JP6164737B2 - 画像形成装置用グリース組成物及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置用グリース組成物及び該グリース組成物を充填した画像形成装置に関する。
従来から、画像形成装置の一形態である記録装置の一種として、ガイドレール（被摺動部）によってその軸線方向に摺動自在に支持されたキャリッジ（摺動部）を備え、このキャリッジに搭載された印字ヘッド（記録部）がインクリボンのインクを媒体に転写させることで記録を行う画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
こうした画像形成装置においては、インクリボン及びグリース保持部材の双方を収納したリボンカセットがキャリッジに装着されている。そして、グリース保持部材は、キャリッジがガイドレールを摺動する際にガイドレールの外面にグリースを塗布することにより、キャリッジがガイドレールを摺動する際の摩擦を低減している。
しかし、省資源および省エネルギーの観点から、更なる低摩擦化が望まれている。
キャリッジ又はガイドレールは、摩擦抵抗の少ない樹脂によって構成されている。しかし、適合性の低いグリースが樹脂に長期間接触していると樹脂が劣化してしまうため、樹脂に対する耐久性の向上もまた望まれている。
特開平６−１４３７７５号公報
従って、本発明の目的は、従来のグリースよりも更に摩擦係数を低減し、かつ対樹脂性を向上させた（つまり、樹脂に対するグリースの攻撃性を低くした）画像形成装置用グリース組成物を提供することである。
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の増ちょう剤及び基油を使用し、潤滑性向上剤として酸化ポリエチレンワックスを含むグリース組成物を、特定の材料から構成される画像形成装置に使用することにより、係る目的を達成できることを見出した。すなわち、本発明により、以下のグリース組成物及び画像形成装置を提供する：
１． 増ちょう剤と、基油と、潤滑性向上剤とを含有する、画像形成装置用グリース組成物であって、
前記増ちょう剤が、リチウム石けんであり、
前記基油が、合成炭化水素油であり、
前記潤滑性向上剤が、酸化ポリエチレンワックスであり、
前記画像形成装置が、グリース組成物を介して摺動する摺動部と被摺動部とを備え、前記摺動部及び前記被摺動部のいずれか一方の摺動面が金属によって構成されており、他方の摺動面が樹脂によって構成されている、前記グリース組成物。
２． 前記合成炭化水素油の４０℃における動粘度が、５〜３０mm2/secである前記１項記載のグリース組成物。
３． 前記合成炭化水素油が、ポリ−α−オレフィンである前記１又は２項記載のグリース組成物。
４． 前記リチウム石けんが、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウム及びステアリン酸リチウムからなる群から選ばれる前記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５． 前記酸化ポリエチレンワックスの滴点が、１００〜１１０℃である前記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
６． 前記酸化ポリエチレンワックスの含有量が、組成物の全質量を基準として、０．１〜１０質量％である前記１〜５のいずれか１項記載のグリース組成物。
７． 前記金属が電気亜鉛めっき鋼板であり、前記樹脂が変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）またはポリアセタール（ＰＯＭ）である前記１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物。
８． 増ちょう剤と基油と潤滑性向上剤とを含有するグリース組成物を介して摺動する摺動部と被摺動部とを備える画像形成装置であって、
前記増ちょう剤が、リチウム石けんであり、
前記基油が、合成炭化水素油であり、
前記潤滑性向上剤が、酸化ポリエチレンワックスであり、
前記摺動部及び前記被摺動部のいずれか一方の摺動面が金属によって構成されており、他方の摺動面が樹脂によって構成されている前記画像形成装置。
本発明によれば、従来の画像形成装置用グリース組成物よりもさらに摩擦を低くし、かつ対樹脂性にも優れたグリース組成物を提供することができる。本発明のグリース組成物はまた、耐久性にも優れる。
本発明の一実施形態の画像形成装置のカバーを取り外した状態を示す斜視図。 本発明の一実施形態の画像形成装置の内部を示すＺ−Ｙ平面に沿った断面図。
〔増ちょう剤〕
本発明のグリース組成物の増ちょう剤は、リチウム石けんである。リチウム石けんとしては、カプロン酸リチウム、カプリル酸リチウム、カプリン酸リチウム、ラウリン酸リチウム、ミリスチン酸リチウム、パルミチン酸リチウム、ステアリン酸リチウム、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウム、オレイン酸リチウム、アラキジン酸リチウム、ベヘン酸リチウム等があげられる。
増ちょう剤は、リチウム石けんのみからなるのが好ましい。リチウム石けんとしては、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウム及びステアリン酸リチウムが好ましい。リチウム石けんとして１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムを用いる場合、ステアリン酸リチウムを併用するのが好ましい。この場合、ステアリン酸リチウムの量は、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムの量よりも少なくて良く、例えば、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウム：リチウム石けん＝９：１（質量比）である。従って、リチウム石けんが１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムのみからなるか、又は１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムとリチウム石けんとの混合物のみからなるのが更に特に好ましい。
本発明のグリース組成物のちょう度は、320〜340が好適である。ちょう度が小さすぎる硬いグリースでは攪拌抵抗が高くなってしまい、ちょう度が大きすぎる軟らかいグリースでは、グリースの漏洩、油分の保持力低下による離油が生じ、印刷用紙へのたれ落ちや外部への油の染み出しが生じてしまう。増ちょう剤の含有量はこのちょう度を得るのに必要な量となる。具体的には、本発明の組成物の全質量を基準として、好ましくは2〜20質量％、より好ましくは5〜10質量％である。
〔基油〕
本発明のグリース組成物の基油は、合成炭化水素油である。合成炭化水素油としては、ポリαオレフィン（ＰＡＯ）、ポリブデン等があげられる。
基油は、合成炭化水素油のみからなるのが好ましい。特に、ＰＡＯのみからなるのが好ましい。
本発明の基油の４０℃の動粘度は、2〜50mm2/sであるのが好ましい。５〜３０mm2/sであるのがより好ましい。10〜20mm2/sであるのがさらに好ましい。粘度が低すぎると、潤滑性が得られず、粘度が高すぎると攪拌抵抗が高くなってしまう。
〔潤滑性向上剤〕
本発明のグリース組成物は、潤滑性向上剤として、酸化ポリエチレンワックスを含有する。
本発明で用いる酸化ポリエチレンワックスは、特に限定されるものではないが、重量平均分子量が３，０００〜４，５００であるのが好ましい。分子量が大きすぎると溶融粘度の上昇が大きく、グリース中への均質分散が困難になり、均質なグリース製品にならない。
本発明で用いる酸化ポリエチレンワックスの酸価は、10〜40ｍｇＫＯＨ／ｇであるのが好ましく、15〜28ｍｇＫＯＨ／ｇ〜であるのがより好ましい。酸価が高いということは、ワックスに極性基を多数有しているということであるため、プラスチックへの吸着も良くなり、潤滑性が良くなる。しかし、大きすぎるとグリースの酸化劣化へ影響してしまい、好ましくない。
本発明で用いる酸化ポリエチレンワックスの滴点は、100〜115℃であるのが好ましく、100〜110℃であるのがより好ましく、101〜110℃であるのがさらに好ましく、102〜108℃であるのが特に好ましい。
本発明で用いる酸化ポリエチレンワックスの溶融粘度（１２０℃）は、100〜500ｍＰａ・ｓであるのが好ましく、300〜350ｍＰａ・ｓであるのがより好ましい。溶融粘度が低すぎると、潤滑性が得られず、溶融粘度が高いと攪拌抵抗が高くなってしまい、さらに高くなると、均質分散が困難になる。
本発明で用いる酸化ポリエチレンワックスの密度は、0.90〜1.00ｇ／ｃｍ3であるのが好ましい。
本発明で用いる酸化ポリエチレンワックスは、チーグラー触媒を用い、低圧重合法により製造されたものが好ましい。この方法で製造された酸化ポリエチレンワックスは、高圧重合法によりされたものに比べ、直鎖状で、分岐が少ない。
酸化ポリエチレンワックスの含有量は、本発明の組成物の全質量を基準として、好ましくは0.01〜20質量％、より好ましくは０．１〜１０質量％である。酸化ポリエチレンワックスの含有量が少ないと潤滑性が得られず、多いと攪拌抵抗が高くなってしまう。
〔任意の添加剤〕
本発明のグリース組成物は、更なる添加剤として、酸化防止剤、金属不活性化剤、錆止め剤など、グリース組成物に通常使用されている添加剤を必要に応じて含むことができる。これらの添加量は通常0.01〜10質量％である。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤があげられる。
フェノール系酸化防止剤としては、2,6-ジ-ターシャリーブチル-ｐ-クレゾール（ＢＨＴ）、2,2'-メチレンビス(4-メチル-6-ターシャリーブチルフェノール)、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-ターシャリーブチルフェノール)、2,6-ジ-ターシャリーブチル-フェノール、2,4-ジメチル-6-ターシャリーブチルフェノール、ターシャリーブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-ターシャリーブチルフェノール)、4,4'-メチレンビス(2,3-ジ-ターシャリーブチルフェノール)、4,4'-チオビス(3-メチル-6-ターシャリーブチルフェノール)が挙げられる。
アミン系酸化防止剤としては、Ｎ-ｎ-ブチル-ｐ-アミノフェノール、4,4'-テトラメチル-ジ-アミノジフェニルメタン、α-ナフチルアミン、Ｎ-フェニル-α-ナフチルアミン、フェノチアジンが挙げられる。
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、１，２，４−トリアゾール、ベンゾイミダゾール、２−アルキルチオベンゾイミダゾールもしくは２−アルキルチオベンゾイミダゾールの誘導体等があげられる。
錆止め剤としては、無機系錆止め剤と有機系錆止め剤が挙げられる。無機系錆止め剤としては、ケイ酸Na、亜硝酸Na、モリブデン酸Na、炭酸Li、炭酸Kの無機金属塩が挙げられる。有機系錆止め剤としては、安息香酸Na、安息香酸Liの安息香酸塩、Caスルフォネート、Znスルフォネートのスルフォネート塩、ナフテン酸Zn、セバシン酸Naのカルボン酸塩、コハク酸、コハク酸無水物、コハク酸ハーフエステルのコハク酸誘導体、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリオレートのソルビタンエステル、脂肪酸アミン塩が挙げられる。
本発明のグリース組成物は、本質的に、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムとステアリン酸リチウム；４０℃における動粘度が2〜50ｍｍ2／ｓであるＰＡＯ；滴点が100〜115℃である酸化ポリエチレンワックス；フェノール系酸化防止剤；及び金属不活性化剤とからなるのが特に好ましい。
本発明のグリース組成物は、本質的に、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムとステアリン酸リチウムとの混合物；４０℃における動粘度が5〜30ｍｍ2／ｓであるＰＡＯ；滴点が100〜115℃である酸化ポリエチレンワックス；フェノール系酸化防止剤；及び金属不活性化剤とからなるのが特に好ましい。
本発明のグリース組成物は、本質的に、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウムとステアリン酸リチウムとの質量比にして９：１の混合物 5〜10質量％；４０℃における動粘度が10〜20ｍｍ2／ｓであるＰＡＯ；滴点が101〜110℃である酸化ポリエチレンワックス 0.1〜10質量％；フェノール系酸化防止剤 0.01〜10質量％；及び金属不活性化剤 0.01〜10質量％とからなるのが更に特に好ましい。
〔画像形成装置〕
本発明における画像形成装置は、グリース組成物を介して摺動する摺動部と被摺動部とを備え、前記摺動部及び前記被摺動部のいずれか一方の摺動面が金属によって構成されており、他方の摺動面が樹脂によって構成されている。一の摺動部が二以上の摺動面を有していてもよい。なお、摺動部及び被摺動部の摺動面の形状は平面に限られない。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すのは、本発明の一実施形態の「画像形成装置」である「液体噴射装置」の一例として、記録装置であるインクジェットプリンター（以下「プリンター」と言う）１の全体の概略を示す斜視図である。また、図２に示すのは、本発明の一実施形態のプリンターの内部を示すＺ−Ｙ平面に沿った断面図である。
ここで、液体噴射装置とは、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッドから記録紙等の被記録材へインクを噴射して被記録材への記録を実行するインクジェット式記録装置、複写機及びファクシミリ等の記録装置に限らず、インクに代えて特定の用途に対応する液体を前述した記録ヘッドに相当する液体噴射ヘッドから、被記録材に相当する被噴射材に噴射して、液体を被噴射材に付着させる装置を含む意味で用いる。
またさらに、液体噴射ヘッドとしては、前述した記録ヘッド以外に、液晶ディスプレイ等のカラーフィルター製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイや面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド、精密ピペットとしての試料を噴射する試料噴射ヘッド等が挙げられる。
図１および図２に示す如く、プリンター１は、用紙カセット１０と、不図示の給送部と、搬送部３０と、記録部４０と、排出部５０とを備えている。このうち、用紙カセット１０は、プリンター１の下方に配設され、用紙Ｐを積層して収容している。また、不図示の給送部により、用紙カセット１０に積層された用紙Ｐをピックアップし、不図示の用紙送り経路に沿って案内され、送り方向下流側である搬送部３０へ用紙Ｐを送ることができるように構成されている。
搬送部３０は、不図示のモーターによって動力が伝えられる回転体としての搬送駆動ローラー３２と、従動回転する搬送従動ローラー３３とを備え、用紙Ｐを記録部４０へ精度よく搬送することができるように設けられている。
記録部４０は、搬送部３０から搬送された用紙Ｐに対してインクを吐出することにより記録を実行することができるように構成されている。具体的には、金属板又は樹脂板で形成された移動体としてのキャリッジ４１と、記録ヘッド４４と、金属板又は樹脂板で形成された第１ガイドレール部７３と、記録ヘッド４４を挟んで第１ガイドレール部とは反対側に設けられ、金属板又は樹脂板で形成された第２ガイドレール部４３と、用紙支持部４５とを有している。このうち、キャリッジ４１は、用紙Ｐの幅方向Ｘに延設された第１ガイドレール部７３および第２ガイドレール部４３によって案内されながら、キャリッジ用モーター８４の動力によって用紙Ｐの幅方向Ｘへ往復移動することができるように設けられている。また、記録ヘッド４４は、キャリッジ４１の下方に設けられ、用紙Ｐに対してインクを吐出することができるように設けられている。またさらに、用紙支持部４５は、記録ヘッド４４と対向する位置に設けられ、用紙Ｐを裏面から支持することができるように構成されている。
また、図２に示すように、第１ガイドレール部７３は、金属板又は樹脂板で形成されたフレーム部７０の一部に形成されている。具体的には、第１ガイドレール部７３は、キャリッジ４１と摺動する第１摺動面７３ａと、第２摺動面７３ｂとを有している。また、第２ガイドレール部４３は、キャリッジ４１と摺動する第３摺動面４３ａを有している。
またさらに、用紙支持部４５は、プラスチック等の樹脂素材で形成された基体部６０の一部に形成されている。そして、フレーム部７０は、基体部６０に取り付けられている。
なお、キャリッジ４１と摺動する面は第１摺動面７３ａおよび第２摺動面４３ａの２つの面、あるいは第１摺動面７３ａおよび第３摺動面４３ａの２つの面のみであってもよい。
また、図１に示す如く、フレーム部７０には、キャリッジ４１を駆動させる駆動手段８５としてのキャリッジ用モーター８４、駆動プーリー８１、従動プーリー８２、無端ベルト８３が取り付けられている。このうち、キャリッジ用モーター８４は、駆動プーリー８１を駆動させるように構成されている。また、駆動プーリー８１は、フレーム部７０における幅方向Ｘの一端側に設けられている。
一方、従動プーリー８２は、フレーム部７０における幅方向Ｘの他端側に設けられている。そして、無端ベルト８３は、駆動プーリー８１および従動プーリー８２に巻回されている。また、無端ベルト８３の一部は、キャリッジ４１と係合している。従って、キャリッジ用モーター８４を駆動させることにより、無端ベルト８３を介してキャリッジ４１に動力を伝達することができる。これにより、キャリッジ４１は、第１ガイドレール部７３および第２ガイドレール部４３に案内されながら幅方向Ｘへ移動することができる。
排出部５０は、記録部４０によって記録された用紙Ｐをプリンター１の外部の排出トレイ（図示せず）に排出することができるように設けられている。具体的には、排出部５０は排出駆動ローラー５１と排出補助ローラー５２とを有している。このうち、動力伝達手段（図示せず）によって搬送用モーター（図示せず）の動力が排出駆動ローラー５１に伝達するように構成されている。
本発明のグリース組成物は、第１ガイドレール部７３および第２ガイドレール部４３に対するキャリッジ４１の摺動性を良好とするため、キャリッジ４１と摺動する第１摺動面７３ａと、第２摺動面７３ｂ、第３摺動面４３ａに適用されている。
キャリッジ４１、第１ガイドレール部７３および第２ガイドレール部４３を構成する金属としては、電気亜鉛めっき鋼、ステンレス鋼、快削鋼等があげられる。このうち、安価で形状の自由度が高い観点から、電気亜鉛めっき鋼板が好ましい。
キャリッジ４１、第１ガイドレール部７３および第２ガイドレール部４３を構成する樹脂としては、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）等があげられる。このうち、耐グリース性（耐油性）及び剛性の観点からは変性ポリフェニレンエーテルが、耐グリース性（耐油性）及び摺動性の観点からはポリアセタール（ＰＯＭ）が好ましい。
前記金属が電気亜鉛めっき鋼板であり、前記樹脂が変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）またはポリアセタール（ＰＯＭ）であるのが特に好ましい。
＜試験グリース＞
・実施例１〜４及び比較例２〜４
基油中で、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウム及びステアリン酸リチウムを混合、加熱及び溶解し、冷却してベースグリースとした。別容器中で、所定量の酸化ポリエチレンワックスを基油と混合し、ベースグリースに加えてよく混ぜ、３本ロールミルで混練して、混和ちょう度３３０のグリース組成物を製造した。
・比較例１
基油中でイソシアネートとアミンとを反応させ、ベースグリースを調製した。以降、上に示した方法と同様にしてグリース組成物を製造した。
尚、４０℃における基油の動粘度は、JIS K 2220 23.に準拠して測定した。グリース組成物の混和ちょう度は、JIS K 2220 7.に準拠して測定した。
＜試験方法＞
・摩擦係数
TE77試験
（試験条件）
テストピース； ブッシュ材；平面研磨TR20（φ12）
プレート；電気亜鉛めっき鋼、粗さRa=0.1μm
荷重； 226Ｎ
ストローク：15mm
周波数33.9Hz
すべり速度：1019mm/s
試験温度：室温
試験時間：10min
（判定） 摩擦係数（10minの最後1minの平均値）
評価基準
○：摩擦係数０．０５未満
×：摩擦係数０．０５以上
・対樹脂性
樹脂ベンディング試験（グリースによる樹脂の応力割れを評価）
6.35×12.7×127 mmのＡＢＳ樹脂製試験片の中央部に変位３mmの曲げ応力を与え、この中央凸部に試験グリースを塗布する。これを８０℃の温度に４時間放置し、折れ、亀裂、ひび割れなどの発生の有無を確認する。
評価基準
○：変化なし
△：曇りまたは微細なひび割れ
×：折れまたは大きなひび割れ
結果を表１に併記する。
Figure 0006164737
１…プリンター、１０…用紙カセット、３０…搬送部、３２…搬送駆動ローラー、３３…搬送従動ローラー、４０…記録部、４１…キャリッジ、４３…第２ガイドレール部、４３ａ…第３摺動面、４４…記録ヘッド、４５…用紙支持部、５０…排出部、５１…排出駆動ローラー、５２…排出補助ローラー、６０…基体部、７０…フレーム部、７３…第１ガイドレール部、７３ａ…第１摺動面、７３ｂ…第２摺動面、８１…駆動プーリー、８２…従動プーリー、８３…無端ベルト、８４…キャリッジ用モーター、８５…駆動手段。
Ｘ 用紙の幅方向、Ｙ 記録時の送り方向、Ｚ 記録ヘッドと用紙支持部とが対向する方向（鉛直方向）

Claims (9)

  1. 増ちょう剤と、基油と、潤滑性向上剤とを含有する、画像形成装置用グリース組成物であって、
    前記増ちょう剤が、リチウム石けんであり、
    前記基油が、合成炭化水素油であり、
    前記潤滑性向上剤が、酸化ポリエチレンワックスであり、
    前記画像形成装置が、グリース組成物を介して摺動する摺動部と被摺動部とを備え、前記摺動部及び前記被摺動部のいずれか一方の摺動面が金属によって構成されており、他方の摺動面が樹脂によって構成されており、
    前記金属が電気亜鉛めっき鋼板であり、前記樹脂が変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）またはポリアセタール（ＰＯＭ）である前記グリース組成物。
  2. 前記合成炭化水素油の４０℃における動粘度が、５〜３０mm2/secである請求項１記載のグリース組成物。
  3. 前記合成炭化水素油が、ポリ−α−オレフィンである請求項１又は２記載のグリース組成物。
  4. 前記リチウム石けんが、１２-ヒドロキシステアリン酸リチウム及びステアリン酸リチウムからなる群から選ばれる請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
  5. 前記酸化ポリエチレンワックスの滴点が、１００〜１１０℃である請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
  6. 前記酸化ポリエチレンワックスの含有量が、組成物の全質量を基準として、０．１〜１０質量％である請求項１〜５のいずれか１項記載のグリース組成物。
  7. 前記潤滑性向上剤は、溶融粘度が１２０℃において、１００〜５００ｍＰａ・ｓである酸化ポリエチレンワックスである請求項１〜６のいずれか１項記載のグリース組成物。
  8. 増ちょう剤と基油と潤滑性向上剤とを含有するグリース組成物を介して摺動する摺動部と被摺動部とを備える画像形成装置であって、
    前記増ちょう剤が、リチウム石けんであり、
    前記基油が、合成炭化水素油であり、
    前記潤滑性向上剤が、酸化ポリエチレンワックスであり、
    前記摺動部及び前記被摺動部のいずれか一方の摺動面が金属によって構成されており、他方の摺動面が樹脂によって構成されており、
    前記金属が電気亜鉛めっき鋼板であり、前記樹脂が変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）またはポリアセタール（ＰＯＭ）である前記画像形成装置。
  9. 前記潤滑性向上剤は、溶融粘度が１２０℃において、１００〜５００ｍＰａ・ｓである酸化ポリエチレンワックスである請求項８記載の画像形成装置。
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