JP5362634B2 - Hydrodynamic bearing device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

この発明は、レーザービームプリンタのポリゴンミラーモータ用空気軸受等、気体を流体として用いた動圧軸受装置に関する。   The present invention relates to a hydrodynamic bearing device using gas as a fluid, such as an air bearing for a polygon mirror motor of a laser beam printer.

空気などの気体を流体として用いた動圧軸受装置においては、耐摩耗性に優れるセラミックスが軸受材料として用いられる。このセラミックスを材料とした軸受スリーブの製造方法として、粉末成形にて軸受スリーブを形成する方法が知られている(特許文献1)。   In a hydrodynamic bearing device using a gas such as air as a fluid, ceramics having excellent wear resistance is used as a bearing material. As a method of manufacturing a bearing sleeve made of this ceramic material, a method of forming a bearing sleeve by powder molding is known (Patent Document 1).

しかしながら、一般に粉末成形では、焼結後の寸法精度が悪くなるため、精度を確保するためには研削での取り代を多くして仕上げる必要がある。通常、動圧溝の深さは数μm程度であるので、焼結後の研削取り代が大きくなれば、研削によって動圧溝が消失する。   However, in general, in powder molding, the dimensional accuracy after sintering deteriorates, so that it is necessary to finish with a large machining allowance in order to ensure accuracy. Usually, the depth of the dynamic pressure groove is about several μm, so if the grinding allowance after sintering increases, the dynamic pressure groove disappears by grinding.

一方で、研削の取り代を考慮して、予め動圧溝を深くつけた形状で成形する場合、溝深さが成形品のスプリングバック量を上回ってしまい、金型から成形品が抜けなくなったり、無理抜きして動圧溝を損傷してしまう可能性がある。   On the other hand, in consideration of grinding allowance, when molding in a shape with a deep dynamic pressure groove in advance, the groove depth exceeds the spring back amount of the molded product, and the molded product cannot be removed from the mold. There is a possibility of damaging the dynamic pressure groove by forcibly removing it.

また、軸受スリーブの製造方法として、セラミックス粉体を用いたセラミックス射出成形法、すなわち、CIM(セラミックス・インジェクション・モールディング)成形法が知られている(特許文献2)。この製造方法では、動圧溝を転写形成するための凸状部を外周に有する円筒状の樹脂製中子を、軸受スリーブ形状のキャビティを有する金型内部に入れ、セラミックス粉体とバインダーを混練して作った成形材料を射出成形するものである。この成形体を焼結炉の中にいれて加熱し、バインダー成分を熱分解させると共に樹脂製中子を熱分解させて消滅させるものである。   As a method for producing a bearing sleeve, a ceramic injection molding method using ceramic powder, that is, a CIM (ceramic injection molding) molding method is known (Patent Document 2). In this manufacturing method, a cylindrical resin core having a convex portion on the outer periphery for transferring and forming a dynamic pressure groove is placed inside a mold having a bearing sleeve-shaped cavity, and ceramic powder and a binder are kneaded. The molding material made in this way is injection-molded. The molded body is placed in a sintering furnace and heated to thermally decompose the binder component and thermally decompose the resin core to extinguish it.

しかしながら、上記の製造方法では、軸受スリーブ1個ごとに樹脂製中子を熱分解させて消滅させる必要があり、生産性の面やコスト面で問題があった。   However, in the manufacturing method described above, it is necessary to thermally decompose the resin core for each bearing sleeve, which causes problems in terms of productivity and cost.

特開2006−38076号公報JP 2006-38076 A 特開2008−241030号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-244103

前述したように、従来技術は、いずれもセラミックス材料を用いた軸受スリーブの成形段階で、動圧溝を形成するものであるので、特許文献1では、焼結後の研削取り代が大きくなれば、研削によって動圧溝が消失することや金型から成形品が抜けなくなったり、無理抜きして動圧溝を損傷してしまう可能性があるという問題があり、一方、特許文献2では、軸受スリーブ1個ごとに樹脂製中子を熱分解させて消滅させる必要があり、生産性の面やコスト面で問題がある。   As described above, since all of the conventional techniques form dynamic pressure grooves at the stage of forming a bearing sleeve using a ceramic material, in Patent Document 1, if the grinding allowance after sintering is large, , There is a problem that the dynamic pressure groove disappears due to grinding, the molded product cannot be removed from the mold, or the dynamic pressure groove may be damaged by being forcibly removed. It is necessary to thermally decompose the resin core for each sleeve, and there is a problem in terms of productivity and cost.

この発明の目的は、動圧溝を有する軸受スリーブ又は軸部材を備えた動圧軸受装置およびその製造方法として、低コストかつ高精度化を図ることである。   An object of the present invention is to achieve low cost and high accuracy as a dynamic pressure bearing device including a bearing sleeve or a shaft member having a dynamic pressure groove and a manufacturing method thereof.

本願の発明者らは、従来技術の前述した問題に着目し、種々検討した。その結果、CIM成形段階における軸受スリーブ又は軸部材の成形品の形状が、動圧軸受装置の低コスト化と高精度化のために大きな要因となることを見出した。   The inventors of the present application paid attention to the above-mentioned problems of the prior art and made various studies. As a result, it has been found that the shape of the molded product of the bearing sleeve or the shaft member at the CIM molding stage is a major factor for reducing the cost and increasing the accuracy of the hydrodynamic bearing device.

そして、軸受スリーブ又は軸部材として、軸受面に動圧溝のないシンプルな形状で高精度なCIM成形品を用いることと、この軸受面に超短パルスレーザー加工による高精度な動圧溝を形成することという、相乗的なメリットを生み出す二つの手段を着想した。   And, as a bearing sleeve or shaft member, use a CIM molded product with a simple shape and no dynamic pressure groove on the bearing surface, and form a high precision dynamic pressure groove by ultrashort pulse laser processing on this bearing surface. Inspired by two means of creating synergistic benefits.

この発明に係る動圧軸受装置は、軸受面に動圧溝を形成した軸受スリーブ又は軸部材を備えた動圧軸受装置において、前記軸受スリーブ又は軸部材が、軸受面に動圧溝のない形状のセラミックス射出成形品を用いたものであって、この軸受面に超短パルスレーザー加工により形成された動圧溝を備えていることを特徴とするものである。   The hydrodynamic bearing device according to the present invention is a hydrodynamic bearing device including a bearing sleeve or a shaft member in which a hydrodynamic groove is formed on the bearing surface, wherein the bearing sleeve or the shaft member has a shape without the hydrodynamic groove on the bearing surface. The ceramic injection molded article is used, and the bearing surface is provided with a dynamic pressure groove formed by ultrashort pulse laser processing.

請求項2の発明は、請求項1に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブ又は軸部材の軸受面が研削加工により仕上げられていることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the hydrodynamic bearing device according to the first aspect, the bearing surface of the bearing sleeve or the shaft member is finished by grinding.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブ又は軸部材のセラミックス材料がジルコニアであることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the hydrodynamic bearing device according to the first or second aspect, the ceramic material of the bearing sleeve or the shaft member is zirconia.

請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の動圧軸受装置において、前記動圧溝が超短パルスレーザーによる連続打点で加工されていることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to third aspects, the hydrodynamic groove is processed by continuous hitting with an ultrashort pulse laser. is there.

請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の動圧軸受装置において、前記超短パルスレーザーのパルス幅が1〜100nsであることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the hydrodynamic bearing device according to any one of the first to fourth aspects, the pulse width of the ultrashort pulse laser is 1 to 100 ns.

請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブの軸受面が内周面および端面の少なくとも一つであることを特徴とするものである。   A sixth aspect of the present invention is the fluid dynamic bearing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the bearing surface of the bearing sleeve is at least one of an inner peripheral surface and an end surface. It is.

請求項7の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の動圧軸受装置において、前記軸部材の軸受面が外周面および端面の少なくとも一つであることを特徴とするものである。   The invention according to claim 7 is the dynamic pressure bearing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the bearing surface of the shaft member is at least one of an outer peripheral surface and an end surface. is there.

請求項8の発明は、請求項6又は請求項7に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブの内周面あるいは軸部材の外周面に形成された動圧溝がヘリングボーン形状であることを特徴とするものである。   According to an eighth aspect of the present invention, in the dynamic pressure bearing device according to the sixth or seventh aspect, the dynamic pressure groove formed on the inner peripheral surface of the bearing sleeve or the outer peripheral surface of the shaft member has a herringbone shape. It is characterized by.

請求項9の発明は、請求項6又は請求項7に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブあるいは軸部材の端面に形成された動圧溝がスパイラル形状であることを特徴とするものである。   A ninth aspect of the present invention is the dynamic pressure bearing device according to the sixth or seventh aspect, wherein the dynamic pressure groove formed on the end surface of the bearing sleeve or the shaft member has a spiral shape. is there.

請求項10の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブが底部を有し、該軸受スリーブの軸受面が内周面および底部上面の少なくとも一つであることを特徴とするものである。   The invention according to claim 10 is the fluid dynamic bearing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the bearing sleeve has a bottom portion, and the bearing surface of the bearing sleeve is at least an inner peripheral surface and a bottom top surface. It is characterized by being one.

請求項11の発明は、請求項10に記載の動圧軸受装置において、前記軸受スリーブの内周面に形成された動圧溝がヘリングボーン形状であり、前記底部上面に形成された動圧溝がスパイラル形状であることを特徴とするものである。   The invention according to claim 11 is the fluid dynamic bearing device according to claim 10, wherein the dynamic pressure groove formed on the inner peripheral surface of the bearing sleeve has a herringbone shape, and the dynamic pressure groove formed on the upper surface of the bottom portion. Is a spiral shape.

請求項12の発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載の動圧軸受装置において、
前記動圧軸受装置が空気の動圧作用により軸受スリーブ又は軸部材を支持することを特徴とするものである。
The invention of claim 12 is the hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 11,
The hydrodynamic bearing device supports the bearing sleeve or the shaft member by the hydrodynamic action of air.

請求項13の発明に係る動圧軸受装置の製造方法は、軸受面に動圧溝を形成した軸受スリーブ又は軸部材を備えた動圧軸受装置の製造方法において、前記軸受スリーブ又は軸部材が、セラミックス射出成形により軸受面に動圧溝のない形状に成形し、脱脂・焼結する工程と、超短パルスレーザーにより前記軸受面に動圧溝を形成する工程とから製造されることを特徴とするものである。   A method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to the invention of claim 13 is a method for manufacturing a hydrodynamic bearing device including a bearing sleeve or a shaft member having a hydrodynamic groove formed on a bearing surface, wherein the bearing sleeve or the shaft member includes: It is manufactured from a step of forming a dynamic pressure groove on a bearing surface by ceramic injection molding, degreasing and sintering, and a step of forming a dynamic pressure groove on the bearing surface by an ultrashort pulse laser. To do.

請求項14の発明は、請求項13の動圧軸受装置の製造方法において、前記軸受スリーブ又は軸部材の製造工程として、更に軸受面を研削する工程を含むことを特徴とするものである。   A fourteenth aspect of the invention is characterized in that, in the method of manufacturing a hydrodynamic bearing device according to the thirteenth aspect, the manufacturing process of the bearing sleeve or the shaft member further includes a step of grinding the bearing surface.

請求項15の発明は、請求項13に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記動圧溝を超短パルスレーザーによる連続打点で加工することを特徴とするものである。   A fifteenth aspect of the invention is characterized in that, in the method of manufacturing a dynamic pressure bearing device according to the thirteenth aspect, the dynamic pressure groove is processed by continuous hitting with an ultrashort pulse laser.

請求項16の発明は、請求項15に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記超短パルスレーザーとして、1nsから100nsのパルス幅を有する超短パルスのQ−スイッチYAGレーザーの基本波、2倍波および3倍波のいずれか1つを用いると共に、前記連続打点による加工において、レーザー出力密度を1GW/cm2〜100GW/cm2の範囲の値とし、レーザーのビームスポットの直径を動圧溝の幅より小さくしたことを特徴とするものである。 The invention of claim 16 is the method of manufacturing a hydrodynamic bearing device according to claim 15, wherein the ultrashort pulse laser is a fundamental wave of an ultrashort pulse Q-switched YAG laser having a pulse width of 1 ns to 100 ns, moving together using any one of second harmonic wave and third harmonic wave, the processing by the continuous RBI, the laser power density to a value in the range of 1GW / cm 2 ~100GW / cm 2 , the diameter of the beam spot of the laser It is characterized by being made smaller than the width of the pressure groove.

請求項17の発明は、請求項15又は請求項16に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記連続打点による加工の際に、前記レーザーのビームスポットの光学系を、電気的制御および機械的制御の少なくとも1つの制御により揺動させたことを特徴とするものである。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to the fifteenth or sixteenth aspect, the laser beam spot optical system is electrically controlled and machined during the processing by the continuous hitting point. It is characterized in that it is swung by at least one control of the mechanical control.

請求項18の発明は、請求項13および請求項15〜17のいずれか1項に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記レーザー加工の際に、加工対象のセラミックス焼結体を水中に配置するか、又はセラミックス焼結体に流水をかけることを特徴とするものである。   The invention according to claim 18 is the method of manufacturing a hydrodynamic bearing device according to any one of claims 13 and 15 to 17, wherein the ceramic sintered body to be processed is submerged in the laser processing. It arrange | positions or it pours flowing water on a ceramic sintered compact, It is characterized by the above-mentioned.

請求項19の発明は、請求項13および請求項15〜18のいずれか1項に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記レーザー加工の際に、レーザーのビームの照射方向をセラミックス焼結体の加工面に垂直な線に対して傾斜させたことを特徴とするものである。   The invention according to claim 19 is the method of manufacturing a hydrodynamic bearing device according to any one of claims 13 and 15 to 18, wherein the laser beam irradiation direction is ceramic sintered during the laser processing. It is characterized by being inclined with respect to a line perpendicular to the processed surface of the body.

請求項20の発明は、請求項13に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記セラミックス射出成形の金型に、成形品のセラミックス材料の硬度以上の硬度を有する硬質皮膜が施されていることを特徴とするものである。   According to a twentieth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to the thirteenth aspect, a hard coating having a hardness equal to or higher than the hardness of the ceramic material of the molded product is applied to the ceramic injection mold. It is characterized by this.

請求項21の発明は、請求項20に記載の動圧軸受装置の製造方法において、前記硬質皮膜が、窒化チタン(TiN)、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、窒化クロム(CrN)のいずれかから選択された硬質皮膜であることを特徴とするものである。   The invention of claim 21 is the method of manufacturing a hydrodynamic bearing device according to claim 20, wherein the hard coating is selected from titanium nitride (TiN), diamond-like carbon (DLC), and chromium nitride (CrN). It is characterized by being a hard film.

請求項22の発明は、請求項13〜21のいずれか1項に記載の動圧軸受装置の製造方法に基づく軸受スリーブ又は軸部材である。   A twenty-second aspect of the invention is a bearing sleeve or a shaft member based on the method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to any one of the thirteenth to twenty-first aspects.

本発明の動圧軸受装置およびその製造方法によれば、軸受スリーブ又は軸部材を、軸受面に動圧溝のないシンプルな形状のCIM成形品としたので、CIM成形品の焼成後の精度が一層優れるため、後工程の研削コストを低く抑えることができ、又は研削を省略することが可能である。したがって、動圧溝を有する軸受スリーブ又は軸部材を備えた動圧軸受装置およびその製造方法として、低コストかつ高精度化を図ることができる。   According to the hydrodynamic bearing device and the manufacturing method thereof of the present invention, since the bearing sleeve or the shaft member is a simple CIM molded product having no dynamic pressure groove on the bearing surface, the accuracy of the CIM molded product after firing is improved. Since it is more excellent, the grinding cost in the subsequent process can be kept low, or grinding can be omitted. Therefore, as a hydrodynamic bearing device including a bearing sleeve or a shaft member having a hydrodynamic groove and a manufacturing method thereof, low cost and high accuracy can be achieved.

また、軸受スリーブ又は軸部材を、軸受面に動圧溝のないシンプルな形状のCIM成形品としたことと相俟って、超短パルスレーザー加工により動圧溝が形成されるので、加工部位に熱影響層を残すことなく、溝深さの制御も容易で、溝寸法のバラツキを抑え、高精度に仕上がるので、軸受機能を高めることができる。   Further, coupled with the fact that the bearing sleeve or the shaft member is a simple CIM molded product having no dynamic pressure groove on the bearing surface, the dynamic pressure groove is formed by ultrashort pulse laser processing, so the processing site In addition, the groove depth can be easily controlled without leaving a heat-affected layer, and variations in groove dimensions can be suppressed and finished with high accuracy, so that the bearing function can be enhanced.

更に、超短パルスレーザーとして、1nsから100nsのパルス幅を有する超短パルスのQ−スイッチYAGレーザーの基本波、2倍波および3倍波のいずれか1つを用いると共に、レーザーのビームスポットの連続打点による加工の際、レーザーのエネルギ密度として、1GW/cm2〜40GW/cm2の範囲にすることにより、加工効率が良好で、熱影響層の残留や加工面へのバリ発生などが抑制され、品質も良好になる。 Furthermore, as the ultrashort pulse laser, any one of the fundamental wave, the second harmonic wave, and the third harmonic wave of the ultrashort pulse Q-switched YAG laser having a pulse width of 1 ns to 100 ns is used, and the laser beam spot during processing by the continuous RBI, as the energy density of the laser, by making the range of 1GW / cm 2 ~40GW / cm 2 , the processing efficiency is excellent, like burr to residual and the processing surface of the heat-affected layer is suppressed And the quality will be good.

連続打点による加工の際に、レーザーのビームスポットの光学系を、電気的制御および機械的制御の少なくとも1つの制御により揺動させたので、動圧溝加工面(溝の底面)を平滑化でき、溝底の平面度が向上する。これにより、動圧溝の形状および加工除去面の品質を高めることができる。   The laser beam spot optical system is oscillated by at least one of electrical control and mechanical control during machining with continuous hitting points, so that the hydrodynamic groove surface (groove bottom) can be smoothed. The flatness of the groove bottom is improved. Thereby, the shape of the dynamic pressure groove and the quality of the processed removal surface can be improved.

レーザー加工際に、軸受スリーブ又は軸部材の被加工物を水中に配置するか、又は被加工物に流水をかけて加工すると除去加工が更に向上し、2倍波、3倍波のレーザーは、水に吸収されずに加工することができ、加工面を綺麗に仕上げることができる。   During laser processing, if the workpiece of the bearing sleeve or shaft member is placed in the water or processed by running the workpiece under running water, the removal processing is further improved, and the second harmonic and the third harmonic laser are It can be processed without being absorbed by water, and the processed surface can be finished beautifully.

この発明の第1の実施形態に係る動圧軸受装置の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a fluid dynamic bearing device according to a first embodiment of the present invention. 前記動圧軸受装置の構成部品である軸受スリーブの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the bearing sleeve which is a component of the said hydrodynamic bearing apparatus. 前記軸受スリーブの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the said bearing sleeve. CIM成形工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows a CIM shaping | molding process. 軸受スリーブの動圧溝のレーザー加工を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the laser processing of the dynamic pressure groove of a bearing sleeve. 軸受スリーブの加工の流れを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the flow of a process of a bearing sleeve. この発明の第2の実施形態の構成部品である軸受スリーブを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the bearing sleeve which is a component of 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態における軸受スリーブの加工の流れを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the flow of a process of the bearing sleeve in 2nd Embodiment. この発明の第3の実施形態に係る動圧軸受装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the dynamic pressure bearing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 前記動圧軸受装置の構成部品である軸部材の平面図である。It is a top view of the shaft member which is a component of the said hydrodynamic bearing apparatus. 軸部材の加工の流れを示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the flow of a process of a shaft member. この発明の第4の実施形態の構成部品である軸受スリーブを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the bearing sleeve which is a component of the 4th Embodiment of this invention.

以下に本発明の実施の形態を図1〜図12に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1〜図6に本発明の第1の実施形態を示す。図1に示すように動圧軸受装置1は、ハウジング4と、この内周に組み込まれて固定された軸受スリーブ3と、この内周に挿入された軸部材2を主な構成とする。軸受スリーブ3の内周面3aの軸受面3a1には動圧溝3a11が形成されている。軸部材2の外周面2aの軸受面2a1と、軸受スリーブ3の軸受面3a1との間にラジアル隙間5が形成されている。軸方向荷重を支持するために、軸部材2の端面2bは、ハウジング4の底部4aの上面に形成されたスラスト軸受部4bに対向して配置されている。図示は省略するが、スラスト軸受部4bにも動圧溝が形成されている。軸部材2は、図示しないモータのロータに連結されている。図1は、軸部材2が回転している状態を示すもので、ラジアル隙間5およびスラスト隙間6に生じる空気の動圧作用により、軸部材2が浮上し、軸部スリーブ3およびハウジング4の底部4aに対して非接触状態で支持される。尚、ラジアル隙間5およびスラスト隙間6は、分かりやすくするため誇張して表している。   1 to 6 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the hydrodynamic bearing device 1 mainly includes a housing 4, a bearing sleeve 3 incorporated and fixed on the inner periphery, and a shaft member 2 inserted on the inner periphery. A dynamic pressure groove 3a11 is formed in the bearing surface 3a1 of the inner peripheral surface 3a of the bearing sleeve 3. A radial gap 5 is formed between the bearing surface 2 a 1 of the outer peripheral surface 2 a of the shaft member 2 and the bearing surface 3 a 1 of the bearing sleeve 3. In order to support the axial load, the end surface 2 b of the shaft member 2 is disposed to face the thrust bearing portion 4 b formed on the upper surface of the bottom portion 4 a of the housing 4. Although illustration is omitted, a dynamic pressure groove is also formed in the thrust bearing portion 4b. The shaft member 2 is connected to a rotor of a motor (not shown). FIG. 1 shows a state in which the shaft member 2 is rotating. The shaft member 2 is floated by the dynamic pressure action of air generated in the radial gap 5 and the thrust gap 6, and the bottom portion of the shaft sleeve 3 and the housing 4. 4a is supported in a non-contact state. Note that the radial gap 5 and the thrust gap 6 are exaggerated for easy understanding.

図2は実施形態の構成部品である軸受スリーブ3を示す。軸受スリーブ3は円筒状に形成され、内周面3aを有する。内周面3aの軸受面3a1にはヘリングボーン形状の動圧溝3a11が形成されている。動圧溝3a11の溝深さは数μmであり、形状寸法は高精度に仕上げられている。動圧溝3a11と動圧溝3a11との間は丘部3a12が形成されており、その軸方向中央部に帯状部分3a13が形成されている(動圧溝3a11をクロスハッチングで示す)。このような構成になっているので、軸部材2が回転すると、動圧溝3a11により空気が圧縮されて軸部材2が浮上する。   FIG. 2 shows a bearing sleeve 3 which is a component of the embodiment. The bearing sleeve 3 is formed in a cylindrical shape and has an inner peripheral surface 3a. A herringbone-shaped dynamic pressure groove 3a11 is formed on the bearing surface 3a1 of the inner peripheral surface 3a. The dynamic pressure groove 3a11 has a groove depth of several μm, and the shape dimension is finished with high accuracy. A hill portion 3a12 is formed between the dynamic pressure groove 3a11 and the dynamic pressure groove 3a11, and a belt-like portion 3a13 is formed in the center portion in the axial direction (the dynamic pressure groove 3a11 is shown by cross-hatching). With this configuration, when the shaft member 2 rotates, the air is compressed by the dynamic pressure grooves 3a11 and the shaft member 2 floats.

軸受スリーブ3は、軸受面3a1に動圧溝3a11のないシンプルな形状のCIM成形品としたものである(図6参照)。CIM成形品の焼成後の精度が一層優れるため、後工程の研削コストを低く抑えることができ、又は研削を省略することも可能である。また、軸受スリーブ3の軸受面3a1に超短パルスレーザー加工により形成された高精度な動圧発生溝3a11を備えている。   The bearing sleeve 3 is a CIM molded product having a simple shape without the dynamic pressure groove 3a11 on the bearing surface 3a1 (see FIG. 6). Since the accuracy after firing of the CIM molded product is further improved, the grinding cost of the subsequent process can be kept low, or the grinding can be omitted. Further, the bearing surface 3a1 of the bearing sleeve 3 is provided with a highly accurate dynamic pressure generating groove 3a11 formed by ultrashort pulse laser processing.

図3は軸受スリーブ3の製造工程を示す。軸受スリーブ3の製造工程は、セラミックスコンパウンドの射出成形、脱脂、焼結からなるCIM工程と、これにより製造された軸受スリーブのセラミックス焼結体3b(図6参照)に動圧溝3a11を形成する超短パルスレーザー加工工程から構成されている。   FIG. 3 shows a manufacturing process of the bearing sleeve 3. The manufacturing process of the bearing sleeve 3 includes a CIM process including injection molding, degreasing, and sintering of a ceramic compound, and the dynamic pressure groove 3a11 is formed in the ceramic sintered body 3b (see FIG. 6) of the bearing sleeve manufactured thereby. It consists of an ultrashort pulse laser processing process.

図4にCIMの射出成形工程を示す。セラミックコンパウンドMは、セラミックス粉末と樹脂系のバインダーが混練されたもので、これを金型8内に射出成形する。金型8は、例えば割り型で構成され、その内部に中金型9を配置して、キャビティ10を有する。セラミックコンパウンドMを射出ノズル11からキャビティ10内に注入して射出成形する。金型8の内周面および中金型9の外周面は円筒状表面とされており、射出成形された成形体は内外周面とも円筒状である。   FIG. 4 shows the CIM injection molding process. The ceramic compound M is obtained by kneading ceramic powder and a resin-based binder, and this is injection molded into the mold 8. The mold 8 is constituted by a split mold, for example, and has a cavity 10 in which a middle mold 9 is disposed. A ceramic compound M is injected from the injection nozzle 11 into the cavity 10 and injection molded. The inner peripheral surface of the mold 8 and the outer peripheral surface of the middle mold 9 are cylindrical surfaces, and the molded body that is injection-molded has a cylindrical shape on both the inner and outer peripheral surfaces.

軸受スリーブ3を構成するセラミックスの種類は特に限定されないが、耐摩耗性の面から、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素および窒化アルミナが例示される。その中でも、他のセラミックスに比べて機械的強度が高く、靭性に優れるジルコニアが好ましい。また、ジルコニアは線膨張係数が金属とほぼ同等であるため他方の部材(例えば軸部材)を金属部材で構成しても温度変化による軸受隙間の変化が小さく、双方セラミックにするよりも、コスト低減が可能である。   The type of ceramics constituting the bearing sleeve 3 is not particularly limited, but zirconia, alumina, silicon nitride, silicon carbide, and alumina nitride are exemplified from the viewpoint of wear resistance. Among these, zirconia is preferable because it has higher mechanical strength than other ceramics and is excellent in toughness. In addition, since zirconia has a linear expansion coefficient almost equal to that of metal, even if the other member (eg shaft member) is made of a metal member, the change in the bearing gap due to temperature change is small. Is possible.

CIMにおいて、セラミックスは硬度が高いため、金型8、中金型9の摩耗対策としてセラミックスよりも表面硬度の高い硬質皮膜を金型8、中金型9に付与しておくとよい。例えば、軸受スリーブ3を構成するセラミックスとしてジルコニア(Hv1300程度)を用いる場合は、金型8、中金型9への表面処理として、窒化チタン(TiN:Hv2000〜3000)やダイヤモンドライクカーボン(DLC:Hv1000〜8000)、窒化クロム(CrN:Hv2000〜2200)等を処理する例が挙げられる。   In CIM, ceramics have a high hardness, and therefore, a hard film having a surface hardness higher than that of ceramics may be applied to the mold 8 and the middle mold 9 as a countermeasure against wear of the mold 8 and the middle mold 9. For example, when zirconia (about Hv 1300) is used as the ceramic constituting the bearing sleeve 3, titanium nitride (TiN: Hv 2000 to 3000) or diamond-like carbon (DLC: DLC: surface treatment to the mold 8 and the middle mold 9 is used. Hv1000-8000), chromium nitride (CrN: Hv2000-2200), etc. are processed.

成形体を金型8および中金型9から取り出し、焼結炉の中に入れて脱脂・焼結する。これにより軸受スリーブのCIMによるセラミックス焼結体3b(図6参照)が得られる。セラミックス焼結体3bの内周面には、まだ動圧溝3a11は形成されていない。   The molded body is taken out from the mold 8 and the middle mold 9 and placed in a sintering furnace to be degreased and sintered. Thereby, the ceramic sintered body 3b (refer FIG. 6) by CIM of a bearing sleeve is obtained. The dynamic pressure grooves 3a11 are not yet formed on the inner peripheral surface of the ceramic sintered body 3b.

上記の軸受スリーブのセラミックス焼結体3bの精度を確認するため、成形テストを実施した結果は、以下のとおりである。成形サンプルは内径φ4.0mm、外径φ9.5mm、幅7.57mm、底厚さ1.5mmの有底円筒である。
〔テスト結果〕
試料1:内径径不同2μm、外径径不同2μm
試料2:内径径不同2μm、外径径不同7μm
試料3:内径径不同1μm、外径径不同4μm
試料4:内径径不同1μm、外径径不同1μm
試料5:内径径不同2μm、外径径不同1μm
CIMによるセラミックス焼結体3bの径不同は、最大でも7μm程度であり、研削取代が数μm程度で高精度な真円形状が得られることが分かった。
In order to confirm the accuracy of the ceramic sintered body 3b of the bearing sleeve, the result of the molding test is as follows. The molded sample is a bottomed cylinder having an inner diameter of 4.0 mm, an outer diameter of 9.5 mm, a width of 7.57 mm, and a bottom thickness of 1.5 mm.
〔test results〕
Sample 1: 2 μm inside diameter and 2 μm outside diameter
Sample 2: Inner diameter is 2 μm, Outer diameter is 7 μm
Sample 3: 1 μm inside diameter and 4 μm outside diameter
Sample 4: 1 μm inside diameter and 1 μm outside diameter
Sample 5: inner diameter is 2 μm, outer diameter is 1 μm
It was found that the diameter difference of the ceramic sintered body 3b by CIM is about 7 μm at the maximum, and a highly accurate perfect circular shape can be obtained with a grinding allowance of about several μm.

次に、動圧溝3a11の超短パルスレーザー加工について図5に基づき説明する。超短パルスレーザーを用いて、レーザーのビームスポット12の連なりで動圧溝3a11を形成する。この超短パルスレーザーは、パルス幅が1nsから100nsのQ−スイッチYAGレーザーで、このYAGレーザーの基本波(波長1064nm)、2倍波(波長532nm)および3倍波(波長355nm)のいずれか1つを用いる。図5は、軸受スリーブ3のヘリングボーン形状の動圧溝3a11の加工例を示す。軸受スリーブ3に回転と軸方向の移動を与えながら動圧溝3a11の傾斜形状に沿ってレーザーのビームスポット12を当て、連続打点の連なりで動圧溝3a11を加工する。上記の加工例では、基本波(波長1064nm)の超短パルスレーザーで実施したが、これに限らず、更に波長の短い2倍波(波長532nm)又は3倍波(波長355nm)の超短パルスレーザーも使用可能である。   Next, the ultrashort pulse laser processing of the dynamic pressure groove 3a11 will be described with reference to FIG. The dynamic pressure groove 3a11 is formed by a series of laser beam spots 12 using an ultrashort pulse laser. This ultrashort pulse laser is a Q-switched YAG laser with a pulse width of 1 ns to 100 ns, and any of the fundamental wave (wavelength 1064 nm), second harmonic (wavelength 532 nm) and third harmonic (wavelength 355 nm) of this YAG laser. Use one. FIG. 5 shows an example of machining the herringbone-shaped dynamic pressure groove 3 a 11 of the bearing sleeve 3. A laser beam spot 12 is applied along the inclined shape of the dynamic pressure groove 3a11 while giving rotation and axial movement to the bearing sleeve 3, and the dynamic pressure groove 3a11 is processed by a series of continuous hit points. In the above processing example, an ultrashort pulse laser with a fundamental wave (wavelength of 1064 nm) is used. However, the invention is not limited to this, and an ultrashort pulse with a shorter second wave (wavelength of 532 nm) or third harmonic wave (wavelength of 355 nm) is used. Lasers can also be used.

レーザーのビームスポット12の連続打点による加工の際、レーザーのエネルギ密度としては、1GW/cm2〜40GW/cm2の範囲が特によい。1GW/cm2より小さい出力密度では、金属やセラミックス表面を瞬時にアブレーションできず、加工効率が著しく低下する。40GW/cm2よりも大きな出力密度とすると、熱影響層の残留や、加工面へのバリ発生などにより、品質が悪化する。 During processing by the continuous dotting the laser beam spot 12, as the energy density of the laser, the range of 1GW / cm 2 ~40GW / cm 2 are particularly good. If the power density is less than 1 GW / cm 2 , the metal or ceramic surface cannot be ablated instantaneously, and the processing efficiency is significantly reduced. If the power density is higher than 40 GW / cm 2 , the quality deteriorates due to the remaining heat-affected layer or the occurrence of burrs on the processed surface.

また、動圧溝3a11の加工面(溝の底面)は、レーザーのエネルギ密度分布の形状に依存してしまうため、溝底の平面度を向上させるために、レーザーのビームスポット12をオシレーション(揺動)させながら動圧溝3a11を加工すると更に良い。このとき加工効率も考慮すれば、レーザーのビームスポット12の直径としては、動圧溝3a11の幅の1/10〜1/2の範囲が特に好ましい。   Further, since the processing surface (bottom surface of the groove) of the dynamic pressure groove 3a11 depends on the shape of the energy density distribution of the laser, the laser beam spot 12 is oscillated (in order to improve the flatness of the groove bottom). It is better to process the dynamic pressure groove 3a11 while swinging. Considering the processing efficiency at this time, the diameter of the laser beam spot 12 is particularly preferably in the range of 1/10 to 1/2 of the width of the dynamic pressure groove 3a11.

更に、レーザー加工の際に、レーザーのビームの照射方向を被加工物の加工面に垂直な線に対して傾斜させて加工すると良い。これにより、気体化・プラズマ化したセラミックスが光学系へ付着しにくくなり、光学系の汚染によるレーザのエネルギ密度の低下やビーム精度の低下が抑制できる。   Further, at the time of laser processing, the laser beam irradiation direction may be inclined with respect to a line perpendicular to the processing surface of the workpiece. As a result, the gasified / plasmaized ceramic is less likely to adhere to the optical system, and a decrease in laser energy density and beam accuracy due to contamination of the optical system can be suppressed.

レーザーを照射された気体化・プラズマ化した物質は、ワークである軸受スリーブのCIM成形品3bセラミックス焼結体に再付着(凝華)し、突起やバリの要因となる。したがって、気体化・プラズマ化したセラミックスが軸受スリーブ3に付着しないように水やガス等を吹付けながら加工するのが望ましい。特に2倍波または3倍波のレーザーは、水に吸収されることなく軸受スリーブ3を加工することができるため、レーザー加工の際に、軸受スリーブ又は軸部材の被加工物を水中に配置するか、又は被加工物に流水をかけて加工すると加工効率を落とすことなく品質の高い動圧溝加工が可能である。   The gasified / plasmaized material irradiated with the laser is reattached (condensed) to the CIM molded product 3b ceramic sintered body of the bearing sleeve, which is a workpiece, and causes projections and burrs. Therefore, it is desirable to process while spraying water or gas so that the gasified / plasmaized ceramic does not adhere to the bearing sleeve 3. In particular, since the second or third harmonic laser can process the bearing sleeve 3 without being absorbed by water, the workpiece of the bearing sleeve or the shaft member is placed in the water during the laser processing. Alternatively, if the workpiece is processed with running water, high-quality dynamic pressure groove processing is possible without reducing the processing efficiency.

超短パルスレーザーの照射点は、1〜4μmの極表層が瞬間的(ナノ秒オーダー)に5000℃以上に加熱されて気体化・プラズマ化して除去される。昇温速度が非常に早く瞬間的に気体化・プラズマ化して除去されるため、対象となる軸受スリーブのセラミックス焼結体3b内での熱伝導が最小限に抑えられ、結果として、熱影響層が最小限に抑えられる。   The irradiation point of the ultrashort pulse laser is removed by gasifying and plasmaizing the extreme surface layer of 1 to 4 μm instantaneously (on the order of nanoseconds) to 5000 ° C. or more. Since the temperature rise rate is very fast and is instantaneously gasified and plasma removed, the heat conduction in the ceramic sintered body 3b of the target bearing sleeve is minimized, and as a result, the heat-affected layer Is minimized.

図6に、軸受スリーブ3の加工の流れを示す。この流れでは、CIMによる成形・脱脂・焼結後、軸受スリーブのセラミックス焼結体3bを研削加工する工程を経て、動圧溝3a11をレーザー加工するものを示した。しかし、動圧溝3a11のレーザー加工の後に研削加工を実施してもよい。また、軸受スリーブのセラミックス焼結体3bの径不同が極めて小さい場合は、研削加工を不要とすることも可能である。   FIG. 6 shows a processing flow of the bearing sleeve 3. In this flow, after forming, degreasing, and sintering by CIM, the process of grinding the ceramic sintered body 3b of the bearing sleeve is performed, and the dynamic pressure groove 3a11 is laser processed. However, grinding may be performed after laser processing of the dynamic pressure groove 3a11. Further, when the diameter difference of the ceramic sintered body 3b of the bearing sleeve is extremely small, it is possible to eliminate the grinding process.

図7、図8に、本発明の第2の実施形態に用いる軸受スリーブ23を示す。この軸受スリーブ23は、端面23cにスパイラル形状の動圧溝23c11が形成されている。このスパイラル形状の動圧溝23c11はスラスト軸受として機能する。図7、図8に示す軸受スリーブ23は、内周面23aに動圧溝を形成していないものを図示したが、第1の実施形態に用いた軸受スリーブ3の内周面3aと同様の動圧溝3a11を形成してもよい。この場合、軸受スリーブ23はラジアル軸受とスラスト軸受の両機能を有する。   7 and 8 show a bearing sleeve 23 used in the second embodiment of the present invention. The bearing sleeve 23 has a spiral dynamic pressure groove 23c11 formed on an end surface 23c. The spiral-shaped dynamic pressure groove 23c11 functions as a thrust bearing. Although the bearing sleeve 23 shown in FIG. 7 and FIG. 8 is illustrated in which a dynamic pressure groove is not formed on the inner peripheral surface 23a, it is the same as the inner peripheral surface 3a of the bearing sleeve 3 used in the first embodiment. The dynamic pressure groove 3a11 may be formed. In this case, the bearing sleeve 23 has both functions of a radial bearing and a thrust bearing.

この軸受スリーブ23が用いられる動圧軸受装置は、後述する第3の実施形態の動圧軸受装置31と類似した形態となる。軸受スリーブ23を図9に示す回転スリーブ33に置き換えることにより基台34のスラスト軸受部36aの動圧溝を省略できる。図示は省略する。   The hydrodynamic bearing device in which the bearing sleeve 23 is used has a form similar to the hydrodynamic bearing device 31 of the third embodiment described later. By replacing the bearing sleeve 23 with the rotating sleeve 33 shown in FIG. 9, the dynamic pressure groove of the thrust bearing portion 36a of the base 34 can be omitted. Illustration is omitted.

また、軸受スリーブ23の製造工程を図8に示すが、軸受スリーブ23の製造工程におけるCIM工程、CIM成形金型の硬質皮膜処理、軸受スリーブ23のセラミックスの種類、動圧溝23a11のレーザー加工および研削加工の要否など、いずれも、第1の実施形態に用いる軸受スリーブ3と同様であるので、説明を省略する。   FIG. 8 shows the manufacturing process of the bearing sleeve 23. The CIM process in the manufacturing process of the bearing sleeve 23, the hard coating treatment of the CIM molding die, the ceramic type of the bearing sleeve 23, the laser processing of the dynamic pressure groove 23a11, and Since the necessity of grinding is the same as that of the bearing sleeve 3 used in the first embodiment, description thereof is omitted.

図9〜11に第3の実施形態を示す。図9に示すように動圧軸受装置31は、軸部材32が基台34にねじ37により締付け固定されている。回転スリーブ33は、軸部材32に外嵌されている。軸部材32は、その外周面32aの軸受面32a1にヘリングボーン形状の動圧溝32a11が形成されている。軸部材32の外周面32aの軸受面32a1と回転スリーブ33の内周面33aとの間にラジアル隙間35が形成されている。軸方向荷重を支持するために、回転スリーブ33の端面33bは基台34の上面に形成されたスラスト軸受部36aに対向して配置されている。図示は省略するが、スラスト軸受部36aにも動圧溝が形成されている。この動圧軸受装置31では軸部材32が固定タイプで、軸部材32に外嵌された回転スリーブ33が回転自在となっている。回転スリーブ33は、図示しないモータのロータに連結されており、回転スリーブ33に取り付けられたレーザービームピリンターのポリゴンミラー等の回転体(二点鎖線で示す)を回転させる。図9は、回転スリーブ33が回転している状態を示すもので、ラジアル隙間35およびスラスト隙間38に生じる空気の動圧作用により、回転スリーブ33が浮上し、軸部材32および基台34の上面に対して非接触状態で支持される。この実施形態においても、ラジアル隙間35およびスラスト隙間38は、分かりやすくするため誇張して表している。   9 to 11 show a third embodiment. As shown in FIG. 9, in the hydrodynamic bearing device 31, the shaft member 32 is fastened and fixed to the base 34 by screws 37. The rotating sleeve 33 is fitted on the shaft member 32. The shaft member 32 has a herringbone-shaped dynamic pressure groove 32a11 formed on the bearing surface 32a1 of the outer peripheral surface 32a thereof. A radial gap 35 is formed between the bearing surface 32 a 1 of the outer peripheral surface 32 a of the shaft member 32 and the inner peripheral surface 33 a of the rotary sleeve 33. In order to support the axial load, the end surface 33 b of the rotating sleeve 33 is disposed to face a thrust bearing portion 36 a formed on the upper surface of the base 34. Although illustration is omitted, a dynamic pressure groove is also formed in the thrust bearing portion 36a. In this dynamic pressure bearing device 31, the shaft member 32 is a fixed type, and a rotating sleeve 33 fitted on the shaft member 32 is rotatable. The rotating sleeve 33 is connected to a rotor of a motor (not shown), and rotates a rotating body (indicated by a two-dot chain line) such as a polygon mirror of a laser beam printer attached to the rotating sleeve 33. FIG. 9 shows a state in which the rotating sleeve 33 is rotating. The rotating sleeve 33 is lifted by the dynamic pressure action of air generated in the radial gap 35 and the thrust gap 38, and the upper surfaces of the shaft member 32 and the base 34 are shown. Is supported in a non-contact state. Also in this embodiment, the radial gap 35 and the thrust gap 38 are exaggerated for easy understanding.

図10は第3の実施形態の構成部品である軸部材32を示す。軸部材32は円筒軸状に形成され、外周面32aを有する。外周面32aの軸受面32a1にはヘリングボーン形状の動圧溝32a11が形成されている。動圧溝32a11の溝深さは数μmであり、形状寸法は高精度に仕上げられている。動圧溝32a11と動圧溝32a11との間は丘部32a12が形成されており、その軸方向中央部に帯状部分32a13が形成されている(動圧溝32a11をクロスハッチングで示す)。このような構成になっているので、回転スリーブ33が回転すると、動圧溝32a11により空気が圧縮されて回転スリーブ33が浮上する。   FIG. 10 shows a shaft member 32 which is a component of the third embodiment. The shaft member 32 is formed in a cylindrical shaft shape and has an outer peripheral surface 32a. A herringbone-shaped dynamic pressure groove 32a11 is formed on the bearing surface 32a1 of the outer peripheral surface 32a. The dynamic pressure groove 32a11 has a groove depth of several μm, and the shape and dimension are finished with high accuracy. A hill portion 32a12 is formed between the dynamic pressure groove 32a11 and the dynamic pressure groove 32a11, and a belt-like portion 32a13 is formed at the center in the axial direction (the dynamic pressure groove 32a11 is indicated by cross-hatching). With this configuration, when the rotating sleeve 33 rotates, air is compressed by the dynamic pressure groove 32a11 and the rotating sleeve 33 rises.

軸部材32の製造工程は、第1の実施形態の構成部品である軸受スリーブ3と同様に、セラミックスコンパウンドの射出成形、脱脂、焼結からなるCIM工程と、これにより製造された軸部材のセラミックス焼結体32b(図11参照)に動圧溝32a11を形成する超短パルスレーザー加工工程から構成されている。   The manufacturing process of the shaft member 32 is similar to the bearing sleeve 3 which is a component of the first embodiment. The CIM process includes injection molding, degreasing, and sintering of a ceramic compound, and the shaft member ceramics manufactured thereby. It consists of an ultrashort pulse laser processing step for forming a dynamic pressure groove 32a11 in the sintered body 32b (see FIG. 11).

第3の実施形態の構成部品である軸部材32も、軸受面32a1に動圧溝32a11のないシンプルな形状のセラミックス焼結体32bとしたものである。したがって、セラミックス焼結体32bの精度が一層優れるため、後工程の研削コストを低く抑えることができ、又は研削を省略することも可能である。また、軸部材32の軸受面32a1に超短パルスレーザー加工により形成された高精度な動圧溝32a11を備えている。   The shaft member 32, which is a component of the third embodiment, is also a ceramic sintered body 32b having a simple shape without the dynamic pressure groove 32a11 on the bearing surface 32a1. Therefore, since the accuracy of the ceramic sintered body 32b is further improved, the grinding cost of the post-process can be kept low, or the grinding can be omitted. In addition, the bearing surface 32a1 of the shaft member 32 is provided with a high-precision dynamic pressure groove 32a11 formed by ultrashort pulse laser processing.

図11に、軸部材32の加工の流れを示す。この流れでは、CIMによる成形・脱脂・焼結後、セラミックス焼結体32bを研削加工する工程を経て、動圧溝32a11をレーザー加工するものを示した。しかし、第1の実施形態でも述べたように、研削加工は動圧溝32a11のレーザー加工の後でも良く、またセラミックス焼結体32bの径不同が極めて小さい場合は、研削加工を不要とすることも可能である。   FIG. 11 shows a processing flow of the shaft member 32. In this flow, after forming, degreasing, and sintering by CIM, the process of grinding the ceramic sintered body 32b is performed, and the dynamic pressure groove 32a11 is laser processed. However, as described in the first embodiment, the grinding process may be performed after the laser processing of the dynamic pressure groove 32a11, and if the diameter difference of the ceramic sintered body 32b is extremely small, the grinding process is not necessary. Is also possible.

軸部材32の製造工程におけるCIM工程、CIM成形金型の硬質皮膜処理、軸部材32のセラミックスの種類、動圧溝32a11のレーザー加工など、いずれも、第1の実施形態の構成部品である軸受スリーブ3と同様であるので、詳細説明を省略する。   The CIM process in the manufacturing process of the shaft member 32, the hard film treatment of the CIM molding die, the ceramic type of the shaft member 32, the laser processing of the dynamic pressure groove 32a11, etc. are all bearings that are constituent parts of the first embodiment. Since it is the same as that of the sleeve 3, the detailed description is omitted.

図12は、第4の実施形態の構成部品である軸受スリーブ43を示す。この軸受スリーブ43は、円筒状部分43dの一端に底部43cが形成されている。この底部43cの上面にはスパイラル形状の動圧溝43c11が形成されている。   FIG. 12 shows a bearing sleeve 43 which is a component of the fourth embodiment. The bearing sleeve 43 has a bottom 43c at one end of a cylindrical portion 43d. A spiral dynamic pressure groove 43c11 is formed on the upper surface of the bottom 43c.

この軸受スリーブ43が用いられる動圧軸受装置は、第1の実施形態の動圧軸受装置1と類似した形態となるので、図示は省略する。また、軸受スリーブ43の製造工程におけるCIM工程、CIM成形金型の硬質皮膜処理、軸受スリーブ43のセラミックスの種類、動圧溝43c11のレーザー加工および研削加工の要否など、いずれも、第1の実施形態の構成部品である軸受スリーブ3と同様であるので、説明を省略する。   Since the hydrodynamic bearing device using the bearing sleeve 43 has a form similar to the hydrodynamic bearing device 1 of the first embodiment, the illustration thereof is omitted. In addition, the CIM process in the manufacturing process of the bearing sleeve 43, the hard film treatment of the CIM molding die, the ceramic type of the bearing sleeve 43, the necessity of laser processing and grinding of the dynamic pressure groove 43c11, etc. Since it is the same as that of the bearing sleeve 3 which is the component of embodiment, description is abbreviate | omitted.

各実施形態の構成部品である軸受スリーブ又は軸部材に形成される動圧溝は、へリングボーン形状やスパイラル形状に限定されるものではない。これに限らず、他の形式の動圧溝を形成したり、例えば、軸受スリーブの内周面や軸部材の外周面を複数の円弧を組合わせた多円弧形状とすることにより、動圧発生部を構成してもよい。   The dynamic pressure groove formed in the bearing sleeve or the shaft member which is a component of each embodiment is not limited to a herringbone shape or a spiral shape. Not limited to this, dynamic pressure is generated by forming other types of dynamic pressure grooves, for example, by forming the inner peripheral surface of the bearing sleeve and the outer peripheral surface of the shaft member into a multi-arc shape combining a plurality of arcs. You may comprise a part.

1 動圧軸受装置
2 軸部材
2a 外周面
2a1 軸受面
2b 端面
3 軸受スリーブ
3a 内周面
3a1 軸受面
3a11 動圧溝
3a12 丘部
3a13 帯状部分
3b CIMによるセラミックス焼結体
4 ハウジング
4a 底部
4b スラスト軸受部
5 ラジアル隙間
6 スラスト隙間
8 金型
9 中金型
10 キャビティ
11 射出ノズル
12 ビームスポット
23 軸受スリーブ
23a 内周面
23b CIMによるセラミックス焼結体
23c 端面
23c11 動圧溝
31 動圧軸受装置
32 軸部材
32a 外周面
32a1 軸受面
32a11 動圧溝
32a12 丘部
32a13 帯状部分
32b CIMによるセラミックス焼結体
33 回転スリーブ
33a 内周面
33b 端面
34 基台
35 ラジアル隙間
36a スラスト軸受部
37 ねじ
38 スラスト隙間
43 軸受スリーブ
43c 底部
43c11 動圧溝
43d 円筒状部分
M セラミックスコンパウンド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dynamic pressure bearing apparatus 2 Shaft member 2a Outer peripheral surface 2a1 Bearing surface 2b End surface 3 Bearing sleeve 3a Inner peripheral surface 3a1 Bearing surface 3a11 Dynamic pressure groove 3a12 Hill part 3a13 Band-shaped part 3b Ceramic sintered body 4 CIM 4 Housing 4a Bottom part 4b Thrust bearing Part 5 Radial gap 6 Thrust gap 8 Mold 9 Middle mold 10 Cavity 11 Injection nozzle 12 Beam spot 23 Bearing sleeve 23a Inner peripheral surface 23b Ceramic sintered body 23c by CIM End face 23c11 Dynamic pressure groove 31 Dynamic pressure bearing device 32 Shaft member 32a Outer peripheral surface 32a1 Bearing surface 32a11 Dynamic pressure groove 32a12 Hill 32a13 Band-shaped portion 32b Ceramic sintered body 33 by CIM Rotating sleeve 33a Inner peripheral surface 33b End surface 34 Base 35 Radial clearance 36a Thrust bearing portion 37 Screw 38 Thrust clearance 43 Bearing three 43c bottom 43c11 dynamic pressure grooves 43d cylindrical portion M ceramic compound

Claims (22)

軸受面に動圧溝を形成した軸受スリーブ又は軸部材を備えた動圧軸受装置において、前記軸受スリーブ又は軸部材が、軸受面に動圧溝のない形状のセラミックス射出成形品を用いたものであって、この軸受面に超短パルスレーザー加工により形成された動圧溝を備えていることを特徴とする動圧軸受装置。   In a hydrodynamic bearing device having a bearing sleeve or a shaft member in which a dynamic pressure groove is formed on the bearing surface, the bearing sleeve or the shaft member is a ceramic injection molded product having a shape having no dynamic pressure groove on the bearing surface. A hydrodynamic bearing device comprising hydrodynamic grooves formed by ultrashort pulse laser processing on the bearing surface. 前記軸受スリーブ又は軸部材の軸受面が研削加工により仕上げられていることを特徴とする請求項1に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a bearing surface of the bearing sleeve or the shaft member is finished by grinding. 前記軸受スリーブ又は軸部材のセラミックス材料がジルコニアであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1 or 2, wherein the ceramic material of the bearing sleeve or the shaft member is zirconia. 前記動圧溝が超短パルスレーザーによる連続打点で加工されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrodynamic groove is machined by continuous hitting points using an ultrashort pulse laser. 前記超短パルスレーザーのパルス幅が1〜100nsであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。   5. The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a pulse width of the ultrashort pulse laser is 1 to 100 ns. 前記軸受スリーブの軸受面が内周面および端面の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a bearing surface of the bearing sleeve is at least one of an inner peripheral surface and an end surface. 前記軸部材の軸受面が外周面および端面の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein a bearing surface of the shaft member is at least one of an outer peripheral surface and an end surface. 前記軸受スリーブの内周面あるいは軸部材の外周面に形成された動圧溝がヘリングボーン形状であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 6 or 7, wherein the hydrodynamic groove formed in the inner peripheral surface of the bearing sleeve or the outer peripheral surface of the shaft member has a herringbone shape. 前記軸受スリーブあるいは軸部材の端面に形成された動圧溝がスパイラル形状であることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の動圧軸受装置。   8. The hydrodynamic bearing device according to claim 6, wherein the hydrodynamic groove formed on the end surface of the bearing sleeve or the shaft member has a spiral shape. 前記軸受スリーブが底部を有し、該軸受スリーブの軸受面が内周面および底部上面の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to claim 1, wherein the bearing sleeve has a bottom portion, and a bearing surface of the bearing sleeve is at least one of an inner circumferential surface and a top surface of the bottom portion. . 前記軸受スリーブの内周面に形成された動圧溝がヘリングボーン形状であり、前記底部上面に形成された動圧溝がスパイラル形状であることを特徴とする請求項10に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing according to claim 10, wherein the hydrodynamic groove formed on the inner peripheral surface of the bearing sleeve has a herringbone shape, and the hydrodynamic groove formed on the upper surface of the bottom portion has a spiral shape. apparatus. 前記動圧軸受装置が空気の動圧作用により軸受スリーブ又は軸部材を支持することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の動圧軸受装置。   The hydrodynamic bearing device according to any one of claims 1 to 11, wherein the hydrodynamic bearing device supports a bearing sleeve or a shaft member by a hydrodynamic action of air. 軸受面に動圧発生溝を形成した軸受スリーブ又は軸部材を備えた動圧軸受装置の製造方法において、前記軸受スリーブ又は軸部材が、セラミックス射出成形により軸受面に動圧溝のない形状に成形し、脱脂・焼結する工程と、超短パルスレーザーにより前記軸受面に動圧溝を形成する工程とから製造されることを特徴とする動圧軸受装置の製造方法。   In a method of manufacturing a hydrodynamic bearing device having a bearing sleeve or a shaft member in which a dynamic pressure generating groove is formed on the bearing surface, the bearing sleeve or the shaft member is formed into a shape having no dynamic pressure groove on the bearing surface by ceramic injection molding. And a method of manufacturing a hydrodynamic bearing device, comprising: a degreasing and sintering step; and a step of forming a hydrodynamic groove on the bearing surface by an ultrashort pulse laser. 前記軸受スリーブ又は軸部材の製造工程として、更に軸受面を研削する工程を含むことを特徴とする請求項13の動圧軸受装置の製造方法。   14. The method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to claim 13, further comprising a step of grinding the bearing surface as a step of manufacturing the bearing sleeve or the shaft member. 前記動圧溝を超短パルスレーザーによる連続打点で加工することを特徴とする請求項13に記載の動圧軸受装置の製造方法。   14. The method of manufacturing a hydrodynamic bearing device according to claim 13, wherein the hydrodynamic groove is processed by continuous hitting with an ultrashort pulse laser. 前記超短パルスレーザーとして、1nsから100nsのパルス幅を有する超短パルスのQ−スイッチYAGレーザーの基本波、2倍波および3倍波のいずれか1つを用いると共に、前記連続打点による加工において、レーザー出力密度を1GW/cm2〜100GW/cm2の範囲の値とし、レーザーのビームスポットの直径を動圧溝の幅より小さくしたことを特徴とする請求項15に記載の動圧軸受装置の製造方法。 As the ultrashort pulse laser, any one of a fundamental wave, a second harmonic wave, and a third harmonic wave of an ultrashort pulse Q-switched YAG laser having a pulse width of 1 ns to 100 ns is used. the laser power density to a value in the range of 1GW / cm 2 ~100GW / cm 2 , the dynamic pressure bearing device according to claim 15, characterized in that the diameter of the beam spot of the laser is made smaller than the width of the dynamic pressure grooves Manufacturing method. 前記連続打点による加工の際に、前記レーザーのビームスポットの光学系を、電気的制御および機械的制御の少なくとも1つの制御により揺動させたことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の動圧軸受装置の製造方法。   The optical system of the beam spot of the laser is oscillated by at least one of electrical control and mechanical control during processing by the continuous hitting point. Manufacturing method of the hydrodynamic bearing device. 前記レーザー加工の際に、加工対象のセラミックス焼結体を水中に配置するか、又はセラミックス焼結体に流水をかけることを特徴とする請求項13および請求項15〜17のいずれか1項に記載の動圧軸受装置の製造方法。   In the laser processing, the ceramic sintered body to be processed is disposed in water, or flowing water is applied to the ceramic sintered body, according to any one of claims 13 and 15-17. The manufacturing method of the hydrodynamic bearing apparatus of description. 前記レーザー加工の際に、レーザーのビームの照射方向をセラミックス焼結体の加工面に垂直な線に対して傾斜させたことを特徴とする請求項13および請求項15〜18のいずれか1項に記載の動圧軸受装置の製造方法。   The laser beam irradiation direction is inclined with respect to a line perpendicular to the processed surface of the ceramic sintered body during the laser processing. A method for manufacturing the hydrodynamic bearing device according to 1. 前記セラミックス射出成形の金型に、成形品のセラミックス材料の硬度以上の硬度を有する硬質皮膜が施されていることを特徴とする請求項13に記載の動圧軸受装置の製造方法。   14. The method for manufacturing a hydrodynamic bearing device according to claim 13, wherein the ceramic injection mold is provided with a hard coating having a hardness equal to or higher than the hardness of the ceramic material of the molded product. 前記硬質皮膜が、窒化チタン(TiN)、ダイアモンドライクコーティング(DLC)、窒化クロム(CrN)のいずれかから選択された硬質皮膜であることを特徴とする請求項20に記載の動圧軸受装置の製造方法。   21. The hydrodynamic bearing device according to claim 20, wherein the hard coating is a hard coating selected from titanium nitride (TiN), diamond-like coating (DLC), and chromium nitride (CrN). Production method. 請求項13〜21のいずれか1項に記載の動圧軸受装置の製造方法に基づく軸受スリーブ又は軸部材。   The bearing sleeve or shaft member based on the manufacturing method of the hydrodynamic bearing apparatus of any one of Claims 13-21.
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JPH06328531A (en) * 1993-05-24 1994-11-29 Toyo Mach & Metal Co Ltd Injection compression molding machine
JP2002235743A (en) * 2001-02-13 2002-08-23 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic dynamic pressure bearing, motor with bearing, hard disk device, and polygonal scanner
JP3573125B2 (en) * 2001-11-05 2004-10-06 松下電器産業株式会社 Motor and motor built-in device
JP2005337508A (en) * 2005-08-17 2005-12-08 Ngk Spark Plug Co Ltd Dynamic pressure bearing made of ceramics
JP2007100904A (en) * 2005-10-06 2007-04-19 Ntn Corp Fluid bearing device and its manufacturing method
JP2007123322A (en) * 2005-10-25 2007-05-17 Cyber Laser Kk Laser device and method of operating same
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