JP2008054491A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸と軸受との摺動部分で発生するノイズを低減することができ、さらに耐磨耗性や摺動性が低い材料で回転軸を構成した場合でも、軸受との摺動部分での磨耗を防止することのできるモータを提供すること。
【解決手段】ステッピングモータ１の回転軸２０は、母材２０１がアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなり、耐磨耗性や摺動性が低く、かつ、軸受と直接、接すると、摺動部分でノイズが発生する。そこで、回転軸２０において、軸受３、４との摺動部分を構成する球状突出部分２４および丸棒状突出部分２５、さらには、キャリア１０と摺動するリードスクリュー２６には、ポリイミド系樹脂中にポリテトラフルオロエチレン粒子およびグラファイト粒子を固体潤滑剤として含む電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２を形成しておく。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータの回転軸が軸受で支持されたモータに関するものである。

ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤに用いられる光ヘッド等のモータとしては、例えば、回転軸の出力側部分の外周面にリードスクリューが形成されたステッピングモータが用いられている。このようなステッピングモータでは、例えば、回転軸に永久磁石が取り付けられてロータが構成され、この永久磁石に径方向で対向する位置にステータが配置されている。また、回転軸は軸受により回転可能に支持されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなモータにおいて、回転軸は、従来、ステンレスや黄銅によって構成されている。但し、モータに対しては、近年、小型化、軽量化が要求されており、このような要求に対応する方法としては、回転軸をアルミニウムあるいはアルミニウム合金により形成することが考えられる。すなわち、ステンレスの比重は７．６〜８．０であり、黄銅の比重は８．２〜８．８であるのに対して、アルミニウムやアルミニウム合金の比重は２．６〜２．８であるので、回転軸をアルミニウムあるいはアルミニウム合金により形成すれば、回転軸の軽量化を図ることができる。また、回転軸を軽量化すると、同一の出力を得る場合でも、永久磁石やステータの小型化を図ることができるとともに、その分、永久磁石やステータの軽量化を図ることができる。
特開２０００−３５８３５０号公報

しかしながら、モータにおいて、回転軸および軸受の双方が金属製である場合、摺動部分で大きなノイズが発生するという問題点がある。そこで、回転軸と軸受との摺動部分に樹脂を塗布して塗装した構成や、アウトサート成形により摺動部分を樹脂とした構成が考えられるが、摺動部分に樹脂を塗布する構成では、複雑な形状部分に一定厚の樹脂層を形成するのが困難であり、アウトサート成形の場合、サイズや形状が異なる複数の回転軸ごとに金型を準備する必要があり、コストが嵩む。

また、アルミニウムあるいはアルミニウム合金は、耐磨耗性、摺動性が悪いため、軸受との間にグリスを塗布したり、軸受を樹脂製とした場合でも、回転軸側での磨耗が早いという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、回転軸と軸受との摺動部分で発生するノイズを低減することのできるモータを提供することにある。

また、本発明の課題は、耐磨耗性や摺動性が低い材料で回転軸を構成した場合でも、軸受との摺動部分での磨耗を防止することのできるモータ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、回転軸を備えたロータと、該回転軸を回転可能に支持する軸受とを有するモータにおいて、前記回転軸は、少なくとも前記軸受との摺動部分が、樹脂皮膜で被覆されていることを特徴とする。

本発明において、回転軸は、軸受との摺動部分が樹脂皮膜で被覆されているため、ノイズの発生を抑えることができる。また、軸受との摺動部分を樹脂皮膜で被覆した場合には、回転軸の母材において軸受との摺動部分を平滑面とするための仕上げ加工を省略できるという利点がある。さらに、樹脂皮膜が電着皮膜であるため、樹脂を塗布する方法と比較して、複雑な形状の部分にも均一な厚さで形成しやすいという利点がある。さらにまた、アルミニウムやアルミニウム合金などといった耐磨耗性や摺動性が低い材料を回転軸に用いた場合でも、軸受との摺動部分での磨耗を防止することができる。

本発明において、前記樹脂皮膜は電着皮膜であることが好ましい。

本発明において、前記樹脂皮膜としては、ポリイミド系樹脂皮膜を用いることができる。また、本発明において、前記樹脂皮膜としては、熱反応性基としてエポキシ基を備えたエポキシ系樹脂皮膜を用いてもよい。

本発明において、前記樹脂皮膜は、固体潤滑剤を含んでいることが好ましい。

本発明において、前記樹脂皮膜は充填剤を含んでいることが好ましい。

本発明において、前記充填剤は有機系であることが好ましい。

本発明において、前記回転軸は、母材がアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなることが好ましい。回転軸の母材がアルミニウムあるいはアルミニウム合金であれば、回転軸を軽量化でき、モータの軽量化を図ることができる。また、回転軸を軽量化すると、同一の出力を得る場合でも、永久磁石やステータを小型化でき、モータの小型化を図ることができるとともに、永久磁石やステータの軽量化を図ることができる分、モータの軽量化を図ることができる。

本発明において、前記回転軸には、前記樹脂皮膜の下層側にアルマイト皮膜が形成されていることが好ましい。アルマイト皮膜は、硬質であるため、アルマイト皮膜を形成すれば、回転軸の硬度が向上し、更に耐腐食性も向上する。

本発明は、前記母材が鉄あるいは鉄合金からなる場合でも適用することができる。

前記母材の表面には、前記樹脂皮膜の下層側に化成皮膜が形成されていることが好ましい。例えば、化成皮膜として、リン酸亜鉛皮膜、リン酸マンガン皮膜、リン酸鉄皮膜などのリン酸塩皮膜を形成した場合、かかる皮膜は、多孔質であるため、アンカー効果により樹脂皮膜との密着度が向上する。また、化成皮膜としては、耐腐食性の高い皮膜を形成すれば、保護膜として機能する。

本発明において、前記回転軸には、前記軸受により支持される球状部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、回転軸と軸受との間にボールを介在させた場合と違って、樹脂皮膜の膜厚の起因する寸法公差の影響でボールの位置がずれるという問題が発生しないので、安定した軸受特性を得ることができる。

本発明において、前記回転軸にはリードスクリューが形成され、当該リードスクリューも前記樹脂皮膜で被覆されていることが好ましい。回転軸にリードスクリューが形成されている場合、リードスクリューにはキャリアが係合し、リードスクリューの回転により、キャリアはリードスクリューに沿って移動する。従って、リードスクリューとキャリアとの間でも摺動が起こる。それ故、リードスクリューのキャリアとの摺動部分も樹脂皮膜で被覆しておけば、アルミニウムやアルミニウム合金などといった耐磨耗性や摺動性が低い材料で回転軸を構成した場合でも、キャリアとの摺動部分での磨耗を防止することができる。また、キャリアとの摺動部分を樹脂皮膜で被覆した場合には、回転軸の母材においてキャリアとの摺動部分を平滑面とするための仕上げ加工を省略できるという利点がある。

本発明において、回転軸は、軸受との摺動部分が樹脂皮膜で被覆されているため、ノイズの発生を抑えることができる。また、軸受との摺動部分を樹脂皮膜で被覆した場合には、回転軸の母材において軸受との摺動部分を平滑面とするための仕上げ加工を省略できるという利点がある。さらに、樹脂皮膜が電着皮膜であるため、樹脂を塗布する方法と比較して、複雑な形状の部分にも均一な厚さで形成しやすいという利点がある。さらにまた、アルミニウムやアルミニウム合金などといった耐磨耗性や摺動性が低い材料を回転軸に用いた場合でも、軸受との摺動部分での磨耗を防止することができる。よって、回転軸と軸受との摺動面に磨耗によって生じる磨耗粉や腐食による不純物の発生を防ぐことができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したモータを説明する。

［実施の形態１］
（ステッピングモータの全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータの半断面図、ステッピングモータを反出力側からみたときの背面図、および回転軸の説明図である。

図１（ａ）、（ｂ）において、本形態のステッピングモータ１は、概ね、ステータ５と、ロータ２と、ステータ５の周りを覆うモータケース５０と、ステータ５の出力側に固定されたフレーム７とを有している。ロータ２は、回転軸２０と、この回転軸２０の反出力側の部分に対して、軸線方向で隣接する位置に固定された２つの永久磁石２８、２９とを有しており、２つの永久磁石２８、２９は各々、Ｎ極とＳ極とが周方向で交互に着磁されている。ステータ５は、永久磁石２８、２９に対して外周側で対向する位置に、軸線方向に重ねて配置された２つのステータ組５１、５２を備えている。２つのステータ組５１、５２は各々、外ステータコア５１ａ、５２ａと、コイル５１ｂ、５２ｂが巻回されたボビン５１ｃ、５２ｃと、ボビン５１ｃ、５２ｃを外ステータコアとの間に挟む内ステータコア５１ｄ、５２ｄとを有しており、外ステータコア５１ａ、５２ａおよび内ステータコア５１ｄ、５２ｄは、ステータ５の内周部分に配列される複数の極歯を備えている。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、回転軸２０は、小径軸部分２２と大径軸部分２１とを備えており、小径軸部分２２に永久磁石２８、２９が固定されている。回転軸２０において、小径軸部分２２の後端部は、モータケース５０から反出力側に突出する反出力側軸端２０ａを構成している。これに対して、大径軸部分２１は、モータケース５０の出力側端板５０ｂから突出しており、その外周面にリードスクリュー２６が形成されている。

フレーム７は、モータケース５０の出力側端板５０ｂに固定された固定板部７２と、この固定板部７２に対して出力側で対向する対向板部７１と、この対向板部７１と固定板部７２とを連結する連結板部７０とを備えている。

（リードスクリューの構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したステッピングモータの回転軸に形成したリードスクリューの説明図、およびこのリードスクリューを拡大して示す断面図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、リードスクリュー２６には、キャリア１０が係合しており、キャリア１０には、リードスクリュー２６との供回りを防止する機構（図示せず）が構成されている。このため、回転軸２０が回転すると、キャリア１０は、リードスクリュー２６に沿って回転軸２０の軸線方向に移動する。その際、キャリア１０は、リードスクリュー２６のフランク面２６０と摺動する。なお、リードスクリュー２６の内部には、必要に応じて潤滑剤としてのグリスが注入される。

（軸受の構成）
図３（ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの出力側軸受の説明図、および反出力側軸受の説明図である。

図１において、本形態のステッピングモータ１は、回転軸２０の反出力側に反出力側軸受３、軸受ホルダ６および付勢部材９を備える一方、出力側に出力側軸受４を備えている。従って、回転軸２０の反出力側軸端２０ａは、軸受ホルダ６に嵌合された反出力側軸受３により支持され、回転軸２０の出力側軸端２０ｂは、フレーム７の対向板部７１に保持された出力側軸受４により支持されている。ここで、反出力側軸受３および出力側軸受４はいずれも金属製あるいは樹脂製のいずれであってもよいが、本形態では、ポリブチレンテレフタレートから形成される。

図３（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂには、回転軸２０の軸線Ｌと平行な外周面を備えた小径の丸棒状突出部分２５が形成されており、出力側軸受４は、この丸棒状突出部分２５の外周部分２５ａを円形凹部４１の内周側面４１ａでラジアル方向で支持する第１の軸受として構成されている。ここで、円形凹部４１の内周側面４１ａは、回転軸２０の軸線Ｌと平行である。また、丸棒状突出部分２５の端面２５ｂは球面（球状部）になっており、この端面２５ｂ（球面）は、出力側軸受４の円形凹部４１の底部４１ｂによってスラスト方向に支持されている。なお、円形凹部４１の内側には、必要に応じて潤滑剤としてのグリスが注入される。

図３（ｂ）に示すように、回転軸２０の反出力側軸端２０ａには球状突出部分２４（球状部）が形成されており、反出力側軸受３は、この球状突出部分２４の軸線Ｌの付近２４ａを凹錐部３１の円錐面３１ａでラジアル方向およびスラスト方向に支持する第２の軸受として構成されている。なお、凹錐部３１の内側には、必要に応じて潤滑剤としてのグリスが注入される。

モータケース５０の反出力側端板５０ａには軸受ホルダ６が固定されており、この軸受ホルダ６には、反出力側軸受３が装着される貫通穴６０が形成されている。また、軸受ホルダ６に対してさらに反出力側には金属板からなる付勢部材９が配置されている。付勢部材９には、その外周縁から複数の爪部９１が延びており、これらの複数の爪部９１が軸受ホルダ６の外周側から反対面側に回りこんで軸受ホルダ６に係合し、付勢部材９は、軸受ホルダ６に固定されている。付勢部材９には板バネ部９２が切り起こされており、この板バネ部９２は、反出力側軸受３を出力側に向けて付勢している。このため、回転軸２０は出力側軸受４に向けて付勢され、回転軸２０のがたつきが防止されている。

（回転軸の詳細な構成）
このように構成したステッピングモータ１において、回転軸２０は母材２０１がアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる。また、回転軸２０の母材２０１として用いたアルミニウムあるいはアルミニウム合金は、耐磨耗性や摺動性が低いという問題を解消するため、本形態では、以下の構成を採用している。

まず、本形態では、図２（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸２０の表面の略全体には、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２が形成されている。

このため、本形態では、図３（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂにおいて、出力側軸受４と摺動する丸棒状突出部分２５の表面（軸受との摺動部分）は、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われている。また、図３（ｂ）に示すように、回転軸２０の反出力側軸端２０ａにおいて、反出力側軸受３と摺動する球状突出部分２４の表面（軸受との摺動部分）も、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われている。さらに、図２（ｂ）に示すように、リードスクリュー２６も、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われ、キャリア１０と摺動するリードスクリュー２６のフランク面２６０（キャリア１０との摺動部分）は、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われている。

本形態において、樹脂皮膜２０２としては、ポリイミド系樹脂皮膜が用いられている。また、本樹脂皮膜２０２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子およびグラファイト粒子を固体潤滑剤として含んでおり、かかる固体潤滑剤は、自己潤滑性や耐摩耗性を備えている。固体潤滑剤としては、比較的層間距離の離れた層状分子構造を有するものを用いることができ、ポリテトラフルオロエチレンやグラファイトの他、二硫化モリブデンや二硫化タングステンを用いることもできる。

（回転軸の加工方法）
このように構成したステッピングモータ１の製造方法のうち、回転軸２０を製造するにあたっては、切削加工や転造などの方法により、回転軸２０の母材２０１を得た後、そのまま、あるいは面粗度を改善するための仕上げ加工を行った後、以下に説明する電着工程に回送する。

電着工程を行うにあたっては、電着塗装材料を準備しておく。本形態において、電着塗装材料のベースとなる耐熱性樹脂材料はポリイミドであるが、このポリイミドは、ポリイミド系材料の酸成分（例えば、ビシクロオクト−７−エン−２、３、５、６−テトラカルボン酸二無水物など）を溶媒（例えば、Ｎ−メチルピロリドンなど）に溶解させ、その溶解液を数時間攪拌し、それによって得られた溶解液を透析チューブ内に入れて有機溶媒などの雑イオンを除去することによって合成される。ここで行う透析は、溶解液がほぼ中性になるまで実施する。なお、本形態で合成されるポリイミドは、自身がプラスに帯電するカチオン系のものであるが、本発明はこれに限られず、自身がマイナスに帯電するアニオン系のものであっても構わない。

次に、上述の工程を経て得られたポリイミド１０〜２０重量％に、固体潤滑剤料として、ポリテトラフルオロエチレン粒子をポリイミドの固形分重量比で５〜４０重量％添加する。ここで、リテトラフルオロエチレン粒子についてはポリイミドの固形分重量比１０〜３０重量％（特に、２０±５重量％）で添加するのがよい。これにより、溶解液がゲル（半固形）状になったり、沈殿が発生したりするのを防ぐことができ、液の管理が容易になる。また、本形態においては、ポリテトラフルオロエチレン粒子を配合した液に、グラファイト粒子を、例えば、ポリイミドの固形分重量比で３〜１５重量％添加する。グラファイト粒子の配合量については、ポリテトラフルオロエチレン粒子とともに配合することを考慮して、ポリイミドの固形分重量比で３〜５重量％添加するのが好ましい。耐熱性樹脂材料としてのポリイミドの含有量が１０重量％よりも少ないと、固体潤滑剤としてのポリテトラフルオロエチレン粒子が電着中に沈殿しやすくなるので好ましくなく、また、ポリイミドの含有量が２０重量％よりも多いと、表面エネルギーが低くなり、はじき等の塗装外観不良を発生する傾向となるので好ましくない。ポリテトラフルオロエチレン粒子の含有量が１０重量％よりも少ないと、潤滑性が十分でないので好ましくなく、また、ポリテトラフルオロエチレン粒子の含有量が３０重量％よりも多いと、ポリテトラフルオロエチレン粒子あるいはグラファイト粒子が均一分散されず沈殿しやすくなるので好ましくない。グラファイト粒子については、３重量％よりも少ないと、その効果が十分でなく、５重量％を超えると、沈殿しやすくなるので好ましくない。なお、上述の工程を得て得られた電着塗装材料を水溶性化するために、イオン交換水、乳酸や酢酸等の弱酸、イソプロピルアルコールやブチルセロソルブ等の溶剤を添加してもよい。

このようにして得た電着塗装材料を純水と混合して電着液を調製する。一方、回転軸２０の母材２０１については、脱脂工程や洗浄工程を行う。例えば、イロプロピルアルコールにより１分間の超音波洗浄を行った後、純水洗浄を行う。

次に、電着液に回転軸２０の母材２０１を浸漬するとともに、母材２０１を陰極、対極となる電解槽を陽極として直流電圧を印加する。このような電着を行う際、母材２０１への給電箇所は、丸棒状突出部分２５（軸受との摺動部分）、球状突出部分２４（軸受との摺動部分）、およびリードスクリュー２６のフランク面２６０（キャリア１０との摺動部分）を避けた位置とする。このときの電着液の温度は、例えば、２５℃に設定される、そして、電着皮膜の厚さが３〜５０μｍ、例えば１０μｍとなるように、印加電圧を５０〜２００Ｖに設定し、約２分間、定電圧条件下で電着を行う。その結果、回転軸２０の母材２０１の表面に電着皮膜が形成される。

次に、水洗浄、純水洗浄、水切りなどを行った後、温度が１１０℃の条件で１５分間、予備加熱を行った後、温度が２３０℃の条件で４０分加熱し、電着皮膜において樹脂成分を硬化させる。その結果、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる母材２０１の表面に電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２が形成された回転軸２０が製作され、樹脂皮膜２０２は、ポリイミド系樹脂からなるベース材料中に、ポリテトラフルオロエチレン粒子およびグラファイト粒子を固体潤滑剤として含んでいる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のステッピングモータ１において、回転軸２０は母材２０１が金属製であるが、軸受との摺動部分（丸棒状突出部分２５、球状突出部分２４）が樹脂皮膜２０２で被覆されているため、ノイズの発生を抑えることができる。しかも、本形態では、反出力側軸受３および出力側軸受４がいずれも樹脂製であるため、ノイズの発生をより確実かつ効果的に抑えることができる。

また、回転軸２０は母材２０１がアルミニウムやアルミニウム合金からなるため、回転軸２０をステンレスあるいは黄銅で構成した場合と比較して、回転軸２０を軽量化でき、ステッピングモータ１の軽量化を図ることができる。また、回転軸２０を軽量化すると、同一の出力を得る場合でも、永久磁石２８、２９やステータ５を小型化でき、ステッピングモータ１の小型化を図ることができるとともに、永久磁石２８、２９やステータ５を小型化した分、ステッピングモータ１の軽量化を図ることができる。

また、軸受との摺動部分（丸棒状突出部分２５、球状突出部分２４）が樹脂皮膜２０２で被覆されているため、アルミニウムやアルミニウム合金などといった耐磨耗性や摺動性が低い材料を回転軸２０に用いた場合でも、軸受との摺動部分での磨耗を防止することができる。それ故、軸受部分において、回転軸２０側での磨耗に起因する不具合の発生を防止できる。また、軸受との摺動部分にグリスを塗布した場合でも、磨耗粉に起因するグリスの黒化を防止することができる。

また、本形態では、回転軸２０のリードスクリュー２６も樹脂皮膜２０２で被覆されているため、アルミニウムやアルミニウム合金などといった耐磨耗性や摺動性が低い材料を回転軸２０に用いた場合でも、キャリア１０との摺動部分（フランク面２６０）での磨耗を防止することができ、耐食性を向上させることができる。それ故、キャリア１０の送り動作において、回転軸２０側での磨耗に起因するに不具合の発生を防止できる、また、リードスクリュー２６にグリスを塗布した場合でも、磨耗粉に起因するグリスの黒化を防止することができる。

さらに、ロータ２が軽量化されると、パルス周波数に対して起動性が高まるのに加え、樹脂被膜２０２によって摺動性が高まるため、さらに起動性・応答性が向上する。

さらに、電着皮膜により樹脂皮膜２０２を形成したので、浸漬塗装などの方法で形成した皮膜と比較して、複雑な形状の部分にも均一な厚さで樹脂皮膜２０２を形成しやすいという利点がある。また、電着皮膜より樹脂皮膜２０２を形成すると、浸漬塗装により形成する方法と比較して、樹脂皮膜２０を強固かつ均一に、短時間で形成することができ、品質を保持しやすいという利点がある。

さらにまた、軸受との摺動部分（丸棒状突出部分２５、球状突出部分２４）、およびキャリア１０との摺動部分（フランク面２６０）を樹脂皮膜２０２で被覆しておけば、回転軸２０の母材２０１において、これらの摺動部分を平滑面とするための仕上げ加工を省略できるという利点がある。また、樹脂皮膜２０２より、回転軸２０の腐食を遅らせることができる。

また、樹脂被膜２０は、ベース材料がポリイミド系樹脂であるため、耐熱性、耐磨耗性を向上させることができる。

［実施の形態２］
本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、同じく、図１乃至図３を参照して説明し、共通する部分の説明は省略する。図１〜図３において、本形態のステッピングモータ１でも、実施の形態１と同様、回転軸２０は母材２０１がアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる。また、本形態でも、実施の形態１と同様、図２（ｂ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、回転軸２０の表面の略全体には、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２が形成されている。このため、図２（ｂ）に示すように、リードスクリュー２６は、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われ、キャリア１０と摺動するリードスクリュー２６のフランク面２６０（キャリア１０との摺動部分）は、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われている。また、図３（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂにおいて、出力側軸受４と摺動する丸棒状突出部分２５の表面（軸受との摺動部分）は、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われている。さらに、図３（ｂ）に示すように、回転軸２０の反出力側軸端２０ａにおいて、反出力側軸受３と摺動する球状突出部分２４の表面（軸受との摺動部分）も、電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆われている。

本形態において、樹脂皮膜２０２としては、熱反応基としてエポキシ基を備えたエポキシ系樹脂皮膜が用いられている。かかるエポキシ系樹脂皮膜は、アニオン電着により形成された電着皮膜であり、例えば、エポキシ−アクリル系樹脂（主剤）とメラミン（硬化剤）とを用いた熱硬化性樹脂である。ここで、エポキシ−アクリル系樹脂は、エポキシ樹脂とアクリル系樹脂との混合樹脂であるが、エポキシ系樹脂皮膜としては、エポキシ変性アクリル樹脂などを用いてもよい。また、樹脂皮膜２０２は、以下の充填剤を含んでいる。

本形態において、樹脂皮膜２０２は、充填剤として、まず、アクリル−メラミン系樹脂を含んでいる。かかる充填剤は流動調整剤として作用し、樹脂皮膜２０２の流動性を改善する。本形態において、アクリル−メラミン系樹脂は、アニオン電着の際、塗料コロイドとして電着皮膜に含まれ、熱硬化時に流動性を抑制してフランク面２６０において均一性の高い皮膜を形成できる。また、一方でエッジカバー性も向上させることができる。かかる流動調整剤（充填剤）としては、アクリル−メラミン系樹脂の粒子の他、ポリエチレン、ポロプロピレン、またはポリメタクリル酸エチル等からなる粉末形状のポリマービーズを用いることもできる。

次に、樹脂皮膜２０２は、充填剤として酸化チタン（ＴｉＯ₂）の粒子を含んでいる。かかる充填剤は、体質顔料として作用し、樹脂皮膜２０２の補強や増量に用いられる。また、酸化チタンは、電着皮膜を熱硬化させる際の流動性を抑えることによりフランク面２６０において均一性の高い膜を形成できる流動調整助剤としても採用する。また、一方でエッジカバー率を向上させる流動調整助剤としても採用する。かかる充填剤（体質顔料、流動調整助剤）としては、酸化チタンの他、タルク、雲母、セリサイト等の粘土鉱物や、硫酸バリウム等を用いることもできる。

次に、樹脂皮膜２０２は、充填剤としてカーボンブラックを含んでいる。かかる充填剤は着色剤として機能する。

なお、樹脂皮膜２０２は、実施の形態１と同様、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子、グラファイト粒子、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの固体潤滑剤を含んでいる構成を採用してもよい。

このように構成したステッピングモータ１の製造方法のうち、回転軸２０を製造するにあたっては、切削加工や転造などの方法により、図１〜図３を参照して説明したリードスクリュー２６、回転軸２０の出力側軸端２０ｂ、丸棒状突出部分２５、および球状突出部分２４などを備えた回転軸２０の母材２０１を得た後、そのまま、あるいは面粗度を改善するための仕上げ加工を行った後、以下に説明する電着工程に回送する。

電着工程を行うにあたっては、電着塗装材料として、例えば以下の組成
エポキシ系樹脂（バインダ）
エポキシ−アクリル系樹脂（主剤）＋メラミン（硬化剤）：７．５％
メラミン系樹脂（流動調整剤）
アクリル−メラミン系樹脂（主剤）＋メラミン（硬化剤）：２．５％
酸化チタン（体質顔料／流動調整助剤） ２％（２０ｍｌ／ｌ）
カーボンブラック（着色顔料） １％（１０ｍｌ／ｌ）
残部：９０％水＋１０％有機溶剤
からなるアニオン系電着液を準備する。この状態で、エポキシ−アクリル系樹脂（主剤）はメラミン（硬化剤）と反応してサイズが数百ｎｍの塗料コロイドを形成し、電着液中に分散する。アクリル−メラミン系樹脂（主剤）はメラミン（硬化剤）と反応してサイズが数μｍのマイクロゲル粒子を形成し、電着液中に分散する。酸化チタンはサイズが数百ｎｍの粒子として電着液中に分散する。カーボンブラック（着色顔料）も電着液中に分散する。

一方、回転軸２０の母材２０１については、弱アルカリ性の脱脂剤による脱脂工程や、洗浄工程を行なう。

次に、電着液に回転軸２０の母材２０１を浸漬するとともに、母材２０１を陽極、対極となる電解槽を陰極として直流電圧を印加する。このような電着を行う際、母材２０１への給電箇所は、丸棒状突出部分２５（軸受との摺動部分）、球状突出部分２４（軸受との摺動部分）、およびリードスクリュー２６のフランク面２６０（キャリア１０との摺動部分）を避けた位置とする。そして、電着皮膜の厚さが３〜５０μｍ、好ましくは、少なくともフランク面２６０での膜厚が７μｍ以上、例えば１０μｍとなるように、印加電圧を５０〜２００Ｖに設定し、約２分間、定電圧条件下で電着を行う。その結果、回転軸２０の母材２０１の表面に電着皮膜が形成される。この状態においては、エポキシ系樹脂の電着皮膜に、カーボンブラックの他、粒径の大きなアクリル−メラミン系樹脂の粒子（流動調整剤）、および酸化チタンの粒子（流動調整助剤）が保持された状態にある。

次に、水洗浄、純水洗浄、水切りなどを行った後、温度が１００℃の条件で１５分間、予備加熱を行った後、温度が１８０℃の条件で３０分加熱し、電着皮膜において樹脂成分を硬化させる。その結果、エポキシ系樹脂が流動しながら硬化して層を形成するとともに、アクリル−メラミン系樹脂も溶融する。その際、アクリル−メラミン系樹脂および酸化チタンは、エポキシ系樹脂の過度の流動を抑制し、垂れなどを防止する。このようにして、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる母材２０１の表面に電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２が形成された回転軸２０が製作され、樹脂皮膜２０２は、エポキシ樹脂皮膜中に、充填剤として、流動調整剤（アクリル−メラミン系樹脂）、酸化チタン（流動調整助剤／体質顔料）、およびカーボンブラック（着色顔料）を含むことになる。

本形態のステッピングモータ１では、電着工程によって樹脂皮膜２０２を形成するのみでリードスクリュー２６の摩耗を防止することができる。また、リードスクリュー２６の内部に潤滑剤を注入することにより摺動性を向上させることができる。

また、本形態のステッピングモータ１において、回転軸２０は母材２０１がアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる。このため、回転軸２０を軽量化でき、ステッピングモータ１の軽量化を図ることができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、上記形態では、樹脂皮膜２０２のベース材料がエポキシ系樹脂であり、エポキシ系樹脂がベース材料である場合には、ポリイミド系樹脂や他の樹脂材料に比して樹脂皮膜２０２を平滑化でき、摺動性が高いという利点がある。

（常温での評価）
本形態の回転軸２０を用いたステッピングモータ１について、２５℃の温度条件下で３００万回シーク動作を行わせた後の、塗布したグリスの状態、キャリアが有するラックの摩耗状態、およびリードスクリューの摩耗状態を定性的に評価した。その結果を表１に示す。

表１の「グリス黒化」の欄において、評価結果は以下の記号、
「○印」・・「グリスの黒化が発生せず」
「×印」・・「グリスの黒化が顕著」
で示してある。

表１の「ラック磨耗」の欄において、評価結果は以下の記号、
「○印」・・「キャリア１０のラックにおける摩耗が少なく、キャリア１０の係合部の頂部がリードスクリュー２６の溝の底部に達しなかったことグリスの黒化が発生せず」
「×印」・・「ラックの摩耗が進行し、キャリア１０の係合部の頂部がリードスクリュー２６の溝の底部に達することにより頂部と底部が摺動し、頂部が摩耗」
で示してある。

表１の「スクリュー磨耗」の欄において、評価結果は以下の記号、
「○印」・・「リードスクリュー２６に摩耗、摺動傷が生じたが素地等には摩耗が至らなかったこと」
「×印」・・「リードスクリュー２６において摩耗が進行し、摩耗が素地等に至った」
で示してある。

表１に示すように、樹脂皮膜２０２の膜厚が４μｍの回転軸２０を用いた場合には、グリスの黒化、およびキャリア１０のラックの摩耗が顕著であり、リードスクリュー２６の摺動面のほぼ全面にてアルミ素地が露出した。一方、樹脂皮膜２０２の膜厚が７μｍ以上（７μｍ、９μｍ、１０μｍ、１８μｍ）の回転軸２０を用いた場合、グリスの黒化は発生せず、キャリア１０のラックでの摩耗も少なく、リードスクリュー２６の摺動面におけるアルミ素地の露出も発生しなかった。

以上の結果より、樹脂皮膜２０２の膜厚を７μｍ以上とすることにより、信頼性に優れた回転軸２０を構成することができる。

（高温での評価）
ステッピングモータ１の回転軸２０に形成されている樹脂皮膜２０２の膜厚を各々７μｍ、１２μｍ、２０μｍとした場合において、７０℃の温度条件下で３００万回シーク動作を行わせた後の、塗布したグリスの状態、キャリアが有するラックの摩耗状態、およびリードスクリュー２６の摩耗状態を定性的に評価した。その結果、樹脂皮膜２０２の膜厚が７μｍの回転軸２０については、グリスの黒化、およびキャリアのラックの摩耗が顕著であり、リードスクリュー２６のアルミ素地が露出した。一方、樹脂皮膜２０２の膜厚が１２μｍ、２０μｍの回転軸２０では、グリスの黒化は発生せず、キャリア１０のラックの摩耗も少なかった。このように、樹脂皮膜２０２の膜厚を１０μｍ以上とすれば高温条件にも対応できることが確認できた。

（低温での評価）
ステッピングモータ１の回転軸２０に形成されている樹脂皮膜２０２の膜厚を各々、１０μｍ、１５μｍとした場合において、−５℃の温度条件下で３００万回シーク動作を行わせた後の、塗布したグリスの状態、キャリア１０が有するラックの摩耗状態、およびリードスクリュー２６の摩耗状態を定性的に評価した。その結果、樹脂皮膜２０２の膜厚が１０μｍおよび１５μｍの回転軸２０のいずれにおいても、グリスの黒化は発生せず、キャリア１０のラックの摩耗も少なく、リードスクリュー２６の摺動面におけるアルミ素地の露出も発生しなかった。このように、樹脂皮膜２０２の膜厚を１０μｍ以上とすれば低温条件にも対応できることが確認できた。

（高湿での評価）
また、ステッピングモータ１の回転軸２０に形成されている樹脂皮膜２０２の膜厚を各々、１０μｍ、１５μｍとした場合において、温度が４０℃で湿度が９０％ＲＨの条件下とで３００万回シーク動作を行わせた後の、塗布したグリスの状態、キャリア１０が有するラックの摩耗状態、およびリードスクリュー２６の摩耗状態を定性的に評価した。その結果、樹脂皮膜２０２の膜厚が１０μｍおよび１５μｍの回転軸２０のいずれにおいても、グリスの黒化は発生せず、キャリア１０のラックの摩耗も少なく、リードスクリュー２６の摺動面におけるアルミ素地の露出も発生しなかった。このように、樹脂皮膜２０２の膜厚を１０μｍ以上とすれば高湿条件にも対応できることが確認できた。

［実施の形態３］
本形態の基本的な構成、および電着工程については実施の形態１および実施の形態２と同様であるため共通する部分の説明は省略する。本形態では、ステッピングモータ１において、回転軸２０は母材２０１が、ステンレス以外の鉄鋼材料からなる。このため、回転軸２０をステンレスあるいは黄銅で構成した場合と比較して、回転軸２０を低コストで製造でき、ステッピングモータ１を安価で製造することができる。

また、ステンレス以外の鉄鋼材料は、母材２０１としてこのままリードスクリューを形成して使用した場合には腐食性が高いが、樹脂皮膜２０２を形成することによって、若しくは熱酸化膜処理等を施した後に樹脂膜加工を形成した複合膜によって、耐腐食性を向上させることができる。

なお、回転軸２０の母材２０１として、鉄鋼材料のうち、ステンレスを用いれば、回転軸２０の所定部分のみに樹脂皮膜２０２が形成されているような場合でも、樹脂皮膜２０２で覆われていない部分についても十分な耐腐蝕性を備えた回転軸２０を実現することができる。

（その他の実施の形態）
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したモータに用いられる別の軸受構造を示す説明図である。上記形態では、回転軸２０の出力側軸端２０ｂに丸棒状突出部分２５を形成したが、図４（ａ）に示すように、回転軸２０の出力側軸端２０ｂに球状突出部分２５ｃ（球状部）を形成してもよく、この場合、球状突出部分２５ｃの表面を電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２で覆えばよい。また、図４（ｂ）に示すように、回転軸２０の出力側あるいは反出力側の端面に凹錐部２７を形成しておき、この凹錐部２７を、鋼球４７およびホルダ４８を備えた軸受４０で支持する構造を採用した場合には、少なくとも凹錐部２７の内面に電着皮膜からなる樹脂皮膜２０２を形成すればよい。

また、上記形態では、母材２０１の表面に直接、電着を行って樹脂皮膜２０２を形成したが、母材２０１の表面にクロメート皮膜やアルマイト皮膜などの下地膜を形成しておき、その表面に電着を行って樹脂皮膜２０２を形成してもよい。これらの下地膜のうち、アルマイト皮膜であれば硬質であるため、樹脂皮膜２０２が欠落した場合でも、回転軸２０の磨耗などを防止することができる。

また、回転軸２０の母材２０１が鉄鋼材料からなる場合、母材２０１の表面にリン酸塩皮膜（リン酸亜鉛皮膜、リン酸マンガン皮膜、リン酸鉄皮膜など）などの下地膜（化成皮膜）を形成しておき、その表面に電着を行なって樹脂皮膜２０２を形成してもよい。これらの下地膜のうち、リン酸塩皮膜は緻密で多孔質であるため、アンカー効果により樹脂皮膜２０２と母材２０１との密着力が向上し、樹脂皮膜２０２が母材２０１から脱落するのを防止することができる。

さらに、上記形態では、回転軸２０の表面の略全体に樹脂皮膜２０２を形成したが、軸受との摺動部分およびリードスクリューのみに樹脂皮膜２０２を形成してもよく、軸受との摺動部分のみに樹脂皮膜２０２を形成してもよい。また、上記形態では、回転軸２０の両軸端で軸受と摺動する部分に樹脂皮膜２０２を形成したが、一方の軸端で軸受と摺動する部分のみに樹脂皮膜２０２を形成してもよい。さらに、軸受として、回転軸２０をラジアル方向のみで支持する軸受、あるいは回転軸２０をスラスト方向のみで支持する軸受を用いた場合に本発明を適用してもよい。

なお、回転軸２０には永久磁石２８、２９が固着されるが、かかる固着を行う際、樹脂皮膜２０２が存在している方が固着しやすい方法を採用した場合では、回転軸２０の表面のうち、永久磁石２８、２９を固着すべき部分にも樹脂皮膜２０２を形成すればよく、樹脂皮膜２０２が存在していない方が固着しやすい方法を採用した場合では、回転軸２０の表面のうち、永久磁石２８、２９を固着すべき部分を避けた領域に樹脂皮膜２０２を形成すればよい。

さらにまた、上記形態では、樹脂皮膜２０２のベース材料として、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂を用いたが、ポリイミド系樹脂およびエポキシ系樹脂の複合組成を有する樹脂材料、例えば、イミド結合を含むポリマー中にカチオン感応基を導入した構造の樹脂材料を用いてもよい。また、樹脂材料にはバインダとしての樹脂成分を添加してもよい。

さらにまた、上記形態では、ステッピングモータに本発明を適用した例を説明したが、回転軸を備えたロータと、回転軸を回転可能に支持する軸受とを有するモータであれば、どのようなタイプのモータに本発明を適用してもよい。

また、電着による塗膜形成方法では、膜を均一に形成することができるので、いずれの樹脂材料にも適用できる。但し、電着塗装に限らず、粉体塗装やスプレー塗装を採用してもよい。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したステッピングモータの半断面図、ステッピングモータを反出力側からみたときの背面図、および回転軸の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したステッピングモータの回転軸に形成したリードスクリューの説明図、およびこのリードスクリューを拡大して示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１に示すステッピングモータの出力側軸受の説明図、および反出力側軸受の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したモータに用いられる別の軸受構造を示す説明図である。

符号の説明

１ ステッピングモータ
２ ロータ
３ 反出力側軸受
４ 出力側軸受
５ ステータ
１０ キャリア
２０ 回転軸
２４、２５ｃ 球状突出部分（軸受との摺動部分）
２５ 丸棒状突出部分（軸受との摺動部分）
２６ リードスクリュー
２７ 凹錐部（軸受との摺動部分）
２８、２９ 永久磁石
４０ 軸受
４７ 剛球
４８ ホルダ
２０１ 回転軸の母材
２０２ 樹脂皮膜（電着皮膜）
２６０ フランク面

Claims (13)

1. 回転軸を備えたロータと、該回転軸を回転可能に支持する軸受とを有するモータにおいて、
   前記回転軸は、少なくとも前記軸受との摺動部分が、樹脂皮膜で被覆されていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１において、
   前記樹脂皮膜は電着皮膜であることを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２において、
   前記樹脂皮膜は、ポリイミド系樹脂皮膜であることを特徴とするモータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記樹脂皮膜は、熱反応性基としてエポキシ基を備えたエポキシ系樹脂皮膜であることを特徴とするモータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記樹脂皮膜は、固体潤滑剤を含んでいることを特徴とするモータ。
6. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記樹脂皮膜は充填剤を含んでいることを特徴とするモータ。
7. 請求項６において、
   前記充填剤は有機系であることを特徴とするモータ。
8. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   前記回転軸は、母材がアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなることを特徴とするモータ。
9. 請求項８において、
   前記回転軸には、前記樹脂皮膜の下層側にアルマイト皮膜が形成されていることを特徴とするモータ。
10. 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
    前記母材は、鉄あるいは鉄合金からなることを特徴とするモータ。
11. 請求項１０において、
    前記母材の表面には、前記樹脂皮膜の下層側に化成皮膜が形成されていることを特徴とするモータ。
12. 請求項１ないし１１のいずれかにおいて、
    前記回転軸には、前記軸受により支持される球状部が形成されていることを特徴とするモータ。
13. 請求項１ないし１２のいずれかにおいて、
    前記回転軸にはリードスクリューが形成され、
    当該リードスクリューは前記樹脂皮膜で被覆されていることを特徴とするモータ。

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