JP2007327604A - Hydrodynamic bearing device and rotary device - Google Patents

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Isamu Kawada
勇 川田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent lubricating oil from being discharged from the inside of a fixed sleeve by rotation of a rotary shaft, in a scanner motor, etc. which use a hydrodynamic bearing. <P>SOLUTION: The rotary shaft 1 connected to a polygonal mirror 5 is rotatably fit in a fixed sleeve 10. Dynamic pressure is developed by dynamic pressure-developing grooves 16 in the lubricating oil in the gap between the rotary shaft 1 and the fixed sleeve 10. The rotary shaft 1 keeps a clearance groove 17 between both the dynamic pressure-developing grooves 16 with the groove face coated with a porous film 20 having oil-retention function by a chemical conversion treatment. Thus, the lubricating oil is prevented from being discharged from the bearing gap to stabilize the motor drive for a long period of time. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザービームプリンター(LBP)などのスキャナーモータに搭載される動圧軸受装置および回転装置に関するものである。   The present invention relates to a hydrodynamic bearing device and a rotating device mounted on a scanner motor such as a laser beam printer (LBP).

一般的なLBP等の記録装置の動作原理は、レーザー発信源から照射されたレーザー光を感光ドラムの外周の感光面に走査し、感光面のレーザー光を受光した部分を露光して帯電させる。その帯電部にトナーを付着させ、トナーを紙やその他の記録媒体に転写させることにより記録を行うものである。通常は、回転するポリゴンミラー(回転多面鏡)を用いることにより、レーザー発信源から照射されたレーザー光を感光ドラムの外周に走査させている。   The operation principle of a general recording device such as LBP scans the photosensitive surface on the outer periphery of the photosensitive drum with laser light emitted from a laser source, and exposes and charges the portion of the photosensitive surface that receives the laser light. Recording is performed by attaching toner to the charging portion and transferring the toner to paper or another recording medium. Normally, a rotating polygon mirror (rotating polygon mirror) is used to scan the outer circumference of the photosensitive drum with laser light emitted from a laser transmission source.

このようなLBPにおいて、近年では記録の高速化と高精度化に伴って、スキャナーモータに対し20000rpm以上の高速回転や回転むら低減等の高性能化の要求が高まっている。   In such an LBP, in recent years, with the increase in recording speed and accuracy, there is an increasing demand for high performance such as high-speed rotation of 20000 rpm or more and reduction of rotation unevenness with respect to the scanner motor.

一般的には、LBPのスキャナーモータはポリゴンミラーとスピンドルモータとから構成されている。すなわち、スピンドルモータの回転軸にポリゴンミラーが取り付けられて、スピンドルモータの回転軸の回転によりポリゴンミラーが回転する。ポリゴンミラーは、ミラー面の法線ベクトルがスピンドルモータの軸と直交するように固定されており、このポリゴンミラーが高速で回転することにより、前記LBPの感光ドラム上にレーザービームが高精度に走査される。   In general, an LBP scanner motor includes a polygon mirror and a spindle motor. That is, a polygon mirror is attached to the rotation shaft of the spindle motor, and the polygon mirror is rotated by the rotation of the rotation shaft of the spindle motor. The polygon mirror is fixed so that the normal vector of the mirror surface is orthogonal to the axis of the spindle motor, and the polygon mirror rotates at high speed, so that the laser beam is scanned on the photosensitive drum of the LBP with high accuracy. Is done.

図3は、従来の軸回転タイプのポリゴンミラー付きスキャナーモータを示す。モータの回転軸101には取付けリング102が固定されている。取付けリング102にはロータヨーク103が固定され、ロータヨーク103には駆動マグネット104が固定されている。取付けリング102の上部基準面にはポリゴンミラー105が取り付けられ、波ワッシャ106と平ワッシャ107と止め金具108により押圧固定されている。このようにして結合されている回転軸101とロータヨーク103とポリゴンミラー105とが、このモータの回転体となる。   FIG. 3 shows a conventional scanner motor with a polygon rotating mirror. A mounting ring 102 is fixed to the rotating shaft 101 of the motor. A rotor yoke 103 is fixed to the mounting ring 102, and a drive magnet 104 is fixed to the rotor yoke 103. A polygon mirror 105 is attached to the upper reference surface of the attachment ring 102, and is pressed and fixed by a wave washer 106, a flat washer 107 and a stopper 108. The rotating shaft 101, the rotor yoke 103, and the polygon mirror 105 that are coupled in this manner serve as a rotating body of the motor.

一方、固定部材であるハウジング109には、固定スリーブ110、鉄基板111、回転力を付与するためのステータコア112とが固定されている。鉄基板111には駆動IC等の回路部品114が実装されている。固定スリーブ110の下端部には固定磁石113が、回転軸101の下端部には浮上磁石115がそれぞれ固着され、回転軸101は回転自在に保持されている。回転軸101の外周には動圧を発生させるために、上下2箇所に動圧発生用溝116が形成されている。また、固定スリーブ110と回転軸101間には潤滑油が充填され、スムーズな回転を行うことができる。   On the other hand, a fixing sleeve 110, an iron substrate 111, and a stator core 112 for applying a rotational force are fixed to a housing 109 which is a fixing member. A circuit component 114 such as a drive IC is mounted on the iron substrate 111. A fixed magnet 113 is fixed to the lower end portion of the fixed sleeve 110, and a levitating magnet 115 is fixed to the lower end portion of the rotating shaft 101. The rotating shaft 101 is rotatably held. In order to generate dynamic pressure on the outer periphery of the rotating shaft 101, dynamic pressure generating grooves 116 are formed at two locations, upper and lower. In addition, lubricating oil is filled between the fixed sleeve 110 and the rotating shaft 101, and smooth rotation can be performed.

固定スリーブ110は、ハウジング109の中央部貫通穴内に嵌合されており、固定スリーブ110の内径に1〜2μm程度のクリアランスをもって回転軸101が挿入されている。固定スリーブ110内に回転軸101が挿入された状態で、ハウジング109の貫通穴の下端部は封止部材118により塞がれている。これにより、回転軸101の高速回転時における動圧発生の安定性と回転安定性とが保証される。ステータコア112の突極の周りには、回転磁界を発生するための巻線コイル119が取り付けられている。   The fixed sleeve 110 is fitted into the central through hole of the housing 109, and the rotary shaft 101 is inserted into the inner diameter of the fixed sleeve 110 with a clearance of about 1 to 2 μm. In a state where the rotating shaft 101 is inserted into the fixed sleeve 110, the lower end portion of the through hole of the housing 109 is closed by the sealing member 118. Thereby, the stability of the dynamic pressure generation and the rotation stability during the high-speed rotation of the rotating shaft 101 are ensured. A winding coil 119 for generating a rotating magnetic field is attached around the salient poles of the stator core 112.

ロータヨーク103の、回転軸101に対する同軸度と鉄基板111に対する平行度は、ハウジング109の加工精度により保証されている。すなわち、駆動マグネット104が固着されたロータヨーク103は取付けリング102の第1の基準面(下面側)にかしめられて固定され、取付けリング102は回転軸101に圧入される。また、取付けリング102の第2の基準面(上面側)にはポリゴンミラー105が、波ワッシャ106を介して、平ワッシャ107と回転軸101の止め溝にはめ込まれた止め金具108とにより、強固に押圧固定されている。このため、20000rpm以上の高速回転においても回転運動のバランスのずれは生じない。   The coaxiality of the rotor yoke 103 with respect to the rotating shaft 101 and the parallelism with the iron substrate 111 are guaranteed by the processing accuracy of the housing 109. That is, the rotor yoke 103 to which the drive magnet 104 is fixed is caulked and fixed to the first reference surface (lower surface side) of the mounting ring 102, and the mounting ring 102 is press-fitted into the rotating shaft 101. Further, a polygon mirror 105 is firmly attached to the second reference surface (upper surface side) of the mounting ring 102 by a flat washer 107 and a stopper 108 fitted in a stopper groove of the rotating shaft 101 via a wave washer 106. It is pressed and fixed to. For this reason, even when rotating at a high speed of 20000 rpm or more, the balance of rotational motion does not shift.

通常、運動バランスは、ロータヨーク103の外縁部の絞り部とポリゴンミラー105の上面外周部溝(図示せず)とをUV接着剤等により固着する際に位置合わせすることにより調整される。ポリゴンミラー105の外周ミラー面と回転軸101の平行度は、前述したように、取付けリング102とポリゴンミラー105のそれぞれの基準面により保証されるので、良好な光走査が可能である。   Usually, the movement balance is adjusted by aligning the aperture portion of the outer edge of the rotor yoke 103 and the outer peripheral groove (not shown) of the upper surface of the polygon mirror 105 with UV adhesive or the like. Since the parallelism between the outer peripheral mirror surface of the polygon mirror 105 and the rotating shaft 101 is guaranteed by the respective reference surfaces of the mounting ring 102 and the polygon mirror 105 as described above, good optical scanning is possible.

このような構成において、ステータコア112に取り付けられた巻線コイル119に電流を流し、回転位相検出手段(図示せず)からの信号に従って各相(例えば3相)の巻線コイルに流れる電流を切りかえると、回転磁界が発生する。この磁界が駆動マグネット104に反発力を生じさせ、駆動マグネット104、ロータヨーク103、回転軸101、ポリゴンミラー105は一体的に回転する。   In such a configuration, a current is passed through the winding coil 119 attached to the stator core 112, and the current flowing through the winding coils of each phase (for example, three phases) is switched in accordance with a signal from the rotation phase detection means (not shown). A rotating magnetic field is generated. This magnetic field generates a repulsive force in the drive magnet 104, and the drive magnet 104, the rotor yoke 103, the rotating shaft 101, and the polygon mirror 105 rotate integrally.

このような構成要素によって、スキャナーモータはLBPの心臓部として働いている。   With these components, the scanner motor serves as the heart of the LBP.

しかしながら、回転の安定性に重要な役割をしている潤滑油が、回転軸の回転により、固定スリーブと回転軸間の間隙から外に出てしまうというという課題がある。この現象は、潤滑油切れによる回転ストップ等の駆動の安定性に対する問題や、飛散した潤滑油がポリゴンミラーの鏡面に付着して光学系に悪影響を与えてしまうという問題を生じる。   However, there is a problem that the lubricating oil that plays an important role in the stability of rotation comes out of the gap between the fixed sleeve and the rotating shaft due to the rotation of the rotating shaft. This phenomenon causes a problem with respect to driving stability such as rotation stop due to running out of lubricating oil and a problem that scattered lubricating oil adheres to the mirror surface of the polygon mirror and adversely affects the optical system.

このような問題点に対して、特許文献1では、保油機能を持った材料により、飛散した潤滑油を吸収し、ポリゴンミラーの鏡面に潤滑油がつかないようにする技術が開示されている。   With respect to such problems, Patent Document 1 discloses a technique for absorbing the scattered lubricating oil by a material having an oil retaining function so that the lubricating oil does not adhere to the mirror surface of the polygon mirror. .

また、保油機能を向上させる例として、特許文献2には、軸表面にリン酸マンガンの微結晶構造を持たせ、保油機能を向上させた例が開示されている。また、微結晶の製造技術については、特許文献3に開示されている。さらに特許文献4には、リン酸マンガン微結晶を用いた各種モータ類や圧縮機などが開示されている。
特開平9−197323号公報 特開2003−049754号公報 特開平7−090611号公報 特開平4−036458号公報
In addition, as an example of improving the oil retaining function, Patent Document 2 discloses an example in which a microcrystalline structure of manganese phosphate is provided on the shaft surface to improve the oil retaining function. Further, a technique for producing microcrystals is disclosed in Patent Document 3. Further, Patent Document 4 discloses various motors and compressors using manganese phosphate microcrystals.
JP-A-9-197323 JP 2003-049754 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-090611 Japanese Patent Laid-Open No. 4-036458

しかしながら、特許文献2ないし特許文献4に開示された技術は、いずれも、ギヤやスプライン等の摺動面の摩擦を低減するためのものである。また、特許文献1に開示された構成においては、スキャナーユニットの回転軸の回転により、軸受オイルが固定スリーブ内から排出されてしまうという問題があり、スキャナーモータとして長期的に安定した駆動をさせるのが難しい。   However, all of the techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4 are for reducing friction of sliding surfaces such as gears and splines. Further, in the configuration disclosed in Patent Document 1, there is a problem that the bearing oil is discharged from the inside of the fixed sleeve due to the rotation of the rotation shaft of the scanner unit, and the scanner motor can be driven stably for a long time. Is difficult.

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、動圧を発生する潤滑油の長期的保持を行うことで、スキャナーモータ等の長期的安定駆動を実現することのできる動圧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。   The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and realizes long-term stable driving of a scanner motor and the like by holding long-term lubricating oil that generates dynamic pressure. It is an object of the present invention to provide a hydrodynamic bearing device and a rotating device that can be used.

本発明の動圧軸受装置は、相対的に回転自在に嵌合する軸およびスリーブを有し、前記軸と前記スリーブの間に充填された潤滑油によって動圧を発生させる動圧軸受装置において、前記軸と前記スリーブは、前記動圧を発生するための軸受間隙を有する動圧発生部と、前記動圧発生部より大きい軸受間隙を形成する逃げ部と、を備えており、前記逃げ部における前記軸および前記スリーブの少なくとも一方に、化成処理による多孔質皮膜を形成したことを特徴とする。   The hydrodynamic bearing device of the present invention includes a shaft and a sleeve that are relatively rotatably fitted, and a hydrodynamic bearing device that generates dynamic pressure by lubricating oil filled between the shaft and the sleeve. The shaft and the sleeve include a dynamic pressure generating part having a bearing gap for generating the dynamic pressure, and a relief part that forms a bearing gap larger than the dynamic pressure generating part. A porous film formed by chemical conversion treatment is formed on at least one of the shaft and the sleeve.

多孔質皮膜が潤滑油に浸るように構成することで、潤滑油を軸受間隙に安定保持することができる。これによって、スリーブ外へ潤滑油が漏れて、潤滑油がなくなることを抑えて、駆動の安定性を向上させることができ、高速回転駆動への適用を可能にすることができる。   By configuring the porous film to be immersed in the lubricating oil, the lubricating oil can be stably held in the bearing gap. As a result, it is possible to improve the driving stability by preventing the lubricating oil from leaking out of the sleeve and running out of the lubricating oil, and to be applied to high-speed rotation driving.

また、高速回転駆動時、または回動開始時や停止時などに多孔質皮膜がスリーブまたは軸と接触して、多孔質材料が剥がれ落ちるのを防ぐために逃げ部を形成する。これによって、多孔質皮膜の欠けを防ぎ、多孔質材料が潤滑油に混入して悪影響を与えるのを回避できる。   Further, in order to prevent the porous film from coming into contact with the sleeve or the shaft at the time of high-speed rotation driving or at the start or stop of rotation, an escape portion is formed. Thereby, chipping of the porous film can be prevented, and it can be avoided that the porous material is mixed into the lubricating oil and has an adverse effect.

このように本発明によれば、多孔質材料の剥がれによる潤滑油の劣化を防ぎ、かつ駆動を安定化することで、長寿命で高性能な動圧軸受装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a dynamic bearing device having a long life and high performance by preventing the deterioration of the lubricating oil due to the peeling of the porous material and stabilizing the driving.

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。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、回転装置であるスキャナーモータの全体的な構成を示す。モータの回転軸(軸)1に取付けリング2が固定されている。取付けリング2にはロータヨーク3が固定され、ロータヨーク3には駆動マグネット4が固定されている。取付けリング2の上部基準面にはポリゴンミラー(回転多面鏡)5が取り付けられ、波ワッシャ6と平ワッシャ7と止め金具8により押圧固定されている。このようにして結合されている回転軸1とロータヨーク3とポリゴンミラー5とが、スキャナーモータの回転体となる。   FIG. 1 shows an overall configuration of a scanner motor which is a rotating device. A mounting ring 2 is fixed to a rotating shaft (shaft) 1 of the motor. A rotor yoke 3 is fixed to the mounting ring 2, and a drive magnet 4 is fixed to the rotor yoke 3. A polygon mirror (rotating polygon mirror) 5 is attached to the upper reference surface of the attachment ring 2, and is pressed and fixed by a wave washer 6, a flat washer 7 and a stopper 8. The rotating shaft 1, the rotor yoke 3 and the polygon mirror 5 which are combined in this way become a rotating body of the scanner motor.

一方、固定部材であるハウジング9には、固定スリーブ(スリーブ)10と、鉄基板11と、駆動マグネット4に回転力を付与するためのステータコア12とが固定されている。鉄基板11には駆動IC等の回路部品14が実装されている。固定スリーブ10の下端部には固定磁石13が、回転軸1の下端部には浮上磁石15がそれぞれ固着され、回転軸1は回転自在に保持されている。回転軸1の外周には、上下2箇所に動圧発生用溝16が形成され、上下の動圧発生用溝16の間には、回転軸1の表面に形成された凹状の逃げ部を構成する逃げ溝(環状溝)17が配設されている。この逃げ溝は回転軸に対向する固定スリーブ10の内面に配設されても良く、また両方に配設されても同様の効果を得ることができる。また、固定スリーブ10と回転軸1の間の軸受間隙には潤滑油が充填され、スムーズな回転を行うことができる。   On the other hand, a fixing sleeve (sleeve) 10, an iron substrate 11, and a stator core 12 for applying a rotational force to the drive magnet 4 are fixed to the housing 9 that is a fixing member. A circuit component 14 such as a driving IC is mounted on the iron substrate 11. A fixed magnet 13 is fixed to the lower end portion of the fixed sleeve 10, and a levitating magnet 15 is fixed to the lower end portion of the rotary shaft 1, and the rotary shaft 1 is rotatably held. On the outer periphery of the rotating shaft 1, dynamic pressure generating grooves 16 are formed at two locations, upper and lower, and a concave relief portion formed on the surface of the rotating shaft 1 is formed between the upper and lower dynamic pressure generating grooves 16. An escape groove (annular groove) 17 is disposed. This relief groove may be provided on the inner surface of the fixed sleeve 10 facing the rotation shaft, or the same effect can be obtained even if it is provided on both. Further, the bearing gap between the fixed sleeve 10 and the rotating shaft 1 is filled with lubricating oil, and smooth rotation can be performed.

固定スリーブ10は、ハウジング9の中央部貫通穴内に嵌合されており、固定スリーブ10の内径に1〜2μm程度のクリアランスをもって回転軸1が挿入されている。固定スリーブ10内に回転軸1が挿入された状態で、ハウジング9の貫通穴の下端部は封止部材18により塞がれている。これにより、回転軸1の高速回転時における動圧発生の安定性と回転安定性とが保証される。ステータコア12の突極の周りには、回転磁界を発生するための巻線コイル19が取り付けられている。   The fixed sleeve 10 is fitted in the central through hole of the housing 9, and the rotary shaft 1 is inserted into the inner diameter of the fixed sleeve 10 with a clearance of about 1 to 2 μm. In a state where the rotating shaft 1 is inserted into the fixed sleeve 10, the lower end portion of the through hole of the housing 9 is closed by the sealing member 18. Thereby, the stability of the dynamic pressure generation and the rotational stability during the high-speed rotation of the rotary shaft 1 are guaranteed. A winding coil 19 for generating a rotating magnetic field is attached around the salient poles of the stator core 12.

回転軸1に形成された逃げ溝17の内面(溝面)には、リン酸マンガン微結晶を主成分とする微細凹凸を有する多結晶体保油材である多孔質皮膜20が形成されている(図1の(b)参照)。リン酸マンガン微結晶以外でも、保油機能を持つ材料であればよいが、リン酸マンガンは他の種類の化成処理膜より硬く、耐磨耗性に優れる化成処理膜として技術的に確立されている材料であることから、この材料を用いることが好ましい。なお、微細凹凸は、リン酸マンガン処理以外に、リン酸亜鉛マンガン、リン酸亜鉛などのリン酸塩を用いた化成処理においても確認されており、保油効果を示す。   On the inner surface (groove surface) of the relief groove 17 formed on the rotating shaft 1, a porous film 20 which is a polycrystalline oil retaining material having fine irregularities mainly composed of manganese phosphate microcrystals is formed. (See (b) of FIG. 1). Other than manganese phosphate microcrystals, any material having an oil retaining function may be used, but manganese phosphate is technically established as a chemical conversion treatment film that is harder than other types of chemical conversion treatment films and has excellent wear resistance. It is preferable to use this material. In addition, the fine unevenness | corrugation was confirmed also in the chemical conversion treatment using phosphates, such as zinc manganese phosphate and zinc phosphate other than manganese phosphate processing, and shows an oil retention effect.

逃げ溝はスリーブ側に配設されても良く、また、多孔質皮膜はこれらの逃げ溝内内部に形成されても、逃げ溝に対向した相手側の部分に形成されても同様の効果を得ることができる。   The escape grooves may be arranged on the sleeve side, and the same effect can be obtained regardless of whether the porous coating is formed in the inside of these escape grooves or on the other side facing the escape grooves. be able to.

なお、微結晶集合体が逃げ溝部ではなく、動圧発生部またはその近傍にあると、モータが高速回転したときに、その高い動圧によって剥がれ落ちる。また軸と軸受が接触している回転停止状態から回転を開始する時や、逆に停止する時に、微結晶集合体が接触することにより剥がれ落ちる。このように微結晶集合体が剥がれ落ちると、潤滑油がバラバラになった微結晶を含んでグリース状になり、回転負荷が上がる。これを防ぐために、微結晶保油部分を凹形状の逃げ部に形成し、微結晶集合体が剥がれ落ちるのを防止する。凹形状の逃げ部の深さや大きさは任意に設定できるが、微結晶の大きさにあわせて深さを調整することが望ましい。また逃げ部の形状は、相対的に回転自在に嵌合する軸およびスリーブの間に任意に形成されて良いが、形成の容易さ、及び微結晶集合体を逃げ部のみに形成するためのマスキングなどの作業の容易性から、環状に形成することが望ましい。   If the microcrystal aggregate is not in the escape groove portion but in the dynamic pressure generating portion or in the vicinity thereof, when the motor rotates at a high speed, it peels off due to the high dynamic pressure. Further, when the rotation starts from the rotation stop state in which the shaft and the bearing are in contact, or when the rotation is stopped, the microcrystal aggregate comes into contact and comes off. When the fine crystal aggregates are peeled off in this manner, the lubricating oil becomes finely greased including the fine crystals separated, and the rotational load increases. In order to prevent this, the microcrystalline oil retaining portion is formed in a concave relief portion to prevent the microcrystalline aggregate from peeling off. The depth and size of the concave relief portion can be arbitrarily set, but it is desirable to adjust the depth according to the size of the microcrystal. The shape of the relief portion may be arbitrarily formed between the shaft and the sleeve that are relatively rotatably fitted, but the ease of formation and masking for forming the microcrystalline aggregate only in the relief portion. From the viewpoint of ease of work such as, it is desirable to form the ring.

本実施の形態によれば、固定スリーブ10の外へ潤滑油が排出されるのを抑えて、駆動の安定性を上げることができる。また、潤滑油の保油状態を高めて、高速回転駆動への適用を可能にすることができる。さらに、付加的な機能として、潤滑油によるポリゴンミラー光学系への影響を低減できる。   According to the present embodiment, it is possible to prevent the lubricating oil from being discharged out of the fixed sleeve 10 and increase the driving stability. In addition, it is possible to increase the oil retention state of the lubricating oil and to apply it to high-speed rotation driving. Furthermore, as an additional function, the influence of the lubricating oil on the polygon mirror optical system can be reduced.

また、上記のスキャナーモータをLBPに搭載することにより、LBPの動作信頼性を向上させることができる。   Further, by mounting the scanner motor on the LBP, the operation reliability of the LBP can be improved.

本実施例では、リン酸マンガン化成膜によるスキャナーモータの長寿命化検討の結果に関して述べるが、多孔質皮膜の材料や製造方法はこれに限定されることはない。   In the present embodiment, the results of studies on extending the life of a scanner motor by manganese phosphate film formation will be described, but the material and manufacturing method of the porous film are not limited to this.

リン酸マンガン微結晶集合体の多孔質皮膜をステンレス製の回転軸の凹部(逃げ溝)に形成した。回転軸はステンレス製であり、リン酸マンガン化成処理材料は、ホスニン130R(商標名.理工協産株式会社製)を使用した。   A porous film of the manganese phosphate microcrystal aggregate was formed in the concave portion (relief groove) of the rotating shaft made of stainless steel. The rotating shaft was made of stainless steel, and Phosnin 130R (trade name, manufactured by Riko Kyosan Co., Ltd.) was used as the manganese phosphate chemical conversion treatment material.

回転軸の表面清浄のために予めアセトンによる洗浄とアルカリ脱脂を行った。その後、化成処理および水洗、乾燥を行った。   In order to clean the surface of the rotary shaft, cleaning with acetone and alkali degreasing were performed in advance. Thereafter, chemical conversion treatment, water washing and drying were performed.

回転軸は、固定スリーブと対向して動圧を発生する部分をリング状のマスキング治具でマスキングし、化成処理を行った。これにより回転軸の凹部以外の面にはリン酸塩微結晶集合体は形成されず、モータの回転によってリン酸塩微結晶集合体が剥がれ落ちることを防止できる。   The rotary shaft was subjected to chemical conversion treatment by masking the portion that generates dynamic pressure facing the fixed sleeve with a ring-shaped masking jig. Thereby, the phosphate microcrystal aggregate is not formed on the surface other than the concave portion of the rotating shaft, and the phosphate microcrystal aggregate can be prevented from peeling off due to the rotation of the motor.

マスキングされなかった凹部にはリン酸塩微結晶集合体の多孔質皮膜が形成され、保油機能を果たす。図2は、ステンレス製の回転軸上の化成被膜に関するSEM像である。SEMによる観察により、50〜100μm規模のリン酸マンガン微結晶による微細凹凸ができていることが分かる。この凹凸部に潤滑油が捕獲され保油効果を発揮する。   A porous film of phosphate microcrystal aggregates is formed in the recesses not masked, and fulfills an oil retaining function. FIG. 2 is an SEM image of the chemical conversion film on the rotating shaft made of stainless steel. Observation by SEM reveals that fine irregularities are formed by manganese phosphate microcrystals of 50 to 100 μm scale. Lubricating oil is captured in the uneven portions and exhibits an oil retaining effect.

化成処理の条件は、ホスニン130Rを濃度10vol%になるように純水で薄め、処理温度90℃の条件で10分間化成処理を行い、化成処理後十分に水洗した後乾燥を行った。   The chemical conversion treatment was carried out by diluting phosnin 130R with pure water so as to have a concentration of 10 vol%, performing chemical conversion for 10 minutes under the condition of a processing temperature of 90 ° C., thoroughly washing with water after chemical conversion, and then drying.

(比較例1)
比較例1として、実施例1と同様の構成で、リン酸マンガン化成皮膜を形成しない回転軸を、図1に示したスキャナーモータユニットに組み込み、実機による耐久試験を行った。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a rotating shaft that does not form a manganese phosphate chemical conversion film having the same configuration as that of Example 1 was incorporated into the scanner motor unit shown in FIG.

(比較例2)
比較例2として、回転軸の固定スリーブと対向する面に凹部を設けず、動圧発生部を含む回転軸の表面全体にリン酸マンガン化成皮膜を形成した。この回転軸を用いて、比較例1と同様に耐久試験を行った。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a concave portion was not provided on the surface of the rotating shaft facing the fixed sleeve, and a manganese phosphate chemical conversion film was formed on the entire surface of the rotating shaft including the dynamic pressure generating portion. Using this rotating shaft, an endurance test was conducted in the same manner as in Comparative Example 1.

表1は、実施例1と、比較例1、2の耐久試験結果を示す。   Table 1 shows the durability test results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

耐久試験の条件として、スキャナーモータの回転スピードを40,000rpm、環境温度80℃の条件下において起動電流値の経時変化を検討した。   As a condition for the durability test, the change with time of the starting current value was examined under the condition that the rotation speed of the scanner motor was 40,000 rpm and the environmental temperature was 80 ° C.

Figure 2007327604
実施例1および比較例1、2においては初期状態において駆動電流値が同じであり、初期特性に違いは見られない。しかしながら、耐久性に違いが見られる。リン酸マンガン化成処理を行った実施例1においては7,000hでも起動電流が安定しているが、化成処理を行っていない比較例1では、5,000h付近で一度電流値が下がり、その後、駆動電流が上昇し、モータの回転が止まってしまった。また、凹部を設けず、動圧発生部を含む全面にリン酸マンガン処理を行った比較例2は、6,000hを超えると電流の上昇が起り、実施例1ほどの駆動安定はなかった。
Figure 2007327604
In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the drive current values are the same in the initial state, and there is no difference in the initial characteristics. However, there are differences in durability. In Example 1 where the manganese phosphate chemical conversion treatment was performed, the starting current was stable even at 7,000 h, but in Comparative Example 1 where the chemical conversion treatment was not performed, the current value decreased once around 5,000 h, and then The drive current increased and the motor stopped rotating. Further, in Comparative Example 2 in which the entire surface including the dynamic pressure generating part was subjected to the manganese phosphate treatment without providing the concave part, the current increased when exceeding 6,000 h, and the driving stability was not as high as that of Example 1.

回転の止まってしまった原因等についてスキャナーユニットを分解し確認したところ、比較例1においては殆ど潤滑剤がなくなっていた。また、比較例2においては、リン酸塩微結晶集合体の剥離がみられ、潤滑油の汚濁が認められた。一方、実施例1に関しては、潤滑油量および粘度の変化は顕著には表れておらず、駆動電流値も安定している。このことから、リン酸マンガン化成処理を動圧発生部以外の凹部に行うことにより、モータの長寿命化、品質安定化に貢献できることがわかった。   When the scanner unit was disassembled and confirmed for the cause of the rotation stopping, in Comparative Example 1, the lubricant was almost gone. In Comparative Example 2, peeling of the phosphate microcrystal aggregate was observed, and contamination of the lubricating oil was observed. On the other hand, with respect to Example 1, changes in the amount of lubricating oil and viscosity do not appear significantly, and the drive current value is also stable. From this, it was found that the manganese phosphate chemical conversion treatment was performed on the recesses other than the dynamic pressure generating part, which contributed to the extension of the motor life and the stabilization of the quality.

本実施例においては回転軸側に潤滑油を保持する多孔質皮膜を形成する逃げ部を設けたが、この逃げ部を固定スリーブ側に設けても同様の効果が得られることはいうまでもない。   In this embodiment, the escape portion for forming the porous film that holds the lubricating oil is provided on the rotating shaft side, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if this escape portion is provided on the fixed sleeve side. .

LBP等に搭載するスキャナーモータ以外にも、回転部材を有する様々な回転装置に広範囲に適用できる。   In addition to the scanner motor mounted on the LBP or the like, the present invention can be widely applied to various rotating devices having rotating members.

一実施の形態による動圧軸受装置を示すもので、(a)はその模式断面図、(b)は回転軸のみを示す一部断面立面図である。1 shows a hydrodynamic bearing device according to an embodiment, in which (a) is a schematic sectional view thereof, and (b) is a partial sectional elevational view showing only a rotating shaft. リン酸マンガン微結晶のSEM観察像である。It is a SEM observation image of manganese phosphate microcrystal. 一従来例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転軸
2 取付けリング
3 ロータヨーク
4 駆動マグネット
5 ポリゴンミラー
6 波ワッシャ
7 平ワッシャ
8 止め金具
9 ハウジング
10 固定スリーブ
11 鉄基板
12 ステータコア
13 固定磁石
14 回路部品
15 浮上磁石
16 動圧発生用溝
17 逃げ溝
18 封止部材
19 巻線コイル
20 多孔質皮膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Mounting ring 3 Rotor yoke 4 Drive magnet 5 Polygon mirror 6 Wave washer 7 Flat washer 8 Fastener 9 Housing 10 Fixed sleeve 11 Iron substrate 12 Stator core 13 Fixed magnet 14 Circuit component 15 Floating magnet 16 Dynamic pressure generating groove 17 Escape Groove 18 Sealing member 19 Winding coil 20 Porous film

Claims (5)

相対的に回転自在に嵌合する軸およびスリーブを有し、前記軸と前記スリーブの間に充填された潤滑油によって動圧を発生させる動圧軸受装置において、前記軸と前記スリーブは、前記動圧を発生するための軸受間隙を有する動圧発生部と、前記動圧発生部より大きい軸受間隙を形成する逃げ部と、を備えており、前記逃げ部における前記軸および前記スリーブの少なくとも一方に、化成処理による多孔質皮膜を形成したことを特徴とする動圧軸受装置。   In the hydrodynamic bearing device, which has a shaft and a sleeve that are relatively rotatably fitted, and generates a dynamic pressure by a lubricating oil filled between the shaft and the sleeve, the shaft and the sleeve have the dynamic A dynamic pressure generating part having a bearing gap for generating pressure, and a relief part that forms a bearing gap larger than the dynamic pressure generating part, and at least one of the shaft and the sleeve in the relief part A hydrodynamic bearing device characterized by forming a porous film by chemical conversion treatment. 前記逃げ部は、前記軸および前記スリーブの少なくとも一方に形成された環状溝を有し、前記環状溝の溝面に前記多孔質皮膜を形成したことを特徴とする請求項1記載の動圧軸受装置。   2. The hydrodynamic bearing according to claim 1, wherein the escape portion has an annular groove formed in at least one of the shaft and the sleeve, and the porous coating is formed on a groove surface of the annular groove. apparatus. 前記多孔質皮膜はリン酸塩微結晶集合体を有することを特徴とする請求項1または2記載の動圧軸受装置。   3. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the porous film has a phosphate microcrystal aggregate. 前記リン酸塩微結晶集合体はリン酸マンガンであることを特徴とする請求項3記載の動圧軸受装置。   4. The hydrodynamic bearing device according to claim 3, wherein the phosphate microcrystal aggregate is manganese phosphate. 請求項1ないし4いずれか1項記載の動圧軸受装置によって回転多面鏡を回転支持することを特徴とする回転装置。   5. A rotating device, wherein the rotary polygon mirror is rotatably supported by the hydrodynamic bearing device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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