(57)【要約】【課題】めっき層が表面に形成された基材の一部をめっき層と共にかしめた部分を有する機械部品において、耐磨耗性のためにめっき処理された軸受にスラスト受け板をかしめ固定する際に、めっき被膜に亀裂が入ることを防止する。【解決手段】めっき層２６が表面に形成された基材１２の一部をめっき層２６と共にかしめた部分１９を有する本発明による機械部品は、めっき層２６と基材１２との密着性を向上させるための密着性向上層２７が基材１２の表面とめっき層２６との間に形成され、この密着性向上層２７がパラジウムを含み、その厚みが２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にある。この機械部品が潤滑剤を介して回転軸１４を支持する軸受スリーブ１２であり、かしめた部分１９には回転軸１４の一端部を受けるスラスト受け板１８の外周縁部がかしめられるものであってよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき層が表面に形成された基材の一部を前記めっき層と共にかしめた部分を有する機械部品であって、めっき層と基材との密着性を向上させるための密着性向上層が前記基材の表面とめっき層との間に形成され、この密着性向上層がパラジウムを含み、その厚みが２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にあることを特徴とする機械部品。
【請求項２】
前記めっき層がニッケルを含むことを特徴とする請求項１に記載の機械部品。
【請求項３】
機械部品が潤滑剤を介して回転軸を支持する軸受スリーブであり、前記かしめた部分には前記回転軸の一端部を受けるスラスト受け板の外周縁部がかしめられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機械部品。
【請求項４】
めっき層が形成された基材の一部を前記めっき層と共にかしめることにより、かしめ部品が接合される機械部品の製造方法であって、
基材の表面に密着性向上層を形成するステップと、
この密着性向上層の上にめっき層を形成するステップと、
基材の一部を前記密着性向上層およびめっき層と共にかしめ、基材に対してかしめ部品を一体的に固定するステップと
を具え、基材の表面に形成される密着性向上層がパラジウムを含み、その厚みが２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にあることを特徴とする機械部品の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の回転軸に組み付けられるモータの回転子と、
請求項３に記載の軸受スリーブに組み付けられるモータの固定子と、
前記回転軸の他端部に取り付けられる多面鏡と
を具えたことを特徴とする回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材をその表面に形成されためっき層と共にかしめて他の部品を一体的に接合するようにした機械部品およびその製造方法に関する。特に、レーザープリンタやバーコードリーダなどの光学機器に用いられる多面鏡を取り付けた回転装置に応用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタやバーコードリーダなどの画像形成機器に用いられる多面鏡を組み込んだ回転装置が特許文献１に開示されている。これによると、上端部に多面鏡が固定される回転軸は、軸受スリーブに形成された軸受穴に挿通され、その下端が軸受穴を塞ぐように軸受スリーブに接合されたスラスト受け板に当接した状態となっている。軸受穴には潤滑剤が充填され、軸受スリーブおよびスラスト受け板に対する回転軸の摩擦抵抗を軽減している。また、回転軸との接触摩擦による軸受スリーブの摩耗に伴って発生する種々の不具合を回避するため、軸受スリーブの表面に表面処理を施すことも有効である旨、記載されている。より具体的には、無電解ニッケル−リンめっき層や、ニッケル−リン−ポリフッ化エチレン樹脂めっき層、あるいはニッケル−リン−ホウ素めっき層などを形成し、表面硬度および耐磨耗性の向上に伴って軸受寿命を高めるようにしている。この表面処理を行う場合、機械加工後に軸受スリーブを脱脂して電解処理を行い、次いで酸により表面を活性化させた後、触媒法か、または接触法によりめっき反応を開始させることが一般的である。
【０００３】
なお、触媒法とは基材の表面に無電解ニッケルめっき層を形成する場合、パラジウムや亜鉛などの触媒活性を有する金属を基材の表面に付着させたり、または基材の表面を構成する物質とこれらの金属とを置換させ、めっき反応を開始させる方法である。通常、センシタイジング・アクチベーティング処理やキャタリスト・アクセレータ処理などによって行われる。また、触媒法とは銅合金などの基材の表面に炭素鋼などを接触させ、めっき層となるニッケルが炭素鋼に付着する際に基材である銅合金の表面にもニッケルを部分的に付着させ、ここから基材の表面全体にニッケルを付着させるきっかけを作るようにした方法である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２１５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において、軸受スリーブの表面に形成されるニッケルめっき層の（ビッカース）硬度は、Ｈv６００程度にまで達する。このため、軸受スリーブの基端部にスラスト受け板をかしめにより一体的に接合する際に、軸受スリーブの表面とめっき層との密着性が悪いと、軸受スリーブの軸受穴の基端側の開口端部をかしめた時にめっき層の一部に亀裂が入ってしまうおそれがある。甚だしい場合には、めっき層が剥離してしまう可能性もあった。このように、軸受スリーブの表面からめっき層が剥離すると、その剥離片が回転装置を組み込んだ光学機器の光学面に付着したり、光学面を損傷したり、あるいは電気部品などに接触し、電気回路を短絡させてしまうなどの著しい不具合が発生する。
【０００６】
本発明の目的は、軸受スリーブにスラスト受け板をかしめて一体的に固定する際のめっき層の割れを防止し得る耐久性に優れた良好な機械部品およびその製造方法を提供することにある。また、このような機械部品を用いた回転装置を提供することも本発明の目的に含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態は、めっき層が表面に形成された基材の一部を前記めっき層と共にかしめた部分を有する機械部品であって、めっき層と基材との密着性を向上させるための密着性向上層が前記基材の表面とめっき層との間に形成され、この密着性向上層がパラジウムを含み、その厚みが２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にあることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、密着性向上層を介して基材の表面とめっき層との良好な結合状態が維持され、安定しためっき層が形成されることとなる。密着性向上層の厚みが２ナノメートル未満の場合、密着性向上層の表面でのめっき反応の開始が速やかに起こらず、良好なめっき層が密着性向上層の表面に積層状態で形成されない。これに対し、密着性向上層の厚みが５０ナノメートルを越えると、密着性向上層を構成する材料の原子間結合力が弱く、かしめた部分における密着性向上層から亀裂が発生し、めっき層の剥離を招来する可能性が高くなる。
【０００９】
本発明の第１の形態による機械部品において、めっき層がニッケルを含むものであってよい。
【００１０】
機械部品が潤滑剤を介して回転軸を支持する軸受スリーブであり、かしめた部分には回転軸の一端部を受けるスラスト受け板の外周縁部がかしめられているものであってよい。
【００１１】
本発明の第２の形態は、めっき層が形成された基材の一部を前記めっき層と共にかしめることにより、かしめ部品が接合される機械部品の製造方法であって、基材の表面に密着性向上層を形成するステップと、この密着性向上層の上にめっき層を形成するステップと、基材の一部を前記密着性向上層およびめっき層と共にかしめ、基材に対してかしめ部品を一体的に固定するステップとを具え、基材の表面に形成される密着性向上層がパラジウムを含み、その厚みが２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にあることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の形態は、本発明の第１の形態による機械部品において、機械部品が潤滑剤を介して回転軸を支持する軸受スリーブであり、かしめた部分には回転軸の一端部を受けるスラスト受け板の外周縁部がかしめられたものであり、前記回転軸に組み付けられるモータの回転子と、前記軸受スリーブに組み付けられるモータの固定子と、前記回転軸の他端部に取り付けられる多面鏡とを具えたことを特徴とする回転装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の機械部品およびその製造方法によると、基材の表面とめっき層との間に密着性向上層が形成され、パラジウムを含むその厚みが２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にあるので、かしめた部分におけるめっき層の亀裂の発生を防止することができる。
【００１４】
めっき層がニッケルを含む場合、機械部品の表面硬度を高めることができ、これを軸受面として好ましい特性にすることができる。
【００１５】
機械部品が潤滑剤を介して回転軸を支持する軸受スリーブであり、かしめた部分に回転軸の一端部を受けるスラスト受け板の外周縁部をかしめた場合、このかしめた部分におけるめっき層の亀裂や剥離を防止することができる。しかも、軸受部分の耐久性を向上させることも可能となる。
【００１６】
本発明の回転装置によると、スラスト受け板を軸受スリーブにかしめる際にめっき層の剥離を防止して多面鏡の光学面の損傷や、電気回路の短絡などを未然に防ぐことができ、その耐久性および信頼性の向上を企図することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による回転装置を多面鏡に対して適用した一実施形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の精神に帰属する他の任意の技術に応用することが可能であることに注意されたい。
【００１８】
本実施形態における回転装置の断面構造を図１に示し、その軸受スリーブの部分を抽出して図２に示し、その矢視III部を抽出拡大して図３に示す。本実施例における回転装置１０は、板状をなすベース１１と、軸受スリーブ１２と、この軸受スリーブ１２に組み付けられるステータ１３と、回転軸１４と、この回転軸１４に取り付けられるロータ１５と、多面鏡１６とで主要部が構成される。
【００１９】
軸受穴１７が形成された円筒状をなす軸受スリーブ１２は、ベース１１を貫通した状態でベース１１に一体的に嵌着されており、Ａl−Ｍg合金またはＡl−Ｚn−Ｍg合金などの加工性の良好なアルミニウム合金や、真鍮などの銅合金にて形成される。本実施形態における軸受スリーブ１２は真鍮を基材としている。軸受穴１７の内周面には、動圧発生溝１７ａが形成されており、回転軸１４の駆動回転に伴い、回転軸１４の外周面との間に介在する潤滑剤が発生する動圧により、回転軸１４は軸受穴１７に対して非接触状態に保持される。
【００２０】
軸受スリーブ１２の一端部（本実施形態では下端部）には、軸受穴１７の下側の開口端を塞ぐスラスト受け板１８が装着されている。円板状をなすスラスト受け板１８は、その外周縁部を囲むように軸受スリーブ１２に形成されるかしめ部１９により、軸受スリーブ１２に対して一体的に接合されている。
【００２１】
本発明における固定子としてのステータ１３は、軸受スリーブ１２を囲むようにこの軸受スリーブ１２に組み付けられる。このステータ１３は、軸受スリーブ１２と一体に軸受スリーブ１２に嵌着されるステータコイル２０を含み、ステータコイル２０は図示しないモータ駆動回路を介して電源に接続する。
【００２２】
焼入れ鋼や焼入れ硬化型ステンレス鋼などで形成される回転軸１４は、軸受スリーブ１２に形成された軸受穴１７内に下部が収容され、その下端が潤滑剤を介してスラスト受け板１８に支持された状態となっている。
【００２３】
ロータ１５は、回転軸１４に圧入状態で固定されたロータボス２１と、ステータコイル２０を囲むようにロータボス２１に取り付けられるロータフレーム２２と、このロータフレーム２２の内周面に一体的に接合された永久磁石２３とを含む。ロータ１５は、本発明における回転子として機能する。
【００２４】
ロータボス２１に嵌合される多面鏡１６は、回転軸１４の上端からねじ込まれるボルト２４により、座金２５を介して回転軸１４の他端部（本実施形態では上端部）に一体的に固定されている。
【００２５】
前記軸受スリーブ１２の表面には、無電解ニッケル−リンめっき層２６が形成されており、このめっき層２６と軸受スリーブ１２の基材である真鍮の表面との間には、パラジウムを含む密着性向上層２７が形成されている。本実施形態におけるめっき層２６の厚みは、３μｍに設定されているが、１〜８μｍの範囲にあることが好ましい、特に１.５μｍ以上かつ５.０μｍ以下であることが望ましい。しかしながら、めっき層２６の厚みは、このような数値に限定されるものではなく、要求に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。また、めっき層２６の膜厚のばらつきは、設定値（目標値）の３０％以下が好ましく、特に１０％以下であることが望ましい。なお、図３に示した二点鎖線で示す状態から実線で示す状態にかしめられるかしめ部１９の柔軟性を考慮した場合、ニッケルに対するリンの割合は、２〜１２重量％程度が好ましいと言える。密着性向上層２７の厚みは、２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にあり、本実施形態では約２２ナノメートルの厚みを有する。
【００２６】
軸受スリーブ１２の表面に密着性向上層２７およびめっき層２６を形成する場合、機械加工を終えた真鍮製の軸受スリーブ基材を脱脂し、酸による活性処理後、密着性向上層２７およびめっき層２６を順に形成する。めっき層２６の形成に先立って密着性向上層２７を形成する場合、めっき層２６の表面を均一に活性化してめっき反応が速やかに開始する触媒法の方が接触法よりも好ましいと言える。軸受スリーブ１２の基材が本実施形態の如き銅合金製の場合、触媒法のアクチベーティング処理のみを行えばよく、代表的な薬品として、例えば奥野製薬工業株式会社製のアクチベーターを使用することができる。その処理濃度は１〜１０体積％，処理温度は１０〜５０℃，処理時間は２〜６０秒程度であり、基材の単純な浸漬のみならず、揺動処理を併用することも有効である。この密着性向上層２７の形成後、接触法や触媒法などによりめっき反応を開始させる手段を用いて無電解ニッケル−リンめっき層２６を形成すればよい。
【００２７】
かしめ部１９におけるめっき層２６の状態を確認するため、以下のような実験を行った。すなわち、上述した実施形態の如き真鍮製軸受スリーブ基材に対し、厚みの異なる密着性向上層２７をそれぞれ形成した試料を１００個ずつ実験例１〜５，比較例１〜５として用意し、さらにこれらの試料にめっき層２６を形成した。このようにして得られた軸受スリーブ１２にスラスト受け板１８をそれぞれ装着してかしめ部１９を形成し、このかしめ部１９のめっき層２６の状態を確認した。
【００２８】
密着性向上層２７を形成するためのアクチベーター溶液の濃度は、３体積％であり、その温度を３０℃に設定し、浸漬時間を１０〜１００秒に変化させた。同時に、密着性向上層２７の厚みを測定するため、軸受スリーブ１２基材と同じ材質で厚みが５ミリメートルの平板材を用意した。この平板材に対して上と同じ処理を施し、密着性向上層２７の厚みをイオンミリング法で薄片化した後に透過型電子顕微鏡（日立製作所製Ｈ−９０００ＮＡＲ）で測定した。実験例２における結果を図４に示す。
【００２９】
また、無電解ニッケル−リンめっき層２６を形成するためのめっき処理条件は、pＨ４.６〜４.８のめっき液の温度を８８〜９０℃に保持して１５分間浸漬したものであり、３μｍの厚みのめっき層２６を形成した。
【００３０】
かしめ加工は、リベットマシン（吉川鐵工株式会社製ＵＳ−１）を用い、推進力３５kｇfで各１００個の試料に対して行い、目視にてめっき層２６の割れの有無を確認した。
【００３１】
次に、実験例１〜５で作成した軸受スリーブ１２を先の実施形態の回転装置１０に組み込んでキヤノン株式会社製ＬＢＰ−２４１０に搭載した。そして、回転数３５０００rpmで３０秒オン状態に保持した後、１０秒間オフを行う間欠駆動を反復して１０００時間連続的に行い、その連続耐久試験を行った。使用した潤滑剤は、ネオペンチルグリコールカプリル酸カプリン酸混合エステル（ハトコール社製）である。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
この表１から明らかなように、実験例１〜５における軸受スリーブ１２に形成された密着性向上層２７の厚みの範囲では、かしめ部１９のめっき層２６の割れが起こらなかった。しかしながら、比較例１，２では密着性向上層２７が存在しないか、または薄いためにめっき層２６の形成ができなかった。また、比較例３〜５の軸受スリーブ１２に形成された密着性向上層２７の厚みではめっき層２６に割れが生ずるものがあった。また、軸受スリーブ１２を用いた連続耐久試験結果においては実験例１〜５に問題は見られなかった。
【００３４】
従って、めっき層２６と基材との間に２ナノメートルから５０ナノメートルの範囲にある厚みの密着性向上層２７を形成することにより、かしめ部１９の形成に伴うめっき層２６の割れを未然に防止できることを確認できた。
【００３５】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を多面鏡の回転装置に適用した一実施形態の内部構造を模式的に表す断面図である。
【図２】図１に示した実施形態おける軸受スリーブの部分の断面図である。
【図３】図２中の矢視III部の抽出拡大断面図である。
【図４】図２に示した軸受スリーブの表面の部分の透過型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  回転装置
１１  ベース
１２  軸受スリーブ
１３  ステータ
１４  回転軸
１５  ロータ
１６  多面鏡
１７  軸受穴
１７ａ  動圧発生溝
１８  スラスト受け板
１９  かしめ部
２０  ステータコイル
２１  ロータボス
２２  ロータフレーム
２３  永久磁石
２４  ボルト
２５  座金
２６  めっき層
２７  密着性向上層
【図１】
2010070811.tif 000004
【図２】
2010070811.tif 000005
【図３】
2010070811.tif 000006
【図４】
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