(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受スリーブと、前記軸受スリーブの軸受内孔に回転自在に嵌合する軸と、前記軸受スリーブ内に充填された流体と、前記軸の下端を支えるように前記軸受スリーブのかしめ部にかしめ固定されたスラスト板と、を有する流体軸受装置において、前記軸受スリーブの少なくとも内面には無電解ニッケルリンめっきによる被膜が形成されており、前記軸受内孔における前記被膜の膜厚は３．０μｍ以上５．０μｍ以下であり、前記かしめ部における前記被膜の膜厚は１．５μｍ以上で前記軸受内孔における前記被膜の膜厚の７０％以下であることを特徴とする流体軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体軸受装置を備えたモータ部と、前記モータ部によって回転される回転多面鏡と、を備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、レーザープリンタ、バーコードリーダー等の光学機器に用いられる回転多面鏡を回転支持する流体軸受装置および回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ、バーコードリーダー等の画像成形機器に用いられる回転多面鏡を回転支持する装置には、高速回転を可能にするため流体軸受が用いられている。特に高速で回転する場合はいわゆる空気動圧軸受が主に採用されている。しかしセラミックスを高精度加工した空気動圧軸受は非常に高価であるため、低コスト化が進められる今日では、空気に代わり潤滑流体を用いた動圧軸受が採用されつつある。
【０００３】
しかしながら軸受に銅合金を使用した場合、合金中に含まれる鉛が潤滑流体中に溶け出し、潤滑流体の粘度が上昇して焼き付けを生じ潤滑性を低下させる場合がある。また、このような軸受装置を搭載する画像成形装置では省電力化のため画像形成実行時のみ電源が入るものも多く、上記の軸受部にも駆動・停止を繰り返し行う間欠駆動が必要とされる。このため、モータ起動時の低速回転においては軸受スリーブと軸との接触により軸受内孔への損傷や磨耗、焼き付け等を生じる場合がある。また、生じた摩擦粉が潤滑流体中に混入し、回転駆動を阻害することがある。
【０００４】
これを防止するために軸受スリーブに無電解ニッケル−リンやニッケル−リン−ポリテトラフルオロエチレン、ニッケル−リン−ボロンめっき等の表面処理を行うことが一般的である。この方法は、特許文献１に開示されたように、軸受スリーブの表面硬度を増大させ、耐磨耗性を向上させるので軸受寿命を高める効果がある。
【特許文献１】特開２００５−２４２０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら軸受スリーブにめっきを施し、その後潤滑流体を保持するために底部にスラスト板をかしめ固定すると、曲げられたことによりかしめ部の内側では圧縮方向、かしめ部の外側では引張方向に歪みが生じる。そして、軸受材質よりもめっき膜の硬度が高いため、かしめ時に内外面の伸縮によりめっき膜に亀裂が入り、膜が剥がれてしまう。かしめ部の膜が剥がれると、スキャナユニット内のレンズに付着したり、ミラーを傷つけたりする。また、モータの基板やコイルに付着してショートさせるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、スラスト板を軸受スリーブにかしめ固定する時のめっき膜の割れを防止することのできる流体軸受装置および回転装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の流体軸受装置は、軸受スリーブと、前記軸受スリーブの軸受内孔に回転自在に嵌合する軸と、前記軸受スリーブ内に充填された流体と、前記軸の下端を支えるように前記軸受スリーブのかしめ部にかしめ固定されたスラスト板と、を有する流体軸受装置において、前記軸受スリーブの少なくとも内面には無電解ニッケルリンめっきによる被膜が形成されており、前記軸受内孔における前記被膜の膜厚は３．０μｍ以上５．０μｍ以下であり、前記かしめ部における前記被膜の膜厚は１．５μｍ以上で前記軸受内孔における前記被膜の膜厚の７０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
軸受スリーブに耐磨耗性の被膜を形成する際に、スラスト板を固定するためのかしめ部における被膜の膜厚を軸受内孔の膜厚より薄くする。これによって、かしめ部の被膜に柔軟性を与えておき、軸受スリーブにスラスト板をかしめる際に生じる歪みのために被膜に亀裂が発生するのを防ぐ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に示すように、多角柱形状の側面に複数の反射面を有する回転多面鏡１を回転させる回転装置のモータ部の流体軸受装置は、軸受スリーブ２に回転自在に嵌合する棒状の回転軸（軸）３を有する。回転軸３にはロータボス４を介してロータフレーム５が結合され、ベース板６にはステータコイル７が固定される。ステータコイル７は、ロータフレーム５の内側に支持されたロータマグネット８に対向して回転多面鏡１を回転させる。回転多面鏡１は、押さえ板９によってロータボス４に押圧され、ロータボス４とロータフレーム５とロータマグネット８等を含む回転部と一体化されている。
【００１１】
軸受スリーブ２は、回転軸３と嵌合するために円柱状の軸受内孔を有し、軸受スリーブ２の一端には、スラスト板１０をかしめ固定するためのかしめ部１１が形成されている。回転軸３には焼入れ鋼や焼入れ硬化型ステンレス鋼を用いることが多く、軸受スリーブ２には加工性が高いことからアルミニウム合金：Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇおよび銅合金：真鍮を用いることが多い。
【００１２】
図２に示すように、軸受スリーブ２の軸受内孔には、上下２つのヘリングボーン状の動圧発生溝１２ａ、１２ｂが形成されている。また、軸受スリーブ２の少なくとも内面にはめっきによる被膜（めっき膜）が形成される。モータの駆動によって回転軸３が回転すると、軸受隙間の潤滑流体は各動圧発生溝中央部に寄せられ、潤滑流体の圧力が高まって回転軸３を軸受スリーブ２の軸受内孔から離し、流体潤滑による非接触な回転を行う。これによって、軸受装置をより低磨耗、長寿命化することができる。
【００１３】
軸受スリーブ２をめっき処理後に潤滑流体を充填するために、図３に示すように、回転軸３の下端を支えるためのスラスト板１０を軸受スリーブ２のかしめ部１１に挿入し、かしめ固定する。
【００１４】
すなわち、潤滑流体として用いる潤滑油を軸受スリーブ２内に充填する密閉空間を作るために、軸受の一端にスラスト板１０がかしめ固定されている。ここで用いられる潤滑油としては、ジエステル系、ポリオールエステル系等のオイルを用いることができる。
【００１５】
また、軸受スリーブ２は、回転軸３との摺擦部における耐磨耗性を得るために、前述のように、少なくとも内面には、無電解ニッケル−リンめっき等のめっきが施されており、めっきによる被膜中のリン含有量は、通常、２〜１２ｗｔ％程度である。
【００１６】
めっき膜の膜厚は、軸受スリーブ２との接触による耐久性から軸受内孔では２〜１０μｍの範囲が好ましい。これに対して、かしめ部１１では軸受内孔のめっき膜の膜厚よりも薄くする。かしめ部のめっき膜厚は、軸受内孔のめっき膜厚の７０％以下とするのが好ましい。７０％以上ではスラスト板１０をかしめる際にめっき膜に亀裂が発生するおそれがある。
【００１７】
図４および図５は、軸受スリーブ２のめっき処理を行う工程を示す。マスキング治具１３に軸受スリーブ２を乗せて、軸受内孔が垂直になるように金属かご１４にセットする。金属かご１４をめっき液槽１５に浸漬して、上下揺動ユニット１６で定期的に上下揺動（５〜２０回／分程度）させながらめっき処理する。めっき処理中に、所定時間経過後、軸受スリーブ２からマスキング治具１３を外してめっきを継続することにより、マスキング治具１３でマスキングされていたかしめ部１１のめっき膜厚のみを薄くし、所望の膜厚を得る。
【００１８】
めっき膜を形成するためのめっき液は市販の無電解ニッケル−リンめっき液等を用いる。プロセス条件としては、例えば、浴温８２〜９４℃、ｐＨ５〜６である。
【実施例】
【００１９】
図１の軸受スリーブに、末尾の表１に示すように処理条件を変えてめっき処理を行った。実施例１〜５および比較例１〜３に対して、軸受スリーブのめっき膜厚測定、およびスラスト板のかしめ、連続耐久試験を次の通り行った。
【００２０】
＜膜厚測定＞
かしめ部のめっき膜の膜厚は、軸受スリーブを全長方向に半分に切断し、めっき膜の切断面を走査電子顕微鏡（ＨＩＴＡＣＨＩ社製  Ｓ−４３００）を用いて観察して測長した。
【００２１】
軸受内孔のめっき膜の膜厚は、まず、ギャップジェット（東京精密社製）を用いてめっき処理前後の軸受内孔の動圧内径を測定し、以下の式より膜厚を算出した。
めっき膜の膜厚＝（めっき前の内径−めっき後の内径）／２×１０００
【００２２】
スラスト板のかしめ固定は、リベットマシン（吉川鐵工社製  ＵＳ−１）を用いて、推進力３５ｋｇｆで軸受スリーブにスラスト板をかしめることによって行った。
【００２３】
実施例１〜５で用いる軸受スリーブは、長さ１４．０ｍｍ、内径φ３．００、材質は真鍮製とした。めっき処理は図５の装置を用いて以下のように行った。
【００２４】
マスキング治具に軸受スリーブを乗せて、金属かごにセットし、金属かごごと、めっき液中に浸漬して、定期的に１５回／分上下揺動させながらめっきした。めっき中に軸受スリーブからマスキング治具を外して、さらに所定時間、めっきを継続した。
【００２５】
なお、各実施例毎に各１００個のサンプルを作成した。実施例１〜５で用いためっき液および組成は以下のとおりである。
めっき液：ニッケルブーマーＬＰ−２６（日本化学産業社製）
（無電解ニッケル−リンめっき、低リンタイプ）
ニッケルブーマーＬＰ−２６−Ａ      ９０ｍｌ／Ｌ
ニッケルブーマーＬＰ−２６−Ｂ    ２００ｍｌ／Ｌ
純水                              ７１０ｍｌ／Ｌ
【００２６】
比較例１〜３では、実施例１〜５と同じ軸受スリーブとめっき装置およびめっき液を用いて、同じ浸漬・揺動条件とした。
【００２７】
比較例１、２ではマスキングした時間を実施例１〜５に比べて短縮し、比較例３ではマスキング治具を用いずに金属かごに軸受スリーブを垂直になるように設置し、軸受スリーブ全面に均一にめっきを施した。
【００２８】
実施例１〜５、比較例１〜３で作製した軸受スリーブのサンプル各１００個にスラスト板をかしめ、かしめ部のめっき膜が割れていないかの確認を行った。その結果、表１に示すように実施例１〜５ではかしめ部のめっき膜の割れが起こらなかったが、比較例１〜３ではめっき膜に割れが起こった。このことより、かしめ部のめっき膜厚を軸受内孔のめっき膜厚の７０％以下にすると、スラスト板をかしめる際に生じるかしめ部のめっき膜の割れを防止することができることがわかった。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施の形態による流体軸受装置を示す模式図である。
【図２】図１の装置の軸受スリーブのみを示す断面図である。
【図３】図２のの軸受スリーブのかしめ部を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図４】マスキング治具を説明する図である。
【図５】めっき装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    回転多面鏡
２    軸受スリーブ
３    回転軸
５    ロータフレーム
７    ステータコイル
８    ロータマグネット
９    押え板
１０    スラスト板
１１    かしめ部
１３    マスキング治具
１４    金属かご
１５    めっき槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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