(57)【要約】【課題】耐磨耗性を向上させ、磨耗粉の発生を回避して、すぐれた軸受性能を長期維持できる安価で高性能な動圧軸受構造、回転装置、動圧軸受装置および動圧軸受装置の製造方法を提供すること。【解決手段】スリーブと、該スリーブに回転自在に嵌合する棒状軸とを備えており、前記スリーブおよび前記棒状軸のうちの少なくとも一方が動圧発生溝を有し、前記スリーブおよび前記棒状軸のうちの少なくとも一方の嵌合面に電着塗装膜が設けられ、電着塗装膜が、膜厚硬度を上げる為にフィラーを分散させた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブと、該スリーブに回転自在に嵌合する棒状軸とを備えており、前記スリーブおよび前記棒状軸のうちの少なくとも一方が動圧発生溝を有し、前記スリーブおよび前記棒状軸のうちの少なくとも一方の嵌合面に電着塗装膜が設けられ、電着塗装膜が、膜厚硬度を上げる為にフィラーを分散させたことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受構造。
【請求項２】
請求項１において、非電着塗装部材の表面に微細な凹凸をつけることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受構造。
【請求項３】
請求項２において、微細な凹凸がＲａ１．５μ以下であることを特徴とする動圧軸受構造。
【請求項４】
電着塗装液はシリコン系アクリル樹脂であることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受構造。
【請求項５】
フィラーがモリブデン系微粒子であることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧発生溝を有する動圧軸受構造と、その動圧軸受構造を有する回転装置、偏向走査装置、レーザビームプリンタ、画像形成装置およびハードディスクの回転装置に関するもので、特にレーザビームプリンタやバーコード読み取り装置等の光ビームを高速走査する為の回転多面鏡等を回転支持する為の動圧軸受構造、回転装置、動圧軸受装置および動圧軸受装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザビームプリンタやバーコード読み取り装置等に用いられる偏向走査装置は、高速回転する回転多面鏡によってレーザビーム等の光ビームを偏向走査する。レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、回転多面鏡によって得られた走査光を回転ドラム上の感光体に結像させて静電潜像を形成し、感光体の静電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化し、これを記録紙の記録媒体に転写して定着装置へ送り、記録媒体上のトナーを加熱定着させる事で印刷（プリント）が行われる。近年、このような偏向走査装置ではますます高速化や高精度化が進み、これに対応するために、回転多面鏡の軸受部には、低騒音で回転精度の高い非接触型の動圧軸受装置が用いられている。図１は、一従来例による動圧軸受装置を示す模式断面図で、これは、複数の反射面１０１ａを有する回転多面鏡１０１と一体的に回転する軸１０２と、これを回転自在に嵌合させたスリーブ１０３を有し、スリーブ１０３は軸受ハウジング１０４と一体である。スリーブ１０３の下端には、軸１０２の下端をスラスト方向に支持する球面部１０６ａを備えたスラスト受け１０６が固定され、軸１０２の上部にはフランジ１０７が固着されている。回転多面鏡１０１は、押えバネ等を含む弾性押圧機構１０８によってフランジ１０７の上面に押圧されてこれと一体化され、軸１０２とともに回転するように構成されている。フランジ１０７の外周部には、ロータマグネット１０９を保持するヨーク１０９ａが固着されており、ロータマグネット１０９は、軸受ハウジング１０４に固定されたベース板１０５上のステータコイル１１０に対抗するように配設されている。図示しない駆動回路から供給される駆動電流によってステータコイル１１０が励磁されると、ロータマグネット１０９が軸１０２および回転多面鏡１０１とともに１０，０００ｒｐｍ以上で回転する。スリーブ１０３は、軸１０２の回転によって軸１０２との間に流体膜を形成し、該流体膜の動圧によって軸１０２を非接触で回転支持する動圧流体軸受を構成する。軸１０２の外周面には、軸１０２の下端から上向きに間隔を置いて、第一の動圧発生溝１０２ａと、第二の動圧発生溝１０２ｂが形成されている。また、スラスト受け１０６の上面にも、軸１０２の下端と対向する部位に動圧スラスト軸受を構成する浅溝（図示せず）が設けられている。軸１０２の回転とともに、スリーブ１０３との間の軸受隙間の油等の等体１１１が各動圧発生溝１０２ａ、１０２ｂの中央部に吸い込まれ、高圧領域を発生させる。この高圧領域によって軸１０２とスリーブ１０３がラジアル方向に非接触な状態で支持される。このように非接触で回転するため、例えば金属接触を伴う滑り軸受に比べて低騒音および高い回転精度などの特性を得られるばかりでなく、組立部品点数の点からも転がり軸受等に比べて小型化・低コスト化できるという利点を有する。ところが軸の回転速度が定常値に達しない起動時、換言すれば回転速度を増加する時や減速時あるいは完全停止時には、軸とスリーブが接触して摩耗粉が発生し、また衝撃等が原因で回転不能となるおそれもある。そこで、軸やスリーブの軸受面に、ニッケルめっきやアルマイト被膜等の陽極酸化膜を設けることで、硬度、耐磨耗性および潤滑性等を向上させる技術が開発されている。（特開昭６３−２３５７１９号、特開平７−２７１３１号広報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術によれば軸やスリーブ等の軸受け面にめっき皮膜や陽極酸化膜を形成することで耐磨耗性や潤滑性を与える方法は、起動時や停止時に摩擦粉が発生するのを防ぐにはある程度効果的であるが、めっきや陽極酸化処理の工程が複雑であり、また皮膜の均一性を確保するのが難しく、環境汚染に対する対策のためのコスト高であるという課題がある。近年回転多面鏡をより一層高速に回転させる要求がある。例えば１８０００ｒｐｍ以上で回転させようとすると、従来の技術では耐磨耗性や潤滑性を維持することが困難である。具体的に言えば、ニッケルめっきや、アルマイト皮膜が、回転多面鏡が高速回転することで、はがれてしまうのである。あるいは回転多面鏡の累積回転時間が長くなると、ニッケルめっきやアルマイト皮膜は、はがれやすくなってしまう。本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題を鑑みてなされたものであり、棒状軸やスリーブの少なくとも一方の嵌合面に膜厚硬度を上げる為にフィラー（潤滑性を有する微粒子としては、酸化モリブデン、二硫化モリブデン、モリブデン等のモリブデン化合物が最適である）を分散させ、非電着塗装部材に微細な凹凸をつける（１．５μ以下にする）ことにより耐磨耗性を向上させ、磨耗粉の発生を回避して、すぐれた軸受性能を長期維持できる安価で高性能な動圧軸受構造、回転装置、動圧軸受装置および動圧軸受装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明の他の目的は耐磨耗性を向上させるだけでなく、潤滑性をも向上させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の動圧軸受構造は、スリーブと該スリーブに回転自在に嵌合する棒状軸とを備えており、前記スリーブおよび前記棒状軸のうちの少なくとも一方が動圧発生溝を有し、前記スリーブおよび前記棒状軸のうちの少なくとも一方の嵌合面にシリコン系電着塗装膜の硬度を上げる為にフィラー（潤滑性を有する微粒子としては、酸化モリブデン、二硫化モリブデン、モリブデン等のモリブデン化合物が最適である）を分散させた電着塗装と非電着塗装部材の表面を微細な凹凸をつけ（１．５μ以下にする）形成されたことを特徴とする。本発明の動圧軸受装置の製造方法は、シリコン系電着塗装膜の硬度を上げる為にフィラー（潤滑性を有する微粒子としては、酸化モリブデン、二硫化モリブデン、モリブデン等のモリブデン化合物が最適である）を分散させた電着塗装と非電着塗装部材の表面を微細な凹凸をつけ（１．５μ以下にする）形成される工程を有することを特徴とする。この動圧軸受構造は、高速回転されても耐磨耗性が向上しているので膜が剥がれない。特に回転数上昇時、あるいは回転数下降時にも高い耐磨耗性を実現できる。また電着塗装工程、表面凹凸形状（１．５μ以下にする）は容易な工程であるので動圧軸受構造の製造コストを下げることができる。また棒状軸やスリーブの嵌合面に、シリコン系樹脂や潤滑性フィラー（潤滑性を有する微粒子としては、酸化モリブデン、二硫化モリブデン、モリブデン等のモリブデン化合物が最適である）を含む電着塗装膜を設けることや、非電着塗装部材の表面に微細な凹凸を設ける（１．５μ以下にする）ことで棒状軸とスリーブが接触したときの摩擦粉の発生を防ぐことができる。加えて、電着塗装時の膜厚制御も容易であるから棒状軸やスリーブの嵌合面の電着塗装膜の膜厚を変える事で軸受間隔の隙間寸法を所定の値に調整できる。工程が簡単で安価な電着塗装や非電着塗装部材の表面に微細な凹凸をつける（１．５μ以下にする）ことによって潤滑膜を形成することで、始動時や停止時等の低速回転時に摩擦粉が発生するのを防ぎ、安価で軸受性能の優れた動圧軸受装置を実現できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
黄銅材（しんちゅう）およびリン青銅材を基材とするスリーブの内面に以下の工程で電着塗装を行った。非電着塗装部材については表面に微細な凹凸加工を次のような方法で行った。
【０００６】
材料はＳＵＳ４２０の焼入れ鋼に液体ホーニングを行う。ホーニング条件は定型ガラスビーズ＃２００（東芝ガラス社製）と水の比を１：３〜１：４で１〜２ｋｇ／ｃｍ２の圧力で距離を３０ｃｍ〜４０ｃｍ離し１分間加工する。
【０００７】
無色のシリコン系樹脂を１５ｗｔ％（例えば商品名「ハニーブライトＨＴ−８」に対して二硫化モリブデン粒子２ｗｔ％を添加したものを、ボールミルにてそれぞれ２４時間分散した後、脱塩水を用いて全容量が２リットルになる様に希釈し、電着塗装液を製作した。次にスリーブをアルカリクリーナ（パクナＹ３０、ユケン化学社製）３０ｇ／ｌ、６０℃で５分間処理し、水洗後化成処理として苛性ソーダ５０ｇ／ｌ、８０℃で５分間処理し、水洗後電着塗装液を用いてスリーブに施した。電着塗装条件はｐＨ８．０〜８．２、液温２０〜２５℃とし、被塗物を陽極に対極には厚みが０．５ｍｍのステンレス板を用い、直流電源の印加電圧、最低２５Ｖ最高１５０Ｖを各々２５Ｖ間隔で上昇した条件下で各々印加電圧によって１分間電着塗装した。次いで水洗し最後に脱塩水にて水洗いし１８０℃±１０℃の雰囲気の電気炉で焼成し完成した。これらの電着塗装を用いてスリーブ上に形成されたそれぞれの電着塗装膜の特性についてはその差が無く高潤滑性、高耐久性である動圧軸受装置であることが判明した。
【０００８】
（第２の実施例）
無色のシリコン系樹脂を１５ｗｔ％（例えば商品名「ハニーブライトＨＴ−８」に対して二硫化モリブデン粒子２ｗｔ％を添加したものを、ボールミルにてそれぞれ２４時間分散した後、脱塩水を用いて全容量が２リットルになる様に希釈し、電着塗装液を製作した。次にスリーブをアルカリクリーナ（パクナＹ３０、ユケン化学社製）３０ｇ／ｌ、６０℃で５分間処理し、水洗後アルミニウム材を基材とするスリーブの内面にアルミニウム表面の化成処理を、重クロム酸ソーダ５ｇ／ｌ、５０℃で２分間処理し、水洗後電着塗装液を用いてスリーブに施した。電着塗装条件はｐＨ８．０〜８．２、液温２０〜２５℃とし、被塗物を陽極に対極には厚みが０．５ｍｍのステンレス板を用い、直流電源の印加電圧を最低２５Ｖ最高１５０Ｖで各々２５Ｖ間隔で上昇した条件下で各々印加電圧によって１分間電着塗装した。次いで水洗し最後に脱塩水にて水洗いし１８０℃±１０℃の雰囲気の電気炉で焼成し完成した。これらの電着塗装を用いてスリーブ上に形成されたそれぞれの電着塗装膜の特性についてはその差が無く高潤滑性、高耐久性である動圧軸受装置であることが判明した。
【０００９】
（第３の実施例）
無色のシリコン系樹脂を１５ｗｔ％（例えば商品名「ハニーブライトＨＴ−８」に対して二硫化モリブデン粒子２ｗｔ％を添加したものを、ボールミルにてそれぞれ２４時間分散した後、脱塩水を用いて全容量が２リットルになる様に希釈し、電着塗装液を製作した。次にスリーブをアルカリクリーナ（パクナＹ３０、ユケン化学社製）３０ｇ／ｌ、６０℃で５分間処理し、水洗後ステンレス材を基材とするスリーブの内面にステンレス表面の化成処理をエボノールＳ（メルテック社製）５７０ｇ／ｌ、沸騰点で５分間行った。電着塗装条件はｐＨ８．０〜８．２、液温２０〜２５℃とし、被塗物を陽極に対極には厚みが０．５ｍｍのステンレス板を用い、直流電源の印加電圧、最低２５Ｖ最高１５０Ｖを各々２５Ｖ間隔で上昇した条件下で各々印加電圧によって１分間電着塗装した。次いで水洗し最後に脱塩水にて水洗いし１８０℃±１０℃の雰囲気の電気炉で焼成し完成した。これらの電着塗装を用いてスリーブ上に形成されたそれぞれの電着塗装膜の特性についてはその差が無く高潤滑性、高耐久性である動圧軸受装置であることが判明した。
【００１０】
（比較例）
それぞれの黄銅材、リン青銅材、アルミニウム材、ステンレス材を基材とするスリーブの内面に一般的な無電解ニッケルめっき工程と無電解コンポジットめっき工程でめっきを施し、電着塗装膜を一切設けることなく実施例１〜３と同様に評価したところ、表面粗さが大きくて、回転ムラ、あるいは油漏れ等の現象が発生した。また、密着不良等の品質上の欠陥もあった。実施例１〜３の電着塗装膜と比較例の無電解ニッケルめっき（Ｎｉ−Ｐ）、無電解コンポジットめっき（Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣ）の膜性能をまとめて表１に示した。
【００１１】
【表１】
2004324673.tif 000003
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば動圧軸受の嵌合面に潤滑性と膜厚硬度を上げる為にフィラーを分散させた電着塗装膜と非電着塗装膜に微細な凹凸をつける事で低速回転時の摩擦粉の発生によるトラブルを回避し、安価でしかもすぐれた軸受性能と耐久性を有する動圧軸受装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一従来例による動圧軸受装置を示す模式断面図。
【符号の説明】
１０１  回転多面鏡
１０２  回転多面鏡と一体的に回転する軸
１０３  スリーブ
１０４  軸受ハウジング
１０６  スラスト受け
１０７  フランジ
１０８  弾性押圧機構
１０９  ロータマグネット
１１０  ステータコイル
１１１  潤滑オイル
【図１】
2004324673.tif 000004