一方、９０質量％超過であると、導電性グリース組成物に離油が生じやすくなり、転がり軸受から導電性グリース組成物や基油が漏洩するおそれがある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の転がり軸受は、導電性に優れ、且つ、高温下で使用されても長寿命であるとともにグリース組成物や基油の漏洩が生じにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転がり軸受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１の深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の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、外輪２の両端部の内周面に取り付けられたシールド５，５と、を備えている。このシールド５は内輪１及び外輪２の間に介在され、内輪１の外周面と外輪２の内周面との間の開口部分をほぼ覆っている。
【０００８】
また、内輪１及び外輪２の間に形成され転動体３が配された空隙部内には、導電性グリース組成物６が封入されており、シールド５により深溝玉軸受内部に密封されている。封入されている導電性グリース組成物６の量は、前記空隙部の容積の１５体積％以上３５体積％以下であることが好ましい。１５体積％以下であると深溝玉軸受の潤滑性や導電性が不十分となるおそれがあり、３５体積％超過であると導電性グリース組成物６の漏洩が生じやすくなる。なお、シールド５の代わりに耐熱シールやゴムシールを用いてもよい。その場合には、ゴムシールのゴムを導電性ゴムとしてもよい。また、保持器４やシールド５は備えていなくてもよい。
【０００９】
この導電性グリース組成物６は基油と増ちょう剤とを含有しているが、基油はフッ素油を主成分とし、増ちょう剤はグラファイト及びカーボンブラックを含有する。そして、グラファイト及びカーボンブラックの合計量に対するグラファイトの量の比が、２０質量％以上９０質量％以下とされている。
このような深溝玉軸受は、導電性グリース組成物６にグラファイトとカーボンブラックとの両方が含まれているので、導電性に優れ、且つ、例えば２００℃以上の高温下で使用されても長寿命であるとともに導電性グリース組成物６や基油の漏洩が生じにくい。よって、この深溝玉軸受は、複写機，プリンター等のような事務機器の定着部のヒートローラを支持する転がり軸受として好適である。
【００１０】
グラファイトの種類は特に限定されるものではなく、鱗状，土状等の種々のグラファイトが使用可能であり、これらのグラファイトは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ただし、潤滑性が優れていることから、鱗状及び土状のグラファイトが最も好ましい。鱗状のグラファイトの具体例としては、日本黒鉛工業株式会社製のＣＰシリーズ，ＣＢシリーズや、高純度精製処理が施されたＡＣＰシリーズ，ＡＣＢシリーズ，ＳＰシリーズ，ＨＯＰシリーズ等があげられる。なお、グラファイトは天然品，人造品いずれのものでも問題なく使用することができる。
【００１１】
また、カーボンブラックは、平均一次粒径，比表面積，ＤＢＰ吸収量をもとにして、各種市販品から選定するとよい。例えば、東海カーボン株式会社製の「トーカブラック」シリーズや「シースト」シリーズ、三菱化学株式会社製の「三菱カーボンブラック」シリーズ、電気化学工業株式会社製の「デンカブラック」シリーズ、ライオンアクゾ社製の「ケッチェンブラック」シリーズが使用できる。また、いわゆるアセチレンブラックやフライアッシュ等も、平均一次粒径，比表面積，ＤＢＰ吸収量等の性状が好適であれば使用することができる。
【００１２】
より具体的には、比表面積が比較的小さいカーボンブラックとしては、「トーカブラック」シリーズのトーカブラック＃７３６０ＳＢ，＃７３５０／Ｆ，＃７２７０ＳＢ，＃７１００Ｆ，＃７０５０，＃４５００，＃４４００，＃４３００，＃３８４５，＃３８００や、「シースト」シリーズのシースト３，ＮＨ，Ｎ，１１６ＨＭ，１１６，ＦＭ，ＳＯ，Ｖ，ＳＶＨ，ＦＹ，Ｓ，ＳＰが使用できる。また、「三菱カーボンブラック」シリーズのＭＡ２２０，ＭＡ２３０，＃２５，＃２０，＃１０，＃５，＃９５，＃２６０，＃３０３０，＃３０５０，ＣＦ９や、「デンカブラック」シリーズのデンカブラック粒状品，粉状品，ＨＳ−１００等が使用できる。
【００１３】
また、比表面積が比較的大きいカーボンブラックとしては、トーカブラック＃８５００／Ｆ，＃８３００／Ｆ，＃５５００や、三菱カーボンブラック＃２７００，＃２６５０，＃２６００，＃２４００，＃２３５０，＃２３００，＃２２００，＃９９０，＃９８０，＃９７０，＃９６０，＃９５０，＃９００，＃８５０，＃３２３０や、ケッチェンブラックＥＣ等が使用できる。
【００１４】
なお、グラファイト及びカーボンブラックの合計量は、導電性グリース組成物６の３質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。３質量％未満であると深溝玉軸受の導電性が不十分となるおそれがあり、４０質量％超過であると導電性グリース組成物６が硬くなり過ぎるとともに、基油分が少量となるため潤滑性が不十分となるおそれがある。
また、導電性グリース組成物６には、金属石けんのような一般的な増ちょう剤をグラファイト，カーボンブラックとともに用いてもよいが、基油の主成分がフッ素油であることから、ＰＴＦＥを増ちょう剤として併用することが好ましい。ただし、ＰＴＦＥは絶縁性が高く導電性を低下させるおそれがあるため、ＰＴＦＥの含有量は導電性グリース組成物６の５質量％未満とすることが好ましい。
【００１５】
さらに、基油としては、フッ素油を単独で用いてもよいが、フッ素油が主成分であるならば他種の潤滑油を混合して用いてもよい。例えば、合成炭化水素油，鉱油，エステル油，エーテル油，シリコーン油等である。基油の主成分であるフッ素油は、４０℃における動粘度が１０ｍｍ2 ／ｓ以上５００ｍｍ2 ／ｓ以下であることが好ましい。耐熱性と軸受のトルク性能とを考慮すると、フッ素油の４０℃における動粘度は４０ｍｍ2 ／ｓ以上４５０ｍｍ2 ／ｓ以下であることがより好ましい。
【００１６】
さらに、導電性グリース組成物６には、グリースに一般的に使用される各種添加剤（極圧剤，油性剤，防錆剤，酸化防止剤等）を添加してもよく、特にフッ素グリースに添加される添加剤を添加することが好ましい。例えば、摩耗防止剤（極圧剤）や油性剤を添加すると、軌道面のような面圧が高い部位に生じる酸化被膜などを抑制することができるので、耐焼付き性の向上，摩耗防止，表面酸化防止に効果がある。よって、軸受回転時の導電性が飛躍的に向上する。
【００１７】
摩耗防止剤（極圧剤）の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ジチオリン酸亜鉛（Ｚｎ−ＤＴＰ），ジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）等のＤＴＰ金属化合物や、ニッケルジチオカーバメイト（Ｎｉ−ＤＴＣ），モリブデンジチオカーバメイト（Ｍｏ−ＤＴＣ）等のＤＴＣ金属化合物があげられる。また、イオウ，リン，塩素等を含む有機金属化合物も好適である。これらの摩耗防止剤（極圧剤）は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
また、油性剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、オレイン酸等の脂肪酸、コハク酸エステル等の脂肪酸誘導体、有機リン系化合物があげられる。有機リン系化合物としては、例えば、一般式（ＲＯ）3 ＰＯで示される正リン酸エステルや、一般式（ＲＯ）2 Ｐ（Ｏ）Ｈで示される亜リン酸ジエステル及び一般式（ＲＯ）3 Ｐ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があげられる（Ｒはいずれも、アルキル基，アリール基，アルキルアリール基等の炭化水素基である）。正リン酸エステルの具体例としては、トリクレジルフォスフェイトやトリオクチルフォスフェイトがあげられる。これらの油性剤は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
摩耗防止剤（極圧剤）や油性剤は、多量に配合するとグリースの性状が安定せず、例えば、時間とともに軟化や硬化が生じたり、離油が生じたりするので、摩耗防止剤（極圧剤）と油性剤との合計の含有量は、導電性グリース組成物６全体の０．１質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。
さらに、導電性グリース組成物６には、金属酸化物の粉末やウィスカーを配合してもよい。さらに、マイカ等の層状鉱物や二硫化モリブデン等の層状の固体潤滑剤も、耐焼付き性の向上に効果がある。さらに、カーボンナノチューブ，カーボンナノファイバー，カーボンナノホーン，炭素繊維を少量配合すると、導電性を高めることができる。
【００２０】
さらに、導電性グリース組成物６のちょう度は特に限定されるものではないが、１８０以上３２０以下が好ましい。導電性グリース組成物６が硬すぎると、流動性が低下するため潤滑性が不十分となるおそれがある。一方、導電性グリース組成物６が軟らかすぎると、軸受からの導電性グリース組成物６の漏洩が生じやすくなる。
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、転がり軸受の種類は深溝玉軸受に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の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。
【００２１】
〔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。表１〜３に示すような組成のグリース組成物を用意して、種々の性能を評価した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
【表３】
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【００２５】
使用した基油は、いずれのグリース組成物においてもパーフルオロポリエーテル油である。また、表１〜３に記載されたカーボンブラックＡは三菱化学株式会社製の＃３３５０Ｂであり、カーボンブラックＢは東海カーボン株式会社製のシーストＳである。さらに、表１〜３に記載されたグラファイトＡは土状グラファイトであり、グラファイトＢは鱗状グラファイトである。
【００２６】
なお、表１〜３において増ちょう剤，添加剤の各成分の欄に記載されている数値は、導電性グリース組成物全体を１００とした場合の各成分の質量比である。また、基油の含有量は表１〜３には記載されていないが、導電性グリース組成物全体から前述の各成分の含有量を差し引いた残部である。
〔離油度について〕
ＪＩＳ  Ｋ２２００の１１に規定された方法により測定した。条件は２００℃、２４時間である。
【００２７】
〔導電性の評価について〕
日本精工株式会社製の深溝玉軸受（内径３０ｍｍ，外径４２ｍｍ，幅７ｍｍ，金属製シールド付き）の内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表１〜３に示すグリース組成物を封入し（グリース組成物の封入量は空隙部の容積の２５体積％である）、後述する条件で回転させ、回転中の軸受抵抗値（最大値）を測定した。軸受抵抗値の測定は、３００時間回転後及び６００時間回転後に行った。以下に、試験方法を詳細に説明する。
【００２８】
図２に示すような装置に深溝玉軸受を装着して、回転中の深溝玉軸受の内外輪間に定電圧電源によって所定の定電圧を印加し、内外輪間の電気抵抗値（最大値）を測定した。
測定条件を以下に示す。
回転速度  ：１５０ｍｉｎ-1
軸受に与えるラジアル荷重：９８Ｎ
印可電圧  ：６．２Ｖ
抵抗      ：６２ｋΩ
軸受を通過する最大電流：１００μＡ
雰囲気温度：２００℃
軸受抵抗値の測定は、１種の軸受につき２個づつ行った。軸受抵抗値の評価結果を、表１〜３にまとめて示す。なお、表１〜３においては、軸受抵抗値が１０ｋΩ未満であった場合は○印、１０ｋΩ以上２０ｋΩ未満であった場合は△印、２０ｋΩ以上であった場合は×印で示してある。
【００２９】
〔グリース組成物の漏洩について〕
前述の回転試験において６００時間回転させた後に、深溝玉軸受の質量を測定し、回転前の質量と比較することによって、グリース組成物の軸受からの漏洩量を評価した。そして、初期に封入したグリース組成物の量に対する比率（漏洩率）を算出した。グリース組成物の漏洩試験は、１種の軸受につき２個づつ行った。
結果を表１〜３にまとめて示す。なお、表１〜３においては、漏洩率が１５質量％未満であった場合は○印、１５質量％以上２５質量％未満であった場合は△印、２５質量％以上であった場合は×印で示してある。
【００３０】
〔高温耐久性の評価について〕
日本精工株式会社製の深溝玉軸受（内径３０ｍｍ，外径４２ｍｍ，幅７ｍｍ，金属製シールド付き）の内輪及び外輪の間に形成された空隙部内に、表１〜３に示すグリース組成物を封入し（グリース組成物の封入量は空隙部の容積の３０体積％である）、下記の条件で回転させ、回転トルクを測定した。
回転速度  ：１５０ｍｉｎ-1
軸受に与えるラジアル荷重：９８Ｎ
雰囲気温度：２００℃
【００３１】
高温耐久性試験は、１種の軸受につき２個づつ行った。高温耐久性の評価結果を、表１〜３にまとめて示す。なお、表１〜３においては、１５００時間回転させる間に回転トルクが過大となった場合は×印、過大とならなかった場合は○印で示してある。
表１〜３から分かるように、実施例１〜７は、比較例１〜４と比べて、優れた導電性を有し、且つ、高温下で使用されても長寿命であるとともにグリース組成物や基油の漏洩が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る転がり軸受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】軸受抵抗値を測定する装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      内輪
２      外輪
３      転動体
６      導電性グリース組成物
【図１】
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【図２】
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