(57)【要約】【課題】銅合金製のスリーブが潤滑油によって侵食されるのを防ぐ。【解決手段】回転多面鏡１と一体的に回転する回転軸３は、銅合金製のスリーブ２によって回転支持される。銅合金製のスリーブ２は母材の銅が潤滑油によって侵食されやすいため、スリーブ２の内面にシリコーン含有樹脂による撥油性の高い電着塗装膜２１を設ける。撥油性の電着塗装膜２１は、スリーブ２の母材に対する潤滑油の侵食を防ぐとともに、潤滑油をスリーブ２の内面から回転軸３側にハジく作用があるため、回転軸３の表面に充分な潤滑油がゆきわたるという効果もある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅合金製のスリーブと、前記スリーブに回転自在に嵌合する回転軸とを有し、前記スリーブと前記回転軸の間に潤滑油が充填される軸受装置であって、前記スリーブの内面に、油に対する接触角は４０度以上である防食被膜が設けられていることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
防食被膜が、シリコーン含有樹脂の電着塗装膜であることを特徴とする請求項１記載の軸受装置。
【請求項３】
スリーブまたは回転軸に動圧発生溝が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の軸受装置。
【請求項４】
回転多面鏡と、前記回転多面鏡と一体的に回転する回転軸と、前記回転軸を回転支持する銅合金製のスリーブとを有し、前記スリーブと前記回転軸の間に潤滑油が充填されており、前記スリーブの内面に、油に対する接触角は４０度以上である防食被膜が設けられていることを特徴とする光偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向走査装置を搭載するレーザプリンタ、バーコードリーダ等の光学機器において、回転多面鏡等の回転体を回転支持する軸受装置および光偏向走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、バーコードリーダ等の光学機器において、回転多面鏡等を回転支持する軸受部には高速回転を可能にするため動圧軸受が用いられており、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。しかしセラミックを高精度に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、空気動圧軸受に代わり潤滑油を用いた動圧軸受が採用されつつある。
【０００３】
潤滑油を用いた動圧軸受では、回転軸には焼入れ鋼や焼入れ硬化型ステンレス鋼を使用する。また、スリーブには同様の材料やアルミ合金等、銅合金等を使用する場合が多く、スリーブに銅合金を使用した場合、合金中に含まれる鉛が潤滑油中に溶け出して潤滑性を低下させ、軸受としての性能を維持するのが難しいという問題があり、その対策のために従来の軸受装置では、Ｎｉ−ＰやＮｉ−Ｂ−Ｐ等のめっき処理が行なわれている。また、アルミ合金や鉄製のスリーブには、陽極酸化被膜や、電気的絶縁のための含フッ素重合体の電着塗装等も行なわれていた。
【特許文献１】特開平４−１７６９７号公報
【特許文献２】特開平１−２４２８２３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、上記従来例の技術によれば、めっき処理ではボイドやピンホールといっためっき欠陥の発生を抑えるのが難しく、このために、銅合金のスリーブの潤滑油に対する耐食性を充分に向上させるに到らず、また、めっき層が摩耗して発生した粉が潤滑油と混ざり合い団塊をなして軸受をロックしてしまうなど、軸受装置としての信頼性が乏しいという未解決の課題があった。
【０００５】
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、スリーブに銅合金を使用した軸受において、潤滑油に対するスリーブの耐食性を極めて効果的かつ安価に向上させ、軸受性能の信頼性の向上、長寿命化、低価格化等に大きく貢献できる軸受装置および光偏向走査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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の軸受装置は、銅合金製のスリーブと、前記スリーブに回転自在に嵌合する回転軸とを有し、前記スリーブと前記回転軸の間に潤滑油が充填される軸受装置であって、前記スリーブの内面に、油に対する接触角は４０度以上である防食被膜が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
防食被膜が、シリコーン含有樹脂の電着塗装膜であるとよい。
【０００８】
スリーブまたは回転軸に動圧発生溝が設けられているとよい。
【０００９】
本発明の光偏向走査装置は、回転多面鏡と、前記回転多面鏡と一体的に回転する回転軸と、前記回転軸を回転支持する銅合金製のスリーブとを有し、前記スリーブと前記回転軸の間に潤滑油が充填されており、前記スリーブの内面に、油に対する接触角は４０度以上である防食被膜が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
スリーブに銅合金を使用した軸受において、油に対する接触角４０度以上の撥油性の高いシリコーン含有樹脂の電着塗装膜（防食被膜）をスリーブの内面に設けることで、スリーブの母材中に含まれる鉛が潤滑油中に溶け出して潤滑性を低下させるのを防ぐ。
【００１１】
低コストな電着塗装法を用いてスリーブの耐食性を効果的に向上させるものであるため、安価で長寿命な軸受装置を実現でき、このような軸受装置を光偏向走査装置の回転多面鏡等の軸受部に用いることで、レーザプリンタ等の高性能化と低価格化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１の（ａ）は一実施の形態によるレーザプリンタ等の光偏向走査装置の主要部を示すもので、これは、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と、銅合金製のスリーブ２と、スリーブ２に回転自在に嵌合する回転軸３と、回転軸３に固着された回転部材であるロータボス４と、その下面に一体的に結合されたロータフレーム５と、モータ基板６に固定されたステータコイル７を有し、該ステータコイル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とともに回転多面鏡１を回転させるモータを構成する。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。
【００１３】
モータ基板６上の駆動回路と制御回路を経て供給された駆動電流によってステータコイル７が励磁されると、ロータマグネット８が回転軸３や回転多面鏡１とともに回転し、回転多面鏡１の反射面でレーザビーム等の光ビームを偏向走査する。
【００１４】
スラスト受け１０はスリーブ２の下端に密着して接合され、スリーブ２と回転軸３の隙間には潤滑油が充填されている。
【００１５】
図１の（ｂ）はスリーブ２とこれに嵌合する回転軸３の軸受部３ａによる軸受装置のみを拡大して示すもので、銅合金製のスリーブ２の内面には、油に対する接触角が４０度以上である撥油性の防食被膜であるシリコーン含有樹脂の電着塗装膜２１が形成されている。スリーブ２と回転軸３の隙間に潤滑油が充填されると、電着塗装膜２１の表面ではその撥油性により潤滑油をハジく作用が働くため、スリーブ２の母材と潤滑油との接触を防ぎ、潤滑油によるスリーブ２の侵食を効果的に回避できる。また、スリーブ２の内面から潤滑油をハジく作用により、回転軸３の表面に充分な潤滑油が纏わり付くようになり、スリーブ２と回転軸３が直接接触する可能性も大幅に減少し、極めて低コストで軸受装置の長寿命化が可能である。
【００１６】
図２は、より高速回転に対応できる動圧軸受に適用した場合を示すもので、回転軸１３の軸受部にヘリングボーン状の動圧発生溝１３ａが形成されている。図１の装置と同様の効果に加えて、モータの駆動によって回転軸１３が回転すると軸受隙間の潤滑油は各動圧発生溝１３ａの中央部に引き寄せられ、潤滑油の圧力が高まって回転軸１３を電着塗装膜２１を有するスリーブ２から離間させ、流体潤滑による信頼性の高い非接触回転を行なうため、軸受装置をより低摩耗、長寿命化することができる。
【実施例】
【００１７】
撥油性の電着塗装膜２１を形成するための電着塗装樹脂は、シリコーン含有アクリル樹脂に架橋剤を混合した水溶性樹脂（例えばハニーブライトＨＴ−８、ハニー化成社製）を用いる。電着塗装は、浴温２０〜３０℃の範囲とし、印加電圧３０〜５０ｖで、処理時間０．５〜５分間処理し、塗膜を形成した後、水洗し、１５０〜２００℃で１０〜６０分間硬化処理し完成する。この塗膜の膜厚は、印加電圧と処理時間によって１〜５μｍの範囲の任意の膜厚を得ることができる。
【００１８】
上記の方法で作成されたシリコーン含有アクリル樹脂の電着塗装膜について、動摩擦係数をＨＥＩＤＯＮ（新東化学製：荷重１００ｇ、速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、ボール圧子）を用いて測定し、潤滑油に対する接触角を接触角計（協和界面化学製）を用いて測定した。同様に、比較例として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）板、銅板、無電解Ｎｉ−Ｐめっきした銅合金板およびＰＴＦＥ含有Ｎｉ−Ｐめっきについても測定を行なった結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2005242042.tif 000003
【００２０】
この表から、シリコーン含有水溶性樹脂による電着塗装膜は、一般に固体潤滑材料と言われているＰＴＦＥと同等の動摩擦係数であり、無電解Ｎｉ−Ｐめっきなどより潤滑性に優れており、油との接触角はＰＴＦＥより大きく撥油性が高いことがわかる。これは、電着塗装したシリコーン含有水溶性樹脂を硬化すると塗膜表面にシロキサン基を多く配列するためであると考えられている。
【００２１】
図３は、上記塗膜の加熱硬化の時間と油との接触角の関係を調べた結果であり、図４は加熱硬化の時間と動摩擦係数の関係を調べた結果である。塗膜の硬化が進むにつれ膜が収縮し密度が高くなりシロキサン基が多く表面を向くようになるため油との接触角が大きくなると考えられる。また収縮によって表面に凹凸が現れる様になると摩擦抵抗が大きくなるために動摩擦係数が大きくなると考えられる。撥油性は加熱により塗膜の硬化を進めると高くなり、動摩擦係数は若干増加するが、他のめっき膜等に較べ充分小さい値であり、軸受において摩擦係数が小さいことは有利な性能である。従って、前記電着塗装膜は油との接触角が４０度のものを使用したが、４０度以上であれば、動摩擦係数は充分に小さい値であるため、さらに良好な形態となる。
【００２２】
このように電着塗装では、電着塗装した塗膜を加熱硬化する際の硬化度を適当に設定することにより、撥油性や潤滑性を選択することができるため、軸受に適した電着塗装が可能である。
【００２３】
また、電着塗装は、塗装の工程が簡単で、しかも塗膜の膜厚制御も容易であり、被塗物に均一な膜厚で塗膜を形成することができることから、寸法精度の公差が厳しい軸受における安価な表面処理膜として好適であり、加えて、被塗物へのつきまわり性も良いという利点がある。
【００２４】
これらのことから、シリコーン含有水溶性樹脂による電着塗装が、撥油性の塗膜をつきまわり性良く形成することができ、軸受の表面処理において極めて有効であるという結果が得られた。
【００２５】
上記のスリーブを軸受に用いて実機テストをしたところ、ジッタ―・軸受剛性・耐久性（連続運転およびスタート／ストップ繰り返し）等の全ての軸受特性で問題ない性能が確認できた。また従来のめっき処理スリーブより加工時間が短く部品コストが下がることから軸受装置の製造コストの低減に貢献できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
レーザプリンタ等の光偏向走査装置の軸受装置のみならず、高速かつ高精度な回転を行なうバーコードリーダ等他の光学機器の回転部にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施の形態による光偏向走査装置を示すもので、（ａ）はその主要部を示す断面図、（ｂ）は軸受部のみを拡大して示す拡大部分断面図である。
【図２】動圧発生溝のあるスリーブを用いた場合を示す図である。
【図３】シリコーン含有樹脂の電着塗装膜について、加熱硬化の時間と油との接触角の関係を示すグラフである。
【図４】シリコーン含有樹脂の電着塗装膜について、加熱硬化の時間と動摩擦係数の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１    回転多面鏡
２    スリーブ
３、１３    回転軸
４    ロータボス
５    ロータフレーム
６    モータ基板
７    ステータコイル
８    ロータマグネット
９    押さえ板
１０    スラスト受け
２１    電着塗装膜
【図１】
2005242042.tif 000004
【図２】
2005242042.tif 000005
【図３】
2005242042.tif 000006
【図４】
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