专利名称：定色辊用绝热套管的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转自由地支持复印机、激光打印机等电子照相装置的定色辊的轴承装置中，与轴承一同使用的树脂成形体构成的定色辊用绝热套管。
一般，电子照相装置是使调色剂附着在光学装置形成的静电潜像上，将该调色剂像复制到复印纸上，再使之定色的装置，在该定色步骤中，使调色剂像通过内藏有加热器的定色辊和加压辊之间。这样，由调色剂像形成的复制像通过加热熔融固定在复印纸上。
定色辊是由轴心部内藏有线状或棒状加热器的软质金属制成的，在两端形成小径轴部突出的圆筒状。定色辊由铝或铝合金(A5056、A6063等)等热传导性优良的金属材料构成，通过车削或打磨等加工表面后，在表面涂敷氟树脂等非粘性高的树脂。定色辊通过在两端轴部由滑槽滚珠轴承构成的滚动轴承被支架旋转自由地支持。
滚动轴承与定色辊的轴部之间存在由合成树脂等构成的绝热套管，以防止定色辊加热时热量由两端部的滚动轴承散发导致沿定色辊轴方向的温度分布不均匀，并防止轴承的高温劣化。
该绝热套管由于承受定色辊热膨胀等带来的负荷，要求是高强度的。另外，定色辊被滚动轴承旋转自由地支持，绝热套管不旋转，可以认为滑动性能是不必要的。
另一方面，内藏有定色装置的复印机、激光打印机等电子照相装置除要求高速化、轻便化、小型化这种功能、设计上的提高之外，还要求静音化。特别是，随着家庭使用等使用场所的多样化，越来越要求这种静音化。
但是，实现电子照相装置的高速化、轻量化、小型化之后，减少定色装置周围发出的一点异音对于电子照相装置的静音化就变得非常重要了。另外还存在以下问题，定色辊部电接地时，由于绝热套管介于之间难以接地，有必要采用其它方法接地。
本发明的目的在于解决这些问题，提供一种可以减少定色装置周围发出的一点异音，而且必要时可以电接地的定色辊用绝热套管。
本发明的特征在于由定色辊与支持该定色辊的轴承之间存在的树脂成形体构成的定色辊用绝热套管中，上述树脂成形体是在以聚苯硫醚为主成分的树脂中至少配合聚四氟乙烯树脂粉末、碳纤维和硫酸钙粉末构成的树脂组合物的成形体。
上述树脂组合物的配比特征在于，相对于全部树脂组合物聚苯硫醚树脂为55～65体积％，聚四氟乙烯树脂粉末为15～25体积％，碳纤维为5～15体积％以及硫酸钙粉末为5～15体积％。
另外，特征在于上述树脂组合物中还含有石墨。其配比的特征在于相对于树脂组合物石墨为3～10体积％。
另外，特征在于上述树脂组合物还含有导电性炭黑。其配比的特征在于相对于树脂组合物导电性炭黑为1～7体积％。
另外，特征在于含有导电性炭黑的上述树脂成形体的体积固有电阻值为1×106Ω·cm以下。
对异音进行调查、分析后，判断出曾被认为不滑动的绝热套管发生不少的滑动，其原因之一就是这时的振动。
以前，以不滑动为前提，使用摩擦系数大的构成材料制成绝热套管，由于滑动阻力大而且不稳定，滑动部位发生微小的振动。但是，由于以前周边部件壁厚而且强度充分，不发生共振，不会成问题。但是，近年来随着轻量化、小型化使部件的壁变薄，出现共振引起的异音。
异音的发生只要减少摩擦系数降低滑动阻力即可，但由于绝热套管必须要有强度，其树脂的组成有一定限制。例如，如果为了降低滑动阻力大量添加聚四氟乙烯等固体润滑剂，则强度极度下降。另外，如果为了提高强度大量配合玻璃纤维、碳纤维，则对定色辊的材料铝合金的冲击性变大。因此，树脂绝热套管所要求的性质必须是摩擦系数0.25以下，弯曲强度40Mpa以上，而且不会剧烈磨损铝合金。
本发明将树脂绝热套管改成在以聚苯硫醚为主成分的树脂中至少配合聚四氟乙烯树脂粉末、碳纤维和硫酸钙粉末构成的树脂组合物的成形体，该树脂组合物由于配合了聚四氟乙烯树脂粉末、硫酸钙粉末和石墨可以降低摩擦系数，同时由于配合了碳纤维和石墨可以提高弯曲强度，而且不磨损铝合金。
结合
图1和图2说明本发明的一种实施方式。图1是绝热套管的侧视图，图2是表示绝热套管嵌合到轴承中的状态的图，图2(a)表示剖面图，图2(b)表示A-A剖面图。
绝热套管1由带凸缘2的圆筒3构成。圆筒3也可以在圆周方向的一个部位具有狭缝。该绝热套管1的圆筒3嵌合到滚动轴承4的内轮4a中。滚动轴承4由内轮4a和外轮4c之间存在的转动体4b和护圈构成，根据情况也可以没有护圈。
通过绝热套管1支持两端轴部的定色辊(图中省略)可以由铁、铝或铝合金(A5056、A6063等)等热传导性优良的金属材料形成该轴部，并通过车削、打磨等加工表面。
本发明中可以使用的以聚苯硫醚为主成分的树脂可以是单纯的聚苯硫醚树脂，或者在不损害耐热性、成形性优良的聚苯硫醚树脂的特性范围内，例如在相对于全部树脂成分40重量％以下的范围内配合其它树脂得到的树脂。可以配合的树脂例如聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚酮树脂、聚醚醚酮树脂、酚醛树脂等。优选的树脂是单纯的聚苯硫醚树脂。
本发明中可以使用的聚苯硫醚树脂是指具有芳香族基团通过硫醚键结合的结构的树脂，代表性重复单元的一个例子如化1所示。化1
聚苯硫醚树脂可以使用树脂中完全没有交联结构的物质乃至具有部分交联结构的物质中各种聚合度的物质。另外，也可以采用上述以外没有交联结构的直链状聚苯硫醚树脂。另外，也可以是聚苯硫醚树脂的末端引入SH基的树脂。作为聚苯硫醚树脂的市售品例如东曹公司生产的B160(商品名)、B054(商品名)，拓普兰公司生产的T4AG(商品名)等。
本发明中可以使用的聚四氟乙烯树脂粉末是将四氟乙烯树脂粉碎到平均粒径为50μm以下，优选25μm以下的粉末。下限值只要是配合时不发生凝集可以维持粉末状态的平均粒径即可，具体地说优选1μm以上。如果平均粒径在该范围内则滑动性优良。
优选的四氟乙烯树脂粉末是聚合后或热处理后粉碎再进行放射线处理得到的树脂粉末。通过进行放射线处理可以抑制四氟乙烯树脂粉末由于树脂成形时的剪切力而被纤维化。
特别优选的四氟乙烯树脂粉末是使用一般的成形方法使聚合后的四氟乙烯树脂成形，将成形品或碎屑品粉碎，再进行放射线处理，使数平均分子量达到10万，优选5万以下的树脂粉末。
作为四氟乙烯树脂粉末的市售品，例如喜多村公司生产的300H〔商品名)、KTL8N(商品名)、KTL450(商品名)，住友3M公司生产的TF9205(商品名)等。
本发明中可以使用的碳纤维不管原料的种类如何，可以使用人造丝类、聚丙烯腈类、木质素聚乙烯醇类混合物、沥青类等。
作为市售聚丙烯腈类碳纤维的例子可以举出全部“Besfite”(东邦人造丝公司生产，商品名)系列，其具体的例子可以举出BesfiteHM35C6S、Besfite HTA-CMF-0040-E、Besfite HTA-CMF-0160-E、Besfite HTA-CMF-1000-E、Besfite HTA-C6-E等。另外，也包括全部“Toreka”(东丽公司生产，商品名)系列，例如Toreka MLD-300、Toreka MLD-1000等。
另外，作为市售沥青类碳纤维的例子，可以举出Kureka ChopM101S、M107T、M207S(吴羽化学公司生产，商品名)等商品名“Kureka”、东燃公司生产的商品名“Forka”、日本石油公司生产的商品名“Guranock”、三菱化学公司生产的商品名“Diaread”全部系列。
本发明中可以使用的硫酸钙粉末没有特别的限定，可以使用市售工业药品。
本发明中可以使用的石墨可以是薄片状、鳞片状、球状、棒状等，不论其形状如何，但是如果重视摩擦系数低、耐磨耗性等滑动特性，则优选球状的物质，另一方面如果选择将提高弯曲强度、滑动特性与生产率、价格等平均起来综合性优良的物质，可以使用薄片状、鳞片状。
作为石墨的市售品，可以举出Ronza Japan公司生产的KS10(商品名)、日本黑铅公司生产的ACP(商品名)等。
本发明中可以使用的导电性炭黑只要是通过配合1～7体积％，能使树脂成形体的体积固有电阻值达到1×106Ω·cm以下的炭黑即可使用。例如ケツチエン黑、乙炔黑等，优选含量少即可付与导电性的ケツチエン黑。作为ケツチエン黑的市售品可以举出Lion公司生产的EC-600JD(商品名)。
树脂组合物是相对于全部树脂组合物配合聚苯硫醚树脂55～65体积％、聚四氟乙烯树脂粉末15～25体积％、碳纤维粉末5～15体积％和硫酸钙粉末5～15体积％。
另外，进一步配合石墨的树脂组合物的情况下，相对于全部树脂组合物配合石墨3～10体积％。
另外，配合导电性炭黑以付与导电性的树脂组合物的情况下，相对于全部树脂组合物配合导电性炭黑1～7体积％。
聚苯硫醚树脂在55～65体积％的范围内，即使加入各种添加剂，也可以维持作为绝热套管的优良机械强度和成形性。另外，聚四氟乙烯树脂粉末等的配比在上述范围内，可以得到树脂制绝热套管所需要的摩擦系数0.25以下，弯曲强度40MPa以上的特性，而且可以得到不损耗定色辊的轴芯铝合金的绝热套管。另外，特别是导电性炭黑的含量在上述范围内，可以不损害成形性使树脂成形体的体积固有电阻值达到1×106Ω·cm以下。
实施例和比较例中使用的原材料归纳如下。另外，〔〕内表示表1中记载的简写符号。(1)聚苯硫醚树脂〔PPS〕东曹公司生产，B160(2)聚四氟乙烯树脂粉末〔PTFE〕喜多村公司生产，300H(3)硫酸钙粉末〔CaSO4〕:Noritake公司生产，D101A(4)碳纤维〔CF〕吴羽化学公司生产，M101S(5)石墨Ronza Japan公司生产，KS10(6)导电性炭黑ケツチエン黑，Rion公司生产，EC-600JD实施例1～实施例3以及比较例1、比较例2按照表1所示的比例配合各原料，用亨式混合机充分混合后，用双螺杆熔融挤出机使之成为颗粒物，提供给注射模塑成形机，形成图1所示带凸缘的圆筒构成的绝热套管形状。使用得到的绝热套管，在实际机器上评价有无异音发生以及对定色辊轴芯的铝合金的损耗性。没有异音发生的场合为○，确认有异音发生的场合为×。同样，采用实际机器进行评价试验前后确认定色辊轴芯上没有损伤的场合为○，确认有损伤的场合为×。
另外，同样也形成用于轴颈型摩擦磨耗试验以及测定弯曲强度(ASTM D790)的试件，进行摩擦系数和弯曲强度的试验。摩擦系数在0.24以上恐怕会发出异音，另外弯曲强度在40MPa以下恐怕会在使用中破坏。
另外，采用注射模塑成形机的成形性好的判定为○，成形性差不能大量生产的判定为×。
特别是对于以付与导电性为目的的材料测定体积固有电阻值。结果如表1所示。表1
由表1的比较例1～比较例9可知聚四氟乙烯树脂粉末的含量少时，由于滑动性差发出异音，多时由于熔融粘度上升成形性变差。另外，硫酸钙粉末少时由于滑动性差发出异音，多时弯曲强度等物理性质降低。另外，碳纤维少时弯曲强度降低，多时对铝合金的损耗性增加，呈现出异常磨耗状态，发出异音。另外，石墨多时由于熔融粘度上升成形性变差。另外，导电性炭黑少时不能得到必要的以及固有电阻值，多时熔融粘度上升成形性变差。
与此相对，实施例1～实施例4中没有异音发生，其它评价结果也良好，适于作为绝热套管材料。
本发明由定色辊与支持该定色辊的轴承之间存在的树脂成形体构成的定色辊用绝热套管中，上述树脂成形体是在以聚苯硫醚为主成分的树脂中至少配合聚四氟乙烯树脂粉末、碳纤维和硫酸钙粉末构成的树脂组合物的成形体，因此可以使低摩擦系数、高强度、对铝合金的低损耗性高水平地共存。结果，有助于电子照相装置的高速化、轻量化、小型化。
另外，由于树脂组合物具有一定的配比，可以不牺牲其它所需性能，将电子照相装置中异音的发生抑制到更低。
图1是绝热套管的侧视图。
图2是表示绝热套管嵌合到轴承中的状态的图。符号说明1绝热套管2凸缘3圆筒4滚动轴承
权利要求
1.由定色辊与支持该定色辊的轴承之间存在的树脂成形体构成的定色辊用绝热套管，其特征在于，上述树脂成形体是在以聚苯硫醚为主成分的树脂中至少配合聚四氟乙烯树脂粉末、碳纤维和硫酸钙粉末构成的树脂组合物的成形体。
2.如权利要求1所述的绝热套管，其特征在于上述树脂组合物是进一步含有石墨的树脂组合物。
3.如权利要求1或2所述的绝热套管，其特征在于上述树脂组合物是进一步含有导电性炭黑的树脂组合物。
4.如权利要求1所述的绝热套管，其特征在于，上述树脂组合物相对于全部树脂组合物配合聚苯硫醚树脂55～65体积％，聚四氟乙烯树脂粉末15～25体积％，碳纤维5～15体积％以及硫酸钙粉末5～15体积％。
5.如权利要求4所述的绝热套管，上述树脂组合物中相对于全部树脂组合物进一步配合石墨3～10体积％。
6.如权利要求4或5所述的绝热套管，上述树脂组合物中相对于全部树脂组合物进一步配合导电性炭黑1～7体积％。
7.如权利要求3至6中任意一项所述的绝热套管，上述树脂成形体的体积固有电阻值为1×106Ω·cm以下。
全文摘要
可以减少定色装置周围发出的一点异音,而且可以电接地。由定色辊与支持该定色辊的轴承之间存在的树脂成形体构成的定色辊用绝热套管,上述树脂成形体是在以聚苯硫醚为主成分的树脂中至少配合聚四氟乙烯树脂粉末、碳纤维和硫酸钙粉末构成的树脂组合物的成形体。
文档编号C08L27/00GK1318777SQ0111639
公开日2001年10月24日 申请日期2001年4月13日 优先权日2000年4月14日
发明者山崎雅之 申请人:株式会社Ntn