JPS6344680A - 熱定着ユニツトの軸受部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はトナー像支持材を加熱定着ローラに密着搬送さ
せてトナーを加熱溶融定着せしめる熱定着ユニットの改
良された軸受部品に関する。

〈従来の技術〉 トナーを加熱溶融定着せしめる熱定着ユニットにおいて
は、定着ロールと複写紙との間、あるいは定着ロールと
断熱軸受の間で摩擦帯電を生じ、定着ロールに静電気が
帯電する。ところが樹脂製の断熱軸受では静電気の帯電
を防止することができず、帯電された電荷は次第に定着
ロールに蓄積し、やがて放電を生じ複写機内にノイズ信
号を生ずる。近年複写機はＩＣが広範に採用されている
ので、かかる樹脂部あるいはロールの帯電がＩＣの誤動
作の原因となっている。

また、定着ロールが帯電すると複写紙に熱固定されるは
ずのトナーの一部が定着ロールに残り、複写紙の他の部
分に付着することがある。これはオフセット現象と呼ば
れている。

以上述べた定着ロールの帯電によるノイズの発生やオフ
セクト現象を防止するために、従来の方法では定着ロー
ルにオフセット防止ｆｆヲ！布したり、実公昭６０−３
９８６８のごとく、定着ロールンこアースを設置して、
静電除去を積極的に行わなければならなかった。

また、いわゆるｔａＮ、除去材料（体積固有抵抗１０”
〜１０’Ω・１）と称する公知材料、すなわち、導電性
を有する各種添加剤、充填剤、強化材を含む樹脂組成物
を適用しても、軸受として必要な機械的性質と実用上満
足な高速帯ｍ減衰性とを十分両立させるに至らなかった
。すなわち導電性のある強化材、例えば炭素繊維、金属
繊維、金属コート硝子繊維等は樹脂中に分散せしめるこ
とによって、機械的性質は満足させ得るが、帯！減衰速
度が遅く、従って複写紙等のトナー像支持材の通過中あ
るいは；１過後、次のトナー支持材の通過開始化に、加
熱定着ローラー表面の帯電レベルを実用上問題ないレベ
ルにすることができない。このためトナーの一部がロー
ラー表面ｔこ残り、最終的には複写紙等のトナー像支持
材に汚れを与えるトラブル（オフセット現象）に発展す
る。

また、従来から知られている導電性カーボンブラック、
黒鉛等の固体微粉末を樹脂中に分散せしめたものの中に
は￥ｉ’？ｌ　ｄ衰速度が十分速いものがあるが、機械
的性質、特に強度を大巾に低下させたり、あるいは同時
ｔこ射出成形流動性を実用に耐えない程度までに低下さ
せたりするため、熱定着ユニットについてはこれまでト
こ実用価値の高い樹脂製軸受部品が得られなかった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 よって、本発明は、実用上十分な帯電減衰速度を有しな
がら、従来より高いレベルの射出成形流動性および機械
的強度を同時に兼備えた樹脂組成物からなる軸受部品を
提供することを課題とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、
実用上帯Ｎ減衰速度が帯電減衰半減期表示で、０．５秒
以下であることが好ましく、それは、特定の耐熱性樹ｊ
者に対し、特定の黒鉛、つまり天然鱗状黒鉛を特定量添
加した樹脂組成物を軸受部品の素材とすることをこより
達成され、上記課題が解決されることを見出し、本発明
トこ到達した。

すなわち、本発明はポリアリレート、ポリサルホン、ポ
リエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドおよび
ポリアミドイミドから選ばれる耐熱性樹脂１００重量部
に対し、少なくとも天然鱗状黒鉛８〜７０重量部を含む
樹脂組成物から成り、かつ２０℃、６０％Ｒｆ（雰囲気
下の帯電減衰半減期が０．５秒以下である熱定着ユニッ
トの軸受部品である。

本発明に用いるポリアリレート、ポリサルホン、ポリエ
ーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエ
ーテルケトン、ポリフェニレンサルファイドおよびポリ
アミドイミドから選ばれる耐熱性捌詣としては、例えば
下記構造式囚〜（Ｇ）を有するものの一種または二厘以
上の混合物を挙げることができる。

ただし囚〜ＬＧ）式のｎおよびｍは１００〜１０００の
整数を示し、（Ａ）、（Ｂ）、（［））こおいてＲおよ
びＲ′は、−Ｈ，−Ｃ１（コ、−Ｃ，Ｈ，を示し、Ｒ１
Ｒ’は同種でも異皿でもよい。

囚ポリアリレート に′ ■）ポリサルホン （Ｑポリエーテルサルホン ■ポリエーテルイミド （ト）ポリアミドイミド （但し、式中のＲ′は下記（１）〜（６）の群から選ば
れる官能基を示す。

ＯＣＲ，Ｏ ＩＩ　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　ｌｌ
Ａｒ：（１）、（２）および（３）、　　ｂ：ｌ−１０
０Ｈ Ａｒ：（１）、（２）および（３）） ［Ｆ］ポリエーテルエーテルケトン 働ホリフエニレンサルファイド ■）ｓ→０ 次ｔこ本発明に使用する黒鉛は天然鱗状黒鉛であること
が必要である。一般に工業材料としての黒鉛はコークス
、タール、ピッチなどを黒鉛化処理した人造黒鉛と天然
黒鉛ｔこ大別される。

さもｔこ天然黒鉛は産地により隣状黒鉛と玉状黒鉛に分
類される。

本発明者らは天然鱗状なる特定の黒鉛が次の理由によっ
て特に優れていることを見出した。

（１）　　樹脂に分散せしめた場合、成形品の帯ｗｌ減
衰速度が大きく、かつ人造黒鉛および玉状黒鉛に比べ減
衰後平衡状態に達したときの帯電レベル（体積固有抵抗
値）が低い。

（２）　　本発明に用いる耐熱性樹脂ｔこ配合し、押出
機で混練した場合、均一分散性が良く、他種黒鉛に比べ
成形流動性および機械的強度の低下が小さい。

本発明（・こおいては天然鱗状黒鉛の粒度は特に制限さ
れないが、検鏡測定法による平均粒径が０．８〜１２μ
のものが比較的好ましい。

また、該黒鉛の添加量は樹脂１００重逍都心対し８〜７
０重量部の範囲にあることが必要である。８重量部未満
では帯電減衰後の平衡状態１こ達したとぎの体積固有抵
抗値が大きく、いわゆる帯電防止効果が実用レベルに達
しない。

一方、７０重量部を越えると、射出成形流動性および成
形品の機械的強度の低下が大きく、熱定着ユニットの軸
受部品としての物性を満足しない。

さらに当然ながら、本発明の軸受部品トこ用いる樹脂組
成物については、軸受部品の帯ｖ！ｌ減衰半減期が０．
５秒以下を保つ範囲において上記二成分の他に、適当な
他の充填材、熱安定剤を添加して、強化、熱膨張抑制、
摺動性増大、耐熱性向上、寸法安定化増大等の効果を与
えることもできる。この追加添加され得る充填材として
は、特に限定しないが耐熱性の優れた繊維材料や固体微
粉末が有効である。繊維材料としては硝子繊維、カーボ
ン繊維、スチール繊維、黄銅繊維、チタン酸カリウムウ
ィスカー等の耐熱、耐久性の優れたものが用いられる。

また、固体微粉末としては、導電性カーボンブラック、
コロイダルシリカ、石英粉末、二硫化タングステン、二
硫化モリブデン、窒化ホウ素、フェライト粉末、マグネ
タイト粉末および分子中をこフッ素原子を含有する樹脂
粉末等が用いられる。これら充填材のうちカーボン繊維
、スチール＠維、黄銅繊維は帯電防止性（帯電減衰後の
平衡状態における帯電レベル）の面から黒鉛を本発明の
添加範囲内において減少させ得る効果がある。

しかし、これら繊維状の導電材は単独で使用した場合は
、成形品の帯電減衰速度が遅く、本発明が必要とする帯
電減衰半減期が０．５秒以下を満足しないため、本発明
に用いる黒鉛と併用する場合は、軸受部品としての成形
品の帯電減衰半減期が０．５秒以下を満足する範囲内の
添加量に限定される。また導電性カーボンブラックを本
発明で用いる黒鉛と併用することも可能で、これにより
黒鉛を本発明の添加範囲内？こおいて減少させ得るが、
一般に導電性カーボンブランクの併用は射出成形流動性
および機械的強度を著しく低下せしめるため、併用でき
る導電性カーボンブラックの添加量は樹脂１００重量部
に対し５重量部以下が望ましい。

また、分子中にフッ素原子を含有する樹脂粉末は、一般
に摺動部材に適用すると摩擦係数を低下せしめることは
よく知られている。本発明においても機械的強度および
耐熱寸法安定性を実用上維持できる範囲内において、か
かる７ソ素系樹脂、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴ
ＦＥ）、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン共重合
樹脂（ＦＥＰ）、四フッ七エチレン／パーフロロアルキ
ルビニルエーテル共ｚ　合９ｒＪ　１ｊａ（ＰＦＡ）等
が摩擦特性向上の目的ンこ用いることができる。この場
合の添加範囲は摩擦特性、機械的強度、耐熱寸法安定性
等の要求レベルによって異なるがＰＴＦＥの場合は通常
５〜２０重量％の添加量が好ましい。

本発明の軸受部品に用いる樹脂組成物は以上記述した成
分原料を混合、混練することによって得られる。混練Ｖ
こは通常の方法、例えばバンバリーミキサー等によるバ
ッチ式混練で混練後粉砕するか、あるいはヘンシェルミ
キサーでトライブレンド後、押出機で連続的に混練押出
してペレットに成形するか、または粉砕して不定形粒状
にする方法が採用できる。

このよう（こして得た樹脂組成物から本発明の軸受部品
を成形する方法としては一般的には射出成形法が高生産
性、低コストの理由で用いられる。言うまでもなく、射
出成形法に典型的に見られるごとく、成形品は成形材料
の他に、金型、成形条件および成形機を含む四要素によ
って作られる。このうち、金型、成形条件および成形機
については軸受部品の形状、サイズ、要求寸法精度等に
よって適当に設計・選択する必要はあるが、通常用いら
れている要素技術の組合せによって十分に対処できる。

換言すれば、本発明をこ限定された樹脂組成物を用いて
、金型、成形条件、成形機に関する通常の技術および条
件Ｖこより、基本的Ｐこは、型締装置と射出装置から成
る射出成形機において、金型の開閉、締付けを行い、樹
脂を溶融して高圧で金型に充填し冷却固化せしめて取出
すことによって軸受部品を成形する。

特に必要ではないが、射出成形後、成形品を熱処理する
こと？こより、ざらに引張強度、曲げ弾性率などをこ代
表される機械的性質を向上させることもできる。

本発明が対象とする代表的な熱定着ユニツトの軸受部品
としては、例えば電子写真複写機用熱定着ユニットの軸
受、軸受ブツシュ、軸支部など軸受部の摺動面を形成す
る部品を挙げることができる。

これら本発明の熱定着ユニットの軸受部品を適用するこ
とによって、軸受部の軽量化、小型化、コストダウン等
が樹脂化によって達成されると共に、加熱定着ローラー
表面に発生する静電気を連続的に除去することが可能と
なった。

静電気の連続的除去性能の評価方法としては成形品表面
に一定の方法で生ぜしめた帯電量の減衰速度を測定する
方法があり、この減衰速度の目安は帯［ｊｔが半分に到
るに要する時間（減衰半減期）で便宜的ｅこ表示できる
。また、帯電および除電現象の条件は雰囲気の温度、湿
度の影響を受けるので本発明をこおいては便宜上選択し
やすい２０℃、６０％ＲＨｔこ設定した。

次ｔこ帯電減衰半減期の測定方法について述べる。一般
に、帯電させた試料を自然ｅこ放置すれば、帯電筐は指
数関数的ｔこ減少し、その値が初期の値のｌ　／ｅに減
衰するまでの時間を時定数と呼ばれているが、本発明ン
こおいては便宜上。

時定数の代りに減衰半減期で表示する。現在、静電気関
係で多少とも数値的な測定はほとんど電位計によってな
されているおり、本発明においても電位計を使用した。

電位計のタイプは七りター型であり、去声商会製のスタ
ティックオネストメーター（タイプＳ　−４１０４型）
を用いた。

まず測定される熱定着ユニットの軸受部品用樹脂組成物
はサイズ３０　ｆｌ　Ｘ　４０　ｆｆ、厚さ３ｆｆの角
板をこ射出成形し、これをメーターの直径１８１の回転
台の周辺（中心が直径から６１）に設置し、１８００　
ｒｐｍで回転させる。印加電圧ｓｏｏ。

Ｖで１分間帯電させたのち、印加を停止し、回転させた
ままメーターにおいて帯電体（樹脂成形板）から感応板
二到達する電気力線を断続することによって交流の信号
として取り出し、帯電の減衰状況を付属のプリンターに
記録させ、記録された減衰曲線から半減期を求めた。

〈実施例〉 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが本発
明はこれら１こ制限されるものではない。

実施例１〜７ 表−１に示す耐燕性樹脂各１０に９に対し、天然鱗状黒
鉛（日本黒鉛工業製グレードｃｓｐ）各２　ｋｑを５０
１のドラムタンブラ−で１００間均一に混合した後、４
５　ｍ／ｍφ２軸押出機　（池貝鉄工製ＰＣＭ−４５）
を用いてシリンダ一温度を表−１に示す温度に設定して
、スクリュー回転数８０　ｒｐｍで混線、押出し、ホッ
トカットにてペレット状にした。得られたペレットを７
５７Ｘ射出成形機（サイキャップ、住友屯機械工業製）
でシリンダ一温度、金型温度、射出圧力をそれぞれ表−
１の条件に設定して、帯？！！Ｌ減衰測定用試料片（３
０ＨＸ４０１１１Ｘ３ｒｎ）、体積固有抵抗試験片（直
径４Ｑｍ、厚さ３ｆ１円板）、引張試験用１号ダンベル
（ＡＳＴＭ−Ｄ−６３８）　、曲げ弾性率測定試験片（
１３０ｆｌＸ　１２．４　ｆｆＸ　３１ｍ）を１個の金
型で同時にそれぞれ成形した。続いて、同じ成形条件で
、アルミ製熱定着ロールを支えるすべり軸受（軸受内径
３０ｆｆφ）を射出成形用金型を用いて成形した。得ら
れた各試験片を用いて、帯Ｍ、減衰注として帯電減衰半
減期中を、帯電防止性として帯電減衰終了時に相当する
体積固有抵抗（Ｒｖ）を、強度として引張強度（ＴＳ　
）、曲げ弾性率（ＦＭ）をそれぞれ測定した。一方成形
した軸受は実際のトナー転写式乾式複写機に組込んで耐
熱寸法安定性、画像効果（オフセット現象の影響度）を
それぞれ評価した。

なお、　Ｒｖは東亜エレクトロニクス（株）製のウルト
ラメゴームメーター、ＳＭ−ＩＱＥ型を用いて上記円板
を面荷重５　ｋｑ／ｄ　１加電圧１０００　Ｖ。

雰囲気２０℃、６０％匪で測定した。

これらの結果を表−２ｆこ示す。

また、実施例５だけは射出成形後引張強度および曲げ弾
性率を最高に発揮させるために、熱風乾燥機にて２６０
℃、２日問熱処理したのち測定、評価した。

表−２に示すごとく、いずれの実施例も成形流動性が良
または可で問題なく、帯電減衰半減期は十分短く、帯ｍ
ｇ衰後の帯電レベルを示す体積固有抵抗値も十分低く、
バラツキ範囲も問題なかった。また、強度レベルも十分
な実用範囲ｔこあり、更（こ実機テストの結果でも、耐
熱寸法安定性および画像効果はいずれも満足なレベルで
あった。

比較例１〜８ ポリアミドイミドまたはポリフェニレンサルファイド各
１ｎｋｙに対し、表−ｉｔこ示すごとく天然土状黒鉛、
人造黒鉛、導電性カーボンブラックまたは炭素繊維各２
　ｋｇを実施例１〜７と同様にして混合、押出し、造粒
、射出成形し、測定評価した。これらの条件を表−１に
、評価結果を表−２に示す。これら比較例はいずれも表
−２中で※印で示す評価項目値が劣るため、実用価値の
乏しいものであった。

実施例８〜１１ ポリアミドイミド１００重量部に対して、本発明対象の
天然鱗状黒鉛ば＃＝＃（日本黒鉛工業製、グレードＣＰ
）を８重量部（実施例８）、３５７Ｘｍ部（実施例９）
、５５重量部（実施例ＩＯ）、７０＊Ｍ部（実施例１１
）それぞれ配合し以下表−３の条件で実施例１〜７と同
様に成形、評価を行った。表−４に結果を示す。成形流
動性、引張強度は黒鉛増加と共に低下するも、実用上問
題ないレベル１こあり、また、他の特性についても表−
４に示すごとく満足すべき結果であった。

比較例９〜１３ 実施例８〜１１に対する比較例を比較例９（天然鱗状黒
鉛６重量部）および比較例１０（天然鱗状黒鉛７５重１
部）に、また、本発明対象外の樹脂の例を比較例１１　
　（ポリアミド）、比較例１２　（全芳香族系ポリエス
テル）、比較例１３（ポリカーボネート）を表−３に示
す条件で実施例Ｉ〜７と同様に実施した。結果を表−４
Ｅこ示す。

天然鱗状黒鉛が本発明の範囲よりも少ない例（比較例９
）では体債固有抵抗値が高く、実用の帯電防止性に至ら
ない。一方、天然鱗状黒鉛が本発明の範囲を超えた例（
比較例１０）では、成形流動性が実用レベルに至らず、
かつ引張強度低下も大きく、実用上不十分なものであっ
た。

また、エンジニアプラスチックの例として実施したナイ
ロン６６（比較例１１）およびポリカーボネート（比較
例１３）の例では、いずれも耐熱寸法安定性に問題があ
り、実用上不可であった。比較例１２でも同様であった
が、更に、全芳香族系ポリエステルを使用した場合は成
形品のウェルド部の引張強度低下が著しく、この点でも
実用上不可であった。

〈発明の効果〉 本発明の熱定着ユニットの仙受部品は次のような効果を
発揮する。

（１）　　帯電減衰速度が大きく、かつ減衰後の帯電レ
ベルもいわゆる帯電防止レベル（体積固有抵抗１０９Ω
・１以下）にあるため、オフセット現象がなく画像効果
がよい。

（２）　　ｒｊ！４熱性が十分であるために実用上の耐
熱寸法安定性に問題がない。

（３）　　特定の黒鉛の効果ンこより、成形性、機械的
強度の低下が少ない一方、他種黒鉛と同等以上の耐摩擦
摩耗特性を有する。

（４）　　成形方法として射出成形を適用するので安価
である。

特許出願大東し株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリアリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン
   、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、
   ポリフェニレンサルファイドおよびポリアミドイミドか
   ら選ばれる耐熱性樹脂１００重量部に対し、少なくとも
   天然鱗状黒鉛８〜７０重量部を含む樹脂組成物から成り
   、かつ２０℃、６０％ＲＨ雰囲気下の帯電減衰半減期が
   ０．５秒以下である熱定着ユニットの軸受部品。