JP2006144918A - 回転軸、送り装置、モータおよび回転軸の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 送り用の螺旋溝での潤滑材の保持力を高めることにより、磨耗を防止可能な回転軸、送り装置、モータ、および回転軸の製造方法を提供すること。
【解決手段】 送り装置１０およびステッピングモータ２０に用いる回転出力軸２２を製造するにあたっては、まず、螺旋溝形成工程において、真鍮などの銅合金からなる軸体に対して、転造、切削、研削などの加工により螺旋溝２３を形成した後、粗面化工程において、回転軸の螺旋溝２３のフランク面２４まで到達可能なサイズの第１のバレル用メディアによって回転軸にバレル処理を行う。その結果、フランク面２４に微細な凹部２５が複数、形成されるので、螺旋溝２３内でのグリスの保持力が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、外周面に螺旋溝が形成された回転軸、この回転軸を備えた送り装置並びにモータ、および回転軸の製造方法に関するものである。

ＣＤなどの光記録ディスクの再生、記録を行う光記録ディスク再生・記録装置では、送り装置を用いて、対物レンズや各種光学素子を搭載した光ヘッド装置を光記録ディスクの半径方向に走査させる。このような送り装置には、外周面に螺旋溝が形成された回転出力軸を備えたステッピングモータが用いられ、回転出力軸の螺旋溝に光ヘッド装置のラック部を係合させて、回転出力軸の軸線方向に沿って光ヘッド装置を直線駆動する。

ここで、回転出力軸の螺旋溝は、転造、切削、研削などの加工により形成され、そのフランク面は概ね平滑面である（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−３４０６６８号公報

このように構成した送り装置においては、螺旋溝内にグリスやオイルなどの潤滑材を塗布してラック部と螺旋溝との摩擦を軽減し、ラック部や螺旋溝の磨耗を防止している。しかしながら、従来の螺旋溝は、フランク面が概ね鏡面であるため、潤滑材の保持力が弱いという問題点がある。このため、従来の送り装置では、送り動作を繰り返し行うと、螺旋溝のフランク面にグリス切れが発生する。このような潤滑材切れが発生すると、回転出力軸を真鍮で形成した場合、磨耗粉によって潤滑材が黒変し、見栄えが著しく悪くなるという問題点がある。また、ラック部を樹脂で形成した場合、ラック部が磨耗し、送り動作に支障が発生する。さらに、上記のように摩耗が発生すると、ラック部と回転出力軸の螺旋溝との間でノイズを発生するようになり、使用者に不快感を与える問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、送り用の螺旋溝での潤滑材の保持力を高めることにより、磨耗を防止可能な回転軸、送り装置、モータ、および回転軸の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、外周面に送り駆動用の螺旋溝が形成された回転軸において、前記螺旋溝内のフランク面に複数の微細な凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明では、送り装置に用いられる回転軸において、その外周面に形成された螺旋溝のフランク面には複数の微細な凹部が形成されているので、螺旋溝内にグリスやオイルなどの潤滑材を塗布した際、螺旋溝は潤滑材に対する保持力が強い。従って、回転軸の螺旋溝に可動体のラック部を係合させて送り装置を構成した場合、送り動作を繰り返し行ったときでも、螺旋溝内では常に潤滑材が保持されている。従って、回転出力軸を真鍮で形成した場合、磨耗粉によって潤滑材が黒変して見栄えが悪くなることを回避できる。また、ラック部を樹脂で形成した場合、ラック部の磨耗を防止できるので、長期間にわたって送り動作を安定して行うことができる。さらに、ラック部と回転出力軸の螺旋溝との間でノイズが発生するのを防止することができる。

本発明は、前記回転軸の素材が銅合金やアルミニウムなどといった非鉄金属製である場合に適用すると効果的である。すなわち、素材が銅合金やアルミニウムなどといった非鉄金属製の場合に潤滑材切れが発生すると、磨耗粉が発生して潤滑材が黒変しやすいが、本発明によれば、かかる不具合を効果的に防止することができる。

本発明に係る回転軸を備えた送り装置では、前記回転軸に係合するラック部を備え、当該回転軸の軸線周りの回転によって当該軸線方向に直線駆動される可動体を有し、前記回転軸の前記螺旋溝内にグリスが塗布されている。

本発明は、前記ラック部が樹脂製である場合に適用すると効果的である。すなわち、ラック部が樹脂製の場合に潤滑材切れが発生すると、ラック部が磨耗して送り動作に支障が発生しやすいが、本発明によれば、かかる不具合を効果的に防止することができる。

本発明に係る回転軸は、モータの回転出力軸として用いることができる。この場合、モータは、回転出力軸を軸線周りに回転させるモータ本体を有する。

本発明において、外周面に螺旋溝が形成された回転軸の製造方法では、前記回転軸に前記螺旋溝を形成する溝加工工程と、前記螺旋溝のフランク面まで到達可能なサイズの第１の研磨用メディアによって前記フランク面を粗面化する粗面化工程とを行うことを特徴とする。このような処理によれば、回転軸の外周面に形成された螺旋溝のフランク面に複数の微細な凹部を容易に形成でき、かつ、大量の回転軸を効率よく処理することができる。

本発明に係る製造方法は、前記回転軸の素材が非鉄金属製である場合に適用すると効果的である。

本発明において、前記粗面化工程では、前記第１の研磨用メディアと、該第１の研磨用メディアよりもサイズの大きな第２の研磨用メディアとを混合して用いることが好ましい。このように構成すると、螺旋溝のフランク面に対する粗面化と、バリ取りとを同時に行うことができ、回転軸の生産性を向上することができる。

本発明において、前記粗面化工程と、前記第１の研磨用メディアよりもサイズの大きな第２の研磨用メディアを用いて前記回転軸からバリを除去するバリ取り工程とを別々に行ってもよい。

本発明では、送り装置に用いられる回転軸において、その外周面に形成された螺旋溝のフランク面には複数の微細な凹部が形成されているので、螺旋溝内にグリスやオイルなどの潤滑材を塗布した際、螺旋溝は潤滑材に対する保持力が強い。従って、回転軸の螺旋溝に可動体のラック部を係合させて送り装置を構成した場合、送り動作を繰り返し行ったときでも、螺旋溝内では常に潤滑材が保持されている。従って、回転出力軸を真鍮で形成した場合、磨耗粉によって潤滑材が黒変して見栄えが悪くなることを回避できる。また、ラック部を樹脂で形成した場合、ラック部の磨耗を防止できるので、長期間にわたって送り動作を安定して行うことができる。さらに、ラック部と回転出力軸の螺旋溝との間でノイズが発生するのを防止することができる。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した送り装置を備えた光記録ディスク再生・記録装置の要部を示す平面図、および当該送り装置の要部を示す側面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した回転軸を拡大して示す側面図、および螺旋溝の拡大断面図である。図３は、本発明を適用した回転軸の螺旋溝のフランク面を電子顕微鏡で１０００倍に拡大して観察したときの説明図である。

図１（ａ）に示す光記録ディスク再生・記録装置１は、ＣＤやＤＶＤなどの光記録ディスクの再生、記録を行うための装置であり、対物レンズ６などの各種光学素子を搭載した光ヘッド装置２（可動体）と、この光ヘッド装置２を光記録ディスクの半径方向に走査させるための送り装置１０と、光記録ディスクを回転駆動するスピンドルモータ７を備えたディスク駆動装置３と、送り装置１０やディスク駆動装置３が搭載された装置フレーム４とを有している。

送り装置１０は、光ヘッド装置２の両側で光記録ディスクの半径方向に向けて平行に延びる第１のガイド軸１１と第２のガイド軸１２とを備えており、これらのガイド軸１１、１２は、両端が装置フレーム４に固定されている。また、光ヘッド装置２は、その両端部の一方側の端部に第１のガイド軸１１に係合する軸受け部２０１を有する一方、他方側の端部には第２のガイド軸１２に係合する一対の軸受け部２０２、２０３を備えている。

図１（ｂ）に示すように、送り装置１０は、第１のガイド軸１１および第２のガイド軸１２に平行に回転出力軸２２が延びたＰＭ型のステッピングモータ２０を有しており、このステッピングモータ２０において、回転出力軸２２の基端側は、この回転出力軸２２を軸線周りに回転させるステータやロータマグネットなどをモータケース２７内に備えたモータ本体２６に連結されている。また、ステッピングモータ２０では、モータケース２７において回転出力軸２２が延びている方の端面に断面コの字形状のフレーム２１が固定されており、回転出力軸２２の先端側は、フレーム２１の先端部の立ち上がり部分２１１に固定された軸受け２１５に回転可能に支持されている。

本形態の送り装置１０において、ステッピングモータ２０の回転出力軸２２は、素材が銅合金などの非鉄金属からなる軸体の外周面に螺旋溝２３が形成されたものであり、光ヘッド装置２には、回転出力軸２２との連結部としてのラック部３０が形成されている。本形態において、螺旋溝２３は２条ねじとして形成されている。ラック部３０は、先端部分３５、３６が２つに分岐した樹脂板から構成されており、その２つの先端部分３５、３６には、図２（ａ）に示すように、回転出力軸２２の螺旋溝２３内に嵌った２つの突起３１、３２が各々形成されている。ラック部３０は、先端部分の突起３１、３２が螺旋溝２３内に嵌った状態で、ラック部３０を構成する樹脂板は弾性変形している。従って、ラック部３０は、先端部分３５、３６の突起３１、３２が螺旋溝２３に深く入り込む方向に付勢された状態にある。それ故、送り装置１０において、ステッピングモータ２０に給電すると回転出力軸２２が軸線周りに回転し、その回転力が螺旋溝２３およびラック部３０を介して光ヘッド装置２に伝達されるので、光ヘッド装置２は、第１のガイド軸１１および第２のガイド軸１２にガイドされながら、光記録ディスクの半径方向に向けて矢印Ａの方向および矢印Ｂの方向に往復直線移動する（図１（ａ）、（ｂ）参照）。なお、回転出力軸２２の螺旋溝２３内には、螺旋溝２３とラック部３０の突起３１、３２との摩擦力を軽減するためにグリス４０などの潤滑材が塗布されている。

このように構成した送り装置１０において、本形態では、詳しくは後述するように、ステッピングモータ２０の回転出力軸２２の螺旋溝２３内には粗面化処理が施され、螺旋溝２３内のフランク面２４には微細な凹部２５が複数、分散した状態に形成されている。

このような凹部２５は、図３に拡大して示すように、径が１μｍから数μｍの穴、あるいは幅が１μｍから数μｍの溝として形成されている。なお、微細な凹部２５は、後述するバレル処理で形成されたものであるため、回転出力軸２２の螺旋溝２３以外の部分にも形成されている。

（本形態の主な効果）
このように構成した送り装置１０およびステッピングモータ２０においては、フランク面２４に微細な凹部２５が複数、分散した状態に形成されているため、螺旋溝２３はグリス４０に対する保持力が強い。従って、送り装置１０によって光ヘッド装置２の送り動作を繰り返し行った場合でも、螺旋溝２３内では常にグリス４０が保持されている。従って、螺旋溝２３とラック部３０との間に作用する摩擦力が常に小さい。それ故、回転出力軸２２を真鍮などといった比較的柔らかい非鉄金属で形成した場合でも、回転出力軸２２が磨耗しないので、その磨耗粉に起因するグリス４０の黒変が発生しない。また、ラック部３０を樹脂で形成した場合でも、ラック部３０の磨耗を防止できるので、長期間にわたって送り動作を安定して行うことができる。さらに、ラック部と回転出力軸の螺旋溝との間でノイズが発生するのを防止することができる。

（回転出力軸２２の製造方法）
図４（ａ）、（ｂ）は、フランク面にバレル処理を行う前の断面曲線および粗さ曲線を示すグラフである。図５（ａ）、（ｂ）は、フランク面に丸ボールのバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行った後の断面曲線および粗さ曲線を示すグラフである。図６（ａ）、（ｂ）は、フランク面に表面が粗い異形のバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行った後の断面曲線および粗さ曲線を示すグラフである。

本形態の送り装置１０およびステッピングモータ２０に用いる回転出力軸２２を製造するにあたっては、まず、真鍮などの銅合金からなる軸体に対して、転造、切削、研削などの加工により螺旋溝２３を形成する（螺旋溝形成工程）。

この螺旋溝形成工程においては、上記の加工方法のうち、いわゆる丸転造加工では、転造盤において、同一方向に回転する固定ダイスと可動ダイスからなる一対の転造ダイス間に軸体を配置するとともに、可動ダイスを固定ダイスの方向に移動させて軸体を挟圧し、この状態で、固定ダイス、可動ダイスおよび軸体を回転させながら、軸体を軸線方向に移動させる。その結果、固定ダイスおよび可動ダイスによって軸体の外周面が塑性変形し、外周面に２条溝からなる螺旋溝２３が形成された回転出力軸２２が製作される。

次に、回転軸の螺旋溝２３のフランク面２４まで到達可能なサイズの第１のバレル用メディア（研磨用メディア）、例えば、螺旋溝２３の有効径が０．７ｍｍ以上の場合、メディア最大径が０．５±０．２ｍｍのバレル用メディアによって回転軸にバレル処理（研磨処理）を行ってフランク面２４に微細な凹部２５を複数、形成する（粗面化工程）。

例えば、フランク面２４は、転造加工後、バレル処理を行う前の特性をＪＩＳ規格′９４に規定する方法で計測すると、以下の数値
Ｒａ（粗さ曲線の算術平均粗さ）＝０．０２５μｍ
Ｒｍａｘ（断面曲線の最大高さ）＝０．４７８μｍ
Ｒｙ（粗さ曲線の最大高さ）＝０．１８８μｍ
であったものが、例えば、丸ボールの第１のバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行うと、以下の数値
Ｒａ（粗さ曲線の算術平均粗さ）＝０．０５５μｍ
Ｒｍａｘ（断面曲線の最大高さ）＝０．６１８μｍ
Ｒｙ（粗さ曲線の最大高さ）＝０．３６４μｍ
となる。また、表面が粗い異形の第１のバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行うと、以下の数値
Ｒａ（粗さ曲線の算術平均粗さ）＝０．０６７μｍ
Ｒｍａｘ（断面曲線の最大高さ）＝０．８４４μｍ
Ｒｙ（粗さ曲線の最大高さ）＝０．４９２μｍ
となる。

なお、フランク面２４のバレル処理を行う前の断面曲線および粗さ曲線を図４（ａ）、（ｂ）に示し、フランク面２４を丸ボールの第１のバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行った後の断面曲線および粗さ曲線を図５（ａ）、（ｂ）に示し、フランク面２４を表面が粗い異形の第１のバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行った後の断面曲線および粗さ曲線を図６（ａ）、（ｂ）に示す。

ここで、メディアの最大径が螺旋溝の有効径より小さければ、粗面化が有効的に行われるが、小さすぎても充分な粗面化が行われない傾向にある。従って、メディアのサイズなどの条件は、例えば、フランク面２４が下記のレベル
Ｒａ（粗さ曲線の算術平均粗さ）≧０．０３０μｍ
Ｒｍａｘ（断面曲線の最大高さ）≧０．５００μｍ
Ｒｙ（粗さ曲線の最大高さ）≧０．２００μｍ
となるように、設定することが好ましい。また、Ｒｙの上限値としては、
Ｒｙ（粗さ曲線の最大高さ）≦１．００μｍ
であることが好ましい。フランク面２４が粗くなりすぎると、ノイズが大きくなる、磨耗が起こりやすくなる、などの問題が発生するおそれがある。

また、粗面化工程では、第１のバレル用メディアと、第１のバレル用メディアよりもサイズの大きな第２のバレル用メディアとを混合してバレル処理を行うことが好ましい。このように構成すると、螺旋溝２３のフランク面２４に対する粗面化と、バリ取りとを同時に行うことができ、回転軸の生産性を向上することができる。すなわち、第１のバレル用メディアはサイズが小さいので、バリ取りを行う効果が小さいので、バレル処理の際、サイズの大きな第２のバレル用メディアも同時に用いれば、バリについては第２のバレル用メディアによって効率よく除去することができる。なお、第１のバレル用メディアと、第２のバレル用メディアとを混合して用いる際の混合比は、例えば１：１である。

ここで、バレル処理では、バレル用メディアとして、セラミックボール、スチールボール、銅ボールなどを用いることができ、その処理時間は、概ね２０分間〜３０分間である。

なお、各工程の間には必要に応じて洗浄工程や検査工程が行われる。例えば、螺旋溝２３形成工程を行った後は、三針法などで螺旋溝２３の有効径などの測定が行われる。この三針法で検査での用いる三針の径（三針径）を図２（ｂ）に点線Ｌで示すが、粗面化工程では、螺旋溝２３のフランク面２４のうち、三針径が内接する位置２３１よりやや谷底２３０に近い領域まで粗面化するようなサイズの第１のバレル用メディアが用いられる。

（別の製造方法）
なお、上記製造方法では、螺旋溝２３形成工程の後、粗面化工程を行う際、サイズの小さな第１のバレル用メディアと、サイズの大きな第２のバレル用メディアを同時に用いて、螺旋溝２３のフランク面２４に対する粗面化と、バリ取りとを同時に行ったが、サイズの小さな第１のバレル用メディアを用いた粗面化工程と、サイズの大きな第２のバレル用メディアを用いたバリ取り工程を別々に行ってもよい。

（他の実施の形態）
上記形態において、粗面化工程ではバレル研磨を用いた例を記載したが、ブラスト研磨、センターレス研磨などの研磨方法を用いても良い。

また、潤滑材としては、グリス以外にオイルなどの潤滑材を用いることもできる。

また、上記形態は、回転主力軸の素材が真鍮などの銅合金からなる例であったが、回転主力軸の素材がアルミニウムなどの非鉄金属製の場合も磨耗や磨耗粉が発生しやすいので、本発明を適用してグリスの保持力を高めると効果的である。

なお、上記形態では、回転軸がステッピングモータ２０の回転出力軸２２として構成されている場合であったが、モータなどの回転駆動力が歯車機構などを介して、外周面に螺旋溝２３が形成された回転軸に伝達されるような送り装置１０に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、ラック部として樹脂板に突起が形成されているものを用いたが、ナットに形成されているねじをラック部として用いた送り装置に本発明を適用してもよい。

（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した送り装置を備えた光記録ディスク再生・記録装置の要部を示す平面図、および当該送り装置の要部を示す側面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した回転軸を拡大して示す側面図、および螺旋溝の拡大断面図である。 本発明を適用した回転軸の螺旋溝のフランク面を電子顕微鏡で１０００倍に拡大して観察したときの説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、フランク面にバレル処理を行う前の断面曲線および粗さ曲線を示すグラフである。 （ａ）、（ｂ）は、フランク面に丸ボールのバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行った後の断面曲線および粗さ曲線を示すグラフである。 （ａ）、（ｂ）は、フランク面に表面が粗い異形のバレル用メディア（セラミック製）を用いてバレル処理を行った後の断面曲線および粗さ曲線を示すグラフである。

符号の説明

１ 光記録ディスク再生・記録装置
２ 光ヘッド装置（可動体）
１０ 送り装置
２０ ステッピングモータ
２２ 回転出力軸（回転軸）
２３ 螺旋溝
２４ フランク面
２５ 微小な凹部
３０ ラック部
３１、３２ 突起

Claims (9)

1. 外周面に送り駆動用の螺旋溝が形成された回転軸において、
   前記螺旋溝内のフランク面に複数の微細な凹部が形成されていることを特徴とする回転軸。
2. 請求項１において、素材が非鉄金属製であることを特徴とする回転軸。
3. 請求項１または２に規定する回転軸を備えた送り装置であって、
   前記回転軸に係合するラック部を備え、当該回転軸の軸線周りの回転によって当該軸線方向に直線駆動される可動体を有し、
   前記回転軸の前記螺旋溝内には潤滑材が塗布されていることを特徴とする送り装置。
4. 請求項３において、前記ラック部は樹脂製であることを特徴とする送り装置。
5. 請求項１または２に規定する回転軸からなる回転出力軸と、該回転出力軸を軸線周りに回転させるモータ本体とを有することを特徴とするモータ。
6. 外周面に螺旋溝が形成された回転軸の製造方法において、
   前記回転軸に前記螺旋溝を形成する溝加工工程と、
   前記螺旋溝のフランク面まで到達可能なサイズの第１の研磨用メディアによって前記フランク面を粗面化する粗面化工程と
   を行うことを特徴とする回転軸の製造方法。
7. 請求項６において、前記回転軸は、素材が非鉄金属製であることを特徴とする回転軸の製造方法。
8. 請求項６または７において、前記粗面化工程では、前記第１の研磨用メディアと、該第１の研磨用メディアよりもサイズの大きな第２の研磨用メディアとを混合して用いることを特徴とする回転軸の製造方法。
9. 請求項６または７において、前記粗面化工程と、前記第１の研磨用メディアよりもサイズの大きな第２の研磨用メディアを用いて前記回転軸からバリを除去するバリ取り工程とを行うことを特徴とする回転軸の製造方法。

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