(57)【要約】【課題】電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することのできる摺動機構、該摺動機構を備えたモータ、および電着方法を提供すること。【解決手段】モータの摺動部分を構成する２つの部材の一方の部材の摺動面に電着皮膜８が形成され、かかる電着皮膜８は、主成分がポリイミド系の樹脂皮膜８ｃ中に複数の樹脂粒子８ｄが分散している。このため、電着皮膜８の表面には、樹脂粒子８ｄに起因する凹凸が形成されている。従って、グリスなどの潤滑材料が保持された状態を長期間にわたって維持することができる。【選択図】図１０
2010084816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部分を構成する２つの部材の一方の部材の摺動面に電着皮膜が形成され、
当該電着皮膜は、樹脂皮膜中に複数の樹脂粒子が分散しており、
前記電着皮膜の表面には、前記複数の樹脂粒子に起因する凹凸が形成されていることを特徴とする摺動機構。
【請求項２】
前記２つの部材の摺動箇所には、グリスあるいは液状潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動機構。
【請求項３】
前記電着皮膜の表面において前記凹凸の凸部は点在し、
前記凹凸の凹部同士が繋がっていることを特徴とする請求項１または２に記載の摺動機構。
【請求項４】
前記樹脂皮膜は、主成分が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の摺動機構。
【請求項５】
前記樹脂皮膜は、主成分が熱硬化性のポリイミド系樹脂であることを特徴とする請求項４に記載の摺動機構。
【請求項６】
前記電着皮膜の表面粗さは、最大高さＲｚで１．２〜５μｍであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の摺動機構。
【請求項７】
前記樹脂粒子は、外径寸法が５００〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の摺動機構。
【請求項８】
前記電着皮膜は、膜厚の平均値が５〜２０μｍであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の摺動機構。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の摺動機構を備えたモータであって、
前記一方の部材は、モータの回転軸であることを特徴とするモータ。
【請求項１０】
前記回転軸は、外周面に螺旋溝が形成された送りねじであって、
少なくとも前記螺旋溝のフランク面に前記電着皮膜が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記回転軸は、鉄製であることを特徴とする請求項９または１０に記載のモータ。
【請求項１２】
前記回転軸は、アルミニウム製であることを特徴とする請求項９または１０に記載のモータ。
【請求項１３】
互いに摺動する２つの部材の一方の部材の摺動面を、少なくともイオン性のポリマーを配合した電着液中に浸漬して電着を行なった後、加熱を行なう電着方法において、
前記電着液中に複数の樹脂粒子を配合しておくことにより、前記樹脂皮膜中に前記複数の樹脂粒子が分散した電着皮膜を形成するとともに、当該電着皮膜表面に、前記複数の樹脂粒子に起因する凹凸を形成することを特徴とする電着方法。
【請求項１４】
前記電着液の固形分全体における前記樹脂粒子の含有量は、１５〜２５質量％であることを特徴とする請求項１３に記載の電着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部分を構成する２つの部材の一方の部材の摺動面に電着皮膜が形成された摺動機構、該摺動機構を備えたモータ、および電着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
互いに摺動する２つの部材を備えた摺動機構において、摺動特性を向上する手法として、２つの部材の一方の部材の摺動面に電着皮膜を形成する構成が提案されている。例えば、回転軸の出力側部分が、外周面に螺旋溝が形成された送りねじとして構成されているモータにおいて、少なくとも螺旋溝のフランク面に電着皮膜を形成した構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載の構成では、イオン性のポリマーを配合した電着液中で回転軸に電着を行なう際、電着液中にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子、グラファイト粒子、二硫化モリブデン粒子などの固体潤滑剤を配合し、樹脂皮膜中に固体潤滑剤が分散した電着皮膜を形成することが提案されている。
【特許文献１】特開２００８−５１３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、摺動機構には、さらなる信頼性の向上が求められており、かかる要求に対応するには、ポリテトラフルオロエチレン粒子、グラファイト粒子、二硫化モリブデン粒子などの固体潤滑剤を利用しただけでは対応できないという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することのできる摺動機構、該摺動機構を備えたモータ、および電着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の摺動機構では、摺動部分を構成する２つの部材の一方の部材の摺動面に電着皮膜が形成され、当該電着皮膜は、樹脂皮膜中に複数の樹脂粒子が分散しており、前記電着皮膜の表面には、前記複数の樹脂粒子に起因する凹凸が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、互いに摺動する２つの部材の一方の部材の摺動面を、少なくとも、イオン性のポリマーを配合した電着液中に浸漬して電着を行なった後、加熱を行なう電着方法において、前記電着液中に複数の樹脂粒子を配合しておくことにより、前記樹脂皮膜中に前記複数の樹脂粒子が分散した電着皮膜を形成するとともに、当該電着皮膜表面に、前記複数の樹脂粒子に起因する凹凸を形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、摺動面に形成された電着皮膜は、樹脂皮膜中に分散する樹脂粒子に起因する凹凸が表面に形成されているため、２つの部材が接触する面積が狭い。従って、２つの部材間の摺動抵抗が小さい。また、凹凸の凸部は、樹脂皮膜中に分散する樹脂粒子によって構成されているため、樹脂粒子が電着皮膜から脱落して２つの部材の摺動部分に介在しても、研磨剤として機能しない。従って、部材の磨耗を抑制することができるので、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。さらに、電着皮膜により耐食性が付与されるため、摺動部分にアルミニウムや鉄などを用いることができる。
【０００９】
本発明において、前記２つ部材の摺動箇所には、グリスあるいは液状潤滑剤などの潤滑材料が塗布されていることが好ましい。かかる構成を採用した際、摺動面には凹凸が形成されているため、グリスや液状潤滑剤などの潤滑材料は、凹凸の凹部で確実に保持される。それ故、２つの部材間の摺動抵抗が小さい状態を長期間にわたって維持することができるので、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。
【００１０】
本発明において、前記電着皮膜の表面において前記凹凸の凸部は点在し、前記凹凸の凹部同士が繋がっている。このように構成すると、グリスあるいは液状潤滑剤などの潤滑材料は、凹部内に移動することができるので、潤滑材料が減少した凹部に対しては、周辺の凹部から潤滑剤が流入する。従って、摺動面全体に潤滑材料が常に保持された状態とすることができるので、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。
【００１１】
本発明において、前記樹脂皮膜は、主成分が熱硬化性樹脂であることが好ましい。熱硬化性樹脂であれば、熱可塑性樹脂と違って、摺動部分の摩擦熱によって樹脂が軟化しないので、耐荷重性が低下せず、良好な摺動特性を発揮することができるとともに、電着皮膜の剥離を防止することもできる。
【００１２】
本発明において、前記樹脂皮膜は、主成分が熱硬化性のポリイミド系樹脂であることが好ましい。ポリイミド系樹脂は特に耐熱性が高いので、摺動部分の摩擦熱によって樹脂が軟化しないので、耐荷重性が低下せず、良好な摺動特性を発揮することができるとともに、電着皮膜の剥離を防止することもできる。
【００１３】
本発明において、前記電着皮膜の表面粗さは、最大高さＲｚで１．２〜５μｍであることが好ましい。このように構成すると、長期間にわたってグリスや液状潤滑剤などといった潤滑材料を確実に保持することができる。
【００１４】
本発明において、前記樹脂粒子は、外径寸法が５００〜２０００ｎｍであることが好ましい。このように構成すると、電着皮膜の表面に適正な表面粗さをもった凹凸を形成することができる。
【００１５】
本発明において、前記電着皮膜は、膜厚の平均値が５〜２０μｍが好ましい。このように構成すると、電着皮膜の表面に適正なうねりをもった凹凸を形成することができる。
【００１６】
本発明を適用した摺動機構は、モータの摺動部分を構成するのに利用でき、この場合、前記一方の部材は、モータの回転軸である。
【００１７】
本発明を適用したモータにおいて、前記回転軸は、例えば、外周面に螺旋溝が形成された送りねじであり、この場合、少なくとも前記螺旋溝のフランク面に前記電着皮膜が形成されることが好ましい。電着皮膜であれば、吹き付け塗装などの方法で形成した皮膜と比較して、フランク面などといった複雑な形状の部分にも均一な厚さで形成することができる。また、フランク面に電着皮膜を形成すれば、フランク面に対する仕上げ加工を省略できるという利点がある。
【００１８】
本発明において、前記回転軸は、鉄製であることが好ましい。本発明では、回転軸に電着皮膜が形成されているので、錆びない。従って、回転軸を鉄製とすることができ、鉄製であれば、ステンレス製と比較して安価である。
【００１９】
本発明において、前記回転軸は、アルミニウム製（アルミニウム製あるいはアルミニウム合金製）であることが好ましい。かかる構成によれば、回転軸を軽量化でき、モータの軽量化を図ることができる。また、回転軸を軽量化すると、同一の出力を得る場合でも、永久磁石やステータを小型化でき、モータの小型化を図ることができるとともに、永久磁石やステータの軽量化を図ることができる分、モータの軽量化を図ることができる。さらに、アルミニウムは、耐磨耗性や摺動性に劣っているが、本発明では、フランク面に電着皮膜されているので、回転軸がアルミニウム製であっても、優れた耐磨耗性や摺動性を有することになる。
【００２０】
本発明の電着方法において、前記電着液の固形分全体における前記樹脂粒子の含有量は、１５〜２５質量％であることが好ましい。このように構成すると、電着皮膜の表面に樹脂粒子に起因する凹凸を確実に形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明において、摺動面に形成された電着皮膜は、樹脂皮膜中に分散する複数の樹脂粒子によって、電着皮膜の表面には、複数の樹脂粒子に起因する凹凸が形成されているため、２つの部材が接触する面積が狭い。このため、２つの部材間の摺動抵抗が小さい。また、凹凸の凸部は、樹脂皮膜中に分散する樹脂粒子によって構成されているため、樹脂粒子が電着皮膜から脱落して２つの部材の摺動部分に介在しても、研磨剤として機能しない。従って、部材の磨耗を抑制することができるので、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。さらに、２つ部材の摺動箇所には、グリスあるいは液状潤滑剤を塗布すると、グリスや液状潤滑剤などの潤滑材料は、凹凸の凹部で確実に保持される。それ故、２つの部材間の摺動抵抗が小さい状態を長期間にわたって維持することができるので、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、本発明をモータに適用した例を説明する。
【００２３】
（ステッピングモータの全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータの半断面図、ステッピングモータを反出力側からみたときの背面図、および回転軸の説明図である。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、本形態のステッピングモータ１は、概ね、ステータ５と、ロータ２と、ステータ５の周りを覆うモータケース５０と、ステータ５の出力側に固定されたフレーム７とを有している。ロータ２は、回転軸２０と、この回転軸２０の反出力側の部分に対して、軸線方向で隣接する位置に固定された２つの永久磁石２８、２９とを有しており、２つの永久磁石２８、２９は各々、Ｎ極とＳ極とが周方向で交互に着磁されている。ステータ５は、永久磁石２８、２９に対して外周側で対向する位置に、軸線方向に重ねて配置された２つのステータ組５１、５２を備えている。２つのステータ組５１、５２は各々、外ステータコア５１ａ、５２ａと、コイル５１ｂ、５２ｂが巻回されたボビン５１ｃ、５２ｃと、ボビン５１ｃ、５２ｃを外ステータコアとの間に挟む内ステータコア５１ｄ、５２ｄとを有しており、外ステータコア５１ａ、５２ａおよび内ステータコア５１ｄ、５２ｄは、ステータ５の内周部分に配列される複数の極歯を備えている。
【００２５】
回転軸２０は、小径軸部分２２と大径軸部分２１とを備えており、小径軸部分２２に永久磁石２８、２９が固定されている。回転軸２０において、小径軸部分２２の後端部は、モータケース５０から反出力側に突出する反出力側軸端２０ａを構成している。大径軸部分２１は、モータケース５０の出力側端板５０ｂから突出しており、その外周面にリードスクリュー２６（螺旋溝）が形成されている。
【００２６】
フレーム７は、モータケース５０の出力側端板５０ｂに固定された固定板部７２と、この固定板部７２に対して出力側で対向する対向板部７１と、この対向板部７１と固定板部７２とを連結する連結板部７０とを備えている。
【００２７】
（リードスクリューの構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したステッピングモータの回転軸に形成したリードスクリューの説明図、およびこのリードスクリューを拡大して示す断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、リードスクリュー２６には、キャリア１０が係合しており、キャリア１０には、リードスクリュー２６との供回りを防止する機構（図示せず）が構成されている。このため、回転軸２０が回転すると、キャリア１０は、リードスクリュー２６に沿って回転軸２０の軸線方向に移動する。その際、キャリア１０は、リードスクリュー２６のフランク面２６０と摺動する。このようにしてリードスクリュー２６のフランク面２６０とキャリア１０とによって摺動部分が形成されており、かかる摺動部分には、潤滑材料としてのグリスが注入される。
【００２８】
（軸受の構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの出力側軸受の説明図、および反出力側軸受の説明図である。図１において、本形態のステッピングモータ１は、回転軸２０の反出力側に反出力側軸受３、軸受ホルダ６および付勢部材９を備える一方、出力側に出力側軸受４を備えている。従って、回転軸２０の反出力側軸端２０ａは、軸受ホルダ６に嵌合された反出力側軸受３により支持され、回転軸２０の出力側軸端２０ｂは、フレーム７の対向板部７１に保持された出力側軸受４により支持されている。ここで、反出力側軸受３および出力側軸受４はいずれも金属製あるいは樹脂製のいずれであってもよいが、本形態では、ポリブチレンテレフタレートから形成されている。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂには、回転軸２０の軸線Ｌと平行な外周面を備えた小径の丸棒状突出部分２５が形成されており、出力側軸受４は、この丸棒状突出部分２５の外周部分２５ａを円形凹部４１の内周側面４１ａによりラジアル方向で支持する第１の軸受として構成されている。ここで、円形凹部４１の内周側面４１ａは、回転軸２０の軸線Ｌと平行である。また、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂは球面になっており、この端面２５ｂ（球面）は、出力側軸受４の円形凹部４１の底部４１ｂによってスラスト方向に支持されている。このようにして、回転軸２０と出力側軸受４とによって摺動部分が形成されており、かかる摺動部分には、潤滑材料としてのグリスが注入される。
【００３０】
図３（ｂ）に示すように、回転軸２０の反出力側軸端２０ａには球状突出部分２４が形成されており、反出力側軸受３は、この球状突出部分２４の軸線Ｌの付近２４ａを凹錐部３１の円錐面３１ａでラジアル方向およびスラスト方向に支持する第２の軸受として構成されている。このようにして、回転軸２０と反出力側軸受３とによって摺動部分が形成されており、かかる摺動部分には、潤滑材料としてのグリスが注入される。
【００３１】
モータケース５０の反出力側端板５０ａには軸受ホルダ６が固定されており、この軸受ホルダ６には、反出力側軸受３が装着される貫通穴６０が形成されている。また、軸受ホルダ６に対してさらに反出力側には金属板からなる付勢部材９が配置されている。付勢部材９には、その外周縁から複数の爪部９１が延びており、これらの複数の爪部９１が軸受ホルダ６の外周側から反対面側に回りこんで軸受ホルダ６に係合し、付勢部材９は、軸受ホルダ６に固定されている。付勢部材９には板バネ部９２が切り起こされており、この板バネ部９２は、反出力側軸受３を出力側に向けて付勢している。このため、回転軸２０は出力側軸受４に向けて付勢され、回転軸２０のがたつきが防止されている。
【００３２】
（回転軸の詳細な構成）
このように構成したステッピングモータ１において、回転軸２０は母材２０１がアルミニウム製（アルミニウム製あるいはアルミニウム合金製）である。また、回転軸２０の母材２０１として用いたアルミニウムは、耐磨耗性や摺動性が低いという問題などを解消するため、本形態では、以下の構成を採用している。
【００３３】
まず、本形態では、図２（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸２０の表面の略全体には電着皮膜８が形成されている。このため、図２（ｂ）に示すように、リードスクリュー２６は、電着皮膜８で覆われ、キャリア１０と摺動するリードスクリュー２６のフランク面２６０（キャリア１０との摺動部分）は、電着皮膜８で覆われている。また、図３（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂにおいて、出力側軸受４と摺動する丸棒状突出部分２５の表面（軸受との摺動部分）は、電着皮膜８で覆われている。さらに、図３（ｂ）に示すように、回転軸２０の反出力側軸端２０ａにおいて、反出力側軸受３と摺動する球状突出部分２４の表面（軸受との摺動部分）も、電着皮膜８で覆われている。
【００３４】
（回転軸の製作方法）
このように構成したステッピングモータ１の製造方法のうち、回転軸２０を製造するにあたっては、切削加工や転造などの方法により、図１〜図３を参照して説明したリードスクリュー２６、丸棒状突出部分２５、および球状突出部分２４などを備えた回転軸２０の母材２０１を得た後、脱脂工程や洗浄工程を行う。例えば、イロプロピルアルコールにより５分間の超音波洗浄を行った後、純水洗浄を２回行う。次に、母材２０１を、以下に説明する電着工程に回送する。ここで、母材２０１には、リードスクリュー２６の摺動面の下地側への予備加工（前処理）は行なわないが、Ｒｚは１μｍ以下である。
【００３５】
電着工程を行うにあたっては、以下の組成
成膜後の固形分
塗料コロイド
主剤：熱硬化性のポリイミド樹脂
カチオン系ポリマー：エポキシアミンアダクト樹脂
樹脂粒子
シリコン変性アクリル樹脂からなる樹脂粒子
（外径寸法＝５００〜２０００ｎｍ）
分散媒
水＋有機溶剤
を有するポリイミド系カチオン電着液を用いる。カチオン系ポリマーとは、水中でカチオン基を形成するカチオン性親水基を有するポリマーであり、カチオン性親水基としては、１級アミノ基、２級アミノ基などの置換または無置換のアミノ基、それらの４級化塩などが挙げられる。本形態では、エポキシ樹脂のエポキシ基を１級アミンあるいは２級アミンで変性させたエポキシアミンアダクト樹脂をカチオン系ポリマーとして用いた。なお、親水性を備えたカチオン系ポリマーとしては、エポキシ系ポリマー、アクリル系ポリマー、メラミン系ポリマー、フェノール系ポリマーを挙げることができる。
【００３６】
本形態において、カチオン系ポリマーとして用いたエポキシアミンアダクト樹脂は良好な親水性を有しており、ポリイミド樹脂や樹脂粒子と絡み合って水に対して相溶可能な塗料コロイドを構成する。従って、本形態では、分散媒（液媒）としては、水系を用いることができ、例えば、９０質量％の水と、残り１０質量％の有機溶剤とを混合したものを用いることができる。かかる有機溶剤としては、イソプロピルアルコールやＮ−メチルピロリドンなどが用いられる。従って、有機溶剤中で熱硬化性のポリイミド樹脂およびエポキシアミンアダクト樹脂を調製した後、かかる溶液を水に添加する。なお、本形態で用いた塗料コロイドのサイズは、２００〜５００ｎｍである。
【００３７】
本形態では、電着液がカチオン型電着液であるので、電着液に回転軸２０の母材２０１を浸漬するとともに、母材２０１を陰極、対極となる電解槽を陽極として直流電圧を印加する。このような電着を行う際、母材２０１への給電箇所は、丸棒状突出部分２５（軸受との摺動部分）、球状突出部分２４（軸受との摺動部分）、およびリードスクリュー２６のフランク面２６０（キャリア１０との摺動部分）を避けた位置とする。このときの電着液の温度は、例えば、２５℃に設定される、そして、電着皮膜８の厚さが目標値となるように印加電圧を設定し、所定の時間（例えば、約２分間）、定電圧条件下で電着を行う。その結果、回転軸２０の母材２０１の表面に電着皮膜が形成される。
【００３８】
次に、水洗浄、純水洗浄、水切りなどを行った後、温度が１１０℃の条件で１５分間、予備加熱を行った後、温度が２３０℃の条件で４０分加熱し、電着皮膜８において樹脂成分を硬化させる。その結果、アルミニウムからなる母材２０１の表面に電着皮膜８が形成された回転軸２０が製作される。かかる電着皮膜８では、後述するように、樹脂皮膜中に樹脂粒子が分散しており、かかる樹脂粒子によって、電着皮膜の表面には凹凸が形成される。
【００３９】
（電着条件と評価結果）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、上記の電着工程において樹脂粒子の配合比を重量割合で０％、７．５％、１５％、２５％と変化させた場合における電着電圧と電着皮膜８の膜厚と関係を示すグラフ、上記の電着工程において樹脂粒子の配合比を０％、７．５％、１５％、２５％と変化させた場合における電着皮膜８の膜厚と表面粗さの最大高さＲｚとの関係を示すグラフ、および上記の電着工程における樹脂粒子の配合比と電着皮膜８のエッジカバー率との関係を示すグラフである。
【００４０】
図５（ａ）、（ｂ）は各々、電着工程において電着電圧を５０Ｖ、１００Ｖ、１５０Ｖに変化させた場合における樹脂粒子の配合比（０％、７．５％、１５％、２５％）と、電着皮膜８の鉛筆硬度との関係を示すグラフ、および下地との密着力との関係を示すグラフである。今回の評価において、下地との密着力は、ＪＩＳＫ５６００−５−６において「塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第６節：付着性（クロスカット法）」として規定されている「クロスカット法」試験によって行なった。
【００４１】
上記の電着工程において、樹脂粒子の配合量を０％、７．５％、１５％、２５％とし、電着時の電圧を５０，１００，１５０Ｖにして電着皮膜の変化させた場合におけるエッジカバー率、表面粗さ、鉛筆硬度を計測した結果を表１に示す。
【００４２】
なお、以下の説明において、樹脂粒子の配合量は、固形分全体（樹脂分＋樹脂粒子）における配合比（質量％）で示してある。また、上記評価において、母材２０１には予備加工（前処理）を行なっていないが、表面粗度は最大高さＲｚで１μｍ以下である。また、電着時間は２分である。
【００４３】
【表１】
2010084816.tif 000003
【００４４】
図４（ａ）および表１に示すように、電着電圧と電着皮膜８の膜厚は、略直線的な関係にあり、電着皮膜８の膜厚は電着電圧によって制御できる。また、電着電圧が等しければ、樹脂粒子の配合量を０％、７．５％、１５％、２５％と変化させても同等の膜厚の電着皮膜８が形成される。
【００４５】
また、表２は、樹脂粒子の配合量を２５％に固定して、電着電圧を１００Ｖ、１５０Ｖ、２００Ｖと変化させ、電着時間を６０秒、１２０秒、１８０秒、３００秒を変化させたときの電着皮膜８の膜厚と表面粗さの最大高さＲｚとを実測した結果である。実測した条件においては、電着電圧を増加させると表面粗さの最大高さＲｚは増加する傾向を示し、電着時間が長くなると表面粗さの最大高さＲｚは増加する傾向を示す。
【００４６】
表１および表２の結果により、電着による電着皮膜８の形成において、樹脂粒子の配合率が１５％から２５％の範囲において、膜厚が４．９〜２３．２μｍ、表面粗さの最大高さＲｚが０．７〜５．９６μｍの範囲内で成膜可能であることが確認されている。
【００４７】
【表２】
2010084816.tif 000004
【００４８】
次に、電着皮膜８の膜厚とその表面粗さとの関係を検討したところ、図４（ｂ）および表１に示すように、電着皮膜８の膜厚が増大するに伴い、電着皮膜８の表面粗さの最大高さＲｚが増大する。また、電着皮膜８の膜厚が増大するに伴い、電着皮膜８の表面の算術平均粗さＲａも増大する。また、電着液中への樹脂粒子の配合量が増えるほど、電着皮膜８の表面粗さの最大高さＲｚが増大する傾向にあり、特に、電着液中への樹脂粒子の配合量が２５％では、膜厚が比較的薄い場合でも、電着皮膜８の表面の最大高さＲｚが大幅に増大する傾向にある。
【００４９】
次に、樹脂粒子の配合量と、エッジカバー率（（エッジ部における電着皮膜８の膜厚）／（平坦部における電着皮膜８の膜厚））×１００）との関係を検討したところ、図４（ｃ）および表１に示すように、樹脂粒子の配合量が多いほど、エッジカバー率が向上する。
【００５０】
なお、図５（ａ）および表１に示すように、電着電圧（電着皮膜８の膜厚）および樹脂粒子の配合量を変化させても、電着皮膜８の鉛筆硬度は一定であり、図５（ｂ）に示すように、電着電圧（電着皮膜８の膜厚）および樹脂粒子の配合量を変化させても、電着皮膜８の下地との密着力は一定である。
【００５１】
（エッジカバー率について）
図６は、本発明を適用した電着方法において、電着後、加熱前の電着皮膜の様子を示す説明図である。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用したステッピングモータの回転軸に形成した樹脂皮膜の形状、参考例に係る樹脂皮膜の形状を模式的に示す説明図、および本形態の回転軸に形成された樹脂皮膜の形状を模式的に示す説明図である。
【００５２】
本発明を適用した電着工程では、電着液に樹脂粒子を配合したため、図６に示すように、電着により、塗料コロイド８ａ（ポリイミド樹脂＋カチオン系ポリマー）が析出して樹脂皮膜８ｃを形成する際、樹脂皮膜８ｃ中に樹脂粒子８ｄが分散した状態となる。そして、加熱すると、樹脂皮膜８ｃが軟化、流動するが、かかる温度は、樹脂粒子８ｄのガラス転移温度より低いか、ガラス転移温度と略等しいため、樹脂粒子８ｄは流動しない。このため、樹脂皮膜８ｃの流動性が抑えられているので、電着皮膜８に垂れや過度の流動が発生しない。従って、図７（ａ）に示すように、母材２０１のエッジ部２０１ａにおいても、母材２０１の平坦部２０１ｂに形成された電着皮膜８と略同じ膜厚の電着皮膜８を形成することができる。それ故、図７（ｂ）示すようなエッジ部２０１ａにおいて膜厚が薄くなるという事態を回避することができる。よって、以下の式
エッジカバー率＝（ｗ２／ｗ１）×１００
ｗ１：平坦部２０１ｂにおける電着皮膜８の膜厚
ｗ２：エッジ部２０１ａにおける電着皮膜８の膜厚
からエッジカバー率を算出して検討したところ、図４（ｃ）および表１に示すように、樹脂粒子８ｄの配合量が多いほど、エッジカバー率が向上するという結果が得られる。なお、回転軸２０に関しては、母材２０１の平面（フランク面２６０、およびねじ山の頂部２３０）における電着皮膜８の膜厚ｗ１、およびエッジ部２０１a における電着皮膜８の膜厚ｗ２は各々、図７（ｃ）に示すように定義され、エッジ部２０１ａの膜厚ｗ２は、エッジ部２０１ａに対して二等分線上における膜厚である。
【００５３】
ステッピングモータ１の回転軸２０のリードスクリュー２６は、エッジ部のカバー率は、電着皮膜８による潤滑油保持機能、および母材が鉄系、アルミ合金の場合の防錆能力より、７０％以上であることが好ましい。よって、樹脂粒子の配合率は、１５％以上であることが好ましい。
【００５４】
（表面粗さについて）
図８は、本発明を適用した電着皮膜８の表面を電子顕微鏡で１００倍の倍率で観察したときの説明図であり、図８（ａ）〜（ｅ）は各々、樹脂粒子を０％、１０％、１５％、２０％、２５％配合したときの電子顕微鏡写真である。図９は、本発明を適用した電着皮膜８の表面を電子顕微鏡で３００倍の倍率で観察したときの説明図であり、図９（ａ）〜（ｃ）は各々、樹脂粒子を０％、１５％、２５％配合したときの電子顕微鏡写真である。図１０（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電着皮膜表面に形成されている凹凸の平面構成を模式的に示す説明図、およびその断面構成を模式的に示す説明図である。
【００５５】
図８および図９に示すように、上記電着工程で電着液に樹脂粒子８ｄを配合しない場合、電着皮膜８の表面は略平坦であるが、樹脂粒子８ｄを配合すると、電着皮膜８の表面に凹凸が形成される。特に、樹脂粒子８ｄを１０％以上配合すると、電着皮膜８に表面での凹凸の発生頻度が増大し、凹凸が明瞭に観察される。また、樹脂粒子８ｄを２５％以上配合すると、電着皮膜８の表面に凹凸が顕著に形成される。また、樹脂粒子８ｄの配合が２５％の電着皮膜８の表面の凹凸は密集しており、電着皮膜８の膜厚が４．９μｍで、表面粗さの最大高さＲｚ１．２μｍとなる。
【００５６】
かかる電着皮膜８では、図１０（ａ）、（ｂ）に模式的に示すように、１乃至複数の樹脂粒子８ｄが堆積した個所に凸部８ｓが形成され、かかる凸部８ｓでも、樹脂粒子８ｄは樹脂皮膜８ｃで覆われている。ここで、凸部８ｓは、電着皮膜８の表面に点在しているため、凹凸の凹部８ｔ同士は繋がっている。
【００５７】
（電着皮膜８と摺動特性）
次に、電着液に対する樹脂粒子の配合量を変えて電着皮膜８を形成した回転軸２０を用いてモータ１を製作し、その膜特性やモータにおける摺動特性を評価した。その結果を表３に示す。
【００５８】
【表３】
2010084816.tif 000005
【００５９】
表３に示すように、電着液に対する樹脂粒子の配合量を、電着液中の固形分全体に対する質量％で０％、１５％、２０％、２５％、３０％に変化させて、まず、電着皮膜８の表面を観察したところ、樹脂粒子の配合量が１５％以上で電着皮膜８の表面に適正なうねりをもった凹凸が形成された。かかる電着皮膜８の表面粗さは、最大高さＲｚで１．２〜５．０μｍであった。但し、電着液に対する樹脂粒子の配合量が３０％以上では、電着皮膜８の欠損部によってピンホールが発生した。
【００６０】
表１に示す結果において、樹脂粒子の配合率０％の電着皮膜８にも、膜厚が１１．９μｍでは、表面粗さの最大高さＲｚが２μｍ近いデータが観測される。但し、図８（ａ）や図９（ａ）示すように、樹脂粒子を１５％以上配合した電着皮膜８と比較して、大きな幅の凹凸であり、樹脂粒子の配合率が１５％以上の凹凸とは異なっている。それ故、後述する摺動特性の評価においては、樹脂粒子の配合率が１５％以上の適正なうねりをもった凹凸のみで信頼性の向上が観測された。
【００６１】
次に、電着皮膜８の摺動特性の実験では、図１に示すステッピングモータ１の回転軸２０のリードスクリュー２６に電着皮膜８が形成したサンプルを用いて行った。図２に示すように、リードスクリュー２６は、キャリア１０を係合させ、キャリア１０側より側圧を印加した。キャリア１０の摺動部はフランク面２６０上に形成された電着皮膜８と接触させ、潤滑材としてグリスを注入している。
【００６２】
摺動特性の評価では、３０倍の実態顕微鏡の目視観察で、電着皮膜８が磨耗により消失、もしくは剥がれ等による下地であるリードスクリュー２６の露出の有無を基準として、１００万サイクル毎に評価した。
【００６３】
摺動特性評価の他の条件は以下
（１）リードスクリュー；摺動長さ５０．５５ｍｍ、２条ネジリードピッチ１．５ｍｍ、
リード角１９°９′４４″
（２）キャリア側圧：８０ｇｆ
（３）キャリア材質：ＰＯＭ（ポリアセタール）
（４）グリス：基油が合成炭化水素油の樹脂用の非拡散グリース
（５）摺動サイクル、回数：１２６サイクル／分、５００万サイクル
（６）環境  ：温度６０℃、湿度９０％
の通りである。
【００６４】
上記の各条件で電着皮膜８を形成した回転軸２０を用いて、その摺動特性を評価したところ、電着皮膜８の膜厚がほぼ同じであれば、樹脂粒子の配合率が０％の電着皮膜８に対して、樹脂粒子の配合量を１５％以上とした条件で優れた１００万サイクル以上の耐久性の向上が確認された。特に、膜厚を１１μｍ以上で形成すると５００万回サイクルにおいても、下地であるリードスクリュー２６の露出しているものは、サンプル数の５０％以下であった。樹脂粒子の配合率が１５％以上で、膜厚が５〜２０μｍ、且つ、電着皮膜８の表面に適正なうねりをもった凹凸が発生する条件、すなわち、表面粗さにおいて最大高さＲｚが１．２〜５μｍの電着皮膜８は、樹脂粒子の配合率が０％の電着皮膜に対して、膜厚がほぼ同じであれば１００万サイクル以上の信頼性の向上が確認された。なお、電着液に対する樹脂粒子の配合量が３０％の条件で電着皮膜８を形成した回転軸２０については、ピンホールが発生しない回転軸２０を用いて評価した。なお、ピンホールの有無評価は、３０倍の実体顕微鏡による目視観察で行った。
【００６５】
かかる結果を検討したところ、電着皮膜８の表面に適正なうねりをもった凹凸が発生していると、図１０を参照して説明した凹凸の凹部８ｔにグリスなどの潤滑材料が適正に保持されるためと考えられる。摺動特性の評価実験のキャリア１０とフランク面２６０は、実質的に面接触状態で摺動していると考えられる。面接触状態において、接触面積より小さな凹凸が形成されると、点接触している凸部へ間断なく凹部より潤滑油が供給されることにより、磨耗の少ない良好な摺動が行われるものと考えられる。また、電着皮膜８の表面に形成された凹凸において、凹部８ｔが近接して互いに繋がっていると、グリスなどの潤滑材料が凹部８ｔ内に移動することができるので、潤滑材料が減少した凹部８ｔに対しては、周辺の凹部８ｔから潤滑剤が流入する。従って、摺動面全体に潤滑材料が常に保持された状態とすることができるので、電着皮膜を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができると考えられる。よって、本発明における適正なうねりを持った凹凸とは、相手方摺動材の摺動部面積より小さい凹凸、すなわち相手方摺動材が接触している凸部に複数の凹部より間断なく潤滑材が供給される凹凸が摺動部全体に形成された電着皮膜の凹凸を言う。
【００６６】
また、ステッピングモータ１等のモータの回転軸２０のリードスクリュー２６の機能には、摺動性の信頼性が高いことにあわせ、防錆能力が高いことが求められる。樹脂粒子の配合率が３０％を超えると、電着皮膜８にピンホールが発生することより、樹脂粒子の配合率は２５％以下であることが好ましい。さらに、摺動特性の実験結果からすると、樹脂粒子の配合率は、１５％以上が好ましい。
【００６７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ１において、図１に示す回転軸２０に形成された電着皮膜８は、図１０に模式的に示すように、樹脂皮膜８ｃ中に分散する樹脂粒子８ｄに起因する凹凸が表面に形成されているため、回転軸２０の摺動部分では部材同士の接触面積が狭い。このため、２つの部材間の摺動抵抗が小さい。また、凹凸を形成するにあたって、無機粒子を使わずに、樹脂粒子８ｄを用いたため、粒子が電着皮膜８から脱落して摺動部分に入り込んでも、研磨剤として機能しない。従って、部材の磨耗を抑制することができるので、電着皮膜８を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。
【００６８】
また、本形態では、摺動面に適正なうねりをもった凹凸が形成されているため、グリスなどの潤滑材料は、凹凸の凹部８ｔで確実に保持される。それ故、２つの部材間の摺動抵抗が小さい状態を長期間にわたって維持することができるので、電着皮膜８を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。しかも、凹凸の凸部８ｓは点在し、凹凸の凹部８ｔ同士が繋がっているため、グリスなどの潤滑材料は、凹部８ｔ内に移動することができる。従って、グリスなどの潤滑材料が減少した凹部８ｔに対しては、周辺の凹部８ｔから潤滑剤が流入する。それ故、摺動面全体に潤滑材料が常に保持された状態とすることができるので、電着皮膜８を形成した摺動部分の信頼性をさらに向上することができる。
【００６９】
また、本形態では、電着皮膜８の樹脂皮膜８ｃとして熱硬化性樹脂を用い、かつ、熱硬化性樹脂の中でも特に耐熱性の高い熱硬化性のポリイミド系樹脂を用いている。このため、摺動部分の摩擦熱によって樹脂皮膜８ｃが軟化しないので、耐荷重性が低下せず、良好な摺動特性を発揮することができる。また、樹脂皮膜８ｃが熱硬化性樹脂であれば、電着皮膜の剥離を防止することもできる。
【００７０】
（電着皮膜８の最適条件）
上記評価に加えて、各種評価を行なったところ、樹脂粒子８ｄは、外径寸法が５００〜２０００ｎｍであれば、電着皮膜８の表面に適正なうねりをもった凹凸を形成することができる。ここで、樹脂粒子８ｄの外径寸法が５００ｎｍ未満の場合、電着皮膜８の表面に形成される凹凸が小さく、凹凸を形成した効果を十分に発揮しない。これに対して、樹脂粒子８ｄの外径寸法が２０００ｎｍを越えると、過度に大きな凹凸が形成されてしまい、摺動抵抗が大きくなる不具合を生じる。それ故、樹脂粒子８ｄは、外径寸法が５００〜２０００ｎｍであることが好ましい。
【００７１】
また、電着皮膜８は、膜厚の平均値が５〜２０μｍが好ましい。このような範囲であれば、電着皮膜の表面に適正なうねりをもった凹凸を形成することができる。すなわち、電着皮膜８の膜厚が上記の下限値を下回ると、電着皮膜８の表面に形成される凹凸が小さく、凹凸を形成した効果を十分に発揮しない。これに対して、電着皮膜８の膜厚が上記の上限値を越すと、過度に大きな凹凸が形成されてしまい、摺動抵抗が大きくなる不具合が生じる。それ故、電着皮膜８は、膜厚の平均値が５〜２０μｍが好ましい。
【００７２】
また、電着皮膜８の表面粗さの最大高さＲｚで１．２〜５μｍであることが好ましい。かかる下限値を下回ると、電着皮膜８の表面に形成される凹凸が小さく、凹凸を形成した効果を十分に発揮しない。これに対して、電着皮膜８の膜厚が上記の上限値を越すと、過度に大きな凹凸が形成されてしまい、摺動しているうちに凸部８ｓが欠落するなどの不具合が発生する。それ故、電着皮膜８の表面粗さの最大高さＲｚで１．２〜５μｍであることが好ましい。
【００７３】
また、電着液の固形分全体における樹脂粒子８ｄの含有量は、１５〜２５質量％であることが好ましい。かかる下限値を下回ると、電着皮膜８の表面に形成される凹凸が小さく、凹凸を形成した効果を十分に発揮しない。これに対して、電着皮膜８の膜厚が上記の上限値を越すと、ピンホールが発生してしまい、母材に対して十分な防錆効果を発揮しなくなってしまう。それ故、電着液の固形分全体における樹脂粒子８ｄの含有量は、１５〜２５質量％であることが好ましい。
【００７４】
（その他の実施の形態）
図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したモータに用いられる別の軸受構造を示す説明図である。上記実施形態では、回転軸２０の出力側軸端２０ｂに丸棒状突出部分２５を形成したが、図１１（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂに球状突出部分２５ｃを形成してもよく、この場合、球状突出部分２５ｃの表面を電着皮膜８で覆えばよい。また、図１１（ｂ）に示すように、回転軸２０の出力側あるいは反出力側の端面に凹錐部２７を形成しておき、この凹錐部２７を、剛球４７およびホルダ４８を備えた軸受４０で支持する構造を採用した場合には、少なくとも凹錐部２７の内面に電着皮膜８を形成すればよい。
【００７５】
上記実施形態では、電着皮膜８を構成する樹脂皮膜８ｃをポリイミド系樹脂としたが、他の熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ系樹脂であってもよい。
【００７６】
また、樹脂粒子８ｄとして、シリコン変性アクリル樹脂の粒子を用いたが、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂の粒子を用いてもよい。
【００７７】
上記実施形態では、カチオン電着を利用したが、アニオン電着を利用してもよい。また、上記実施形態では、母材２０１の表面に直接、電着を行って電着皮膜８を形成したが、母材２０１の表面にクロメート皮膜やアルマイト皮膜などの下地膜を形成しておき、その表面に電着を行って電着皮膜８を形成してもよい。これらの下地膜のうち、アルマイト皮膜であれば硬質であるため、電着皮膜８が欠落した場合でも、回転軸２０の磨耗などを防止することができる。
【００７８】
上記実施形態では、回転軸２０の表面の略全体に電着皮膜８を形成したが、軸受との摺動部分およびリードスクリュー２６のみに電着皮膜８を形成してもよく、さらには、リードスクリュー２６のみに電着皮膜８を形成してもよい。さらには、リードスクリュー２６のうち、フランク面２６０のみに電着皮膜８を形成してもよい。また、上記実施形態では、回転軸２０の両軸端で軸受と摺動する部分に電着皮膜８を形成したが、一方の軸端で軸受と摺動する部分のみに電着皮膜８を形成してもよい。さらに、軸受として、回転軸２０をラジアル方向のみで支持する軸受、あるいは回転軸２０をスラスト方向のみで支持する軸受を用いた場合に本発明を適用してもよい。
【００７９】
なお、回転軸２０には永久磁石２８、２９が固着されるが、かかる固着を行う際、電着皮膜８が存在している方が固着しやすい方法を採用した場合では、回転軸２０の表面のうち、永久磁石２８、２９を固着すべき部分にも電着皮膜８を形成すればよく、電着皮膜８が存在していない方が固着しやすい方法を採用した場合では、回転軸２０の表面のうち、永久磁石２８、２９を固着すべき部分を避けた領域に電着皮膜８を形成すればよい。
【００８０】
上記実施形態においては、回転軸２０の母材２０１がアルミニウム製である場合に本発明を適用したが、回転軸２０の母材２０１が鉄製である場合に本発明を適用してもよい。この場合、鉄製の母材２０１の表面にリン酸亜鉛処理を行なってから電着皮膜８を形成してもよい。さらに、回転軸２０の母材がステンレスあるいは黄銅である場合に本発明を適用してもよい。
【００８１】
上記実施形態では、モータに用いる回転軸を例に説明したが、モータからの出力が歯車機構などを介して伝達される回転軸に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータの半断面図、ステッピングモータを反出力側からみたときの背面図、および回転軸の説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したステッピングモータの回転軸に形成したリードスクリューの説明図、およびこのリードスクリューを拡大して示す断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの出力側軸受の説明図、および反出力側軸受の説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明に係る電着工程において樹脂粒子の配合比を変化させた場合における電着電圧と電着皮膜の膜厚と関係を示すグラフ、上記の電着工程において樹脂粒子の配合比を変化させた場合における電着皮膜の膜厚と表面粗さとの関係を示すグラフ、および上記の電着工程における樹脂粒子の配合比と電着皮膜のエッジカバー率との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明に係る電着工程において電着電圧を変化させた場合における樹脂粒子の配合比と、電着皮膜の鉛筆硬度との関係を示すグラフ、および下地との密着力との関係を示すグラフである。
【図６】本発明を適用した電着方法において、電着後、加熱前の電着皮膜の様子を示す説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明を適用したステッピングモータの回転軸に形成した樹脂皮膜の形状、参考例に係る樹脂皮膜の形状を模式的に示す説明図、および本形態の回転軸に形成された樹脂皮膜の形状を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明を適用した電着皮膜の表面を電子顕微鏡で１００倍の倍率で観察したときの説明図である。
【図９】本発明を適用した電着皮膜の表面を電子顕微鏡で３００倍の倍率で観察したときの説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電着皮膜表面に形成されている凹凸の平面構成を模式的に示す説明図、およびその断面構成を模式的に示す説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したモータに用いられる別の軸受構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  ステッピングモータ
２  ロータ
３  反出力側軸受
４  出力側軸受
５  ステータ
８  電着皮膜
８ａ  塗料コロイド
８ｃ  樹脂皮膜
８ｄ  樹脂粒子
１０  キャリア
２０  回転軸
２４、２５ｃ  球状突出部分（軸受との摺動部分）
２５  丸棒状突出部分（軸受との摺動部分）
２６  リードスクリュー
２７  凹錐部（軸受との摺動部分）
２８、２９  永久磁石
４０  軸受
４７  剛球
４８  ホルダ
２０１  回転軸の母材
２６０  フランク面
【図１】
2010084816.tif 000006
【図２】
2010084816.tif 000007
【図３】
2010084816.tif 000008
【図４】
2010084816.tif 000009
【図５】
2010084816.tif 000010
【図６】
2010084816.tif 000011
【図７】
2010084816.tif 000012
【図１０】
2010084816.tif 000013
【図１１】
2010084816.tif 000014
【図８】
2010084816.tif 000015
【図９】
2010084816.tif 000016