JP3513273B2 - 気体軸受けユニット - Google Patents
気体軸受けユニットInfo
- Publication number
- JP3513273B2 JP3513273B2 JP17985095A JP17985095A JP3513273B2 JP 3513273 B2 JP3513273 B2 JP 3513273B2 JP 17985095 A JP17985095 A JP 17985095A JP 17985095 A JP17985095 A JP 17985095A JP 3513273 B2 JP3513273 B2 JP 3513273B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- shaft portion
- treated
- plating
- bearing portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンターのスキャナーモーター等に用いられる気体軸受
けユニットに関する。
リンターのスキャナーモーター等に用いられる気体軸受
けユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スキャナーモーター用軸受けとし
ては、通常、潤滑オイルを用いたベアリングが使用され
ていた。しかし近年の高画質化に伴い、必要回転数が８
０００ｒｐｍから２００００ｒｐｍへ増加しようとして
いる。このような高回転数でモーターを駆動すると、従
来の潤滑オイルを用いた軸受けでは、オイルの粘性抵抗
が大きくなるため、回転効率が急激に悪くなったり軸振
れが急激に増加したりする。そのため現在では、粘性抵
抗の小さい気体軸受けユニットが使用されようとしてい
る。
ては、通常、潤滑オイルを用いたベアリングが使用され
ていた。しかし近年の高画質化に伴い、必要回転数が８
０００ｒｐｍから２００００ｒｐｍへ増加しようとして
いる。このような高回転数でモーターを駆動すると、従
来の潤滑オイルを用いた軸受けでは、オイルの粘性抵抗
が大きくなるため、回転効率が急激に悪くなったり軸振
れが急激に増加したりする。そのため現在では、粘性抵
抗の小さい気体軸受けユニットが使用されようとしてい
る。
【０００３】従来の高速小型モーターの気体軸受けユニ
ットの材質は、軸および軸受けともにセラミックスであ
ることが多い。この理由は、起動・停止の繰り返し回数
が非常に多いためである。実際、気体軸受けが気体を介
して潤滑するための回転数は１００００ｒｐｍ以上とい
われ、起動からその回転数にいたるまでの間、オイルレ
スの状態で軸と軸受けとが接触し、その結果、摩耗量が
多くなる。このような条件下で、セラミックスの代わり
に金属で軸受け部分を構成すると、凝着摩耗による焼き
付き現象を起こす。これは、高速で軸と軸受けが衝突す
ることによる摩擦熱などにより、接触部分が瞬時に焼き
付いてしまう現象である。したがって、一般にこのよう
な問題を防ぐためには、硬く、高温で安定な、かつ動摩
擦係数の低いセラミックス、例えば比較的加工しやすい
Ｓｉ3Ｎ4等が用いられていた。
ットの材質は、軸および軸受けともにセラミックスであ
ることが多い。この理由は、起動・停止の繰り返し回数
が非常に多いためである。実際、気体軸受けが気体を介
して潤滑するための回転数は１００００ｒｐｍ以上とい
われ、起動からその回転数にいたるまでの間、オイルレ
スの状態で軸と軸受けとが接触し、その結果、摩耗量が
多くなる。このような条件下で、セラミックスの代わり
に金属で軸受け部分を構成すると、凝着摩耗による焼き
付き現象を起こす。これは、高速で軸と軸受けが衝突す
ることによる摩擦熱などにより、接触部分が瞬時に焼き
付いてしまう現象である。したがって、一般にこのよう
な問題を防ぐためには、硬く、高温で安定な、かつ動摩
擦係数の低いセラミックス、例えば比較的加工しやすい
Ｓｉ3Ｎ4等が用いられていた。
【０００４】また、軸の密度が小さいことは気体軸受け
の回転質量を低減するため、軸振れを小さくする意味で
重要であり、このためセラミックスの中でも密度の低い
Ｓｉ 3Ｎ4（ρ＝３．２）が用いられていた。
の回転質量を低減するため、軸振れを小さくする意味で
重要であり、このためセラミックスの中でも密度の低い
Ｓｉ 3Ｎ4（ρ＝３．２）が用いられていた。
【０００５】しかし近年では、さらに密度の小さい軸材
料が要求されている。また、セラミックスの加工は砥石
による研削加工より主に行われ、特にスキャナーモータ
ー用などの小型で複雑な形状のものについては加工が困
難であり、寸法精度の高いものが得られにくかったり、
コストが非常に高かったりした。
料が要求されている。また、セラミックスの加工は砥石
による研削加工より主に行われ、特にスキャナーモータ
ー用などの小型で複雑な形状のものについては加工が困
難であり、寸法精度の高いものが得られにくかったり、
コストが非常に高かったりした。
【０００６】そのため、金属基材にメッキを施した複合
材料を気体軸受けに応用する研究が盛んに行われてい
る。従来の複合材料の代表的なものとしては、Ｎｉ−Ｐ
中にＳｉＣのセラミックス粒子を分散させた複合メッキ
（以下「Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣ」という。）をアルミニウム
基材の表面にコーティングしたもの等がある。このよう
な複合メッキを用いる理由は、セラミックスの硬く、高
温で化学的に安定な性質を付与するためである。複合メ
ッキとしては、粒径２〜５μｍのＳｉＣのセラミックス
粒子をＮｉ−Ｐの無電解メッキ浴中に分散させたものが
多く用いられている。
材料を気体軸受けに応用する研究が盛んに行われてい
る。従来の複合材料の代表的なものとしては、Ｎｉ−Ｐ
中にＳｉＣのセラミックス粒子を分散させた複合メッキ
（以下「Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣ」という。）をアルミニウム
基材の表面にコーティングしたもの等がある。このよう
な複合メッキを用いる理由は、セラミックスの硬く、高
温で化学的に安定な性質を付与するためである。複合メ
ッキとしては、粒径２〜５μｍのＳｉＣのセラミックス
粒子をＮｉ−Ｐの無電解メッキ浴中に分散させたものが
多く用いられている。
【０００７】その他の材料としてテフロン等も検討され
ている。
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣは、そのＳｉＣのセラミック粒子の密
度が大きく（ρ＝３．１２）かつ粒子形状が球形である
ため、浴中での沈降速度が大きく、その結果、浴中の姿
勢によりメッキの膜厚が部分的に変化して精密な寸法で
メッキを形成しにくい。そのため、摺動面はやはり多少
研削加工する必要があった。また、この複合メッキは動
摩擦係数が０．２８程度であり、これはセラミックス単
体（Ｓｉ3Ｎ4）の動摩擦係数０．１２に比べて大きく、
焼き付き現象を完全に押えることは不可能であった。
Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣは、そのＳｉＣのセラミック粒子の密
度が大きく（ρ＝３．１２）かつ粒子形状が球形である
ため、浴中での沈降速度が大きく、その結果、浴中の姿
勢によりメッキの膜厚が部分的に変化して精密な寸法で
メッキを形成しにくい。そのため、摺動面はやはり多少
研削加工する必要があった。また、この複合メッキは動
摩擦係数が０．２８程度であり、これはセラミックス単
体（Ｓｉ3Ｎ4）の動摩擦係数０．１２に比べて大きく、
焼き付き現象を完全に押えることは不可能であった。
【０００９】また、セラミックス（Ｓｉ3Ｎ4）同士が接
触した場合や、Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣ同士が接触した場合に
おいては、摩耗量は少ないが摩耗痕が付きやすい欠点を
持っている。
触した場合や、Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣ同士が接触した場合に
おいては、摩耗量は少ないが摩耗痕が付きやすい欠点を
持っている。
【００１０】その他の材料としてテフロン等で軸受けを
作製した場合は、焼き付き現象は発生しないが摩耗量が
多いため実用に耐えなかった。
作製した場合は、焼き付き現象は発生しないが摩耗量が
多いため実用に耐えなかった。
【００１１】そこで本発明の目的は、耐久性が高く、焼
き付き現象が発生せず、容易に且つ低コストで作製でき
る気体軸受けを提供することである。
き付き現象が発生せず、容易に且つ低コストで作製でき
る気体軸受けを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
【００１３】第１の本発明は、軸部および軸受け部から
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受
け部側のどちらか一方の領域がアルマイト処理され、他
方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによって
表面処理され且つ硬度（Ｈｖ：ビッカース硬度）が７０
０以上になるように加熱処理されていることを特徴とす
る気体軸受けユニットに関する。
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受
け部側のどちらか一方の領域がアルマイト処理され、他
方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによって
表面処理され且つ硬度（Ｈｖ：ビッカース硬度）が７０
０以上になるように加熱処理されていることを特徴とす
る気体軸受けユニットに関する。
【００１４】第２の本発明は、軸部および軸受け部から
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受
け部側のどちらか一方の領域が、アルマイト処理され、
他方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによっ
て表面処理されていることを特徴とする気体軸受けユニ
ットに関する。
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受
け部側のどちらか一方の領域が、アルマイト処理され、
他方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによっ
て表面処理されていることを特徴とする気体軸受けユニ
ットに関する。
【００１５】第３の本発明は、軸部および軸受け部から
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受
け部側の両方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッ
キによって表面処理され、且つ表面の硬度（Ｈｖ）が７
００以上になるように加熱処理されていることを特徴と
する気体軸受けユニットに関する。
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受
け部側の両方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッ
キによって表面処理され、且つ表面の硬度（Ｈｖ）が７
００以上になるように加熱処理されていることを特徴と
する気体軸受けユニットに関する。
【００１６】第４の本発明は、軸部および軸受け部から
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受
け部側の両方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッ
キによって表面処理されていることを特徴とする気体軸
受けユニットに関する。
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受
け部側の両方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッ
キによって表面処理されていることを特徴とする気体軸
受けユニットに関する。
【００１７】第５の本発明は、軸部および軸受け部から
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受
け部側のどちらか一方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−
Ｐ系メッキによって表面処理され且つ硬度（Ｈｖ）が７
００以上になるように加熱処理され、他方の領域が、黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処理されて
いることを特徴とする気体軸受けユニットに関する。
なり、この軸部または軸受け部の一方に溝付き部分を有
する気体軸受けユニットにおいて、少なくとも軸部と軸
受け部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受
け部側のどちらか一方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−
Ｐ系メッキによって表面処理され且つ硬度（Ｈｖ）が７
００以上になるように加熱処理され、他方の領域が、黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処理されて
いることを特徴とする気体軸受けユニットに関する。
【００１８】第６の本発明は、軸部および軸受け部の基
材が、アルミニウムを主成分としたジュラルミン系材料
である第１〜５のいずれか発明の気体軸受けユニットに
関する。
材が、アルミニウムを主成分としたジュラルミン系材料
である第１〜５のいずれか発明の気体軸受けユニットに
関する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】本発明の気体軸受けユニットの基材として
は金属が最適である。切削加工やプレス、最近では金属
粉末のよる焼結品も形成することができ、複雑な形状も
追加工が少なくてすむためである。本発明に用いられる
基材としては、一般的に加工性のよい鉄や銅やアルミニ
ウム等が用いられる。さらにこのような基材としては、
軽く（密度が小さく）、且つ磁性を持たないことが望ま
しい。駆動コイルによる磁束分布に影響を与えないため
には磁性を持たないことが必要である。これらの条件を
満足するものとしてアルミニウム系の材料が最も適して
いる。アルミニウム系材料の中でも特にジュラルミンが
硬度も高いため適している。さらにその中でも２０２４
系（旧ＪＩＳ）のものは硬度（Ｈｖ）が１２０以上ある
ため最も好ましい（通常のアルミニウム材料はＨｖが７
０である）。
は金属が最適である。切削加工やプレス、最近では金属
粉末のよる焼結品も形成することができ、複雑な形状も
追加工が少なくてすむためである。本発明に用いられる
基材としては、一般的に加工性のよい鉄や銅やアルミニ
ウム等が用いられる。さらにこのような基材としては、
軽く（密度が小さく）、且つ磁性を持たないことが望ま
しい。駆動コイルによる磁束分布に影響を与えないため
には磁性を持たないことが必要である。これらの条件を
満足するものとしてアルミニウム系の材料が最も適して
いる。アルミニウム系材料の中でも特にジュラルミンが
硬度も高いため適している。さらにその中でも２０２４
系（旧ＪＩＳ）のものは硬度（Ｈｖ）が１２０以上ある
ため最も好ましい（通常のアルミニウム材料はＨｖが７
０である）。
【００２１】本発明ではさらに硬度を高め耐久性をよく
するため、上記の基材に表面処理を施す。表面処理とし
ては、スパッタや蒸着のような物理的成膜方法があるが
それらは膜厚を厚くすることが困難であり、通常、３μ
ｍ程度が最高膜厚となってしまう。これ以上の膜厚を形
成する場合、成膜時間が５時間以上も必要となり生産性
が低くなる。また、軸受け部の内部に均一に成膜するこ
とが困難であり、軸部を均一成膜するためにも回転させ
るような特殊装置が必要となる。
するため、上記の基材に表面処理を施す。表面処理とし
ては、スパッタや蒸着のような物理的成膜方法があるが
それらは膜厚を厚くすることが困難であり、通常、３μ
ｍ程度が最高膜厚となってしまう。これ以上の膜厚を形
成する場合、成膜時間が５時間以上も必要となり生産性
が低くなる。また、軸受け部の内部に均一に成膜するこ
とが困難であり、軸部を均一成膜するためにも回転させ
るような特殊装置が必要となる。
【００２２】そこで本発明では、軸受け部の内部でも均
一に成膜できる無電解メッキ法を採用した。この無電解
メッキ法によれば、電気メッキに比べて均一な成膜が可
能であるのみならず、特にＮｉ−Ｐ系やＮｉ−Ｂ系のメ
ッキを用いる場合、メッキ材料の添加材である半原子の
リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）等とマトリックス金属原子と
の化合物を２００℃以上の加熱により析出させて表面の
硬度をＨｖ７００以上にも向上できるメリットを合わせ
持っている。また、成膜速度も５μｍ／ｈｒ程度であり
生産性は十分である。
一に成膜できる無電解メッキ法を採用した。この無電解
メッキ法によれば、電気メッキに比べて均一な成膜が可
能であるのみならず、特にＮｉ−Ｐ系やＮｉ−Ｂ系のメ
ッキを用いる場合、メッキ材料の添加材である半原子の
リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）等とマトリックス金属原子と
の化合物を２００℃以上の加熱により析出させて表面の
硬度をＨｖ７００以上にも向上できるメリットを合わせ
持っている。また、成膜速度も５μｍ／ｈｒ程度であり
生産性は十分である。
【００２３】本発明に用いるメッキ材料は、黒鉛を含有
したＮｉ−Ｐ系やＮｉ−Ｂ系のメッキに材料が用いられ
る。これらのメッキ材料中の黒鉛の含有量は１〜４ｗｔ
％が好ましい。また、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系のメッ
キ材料中のＰの含有量は、８〜９ｗｔ％が好ましい。黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系のメッキ材料中のＢの含有量
は、０．５〜２ｗｔ％が好ましい。このようなメッキに
含有される黒鉛は、各種環境下で化学的に安定な固体潤
滑剤として機能する。この黒鉛は密度（ρ＝２．２５）
が小さく燐片状であるため、メッキ浴中に浮遊しやす
く、この液を攪拌・振動させることによって、浴中の姿
勢による膜厚分布差も小さくなり、また軸受けの穴の内
部のメッキも良好に行われる。
したＮｉ−Ｐ系やＮｉ−Ｂ系のメッキに材料が用いられ
る。これらのメッキ材料中の黒鉛の含有量は１〜４ｗｔ
％が好ましい。また、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系のメッ
キ材料中のＰの含有量は、８〜９ｗｔ％が好ましい。黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系のメッキ材料中のＢの含有量
は、０．５〜２ｗｔ％が好ましい。このようなメッキに
含有される黒鉛は、各種環境下で化学的に安定な固体潤
滑剤として機能する。この黒鉛は密度（ρ＝２．２５）
が小さく燐片状であるため、メッキ浴中に浮遊しやす
く、この液を攪拌・振動させることによって、浴中の姿
勢による膜厚分布差も小さくなり、また軸受けの穴の内
部のメッキも良好に行われる。
【００２４】上記の黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキ及
びＮｉ−Ｂ系メッキは、基材の表面に形成したのち加熱
処理することによって、さらに硬度を高くすることがで
きる。本発明の目的を達成するためには、表面の硬度
（Ｈｖ）が７００以上であることが望ましい。黒鉛を含
有したＮｉ−Ｐ系メッキでは、２００〜６００℃で１時
間程度加熱することにより、表面の硬度（Ｈｖ）を７０
０以上にすることができる。一方、黒鉛を含有したＮｉ
−Ｂ系メッキにおいては、加熱処理を行わなくても表面
の硬度（Ｈｖ）が７００以上となるが、加熱処理を行う
ことにより、条件によっては硬度（Ｈｖ）を１５００に
まで向上させることができる。
びＮｉ−Ｂ系メッキは、基材の表面に形成したのち加熱
処理することによって、さらに硬度を高くすることがで
きる。本発明の目的を達成するためには、表面の硬度
（Ｈｖ）が７００以上であることが望ましい。黒鉛を含
有したＮｉ−Ｐ系メッキでは、２００〜６００℃で１時
間程度加熱することにより、表面の硬度（Ｈｖ）を７０
０以上にすることができる。一方、黒鉛を含有したＮｉ
−Ｂ系メッキにおいては、加熱処理を行わなくても表面
の硬度（Ｈｖ）が７００以上となるが、加熱処理を行う
ことにより、条件によっては硬度（Ｈｖ）を１５００に
まで向上させることができる。
【００２５】表面処理は、軸部および軸受け部ともに、
上記の黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキやＮｉ−Ｂ系メ
ッキで行ってもよいが、軸部および軸受け部のどちらか
一方をこれらのＮｉ系メッキで表面処理し、他方をアル
マイト処理することが望ましい。
上記の黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキやＮｉ−Ｂ系メ
ッキで行ってもよいが、軸部および軸受け部のどちらか
一方をこれらのＮｉ系メッキで表面処理し、他方をアル
マイト処理することが望ましい。
【００２６】以上に説明した表面処理は、軸部および軸
受け部からなる気体軸受けユニットに対して次のように
行われる。
受け部からなる気体軸受けユニットに対して次のように
行われる。
【００２７】第１の発明では、少なくとも軸部と軸受け
部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受け部
側のどちらか一方の領域を、アルマイト処理し、他方の
領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによって表面
処理し且つ硬度（Ｈｖ）が７００以上になるように加熱
処理する。
部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受け部
側のどちらか一方の領域を、アルマイト処理し、他方の
領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによって表面
処理し且つ硬度（Ｈｖ）が７００以上になるように加熱
処理する。
【００２８】第２の発明では、少なくとも軸部と軸受け
部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受け部
側のどちらか一方の領域をアルマイト処理し、他方の領
域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処
理する。
部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受け部
側のどちらか一方の領域をアルマイト処理し、他方の領
域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処
理する。
【００２９】第３の発明では、少なくとも軸部と軸受け
部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受け部
側の両方の領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキに
よって表面処理し、且つ表面の硬度（Ｈｖ）が７００以
上になるように加熱処理する。
部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受け部
側の両方の領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキに
よって表面処理し、且つ表面の硬度（Ｈｖ）が７００以
上になるように加熱処理する。
【００３０】第４の発明では、少なくとも軸部と軸受け
部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受け部
側の両方の領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキに
よって表面処理する。
部とが互いに対面している領域の軸部側および軸受け部
側の両方の領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキに
よって表面処理する。
【００３１】第５の発明では、少なくとも軸部と軸受け
部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受け部
側のどちらか一方の領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系
メッキによって表面処理し且つ硬度（Ｈｖ）が７００以
上になるように加熱処理し、他方の領域を、黒鉛を含有
したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処理する。
部とが互いに対面している領域の軸部側または軸受け部
側のどちらか一方の領域を、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系
メッキによって表面処理し且つ硬度（Ｈｖ）が７００以
上になるように加熱処理し、他方の領域を、黒鉛を含有
したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処理する。
【００３２】アルマイト処理による効果は、理由ははっ
きりとはわからないが推察するに、アルマイト層の表面
は化学的に安定なＡｌ2Ｏ3となっているため、駆動時に
溶着や化学反応を起こさないものと思われる。また、ア
ルマイト層の表面には孔が多く、この孔の中に潤滑性を
有した安定な物質が入ると耐摩耗性が向上するものと思
われる。その点でＮｉ元素は金属の中では化学的に安定
であり、硬さも柔らかく相手部材に対して傷付けにくい
材料である。また黒鉛についても、温度等の種々の条件
下で安定であり潤滑性も有する材料であり、摩擦境界に
黒鉛が薄く付着して固体境界の潤滑が行われると考えら
れる。
きりとはわからないが推察するに、アルマイト層の表面
は化学的に安定なＡｌ2Ｏ3となっているため、駆動時に
溶着や化学反応を起こさないものと思われる。また、ア
ルマイト層の表面には孔が多く、この孔の中に潤滑性を
有した安定な物質が入ると耐摩耗性が向上するものと思
われる。その点でＮｉ元素は金属の中では化学的に安定
であり、硬さも柔らかく相手部材に対して傷付けにくい
材料である。また黒鉛についても、温度等の種々の条件
下で安定であり潤滑性も有する材料であり、摩擦境界に
黒鉛が薄く付着して固体境界の潤滑が行われると考えら
れる。
【００３３】アルマイト処理を行わず、黒鉛を含有させ
たＮｉ−Ｐ系メッキやＮｉ−Ｂ系メッキを軸部と軸受け
部との両側に形成した場合においても、摩擦境界に黒鉛
が薄く付着して固体境界の潤滑が行われると考えられ
る。
たＮｉ−Ｐ系メッキやＮｉ−Ｂ系メッキを軸部と軸受け
部との両側に形成した場合においても、摩擦境界に黒鉛
が薄く付着して固体境界の潤滑が行われると考えられ
る。
【００３４】本発明において、メッキ表面の硬度をさら
に向上させるために、黒鉛を含有させたＮｉ−Ｐ系メッ
キやＮｉ−Ｂ系メッキ中に、少量の（１〜２ｖｏｌ％程
度）のセラミックス粒子（粒径２μｍ以内）を添加・混
合してもよい。添加量が多すぎると焼き付け現象を起こ
す。セラミックス粒子としてはＳｉＣやＷＣ等の炭化
物、Ｓｉ3Ｎ4やＴｉＮ等の窒化物、その他、ＣｒＯ2・
ＴｉＯ2・ＳｉＯ2等の酸化物などが挙げられる。
に向上させるために、黒鉛を含有させたＮｉ−Ｐ系メッ
キやＮｉ−Ｂ系メッキ中に、少量の（１〜２ｖｏｌ％程
度）のセラミックス粒子（粒径２μｍ以内）を添加・混
合してもよい。添加量が多すぎると焼き付け現象を起こ
す。セラミックス粒子としてはＳｉＣやＷＣ等の炭化
物、Ｓｉ3Ｎ4やＴｉＮ等の窒化物、その他、ＣｒＯ2・
ＴｉＯ2・ＳｉＯ2等の酸化物などが挙げられる。
【００３５】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。
が、本発明はこれらに限定するものではない。
【００３６】実施例１
図１には本発明の気体軸受けユニットの説明図を示す。
この図１はヘリングボーン溝付き動圧ラジアル気体軸受
けユニットを示す。１は軸受け部、２は軸部、３は溝付
き部分、４は軸部と軸受け部とが互いに対面している領
域である。
この図１はヘリングボーン溝付き動圧ラジアル気体軸受
けユニットを示す。１は軸受け部、２は軸部、３は溝付
き部分、４は軸部と軸受け部とが互いに対面している領
域である。
【００３７】軸部（２）は、基材としてジュラルミン
（Ａ２０２４Ｔ−６（旧ＪＩＳ））を用い、旋盤加工に
より作製した。次いで、粒径１〜３μｍの黒鉛がＮｉ−
Ｐ素地中に３〜５ｖｏｌ％含有されているメッキを、無
電解メッキ法により表面に付着させた。このメッキの厚
さは２０μｍであり、２時間を要した。表面粗さは、初
期が０．２μｍに対して０．５μｍ以内の平面度を得る
ことができた。
（Ａ２０２４Ｔ−６（旧ＪＩＳ））を用い、旋盤加工に
より作製した。次いで、粒径１〜３μｍの黒鉛がＮｉ−
Ｐ素地中に３〜５ｖｏｌ％含有されているメッキを、無
電解メッキ法により表面に付着させた。このメッキの厚
さは２０μｍであり、２時間を要した。表面粗さは、初
期が０．２μｍに対して０．５μｍ以内の平面度を得る
ことができた。
【００３８】このようにメッキが形成された軸部を、大
気中３００℃で１時間、加熱処理を行って硬度を向上さ
せた。その結果、硬度（Ｈｖ）は９５０であり、平面度
は熱処理により変化しなかった。
気中３００℃で１時間、加熱処理を行って硬度を向上さ
せた。その結果、硬度（Ｈｖ）は９５０であり、平面度
は熱処理により変化しなかった。
【００３９】一方、軸受け部（１）には基材としてジュ
ラルミン（旧ＪＩＳ：Ａ５０５４）を用い、この表面に
厚さ６μｍの硬質アルマイト層を形成した。
ラルミン（旧ＪＩＳ：Ａ５０５４）を用い、この表面に
厚さ６μｍの硬質アルマイト層を形成した。
【００４０】実施例２
Ｎｉ−Ｐに代えてＮｉ−Ｂを用いた以外は実施例１と同
様にして本発明の気体軸受けユニットを作製した。
様にして本発明の気体軸受けユニットを作製した。
【００４１】実施例３
軸部（２）及び軸受け部（１）ともに基材としてジュラ
ルミン（Ａ２０２４Ｔ−６）を用い、軸受け部の表面に
硬質アルマイト層を形成せず、軸部と同様の黒鉛を含有
したＮｉ−Ｐ系メッキを形成し加熱処理した以外は、実
施例１と同様にして気体軸受けユニットを作製した。
ルミン（Ａ２０２４Ｔ−６）を用い、軸受け部の表面に
硬質アルマイト層を形成せず、軸部と同様の黒鉛を含有
したＮｉ−Ｐ系メッキを形成し加熱処理した以外は、実
施例１と同様にして気体軸受けユニットを作製した。
【００４２】実施例４
軸部（２）及び軸受け部（１）ともに基材としてジュラ
ルミン（Ａ２０２４Ｔ−６）を用い、軸受け部の表面に
硬質アルマイト層を形成せず、軸部と同様の黒鉛を含有
したＮｉ−Ｂ系メッキを形成した以外は、実施例２と同
様にして気体軸受けユニットを作製した。
ルミン（Ａ２０２４Ｔ−６）を用い、軸受け部の表面に
硬質アルマイト層を形成せず、軸部と同様の黒鉛を含有
したＮｉ−Ｂ系メッキを形成した以外は、実施例２と同
様にして気体軸受けユニットを作製した。
【００４３】実施例５
軸部（２）及び軸受け部（１）ともに基材としてジュラ
ルミン（Ａ２０２４Ｔ−６）を用い、軸受け部の表面に
硬質アルマイト層を形成せず、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ
系メッキを形成した以外は、実施例１と同様にして気体
軸受けユニットを作製した。
ルミン（Ａ２０２４Ｔ−６）を用い、軸受け部の表面に
硬質アルマイト層を形成せず、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ
系メッキを形成した以外は、実施例１と同様にして気体
軸受けユニットを作製した。
【００４４】評価方法１及び結果
実施例１〜５で作製したそれぞれの気体軸受けユニット
の初期起動停止耐久試験（回転数１００００ｒｐｍで１
０００万回まで）を行った。結果として、いずれの気体
軸受けユニットも最後まで使用に耐えるものであった。
の初期起動停止耐久試験（回転数１００００ｒｐｍで１
０００万回まで）を行った。結果として、いずれの気体
軸受けユニットも最後まで使用に耐えるものであった。
【００４５】評価方法２及び結果
図２に示す装置を用いてＰｉｎ−ｏｎ−Ｄｉｓｋ磨耗試
験を行い、磨耗量（μｍ）を測定した。図２において５
はピン、６はディスクを示す。測定条件は次の通りであ
る。ピン：φ５ｍｍ、長さ１５ｍｍ、ディスク：８０ｍ
ｍ角、厚さ５ｍｍ、荷重：０．５ｋｇ（２．５５ｋｇ／
ｃｍ2）、速度：６２．８ｍ／ｍｉｎ、距離：６．２８
ｋｍ。
験を行い、磨耗量（μｍ）を測定した。図２において５
はピン、６はディスクを示す。測定条件は次の通りであ
る。ピン：φ５ｍｍ、長さ１５ｍｍ、ディスク：８０ｍ
ｍ角、厚さ５ｍｍ、荷重：０．５ｋｇ（２．５５ｋｇ／
ｃｍ2）、速度：６２．８ｍ／ｍｉｎ、距離：６．２８
ｋｍ。
【００４６】結果を表１に示す。表１において、評価番
号１、２及び３の材料の組み合わせはそれぞれ実施例
１、２及び３に対応する。また、動摩擦係数はＪＩＳに
従って測定した。
号１、２及び３の材料の組み合わせはそれぞれ実施例
１、２及び３に対応する。また、動摩擦係数はＪＩＳに
従って測定した。
【００４７】なお、表１中の材料は次のとおりである。
Ｎｉ−Ｐ／Ｃメッキ：黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッ
キ、Ｎｉ−Ｐ／Ｃ（ＴＮＡ）：黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ
系メッキを３５０℃で１時間加熱処理したもの、Ｎｉ−
Ｐメッキ：Ｎｉ−Ｐ系メッキ、Ｎｉ−Ｂ／Ｃメッキ：黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキ、Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣメッ
キ：Ｎｉ−Ｐ系メッキにＳｉＣセラミックス粒子を分散
混合したもの、ＰｂＰＢＢ：リン青銅棒、Ａｌ（Ａ４０
００）：旧ＪＩＳのＡ４０００のＡｌ材、Ｃｕ−Ｚｎ
材：ＣｕとＺｎの含有比が７対３の合金材。
Ｎｉ−Ｐ／Ｃメッキ：黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッ
キ、Ｎｉ−Ｐ／Ｃ（ＴＮＡ）：黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ
系メッキを３５０℃で１時間加熱処理したもの、Ｎｉ−
Ｐメッキ：Ｎｉ−Ｐ系メッキ、Ｎｉ−Ｂ／Ｃメッキ：黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキ、Ｎｉ−Ｐ／ＳｉＣメッ
キ：Ｎｉ−Ｐ系メッキにＳｉＣセラミックス粒子を分散
混合したもの、ＰｂＰＢＢ：リン青銅棒、Ａｌ（Ａ４０
００）：旧ＪＩＳのＡ４０００のＡｌ材、Ｃｕ−Ｚｎ
材：ＣｕとＺｎの含有比が７対３の合金材。
【００４８】
【表１】
【００４９】評価方法３及び結果
評価方法２の磨耗試験後のディスク表面の状態を観察し
た。本発明の材料の組み合わせの場合は焼き付き現象を
起こしていなかった。一方、その他の組み合わせでは黒
く焼き付き現象を起こし、部分的に表面が荒れていた。
た。本発明の材料の組み合わせの場合は焼き付き現象を
起こしていなかった。一方、その他の組み合わせでは黒
く焼き付き現象を起こし、部分的に表面が荒れていた。
【００５０】参考実施例
黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキの作製（基材：ジュラ
ルミン）において、種々の温度で熱処理（熱処理時間：
１時間）を行った。得られたメッキのそれぞれの硬度
（Ｈｖ）を、ダイヤモンド圧子の重さを５００ｇとして
ビッカース試験機により測定した。
ルミン）において、種々の温度で熱処理（熱処理時間：
１時間）を行った。得られたメッキのそれぞれの硬度
（Ｈｖ）を、ダイヤモンド圧子の重さを５００ｇとして
ビッカース試験機により測定した。
【００５１】結果を表２に示す。表２から明らかなよう
に２００度〜６００度の範囲で熱処理を施すことによ
り、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキの硬度（Ｈｖ）は
７００以上となった。このような熱処理を行ってメッキ
のＨｖを７００以上にすることにより、本発明の効果が
十分に発揮される（黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキを
用いた場合）。
に２００度〜６００度の範囲で熱処理を施すことによ
り、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキの硬度（Ｈｖ）は
７００以上となった。このような熱処理を行ってメッキ
のＨｖを７００以上にすることにより、本発明の効果が
十分に発揮される（黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキを
用いた場合）。
【００５２】
【表２】
【００５３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、耐久性が高く、焼き付き現象が発生せず、容易
に且つ低コストで作製できる気体軸受けを提供すること
ができる。
よれば、耐久性が高く、焼き付き現象が発生せず、容易
に且つ低コストで作製できる気体軸受けを提供すること
ができる。
【００５４】また本発明においては、湿式系の欠点であ
る温度による動摩擦係数の変化がない。
る温度による動摩擦係数の変化がない。
【図１】本発明の気体軸受けユニットの説明図である。
【図２】Ｐｉｎ−Ｏｎ−Ｄｉｓｋ摩耗試験装置の説明図
である。
である。
１ 軸受け部
２ 軸部
３ 溝付き部分
４ 軸受け部と軸部とが互いに対面している領域
５ ピン
６ ディスク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 厚木 孝夫
埼玉県秩父市大字下影森1248番地 キヤ
ノン電子株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−332365（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−149326（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−230056（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−10148（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−89823（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−69197（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−37167（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−164825（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 17/00 - 17/02
F16C 33/10 - 33/12
Claims (6)
- 【請求項１】 軸部および軸受け部からなり、この軸部
または軸受け部の一方に溝付き部分を有する気体軸受け
ユニットにおいて、少なくとも軸部と軸受け部とが互い
に対面している領域の軸部側または軸受け部側のどちら
か一方の領域がアルマイト処理され、他方の領域が、黒
鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによって表面処理され且
つ硬度（Ｈｖ）が７００以上になるように加熱処理され
ていることを特徴とする気体軸受けユニット。 - 【請求項２】 軸部および軸受け部からなり、この軸部
または軸受け部の一方に溝付き部分を有する気体軸受け
ユニットにおいて、少なくとも軸部と軸受け部とが互い
に対面している領域の軸部側または軸受け部側のどちら
か一方の領域がアルマイト処理され、他方の領域が、黒
鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面処理されて
いることを特徴とする気体軸受けユニット。 - 【請求項３】 軸部および軸受け部からなり、この軸部
または軸受け部の一方に溝付き部分を有する気体軸受け
ユニットにおいて、少なくとも軸部と軸受け部とが互い
に対面している領域の軸部側および軸受け部側の両方の
領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによって表面
処理され、且つ表面の硬度（Ｈｖ）が７００以上になる
ように加熱処理されていることを特徴とする気体軸受け
ユニット。 - 【請求項４】 軸部および軸受け部からなり、この軸部
または軸受け部の一方に溝付き部分を有する気体軸受け
ユニットにおいて、少なくとも軸部と軸受け部とが互い
に対面している領域の軸部側および軸受け部側の両方の
領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｂ系メッキによって表面
処理されていることを特徴とする気体軸受けユニット。 - 【請求項５】 軸部および軸受け部からなり、この軸部
または軸受け部の一方に溝付き部分を有する気体軸受け
ユニットにおいて、少なくとも軸部と軸受け部とが互い
に対面している領域の軸部側または軸受け部側のどちら
か一方の領域が、黒鉛を含有したＮｉ−Ｐ系メッキによ
って表面処理され且つ硬度（Ｈｖ）が７００以上になる
ように加熱処理され、他方の領域が、黒鉛を含有したＮ
ｉ−Ｂ系メッキによって表面処理されていることを特徴
とする気体軸受けユニット。 - 【請求項６】 軸部および軸受け部の基材が、アルミニ
ウムを主成分としたジュラルミン系材料である請求項１
〜５のいずれか１項に記載の気体軸受けユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17985095A JP3513273B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 気体軸受けユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17985095A JP3513273B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 気体軸受けユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0932847A JPH0932847A (ja) | 1997-02-04 |
| JP3513273B2 true JP3513273B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=16073011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17985095A Expired - Lifetime JP3513273B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 気体軸受けユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3513273B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2322915B (en) | 1997-03-06 | 2001-06-06 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Hydrodynamic type porous oil-impregnated bearing |
| JP2016191459A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | ミネベア株式会社 | 流体動圧軸受、スピンドルモータ及びハードディスクドライブ装置 |
| CN105312855A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-02-10 | 衡阳纺织机械有限公司 | 假捻器轴承芯轴的加工工艺 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP17985095A patent/JP3513273B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0932847A (ja) | 1997-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO1993020023A1 (en) | Sliding member and production thereof | |
| JP2891745B2 (ja) | ピストンリング | |
| JP5878061B2 (ja) | すべり軸受 | |
| JP6614625B2 (ja) | 耐摩耗性皮膜、耐摩耗性部材及び耐摩耗性皮膜の製造方法並びに摺動機構 | |
| JP3484444B2 (ja) | 摺動部材 | |
| JP3513273B2 (ja) | 気体軸受けユニット | |
| JPH0243838B2 (ja) | ||
| JPS5996295A (ja) | 内燃機関用ピストンリング | |
| JP2002147459A (ja) | オーバレイ層を改質したすべり軸受 | |
| JPS63282295A (ja) | 耐摩耗表面層 | |
| JP2552638B2 (ja) | ピストンリング | |
| JP2010101382A (ja) | 転がり軸受 | |
| JP3580580B2 (ja) | 動圧軸受 | |
| JPH0625898A (ja) | 摺動部材 | |
| JP2013199952A (ja) | 摺動部材 | |
| US20220106982A1 (en) | Sliding member | |
| JP3658098B2 (ja) | 動圧空気軸受装置及びその製造方法 | |
| JP2000204437A (ja) | 摺動部材とその製造法及びロ―タリ―圧縮機 | |
| JPH06506045A (ja) | 軸受 | |
| Mushtaq et al. | Tribological and mechanical properties of PM Fe-Cu-Sn alloy containing graphite as a solid lubricant | |
| JP4862571B2 (ja) | 真空用摺動部材 | |
| JPS63153281A (ja) | 複合メツキ | |
| JPS62159864A (ja) | ピストンリング | |
| JP2000170924A (ja) | 摺動材 | |
| JPH08322272A (ja) | 接触伝達装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040109 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100116 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110116 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120116 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |