導電性転がり軸受
【課題】転がり軸受に導電性グリースを使用することなく、導電性が経時的に低く安定した導電性転がり軸受とし、これを用いた静電画像形成装置が帯電せず静電画像の画像を乱さないようにし、そのような静電画像形成装置を備えた定着装置が、画像定着機能を経時的に安定して良好な状態で発揮できるようにすることである。
【解決手段】内輪１と外輪２の間に複数の鋼球製の転動体３を回転自在に保持する保持器４を有する転がり軸受におけるその内輪１の表面に、銅めっき層１ａ１に銀めっき層１ａ２を重ねた複層めっき１ａを設け、かつ外輪２の表面に、銅めっき層２ａ１に銀めっき層２ａ２を重ねた複層めっき２ａを設ける。さらに複数の転動体のうち、１以上の転動体の表面が黒鉛を含有する皮膜で形成されるか、黒鉛鋼で形成する。
【解決手段】内輪１と外輪２の間に複数の鋼球製の転動体３を回転自在に保持する保持器４を有する転がり軸受におけるその内輪１の表面に、銅めっき層１ａ１に銀めっき層１ａ２を重ねた複層めっき１ａを設け、かつ外輪２の表面に、銅めっき層２ａ１に銀めっき層２ａ２を重ねた複層めっき２ａを設ける。さらに複数の転動体のうち、１以上の転動体の表面が黒鉛を含有する皮膜で形成されるか、黒鉛鋼で形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性転がり軸受およびこの導電性転がり軸受を装備した静電画像形成装置、並びに静電画像形成装置の定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静電潜像をトナー像に現像し定着する静電画像形成装置を用いた複写機や印刷機（プリンター）などの電子写真装置には、静電潜像を現像する際や定着する際に、感光ドラムやロールなどを回転自在に支持する必要があり、そのような装置の回転部分に転がり軸受を使用している。
【０００３】
詳しく説明すると、静電画像形成装置は、感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、これにトナーを帯電状態で付着させた後、紙などのシートに転写して現像し、これを加熱加圧して定着させるものであり、具備した転がり軸受が、もし帯電すれば感光ドラム上の静電潜像や未定着画像が乱れるので、ロール端面から静電気を逃すアース機構を必要とするものである。
【０００４】
このような静電画像形成装置における一連の工程中、定着工程を行なう定着装置は、未定着画像を載せたシートを加熱加圧するために、回転しながら圧接する加熱ローラと加圧ローラとの間にシートを通過させる機構を有するが、回転するローラを支持する耐熱性の転がり軸受もアースする必要があり導電性が必要である。
【０００５】
しかし、このような転がり軸受にアース機構を別途設けると、部品点数が増加するので好ましくなく、部品点数を増やさずに内輪と外輪が通電可能な導電性転がり軸受を用いて、電荷を放電させてアース状態にすることが好ましい。
【０００６】
従来の導電性転がり軸受としては、導電性グリース、導電性シール、その他の通電性のある部品を装着した導電性転がり軸受が周知である。
例えば、転がり軸受内に充填する導電性のグリースとして、潤滑グリースに粒子径５０μｍ以下のカーボンブラック添加し、これを導電性付与剤とし、または増ちょう剤として兼用した導電性のグリースが知られている（特許文献１）。
【０００７】
また、内輪の内径部および外輪の外径部に対し、耐食性を有し、かつ導電性があるニッケルめっきや錫による被膜を形成した複写機等の事務機用転がり軸受が知られている（特許文献２）。
【０００８】
さらにまた、内輪及び外輪の表面、又は転動体の表面のうち、少なくとも一方の表面にグラファイト、ポリテトラフルオロエチレン含有ニッケルなどからなる導電性潤滑被膜を設け、そのような処理はスパッタリング、コーティングまたは無電解めっき処理で行なうことが知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−５３８９０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２６０７号公報
【特許文献３】特開２００８−１３３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記したような従来の導電性のあるニッケルめっきを形成した複写機等の事務機用転がり軸受は、被膜に耐食性はあるが、それによる摩擦力の低減は充分でなく、不足する潤滑物質を導電性潤滑グリースで補う必要がある。
【００１１】
ところが導電性グリースを使用すると、軸受の導電性を示す抵抗値は、経時的に不安定となり、例えば導電性カーボンを配合した導電性グリースを封入した転がり軸受を常温下で軸受荷重１２．３Ｎ、１３０回転／分で使用すると、１時間程度の使用後には抵抗値が不安定になる（図５参照）。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、転がり軸受に導電性グリースを使用することなく、導電性が経時的にみて低く安定している導電性転がり軸受とし、さらにこれを用いた静電画像形成装置が静電画像に乱れがなく、特にそのような静電画像形成装置における定着装置が、経時的に安定して良好な静電画像定着機能を有するものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪と外輪の間に複数の転動体を回転自在に保持する転がり軸受において、前記内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、銅めっき層に銀めっき層を重ねた複層めっきを設けたことを特徴とする導電性転がり軸受としたのである。
【００１４】
上記したように構成されるこの発明の導電性転がり軸受は、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面が、所定の複層めっきによって固体潤滑性を有すると共に導電性を有し、その経時的な安定性も充分に高められている。
【００１５】
そのため、転がり軸受の導電性は、潤滑グリース中の導電性付与剤の分散性などに関係なく安定的に発揮され、すなわち導電性（抵抗値）は経時的に安定し、しかも回転トルクは固体潤滑によって充分に低くなる。また、銀めっき層による潤滑性、熱安定性、耐食性、極圧性にも優れた作用が発揮される。
【００１６】
また、この発明の導電性転がり軸受は、例えば従来の導電性グリースを必ずしも封入する必要性がなく、導電性グリースを使用しないためにグリース漏れを防止するための接触シールが不要になり、部品点数の低減化と低トルク化との両立が可能になる。
【００１７】
銀めっき層が、層厚３〜１５μｍの銀めっき層であるように形成されると、充分な厚みによって低摩擦特性が経時的により安定し、導電性もさらに安定する。
上記のように銀めっき層厚を数値限定する理由は、層厚３μｍ未満の薄膜では、潤滑性がより充分でなくて好ましくなく、また１５μｍを超える厚膜に形成しても、それ以上の顕著な潤滑性および導電性の向上がなく、実用性が低下して好ましくないからである。
【００１８】
また、表面に複層めっきを設ける内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、導電性樹脂を基材とする内輪もしくは外輪またはこれら両部品であれば、軽量化等の点でも好ましい。
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、基材の表面に導電性樹脂皮膜を有する内輪もしくは外輪またはこれら両部品であってもよく、これにより基材は、金属、樹脂、セラミックスなどの多様な素材を採用できる。
【００１９】
また、転動体は、通常、鋼球のようにある程度は導電性のある金属製のものであるが、潤滑グリースを用いないで摩擦係数を低下させ、かつ導電性を高めるためには、複数の転動体のうち、少なくとも１以上の転動体の表面が黒鉛を含有する皮膜で形成されていることが好ましい。また、転動体の表面のみではなく、転動体の全体が導電性材料で形成されていることは、耐久性のある導電性を得るためにより好ましいことであり、特に、複数の転動体のうち、１以上の転動体が黒鉛鋼で形成されている態様を適用できる。
【００２０】
上記のようにして構成された導電性転がり軸受は、複写機やプリンターのような静電画像形成装置に感光ドラムまたはローラなどの回転軸を支持するよう装備すれば、静電画像形成について帯電不要な部分を効果的に除電でき、静電画像形成装置における感光ドラム上の静電画像を精密に乱れなく形成するために好ましい。さらに回転するローラが、上記した導電性転がり軸受で支持されている静電画像形成装置の定着装置にすれば、その画像定着機能が良好でありかつ経時的に安定して発揮できるものになる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明は、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、銅めっき層に銀めっき層を重ねた複層めっきを設けた導電性転がり軸受としたので、導電性グリースを使用する必要がなくなり、しかも導電性が経時的に低く安定した導電性転がり軸受となる利点がある。
【００２２】
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、導電性樹脂を基材とするもの、または基材の表面に導電性樹脂皮膜を有するものであれば、上記効果と共に軽量化または基材の多様化にも対応するものになる。
【００２３】
また、このような導電性転がり軸受を用いた静電画像形成装置は、感光ドラム上の静電画像の乱れがなく、さらにそのような静電画像形成装置を備えた定着装置においても画像定着機能が経時的に安定し、その機能が良好に発揮できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の導電性転がり軸受および定着ローラの要部断面図
【図２】図１の内輪の複層めっき拡大断面図
【図３】図１の外輪の複層めっき拡大断面図
【図４】実施形態の定着ローラの断面図
【図５】従来の導電性転がり軸受の抵抗値と時間の関係を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の導電性転がり軸受、静電画像形成装置の定着装置の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
先ず、図１〜３に示すように、この発明の導電性転がり軸受の実施形態は、内輪１と外輪２の間に複数の鋼球製の転動体３を回転自在に保持する保持器４を有する転がり軸受であり、その内輪１の表面に、銅めっき層１ａ１に銀めっき層１ａ２を重ねた複層めっき１ａを設け、かつ外輪２の表面に、銅めっき層２ａ１に銀めっき層２ａ２を重ねた複層めっき２ａを設けた導電性転がり軸受である。
【００２６】
図１に示した複層めっき１ａ、２ａを構成する銀や銅の高い導電性は周知であり、銀めっき層１ａ２、２ａ２による軟質系金属の優れた固体潤滑性が発揮され、その下層に設けた銅めっき層１ａ１、２ａ１によって耐久性のよい導電性が発揮される。
【００２７】
このような銅めっき層や銀めっき層を設けるには、周知の電解めっきまたは無電解めっき技術に拠ればよいが、周知の銅めっき浴としては、例えば電解用銅浴として、硫酸銅浴、ホウフッ化銅浴、シアン化銅浴、ピロリン酸銅浴などが挙げられ、または無電解銅浴を用いることもできる。
【００２８】
複層めっきを設ける内輪もしくは外輪または両部品の表面以外の主要構成材である基材は、軸受鋼などの金属製ばかりでなく、導電性樹脂で形成したものであってもよい。導電性樹脂は、樹脂に導電性付与剤を混和したものであり、その際に用いる樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、成形性や機械的強度、耐熱性などを考慮して周知のエンジニアリングプラスチックなどの樹脂を採用すればよく、その代表例としてポリフェニレンサルファイド樹脂が挙げられる。
【００２９】
このような樹脂に添加する導電性付与材、すなわち樹脂に混和可能な粉末、繊維、フレークその他の形態の導電性材料としては、例えば銀、銅、ニッケルなどの金属、黒鉛、カーボンブラック、酸化亜鉛などが挙げられる。
【００３０】
また、内輪や外輪の基材全体が、上記のような導電性樹脂でない場合であっても、少なくともその基材の表面全体またはその一部が導電性樹脂で形成されていればよい。導電性樹脂皮膜で内輪や外輪の基材の一部又は全体を被覆するには、前述の導電性樹脂を構成する樹脂を溶剤で溶解した塗液を基材の一部又は全体に塗布し、必要に応じて塗膜を熱処理するなどして硬化した導電性樹脂からなる皮膜が得られる。
【００３１】
また、複数の転動体のうち、１以上の転動体が黒鉛鋼で形成されているか、または１以上の転動体の表面が導電性材料を含有する皮膜、好ましくは黒鉛を含有する導電性の皮膜で形成されている態様も採用できる。
転動体の表面に導電性皮膜を形成するには、例えば前述のように黒鉛と樹脂材料および溶剤の混合液を塗布し、必要に応じて塗膜を熱処理することによって導電性皮膜を形成することができる。
【００３２】
黒鉛などの導電性材料を樹脂中に分散させて導電性塗液を調製する場合に使用するバインダー樹脂としては、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等のポリアリーレンサルファイド樹脂などが挙げられる。このなかでも架橋特性を有する材料であれば、密着強度が高く好ましいものであるといえる。
【００３３】
例えば黒鉛等の含有量は、バインダー樹脂に対し、１０〜７０重量％、好ましくは２０〜６０重量％、より好ましくは３０〜５０重量％である。フッ化黒鉛の含有量が所定範囲未満では、潤滑性が不充分になり、所定量を越える多量では、被膜の結着材としての役割を担うバインダー樹脂が相対的に少なくなるため、被母材への密着強度が低下して好ましくないからである。
【００３４】
このようなバインダーは、例えばエチルベンゼン、キシレン、Ｎ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン、トルエンその他、いわゆるシンナーと呼ばれる有機溶剤で希釈し、これに前記した黒鉛を混合する。このようにすると、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、黒鉛を含有する樹脂被膜を形成する塗装が簡単に行え、すなわち被膜の形成方法としては、いわゆる噴霧（スプレー）、浸漬（ディッピング）などの塗装方法を採用することができる。
【００３５】
図１〜４に示すように、上述のようにして製造される導電性転がり軸受は、静電画像形成装置の定着装置に装着して適用されるものである。定着ローラ５は、線状ないし棒状のヒータ６を軸心部に内蔵した軟質の金属製のものであり、両端に小径軸部５ａが突出した円筒状に形成されたものである。
【００３６】
定着ローラ５は、アルミニウム、またはアルミニウム合金（Ａ５０５６、Ａ６０６３等）等の熱伝導性に優れた金属材料からなり、旋削や研磨等で表面が仕上げられ、表面にはフッ素樹脂等の非粘着性の高い樹脂がコーティングしてある。定着ローラ５は、両端の小径軸部５ａで深溝玉軸受からなる導電性転がり軸受７を介してハウジング８に回転自在に支持され、別途端部には回転動力を受けるギヤ（図示せず。）が設けられている。
【００３７】
また、定着ローラ５に接して平行に加圧ローラ（図示せず。）が設けられており、その両端にも導電性転がり軸受を介してハウジング８に回転自在に支持することが好ましい。
加圧ローラは、鉄やアルミニウム等の芯金上にシリコンゴム等の被覆を設けたものが代表的であるが、定着ローラと同じように加圧ローラの軸心部に線状または棒状ヒータを内蔵し、両端の軸受に導電性転がり軸受で支持するものもある。
【００３８】
コピー紙は、回転駆動される定着ローラ５と従動する加圧ローラとの間で送られながら、定着ローラ５による加熱融着でトナー像が定着処理される。
そのため、導電性転がり軸受をローラ支持用に装着した静電画像形成装置は、帯電せず静電画像の画像を乱さないようになり、そのような静電画像形成装置を備えた定着装置が、画像定着機能を経時的に安定して良好な状態で発揮できるようになる。
【００３９】
上記の定着装置は、複写機などの静電画像形成装置に用いられるものであるが、ローラに代えて感光ドラムの回転軸を上記同様の導電性転がり軸受で支持してもよく、感光ドラムに必要な部分以外の電荷を放電させて安定したアース状態を確保できる静電画像形成装置になる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受（ボール：軸受鋼製）の内輪と外輪の全面を電解めっき法により、銅めっき層（層厚５μｍ）で被覆し、その上に重ねて銀めっき層（層厚１０μｍ）を被覆して複層めっきを設けた。
得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を３時間連続して測定し、その結果の最大抵抗値（ｋΩ）を表１中に示した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
［実施例２］
実施例１において、銅めっき層（層厚１０μｍ）で被覆し、その上に重ねて銀めっき層（層厚５μｍ）を被覆して複層めっきを設けたこと以外は、全く同様にして導電性転がり軸受を製造し、実施例１と同様に電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４３】
［実施例３、４］
実施例１において、複数の転動体のうち、転動体を黒鉛鋼（黒鉛９０％以上）で形成し（実施例３）、または黒鉛を２５％含有するエポキシ樹脂にてコーティングし（実施例４）、これらを軸受鋼で形成された内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受にボールとして組み込んだ。
得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に示した。
【００４４】
［比較例１］
実施例１において、複層めっきに代えて、銅めっき層（層厚２０μｍ）で被覆したこと以外は、全く同様にして導電性転がり軸受を製造し、実施例１と同様に電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４５】
［比較例２］
ポリフェニレンサルファイド樹脂（カーボンを３５重量％混合）にて内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受（ボール：軸受鋼製）の内輪と外輪を切削加工で製作した。
得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に示した。
【００４６】
［比較例３］
内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受（ボール：軸受鋼製）の内部に通電性のあるイオン液体（市販品）を０．０５ml滴下して得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に示した。
【００４７】
［比較例４］
実施例１において、ニッケル（Ｎｉ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）の３元合金皮膜をめっき層として形成した（表中、カニボロンめっきと称する。）こと以外は、実施例１と全く同様にして導電性転がり軸受を製造し、実施例１と同様に電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４８】
［比較例５］
ポリαオレフィン油を基油とする潤滑グリース７０重量％に導電性カーボン３０重量％を配合したものを導電性グリースとし、軸受鋼で形成された内径２５ｍｍ×外径３７ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受に封入し、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４９】
表１の結果からも明らかなように、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面が、所定の複層めっきによって形成された実施例の転がり軸受は、固体潤滑性を有すると共に導電性を有し、その耐久性も充分に高いものであった。
【００５０】
一方、所定の複層めっきではない単層の銅めっき、導電性ＰＰＳ皮膜、イオン液体、カニボロンめっきでもって、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面を形成した転がり軸受、または導電性グリースで潤滑した転がり軸受は、最大抵抗値が１０ＫΩ以上に高く、充分にはその潤滑性、導電性および耐久性を得られなかった。
【符号の説明】
【００５１】
１ 内輪
１ａ、２ａ 複層めっき
２ 外輪
１ａ１、２ａ１ 銅めっき層
１ａ２、２ａ２ 銀めっき層
３ 転動体
４ 保持器
５ 定着ローラ
５ａ 小径軸部
６ ヒータ
７ 導電性転がり軸受７
８ ハウジング
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性転がり軸受およびこの導電性転がり軸受を装備した静電画像形成装置、並びに静電画像形成装置の定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静電潜像をトナー像に現像し定着する静電画像形成装置を用いた複写機や印刷機（プリンター）などの電子写真装置には、静電潜像を現像する際や定着する際に、感光ドラムやロールなどを回転自在に支持する必要があり、そのような装置の回転部分に転がり軸受を使用している。
【０００３】
詳しく説明すると、静電画像形成装置は、感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、これにトナーを帯電状態で付着させた後、紙などのシートに転写して現像し、これを加熱加圧して定着させるものであり、具備した転がり軸受が、もし帯電すれば感光ドラム上の静電潜像や未定着画像が乱れるので、ロール端面から静電気を逃すアース機構を必要とするものである。
【０００４】
このような静電画像形成装置における一連の工程中、定着工程を行なう定着装置は、未定着画像を載せたシートを加熱加圧するために、回転しながら圧接する加熱ローラと加圧ローラとの間にシートを通過させる機構を有するが、回転するローラを支持する耐熱性の転がり軸受もアースする必要があり導電性が必要である。
【０００５】
しかし、このような転がり軸受にアース機構を別途設けると、部品点数が増加するので好ましくなく、部品点数を増やさずに内輪と外輪が通電可能な導電性転がり軸受を用いて、電荷を放電させてアース状態にすることが好ましい。
【０００６】
従来の導電性転がり軸受としては、導電性グリース、導電性シール、その他の通電性のある部品を装着した導電性転がり軸受が周知である。
例えば、転がり軸受内に充填する導電性のグリースとして、潤滑グリースに粒子径５０μｍ以下のカーボンブラック添加し、これを導電性付与剤とし、または増ちょう剤として兼用した導電性のグリースが知られている（特許文献１）。
【０００７】
また、内輪の内径部および外輪の外径部に対し、耐食性を有し、かつ導電性があるニッケルめっきや錫による被膜を形成した複写機等の事務機用転がり軸受が知られている（特許文献２）。
【０００８】
さらにまた、内輪及び外輪の表面、又は転動体の表面のうち、少なくとも一方の表面にグラファイト、ポリテトラフルオロエチレン含有ニッケルなどからなる導電性潤滑被膜を設け、そのような処理はスパッタリング、コーティングまたは無電解めっき処理で行なうことが知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−５３８９０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２６０７号公報
【特許文献３】特開２００８−１３３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記したような従来の導電性のあるニッケルめっきを形成した複写機等の事務機用転がり軸受は、被膜に耐食性はあるが、それによる摩擦力の低減は充分でなく、不足する潤滑物質を導電性潤滑グリースで補う必要がある。
【００１１】
ところが導電性グリースを使用すると、軸受の導電性を示す抵抗値は、経時的に不安定となり、例えば導電性カーボンを配合した導電性グリースを封入した転がり軸受を常温下で軸受荷重１２．３Ｎ、１３０回転／分で使用すると、１時間程度の使用後には抵抗値が不安定になる（図５参照）。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決し、転がり軸受に導電性グリースを使用することなく、導電性が経時的にみて低く安定している導電性転がり軸受とし、さらにこれを用いた静電画像形成装置が静電画像に乱れがなく、特にそのような静電画像形成装置における定着装置が、経時的に安定して良好な静電画像定着機能を有するものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明においては、内輪と外輪の間に複数の転動体を回転自在に保持する転がり軸受において、前記内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、銅めっき層に銀めっき層を重ねた複層めっきを設けたことを特徴とする導電性転がり軸受としたのである。
【００１４】
上記したように構成されるこの発明の導電性転がり軸受は、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面が、所定の複層めっきによって固体潤滑性を有すると共に導電性を有し、その経時的な安定性も充分に高められている。
【００１５】
そのため、転がり軸受の導電性は、潤滑グリース中の導電性付与剤の分散性などに関係なく安定的に発揮され、すなわち導電性（抵抗値）は経時的に安定し、しかも回転トルクは固体潤滑によって充分に低くなる。また、銀めっき層による潤滑性、熱安定性、耐食性、極圧性にも優れた作用が発揮される。
【００１６】
また、この発明の導電性転がり軸受は、例えば従来の導電性グリースを必ずしも封入する必要性がなく、導電性グリースを使用しないためにグリース漏れを防止するための接触シールが不要になり、部品点数の低減化と低トルク化との両立が可能になる。
【００１７】
銀めっき層が、層厚３〜１５μｍの銀めっき層であるように形成されると、充分な厚みによって低摩擦特性が経時的により安定し、導電性もさらに安定する。
上記のように銀めっき層厚を数値限定する理由は、層厚３μｍ未満の薄膜では、潤滑性がより充分でなくて好ましくなく、また１５μｍを超える厚膜に形成しても、それ以上の顕著な潤滑性および導電性の向上がなく、実用性が低下して好ましくないからである。
【００１８】
また、表面に複層めっきを設ける内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、導電性樹脂を基材とする内輪もしくは外輪またはこれら両部品であれば、軽量化等の点でも好ましい。
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、基材の表面に導電性樹脂皮膜を有する内輪もしくは外輪またはこれら両部品であってもよく、これにより基材は、金属、樹脂、セラミックスなどの多様な素材を採用できる。
【００１９】
また、転動体は、通常、鋼球のようにある程度は導電性のある金属製のものであるが、潤滑グリースを用いないで摩擦係数を低下させ、かつ導電性を高めるためには、複数の転動体のうち、少なくとも１以上の転動体の表面が黒鉛を含有する皮膜で形成されていることが好ましい。また、転動体の表面のみではなく、転動体の全体が導電性材料で形成されていることは、耐久性のある導電性を得るためにより好ましいことであり、特に、複数の転動体のうち、１以上の転動体が黒鉛鋼で形成されている態様を適用できる。
【００２０】
上記のようにして構成された導電性転がり軸受は、複写機やプリンターのような静電画像形成装置に感光ドラムまたはローラなどの回転軸を支持するよう装備すれば、静電画像形成について帯電不要な部分を効果的に除電でき、静電画像形成装置における感光ドラム上の静電画像を精密に乱れなく形成するために好ましい。さらに回転するローラが、上記した導電性転がり軸受で支持されている静電画像形成装置の定着装置にすれば、その画像定着機能が良好でありかつ経時的に安定して発揮できるものになる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明は、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、銅めっき層に銀めっき層を重ねた複層めっきを設けた導電性転がり軸受としたので、導電性グリースを使用する必要がなくなり、しかも導電性が経時的に低く安定した導電性転がり軸受となる利点がある。
【００２２】
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、導電性樹脂を基材とするもの、または基材の表面に導電性樹脂皮膜を有するものであれば、上記効果と共に軽量化または基材の多様化にも対応するものになる。
【００２３】
また、このような導電性転がり軸受を用いた静電画像形成装置は、感光ドラム上の静電画像の乱れがなく、さらにそのような静電画像形成装置を備えた定着装置においても画像定着機能が経時的に安定し、その機能が良好に発揮できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の導電性転がり軸受および定着ローラの要部断面図
【図２】図１の内輪の複層めっき拡大断面図
【図３】図１の外輪の複層めっき拡大断面図
【図４】実施形態の定着ローラの断面図
【図５】従来の導電性転がり軸受の抵抗値と時間の関係を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の導電性転がり軸受、静電画像形成装置の定着装置の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
先ず、図１〜３に示すように、この発明の導電性転がり軸受の実施形態は、内輪１と外輪２の間に複数の鋼球製の転動体３を回転自在に保持する保持器４を有する転がり軸受であり、その内輪１の表面に、銅めっき層１ａ１に銀めっき層１ａ２を重ねた複層めっき１ａを設け、かつ外輪２の表面に、銅めっき層２ａ１に銀めっき層２ａ２を重ねた複層めっき２ａを設けた導電性転がり軸受である。
【００２６】
図１に示した複層めっき１ａ、２ａを構成する銀や銅の高い導電性は周知であり、銀めっき層１ａ２、２ａ２による軟質系金属の優れた固体潤滑性が発揮され、その下層に設けた銅めっき層１ａ１、２ａ１によって耐久性のよい導電性が発揮される。
【００２７】
このような銅めっき層や銀めっき層を設けるには、周知の電解めっきまたは無電解めっき技術に拠ればよいが、周知の銅めっき浴としては、例えば電解用銅浴として、硫酸銅浴、ホウフッ化銅浴、シアン化銅浴、ピロリン酸銅浴などが挙げられ、または無電解銅浴を用いることもできる。
【００２８】
複層めっきを設ける内輪もしくは外輪または両部品の表面以外の主要構成材である基材は、軸受鋼などの金属製ばかりでなく、導電性樹脂で形成したものであってもよい。導電性樹脂は、樹脂に導電性付与剤を混和したものであり、その際に用いる樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、成形性や機械的強度、耐熱性などを考慮して周知のエンジニアリングプラスチックなどの樹脂を採用すればよく、その代表例としてポリフェニレンサルファイド樹脂が挙げられる。
【００２９】
このような樹脂に添加する導電性付与材、すなわち樹脂に混和可能な粉末、繊維、フレークその他の形態の導電性材料としては、例えば銀、銅、ニッケルなどの金属、黒鉛、カーボンブラック、酸化亜鉛などが挙げられる。
【００３０】
また、内輪や外輪の基材全体が、上記のような導電性樹脂でない場合であっても、少なくともその基材の表面全体またはその一部が導電性樹脂で形成されていればよい。導電性樹脂皮膜で内輪や外輪の基材の一部又は全体を被覆するには、前述の導電性樹脂を構成する樹脂を溶剤で溶解した塗液を基材の一部又は全体に塗布し、必要に応じて塗膜を熱処理するなどして硬化した導電性樹脂からなる皮膜が得られる。
【００３１】
また、複数の転動体のうち、１以上の転動体が黒鉛鋼で形成されているか、または１以上の転動体の表面が導電性材料を含有する皮膜、好ましくは黒鉛を含有する導電性の皮膜で形成されている態様も採用できる。
転動体の表面に導電性皮膜を形成するには、例えば前述のように黒鉛と樹脂材料および溶剤の混合液を塗布し、必要に応じて塗膜を熱処理することによって導電性皮膜を形成することができる。
【００３２】
黒鉛などの導電性材料を樹脂中に分散させて導電性塗液を調製する場合に使用するバインダー樹脂としては、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等のポリアリーレンサルファイド樹脂などが挙げられる。このなかでも架橋特性を有する材料であれば、密着強度が高く好ましいものであるといえる。
【００３３】
例えば黒鉛等の含有量は、バインダー樹脂に対し、１０〜７０重量％、好ましくは２０〜６０重量％、より好ましくは３０〜５０重量％である。フッ化黒鉛の含有量が所定範囲未満では、潤滑性が不充分になり、所定量を越える多量では、被膜の結着材としての役割を担うバインダー樹脂が相対的に少なくなるため、被母材への密着強度が低下して好ましくないからである。
【００３４】
このようなバインダーは、例えばエチルベンゼン、キシレン、Ｎ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン、トルエンその他、いわゆるシンナーと呼ばれる有機溶剤で希釈し、これに前記した黒鉛を混合する。このようにすると、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、黒鉛を含有する樹脂被膜を形成する塗装が簡単に行え、すなわち被膜の形成方法としては、いわゆる噴霧（スプレー）、浸漬（ディッピング）などの塗装方法を採用することができる。
【００３５】
図１〜４に示すように、上述のようにして製造される導電性転がり軸受は、静電画像形成装置の定着装置に装着して適用されるものである。定着ローラ５は、線状ないし棒状のヒータ６を軸心部に内蔵した軟質の金属製のものであり、両端に小径軸部５ａが突出した円筒状に形成されたものである。
【００３６】
定着ローラ５は、アルミニウム、またはアルミニウム合金（Ａ５０５６、Ａ６０６３等）等の熱伝導性に優れた金属材料からなり、旋削や研磨等で表面が仕上げられ、表面にはフッ素樹脂等の非粘着性の高い樹脂がコーティングしてある。定着ローラ５は、両端の小径軸部５ａで深溝玉軸受からなる導電性転がり軸受７を介してハウジング８に回転自在に支持され、別途端部には回転動力を受けるギヤ（図示せず。）が設けられている。
【００３７】
また、定着ローラ５に接して平行に加圧ローラ（図示せず。）が設けられており、その両端にも導電性転がり軸受を介してハウジング８に回転自在に支持することが好ましい。
加圧ローラは、鉄やアルミニウム等の芯金上にシリコンゴム等の被覆を設けたものが代表的であるが、定着ローラと同じように加圧ローラの軸心部に線状または棒状ヒータを内蔵し、両端の軸受に導電性転がり軸受で支持するものもある。
【００３８】
コピー紙は、回転駆動される定着ローラ５と従動する加圧ローラとの間で送られながら、定着ローラ５による加熱融着でトナー像が定着処理される。
そのため、導電性転がり軸受をローラ支持用に装着した静電画像形成装置は、帯電せず静電画像の画像を乱さないようになり、そのような静電画像形成装置を備えた定着装置が、画像定着機能を経時的に安定して良好な状態で発揮できるようになる。
【００３９】
上記の定着装置は、複写機などの静電画像形成装置に用いられるものであるが、ローラに代えて感光ドラムの回転軸を上記同様の導電性転がり軸受で支持してもよく、感光ドラムに必要な部分以外の電荷を放電させて安定したアース状態を確保できる静電画像形成装置になる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受（ボール：軸受鋼製）の内輪と外輪の全面を電解めっき法により、銅めっき層（層厚５μｍ）で被覆し、その上に重ねて銀めっき層（層厚１０μｍ）を被覆して複層めっきを設けた。
得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を３時間連続して測定し、その結果の最大抵抗値（ｋΩ）を表１中に示した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
［実施例２］
実施例１において、銅めっき層（層厚１０μｍ）で被覆し、その上に重ねて銀めっき層（層厚５μｍ）を被覆して複層めっきを設けたこと以外は、全く同様にして導電性転がり軸受を製造し、実施例１と同様に電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４３】
［実施例３、４］
実施例１において、複数の転動体のうち、転動体を黒鉛鋼（黒鉛９０％以上）で形成し（実施例３）、または黒鉛を２５％含有するエポキシ樹脂にてコーティングし（実施例４）、これらを軸受鋼で形成された内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受にボールとして組み込んだ。
得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に示した。
【００４４】
［比較例１］
実施例１において、複層めっきに代えて、銅めっき層（層厚２０μｍ）で被覆したこと以外は、全く同様にして導電性転がり軸受を製造し、実施例１と同様に電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４５】
［比較例２］
ポリフェニレンサルファイド樹脂（カーボンを３５重量％混合）にて内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受（ボール：軸受鋼製）の内輪と外輪を切削加工で製作した。
得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に示した。
【００４６】
［比較例３］
内径３０ｍｍ×外径４２ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受（ボール：軸受鋼製）の内部に通電性のあるイオン液体（市販品）を０．０５ml滴下して得られた導電性転がり軸受について、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に示した。
【００４７】
［比較例４］
実施例１において、ニッケル（Ｎｉ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）の３元合金皮膜をめっき層として形成した（表中、カニボロンめっきと称する。）こと以外は、実施例１と全く同様にして導電性転がり軸受を製造し、実施例１と同様に電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４８】
［比較例５］
ポリαオレフィン油を基油とする潤滑グリース７０重量％に導電性カーボン３０重量％を配合したものを導電性グリースとし、軸受鋼で形成された内径２５ｍｍ×外径３７ｍｍ×幅７ｍｍの深溝玉軸受に封入し、内輪の内径面と外輪の外径面の間の電気抵抗値を測定し、その結果を表１中に併記した。
【００４９】
表１の結果からも明らかなように、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面が、所定の複層めっきによって形成された実施例の転がり軸受は、固体潤滑性を有すると共に導電性を有し、その耐久性も充分に高いものであった。
【００５０】
一方、所定の複層めっきではない単層の銅めっき、導電性ＰＰＳ皮膜、イオン液体、カニボロンめっきでもって、内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面を形成した転がり軸受、または導電性グリースで潤滑した転がり軸受は、最大抵抗値が１０ＫΩ以上に高く、充分にはその潤滑性、導電性および耐久性を得られなかった。
【符号の説明】
【００５１】
１ 内輪
１ａ、２ａ 複層めっき
２ 外輪
１ａ１、２ａ１ 銅めっき層
１ａ２、２ａ２ 銀めっき層
３ 転動体
４ 保持器
５ 定着ローラ
５ａ 小径軸部
６ ヒータ
７ 導電性転がり軸受７
８ ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間に複数の転動体を回転自在に保持する転がり軸受において、前記内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、銅めっき層に銀めっき層を重ねた複層めっきを設けたことを特徴とする導電性転がり軸受。
【請求項２】
銀めっき層が、層厚３〜１５μｍの銀めっき層である請求項１に記載の導電性転がり軸受。
【請求項３】
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、導電性樹脂を基材とする内輪もしくは外輪またはこれら両部品である請求項１または２に記載の導電性転がり軸受。
【請求項４】
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、基材の表面に導電性樹脂皮膜を有する内輪もしくは外輪またはこれら両部品である請求項１または２に記載の導電性転がり軸受。
【請求項５】
複数の転動体のうち、１以上の転動体の表面が黒鉛を含有する皮膜で形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の導電性転がり軸受。
【請求項６】
複数の転動体のうち、１以上の転動体が黒鉛鋼で形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の導電性転がり軸受。
【請求項７】
回転するドラムまたはローラが、請求項１〜６のいずれかに記載の導電性転がり軸受で支持されている静電画像形成装置。
【請求項８】
回転するローラが、請求項１〜６のいずれかに記載の導電性転がり軸受で支持されている静電画像形成装置の定着装置。
【請求項１】
内輪と外輪の間に複数の転動体を回転自在に保持する転がり軸受において、前記内輪もしくは外輪またはこれら両部品の表面に、銅めっき層に銀めっき層を重ねた複層めっきを設けたことを特徴とする導電性転がり軸受。
【請求項２】
銀めっき層が、層厚３〜１５μｍの銀めっき層である請求項１に記載の導電性転がり軸受。
【請求項３】
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、導電性樹脂を基材とする内輪もしくは外輪またはこれら両部品である請求項１または２に記載の導電性転がり軸受。
【請求項４】
内輪もしくは外輪またはこれら両部品が、基材の表面に導電性樹脂皮膜を有する内輪もしくは外輪またはこれら両部品である請求項１または２に記載の導電性転がり軸受。
【請求項５】
複数の転動体のうち、１以上の転動体の表面が黒鉛を含有する皮膜で形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の導電性転がり軸受。
【請求項６】
複数の転動体のうち、１以上の転動体が黒鉛鋼で形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の導電性転がり軸受。
【請求項７】
回転するドラムまたはローラが、請求項１〜６のいずれかに記載の導電性転がり軸受で支持されている静電画像形成装置。
【請求項８】
回転するローラが、請求項１〜６のいずれかに記載の導電性転がり軸受で支持されている静電画像形成装置の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２１６７５（Ｐ２０１１−２１６７５Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６８６８（Ｐ２００９−１６６８６８）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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