JP2002266864A - Ceramic dynamic pressure bearing, motor with bearing, hard disc device, and polygon scanner - Google Patents

Ceramic dynamic pressure bearing, motor with bearing, hard disc device, and polygon scanner

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JP2002266864A
JP2002266864A JP2001064963A JP2001064963A JP2002266864A JP 2002266864 A JP2002266864 A JP 2002266864A JP 2001064963 A JP2001064963 A JP 2001064963A JP 2001064963 A JP2001064963 A JP 2001064963A JP 2002266864 A JP2002266864 A JP 2002266864A
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JP
Japan
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dynamic pressure
ceramic
bearing
pressure gap
peripheral surface
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Application number
JP2001064963A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Ishikawa
敬展 石川
Tetsuji Yogo
哲爾 余語
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic dynamic pressure bearing in which abrasion or the like is hard to be generated at starting and stopping, and preferable rotation of the dynamic pressure bearing is realized. SOLUTION: This ceramic dynamic pressure bearing comprises: a first member 14 having a cylindrical outer peripheral surface; and a second member 15 having a cylindrical insertion hole 15a. The first member 14 is inserted into the insertion hole 15a. Radial dynamic pressure gap is formed between an inner surface of the insertion hole of the second member 15 and the outer peripheral surface of the first member 14. Both of the first member 14 and the second member 15 have percentage contents of Al component in terms of Al2 O3 of 90 to 99.5 mass %, and are constituted of alminous ceramic including sintering assistant component of oxide system of 0.5 to 10 mass % in terms of oxide. When an inner diameter in an arbitrary cross section perpendicular to axis of the second member 15 is D, and an outer diameter of an outer peripheral surface in the arbitrary cross section perpendicular to axis is d, (D-d)/2 (hereinafter, also referred to as difference of a radial dynamic pressure gap diameter) is adjusted to be within a range from 4.5 to 7 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック動圧軸
受、軸受付きモータ、ハードディスク装置及びポリゴン
スキャナに関するものである。
The present invention relates to a ceramic dynamic pressure bearing, a motor with a bearing, a hard disk drive, and a polygon scanner.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気機器の駆動源となるモータ軸
の軸受としてはボールベアリングが用いられることが多
かったが、コンピュータ周辺機器などの精密機器におい
ては、モータの高速回転化が急速に進んでおり、低回転
ムラや異音・振動の少ない優れた軸受性能を得るため、
あるいは軸受の長寿命化のために、空気等の流体を媒介
とした動圧軸受が用いられている。動圧軸受は、例えば
主軸とこれを取り囲むように配置される軸受部とが軸線
周りに回転する場合には、主軸外周面と軸受部内周面と
の隙間に発生する流体動圧により回転軸を支持する。ま
た、主軸又は軸受部のスラスト面を動圧支持するように
した軸受もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, ball bearings have often been used as bearings for motor shafts serving as driving sources for electric equipment. However, in precision equipment such as computer peripheral equipment, motors have been rapidly rotating at high speed. In order to obtain excellent bearing performance with low rotation unevenness, abnormal noise and vibration,
Alternatively, in order to extend the life of the bearing, a dynamic pressure bearing mediated by a fluid such as air is used. For example, when a main shaft and a bearing portion disposed to surround the main shaft rotate around an axis, the hydrodynamic bearing is configured to rotate the rotating shaft by a fluid dynamic pressure generated in a gap between an outer peripheral surface of the main shaft and an inner peripheral surface of the bearing portion. To support. In addition, there is a bearing in which a thrust surface of a main shaft or a bearing portion is supported by dynamic pressure.

【0003】ところで、動圧軸受においては、発生動圧
レベルの十分に高い高速回転状態では、動圧隙間を挟ん
で対向する部材同士の接触は生じないが、回転数の小さ
い起動時および停止時には十分な動圧が発生しないため
に、部材同士の接触が生ずる。そして、上記のような動
圧軸受の部品構成材料には、ステンレス等の金属もしく
はこれらに樹脂等のコーティングを施したものが一般的
に用いられてきたが、金属製のものは上記起動時あるい
は停止時の部材接触により、摩耗や焼き付きが問題にな
ることがある。これを防止するために、動圧隙間に面す
る部分に樹脂などの潤滑層をコーティングする試みもな
されているが、効果は必ずしも十分ではない。そこで、
摩耗や焼き付きに対する耐久性を十分に確保するため
に、上記主軸ないし軸受部など、動圧隙間を挟んで対向
する部材をアルミナ等のセラミックにより構成すること
が行われている。
[0003] In a dynamic pressure bearing, in a high-speed rotation state where the generated dynamic pressure level is sufficiently high, the members facing each other across the dynamic pressure gap do not come into contact with each other. Since sufficient dynamic pressure is not generated, contact between members occurs. As the component material of the dynamic pressure bearing as described above, a metal such as stainless steel or a material obtained by coating these with a resin or the like has been generally used. Wear and seizure may become a problem due to contact of the members at the time of stop. In order to prevent this, an attempt has been made to coat a portion facing the dynamic pressure gap with a lubricating layer such as a resin, but the effect is not always sufficient. Therefore,
In order to sufficiently ensure durability against wear and seizure, members opposed to each other with a dynamic pressure gap therebetween, such as the main shaft or the bearing, are made of ceramic such as alumina.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、動圧部
品にアルミナ質セラミックを使用した従来の動圧軸受で
は、加工仕上げ精度の観点において、材料設計上の考慮
があまり払われていなかった。そのため、特に、ラジア
ル方向の動圧発生を担う主軸外周面と軸受部内周面との
隙間(ラジアル動圧隙間)において、主としてそれら面
の加工精度に起因した、局所的な摩耗が生じやすい傾向
があった。また、動圧隙間形成面の加工精度が低い場
合、当然に動圧発生状態にも影響が及び、均一で安定な
回転状態が得にくくなる問題もある。
However, conventional dynamic pressure bearings using alumina ceramics for dynamic pressure components have not paid much attention to material design in terms of machining finish accuracy. Therefore, particularly in the gap (radial dynamic pressure gap) between the outer peripheral surface of the main shaft and the inner peripheral surface of the bearing portion, which is responsible for the generation of dynamic pressure in the radial direction, local abrasion tends to occur mainly due to processing accuracy of those surfaces. there were. In addition, when the processing accuracy of the dynamic pressure gap forming surface is low, the state of dynamic pressure generation is naturally affected, and it is difficult to obtain a uniform and stable rotation state.

【0005】本発明の課題は、始動・停止時等において
摩耗等が生じにくく、かつ動圧軸受の好適な回転を実現
できるセラミック動圧軸受を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a ceramic dynamic pressure bearing which hardly causes abrasion or the like at the time of starting / stopping and which can realize suitable rotation of the dynamic pressure bearing.

【0006】[0006]

【課題を解決する手段及び作用・効果】上記課題を解決
するために本発明のセラミック動圧軸受は、円筒状の外
周面を有する第一部材と、円筒状の挿通孔を有した第二
部材とを有し、第二部材の挿通孔に該第一部材が挿通さ
れるとともに、第二部材の挿通孔内面と、これに挿通さ
れる第一部材の外周面とをそれぞれラジアル動圧隙間形
成面として、それらラジアル動圧隙間形成面の間にラジ
アル動圧隙間が形成され、それら第一部材と第二部材と
の相対回転に伴い、ラジアル動圧隙間に流体動圧を発生
させるよう構成され、第一部材及び第二部材とはいずれ
も、Al換算したAl成分の含有率が90〜9
9.5質量%であって、酸化物系焼結助剤成分を酸化物
換算にて0.5〜10質量%含有するアルミナ質セラミ
ックにて構成され、さらに、第二部材の、挿通孔内周面
の任意の軸直交断面における内径をD、他方、第一部材
の任意の軸直交断面における外周面の外径をdとして、
(D−d)/2(以下、ラジアル動圧隙間径差ともい
う)が2〜6μmの範囲に調整されていることを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, a ceramic dynamic pressure bearing according to the present invention comprises a first member having a cylindrical outer peripheral surface and a second member having a cylindrical insertion hole. The first member is inserted through the insertion hole of the second member, and the inner surface of the insertion hole of the second member and the outer peripheral surface of the first member inserted therethrough are respectively formed with a radial dynamic pressure gap. As a surface, a radial dynamic pressure gap is formed between the radial dynamic pressure gap forming surfaces, and is configured to generate fluid dynamic pressure in the radial dynamic pressure gap with the relative rotation of the first member and the second member. Each of the first member and the second member has an Al component content of 90 to 9 in terms of Al 2 O 3.
9.5 mass%, which is composed of an alumina ceramic containing 0.5 to 10 mass% of an oxide-based sintering aid component in terms of oxide, and further, in the insertion hole of the second member. The outer diameter of the outer peripheral surface of the first member at an arbitrary cross section perpendicular to the axis is d,
(D−d) / 2 (hereinafter also referred to as a radial dynamic pressure gap diameter difference) is adjusted to a range of 2 to 6 μm.

【0007】本発明者が検討したところによると、ラジ
アル動圧隙間形成面の局所的な摩耗を防止しつつ、均一
で安定な動圧発生状態ひいては回転状態を確保するに
は、該ラジアル動圧隙間形成面の加工仕上げ精度を一定
レベル以上に確保すること、具体的には第二部材の挿通
孔内周面の内径をD、他方、第一部材の外周面の外径を
dとして、任意の軸直交断面において(D−d)/2が
2〜6μmの範囲を満足していることが重要であること
が判明した。そして、さらに鋭意検討を重ねた結果、そ
れら第一部材及び第二部材をアルミナ質セラミックにて
構成する場合、該セラミックのアルミナ含有率を90〜
99.5質量%に調整することが、上記のような加工精
度を確保する上で有効であることを見出し、本発明を完
成するに至った。
According to the study by the present inventor, in order to prevent a local wear of the radial dynamic pressure gap forming surface and to secure a uniform and stable dynamic pressure generation state and a rotation state, the radial dynamic pressure is required. To ensure the processing finish accuracy of the gap forming surface to a certain level or more, specifically, the inner diameter of the inner peripheral surface of the insertion hole of the second member is D, and the outer diameter of the outer peripheral surface of the first member is d, and It has been found that it is important that (D−d) / 2 satisfies the range of 2 to 6 μm in the section perpendicular to the axis. As a result of further intensive studies, when the first member and the second member are made of alumina ceramic, the alumina content of the ceramic is set to 90 to 90%.
It has been found that the adjustment to 99.5% by mass is effective in securing the processing accuracy as described above, and the present invention has been completed.

【0008】(D−d)/2の値が、2μm未満になっ
ていると、始動・停止時のラジアル動圧隙間形成面の局
所的な接触が発生し易く摩耗が生じやすくなる。他方、
(D−d)/2の値が6μmを超えた場合、動圧発生レ
ベルが不十分となったり、あるいは局所的な圧力変動に
よる芯ぶれ等の不具合が生じたりしやすくなる。(D−
d)/2の値は、より望ましくは任意の軸直交断面にお
いて4〜5μmの範囲を満足していることが望ましい。
なお、軸線方向の各位置における外径D及び内径dの値
は、公知の形状プロファイル測定装置を用いて測定した
断面外形線プロファイルと同一面積の、真円の直径にて
表すものとする(ただし、後述する動圧溝が形成される
場合は、溝開口部を補間した断面外形線プロファイルを
用いるものとする)。修正案では3〜4の範囲が望まし
いとなっていますが、表2のデータからすると4〜5の
範囲が望ましいと思われるので4〜5に変えておきまし
た。
If the value of (D−d) / 2 is less than 2 μm, local contact of the radial dynamic pressure gap forming surface at the time of starting / stopping is apt to occur and wear tends to occur. On the other hand,
When the value of (D−d) / 2 exceeds 6 μm, the dynamic pressure generation level becomes insufficient, or a problem such as misalignment due to local pressure fluctuation tends to occur. (D-
More preferably, the value of d) / 2 satisfies the range of 4 to 5 μm in an arbitrary cross section orthogonal to the axis.
Note that the values of the outer diameter D and the inner diameter d at each position in the axial direction are represented by the diameter of a perfect circle having the same area as the cross-sectional outline profile measured using a known shape profile measuring device (however, When a dynamic pressure groove to be described later is formed, a cross-sectional profile profile interpolating the groove opening is used.) According to the revised plan, the range of 3-4 is desirable, but from the data in Table 2, the range of 4-5 seems to be desirable, so I changed it to 4-5.

【0009】アルミナ含有率あるいは焼結助剤成分含有
率を上記のような範囲に調整するのは、以下のような理
由による。すなわち、焼結助剤成分が過度に増加してア
ルミナ含有率が不足すると、焼成時に発生する液相量が
増加して焼結体の結晶粒成長が過度に進行する。このよ
うに、焼結助剤成分の含有率が高く、また、結晶粒成長
が進みすぎたセラミック組織は硬さが小さく、砥石や砥
粒にて動圧隙間形成面を加工仕上げする際の研削抵抗が
小さくなる。研磨が不必要に急速進行する傾向があり、
研磨面の精度を確保しにくくなる欠点がある。すなわ
ち、研磨面の加工精度を高めるには、セラミックの材質
が適度な硬さを有していることが重要である。
The alumina content or the sintering aid component content is adjusted to the above range for the following reasons. That is, when the sintering aid component is excessively increased and the alumina content is insufficient, the amount of liquid phase generated during sintering is increased, and the crystal grain growth of the sintered body is excessively advanced. As described above, the content of the sintering aid component is high, and the ceramic structure in which the crystal grain growth has progressed excessively has a low hardness. Resistance decreases. Polishing tends to proceed unnecessarily rapidly,
There is a disadvantage that it is difficult to ensure the accuracy of the polished surface. That is, in order to increase the processing accuracy of the polished surface, it is important that the ceramic material has appropriate hardness.

【0010】そこで、セラミックのアルミナ含有率を最
低でも90質量%確保すること、あるいは焼結助剤成分
の含有率を10質量%以下に制限することにより、上記
のような過度の結晶粒成長が生じ難くなり、ひいては、
軸線方向の任意位置におけるラジアル動圧隙間径差(D
−d)/2を、前記数値範囲内に容易に確保することが
できるようになる。その結果、動圧軸受の使用中におけ
る、ラジアル動圧隙間形成面の加工精度に起因した局所
的な摩耗が生じ難くなり、また、ラジアル動圧隙間にお
ける動圧発生状態、ひいては軸受の回転状態を均一で安
定なものとすることができる。また、アルミナ質セラミ
ックの硬さが適度に確保されることから、部材の接触摩
擦に対する耐摩耗性自体も向上する。
[0010] Therefore, by securing the alumina content of the ceramic at least 90% by mass or limiting the content of the sintering aid component to 10% by mass or less, excessive crystal grain growth as described above is prevented. Less likely to occur, and eventually
Radial dynamic pressure gap diameter difference (D
−d) / 2 can be easily secured within the above numerical range. As a result, during the use of the dynamic pressure bearing, local wear due to the processing accuracy of the radial dynamic pressure gap forming surface is less likely to occur, and the dynamic pressure generation state in the radial dynamic pressure gap, and eventually the rotation state of the bearing, are reduced. It can be uniform and stable. Further, since the hardness of the alumina ceramic is appropriately secured, the wear resistance itself against contact friction of the member is also improved.

【0011】他方、焼結助剤成分含有率が減少してアル
ミナ含有量が過剰になると、焼結時の液相発生量が減少
し、結晶粒子の成長が抑制されて平均結晶粒径は相当小
さな値となる。その結果、逆にセラミックの研磨や研削
に対する抵抗が大きくなりすぎて、加工能率の大幅な低
下を招くことにつながる。
On the other hand, when the content of the sintering aid component decreases and the alumina content becomes excessive, the amount of liquid phase generated during sintering decreases, and the growth of crystal grains is suppressed. It will be a small value. As a result, on the contrary, the resistance to polishing or grinding of the ceramic becomes too large, which leads to a significant decrease in the processing efficiency.

【0012】以上の観点において、アルミナ質セラミッ
ク結晶粒子の平均粒径は、具体的には1〜7μmの範囲
に調整することが望ましい。また、アルミナ含有率は、
望ましくは92〜98質量%、より望ましくは93〜9
7質量%とするのがよい。さらに、粒界相を構成する酸
化物系焼結助剤成分は、酸化物換算にて望ましくは2〜
8質量%、より望ましくは3〜7質量%含有させること
ができる。
In view of the above, it is desirable that the average particle size of the alumina-based ceramic crystal particles is specifically adjusted in the range of 1 to 7 μm. The alumina content is
Preferably 92 to 98% by mass, more preferably 93 to 9% by mass.
The content is preferably 7% by mass. Further, the oxide-based sintering aid component constituting the grain boundary phase is desirably 2 to 2 in terms of oxide.
8% by mass, more preferably 3 to 7% by mass.

【0013】なお、本明細書において結晶粒子(あるい
は表面空孔)の寸法とは、図6に示すように、SEMや
光学顕微鏡等による動圧隙間形成面組織の観察面上にお
いて、結晶粒子(あるいは表面空孔)の外形線に対し、
それらの内部を横切らない外接平行線を、該外形線との
位置関係を変えながら各種引いたときに、その平行線の
最小間隔dmin と、最大間隔dmaxとの平均値(すなわ
ち、d=(dmin+dmax)/2)にて表すものとする。
In this specification, the size of a crystal particle (or surface vacancy) is defined as the size of a crystal particle (or a surface pore) as shown in FIG. Or surface vacancies)
When various circumscribed parallel lines which do not intersect the inside are drawn while changing the positional relationship with the outer shape line, the average value of the minimum interval dmin and the maximum interval dmax of the parallel lines (that is, d = (dmin + dmax) ) / 2).

【0014】酸化物系焼結助剤成分としては、例えばカ
チオン成分がLi、Na、K、Mg、Ca、Sr、B
a、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、
Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及び
Siである酸化物を使用することができる。この場合、
アルミナ質セラミックには、上記カチオン成分群から選
ばれる1種又は2種以上を酸化物換算した値にて、合計
で0.5〜10質量%(望ましくは2〜8質量%、より
望ましくは3〜7質量%)含有させることができる。
As the oxide-based sintering aid component, for example, the cation component is Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, B
a, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu,
Oxides that are Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Si can be used. in this case,
The alumina ceramic has a total of 0.5 to 10% by mass (preferably 2 to 8% by mass, more desirably 3 to 8% by mass) in terms of an oxide-converted value of one or more selected from the above cationic component group. 77% by mass).

【0015】これらのうち、Si成分は粒界相の骨格を
形成して強度を高めるとともに、液相の流動性を改善す
る効果を有する。また、アルカリ金属であるLi、Na
及びKの3成分は、焼成時に生ずる液相の融点を下げ、
液相の流動性を向上させて焼結体の緻密化を促進する効
果がある。このうち、Naは安価であり、また、バイヤ
ー法にて製造された一般的なアルミナ原料粉末中では、
本来不純物として存在するNaも、焼結助剤として流用
できる利点がある。なお、これら3成分は、いずれも組
成式MO(ただし、Mはカチオン金属元素である)に
て酸化物換算する。
Of these, the Si component forms the skeleton of the grain boundary phase to increase the strength and has the effect of improving the fluidity of the liquid phase. In addition, alkali metals such as Li and Na
And K lower the melting point of the liquid phase generated during firing,
This has the effect of improving the fluidity of the liquid phase and promoting the densification of the sintered body. Among them, Na is inexpensive, and in general alumina raw material powder manufactured by the Bayer method,
There is an advantage that Na which originally exists as an impurity can be used as a sintering aid. These three components are all converted into oxides by the composition formula M 2 O (where M is a cationic metal element).

【0016】他方、アルカリ土類金属であるMg、C
a、Sr及びBaの4成分も、アルカリ金属に次いで焼
成時に生ずる液相の融点を下げる効果が大きい。他方、
これらの元素は、粒界相中に取り込まれた際にその強度
を向上させる効果を有する。その結果、焼結体全体ひい
ては動圧隙間形成面の強度及び耐摩耗性を向上させるこ
とができる。該効果は、Caを用いた場合に特に大き
い。これら4成分は、いずれも組成式MO(ただし、M
はカチオン金属元素である)にて酸化物換算する。
On the other hand, alkaline earth metals such as Mg and C
The four components a, Sr, and Ba also have a large effect of lowering the melting point of the liquid phase generated at the time of firing after the alkali metal. On the other hand,
These elements have the effect of improving their strength when incorporated into the grain boundary phase. As a result, it is possible to improve the strength and wear resistance of the entire sintered body, that is, the dynamic pressure gap forming surface. This effect is particularly large when Ca is used. These four components are all represented by the composition formula MO (where M
Is a cationic metal element).

【0017】また、希土類金属であるSc、Y、La、
Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb及びLuは、粒界相の結晶化を促
進し、その強度を向上させる効果を有する。その結果、
焼結体全体ひいては動圧隙間形成面の強度及び耐摩耗性
を向上させることができる。該効果は、Ceを用いた場
合に特に大きい。これら成分は、Ceのみ組成式MO
により、他は組成式M (ただし、Mはカチオン金
属元素である)にて酸化物換算する。
The rare earth metals Sc, Y, La,
Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb and Lu promote crystallization of the grain boundary phase.
Has the effect of improving its strength. as a result,
Strength and wear resistance of the entire sintered body and thus the surface on which the dynamic pressure gap is formed
Can be improved. The effect is obtained when Ce is used.
Especially large. These components are composed only of Ce and have the composition formula MO2
The other is the composition formula M 2O3(However, M is cationic gold
Element) is converted to oxide.

【0018】次に、アルミナ質セラミックの見かけ密度
は、3.5〜3.9g/cmであることが望ましい。
アルミナ質セラミックの密度を比較的高い値である3.
5〜3.9g/cmに調整することにより、動圧隙間
発生面を構成するアルミナ質セラミックの強度及び耐摩
耗性の絶対値を向上させることができ、ひいては部材間
の接触が生じやすい回転の起動・停止時において、動圧
隙間形成面の摩耗を効果的に防止することができる。
Next, it is desirable that the apparent density of the alumina ceramic is 3.5 to 3.9 g / cm 3 .
2. The density of the alumina ceramic is relatively high.
By adjusting the pressure to 5 to 3.9 g / cm 3 , the absolute value of the strength and wear resistance of the alumina ceramic constituting the dynamic pressure gap generating surface can be improved, and furthermore, the rotation that easily causes contact between members can be achieved. When starting and stopping, the abrasion of the dynamic pressure gap forming surface can be effectively prevented.

【0019】なお、理想的に緻密化したアルミナ質セラ
ミックの密度は最大で4.0g/cmに到達するが、
このように完全に緻密化するまでアルミナ質セラミック
を焼結しようとすると、焼結温度をどうしても高温に設
定せざるを得なくなり、結晶粒成長が避けがたくなる。
このような状態になると、前述の通りラジアル動圧隙間
形成面の精度を確保しにくくなる場合がある。しかしな
がら、アルミナ質セラミックの見かけ密度を3.9g/
cm程度までに留めれば、焼結温度をそれほど高温化
する必要はなくなり、結晶粒成長も抑制されるので、ラ
ジアル動圧隙間形成面の精度を前記した数値範囲内のも
のとする上で一層好都合である。他方、見かけ密度が
3.5g/cm未満になるとアルミナ質セラミックの
強度及び耐摩耗性が損なわれ、起動・停止時の動圧隙間
形成面の摩耗が却って生じやすくなる場合がある。アル
ミナ質セラミックの見かけ密度は、より望ましくは3.
6〜3.9g/cmの範囲にて調整することが望まし
い。
The density of the ideally densified alumina ceramic reaches a maximum of 4.0 g / cm 3 ,
If it is attempted to sinter the alumina ceramic until it is completely densified as described above, the sintering temperature must be set to a high temperature, and it is difficult to avoid crystal grain growth.
In such a state, it may be difficult to secure the accuracy of the radial dynamic pressure gap forming surface as described above. However, the apparent density of the alumina ceramic was 3.9 g /
If the sintering temperature is not more than about 3 cm, it is not necessary to raise the sintering temperature so much, and the crystal grain growth is suppressed, so that the accuracy of the radial dynamic pressure gap forming surface should be within the above numerical range. It is even more convenient. On the other hand, when the apparent density is less than 3.5 g / cm 3 , the strength and abrasion resistance of the alumina ceramic are impaired, and the wear of the surface on which the dynamic pressure gap is formed at the time of starting / stopping may be more likely to occur. The apparent density of the alumina ceramic is more desirably 3.
It is desirable to adjust within the range of 6 to 3.9 g / cm 3 .

【0020】なお、アルミナ質セラミックの見かけ密度
は、緻密化の進行状態のみでなく、添加する焼結助剤の
種類や含有量の影響も多少は受ける。そして、セラミッ
クの緻密化レベルと結晶粒成長の度合いとの関係を論ず
る場合は、相対密度(すなわち、アルミナ及び焼結助剤
の組成比から見積もられる真密度により、見かけ密度を
除した値)を尺度として用いることもできる。本発明に
おいては、アルミナ質セラミックの相対密度は90%以
上とするのがよく、望ましくは90〜98%、より望ま
しくは94〜97%とするのがよい。
The apparent density of the alumina ceramic is affected not only by the progress of densification but also by the type and content of the sintering aid to be added. When discussing the relationship between the ceramic densification level and the degree of crystal grain growth, the relative density (ie, the value obtained by dividing the apparent density by the true density estimated from the composition ratio of alumina and the sintering aid) is used. It can also be used as a measure. In the present invention, the relative density of the alumina ceramic is preferably 90% or more, more preferably 90 to 98%, and even more preferably 94 to 97%.

【0021】上記のような密度範囲に調整されたアルミ
ナ質セラミックは、その曲げ強度レベルとして、280
〜550MPaの比較的高い値が可能となる。また、荷
重15Nにて測定したロックウェル硬さは、92〜98
程度とすることができる。さらに、破壊靭性値は3〜5
MPa・m1/2程度とすることができる。アルミナ質
セラミックの強度、硬さあるいは破壊靭性値がこのよう
な範囲のものとなることで、起動・停止時の動圧隙間形
成面の摩耗を防止ないし抑制する効果と、ラジアル動圧
隙間形成面の研磨ないし研削といった加工能率を極端に
低下させることなく、十分な精度を確保する効果とを両
立させることができる。なお、本明細書において曲げ強
度は、JIS:R1601(1981)に規定された方
法に基づいて、室温にて測定した3点曲げ強度を意味す
る。また、荷重15Nにて測定したロックウェル硬さ
は、JIS:Z2245に規定された方法に基づいて、
室温にて測定した硬さ値を意味する。さらに、破壊靭性
値はJIS:R1607(1990)に規定されたIF
法による測定値を意味する。
The alumina ceramic adjusted to the above density range has a bending strength level of 280.
Relatively high values of 5550 MPa are possible. The Rockwell hardness measured at a load of 15 N was 92 to 98.
Degree. Further, the fracture toughness value is 3-5.
MPa · m 1/2 . When the strength, hardness or fracture toughness value of the alumina ceramic is in such a range, the effect of preventing or suppressing wear of the dynamic pressure gap forming surface at the time of starting and stopping, and the radial dynamic pressure gap forming surface. And the effect of securing sufficient accuracy can be achieved without extremely lowering the processing efficiency such as polishing or grinding. In the present specification, the bending strength means a three-point bending strength measured at room temperature based on a method specified in JIS: R1601 (1981). The Rockwell hardness measured at a load of 15 N is based on the method defined in JIS: Z2245.
Mean hardness value measured at room temperature. Further, the fracture toughness value is determined by the IF specified in JIS: R1607 (1990).
Means the value measured by the method.

【0022】なお、本発明のセラミック動圧軸受は、回
転軸線方向における第二部材の少なくとも一方の端面に
対向する形で配置されるスラスト板を有し、第二部材の
端面と、これに対向するスラスト板の対向面とをそれぞ
れスラスト動圧隙間形成面として、それらスラスト動圧
隙間形成面の間にスラスト動圧隙間が形成されるものと
して構成することができる。
The ceramic dynamic pressure bearing of the present invention has a thrust plate disposed so as to face at least one end face of the second member in the direction of the rotation axis. The opposing surfaces of the thrust plates are formed as thrust dynamic pressure gap forming surfaces, and a thrust dynamic pressure gap is formed between the thrust dynamic pressure gap forming surfaces.

【0023】例えば図1に例示する構造の動圧軸受の場
合には、ラジアル方向とは、主軸の回転軸線方向(図の
上下方向)と垂直な方向(従って径方向)である。図1
では、第一部材である固定された主軸の外周面と、筒状
回転体として構成された第二部材である軸受部の内周面
とが、ラジアル動圧隙間形成面である。回転軸線方向に
長い形態の軸受の場合、ラジアル動圧が十分に発生する
か否かは、回転軸線を安定に支持する上で重要である。
また、スラスト方向とは、主軸の軸方向、すなわち回転
軸線の向き(図の上下方向)である。図1では、軸受部
の端面と、軸線方向においてその軸受部の端面と対向す
るスラスト板の板面とが、スラスト動圧隙間形成面とな
る。なお、スラスト動圧隙間形成面は、回転軸線方向に
対する垂直面より僅かに傾斜していてもよい。後述の通
り、回転軸線方向に短い形態の軸受の場合、スラスト動
圧が十分に発生するか否かは、回転軸線を安定に支持す
る上で重要である。なお、図10に示すように、主軸2
12が回転側となり、筒状の軸受部221が固定側とな
る軸受251も可能である。なお、以下において、ラジ
アル動圧隙間(形成面)とスラスト動圧隙間(形成面)
とを総称する場合は、単に動圧隙間(形成面)と称す
る。
For example, in the case of a dynamic pressure bearing having the structure illustrated in FIG. 1, the radial direction is a direction (and thus a radial direction) perpendicular to the rotational axis direction of the main shaft (vertical direction in the figure). Figure 1
In this case, the outer peripheral surface of the fixed main shaft, which is the first member, and the inner peripheral surface of the bearing portion, which is the second member configured as a cylindrical rotating body, are radial dynamic pressure gap forming surfaces. In the case of a bearing that is long in the direction of the rotation axis, it is important whether or not sufficient radial dynamic pressure is generated in order to stably support the rotation axis.
The thrust direction is the axial direction of the main shaft, that is, the direction of the rotation axis (the vertical direction in the figure). In FIG. 1, the end surface of the bearing portion and the plate surface of the thrust plate facing the end surface of the bearing portion in the axial direction become the thrust dynamic pressure gap forming surface. It should be noted that the thrust dynamic pressure gap forming surface may be slightly inclined from a plane perpendicular to the rotation axis direction. As described later, in the case of a bearing that is short in the rotation axis direction, whether or not thrust dynamic pressure is sufficiently generated is important for stably supporting the rotation axis. In addition, as shown in FIG.
A bearing 251 in which 12 is on the rotation side and the cylindrical bearing portion 221 is on the fixed side is also possible. In the following, the radial dynamic pressure gap (formation surface) and the thrust dynamic pressure gap (formation surface)
Are simply referred to as a dynamic pressure gap (formation surface).

【0024】次に、本発明に使用するアルミナ質セラミ
ック結晶粒子の平均粒径は、以下に説明する別の観点に
おいて、1〜7μmの範囲に調整することが望ましい。
すなわち、アルミナ質セラミックを動圧軸受の材料とし
て採用する場合は、主軸や軸受を構成するセラミックの
動圧隙間形成面における表面状態が問題になる。つま
り、一般に研磨加工後のセラミック表面では、微小な孔
が存在しているが、このような孔の大きさが、動圧軸受
の回転状態に大きな影響を及ぼしていると考えられる。
Next, the average particle size of the alumina-based ceramic crystal particles used in the present invention is desirably adjusted to a range of 1 to 7 μm from another viewpoint described below.
That is, when alumina ceramic is used as the material of the dynamic pressure bearing, the surface condition of the ceramic constituting the main shaft and the bearing on the dynamic pressure gap forming surface becomes a problem. That is, generally, fine holes are present on the ceramic surface after polishing, and it is considered that the size of such holes greatly affects the rotating state of the dynamic pressure bearing.

【0025】他方、本発明者らの検討によると、動圧隙
間形成面が極端に平滑な面であると、動圧隙間に十分な
流体動圧を発生できなくなる場合があることがわかっ
た。発生する動圧レベルが不十分であると、当然に回転
軸の安定的な支持状態を実現できなくなり、動圧軸受の
好適な回転状態を確保することも困難となる。従って、
動圧隙間形成面には、一定の寸法範囲の表面空孔を積極
的に形成することが、発生する流体動圧レベルを高く安
定なものとする上で有効である。
On the other hand, according to the study of the present inventors, it has been found that if the surface on which the dynamic pressure gap is formed is extremely smooth, sufficient fluid dynamic pressure cannot be generated in the dynamic pressure gap. If the generated dynamic pressure level is insufficient, it is naturally impossible to realize a stable supporting state of the rotating shaft, and it is also difficult to secure a suitable rotating state of the dynamic pressure bearing. Therefore,
It is effective to positively form surface pores in a certain size range on the dynamic pressure gap forming surface in order to make the generated fluid dynamic pressure level high and stable.

【0026】具体的には、セラミックの動圧隙間形成面
に寸法の大きな孔が存在している場合には、例えば主軸
が回転する際に、主軸と軸受の間にある流体層に乱れが
発生し、例えば主軸に振動が発生すると考えられる。一
方、セラミックの動圧隙間形成面に存在する孔の寸法が
小さい場合には、主軸と軸受の動圧隙間形成面に凝着が
生じやすくなり、例えば凝着した高摩擦状態で無理に回
転しようとすることによる摩耗(以下、凝着摩耗とい
う)等を引き起こしやすくなる。他方、極端に寸法の小
さい表面空孔は、動圧発生にはほとんど寄与しない。
Specifically, when a large-sized hole exists on the surface of the ceramic where the dynamic pressure gap is formed, for example, when the main shaft rotates, turbulence occurs in the fluid layer between the main shaft and the bearing. However, it is considered that vibration occurs in the main shaft, for example. On the other hand, when the size of the hole existing in the dynamic pressure gap forming surface of the ceramic is small, adhesion tends to occur on the dynamic pressure gap forming surface of the main shaft and the bearing. (Hereinafter referred to as "adhesive wear"). On the other hand, extremely small surface pores hardly contribute to the generation of dynamic pressure.

【0027】ところで、動圧隙間形成面に形成される上
記のような空孔は、主として研磨時の粒子脱落により形
成されることから、動圧隙間形成面におけるアルミナ質
セラミックの結晶粒子の寸法(結晶粒径)あるいはその
分布は、上記のような不具合を生じない好適な表面空孔
の形成状態を得る上で極めて重要な役割を果たす。本発
明においては、具体的には、部材の動圧隙間形成面を構
成するセラミック結晶粒子の平均粒径を1〜7μmの範
囲となるように調整することで、発生する流体動圧レベ
ルを高く安定なものとし、かつ動圧軸受の始動ないし停
止時の凝着摩耗やリンキングといった不具合を効果的に
抑制する観点において、より有利な表面空孔の寸法及び
形成量が実現できる。
Since the pores formed on the surface on which the dynamic pressure gap is formed are mainly formed by particles falling off during polishing, the size of the crystal grains of the alumina ceramic on the surface on which the dynamic pressure gap is formed (ie, The crystal grain size) or its distribution plays a very important role in obtaining a suitable state of forming surface vacancies which does not cause the above-mentioned problems. In the present invention, specifically, the generated fluid dynamic pressure level is increased by adjusting the average particle diameter of the ceramic crystal particles constituting the dynamic pressure gap forming surface of the member so as to be in the range of 1 to 7 μm. From the viewpoint of achieving stability and effectively suppressing problems such as adhesion wear and linking at the time of starting or stopping the dynamic pressure bearing, more advantageous surface pore size and formation amount can be realized.

【0028】セラミック結晶粒子の平均粒径が1μm未
満になると、形成される表面空孔の平均寸法が小さくな
りすぎ、軸受の回転の起動ないし停止時に動圧隙間形成
面に凝着摩耗やリンキングが生じやすくなる。また、動
圧隙間に発生する流体動圧レベルが不足しがちとなり、
回転振れ等を引き起こしやすくなる。他方、セラミック
結晶粒子の平均粒径が7μmを超えると、逆に形成され
る表面空孔の平均寸法が大きくなりすぎ、動圧隙間に過
度の乱流が発生して、回転軸に振動が発生しやすくな
る。セラミック結晶粒子の平均寸法は、より望ましくは
2〜5μmとするのがよい。
When the average particle size of the ceramic crystal particles is less than 1 μm, the average size of the formed surface pores becomes too small, and adhesion wear and linking are formed on the surface where the dynamic pressure gap is formed when the rotation of the bearing is started or stopped. It is easy to occur. Also, the fluid dynamic pressure level generated in the dynamic pressure gap tends to be insufficient,
Rotational runout and the like are easily caused. On the other hand, if the average particle size of the ceramic crystal particles exceeds 7 μm, the average size of the surface vacancies formed conversely becomes too large, causing excessive turbulence in the dynamic pressure gap and vibration on the rotating shaft. Easier to do. The average size of the ceramic crystal particles is more desirably 2 to 5 μm.

【0029】なお、動圧隙間形成面において、前記した
有利な表面空孔の寸法及び形成量を実現するためには、
粒径2〜5μmのセラミック結晶粒子の面積率が40%
以上(100%含む)であることがより望ましい。該寸
法範囲のセラミック粒子が40%未満になると、例えば
該寸法範囲の上限よりも大きな粒子が多くなった場合
は、粒子の脱落そのものが生じにくくなって、動圧発生
に有効寄与する表面空孔の面積率が不足する結果につな
がる場合がある。他方、寸法範囲の下限よりも小さな粒
子が多くなった場合は、形成される表面空孔の平均寸法
が小さくなりがちとなる。いずれも十分なレベルの動圧
を発生させる上で不利となる場合がある。
In order to realize the above-mentioned advantageous surface pore size and formation amount on the dynamic pressure gap forming surface,
The area ratio of the ceramic crystal particles having a particle size of 2 to 5 μm is 40%.
More preferably (including 100%). If the amount of ceramic particles in the size range is less than 40%, for example, if the number of particles larger than the upper limit of the size range increases, it is difficult for the particles to drop off, and surface vacancies that effectively contribute to the generation of dynamic pressure May result in a shortage of area ratio. On the other hand, when the number of particles smaller than the lower limit of the size range increases, the average size of the formed surface pores tends to be small. Either case may be disadvantageous in generating a sufficient level of dynamic pressure.

【0030】アルミナ質セラミックは、アルミナ粉末に
焼結助剤粉末を配合したものを原料として、これを焼成
することにより製造される。このようなアルミナ質セラ
ミックは、図11に示すように、アルミナを主成分とす
るアルミナ主相の結晶粒子が、焼結助剤に由来する粒界
相にて結合された組織を有する。そして、研磨時の結晶
粒子の脱落は、主にこの粒界相の破壊により生ずると考
えられる。そして、その抜け落ちた結晶粒子の占めてい
た空間が動圧隙間形成面に開放する空孔となって残留す
る。特に局所的に粒界相が薄くなっていたり、内部キャ
ビティ等の存在により粒界相が不足したりしている部
分、あるいは成分偏析や熱応力等に起因したクラックの
存在等により、粒界相の強度が不足している部分など、
粒界相結合力が相対的に低下した部分にて、結晶粒子の
脱落は生じやすいものと考えられる。なお、本発明にお
いて、「主成分」(「主体」あるいは「主に」等も同
義)とは、特に断りがない限り、着目している物質にお
いてその成分の含有率が50質量%以上であることを意
味する。
The alumina ceramic is produced by firing a mixture of alumina powder and a sintering aid powder as a raw material. As shown in FIG. 11, such an alumina ceramic has a structure in which crystal grains of an alumina main phase containing alumina as a main component are bound by a grain boundary phase derived from a sintering aid. It is considered that the drop of crystal grains during polishing is mainly caused by the destruction of the grain boundary phase. Then, the space occupied by the crystal grains that have fallen off remains as voids that open to the dynamic pressure gap forming surface. In particular, the grain boundary phase is locally thinned, the grain boundary phase is insufficient due to the presence of internal cavities, etc., or the presence of cracks due to component segregation, thermal stress, etc. Such as the part where the strength of
It is considered that the drop of crystal grains is likely to occur at the portion where the grain boundary phase bonding force is relatively reduced. In the present invention, the term “main component” (also synonymous with “main component” or “mainly”) means that the content of the component in the substance of interest is 50% by mass or more, unless otherwise specified. Means that.

【0031】例えば、1個の結晶粒子が脱落すれば、図
12(a)の空孔V1(図中、白が抜け落ちていない粒
子を、黒が抜け落ちた粒子を表す)のように、その結晶
粒子の形状及び寸法に対応した空孔が形成されることと
なる。他方、複数の結晶粒子が集団で脱落すれば、V2
のような空孔が生ずる。また、図12(b)に示すよう
に、通常は種々の大きさの結晶粒子が混在した組織とな
ることから、大きな結晶粒子が複数の小さな結晶粒子に
取り囲まれた組織部分が生じていると、周りの小さな結
晶粒子が連鎖的に脱粒することで、真中の大きな結晶粒
子が抜け落ちることも多い。これらの場合、形成される
空孔の寸法は、当然個々の結晶粒子よりは大きなものと
なる。
For example, if one crystal particle falls off, the crystal becomes like a hole V1 in FIG. 12A (in FIG. 12A, a particle without white dropout represents a particle with black dropout). Voids corresponding to the shape and size of the particles will be formed. On the other hand, if a plurality of crystal particles drop off in a group, V2
A void such as In addition, as shown in FIG. 12B, since a structure usually includes a mixture of crystal grains of various sizes, a structure portion in which large crystal particles are surrounded by a plurality of small crystal particles is generated. When the surrounding small crystal grains are shed in a chain, the large crystal grains in the middle often fall off. In these cases, the size of the formed pores is naturally larger than the individual crystal grains.

【0032】また、アルミナ質セラミックの組織が、個
々の結晶粒子の形状異方性が小さい等軸晶的なものとな
っており、また、上記のような粒界相結合力の低下した
部分が一定の広がりをもって形成されている場合は、砥
石や砥粒からの研磨力が複数の結晶粒子にまたがって作
用したときに、V2のような脱落形態のほうが頻度的に
は発生しやすくなる。この場合、1〜7μmに設定され
た結晶粒子の平均寸法よりも、形成される表面空孔の平
均寸法の方が大きくなる。また、表面空孔は、研磨方向
によらず動圧隙間形成面には略等方的に散った形で形成
される。結晶粒子の平均寸法よりも表面空孔の平均寸法
を大きくすることで、発生動圧レベルをさらに向上させ
ることができ、軸受のより安定な回転を実現することが
可能となる。
The structure of the alumina-based ceramic is equiaxed with small shape anisotropy of individual crystal grains. When formed with a certain extent, when the polishing force from the grindstone or the abrasive grains is applied over a plurality of crystal grains, the falling form such as V2 is more likely to occur more frequently. In this case, the average size of the formed surface vacancies is larger than the average size of the crystal particles set to 1 to 7 μm. In addition, the surface pores are formed in a form that is substantially isotropically scattered on the dynamic pressure gap forming surface regardless of the polishing direction. By making the average size of the surface vacancies larger than the average size of the crystal grains, the generated dynamic pressure level can be further improved, and more stable rotation of the bearing can be realized.

【0033】アルミナ質セラミックを製造する場合、原
料として使用するアルミナ粉末の平均粒径は1〜5μm
とするのがよい。この範囲を外れた平均粒径のアルミナ
粉末を用いた場合、得られる焼結体の結晶粒子の平均粒
径をすでに説明した、好ましい範囲のものとできなくな
る場合がある。なお、粉末の平均粒子径はレーザー回折
式粒度計を用いて測定できる。
When producing an alumina ceramic, the average particle size of the alumina powder used as a raw material is 1 to 5 μm.
It is good to do. When the alumina powder having an average particle diameter outside this range is used, the average particle diameter of the crystal particles of the obtained sintered body may not be in the preferable range described above. The average particle diameter of the powder can be measured using a laser diffraction type particle size meter.

【0034】また、焼成温度は1400〜1700℃の
範囲にて設定するのがよい。焼成温度が1400℃未満
では焼結体の緻密化が進みにくくなり、強度あるいは耐
摩耗性の不足につながる。他方、焼成温度が1700℃
を超えると過度の粒成長が生じて、得られる焼結体の結
晶粒子の平均粒径を本発明の範囲内に留めることが困難
となる場合がある。また、焼結体の変形等が生じやすく
なって寸法精度が損なわれる場合がある。
The firing temperature is preferably set in the range of 1400 to 1700 ° C. If the firing temperature is lower than 1400 ° C., the densification of the sintered body does not easily progress, which leads to insufficient strength or wear resistance. On the other hand, the firing temperature is 1700 ° C
Exceeding the range may cause excessive grain growth, making it difficult to keep the average grain size of the crystal grains of the obtained sintered body within the range of the present invention. Further, deformation of the sintered body is likely to occur, and the dimensional accuracy may be impaired.

【0035】次に、セラミックからなる動圧隙間形成面
に存在する表面空孔の平均寸法は、具体的には2〜20
μmとするのがよい。2〜20μmの平均寸法の表面空
孔を積極形成することにより、発生する流体動圧レベル
を高く安定なものとすることができる。さらに、後述す
るスラスト動圧隙間が形成される動圧軸受の場合には、
リンキングの発生を防止することができる。
Next, the average size of the surface pores existing on the dynamic pressure gap forming surface made of ceramic is specifically 2 to 20.
It is good to be μm. By actively forming surface pores having an average size of 2 to 20 μm, the level of generated fluid dynamic pressure can be made high and stable. Further, in the case of a dynamic pressure bearing in which a thrust dynamic pressure gap described later is formed,
Linking can be prevented from occurring.

【0036】表面空孔の平均寸法が20μmを超える
と、動圧隙間に過度の乱流が発生して、回転軸に振動が
発生しやすくなる。他方、表面空孔の寸法が2μm未満
になると、回転の起動ないし停止時に動圧隙間形成面に
凝着摩耗やリンキングが生じやすくなる。また、動圧隙
間に発生する流体動圧レベルが不足しがちとなり、回転
振れ等を引き起こしやすくなる。表面空孔の平均寸法
は、より望ましくは5〜15μmとするのがよい。
If the average size of the surface pores exceeds 20 μm, excessive turbulence is generated in the dynamic pressure gap, and vibration is likely to occur on the rotating shaft. On the other hand, when the size of the surface pores is less than 2 μm, adhesion wear and linking are likely to occur on the surface on which the dynamic pressure gap is formed when the rotation is started or stopped. In addition, the fluid dynamic pressure level generated in the dynamic pressure gap tends to be insufficient, and it is easy to cause rotational runout and the like. The average size of the surface pores is more desirably 5 to 15 μm.

【0037】次に、個々の表面空孔の寸法については、
2μm以下のものは動圧発生にあまり寄与することがで
きず、他方、20μmを超えるものがあまり多数存在し
すぎると、振動等が発生しやすくなる。すなわち、動圧
発生に有効に寄与し、かつ安定な回転を実現する上で好
適な表面空孔の寸法は、2〜20μmである。そして、
このような寸法範囲にある表面空孔の、動圧隙間形成面
における形成面積率は、回転の起動ないし停止時に動圧
隙間形成面に焼き付きあるいはリンキングをより生じに
くくし、かつ動圧隙間に発生する流体動圧レベルを高め
る観点において15%以上、より望ましくは20%以上
であるのがよい。他方、該面積率は、振動等の発生をよ
り効果的に抑制する観点においては60%以下、望まし
くは40%以下であるであるのがよい。
Next, regarding the size of each surface hole,
Those having a thickness of 2 μm or less cannot contribute much to the generation of dynamic pressure. On the other hand, if there are too many that exceed 20 μm, vibrations and the like are likely to occur. That is, the size of the surface pores that effectively contributes to the generation of dynamic pressure and is suitable for realizing stable rotation is 2 to 20 μm. And
The formation area ratio of the surface pores in such a dimensional range on the dynamic pressure gap forming surface makes it harder for seizure or linking to occur on the dynamic pressure gap forming surface when starting or stopping the rotation, and it is also generated in the dynamic pressure gap. It is preferably 15% or more, more preferably 20% or more, from the viewpoint of increasing the fluid dynamic pressure level. On the other hand, the area ratio is preferably 60% or less, and more preferably 40% or less, from the viewpoint of more effectively suppressing the occurrence of vibration and the like.

【0038】また、動圧発生に有効に寄与し、かつ安定
な回転を実現する上で、より好適な表面空孔の寸法は2
〜20μmであり、このような寸法範囲にある表面空孔
の動圧隙間形成面における形成面積率を10〜60%と
するのがよい。
Further, in order to effectively contribute to the generation of dynamic pressure and to realize stable rotation, the more preferable size of the surface pores is 2.
It is preferable that the formation area ratio of the surface vacancies in such a dimensional range on the dynamic pressure gap forming surface is 10 to 60%.

【0039】なお、本明細書において、表面空孔の面積
率とは、動圧隙間形成面に観察される空孔の合計面積
を、動圧隙間形成面の面積により除した値をいう。ただ
し、動圧隙間形成面に周知の動圧溝が形成されている場
合には、動圧溝の部分を除いた動圧隙間形成面領域につ
いて、表面空孔の面積率を算出するものとする。なお、
面積率の測定は、光学顕微鏡等の拡大観察手段を用いて
動圧隙間形成面領域を観察し、その観察視野中に300
μm×300μmの正方形の測定領域を設定し、該測定
領域中に識別される表面空孔の合計面積を測定領域面積
にて除する事により算出する。なお、測定精度向上のた
め、1つの動圧隙間形成面領域において測定領域は任意
に5ヶ所ないしそれ以上とし、表面空孔の面積率を、そ
れら測定領域の平均値として算出することが望ましい。
In the present specification, the area ratio of surface pores is a value obtained by dividing the total area of pores observed on the dynamic pressure gap forming surface by the area of the dynamic pressure gap forming surface. However, when a well-known dynamic pressure groove is formed on the dynamic pressure gap forming surface, the area ratio of the surface voids is calculated for the dynamic pressure gap forming surface region excluding the dynamic pressure groove portion. . In addition,
The area ratio is measured by observing the dynamic pressure gap forming surface region using a magnifying observation means such as an optical microscope, and 300 mm in the observation visual field.
The calculation is performed by setting a square measurement area of μm × 300 μm and dividing the total area of the surface vacancies identified in the measurement area by the measurement area area. In order to improve the measurement accuracy, it is desirable that the number of measurement regions is arbitrarily set to five or more in one dynamic pressure gap forming surface region, and the area ratio of surface vacancies is calculated as an average value of the measurement regions.

【0040】また、動圧隙間形成面における表面空孔
は、振動等の原因を招きやすい寸法20μmを超えるも
のはなるべく存在していないことが望ましい。具体的に
は、動圧隙間形成面おける寸法20μmを超える表面空
孔の形成面積率が10%以下、望ましくは5%以下であ
るのがのがよい。また、振動発生防止の観点において
は、動圧隙間形成面に存在する表面空孔の最大寸法が1
00μm以下であること、すなわち100μmを超える
表面空孔は存在しないことが望ましい。
It is desirable that the surface voids on the surface on which the dynamic pressure gap is formed have a size exceeding 20 μm, which is likely to cause vibration or the like. Specifically, the formation area ratio of the surface vacancies exceeding 20 μm on the dynamic pressure gap formation surface is preferably 10% or less, and more preferably 5% or less. In addition, from the viewpoint of preventing the occurrence of vibration, the maximum size of the surface pores existing on the dynamic pressure gap forming surface is 1
It is preferable that the thickness is not more than 00 μm, that is, there is no surface vacancy exceeding 100 μm.

【0041】次に、動圧隙間を形成する第一部材及び第
二部材は、それぞれ全体をアルミナ質セラミック(以
下、単にセラミックともいう)にて構成することができ
る。部材を構成するセラミックは、内部は空孔の少ない
緻密な焼結体組織とし、動圧隙間形成面部分は空孔が比
較的多く形成された組織とすることが、発生動圧レベル
の向上や、凝着摩耗あるいはリンキングの防止効果と、
強度及び耐摩耗性向上効果とを両立させる上で望まし
い。具体的には、セラミック焼結体中に存在する寸法2
〜20μmの空孔が主に、動圧隙間形成面に表面空孔の
形で局在化した形で存在しているのがよい。そして、こ
のような組織を能率よく形成するには、前述のように、
動圧隙間形成面を加工仕上げする際に、セラミック結晶
粒子を脱落させて表面空孔を形成することが有効であ
る。
Next, the first member and the second member forming the dynamic pressure gap can be entirely made of alumina ceramic (hereinafter, also simply called ceramic). The ceramic constituting the member has a dense sintered body structure with few pores inside, and the dynamic pressure gap forming surface portion has a structure with relatively many pores formed. And anti-adhesive or linking effects,
It is desirable to achieve both the strength and the abrasion resistance improving effect. Specifically, the dimension 2 existing in the ceramic sintered body
It is preferable that pores having a size of about 20 μm exist mainly in the form of localized pores on the surface on which the dynamic pressure gap is formed. And, to form such a tissue efficiently, as described above,
When processing and finishing the dynamic pressure gap forming surface, it is effective to drop the ceramic crystal particles to form surface pores.

【0042】また、本発明の動圧軸受は、動圧軸受の軸
方向の長さがスラスト動圧隙間形成面の外径よりも長い
か、あるいはスラスト動圧隙間が形成されないものと
し、回転体の回転時の傾斜がラジアル動圧隙間に発生す
る動圧により規制されるように構成できる。これは、例
えば図7に示すように、回転軸の長い動圧軸受を規定し
たものであり、回転体である軸受部35が傾斜すると、
ラジアル動圧隙間37に発生する圧力により、その傾斜
が規定されて修正される。他方、動圧軸受の軸方向の長
さがスラスト動圧隙間形成面の外径よりも短く、回転体
の回転時の傾斜が、主にスラスト動圧隙間に発生する動
圧により規制されるように構成することもできる。これ
は、例えば図3に示すような回転軸が短い動圧軸受を規
定したものであり、回転体である軸受部が傾斜すると、
スラスト動圧隙間に発生する動圧により、その傾斜が規
定されて修正される。
Further, the dynamic pressure bearing according to the present invention is characterized in that the axial length of the dynamic pressure bearing is longer than the outer diameter of the thrust dynamic pressure gap forming surface, or that the thrust dynamic pressure gap is not formed. Can be configured to be restricted by the dynamic pressure generated in the radial dynamic pressure gap. This defines a dynamic pressure bearing having a long rotating shaft, for example, as shown in FIG. 7.
The inclination is defined and corrected by the pressure generated in the radial dynamic pressure gap 37. On the other hand, the axial length of the dynamic pressure bearing is shorter than the outer diameter of the thrust dynamic pressure gap forming surface, and the inclination of the rotating body during rotation is regulated mainly by the dynamic pressure generated in the thrust dynamic pressure gap. Can also be configured. This defines a dynamic pressure bearing having a short rotating shaft as shown in FIG. 3, for example.
The inclination is defined and corrected by the dynamic pressure generated in the thrust dynamic pressure gap.

【0043】なお、動圧隙間形成面には動圧溝を形成す
ることができる。例えば、ラジアル動圧隙間形成面とな
る回転軸外周面に、周知の動圧溝が形成されていること
により、より一層スムーズな回転が実現できる。この動
圧溝としては、図2(a)に例示するように、例えば軸
受部に挿入される軸外周面(ラジアル動圧隙間形成面)
に周方向に所定間隔で複数の動圧溝を形成できる。この
実施形態では軸外周面の母線と一定角度をなす形で傾斜
した直線状の溝列とされているが、山型(あるいはブー
メラン型の溝パターンを、軸周方向の基準線上に、溝パ
ターンの先端が位置するように、所定の間隔で全周にわ
たって形成した、いわゆるヘリングボーン形態など、他
の公知の形態を採用することもできる。また、図2
(b)に例示するように、例えばスラスト板の表面(ス
ラスト動圧隙間形成面)に動圧溝を形成することもでき
る。この例では、板面周方向において、スラスト板中心
位置からの距離が漸減する曲線状の溝部を周方向に所定
の間隔で複数形成している。
A dynamic pressure groove can be formed on the dynamic pressure gap forming surface. For example, a smoother rotation can be realized by forming a well-known dynamic pressure groove on the outer peripheral surface of the rotary shaft which is a radial dynamic pressure gap forming surface. As illustrated in FIG. 2A, the dynamic pressure groove is, for example, a shaft outer peripheral surface (a radial dynamic pressure gap forming surface) inserted into a bearing portion.
A plurality of dynamic pressure grooves can be formed at predetermined intervals in the circumferential direction. In this embodiment, the groove is a linear groove array inclined at a certain angle with respect to the generatrix of the shaft outer peripheral surface. However, a mountain-shaped (or boomerang-shaped) groove pattern is formed on the reference line in the shaft circumferential direction. Other known forms, such as a so-called herringbone form, which is formed over the entire circumference at a predetermined interval so that the tip of the head is located, can also be adopted.
As illustrated in (b), for example, a dynamic pressure groove may be formed on the surface of the thrust plate (the thrust dynamic pressure gap forming surface). In this example, in the circumferential direction of the plate surface, a plurality of curved groove portions whose distance from the center of the thrust plate gradually decreases are formed at predetermined intervals in the circumferential direction.

【0044】本発明の動圧軸受は、例えばハードディス
ク装置のハードディスク回転主軸部分、あるいはCD−
ROMドライブ、MOドライブあるいはDVDドライブ
などのコンピュータ用周辺機器のディスク回転主軸部
分、さらにはレーザープリンタやコピー機等に使用され
るポリゴンスキャナのポリゴンミラー回転主軸部分の軸
受として有効に使用することができる。これらの精密機
器における回転駆動部の軸受には、例えば8000rp
m以上(さらに高速性の要求される場合には、1000
0rpm以上ないし30000rpm以上)の高速回転
が要求されるため、本発明の適用により、発生する流体
動圧レベルを高く安定なものとでき、ひいては振動等を
低減する効果を特に有効に引き出すことができる。ま
た、本発明は、上記セラミック動圧軸受をモータ回転出
力部の軸受として用いた軸受付きモータを提供する。さ
らに、上記の軸受付きモータと、その軸受付きモータに
より回転駆動されるハードディスクとを備えたハードデ
ィスク装置、あるいは、上記の軸受付きモータと、その
軸受付きモータにより回転駆動されるポリゴンミラーと
を備えたポリゴンスキャナも提供する。
The dynamic pressure bearing according to the present invention is, for example, a hard disk rotating main shaft part of a hard disk drive, or a CD-type.
It can be effectively used as a bearing for a disk rotating spindle of a computer peripheral device such as a ROM drive, an MO drive or a DVD drive, and a polygon mirror rotating spindle of a polygon scanner used for a laser printer or a copier. . For example, 8000 rpm is used for the bearing of the rotary drive unit in these precision instruments.
m or more (if higher speed is required, 1000
Since high-speed rotation (0 rpm or more to 30000 rpm or more) is required, by applying the present invention, the level of generated fluid dynamic pressure can be made high and stable, and the effect of reducing vibration and the like can be particularly effectively brought out. . Further, the present invention provides a motor with a bearing, wherein the ceramic dynamic pressure bearing is used as a bearing of a motor rotation output section. Furthermore, a hard disk drive including the above-described motor with a bearing and a hard disk rotationally driven by the motor with the bearing, or a motor with the above-described bearing and a polygon mirror rotationally driven by the motor with the bearing Polygon scanners are also provided.

【0045】なお、ハードディスク装置あるいはポリゴ
ンスキャナにおいて、ハードディスクないしポリゴンミ
ラーが第二部材の外周面に直接圧入(焼きばめを概念と
して含む;以下、同様)されるか、または、第二部材の
外周面に圧入された支持部材にハードディスクないしポ
リゴンミラーが取り付けられる場合、圧入による縮径代
を考慮して、第二部材に圧入されたハードディスク又は
支持部材を取り外した際の、第二部材の、挿通孔内周面
の任意の軸直交断面における内径をD’、他方、第一部
材の、外周面の任意の軸直交断面における外径をd’と
して、(D’−d’)/2が3〜7μmの範囲に調整さ
れていることが望ましい。このようにすることで、圧入
後においては前述のラジアル動圧隙間径差(D−d)/
2の値を任意の軸直交断面において2〜6μmの範囲に
調整することが可能となる。
In a hard disk drive or a polygon scanner, a hard disk or a polygon mirror is directly pressed into the outer peripheral surface of the second member (including the concept of shrink fit; the same applies hereinafter), or the outer periphery of the second member. When a hard disk or a polygon mirror is attached to the support member pressed into the surface, the second member is inserted when the hard disk or the support member pressed into the second member is removed in consideration of the diameter reduction due to the press-fitting. Assuming that the inner diameter of the inner peripheral surface of the hole at an arbitrary cross-section orthogonal to the axis is D ′, and the outer diameter of the first member at the arbitrary cross-section of the outer peripheral surface at an arbitrary cross-section of the axis is d ′, (D′−d ′) / 2 is 3 It is desirable that the thickness be adjusted to a range of about 7 μm. By doing so, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) /
2 can be adjusted to a range of 2 to 6 μm in an arbitrary cross section perpendicular to the axis.

【0046】なお、アルミナ質セラミックにさらに強靭
性を付与するために、ジルコニア質セラミックを配合し
た複合セラミック材料とすることもできる。このような
複合セラミック材料は、最も含有率の高いセラミック成
分がアルミナ及びジルコニアの一方であり、二番目に含
有率の高いセラミック成分がアルミナ及びジルコニアの
他方であるセラミック粉末を用いて、成形・焼成するこ
とにより得ることができる。なお、アルミナ質セラミッ
クに対するジルコニア質セラミックの配合量は、5〜6
0体積%とするのがよい。
In order to further impart toughness to the alumina ceramic, a composite ceramic material containing zirconia ceramic may be used. Such a composite ceramic material is formed and fired using a ceramic powder in which the ceramic component with the highest content is one of alumina and zirconia, and the ceramic component with the second highest content is the other of alumina and zirconia. Can be obtained. The amount of zirconia ceramic mixed with alumina ceramic is 5-6.
The content is preferably 0% by volume.

【0047】また、アルミナ質セラミックを基質とし
て、これに、金属カチオン成分がTi、Zr、Nb、T
a及びWの少なくともいずれかである導電性無機化合物
相を含有させた複合セラミック材料とすることもでき
る。このような複合セラミック材料は、基質セラミック
の成形用素地粉末に、導電性無機化合物相の形成源とな
る粉末を配合して、成形・焼成することにより得ること
ができる。導電性無機化合物相を含有させることによ
り、セラミック材料に導電性を付与することができ、ひ
いては該セラミック材料にワイヤーカット等の放電加工
を施すことが可能となる。また、導電性の付与により、
帯電防止の効果を達成することができる。
Also, an alumina ceramic is used as a substrate, and the metal cation component is Ti, Zr, Nb, Tb.
A composite ceramic material containing a conductive inorganic compound phase that is at least one of a and W can also be used. Such a composite ceramic material can be obtained by blending a powder that is a source of a conductive inorganic compound phase with a base powder for molding a base ceramic, and molding and firing the mixture. By containing the conductive inorganic compound phase, it is possible to impart conductivity to the ceramic material, and it is possible to subject the ceramic material to electric discharge machining such as wire cutting. In addition, by imparting conductivity,
An antistatic effect can be achieved.

【0048】導電性無機化合物は、Ti、Zr、Nb、
Taの少なくともいずれかを金属カチオン成分とする金
属窒化物、金属炭化物、金属硼化物、金属炭窒化物、及
び炭化タングステンの少なくともいずれかとすることが
でき、具体的には、窒化チタン、炭化チタン、硼化チタ
ン、炭化タングステン、窒化ジルコニウム、炭窒化チタ
ン及び炭化ニオブ等を例示できる。なお、導電性無機化
合物相の含有量は、複合セラミック材料の強度及び破壊
靭性値を確保しつつ十分な導電性向上を図るため、20
〜60体積%とするのがよい。なお、上記のような複合
セラミックを使用する場合、すでに説明したアルミナ含
有率あるいは焼結助剤の含有率は、複合セラミック全体
における含有率ではなく、アルミナ質セラミックからな
る基質中での含有率に読み替えるものとする。
The conductive inorganic compounds include Ti, Zr, Nb,
Metal nitride, metal carbide, metal boride, metal carbonitride, and / or tungsten carbide containing at least one of Ta as a metal cation component can be used. Specifically, titanium nitride, titanium carbide, Examples include titanium boride, tungsten carbide, zirconium nitride, titanium carbonitride, and niobium carbide. Note that the content of the conductive inorganic compound phase is 20% in order to sufficiently improve the conductivity while securing the strength and the fracture toughness value of the composite ceramic material.
It is preferable to set to 60% by volume. When using a composite ceramic as described above, the alumina content or sintering aid content already described is not the content of the entire composite ceramic but the content of the alumina ceramic substrate. Shall be replaced.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例により説明する。 (実施例1)図3に示すセラミック動圧軸受3は、(以
下単に動圧軸受とも記す)は、例えばポリゴンスキャナ
1において、ポリゴンミラー8を回転駆動するための動
圧軸受付きモータに使用されるものであり、空気を動圧
発生用流体として使用するものである。この動圧軸受付
きモータ2では、円筒状の軸受部15(回転体)を回転
させるために、軸受部15の外周面に一体化された支持
体7に永久磁石9が取り付けられ、基台11にはこの永
久磁石9と対向するコイル13が取り付けられている。
なお、永久磁石9とコイル13との配置関係はこれを入
れ替えてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. (Embodiment 1) A ceramic dynamic pressure bearing 3 shown in FIG. 3 (hereinafter also simply referred to as a dynamic pressure bearing) is used for a motor with a dynamic pressure bearing for rotating a polygon mirror 8 in a polygon scanner 1, for example. And uses air as a fluid for generating dynamic pressure. In the motor 2 with the dynamic pressure bearing, the permanent magnet 9 is attached to the support 7 integrated on the outer peripheral surface of the bearing 15 in order to rotate the cylindrical bearing 15 (rotary body). Is mounted with a coil 13 facing the permanent magnet 9.
The arrangement relationship between the permanent magnet 9 and the coil 13 may be switched.

【0050】セラミック動圧軸受3は、筒状の軸受部1
5(例えば、内径15mm、外径25mm、軸方向長さ
8mm)の挿通孔15aに、筒状の主軸(例えば、内径
5mm、外径15mm、軸方向長さ8mm)14が回転
可能に挿通されている。図4に示すように、挿通孔15
aの内周面M2と、主軸14の外周面M1とはいずれも
円筒状のラジアル動圧隙間形成面であり、それらの間に
は、回転軸線Оに関するラジアル方向の動圧を発生させ
るために、空気にて満たされたラジアル動圧隙間17が
形成されている。なお、ここでは主軸14が請求項でい
う第一部材であり、軸受部15が同じく第二部材であ
る。
The ceramic dynamic pressure bearing 3 has a cylindrical bearing portion 1.
A cylindrical main shaft (for example, an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 15 mm, and an axial length of 8 mm) 14 is rotatably inserted into an insertion hole 15 a of 5 (for example, an inner diameter of 15 mm, an outer diameter of 25 mm, and an axial length of 8 mm). ing. As shown in FIG.
The inner peripheral surface M2 of FIG. 1A and the outer peripheral surface M1 of the main shaft 14 are both cylindrical radial dynamic pressure gap forming surfaces, between which a dynamic pressure in the radial direction with respect to the rotation axis О is generated. A radial dynamic pressure gap 17 filled with air is formed. Here, the main shaft 14 is a first member referred to in the claims, and the bearing portion 15 is also a second member.

【0051】一方、主軸14の両端面には、円板状のス
ラスト板(例えば、内径5mm、外径25mm、厚さ2
mm)21,23が同軸的に一体化されており、それら
スラスト板21,23の内側の板面M4,M6が、回転
体である軸受部15の両端面M3,M5と対向してい
る。本実施例では、スラスト板21,23は、図3に示
すように、各内孔21b,23bの内縁部にて主軸14
の端面に重ねられ、主軸14の中心孔14bに挿通され
たボルト25を基台11にねじ込むことにより押圧固定
されているが、固定形態はこれに限られるものではな
い。
On the other hand, a disk-shaped thrust plate (for example, an inner diameter of 5 mm, an outer diameter of 25 mm, a thickness of
mm) 21 and 23 are coaxially integrated, and the inner plate surfaces M4 and M6 of the thrust plates 21 and 23 are opposed to both end surfaces M3 and M5 of the bearing portion 15 as a rotating body. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the thrust plates 21 and 23 are attached to the main shaft 14 at the inner edges of the inner holes 21b and 23b.
Are fixed by pressing a bolt 25 inserted in the center hole 14b of the main shaft 14 into the base 11, but the fixing form is not limited to this.

【0052】そして、図4に示すように、スラスト板2
1,23の板面M4,M6と、軸受部15の両端面M
3,M5とが各々スラスト動圧隙間形成面となり、それ
らの間には、回転軸線Оに関するスラスト方向の動圧を
発生させるために、空気にて満たされたスラスト動圧隙
間18,18が形成されている。スラスト動圧隙間1
8,18の各大きさは例えば約6μm程度である。ま
た、スラスト動圧隙間18形成の観点から見た場合、ス
ラスト板21,23が第一部材であり、軸受部15が第
二部材である。
Then, as shown in FIG.
1 and 23, and both end faces M of the bearing portion 15
3 and M5 form thrust dynamic pressure gap forming surfaces, between which thrust dynamic pressure gaps 18 and 18 filled with air are formed in order to generate a dynamic pressure in the thrust direction about the rotation axis О. Have been. Thrust dynamic pressure gap 1
Each of the sizes 8 and 18 is, for example, about 6 μm. Further, from the viewpoint of forming the thrust dynamic pressure gap 18, the thrust plates 21 and 23 are the first members, and the bearing portion 15 is the second member.

【0053】主軸14、軸受部15及びスラスト板2
1,23は、それぞれ全体がアルミナ質セラミックにて
構成されており、そのアルミナ含有率は90〜99.5
質量%、望ましくは92〜98質量%であり、残部が酸
化物系焼結助剤成分と不可避不純物である。そして、軸
受部15の、挿通孔15aの内周面M2の内径をD、主
軸14の外周面M1の外径をdとしたときに、ラジアル
動圧隙間径差(D−d)/2の値が、軸線方向の任意位
置における軸直交断面にて2〜6μm、望ましくは4〜
5μmの範囲に調整されている。これにより、例えば回
転開始時あるいは停止時の、ラジアル動圧隙間形成面M
1,M2の局所的な摩耗を防止しつつ、均一で安定な動
圧発生状態ひいては回転状態を確保することが可能とな
る。
Main shaft 14, bearing part 15 and thrust plate 2
Nos. 1 and 23 are each entirely made of alumina ceramic, and the alumina content is 90 to 99.5.
%, Desirably 92 to 98% by mass, with the balance being oxide-based sintering aid components and inevitable impurities. When the inner diameter of the inner peripheral surface M2 of the through hole 15a of the bearing portion 15 is D and the outer diameter of the outer peripheral surface M1 of the main shaft 14 is d, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2 is obtained. The value is 2 to 6 μm, desirably 4 to 6 μm in an axis orthogonal section at an arbitrary position in the axial direction
It is adjusted to a range of 5 μm. Thus, for example, at the start or stop of rotation, the radial dynamic pressure gap forming surface M
It is possible to secure a uniform and stable dynamic pressure generation state and, consequently, a rotation state while preventing local wear of the M1 and M2.

【0054】なお、支持体7(及びポリゴンミラー8)
は金属製であり、中心挿通孔7aにおいて軸受部15の
外周面に圧入されている。この場合、支持体7を取り外
した状態では、ラジアル動圧隙間径差(D’−d’)/
2の値が、軸線方向の任意位置における軸直交断面にて
3〜7μm、望ましくは5〜6μmである。ただし、支
持体7を中心挿通孔7aにおいて軸受部15の外周面に
隙間ばめし、該隙間にて接着するようにしてもよい。こ
の場合は、支持体7を取り外した場合でも、ラジアル動
圧隙間径差(D−d)/2の値が、支持体7の取付状態
と同様、軸線方向の任意位置における軸直交断面にて2
〜6μm、望ましくは4〜5μmとなっているのがよ
い。
The support 7 (and the polygon mirror 8)
Is made of metal and is press-fitted into the outer peripheral surface of the bearing portion 15 at the center insertion hole 7a. In this case, with the support 7 removed, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D′−d ′) /
The value of 2 is 3 to 7 μm, desirably 5 to 6 μm in an axis orthogonal cross section at an arbitrary position in the axial direction. However, the support 7 may be fitted into the outer peripheral surface of the bearing portion 15 in the center insertion hole 7a with a gap, and may be bonded in the gap. In this case, even when the support 7 is removed, the value of the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2 is the same as the state of attachment of the support 7 in the axial cross section at an arbitrary position in the axial direction. 2
66 μm, preferably 4-5 μm.

【0055】各部材を構成するアルミナ質セラミックの
見かけ密度は3.5〜3.9g/cm、望ましくは
3.6〜3.8g/cmであり、相対密度は90〜9
8%、望ましくは94〜97%である。さらに、動圧隙
間形成面M1〜M6におけるセラミック結晶粒子の平均
粒径は1〜7μm、望ましくは2〜5μmである。動圧
隙間形成面M1〜M6には、図5に示すように多数の表
面空孔Kが形成されており、その平均寸法は2〜20μ
mである。また、動圧隙間形成面における寸法2〜20
μmの表面空孔の形成面積率を10〜60%、望ましく
は15〜40%とすることで、上記の凝着摩耗あるいは
リンキング(スラスト動圧隙間)をより生じにくくし、
かつ動圧隙間に発生する流体動圧レベルを高めることが
可能となる。この場合、動圧隙間形成面M1〜M6の少
なくとも1つのものについて、表面空孔Kの寸法及び面
積率が上述の範囲に調整されていればよいが(例えば、
ラジアル動圧隙間形成面M1,M2のいずれかのみ、ス
ラスト動圧隙間発生面M3,M4の一方のみ、あるいは
同M5,M6の一方のみとする)、より効果を高めるた
めには、なるべく多くの動圧隙間形成面、理想的には、
全ての動圧隙間形成面M1〜M6において、表面空孔K
の寸法及び面積率が上述の範囲に調整されていることが
望ましい。
The apparent density of the alumina ceramic constituting each member is 3.5 to 3.9 g / cm 3 , preferably 3.6 to 3.8 g / cm 3 , and the relative density is 90 to 9 g / cm 3.
8%, desirably 94 to 97%. Further, the average particle size of the ceramic crystal particles on the dynamic pressure gap forming surfaces M1 to M6 is 1 to 7 μm, preferably 2 to 5 μm. As shown in FIG. 5, a large number of surface holes K are formed in the dynamic pressure gap forming surfaces M1 to M6, and the average size thereof is 2 to 20 μm.
m. In addition, the dimension 2 to 20 on the dynamic pressure gap forming surface
By setting the formation area ratio of the surface voids of μm to 10 to 60%, desirably 15 to 40%, the above-mentioned cohesive wear or linking (thrust dynamic pressure gap) is less likely to occur,
In addition, the fluid dynamic pressure level generated in the dynamic pressure gap can be increased. In this case, it is only necessary that at least one of the dynamic pressure gap forming surfaces M1 to M6 has the size and the area ratio of the surface holes K adjusted to the above-described ranges (for example,
Only one of the radial dynamic pressure gap forming surfaces M1, M2, only one of the thrust dynamic pressure gap generating surfaces M3, M4, or only one of the thrust dynamic pressure gap generating surfaces M5, M6). Dynamic pressure gap forming surface, ideally,
In all of the dynamic pressure gap forming surfaces M1 to M6, the surface holes K
It is desirable that the dimensions and the area ratio are adjusted to the above ranges.

【0056】ラジアル動圧隙間形成面M1,M2の少な
くとも一方(例えば主軸14側のM1)には、発生動圧
レベルを高めるために、図2(a)に示すような周知の
動圧溝を形成することができる。また、スラスト動圧隙
間形成面M3〜M6の少なくともいずれか(例えばスラ
スト板21,23側のM4,M6)にも、図2(b)に
示すような周知の動圧溝を形成することができる。
At least one of the radial dynamic pressure gap forming surfaces M1 and M2 (for example, M1 on the main shaft 14 side) is provided with a well-known dynamic pressure groove as shown in FIG. Can be formed. A well-known dynamic pressure groove as shown in FIG. 2B may be formed on at least one of the thrust dynamic pressure gap forming surfaces M3 to M6 (for example, M4 and M6 on the thrust plates 21 and 23). it can.

【0057】以下、上述したセラミック動圧軸受3の製
造方法について説明する。各セラミック部材すなわち、
主軸14、軸受部15、及びスラスト板21,23は、
公知の焼結法により製造できる。すなわち、平均粒径1
〜5μmのアルミナ原料粉末に対し、焼結助剤粉末とし
てMgO,CaO,CeO,SiO,NaO等の
酸化物粉末を配合して成形用素地粉末とし、これを金型
成形あるいは冷間静水圧プレス等の公知の成形法により
対応する形状にプレス成形する。その成形体を温度14
00〜1700℃にて焼結することにより焼結体を得
る。
Hereinafter, a method for manufacturing the above-described ceramic dynamic pressure bearing 3 will be described. Each ceramic member, ie,
The main shaft 14, the bearing portion 15, and the thrust plates 21, 23 are
It can be manufactured by a known sintering method. That is, the average particle size 1
Alumina raw material powder ~5μm to, MgO as a sintering aid powder, CaO, CeO 2, by blending oxide powder SiO 2, Na 2 O or the like as a forming material powder, which die molding or cold Press molding into a corresponding shape by a known molding method such as isostatic pressing. The molded body is heated to a temperature of 14
A sintered body is obtained by sintering at 00 to 1700 ° C.

【0058】この焼結体には、動圧隙間形成面の予定面
を含む必要な面に研磨加工が施され、所定の寸法に仕上
げられる。具体的には、軸受部15の挿通孔15aの内
周面及び両端面、主軸14の外周面、及び両スラスト板
21,23の軸受部15端面への対向面に、例えば番手
#100〜#200のダイアモンド砥石により、周速1
000〜1200m/sの高速研磨を施し、さらに仕上
げのために、番手#4000〜#6000のダイアモン
ド砥粒によりバフ研磨を行なう。各部材を構成するアル
ミナ質セラミックの材質として、アルミナ含有率が90
〜99.5質量%、望ましくは92〜98質量%のもの
を使用することで、ラジアル動圧隙間径差(D−d)/
2の値を、軸線方向の任意位置における軸直交断面にて
2〜6μm、望ましくは4〜5μmの範囲に調整する上
で好都合となる。
The sintered body is polished to a required surface including a predetermined surface for forming a dynamic pressure gap, and is finished to a predetermined size. Specifically, for example, counts # 100 to # 100 are provided on the inner peripheral surface and both end surfaces of the insertion hole 15a of the bearing portion 15, the outer peripheral surface of the main shaft 14, and the surfaces of both the thrust plates 21, 23 facing the end surfaces of the bearing portion 15. Peripheral speed of 1 with 200 diamond wheels
High-speed polishing is performed at 000 to 1200 m / s, and buffing is performed using diamond abrasives of # 4000 to # 6000 for finishing. As a material of the alumina ceramic constituting each member, the alumina content is 90%.
9999.5 mass%, desirably 92 to 98 mass%, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) /
This is convenient for adjusting the value of 2 to a range of 2 to 6 μm, desirably 4 to 5 μm in an axial cross section at an arbitrary position in the axial direction.

【0059】なお、図5(c)に示すように、研磨によ
り仕上げられる動圧隙間発生面には、研磨時に生ずるセ
ラミック結晶粒子の脱落により、表面空孔が脱粒孔の形
で形成される。形成される表面空孔の寸法の平均値や分
布及び面積率は、焼結体を構成するセラミック結晶粒子
の寸法の平均値及び分布、あるいは研磨砥石や砥粒の寸
法(番手)、さらには研磨時間といった研磨条件の調整
により調整できる。また、焼結助剤に由来する粒界相の
組成や分布により、研磨時のセラミック結晶粒子の脱粒
のしやすさが影響を受けることもあるので、研磨条件は
この点も考慮して好ましい表面空孔の形成状態が得られ
るように、適宜調整する必要がある。
As shown in FIG. 5 (c), on the surface where a dynamic pressure gap is formed by polishing, surface vacancies are formed in the form of grain-dropping holes due to the drop of ceramic crystal particles generated during polishing. The average value, distribution and area ratio of the size of the surface vacancies to be formed are determined by the average value and distribution of the size of the ceramic crystal particles constituting the sintered body, or the size (count) of the polishing grindstone or the abrasive grains, and further, It can be adjusted by adjusting polishing conditions such as time. In addition, the composition and distribution of the grain boundary phase derived from the sintering aid may affect the ease of removal of the ceramic crystal grains during polishing. It is necessary to make appropriate adjustments so as to obtain a state in which holes are formed.

【0060】上記のように動圧隙間発生面を仕上げたセ
ラミック部材は、緻密焼結体の表面にセラミック粒子の
脱落により空孔が形成された組織、すなわち、図5
(b)に示すように、表面空孔が存在する表層部よりも
内層部が緻密となった特有の組織が得られる。従って、
表面空孔の存在により凝着摩耗やリンキング発生防止あ
るいは発生動圧レベルの向上を効果的に図ることができ
るとともに、緻密な内層部が形成されることでセラミッ
ク部材の強度が向上する。また、表層部も、粒子脱落を
生じなかった組織部分は基本的には緻密な組織を維持し
ているから、例えばはじめから緻密化しない多孔質セラ
ミック焼結体として構成した場合よりも、耐摩耗性が大
幅に改善される。
The ceramic member having a finished surface for generating a dynamic pressure gap as described above has a structure in which pores are formed on the surface of a dense sintered body due to falling of ceramic particles, that is, FIG.
As shown in (b), a specific structure in which the inner layer portion is denser than the surface layer portion having surface vacancies is obtained. Therefore,
The presence of surface vacancies can effectively prevent the occurrence of adhesion wear and linking or increase the level of generated dynamic pressure, and the formation of a dense inner layer improves the strength of the ceramic member. In addition, since the surface layer also basically maintains a dense structure in the portion of the structure in which the particles did not fall off, the abrasion resistance is lower than in the case where the porous ceramic sintered body is not densified from the beginning, for example. The performance is greatly improved.

【0061】各動圧隙間形成面Mの加工仕上げが終了す
れば、ここに前述の動圧溝がサンドブラストやエッチン
グなどにより刻設され、最終的な主軸14、軸受部15
あるいはスラスト板21,23が得られる。そして、図
3に示すように、支持体7、永久磁石9及びコイル13
を組み付け、さらに、ボルト25を用いて主軸14、軸
受部15及びスラスト板21,23を組み立てることに
より、動圧軸受付きモータが得られる。また、支持体7
にポリゴンミラー8を取り付ければ、ポリゴンスキャナ
1の組立てが完了する。
When the working finish of each dynamic pressure gap forming surface M is completed, the above-mentioned dynamic pressure grooves are engraved here by sandblasting, etching, or the like, and the final main shaft 14 and bearing 15 are formed.
Alternatively, thrust plates 21 and 23 are obtained. Then, as shown in FIG. 3, the support 7, the permanent magnet 9 and the coil 13
Is assembled, and the main shaft 14, the bearing portion 15, and the thrust plates 21 and 23 are assembled using the bolts 25, whereby a motor with a dynamic pressure bearing is obtained. Also, the support 7
If the polygon mirror 8 is mounted on the polygon scanner 1, the assembly of the polygon scanner 1 is completed.

【0062】ポリゴンスキャナ1は以下のように動作す
る。すなわち、動圧軸受付きモータ2は交流誘導モータ
として構成され、コイル13への通電によりにポリゴン
ミラー8が主軸14を固定軸として、軸受部15及び支
持体7とともに一体的に回転駆動される。その最大回転
数は8000rpm以上の高速回転であり、より大きな
スキャン速度が要求される場合には、最大回転数にて1
0000rpm以上、さらには30000rpm以上
(例えば50000rpm程度)にも達する場合があ
る。従って、コイル13のターン数や励磁用の永久磁石
9が発生する外部磁界の値、さらには定格駆動電圧等
が、ポリゴンミラー8の回転負荷を考慮して上記最大回
転数が実現されるように適宜設定される。ここで、主軸
14と軸受部15との間のラジアル動圧隙間17には回
転軸線Оに関するラジアル動圧が、スラスト板21,2
3と軸受部15との間のスラスト動圧隙間18には同じ
くスラスト動圧が発生し、ラジアル方向及びスラスト方
向の双方において、相対回転する部材間の非接触状態が
維持された状態でポリゴンミラー8の回転軸線が支持さ
れる。
The polygon scanner 1 operates as follows. In other words, the motor 2 with the dynamic pressure bearing is configured as an AC induction motor, and when the coil 13 is energized, the polygon mirror 8 is driven to rotate integrally with the bearing 15 and the support 7 with the main shaft 14 as a fixed shaft. The maximum rotation speed is a high-speed rotation of 8000 rpm or more. When a higher scanning speed is required, the maximum rotation speed is 1 rpm.
It may reach 0000 rpm or more, or even 30000 rpm or more (for example, about 50,000 rpm). Therefore, the number of turns of the coil 13, the value of the external magnetic field generated by the exciting permanent magnet 9, and the rated drive voltage are adjusted so that the above-mentioned maximum number of rotations is realized in consideration of the rotational load of the polygon mirror 8. It is set appropriately. The radial dynamic pressure gap 17 between the main shaft 14 and the bearing portion 15 receives radial dynamic pressure on the rotation axis О, and the thrust plates 21, 21.
Similarly, a thrust dynamic pressure is generated in the thrust dynamic pressure gap 18 between the bearing 3 and the bearing portion 15, and the polygon mirror is maintained in a state in which the non-contact state between the relatively rotating members is maintained in both the radial direction and the thrust direction. Eight rotation axes are supported.

【0063】次に、図7は、ポリゴンスキャナに使用す
るモータの別例を示すものである(ポリゴンミラーは図
示を省略している)。このモータ31も、図3と類似の
構成の、本発明のセラミック動圧軸受33を含んで構成
される。セラミック動圧軸受33は、円筒状の軸受部3
5(例えば、内径13mm強、外径25mm、軸方向長
さ5mm)と、その挿通孔37にて軸受部35の軸方向
に嵌挿された主軸39(直径13mm弱、長さ8mm)
とを有し、主軸39は固定されて回転せず、その周囲の
軸受部35側が回転する構成となっている。軸受部35
の内周面及び主軸39の外周面をそれぞれラジアル動圧
隙間形成面M2,M1として、それらの間にはラジアル
動圧隙間38が形成される。なお、図7のセラミック動
圧軸受33では、軸受部35及び主軸39の軸線方向寸
法が図3のセラミック動圧軸受3よりも大きく、回転軸
線Оの支持力としてはラジアル動圧が主体的となること
から、スラスト板が省略された構成となっている。
FIG. 7 shows another example of a motor used for a polygon scanner (a polygon mirror is not shown). This motor 31 is also configured to include a ceramic dynamic pressure bearing 33 of the present invention having a configuration similar to that of FIG. The ceramic dynamic pressure bearing 33 has a cylindrical bearing portion 3.
5 (for example, an inner diameter of just over 13 mm, an outer diameter of 25 mm, and an axial length of 5 mm), and a main shaft 39 (diameter of less than 13 mm, length of 8 mm) fitted in the through hole 37 in the axial direction of the bearing portion 35.
The main shaft 39 is fixed and does not rotate, and the bearing 35 around the main shaft 39 rotates. Bearing 35
Are defined as the radial dynamic pressure gap forming surfaces M2 and M1, respectively, and a radial dynamic pressure gap 38 is formed therebetween. In the ceramic dynamic pressure bearing 33 of FIG. 7, the axial dimension of the bearing portion 35 and the main shaft 39 is larger than that of the ceramic dynamic pressure bearing 3 of FIG. 3, and the radial dynamic pressure is the main supporting force of the rotation axis О. Therefore, the configuration is such that the thrust plate is omitted.

【0064】なお、図3のセラミック動圧軸受3と同様
に、軸受部35側を回転させるために、軸受部35の外
周に一体化された環状の支持体41に永久磁石43が配
置され、この永久磁石43と対向するコイル47が基台
45上に取り付けられている。さらに、軸受部35及び
主軸39の少なくとも一方の動圧隙間形成面M、例えば
主軸39の外側の動圧隙間形成面(外側ラジアル動圧隙
間形成面)M1には、前記図2(a)に示すような動圧
溝が形成されている。
As in the case of the ceramic dynamic pressure bearing 3 shown in FIG. 3, a permanent magnet 43 is disposed on an annular support 41 integrated with the outer periphery of the bearing 35 in order to rotate the bearing 35. A coil 47 facing the permanent magnet 43 is mounted on a base 45. Further, at least one of the dynamic pressure gap forming surfaces M of the bearing portion 35 and the main shaft 39, for example, a dynamic pressure gap forming surface (outer radial dynamic pressure gap forming surface) M1 outside the main shaft 39 is provided with the configuration shown in FIG. The dynamic pressure groove as shown is formed.

【0065】そして、軸受部35の、挿通孔37の内周
面M2の内径をD、主軸39の外周面M1の外径をdと
したときに、ラジアル動圧隙間径差(D−d)/2の値
が、中心軸線方向の任意位置における軸直交断面PCS
にて2〜6μm、望ましくは4〜5μmの範囲に調整さ
れている。また、支持体41を取り外した状態では、ラ
ジアル動圧隙間径差(D’−d’)/2の値が、軸線方
向の任意位置における軸直交断面にて3〜7μm、望ま
しくは5〜6μmである。
When the inner diameter of the inner peripheral surface M2 of the insertion hole 37 of the bearing portion 35 is D, and the outer diameter of the outer peripheral surface M1 of the main shaft 39 is d, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2 is the PCS perpendicular to the axis at an arbitrary position in the center axis direction.
Is adjusted in the range of 2 to 6 μm, preferably 4 to 5 μm. In the state where the support 41 is removed, the value of the radial dynamic pressure gap diameter difference (D′−d ′) / 2 is 3 to 7 μm, preferably 5 to 6 μm in an axial cross section at an arbitrary position in the axial direction. It is.

【0066】図9は、ポリゴンスキャナのさらに具体的
な構成例を示すものである。ポリゴンスキャナ90にお
いて基台100上には、本発明のセラミック動圧軸受1
01を支持固定するための芯軸102の一端を垂直に固
定してある。この芯軸102にはセラミック製の下スラ
スト板103を固定して設けてある。芯軸102にはセ
ラミックス製の主軸105を貫通して固定してある。さ
らに、セラミック製の軸受部107は、主軸105の円
筒外周面をなすラジアル動圧隙間形成面106と、軸受
部107の内周面をなすラジアル動圧隙間形成面108
との間にラジアル動圧隙間91を有していて、回転自在
に設けてある。さらに、セラミック製の上スラスト板1
09は、芯軸102に貫通されて固定してある。また、
軸受部107の上部と下部に形成したスラスト動圧隙間
形成面110,111と、下スラスト板103のスラス
ト動圧隙間形成面112、及び上スラスト板109のス
ラスト動圧隙間形成面113とのそれぞれの間にスラス
ト動圧隙間92,92が形成される。各セラミック部材
の材質は、ここでもアルミナ系セラミックであり、組織
的あるいは組成的には図3及び図7のセラミック動圧軸
受3ないし33と同様の構成である。
FIG. 9 shows a more specific configuration example of the polygon scanner. In the polygon scanner 90, the ceramic dynamic pressure bearing 1 of the present invention is provided on the base 100.
One end of a core shaft 102 for supporting and fixing 01 is fixed vertically. A lower thrust plate 103 made of ceramic is fixedly provided on the core shaft 102. A ceramic main shaft 105 is penetrated and fixed to the core shaft 102. Further, the ceramic bearing portion 107 has a radial dynamic pressure gap forming surface 106 which forms the cylindrical outer peripheral surface of the main shaft 105 and a radial dynamic pressure gap forming surface 108 which forms the inner peripheral surface of the bearing portion 107.
, A radial dynamic pressure gap 91 is provided rotatably. Furthermore, a ceramic upper thrust plate 1
09 is penetrated and fixed to the core shaft 102. Also,
Thrust dynamic pressure gap forming surfaces 110 and 111 formed on the upper and lower portions of the bearing portion 107, a thrust dynamic pressure gap forming surface 112 of the lower thrust plate 103, and a thrust dynamic pressure gap forming surface 113 of the upper thrust plate 109, respectively. Between them, thrust dynamic pressure gaps 92 are formed. The material of each ceramic member is again an alumina-based ceramic, and has the same structure or composition as the ceramic dynamic pressure bearings 3 to 33 in FIGS. 3 and 7.

【0067】軸受部107の外周には、別体で形成され
た支持部114を固定し、さらに、多数の反射面115
が形成されたポリゴンミラー116を固定部材117で
支持部114に固定する(回転体と支持部114は一体
でもよい)。芯軸102の他端は保持座板118とボル
ト119で固定してある。また、下スラスト板103の
スラスト動圧隙間形成面112に、図2(b)に示すも
のと同様の動圧溝121を形成する。さらに、図示はし
ていないが、ラジアル動圧隙間形成面106をなす、主
軸105の外周面(以下、外周面106とも記す。)に
も図2(a)に示すものと同様の動圧溝を形成する。
A support portion 114 formed separately is fixed on the outer periphery of the bearing portion 107.
Is fixed to the support portion 114 with the fixing member 117 (the rotating body and the support portion 114 may be integrated). The other end of the core shaft 102 is fixed to the holding seat plate 118 with bolts 119. Further, a dynamic pressure groove 121 similar to that shown in FIG. 2B is formed on the thrust dynamic pressure gap forming surface 112 of the lower thrust plate 103. Although not shown, the outer peripheral surface of the main shaft 105 (hereinafter, also referred to as the outer peripheral surface 106) which forms the radial dynamic pressure gap forming surface 106 has the same dynamic pressure groove as that shown in FIG. To form

【0068】そして基台100上には、三相ブラシレス
モータ133の構成として、絶縁部材123を介して巻
き線129を設け、軸受部107の支持部114の下部
には回転方向に対して巻き線129に対向したマグネッ
ト125が設けられる。巻き線129に通電すること
で、軸受部107を高速度で誘導回転させる上記ポリゴ
ンミラー116の駆動モータとして機能する。該三相ブ
ラシレスモータ133の回転により、ラジアル動圧隙間
91に動圧が発生し、円滑な高速度回転が可能となる。
A winding 129 is provided on the base 100 via an insulating member 123 as a configuration of the three-phase brushless motor 133, and a winding 129 is provided below the support portion 114 of the bearing 107 in the rotation direction. A magnet 125 facing 129 is provided. When the winding 129 is energized, it functions as a drive motor of the polygon mirror 116 for inductively rotating the bearing 107 at a high speed. The rotation of the three-phase brushless motor 133 generates a dynamic pressure in the radial dynamic pressure gap 91, and enables smooth high-speed rotation.

【0069】軸受部107が停止しているときは、該軸
受部107の対向面110と下スラスト板103のスラ
スト動圧隙間形成面112とが接触している。そして、
軸受部107が主軸105を中心に回転を開始すると、
スラスト動圧隙間92にスラスト動圧が発生して接触状
態が解除され、高速回転を可能とする。
When the bearing 107 is stopped, the opposing surface 110 of the bearing 107 is in contact with the thrust dynamic pressure gap forming surface 112 of the lower thrust plate 103. And
When the bearing 107 starts rotating around the main shaft 105,
A thrust dynamic pressure is generated in the thrust dynamic pressure gap 92, the contact state is released, and high-speed rotation is enabled.

【0070】そして、軸受部107の、挿通孔108の
内周面の内径をD、主軸105の外周面106の外径を
dとしたときに、ラジアル動圧隙間径差(D−d)/2
の値が、中心軸線方向の任意位置における軸直交断面P
CSにて2〜6μm、望ましくは4〜5μmの範囲に調
整されている。また、固定部材117及び支持部114
は、ポリゴンミラー116を支持しつつ、軸受部107
を半径方向に締め付けているが、これらを取り外した状
態では、ラジアル動圧隙間径差(D’−d’)/2の値
が、軸線方向の任意位置における軸直交断面にて3〜7
μm、望ましくは5〜6μmとなる。
When the inner diameter of the inner peripheral surface of the insertion hole 108 of the bearing portion 107 is D, and the outer diameter of the outer peripheral surface 106 of the main shaft 105 is d, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2
Is an axis orthogonal cross section P at an arbitrary position in the center axis direction.
It is adjusted to a range of 2 to 6 μm by CS, preferably 4 to 5 μm. Further, the fixing member 117 and the support portion 114
Supports the polygon mirror 116, and
Are radially tightened, but in a state where they are removed, the value of the radial dynamic pressure gap diameter difference (D′−d ′) / 2 is 3 to 7 in an axial orthogonal cross section at an arbitrary position in the axial direction.
μm, preferably 5 to 6 μm.

【0071】図10は、本発明をハードディスク装置に
適用した例を示すものである。このハードディスク装置
200は、ハブ211の外周に磁気ディスク209a、
209bが固定され、中央にはモータ回転軸212が固
設されている。ハブ211は、これに固定されたディス
ク209a,209bと共に回転する。モータ回転軸2
12は、アルミナ質セラミックからなる固定軸受部22
1によってラジアル方向に支承され、またアルミナ質セ
ラミックからなるスラスト板222でスラスト方向に支
承されている。
FIG. 10 shows an example in which the present invention is applied to a hard disk drive. The hard disk device 200 includes a magnetic disk 209a on the outer periphery of the hub 211,
209b is fixed, and a motor rotation shaft 212 is fixedly provided at the center. The hub 211 rotates together with the disks 209a and 209b fixed thereto. Motor rotating shaft 2
Reference numeral 12 denotes a fixed bearing portion 22 made of alumina ceramic.
1 and is supported in the thrust direction by a thrust plate 222 made of alumina ceramic.

【0072】上記モータ回転軸212、固定軸受部22
1及びスラスト板222はセラミック材料からなるた
め、そのモータ回転軸212及び固定軸受部221は高
速で回転するディスク209a,209bの負荷及び高
速回転に耐えるだけの機械剛性を持つ。
The motor rotating shaft 212 and the fixed bearing 22
1 and the thrust plate 222 are made of a ceramic material, so that the motor rotating shaft 212 and the fixed bearing portion 221 have mechanical rigidity enough to withstand the load of the disks 209a and 209b rotating at a high speed and the high speed rotation.

【0073】次に、上記モータ回転軸212と固定軸受
部221との間、モータ回転軸212とスラスト板22
2との間には空気が充填され、モータ回転軸212と固
定軸受部221との間には周方向にラジアル動圧隙間2
40が形成されており、固定軸受部221の内周面21
7には図示しない動圧溝が形成されている。モータ回転
軸212は、その回転に伴い、ラジアル動圧隙間240
にラジアル動圧が発生して固定軸受部221に対し非接
触で回転する。ラジアル動圧隙間形成面をなすモータ回
転軸212の外周面及び固定軸受部221の内周面と
は、図3及び図7のセラミック動圧軸受3ないし33と
同様に構成されている(すなわち、本発明のセラミック
動圧軸受の構成を有している)。なお、モータ回転軸2
12の軸端212aは球面ピボット形状になっており、
スラスト方向の力をスラスト板222で支えている。
Next, between the motor rotating shaft 212 and the fixed bearing 221, the motor rotating shaft 212 and the thrust plate 22
2 is filled with air, and a radial dynamic pressure gap 2 is circumferentially provided between the motor rotating shaft 212 and the fixed bearing portion 221.
40 are formed, and the inner peripheral surface 21 of the fixed bearing portion 221 is formed.
7, a dynamic pressure groove (not shown) is formed. The motor rotation shaft 212 is moved by the radial dynamic pressure gap 240
Radial dynamic pressure is generated, and the fixed bearing portion 221 rotates without contact. The outer peripheral surface of the motor rotating shaft 212 and the inner peripheral surface of the fixed bearing portion 221 forming the radial dynamic pressure gap forming surface are configured in the same manner as the ceramic dynamic pressure bearings 3 to 33 in FIGS. It has the configuration of the ceramic dynamic pressure bearing of the present invention). In addition, the motor rotation shaft 2
Twelve shaft ends 212a have a spherical pivot shape,
A thrust force is supported by a thrust plate 222.

【0074】ハードディスク装置200においては、ス
テータコア224はブラケット223に固定されてい
る。そのステータコア224にはステータコイル225
が巻回されている。図9のポリゴンスキャナ90と同様
に、モータの回転駆動力は、そのステータコイル225
に電流を流すことにより励磁されたステータコア224
がつくる回転磁界と、そのステータコア224の周囲を
取り巻く多極着磁された駆動マグネット214とにより
発生する。そのマグネット214はハブ211の内周に
固着され、ハブ211とともにロータ210を構成す
る。
In the hard disk drive 200, the stator core 224 is fixed to the bracket 223. The stator core 224 includes a stator coil 225.
Is wound. Similar to the polygon scanner 90 of FIG.
Core 224 excited by passing current through
Are generated by the rotating magnetic field generated by the motor and the multipolar magnetized drive magnet 214 surrounding the stator core 224. The magnet 214 is fixed to the inner periphery of the hub 211, and forms the rotor 210 together with the hub 211.

【0075】そして、固定軸受部221の、挿通孔21
7の内周面の内径をD、モータ回転軸(主軸)212の
外周面の外径をdとしたときに、ラジアル動圧隙間径差
(D−d)/2の値が、中心軸線方向の任意位置におけ
る軸直交断面PCSにて2〜6μm、望ましくは4〜5
μmの範囲に調整されている。また、ブラケット223
は、挿通孔223aにおいて軸受部221の外周面に圧
入されているが、これを取り外した状態では、ラジアル
動圧隙間径差(D’−d’)/2の値が、軸線方向の任
意位置における軸直交断面にて3〜7μm、望ましくは
5〜6μmとなる。ただし、圧入に代えて接着としても
よく、この場合は取外し状態においても、ラジアル動圧
隙間径差(D−d)/2の値が、軸線方向の任意位置に
おける軸直交断面にて2〜6μm、望ましくは4〜5μ
mとなる。
Then, the insertion hole 21 of the fixed bearing portion 221 is
7, the value of radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2 is represented by the central axis direction, where D is the inner diameter of the inner peripheral surface of D7, and d is the outer diameter of the outer peripheral surface of the motor rotating shaft (main shaft) 212. 2 to 6 μm, preferably 4 to 5 in the axis orthogonal cross section PCS at an arbitrary position
It is adjusted to the range of μm. Also, the bracket 223
Is press-fitted into the outer peripheral surface of the bearing portion 221 in the insertion hole 223a. When the bearing is removed, the value of the radial dynamic pressure gap diameter difference (D′−d ′) / 2 is changed to an arbitrary position in the axial direction. 3 to 7 μm, preferably 5 to 6 μm in the section perpendicular to the axis. However, bonding may be used instead of press-fitting. In this case, even in the detached state, the value of the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2 is 2 to 6 μm in an axial cross section at an arbitrary position in the axial direction. , Preferably 4-5μ
m.

【0076】なお、ハードディスク装置200において
は外側の軸受部221側が固定、内側の主軸(回転軸)
212側が回転となっていたが、図3を援用して説明す
れば、ポリゴンミラー8を磁気ディスク408にて置き
換えることにより、軸受部15側が回転となり、主軸1
4側が固定となるハードディスク装置構成も当然に可能
である。
In the hard disk drive 200, the outer bearing portion 221 is fixed, and the inner main shaft (rotary shaft) is fixed.
3, the bearing 15 is rotated by replacing the polygon mirror 8 with the magnetic disk 408, and the spindle 1 is rotated.
Of course, a hard disk drive configuration in which the four sides are fixed is also possible.

【0077】なお、本発明は上記の実施例に何ら限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様で実施しうることは言うまでもない。例
えば、動圧発生用流体としては、空気以外の気体を用い
てもよいし、気体に代えて油や水等の液体を用いてもよ
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, a gas other than air may be used as the fluid for generating dynamic pressure, or a liquid such as oil or water may be used instead of the gas.

【0078】[0078]

【実施例】本発明の効果を確認するために以下の実験を
行なった。まず、図3に示す軸受部15、主軸14及び
スラスト板21,23の各部材を、アルミナ質セラミッ
ク焼結体として以下のように製造した。すなわち、原料
として、レーザー回折式粒度計にて測定した平均粒径が
1.8μmのアルミナ粉末(純度:99.9%)と、C
aO粉末(平均粒径:4μm)、MgO粉末(平均粒
径:4μm)及びSiO粉末(平均粒径:4μm)
を、重量比にて3:1:1に配合した焼結助剤粉末とを
用意した。そして、焼結助剤粉末が0.3〜15質量
%、残部アルミナ粉末となるように配合して、水と適量
のバインダーとしてのPVAとを加えて湿式混合した
後、スプレードライ法にて噴霧乾燥することにより、造
粒原料素地粉末を得た。
EXAMPLES The following experiments were conducted to confirm the effects of the present invention. First, each member of the bearing portion 15, the main shaft 14, and the thrust plates 21 and 23 shown in FIG. 3 was manufactured as an alumina ceramic sintered body as follows. That is, as a raw material, alumina powder (purity: 99.9%) having an average particle diameter of 1.8 μm measured by a laser diffraction type particle sizer, and C
aO powder (average particle size: 4 μm), MgO powder (average particle size: 4 μm) and SiO 2 powder (average particle size: 4 μm)
And a sintering aid powder mixed at a weight ratio of 3: 1: 1. Then, 0.3 to 15% by mass of the sintering aid powder is mixed so as to be the remaining alumina powder, water and an appropriate amount of PVA as a binder are added, wet-mixed, and then spray-dried. By drying, a granulated raw material base powder was obtained.

【0079】造粒原料素地粉末は、金型プレス法により
各部材形状に成形した後、1400〜1700℃の温度
にて焼成した。得られた焼結体は、動圧隙間形成面とな
る軸受部15の挿通孔15aの内周面及び両端面、主軸
14の外周面、さらにスラスト板21,23の軸受部1
5の端面に対する対向面に、番手#100〜200のダ
イアモンド砥石により、周速1000m/分の高速研磨
を施し、さらに仕上げのために、番手#2000〜#6
000のダイアモンド砥粒によりバフ研磨を行なった。
この状態で、公知の形状プロファイル測定機により、軸
受部15の、挿通孔15aの内周面の内径D、及び主軸
14の外周面の外径dを、中心軸線方向における0.5
mm間隔の軸直交断面にてそれぞれ測定し、各位置にて
ラジアル動圧隙間径差(D’−d’)/2の値を算出す
るとともに、最大値、最小値及び平均値(加工狙い値:
5μm)を求めた。そして、その測定後において、各部
材の溝パターンに予定された以外の領域をマスキングし
てショットブラスト処理することにより、図2に示す動
圧溝を形成した。
The granulated raw material powder was formed into each member shape by a die pressing method, and then fired at a temperature of 1400 to 1700 ° C. The obtained sintered body is formed on the inner peripheral surface and both end surfaces of the insertion hole 15a of the bearing portion 15 which becomes the dynamic pressure gap forming surface, the outer peripheral surface of the main shaft 14, and the bearing portion 1 of the thrust plates 21 and 23.
No. 5 is subjected to high-speed polishing at a peripheral speed of 1000 m / min with a diamond grindstone of # 100 to # 200 on a surface opposed to the end face of # 5, and # 2000 to # 6 for finishing.
Buffing was performed with 000 diamond abrasive grains.
In this state, the inner diameter D of the inner peripheral surface of the insertion hole 15a and the outer diameter d of the outer peripheral surface of the main shaft 14 of the bearing portion 15 are set to 0.5 in the center axis direction by a known shape profile measuring instrument.
Measure each at a cross section perpendicular to the axis at mm intervals, calculate the radial dynamic pressure gap diameter difference (D'-d ') / 2 at each position, and calculate the maximum value, minimum value and average value (processing target value). :
5 μm). Then, after the measurement, regions other than those planned in the groove pattern of each member were masked and shot blasted to form the dynamic pressure grooves shown in FIG.

【0080】そして、各動圧隙間形成面において、動圧
溝を形成していない研磨面領域を光学顕微鏡観察し、そ
の観察画像上において公知の手法を用いて画像解析する
ことにより、アルミナ結晶粒子の平均寸法(平均粒径)
を求めた。さらに、表面空孔に関しては、寸法2〜20
μmの空孔の面積率を求めた。また、各部材の見かけ密
度をアルキメデス法により測定し、アルミナ及び焼結助
剤の配合比から見積もられる真密度を用いて相対密度の
値を算出した。
Then, on each of the dynamic pressure gap forming surfaces, the polished surface area where the dynamic pressure grooves are not formed is observed with an optical microscope, and the observed image is subjected to image analysis using a known method, thereby obtaining alumina crystal particles. Average size (average particle size)
I asked. Further, regarding surface vacancies, dimensions 2 to 20
The area ratio of pores of μm was determined. The apparent density of each member was measured by the Archimedes method, and the value of the relative density was calculated using the true density estimated from the mixing ratio of alumina and the sintering aid.

【0081】次に、上記各部材を図3に示す動圧軸受付
きモータに組み込み、以下の試験を行なった。 回転数30000rpmにて連続回転させたときの、
回転部分となる軸受部15の回転振れ量(回転軸線と直
交する向きにおける外周面測定位置の最大振れ振幅)
を、レーザー干渉式測長器を用いて測定する。そして、
振れ量が0.1μm未満のものを優(◎)、同じく0.
1μm以上0.2μm未満のものを良(○)、0.2μ
m以上0.3μm未満のものを可(△)、0.3μmを
超えるものを不可(×)として評価した。
Next, each of the above members was assembled into a motor with a dynamic pressure bearing shown in FIG. 3 and the following test was conducted. When continuously rotating at a rotation speed of 30,000 rpm,
Rotational runout of the bearing portion 15 that is a rotating part (maximum runout amplitude of the outer peripheral surface measurement position in a direction perpendicular to the rotation axis)
Is measured using a laser interferometer. And
A sample having a runout of less than 0.1 μm is excellent (().
Good for 1 μm or more and less than 0.2 μm (good), 0.2 μm
Those having a length of not less than m and less than 0.3 μm were evaluated as acceptable (△), and those exceeding 0.3 μm were evaluated as unacceptable (×).

【0082】停止状態から回転数30000rpmま
で加速し、1分保持した後、停止させるサイクルを10
0000回まで繰り返す。そして、動圧隙間形成面の凝
着摩耗に関しては、サイクル終了まで、動圧隙間形成面
に凝着摩耗の全く見られなかったものを優(◎)、サイ
クル終了時に凝着摩耗が見られたが極めて僅かであった
ものを良(○)、サイクル終了時に多少の凝着摩耗が見
られたが問題のなかったものを可(△)、サイクル途中
で大きな凝着摩耗が発生し、試験続行不能となったもの
を不可(×)として評価した。さらに、軸受部15のス
ラスト動圧隙間形成面を利用して、JIS:Z2245
に規定された方法により荷重15Nにてロックウェル硬
さを測定した。なお、支持体7を軸受部15に圧入した
段階で、軸受部15の挿通孔内周面の内径Dを再測定す
る一方、主軸14の外周面の外径は変化なしとみなし
て、そのままdの値として採用し、各位置での(D−
d)/2の値を求めた。以上の結果を表1及び表2に示
す。
From the stopped state, the rotation speed is accelerated to 30,000 rpm, and after holding for 1 minute, the cycle for stopping is 10 cycles.
Repeat up to 0000 times. Regarding the adhesive wear of the dynamic pressure gap forming surface, the adhesive wear was not observed at all at the dynamic pressure gap forming surface until the end of the cycle (優), and the adhesive wear was observed at the end of the cycle. The test was continued when the test was extremely slight (good), good adhesion was observed at the end of the cycle, but no problem was observed at the end of the cycle (△). Those which became impossible were evaluated as impossible (x). Further, by utilizing the thrust dynamic pressure gap forming surface of the bearing portion 15, JIS: Z2245
The Rockwell hardness was measured at a load of 15 N according to the method specified in (1). At the stage where the support 7 is pressed into the bearing portion 15, the inner diameter D of the inner peripheral surface of the insertion hole of the bearing portion 15 is measured again, while the outer diameter of the outer peripheral surface of the main shaft 14 is assumed to be unchanged, and , And (D-
d) / 2 was determined. The above results are shown in Tables 1 and 2.

【0083】[0083]

【表1】 [Table 1]

【0084】[0084]

【表2】 [Table 2]

【0085】この結果からも明らかな通り、アルミナ質
セラミックのアルミナ含有率を90〜99.5質量%と
することにより、ラジアル動圧隙間径差(D−d)/2
の値を軸線方向の任意の位置にて2〜6μmの範囲に収
めることができ、それにより、回転振れや凝着摩耗も生
じにくくなることがわかる。
As is apparent from these results, by setting the alumina content of the alumina ceramic to 90 to 99.5% by mass, the radial dynamic pressure gap diameter difference (D−d) / 2 was obtained.
Can be set within a range of 2 to 6 μm at an arbitrary position in the axial direction, and as a result, rotation runout and adhesive wear are hardly generated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセラミック動圧軸受の一構成例を示す
断面模式図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of a ceramic dynamic pressure bearing of the present invention.

【図2】ラジアル動圧隙間形成面に形成される動圧溝及
びスラスト動圧隙間形成面に形成される動圧溝の一例を
それぞれ示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a dynamic pressure groove formed on a radial dynamic pressure gap forming surface and an example of a dynamic pressure groove formed on a thrust dynamic pressure gap forming surface.

【図3】本発明のセラミック動圧軸受が使用されたポリ
ゴンスキャナ用モータユニットの一例を示す正面断面
図。
FIG. 3 is a front sectional view showing an example of a polygon scanner motor unit using the ceramic dynamic pressure bearing of the present invention.

【図4】図3の要部をなすセラミック動圧軸受の正面断
面図及び分解斜視図。
FIG. 4 is a front sectional view and an exploded perspective view of a ceramic dynamic pressure bearing which is a main part of FIG. 3;

【図5】表面空孔が形成された動圧隙間形成面を示す模
式図及び研磨時の脱粒により表面空孔が形成される様子
を示す説明図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a dynamic pressure gap forming surface in which surface holes are formed, and an explanatory diagram showing a state in which surface holes are formed by grain shedding during polishing.

【図6】空孔(ないし結晶粒子)の寸法の定義を示す説
明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing the definition of the size of a hole (or crystal particle).

【図7】本発明のセラミック動圧軸受が使用されたモー
タユニットの変形例を示す断面模式図。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a modified example of a motor unit using the ceramic dynamic pressure bearing of the present invention.

【図8】さらに別の変形例の要部を示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing a main part of still another modified example.

【図9】本発明のセラミック動圧軸受を用いたポリゴン
スキャナの一例を示す正面断面図。
FIG. 9 is a front sectional view showing an example of a polygon scanner using the ceramic dynamic pressure bearing of the present invention.

【図10】本発明のセラミック動圧軸受を用いたハード
ディスク装置の一例を示す正面断面図。
FIG. 10 is a front sectional view showing an example of a hard disk drive using the ceramic dynamic pressure bearing of the present invention.

【図11】アルミナ質セラミック焼結体の組織を示す模
式図。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a structure of an alumina ceramic sintered body.

【図12】セラミック結晶粒子の脱落による種々の空孔
形成態様を示す模式図。
FIG. 12 is a schematic diagram showing various modes of forming pores by dropping of ceramic crystal particles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,90 ポリゴンスキャナ 3,33,101,251 セラミック動圧軸受 14,39,105,212 主軸 15,35,107,221 軸受部 15a 挿通孔 17,38,91,240 ラジアル動圧隙間 18,92 スラスト動圧隙間 21,23,103,109,222 スラスト板 M 動圧隙間形成面 M1,M2 ラジアル動圧隙間形成面 M3〜M6 スラスト動圧隙間形成面 1,90 Polygon scanner 3,33,101,251 Ceramic dynamic pressure bearing 14,39,105,212 Main shaft 15,35,107,221 Bearing part 15a Insertion hole 17,38,91,240 Radial dynamic pressure gap 18,92 Thrust dynamic pressure gap 21, 23, 103, 109, 222 Thrust plate M Dynamic pressure gap forming surface M1, M2 Radial dynamic pressure gap forming surface M3 to M6 Thrust dynamic pressure gap forming surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 21/24 C04B 35/10 E Fターム(参考) 3J011 AA10 AA20 BA06 CA02 DA01 DA02 JA02 KA02 KA03 LA01 MA02 QA01 SD04 4G030 AA07 AA08 AA36 AA37 BA18 BA20 GA11 GA14 GA19 GA22 GA27 GA32 5H607 BB01 BB07 CC01 DD03 DD16 GG09 GG12 GG14 GG15 KK04 5H621 GA01 JK17 JK19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02K 21/24 C04B 35/10 EF term (Reference) 3J011 AA10 AA20 BA06 CA02 DA01 DA02 JA02 KA02 KA03 LA01 MA02 QA01 SD04 4G030 AA07 AA08 AA36 AA37 BA18 BA20 GA11 GA14 GA19 GA22 GA27 GA32 5H607 BB01 BB07 CC01 DD03 DD16 GG09 GG12 GG14 GG15 KK04 5H621 GA01 JK17 JK19

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円筒状の外周面を有する第一部材と、円
筒状の挿通孔を有した第二部材とを有し、前記第二部材
の前記挿通孔に該第一部材が挿通されるとともに、前記
第二部材の挿通孔内面と、これに挿通される前記第一部
材の外周面とをそれぞれラジアル動圧隙間形成面とし
て、それらラジアル動圧隙間形成面の間にラジアル動圧
隙間が形成され、それら第一部材と第二部材との相対回
転に伴い、前記ラジアル動圧隙間に流体動圧を発生させ
るよう構成され、 前記第一部材及び前記第二部材とはいずれも、Al
換算したAl成分の含有率が90〜99.5質量%で
あって、酸化物系焼結助剤成分を酸化物換算にて0.5
〜10質量%含有するアルミナ質セラミックにて構成さ
れ、さらに、前記第二部材の、前記挿通孔内周面の任意
の軸直交断面における内径をD、他方、前記第一部材の
任意の軸直交断面における外周面の外径をdとして、
(D−d)/2が2〜6μmの範囲に調整されているこ
とを特徴とするセラミック動圧軸受。
A first member having a cylindrical outer peripheral surface and a second member having a cylindrical insertion hole, wherein the first member is inserted through the insertion hole of the second member. Along with the inner surface of the insertion hole of the second member and the outer peripheral surface of the first member inserted therethrough as a radial dynamic pressure gap forming surface, a radial dynamic pressure gap is formed between the radial dynamic pressure gap forming surfaces. is formed, with the relative rotation between their first and second members, the is configured to generate a fluid dynamic pressure between the radial dynamic圧隙, both said first member and said second member, Al 2 O
The content of the Al component in terms of 3 is 90 to 99.5% by mass, and the oxide-based sintering aid component is 0.5% in terms of oxide.
D is the inner diameter of the second member at an arbitrary axis orthogonal cross section of the inner peripheral surface of the insertion hole, and the other is an arbitrary axis orthogonal to the first member. Assuming that the outer diameter of the outer peripheral surface in the cross section is d,
(Dd) / 2 is adjusted in the range of 2 to 6 μm.
【請求項2】 前記アルミナ質セラミックの見かけ密度
が3.5〜3.9g/cmである請求項1記載のセラ
ミック動圧軸受。
2. The ceramic dynamic pressure bearing according to claim 1, wherein the apparent density of the alumina ceramic is 3.5 to 3.9 g / cm 3 .
【請求項3】 前記アルミナ質セラミックの相対密度が
90%以上である請求項1又は2に記載のセラミック動
圧軸受。
3. The ceramic dynamic pressure bearing according to claim 1, wherein the relative density of the alumina ceramic is 90% or more.
【請求項4】 前記アルミナ質セラミック結晶粒子の平
均粒径が1〜7μmである請求項1ないし3のいずれか
1項に記載のセラミック動圧軸受。
4. The ceramic dynamic pressure bearing according to claim 1, wherein the average particle size of the alumina-based ceramic crystal particles is 1 to 7 μm.
【請求項5】 回転軸線方向における前記第二部材の少
なくとも一方の端面に対向する形で配置されるスラスト
板を有し、前記第二部材の端面と、これに対向する前記
スラスト板の対向面とをそれぞれスラスト動圧隙間形成
面として、それらスラスト動圧隙間形成面の間にスラス
ト動圧隙間が形成されている請求項1ないし4のいずれ
か1項に記載のセラミック動圧軸受。
5. A thrust plate arranged to face at least one end surface of the second member in a direction of a rotation axis, wherein an end surface of the second member and an opposing surface of the thrust plate facing the end surface are provided. 5. The ceramic dynamic pressure bearing according to claim 1, wherein a thrust dynamic pressure gap is formed between the thrust dynamic pressure gap forming surfaces.
【請求項6】 前記アルミナ質セラミックからなる動圧
隙間形成面において、粒径2〜5μmのセラミック結晶
粒子の面積率が40%以上であることを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか1項に記載のセラミック動圧軸
受。
6. The method according to claim 1, wherein an area ratio of ceramic crystal particles having a particle size of 2 to 5 μm is 40% or more on the surface of the dynamic pressure gap forming surface made of the alumina ceramic. The ceramic dynamic pressure bearing according to the paragraph.
【請求項7】 前記アルミナ質セラミックからなる動圧
隙間形成面に存在する表面空孔の平均寸法が、セラミッ
ク結晶粒子の平均粒径よりも大である請求項1ないし6
のいずれか1項に記載のセラミック動圧軸受。
7. An average size of surface vacancies existing on a dynamic pressure gap forming surface made of alumina ceramic is larger than an average particle size of ceramic crystal particles.
The ceramic dynamic pressure bearing according to any one of the preceding claims.
【請求項8】 前記アルミナ質セラミックからなる動圧
隙間形成面に存在する表面空孔の平均寸法が2〜20μ
mである請求項1ないし7のいずれか1項に記載のセラ
ミック動圧軸受。
8. An average size of surface pores existing on a dynamic pressure gap forming surface made of the alumina ceramic is 2 to 20 μm.
The ceramic dynamic pressure bearing according to any one of claims 1 to 7, wherein m is m.
【請求項9】 前記アルミナ質セラミックからなる動圧
隙間形成面における、寸法2〜20μmの表面空孔の形
成面積率が10〜60%である請求項1ないし8のいず
れか1項に記載のセラミック動圧軸受。
9. The method according to claim 1, wherein the formation area ratio of surface pores having a size of 2 to 20 μm on the dynamic pressure gap forming surface made of the alumina ceramic is 10 to 60%. Ceramic dynamic pressure bearing.
【請求項10】 前記アルミナ質セラミックは、相対密
度が90%以上の緻密セラミック焼結体であって、焼結
体中に存在する寸法2〜20μmの空孔が主に、前記動
圧隙間形成面に前記表面空孔の形で局在化した形で存在
するものである請求項1ないし9のいずれか1項に記載
のセラミック動圧軸受。
10. The alumina ceramic is a dense ceramic sintered body having a relative density of 90% or more, and mainly has pores having a size of 2 to 20 μm which are present in the sintered body. The ceramic dynamic pressure bearing according to any one of claims 1 to 9, wherein the ceramic hydrodynamic bearing exists in a form localized on the surface in the form of the surface voids.
【請求項11】 前記表面空孔は、前記動圧隙間形成面
を加工仕上げする際に、セラミック結晶粒子が脱落して
形成されたものである請求項10記載のセラミック動圧
軸受。
11. The ceramic dynamic pressure bearing according to claim 10, wherein the surface pores are formed by dropping ceramic crystal grains when processing and finishing the dynamic pressure gap forming surface.
【請求項12】 前記ラジアル動圧隙間形成面及び前記
スラスト動圧形成面の少なくともいずれかに動圧溝が形
成されている請求項1ないし11のいずれか1項に記載
のセラミック動圧軸受。
12. The ceramic dynamic pressure bearing according to claim 1, wherein a dynamic pressure groove is formed on at least one of the radial dynamic pressure gap forming surface and the thrust dynamic pressure forming surface.
【請求項13】 ハードディスク装置のハードディスク
回転主軸部分の軸受として使用される請求項1ないし1
2のいずれか1項に記載のセラミック動圧軸受。
13. A hard disk drive as a bearing for a rotating spindle portion of a hard disk drive.
3. The ceramic dynamic pressure bearing according to any one of 2.
【請求項14】 ポリゴンスキャナのポリゴンミラー回
転主軸部分の軸受として使用される請求項1ないし12
のいずれか1項に記載のセラミック動圧軸受。
14. A polygon scanner used as a bearing for a rotary spindle portion of a polygon mirror of a polygon scanner.
The ceramic dynamic pressure bearing according to any one of the preceding claims.
【請求項15】 請求項1ないし14のいずれか1項に
記載のセラミック動圧軸受をモータ回転出力部の軸受と
して用いたことを特徴とする軸受付きモータ。
15. A motor with a bearing, wherein the ceramic dynamic pressure bearing according to any one of claims 1 to 14 is used as a bearing of a motor rotation output section.
【請求項16】 ハードディスク装置のハードディスク
回転駆動部に使用される請求項15記載の軸受付きモー
タ。
16. The motor with a bearing according to claim 15, which is used for a hard disk rotation drive section of a hard disk device.
【請求項17】 ポリゴンスキャナのポリゴンミラー駆
動部に使用される請求項15記載の軸受付きモータ。
17. The motor with a bearing according to claim 15, which is used for a polygon mirror driving section of a polygon scanner.
【請求項18】 最大回転数が8000rpm以上の高
速回転用モータである請求項15ないし17のいずれか
1項に記載の軸受付きモータ。
18. The motor with a bearing according to claim 15, which is a high-speed motor having a maximum rotation speed of 8000 rpm or more.
【請求項19】 請求項16又は18に記載の軸受付き
モータと、その軸受付きモータにより回転駆動されるハ
ードディスクとを備えたことを特徴とするハードディス
ク装置。
19. A hard disk drive comprising the motor with a bearing according to claim 16 and a hard disk rotationally driven by the motor with a bearing.
【請求項20】 前記ハードディスクが前記第二部材の
外周面に直接圧入されるか、または、前記第二部材の外
周面に圧入された支持部材に前記ハードディスクが取り
付けられ、かつ前記第二部材に圧入された前記ハードデ
ィスク又は前記支持部材を取り外した際に、前記第二部
材の、前記挿通孔内周面の任意の軸直交断面における内
径をD’、他方、前記第一部材の、外周面の任意の軸直
交断面における外径をd’として、(D’−d’)/2
が3〜7μmの範囲に調整されている請求項19に記載
のハードディスク装置。
20. The hard disk is directly pressed into an outer peripheral surface of the second member, or the hard disk is attached to a support member pressed into an outer peripheral surface of the second member, and the hard disk is attached to the second member. When the press-fitted hard disk or the support member is removed, the inner diameter of the second member at an arbitrary axis orthogonal cross section of the inner peripheral surface of the insertion hole is D ′, and the other is the outer peripheral surface of the first member. (D′−d ′) / 2, where d ′ is the outer diameter in an arbitrary cross section orthogonal to the axis.
The hard disk drive according to claim 19, wherein is adjusted to a range of 3 to 7 µm.
【請求項21】 請求項17又は18に記載の軸受付き
モータと、そのベアリング付きモータにより回転駆動さ
れるポリゴンミラーとを備えたことを特徴とするポリゴ
ンスキャナ。
21. A polygon scanner, comprising: the motor with a bearing according to claim 17; and a polygon mirror rotated and driven by the motor with the bearing.
【請求項22】 前記ポリゴンミラーが前記第二部材の
外周面に直接圧入されるか、または、前記第二部材の外
周面に圧入された支持部材に前記ポリゴンミラーが取り
付けられ、かつ前記第二部材に圧入された前記ポリゴン
ミラー又は前記支持部材を取り外した際に、前記第二部
材の、前記挿通孔内周面の任意の軸直交断面における内
径をD’、他方、前記第一部材の、外周面の任意の軸直
交断面における外径をd’として、(D’−d’)/2
が3〜7μmの範囲に調整されている請求項21に記載
のポリゴンスキャナ。
22. The polygon mirror is directly pressed into the outer peripheral surface of the second member, or the polygon mirror is attached to a support member pressed into the outer peripheral surface of the second member, and When the polygon mirror or the support member press-fitted to the member is removed, the inner diameter of the second member at an arbitrary axis orthogonal cross section of the inner peripheral surface of the insertion hole is D ′, and the other of the first member is (D′−d ′) / 2, where d ′ is the outer diameter of the outer peripheral surface at any cross section orthogonal to the axis.
22. The polygon scanner according to claim 21, wherein is adjusted to a range of 3 to 7 μm.
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