滑动轴承及成像装置制造方法

滑动轴承及成像装置制造方法
【专利摘要】本发明提供滑动轴承和使用其的成像装置，所述滑动轴承成本低，为容易制造的简单构造，并且不需要绝热套等，不受作为滑动对象的辊的材质·表面粗糙度的影响，为低摩擦转矩、低磨耗，还容许弯矩载荷，容易更换。滑动轴承（1），为具备内圈（2）和外圈（3）而成的径向滑动轴承，内圈（2）由熔炼金属构成，外圈（3）由树脂组合物的成型体构成，内圈（2）在外周的轴向的一部分具有凹曲面（2a），在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔（4），外圈（3）在内周的轴向的一部分具有与内圈（2）的外周的凹曲面（2a）对向接触而进行滑动的凸曲面（3a），内圈（2）和外圈（3）的凸曲面和凹曲面的接触部分以外非接触地相对进行旋转。
【专利说明】滑动轴承及成像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及滑动轴承，特别是涉及在复印机、复合机、打印机(激光打印机、喷墨打印机等)、传真机等的成像装置中的定影部的定影辊、加压辊等的辊(热辊)或轴的支承中使用的滑动轴承、在显影部、感光部、转印部、排纸部、送纸部等的各种辊或轴的支承中使用滑动轴承。另外，涉及在喷墨打印机的墨盒用承载器的带驱动部中使用的滑动轴承。另外，涉及使用了这些滑动轴承的成像装置。另外，涉及将食品机械的旋转轴进行支承的滑动轴承。
【背景技术】
[0002]一般而言，成像装置，为如下的装置:在其定影装置中，在由光学装置形成了的静电潜像附着调色剂，将该调色剂像转印到复印用纸，进一步使其定影。在该定影工序中，在内藏了加热器的定影辊和加压辊之间使调色剂像通过。由此，由调色剂像构成的转印像在复印用纸上通过加热熔接而被定影。
[0003]定影辊，为在轴心部内藏了线状或棒状的加热器的软质的金属制辊，形成为在两端小直径的轴部突出了的圆筒状。定影辊，由铝、或铝合金(A5056、A6063)等的热导性优异的金属材料构成。定影辊的表面，通过旋削、研磨等而加完成。另外，在定影辊表面，被覆有氟树脂等的非粘接性高的树脂。定影辊的表面的温度，通过加热器而被加热至180?250°C左右。另一方面，加压辊，由被硅橡胶等被覆了的铁材料或软质材料构成，将复印用纸向定影辊按压而进行旋转驱动。加压辊，通过来自加热辊的传热而被加热至约70?150°C。或者，与定影辊同样地在内部设有加热器、被加热至150?250°C左右。以后，将如上述了的定影辊、加压辊等那样地由被内藏了的加热器或来自其他部件的传热而被加热的辊记为“热辊”。
[0004]被加热至高温的热辊，在其两端的轴部通过由深沟球轴承构成的球轴承而旋转自由地支承在外壳上，由合成树脂等构成的绝热套介于该球轴承和热辊的轴部之间。这是为了防止热辊的加热时热自两端部的球轴承逃逸而沿着热辊的轴向的温度分布变得不均匀。
[0005]另外，作为热辊的支承轴承，使用树脂制滑动轴承的轴承。例如，使滑动轴承为由聚苯硫醚(以下，记为PPS)树脂、聚酰胺(以下，记为PA)树脂、聚酰胺酰亚胺(以下，记为PAI)树脂、聚酰亚胺(以下，记为PI)树脂、聚醚醚酮(以下，记为PEEK)树脂等的合成树脂形成。
[0006]在使用树脂制滑动轴承的情况下，由于树脂制滑动轴承本身具有绝热性，因此一般而言，不使绝热套介于该树脂制滑动轴承和热辊的轴部之间。通常，根据成像装置的定影部的规格，区分使用滚动轴承和树脂制滑动轴承。一般而言，高PV规格(P:面压，V:速度)的中级机、高级机中使用滚动轴承，PV比较低的普及机中使用树脂制滑动轴承。
[0007]但是，作为上述了的成像装置中的定影装置的热辊用的轴承的深沟球轴承的构造复杂、制造成本也高。另外，为了防止温度分布的不均匀，需要上述的树脂制绝热套，进一步变得高价。另外，由于起因于热辊的支承轴的安装精度误差、弯矩载荷等的支承轴的挠曲，轴承有可能破损。[0008]相对于此，PPS树脂等的树脂制滑动轴承，可不介有绝热套地来使用，构造简单、可注射成型，因此有着可低成本生产这样的优点。但是，该树脂制滑动轴承，与球轴承相比，载荷容量低，摩擦转矩也高达10倍以上。因此，在用于复印机、打印机、传真等的成像装置、各种机械中的情况下，需要提高驱动电机的容量，综合而言成本上升。另外，对于作为滑动对象的辊的材质、表面粗糙度敏感。对象辊的滑动面粗糙度大的情况下，摩擦转矩、磨耗量变大，在对象辊为软质金属制的情况下，产生由树脂制滑动轴承导致的对象辊的磨耗损伤，不能满足规格。一般而言，热辊的材质使用铝等的软质金属。表面粗糙度越小，则加工成本越提高。另外，就铝等的软质金属而言，由于不能进行研磨加工，因此减小表面粗糙度也有限定。树脂制滑动轴承的载荷容量小，这也有取决于对象辊的材质、表面粗糙度的地方。
[0009]另外，为了减小摩擦转矩，即使是在轴承滑动面涂布润滑脂，有时在强地受到载荷的部分等变得润滑脂不足，不能满足规格。另外，在通常的树脂制滑动轴承中，没有针对弯矩载荷的调心功能。因此，对于弯矩载荷，形成部分接触，部分地形成高面压，磨耗增大。另外，在一定的长时间使用后更换轴承的情况下，由于在进行滑接的对象辊?轴的表面造成滑动伤，因此也需要同时更换辊.轴，更换时费用上升也是问题。
[0010]在定影装置的热辊用的轴承以外的、室温下使用的显影部、感光部、排纸部、送纸部等中使用的轴承、喷墨打印机墨盒用承载器的带驱动部等中使用的轴承中，也有着相同的问题。
[0011]作为用于应对这些问题的轴承，已知有由外圈和内圈构成、形成于外圈的内周部的环状突起或环状沟和形成于内圈的外周部的环状沟或环状突起进行结合的滑动轴承(参照专利文献I)。另外，已知有由外圈和内圈构成、内圈由熔融固化了的树脂组合物构成、内圈和外圈的轴承间隙通过内圈的固化时的树脂收缩而形成的滑动轴承(参照专利文献2)。
[0012]进一步地，作为可应对这些问题的热辊用轴承，已知有由外圈和内圈构成、外圈或内圈的任一方为合成树脂制、另一方为烧结金属制、外圈的内周面和内圈的外周面相对进行滑接的滑动轴承(参照专利文献3)。另外，作为同样的轴承，已知有如下的滑动轴承(参照专利文献4):其为由内圈和外圈的组合构成、在内圈和外圈之间封入润滑脂、支承仅向一个方向旋转的旋转体的滑动轴承，其形成为在内圈的外周面形成保持润滑脂的润滑脂保持槽、该润滑脂保持槽为设置于内圈的`外周面的整个周且显示为八字型的2列的多个矩形槽、八字的下侧朝向内圈的旋转方向。
[0013]另外，食品机械为对食品原料、食用制品(或半制品)进行混合、混炼、加热、干燥、冷却、填充、包装、贮藏等时使用的机械类。食品机械中也和其他机械类同样地安装有轴承等的滑动部件，需要防止从这样的部件流出对人体有毒的成分而混入到食品中。因此，需要基于法律上的卫生基准而对构成上述部件的树脂、金属、润滑油、润滑脂和各种添加剂等的各种材料进行选择。
[0014]作为对于食品用途中的各种材料的法律上的卫生基准，熟知有由食品卫生法确定的食品、添加物等的标准基准(厚生劳动省告示)、FDA (美国食品药品监督管理局)和USDA(美国农业部)的H-1标准(即使直接与食品接触也对人体完全无害的这样的评价基准)等的批准基准，规定了与一般工业用材料不同的能够作为食品机械用材料使用的成分。
[0015]作为食品机械用轴承，已知有使用固体状的轴承用固体润滑剂以即使水浸入轴承内也不流失润滑剂，同时为了长期维持轴承的润滑特性，即使食盐水浸入轴承内也难以产生锈的固体润滑剂和食品机械用滚动轴承(参照专利文献5)。
[0016]另外，已知有使用不会由于水而流失、耐受150°C以上的高温下的连续使用的食品机械用固体润滑剂，将其封入轴承、即使在与食盐水接触的条件下在滑动面也不产生锈的食品机械用滚动轴承(参照专利文献6和专利文献7)。另外，已知有如下的轴承:为了提高耐润滑脂泄漏性，在嵌合密封形式的滚动轴承的固定轴上，按照在轴向夹持该滚动轴承的方式嵌合固定一对吊环') >力'一)的轴承(参照专利文献8)、设有多个密封的轴承(参照专利文献9)。
[0017]现有技术文献
[0018]专利文献
[0019]专利文献1:日本实开昭59-39316号公报
[0020]专利文献2:日本特开平9-32856号公报
[0021]专利文献3:日本特开2011-74975号公报
[0022]专利文献4:日本特开2011-74979号公报
[0023]专利文献5:日本特开平10-36875号公报
[0024]专利文献6:日本特开平11-335687号公报
[0025]专利文献7:日本特开2001-131569号公报
[0026]专利文献8:日本特开2003-262234号公报
[0027]专利文献9:日本特开2003-254343号公报

【发明内容】

[0028]发明要解决的课题
[0029]但是，专利文献I和2中记载的滑动轴承，由于外圈的内周面和内圈的外周面为相同形状，因此环状沟和环状突起的结合部的磨耗粉难以排出，相反易于堆积。因此，不仅摩擦系数上升、产生误差，而且没有运转间隙，易于产生异常磨耗、烧粘。特别是由于内圈和外圈为没有接缝的环状体，因此由于磨耗粉的堆积等原因，在没有初期的运转间隙的情况下，没有由接缝的开闭所带来的缓和效果，产生激烈的异常磨耗、烧粘。另外，由于没有调心功能，对于弯矩载荷，形成部分接触，部分地形成高面压，磨耗增大。另外，专利文献2中记载的滑动轴承的内圈和外圈的轴承间隙，由内圈固化时的树脂收缩而形成，因此难以封入润滑脂等的润滑剂。
[0030]对于专利文献3中所述的滑动轴承而言，由于外圈或内圈的任一方由烧结金属制成，因此与熔炼金属制的外圈或内圈相比，粉体间的密接非常弱，与树脂滑接了时，有可能作为粒子而磨耗脱落。粒状金属，如果介于一定程度地被闭塞了的内外圈间，则难以容易地从内外圈间的摩擦面排出，形成磨损，有可能诱发摩擦转矩上升、磨耗增大。如果封入润滑月旨，则粒状金属混入润滑脂，更难以从内外圈间的摩擦面排出，磨耗增大。另外，由于烧结金属具有空孔，因此有可能润滑脂的基油吸入到烧结金属的空孔，润滑脂的润滑性能降低，摩擦转矩上升。即使预先在空孔含浸油，也有可能产生如下的现象:空孔中的油流出于轴承外部，之后在空孔吸入润滑脂的基油。另外，烧结金属制内外圈的滑接面的面精度，特别是在凹凸曲面的情况下，与机械加工品相比较差，在摩擦转矩的稳定性方面存在担心。
[0031]专利文献4中所述的滑动轴承，由于形成为内圈的外周面的润滑脂保持槽为显示为八字形的2列的多个矩形槽、八字的下侧朝向内圈的旋转方向，因此如果旋转方向不为一个方向则没有效果，使用方法存在限制。在一般的滑动轴承中，为了在使用中不脱离，按照轴承的外圈不与外壳滑接地设有凸缘等止动器?旋转制动器。在辊或轴的两端安装带有凸缘?旋转制动器的滑动轴承时，尽管在上述滑动轴承中为相同形状，但仅可I个方向旋转的使用，因此需要是左右为不同的轴承，不经济，在管理上也担心误组装。另外，使内圈和外圈都为合成树脂制时，不能构成轴承的高PV化对策。[0032]另外，对于专利文献5~7中所述的食品机械用滚动轴承而言，虽然固体润滑剂不流出到水中，但其通过预先混炼树脂和润滑剂而制成润滑脂状后、封入轴承进行烧成的方法制造。因此，即使在使用了所公开的高温用树脂、高温用润滑脂的组合的情况下，树脂的烧成温度高、有可能在烧成中润滑油劣化。因此，实用化时，有时高温用树脂、高温用润滑脂的组合受到制约，依据用途的组合的自由度降低(专利文献5~7)。另外，为了防止轴承的锈，增加了固体润滑剂的封入量，因此在适应之前轴承的转矩变高(专利文献5)。
[0033]另外，在专利文献8、9公开的技术方案中，需要用于在轴承的轴向设置吊环、多个密封的空间，部件数也增加。因此，小型化、省空间化、轻量化困难，制造成本也高。
[0034]另外，还有时使用即使润滑脂自轴承泄漏而混入食品也没有问题的植物系的润滑月旨，但与矿油系、化学合成油系的润滑脂相比为短寿命。另外，即使为植物系的润滑脂，也期望不混入到食品中。
[0035]这样地在食品制造装置用的轴承中，同时且低成本地达润滑脂泄漏问题的消除及省空间化等是困难的。
[0036]本发明为了处理这样的问题而完成。即，本发明的目的在于提供一种滑动轴承和使用其的成像装置，该轴承成本低，为容易制造的简单构造，并且不需要绝热套等，不受成为滑动对象的辊的材质?表面粗糙度的影响，为低摩擦转矩、低磨耗，还容许弯矩载荷，容易更换。另外，在于提供一边可适用于食品机械用途、谋求小型化、轻量化、省空间化、低转矩化，一边可消除润滑脂泄漏问题的滚动轴承。
[0037]用于解决问题的手段
[0038]本发明的滑动轴承，其特征在于，其为具备内圈和外圈而成的径向滑动轴承，上述内圈及上述外圈的任一方由在轴向的一部分具有凹曲面的熔炼金属构成，另一方由在轴向的一部分具有与上述凹曲面对向接触而滑动的凸曲面的树脂组合物的成型体构成，上述内圈和上述外圈的上述凸曲面和上述凹曲面的接触部分以外非接触地相对进行旋转。
[0039]特征在于，上述内圈和上述外圈为如下的组合:
[0040](I)上述内圈由在外周具有上述凹曲面、在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔的熔炼金属构成，上述外圈由在内周具有上述凸曲面的树脂组合物的成型体构成的组合；或
[0041](2)上述内圈由在外周具有上述凸曲面、在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔的树脂组合物的成型体构成，上述外圈由在内周具有上述凹曲面的熔炼金属构成的组合。
[0042]特征在于，上述树脂组合物的成型体为至少具有I处的接缝的环状体。另外，特征在于，构成上述凸曲面的凸部未形成于以上述接缝为基准的±10°的范围内。
[0043]特征在于，上述凹曲面的表面粗糙度为0.3 μ HiRa以下。另外，特征在于，上述熔炼金属为高碳铬轴承钢、铬钥钢、机械构造用碳钢或不锈钢。另外，特征在于，由上述熔炼金属构成的内圈为滚动轴承用的内圈，或由上述熔炼金属构成的外圈为滚动轴承用的外圈。[0044]特征在于，上述树脂组合物的基础树脂为选自热塑性PI树脂、聚醚酮(以下，记为PEK)树脂、PEEK树脂、聚醚酮醚酮酮(以下，记为PEKEKK)树脂、PPS树脂、PAI树脂、PA树月旨、聚乙烯(以下，记为PE)树脂以及聚缩醛(以下，记为Ρ0Μ)树脂中的至少I种合成树脂。
[0045]特征在于，上述树脂组合物含有聚四氟乙烯(以下，记为PTFE)树脂。另外，特征在于，上述树脂组合物含有选自碳纤维、芳纶纤维、晶须、云母、石墨以及滑石中的至少I种。另外，特征在于，上述树脂组合物含有导电性碳，上述树脂组合物的成型体的体积电阻率不足 I X IO6 Ω Cm。
[0046]特征在于，在由树脂组合物的成型体构成的外圈具有接缝的情况下，在该接缝碰接了的状态中，构成上述外圈的内周的凸曲面的凸部内径，比构成上述内圈的外周的凹曲面的凹部外径大。
[0047]特征在于，上述凹曲面的曲率半径和上述凸曲面的曲率半径不同。
[0048]特征在于，上述凸曲面在该凸曲面的轴向中央部的整个周形成有非曲面部。另外，特征在于，上述树脂组合物的成型体为注射成型体，在上述非曲面部形成有注射成型中的分型线。
[0049]特征在于，润滑剂介于上述内圈和上述外圈的滑动面。另外，特征在于，在上述树脂组合物的成型体的载荷部形成有至少I处轴向凹型的润滑剂保持槽。
[0050]特征在于，上述润滑剂为选自氟润滑脂、脲润滑脂和锂润滑脂的至少I种润滑脂。另外，特征在于，上述润滑剂为具有导电性的润滑脂。
[0051]特征在于，上述外圈或内圈在非滑接面具有选自凹型的旋转制动器、凸型的旋转制动器和凸缘的至少I种。
[0052]特征在于，上述滑动轴承用于成像装置的定影部、转印部、显影部或给送排纸的送纸辊、或喷墨打印机的墨盒用承载器的带驱动部。
[0053]特征在于，上述熔炼金属为不锈钢，上述滑动轴承用于食品机械。
[0054]本发明的成像装置的特征在于，具备上述本发明的滑动轴承和由该滑动轴承支承的辊或轴。
[0055]发明的效果
[0056]本发明的滑动轴承，如上所述，为具备内圈和外圈的径向滑动轴承，内圈和外圈的任一方由在轴向的一部分具有凹曲面的熔炼金属构成，另一方由在轴向的一部分具有与上述凹曲面对向接触而滑动的凸曲面的树脂组合物的成型体构成，上述内圈和上述外圈的凸曲面和凹曲面的接触部分以外的部分非接触地相对进行旋转。由于内圈和外圈的任一方为熔炼金属，因此可防止由粒状金属的磨耗脱落、基油吸入到空孔而导致的润滑性能的降低等。另外，与使用烧结金属制的情况相比，凹曲面的面精度优异，摩擦转矩稳定。进一步地，内外圈的旋转方向没有限制，可在辊或轴的两端利用相同的滑动轴承。
[0057]另外，由内圈?外圈两部件构成，与球轴承(滚动球轴承)相比部件数少、构造简单。因此构造容易，可缩短制造工序、组装时间，可廉价地提供。进一步，由于内圈和外圈的任一方为树脂组合物的成型体，因此`有着球轴承中没有的自身绝热性等效果，无需另外的绝热套。另外，与球轴承同样地，能够容易地进行仅滑动轴承的更换。
[0058]另外，由于凹曲面和凸曲面对向接触而进行滑动，因此与对象辊或轴直接进行滑动的树脂制滑动轴承不同，摩擦转矩、磨耗量不受对象辊或轴的材质、表面粗糙度的影响。另外，由于内圈和外圈为凹凸曲面彼此接触的方式，该接触部分以外的部分非接触地相对进行旋转，因此可减小摩擦面的接触面积，与以往的树脂滑动轴承相比，可降低摩擦转矩。另外，由于内圈和外圈的滑接面为互补的凹凸曲面，因此可防止内圈和外圈轴向的位置偏离，由于凸曲面和凹曲面的接触部分以外为非接触，因此还可容许弯矩载荷。
[0059]由此，本发明的滑动轴承，在摩擦转矩和制造成本的两方面，有着球轴承和以往的树脂滑动轴承的中间特性，且还可容许弯矩载荷。
[0060]通过使内圈和外圈的任一方为具有至少I处接缝的环状体(树脂组合物的成型体)，容易向由熔炼金属构成的另一方安装。另外，由于构成凸曲面的凸部未形成于以上述接缝为基准的±10°的范围内，因此可谋求摩擦转矩的稳定化、作为轴承的可靠性提高。
[0061]通过使由熔炼金属构成的内圈或外圈的凹曲面的表面粗糙度为0.3 μ HiRa以下，可形成低转矩、低磨耗。另外，通过使熔炼金属为高碳铬轴承钢、铬钥钢、机械构造用碳钢或不锈钢，不存在由与该树脂组合物的成型体的滑接而导致的该成型体的磨耗损伤，可长时间维持稳定了的低转矩、低磨耗。
[0062]通过将滚动轴承(球轴承等)用的内圈或外圈作为上述内圈或外圈来利用，形成与树脂组合物的成型体的滑动面的凹曲面为滚走面，为高精度，因此与旋转性能的稳定化有关。另外，通过利用作为通用品的滚动轴承的内圈或外圈，滑动轴承的制造成本变得廉价。
[0063]通过使形成内圈和外圈的任一方的树脂组合物的基础树脂为选自热塑性PI树月旨、PEK树脂、PEEK树脂、PEKEKK树脂、PPS树脂、PAI树脂、PA树脂、PE树脂以及POM树脂中的至少I种合成树脂，向另一方安装时的作业性容易，安装时即使扩张也不会裂纹。
[0064]另外，通过在上述树脂组合物中配合PTFE树脂作为固体润滑剂，摩擦转矩低、稳定。在内圈和外圈的滑动面上涂布润滑剂、使其介于内圈和外圈的滑动面的情况下，对于局部个体间接触的发生、润滑脂耗尽，也有助于低摩擦转矩的效果和制品的安全率的提高。另夕卜，通过在上述树脂组合物中配合选自碳纤维、芳纶纤维、晶须、云母、石墨和滑石中的至少I种增强材料，耐磨耗性进一步提高。另外，由于高弹性化，即使对于由摩擦发热等导致的温度上升，摩擦转矩、耐磨耗性也难以受到影响，可良好地使用。
[0065]另外，通过在上述树脂组合物中配合导电性碳、使上述树脂组合物的成型体的体积电阻率不足I X IO6 Ω Cm,可使滑动轴承为导电轴承。
[0066]在由树脂组合物的成型体构成的外圈具有接缝的情况下，在该接缝碰接了的状态，通过使构成上述外圈的内周的凸曲面的凸部内径大于构成上述内圈的外周的凹曲面的凹部外径，使用中外圈不会抱紧内圈，必然可确保运转间隙，也可具备调心功能。因此，由于可确保低转矩、低磨耗，形成可靠性高的轴承。
[0067]由于上述凹曲面的曲率半径与上述凸曲面的曲率半径不同，因此可减少内圈和外圈的接触面积，成为低转矩。
[0068]通过在上述凸曲面中，使该凸曲面的轴向中央部的整个周形成非曲面部，与凹曲面在两个部位接触，因此可抑制内外圈轴向的松动，摩擦转矩也稳定。
[0069]通过使内圈和外圈任一方为上述树脂组合物的注射成型体，上述非曲面部形成有注射成型中的分型线，注射成型容易，即使发生由分型线导致的突状毛刺、高低差，也不会与另一方的滑接面进行干扰。
[0070]通过在上述内圈和外圈的滑动面上涂布润滑剂，使润滑剂介于上述内圈和外圈的滑动面，进一步降低摩擦转矩，磨耗量也降低，可大幅延长性能寿命。特别是通过使上述润滑剂为选自氟润滑脂、脲润滑脂和锂润滑脂的至少I种润滑脂，具有稳定了的润滑性能，形成低摩擦转矩。另外，通过使上述润滑剂为导电性润滑脂，可以使滑动轴承为导电轴承。
[0071]通过在上述树脂组合物的成型体的载荷部形成至少I处轴向凹型的润滑剂保持槽，可稳定地将润滑剂供给至滑动面。
[0072]通过在上述外圈或内圈中，在非滑接面设置选自凹型的旋转制动器、凸型的旋转制动器和凸缘的至少I种，使其形成向成像装置等的基础板金、外壳等中的固定?位置确定部。
[0073]本发明的滑动轴承，可谋求降低摩擦转矩，容许弯矩载荷，与球轴承相比，制造成本廉价，还不需要绝热套，因此可适宜地用作成像装置中的定影部、转印部、显影部、送排纸的送纸辊、喷墨打印机的墨盒用承载器的带驱动部的轴承。
[0074]本发明的成像装置，由于具备上述本发明的滑动轴承和由该滑动轴承支承的辊或轴，可谋求这些辊、轴的摩擦转矩的降低，还可允许弯矩载荷。另外，与球轴承相比，各滑动轴承的制造成本廉价，还不需要绝热套，因此作为装置全体可谋求降低制造成本。
[0075]本发明的滑动轴承，由于由内圈.外圈的2部件构成，不具有球等的滚动要素，因此小型化、轻量化、省空间化容易。另外，通过将不锈钢用作熔炼金属，可适宜地用作在与食品原料、制品(或半制品)直接或间接地接触、特别是在食盐水中使用那样的严酷使用条件中支承食品机械的旋转轴的轴承。进一步地，能够不使用润滑脂，此时不产生润滑脂泄漏问题。另外，根据需要通过使符合或依据(等同品)USDA H-1标准、FDA标准的对人体无害的规定润滑剂介于内圈和外圈的滑动面，摩擦转矩进一步降低，磨耗量也降低，可大幅延长性能寿命。
【专利附图】

【附图说明】
[0076]图1为表示本发明的滑动轴承`的一个例子(内圈为熔炼金属制)的立体图。
[0077]图2为图1的滑动轴承的正视图、轴向的截面图和部分放大截面图。
[0078]图3为表示本发明的滑动轴承的组装工序的图。
[0079]图4为图1的滑动轴承的仅外圈的立体图。
[0080]图5为图1的滑动轴承的仅外圈的正视图和接缝部放大正视图。
[0081 ]图6为图1的滑动轴承的仅内圈的立体图。
[0082]图7为本发明的成像装置的定影辊支承部的放大截面图。
[0083]图8为表示本发明的滑动轴承的其他例子(外圈为熔炼金属制)的立体图。
[0084]图9为图8的滑动轴承的正视图、轴向截面图和部分放大截面图。
[0085]图10为图8的滑动轴承的仅外圈的立体图。
[0086]图11为图8的滑动轴承的仅内圈的立体图。
[0087]图12为图8的滑动轴承的仅内圈的正视图。
[0088]图13为表示使用了本发明的滑动轴承的食品加工机械的一个例子的截面图。
[0089]图14为图13中的轴承周边的放大图。
[0090]图15为表示180°C下运转间隙和摩擦系数的关系的图。
[0091]图16为表示试验温度下的油的运动粘度和摩擦系数的关系的图。[0092]图17为表示运转间隙和运动粘度的积与摩擦系数的关系的图。
【具体实施方式】
[0093]本发明的滑动轴承，由外圈和内圈两个部件构成，为受到径向荷重的径向滑动轴承。这里，内圈和外圈的任意一方，由在轴向的一部分具有凹曲面的熔炼金属构成，另一方由在轴向的一部分具有与上述凹曲面对向接触而滑动的凸曲面的树脂组合物的成型体构成，内圈和外圈，具有凸曲面和凹曲面的接触部分以外非接触地相对进行旋转的构造。由于在内圈?外圈中的轴向的一部分设有相互滑动的凸曲面和凹曲面，因此在与内圈?外圈的各自的上述轴向的一部分相比的轴向外侧的两端部，设有成为非接触的部分。需要说明的是，为了在凸曲面和凹曲面的轴向两外侧确保非接触部分，上述轴向的一部分优选设为除去轴向端部的一部分。
[0094]作为内圈及外圈的具体组合方式，可以列举(I)内圈由在外周具有凹曲面、在内周具有与支承轴嵌合轴承孔的熔炼金属构成，外圈由在内周具有上述凸曲面的树脂组合物的成型体构成的组合；或(2)内圈由在外周具有凸曲面、在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔的树脂组合物的成型体构成，在外圈由上周具有上述凹曲面的熔炼金属构成的组合。以下，对各方式进行说明。
[0095]通过图1和图2来说明本发明的滑动轴承的一个实施例(内圈为熔炼金属制)。图1为本发明的滑动轴承的立体图，图2为滑动轴承的正视图、轴向截面图(A-A截面)和轴向截面图的部分放大图。如图1和图2所示，滑动轴承I具备由熔炼金属构成的内圈2和作为树脂组合物的成型体的外圈3。该滑动轴承I为径向轴承。如图2所示，内圈2在外周具有凹曲面2a，在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔4。外圈3具有与内圈2的外周的凹曲面2a对向接触而滑动的凸曲面3a。凹曲面2a设置于内圈2轴向的一部分(中央部)，凸曲面3a设置于外圈3轴向的一部分(中央部)。这里，内圈2的外周的凹曲面2a为在内圈2的外周侧沿圆周方向连续地形成的凹部的表面，为轴向截面为弧状(R形状)的凹曲面。另外，外圈3的内周的凸曲面3a为在外圈3的内周侧沿圆周方向连续或不连续地形成的凸部的表面，为对应于内圈2的凹曲面2a的轴向截面为大致弧状(R形状，根据需要一部分上有非曲面部)的凸曲面。需要说明的是，弧状包含圆状、椭圆状、其他的任意曲线状。
[0096]在滑动轴承I中，内圈2的外周的凹曲面2a和外圈3的内周的凸曲面3a为滑动面。凹曲面2a和凸曲面3a滑接而内圈2和外圈3相对地进行旋转。需要说明的是，这些面的至少一部分进行滑接。内圈2和外圈3为在凹曲面2a和凸曲面3a以外的部分不接触的构造。使内圈2的外周的凹曲面2a和外圈3的内周的凸曲面3a形成为相对组合而进行滑接的构造，且使与这些凹曲面2a和凸曲面3a相比轴向外侧的两端部为非接触部，由此即使在产生了弯矩载荷的情况下也可进行调心、容许。另外，由于凸曲面3a和凹曲面2a为互补的形状，因此可防止外圈3和内圈2的轴向位置偏离。进一步地，通过使内圈2的凹曲面2a为如上述那样的曲面，内圈可利用现有的滚动球轴承用的内圈。
[0097]优选内圈2的外周的凹曲面2a的曲率半径和外圈3的内周的凸曲面3a的曲率半径不同。此处，凹曲面和凸曲面的曲率半径，是指各自的轴向截面中的弧的曲率半径。需要说明的是，凹曲面及凸曲面(除去没有凸曲面的部分及润滑剂保持槽的部分)的曲率半径，在圆周方向上分别为一定。如果凹曲面2a和凹曲面3a的曲率半径相同，则内圈和外圈的接触面积增加，有可能导致摩擦转矩的上升。另外，在将润滑脂等的润滑剂涂布于滑动面的情况下，形成面密封，难以将润滑剂供给到摩擦面。另外，曲率半径的大小关系，优选为(凹曲面2a的曲率半径)> (凸曲面3a的曲率半径)。在曲率半径大的内圈2的凹曲面2a中装入曲率半径小的外圈3的凸曲面3a时稳定，也易于收到弯矩载荷、易于调心。
[0098]在外圈3的接缝3b碰接了的状态中，优选使构成外圈3的内周的凸曲面3a的凸部内径大于构成内圈2的外周的凹曲面2a的凹部外径。凸部内径是指凸部顶点位置处的外圈内径，凹部外径是指凹部顶点位置处的内圈外径。在外圈内径的凸部有非曲面部的情况下，为设置非曲面部前的假想凸部顶点位置处的外圈内径。由此，使用时外圈不会抱紧内圈，必然可确保运转间隙，易于调心。另外，由于可以避免载荷部以外部位的接触，因此形成可维持低转矩、低磨耗，同时可靠性高的轴承。此处，载荷部，是指通过施加于安装了轴承的辊、轴的挤压载荷而轴承的内圈和外圈进行接触的部分。
[0099]在该方式中，从外圈内周的凸部内径A减去内圈外周的凹部外径B的值为运转间隙D。S卩，D=A-B。使用温度下的运转间隙D，优选为成为D/B=2/1000?25/1000的范围。如果D/B不足2/1000，则由于内圈和外圈的圆周方向的接触角度大，接触面积增加，因此摩擦转矩增加。如果D/B超过25/1000，则松动增大。进一步优选的上限为15/1000以下。需要说明的是，使用温度下的运转间隙，是指考虑了假定整体处于使用温度时的内外圈的热膨胀等而算出的运转间隙。
[0100]将滑动轴承I的组装工序示于图3。滑动轴承I的组装顺序为，使内圈2的外周的凹曲面2a和外圈3的凸曲面3a对向接触地将外圈3扩张到内圈2的最大外径以上，通过弹性变形嵌入到内圈2的凹曲面2a。另外，在滑动面涂布有润滑脂等的润滑剂的情况下，将外圈3装入内圈2前，优选预先进行了涂布。这时的润滑脂等润滑剂的涂布位置、涂布量没有限定，至少涂布于载荷部，优选遍布内圈和外圈的进行滑接的整个面地涂布。
[0101]对由树脂组合物的成型体构成的外圈3基于图4和图5进行说明。图4为滑动轴承的仅外圈的立体图，图5为仅外圈的正视图及接缝部放大正视图。外圈3为在内周具有与内圈的外周的凹曲面对向接触的凸曲面3a的环状体。需要说明的是，外圈3的“环状体”，如图4等所示还包含具有分开了的接缝、一部分未闭合的结构。外圈只要为与内圈组合后、不容易地从内圈脱离的构造即可，环状体的圆周方向长度可超过圆周的180°。但是，在涂布润滑脂的情况下，为了避免润滑脂泄漏、向润滑脂的杂质混入，优选超过340°。
[0102]如图4和图5中所示，外圈3为具有接缝3b的环状体。可设有至少I处接缝3b，也可设置多处。如果形成为设置多处接缝、将多个连接在一起的外圈，则在与内圈的组装工序中，无需将外圈扩张，在由没有韧性的合成树脂形成外圈的情况下是有用的。但是，因为如果外圈的部件数多则价格高，组装后需要不从外圈脱离地连接、固定多个，因此优选如图4等所示，制成具有I处接缝的I个部件。另外，接缝为I处时，易于组装，组装后不容易地自内圈脱离。
[0103]如图5中所示，构成外圈3的内周的凸曲面3a的凸部，优选未形成于以接缝3b为基准的±10°的范围内。即，在该范围内优选不具有凸曲面3a。不具有凸曲面的形状没有特别限定，除了完全不设置凸曲面以外，该范围内的内径可比其他部分的内径大。这里，以接缝为基准±X°的范围是指，在圆环状的外圈中，以圆周位置计将接缝(由分开了的两个端部构成的情况下，各端部端面间的圆周方向上的中心位置)位置设为0°，以此为基准以圆环的中心角计成为±X°的范围。图5中，外圈3的该凸部，未形成于以接缝3b为基准的10°的范围内。
[0104]具有多处接缝的外圈中，有时接缝成为接口、形成在与内圈滑接的内径侧飞出了的状态。此时，对于外圈而言，在载荷部以外接缝部也与内圈滑接，摩擦转矩变得不稳定。另外，在仅具有I处的接缝的外圈中，有时接缝倒入内径侧，同样地摩擦转矩变得不稳定。通过在以接缝为基准的±10°的范围内不形成构成外圈的凸曲面的凸部，可接缝部(接缝周边的外圈内周凸部)不与内圈滑接地谋求摩擦转矩的稳定化、作为轴承的可靠性提高。需要说明的是，在滑动轴承中，在外圈中内圈主要进行滑接的部分，是最大为载荷部±45°左右的范围内的部分，实质上为±30°左右的范围内的部分，因此不一定必须形成载荷部±45°以外的凸曲面。
[0105]另外，如图5中所示,构成外圈3的内周的凸曲面3a的凸部的两端部，相对于内圈外周的接线，优选设为90°以下的角度。更优选为60°以下。需要说明的是，在如图5中所示将两端部设为圆弧面的情况下，其截面中连接圆弧两端的直线优选形成为相对于外圈内周的接线形成上述角度。在受到了大的弯矩载荷时，与载荷部为180°的相反侧也与内圈进行滑接。在这种情况下，内圈存在与外圈内周凸部的端部接触的可能性，是因为接触时的物理边缘效果^効果)得到减轻。另外，在涂布了润滑脂的情况下，通过上述构成，可防止由内周凸部的端部导致的润滑脂的刮除^ >9 )，向摩擦面的润滑脂供给性进行稳定化。在图5中,外圈内周凸部的两端部,相对于外圈内周的接线为45°。
[0106]如图4中所示，在外圈3的凸曲面3a中，优选在该凸曲面3a的轴向中央部的整个周形成非曲面部3c。非曲面部3c，可形成为轴向截面为直线的平坦形状等。如图2中所示，通过在轴向中央部的整个周形成非曲面部3c，如果在轴向截面观察，则内圈2的凹曲面2a并非与外圈3的凸曲面3a的I处顶点接触，而是可形成与2处的接触，可抑制内外圈轴向的松动。另外，摩擦转矩也稳定。
`[0107]另外，在形成为由树脂组合物的注射成型体构成的外圈3的情况下，优选在非曲面部3c形成注射成型中的分型线。通过该构成，外圈的注射成型容易，即使在分型线中产生突状毛刺、高低差，也不会与内圈的滑接面进行干扰，因此没有摩擦力的不良影响。
[0108]另外，在使润滑脂、润滑油等的润滑剂介于内.外圈间的情况下，通过形成非曲面部3c，该非曲面部3c和内圈2的外周的凹曲面2a间确保空间部分，该部分形成润滑剂保持槽，还有着保持润滑剂的效果(参照图2)。
[0109]在使润滑脂、润滑油等的润滑剂介于内?外圈之间的情况下，优选在外圈的载荷部形成至少I处轴向凹型润滑剂保持槽。此处，“轴向凹型”，是指在构成外圈的内周的凸曲面的凸部中，为自该凸部顶点观察的凹部，为在轴向贯通该凸部的形状。图4中，在成为载荷部的接缝对向部的I处，以轴向将构成外圈3的内周的凸曲面3a的凸部进行贯通的形式，形成润滑剂保持槽3d。由于在该润滑剂保持槽3d中可保持润滑剂，因此可稳定地低摩擦化。载荷部为一定部位的情况下，润滑剂保持槽3d，优选如图4中所示在载荷部中配置I处。另外，由于装置构造、轴承的使用部位?使用方法，载荷部发生变化或偏离的情况下，也可对内径的整个周或载荷部设置多处的润滑剂保持槽。
[0110]润滑剂保持槽3d的自外圈内周凸部的顶点的深度、圆周方向宽度没有特别限定，但为了获得润滑脂的保持效果，优选深度为0.5mm以上、圆周方向宽度为0.5mm以上。但是，如果圆周方向宽度过宽，则有可能产生松动、与槽底接触，因此圆周方向宽度优选设为外圈内径的10%以下。需要说明的是，外圈内径为构成外圈的内周的凸曲面的凸部内径。
[0111]在外圈中，为了进行在定影装置等的装置内的位置确定、向装置的固定，优选在非滑接面设置选自凹型的旋转制动器、凸型的旋转制动器以及凸缘中的至少一种。图4中，设有凹型的旋转制动器3e和凸缘3f。凹型的旋转制动器3e，与形成于外壳等的凸部(省略图示)嵌合。通过设置旋转制动器等，可使该部分形成为向成像装置等的基础板金、外壳等中的固定?位置确定部。其结果，可以防止使用中滑动轴承相对于定影装置等进行旋转、接缝部成为载荷部、润滑剂保持槽自载荷部偏离这样的问题的产生。
[0112]外圈3为树脂组合物的成型体。作为树脂组合物的基础树脂的合成树脂的种类没有特别限定，但至少需要有符合滑动轴承的使用条件(耐热性、机械强度等)的特性和组装性。另外，如果为可注射成型的合成树脂，则由于制造容易、可廉价地形成，因此优选。
[0113]作为形成外圈的树脂组合物的基础树脂(合成树脂)，可列举热固性PI树脂、热塑性PI树脂、PEKEKK树脂、PEK树脂、PEEK树脂、全芳香族聚酯树脂、聚四氟乙烯.全氟烷基乙烯基醚共聚物(以下记为PFA)树脂、四氟乙烯?六氟丙烯共聚物(以下，记为FEP)树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物(以下，记为ETFE)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(以下，记为PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下，记为PBT)、PPS树脂、PAI树脂、PA树脂、PE树脂、POM树脂、酚醛树脂等。这些树脂可以单独使用，也可制成混合了两种以上的聚合物合金。
[0114]为了形成低成本、制造容易、无需绝热套、低摩擦转矩、且低磨耗特性的滑动轴承，合成树脂优选使用可注射成型、可回收的热塑性树脂。其中特别是结晶性树脂的摩擦磨耗特性优异，因此优选。作为这样的结晶性的热塑性树脂，可列举热塑性PI树脂、PEKEKK树脂、PEK树脂、PEEK树脂、PPS树脂、PAI树脂、PA树脂、PE树脂、POM树脂。这些树脂由于具有韧性，即使接缝在I处与内圈的组装时扩张了的情况下，也不产生裂纹。另外，在涂布了润滑脂等的润滑剂的情况下，不会被侵害，没有溶剂分解的担心。
[0115]可以从这些热塑性树脂选择符合滑动轴承的使用部位、条件(耐热性、机械强度等)、可最廉价制造的树脂。例如在将成像装置的定影部的定影辊、加压辊等的热辊进行支承的滑动轴承中，需要150°C以上的耐热性。在这样的条件下，优选使用耐蠕变性、耐载荷性、耐磨耗性等优异的热塑性PI树脂、PEKEKK树脂、PEK树脂、PEEK树脂、PPS树脂、PAI树月旨。更详细而言，在温度条件为150~230°C的情况下，最优选有着连续使用温度230°C这样的耐热性、最廉价的PPS树脂，在为230~250°C高温条件的情况下，优选连续使用温度为2400C的热塑性PI树脂、连续使用温度为250°C以上的PEKEKK树脂、PEK树脂、PEEK树脂。
[0116]另外，在将转印部的转印导带器的轴、显影部的盒等的轴、送排纸的送纸辊或轴、喷墨打印机的墨盒用承载器的带驱动部的轴进行支承的滑动轴承中，由于在常温下使用，因此可选择廉价的PA树脂、PE树脂、POM树脂。需要说明的是，进一步优选成型收缩、吸水尺寸变化小、高尺寸精度.高尺寸稳定性的POM树脂、低吸水性的改性PA树脂。
[0117]作为本发明中可以使用的热塑性PI树脂的市售品，可列举熔点约388°C、玻璃转变点为250°C的三井化学制才一 9 A。PI树脂由于不在注射成型时的模具内结晶化，因此优选成型后进行结晶化(热处理)处理。但是，即使为非晶性在轴承的使用条件方面(耐热性、耐润滑脂性)也没有问题的情况下，结晶化处理不是必须的。但是，在超过模具温度(200°C左右)的温度条件下使用的情况下，必须进行结晶化处理。[0118]PEEK树脂，为具有苯环在对位通过羰基和醚键而连接的下述式(I)所示的聚合物构造的结晶性的热塑性树脂。具有下述式(I)构造的PEEK树脂的熔点为约343°C、玻璃转变点为143°C，除了优异的耐热性、耐蠕变性、耐载荷性、耐磨耗性、滑动特性等之外，还具有优异的成型性。作为可以用于本发明的PEEK树脂的市售品，例如可列举e々卜 > 〃々7公司制 PEEK (90P、150P、380P、450P 等)、乂)κ、r 卜''K > 7 卜 *。-J ? 一文公司制今一夕 7八 ^ r (KT-820P、KT-880P 等)、夕' 4 七卟 r 夕廿公司制 VESTAKEEP (1000G、2000G、3000G、4000G 等)等。
[0119][化学式I]
[0120]
【权利要求】
1.一种滑动轴承，其为具备内圈和外圈而成的径向滑动轴承，其特征在于， 所述内圈和所述外圈的任一者由在轴向的一部分具有凹曲面的熔炼金属构成， 另一者由在轴向的一部分具有与所述凹曲面对向接触而滑动的凸曲面的树脂组合物的成型体构成， 所述内圈和所述外圈的所述凸曲面和所述凹曲面的接触部分以外，非接触地相对进行旋转。
2.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述内圈和所述外圈为如下的组合: (1)所述内圈由在外周具有所述凹曲面、在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔的熔炼金属构成，所述外圈由在内周具有所述凸曲面的树脂组合物的成型体构成的组合；或 (2)所述内圈由在外周具有所述凸曲面、在内周具有与支承轴嵌合的轴承孔的树脂组合物的成型体构成，所述外圈由在内周具有所述凹曲面的熔炼金属构成的组合。
3.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂组合物的成型体为具有至少一处接缝的环状体。
4.如权利要求3所述的滑动轴承，其特征在于，构成所述凸曲面的凸部未形成于以所述接缝为基准的±10°的范围内。
5.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述凹曲面的表面粗糙度为0.3 μ mRa以下。
6.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述熔炼金属为高碳铬轴承钢、铬钥钢、机械构造用碳钢、或不锈钢。
7.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，由所述熔炼金属构成的内圈为滚动轴承用的内圈，或由所述熔炼金属构成的外圈为滚动轴承用的外圈。
8.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂组合物的基础树脂为选自热塑性聚酰亚胺树脂、聚醚酮树脂、聚醚醚酮树脂、聚醚酮醚酮酮树脂、聚苯硫醚树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂以及聚缩醛树脂的至少I种合成树脂。
9.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂组合物含有聚四氟乙烯树脂。
10.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂组合物含有选自碳纤维、芳纶纤维、晶须、云母、石墨及滑石的至少I种。
11.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂组合物含有导电性碳，所述树脂组合物的成型体的体积电阻率不足I X 106 Ω Cm。
12.如权利要求3所述的滑动轴承，其特征在于，所述外圈为树脂组合物的成型体，在所述接缝碰接了的状态中，构成所述外圈的内周的凸曲面的凸部内径，比构成所述内圈的外周的凹曲面的凹部外径大。
13.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述凹曲面的曲率半径与所述凸曲面的曲率半径不同。
14.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述凸曲面在该凸曲面的轴向中央部的整个周形成有非曲面部。
15.如权利要求14所述的滑动轴承，其特征在于，所述树脂组合物的成型体为注射成型体，在所述非曲面部形成有注射成型中的分型线。
16.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，在所述内圈及所述外圈的滑动面介有润滑剂。
17.如权利要求16所述的滑动轴承，其特征在于，在所述树脂组合物的成型体的载荷部形成有至少一处轴向凹型的润滑剂保持槽。
18.如权利要求16所述的滑动轴承，其特征在于，所述润滑剂为选自氟润滑脂、脲润滑脂及锂润滑脂的至少I种润滑脂。
19.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述外圈或内圈在非滑接面具有选自凹型的旋转制动器、凸型的旋转制动器及凸缘的至少I种。
20.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述滑动轴承用于成像装置中的定影部、转印部、显影部或者送排纸的送纸辊、或喷墨打印机的墨盒用承载器的带驱动部。
21.如权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述熔炼金属为不锈钢，所述滑动轴承用于食品机械。
22.—种成像装置，其特征在于，其具备权利要求1所述的滑动轴承和由该滑动轴承支承的辊或轴。
【文档编号】F16C33/24GK103814226SQ201280045955
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】石井卓哉, 藤塚郁马, 服部圭, 广濑和夫, 福泽觉 申请人:Ntn株式会社