JPH0814250A - Bearing device - Google Patents

Bearing device

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JPH0814250A
JPH0814250A JP14949294A JP14949294A JPH0814250A JP H0814250 A JPH0814250 A JP H0814250A JP 14949294 A JP14949294 A JP 14949294A JP 14949294 A JP14949294 A JP 14949294A JP H0814250 A JPH0814250 A JP H0814250A
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浩一 山口
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Abstract

PURPOSE:To provide a bearing device capable of preventing a sparking. CONSTITUTION:In a bearing device having a ceramic thrust bearing 3 and a ceramic thrust collar 2, an oxide semiconductor thin film having a thickness of 10-500nm and a surface resistance less than 10<6>OMEGA is formed on the thrust collar-side surface of the thrust bearing and/or the thrust bearing-side surface of the thrust collar, or a metal super-thin film having a thickness of 1-50nm and a surface resistance less than 10<6>OMEGA is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、空気動圧型等
の軸受装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing device such as an air dynamic pressure type bearing device.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、セラミック製スラスト軸受装置は、
セラミックの密度が小さいことから、軽量、低慣性能等
の理由により高速回転に適した軸受装置として期待され
ている。特に近年では、小型化が進行しているビデオテ
ープレコーダ(VTR)、フロッピーディスクドライブ
(FDD)、レーザビームプリンタ(LBP)のOA機
器において軽薄短小の軸受装置が必要となっている。こ
のような軸受装置としては、スパイラル溝を持ったスラ
スト軸受装置があり、コンパクトな構成で安定した高速
回転を可能とすることができる。
2. Description of the Related Art In recent years, ceramic thrust bearing devices have been
Since the density of ceramics is low, it is expected as a bearing device suitable for high speed rotation because of its light weight and low inertia performance. Particularly in recent years, light, thin, short, and small bearing devices are required in OA devices such as video tape recorders (VTRs), floppy disk drives (FDDs), and laser beam printers (LBPs), which are becoming smaller. As such a bearing device, there is a thrust bearing device having a spiral groove, which enables stable high-speed rotation with a compact structure.

【0003】スラスト軸受装置としては、例えば、特開
平3−28516号公報に開示される空気動圧型スラス
ト軸受装置が知られている。この公報に開示される空気
動圧型スラスト軸受装置は過大な起動トルクを解消する
ために、スラスト軸受及び/又はスラストカラーを多孔
質な構造としている。
As a thrust bearing device, for example, an air dynamic pressure type thrust bearing device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-28516 is known. In the air dynamic pressure type thrust bearing device disclosed in this publication, the thrust bearing and / or the thrust collar have a porous structure in order to eliminate an excessive starting torque.

【0004】また、例えば、特公昭64−2815号公
報には、セラミックス製転動面に金属膜を形成した軸受
装置が開示されており、転動面に金属膜を形成すること
によって転動応力に対する耐久性を向上している。
Further, for example, Japanese Patent Publication No. 64-2815 discloses a bearing device in which a metal film is formed on a ceramic rolling surface, and rolling stress is formed by forming the metal film on the rolling surface. It has improved durability against.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
従来技術は応力的な問題について解決されたものにすぎ
ず、電気的絶縁性の高いセラミックスを用いて軸受を構
成すると、高速回転時に静電気が発生して帯電し、軸受
に発生するスパークによりOA機器にノイズが発生し、
OA機器に悪影響を与えるという問題があった。
However, the above-mentioned prior art is merely a solution to the stress-related problem. When the bearing is made of ceramics having high electrical insulation, static electricity is generated during high-speed rotation. And then charged, and the sparks on the bearings generate noise in OA equipment,
There is a problem that it adversely affects OA equipment.

【0006】本発明は、スパークの発生を防止すること
ができる軸受装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a bearing device capable of preventing the occurrence of sparks.

【0007】[0007]

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記のよ
うな問題点について鋭意検討した結果、スラスト軸受及
び/又はスラストカラーの表面に、所定厚さ所定の表面
抵抗を有する酸化物半導体薄膜または金属超薄膜を形成
することにより、高速回転時におけるスパークの発生を
防止できることを知見し、本発明に至った。
As a result of earnest studies on the above problems, the present inventor has found that the surface of the thrust bearing and / or the thrust collar has an oxide semiconductor having a predetermined thickness and a predetermined surface resistance. The present inventors have found that the formation of a thin film or a metal ultra-thin film can prevent the occurrence of sparks during high-speed rotation, and have reached the present invention.

【0008】即ち、本発明の軸受装置は、セラミック製
のスラスト軸受とセラミック製のスラストカラーとを備
えてなる軸受装置において、前記スラスト軸受のスラス
トカラー側の面及び/又は前記スラストカラーのスラス
ト軸受側の面に、厚さが10〜500nmで表面抵抗が
106 Ω以下の酸化物半導体薄膜を形成してなるもので
ある。
That is, the bearing device of the present invention is a bearing device comprising a ceramic thrust bearing and a ceramic thrust collar, wherein the thrust collar side surface of the thrust bearing and / or the thrust collar thrust bearing. On the side surface, an oxide semiconductor thin film having a thickness of 10 to 500 nm and a surface resistance of 10 6 Ω or less is formed.

【0009】また、本発明の軸受装置は、セラミック製
のスラスト軸受とセラミック製のスラストカラーとを備
えてなる軸受装置において、前記スラスト軸受のスラス
トカラー側の面及び/又は前記スラストカラーのスラス
ト軸受側の面に、厚さが1〜50nmで表面抵抗が10
6 Ω以下の金属超薄膜を形成してなるものである。
Further, the bearing device of the present invention is a bearing device comprising a ceramic thrust bearing and a ceramic thrust collar, wherein a surface of the thrust bearing on the thrust collar side and / or a thrust bearing of the thrust collar. The surface on the side has a thickness of 1 to 50 nm and a surface resistance of 10
It is formed by forming an ultrathin metal film of 6 Ω or less.

【0010】本発明に用いられるセラミック製のスラス
ト軸受及びスラストカラーは、例えば、Al2 3 、S
3 4 、SiC、ZrO2 を主体とする焼結体等から
形成されるが、これに限定されるものではなく、スラス
ト軸受及びスラストカラーに従来から用いられるその他
の公知のセラミック材料でも良い。
Ceramic thrust bearings and thrust collars used in the present invention include, for example, Al 2 O 3 and S.
It is formed from a sintered body mainly containing i 3 N 4 , SiC, and ZrO 2 , but the present invention is not limited to this, and other known ceramic materials conventionally used for thrust bearings and thrust collars may be used. .

【0011】また、スラスト軸受及びスラストカラーの
表面に形成される酸化物半導体薄膜は、例えば、SnO
2 、NiO、Cr2 3 、Cu2 O、MnO2 、Zn
O、V2 5 、Fe2 3 、TiO2 、BaTiO2
CoO、CdOなどが用いられ、例えば、イオンビーム
スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イ
オンビームアシストデポジション法等により形成され
る。
The oxide semiconductor thin film formed on the surfaces of the thrust bearing and the thrust collar is, for example, SnO.
2 , NiO, Cr 2 O 3 , Cu 2 O, MnO 2 , Zn
O, V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 2 ,
CoO, CdO, or the like is used, and is formed by, for example, an ion beam sputtering method, a magnetron sputtering method, an ion beam assisted deposition method, or the like.

【0012】また、酸化物半導体薄膜の厚みを10〜5
00nmとしたのは、酸化物半導体薄膜が10nmより
小さいと導電膜としての効果が得られず、帯電除去効果
が小さいからである。また、酸化物半導体薄膜の厚みが
500nmより大きいと、表面硬度が低下して耐摩耗性
が悪化するからである。酸化物半導体薄膜は耐摩耗性と
いう点から10〜300nmが好ましく、特に10〜2
00nmであることが望ましい。
Further, the oxide semiconductor thin film has a thickness of 10 to 5
The reason for setting it to 00 nm is that if the oxide semiconductor thin film is smaller than 10 nm, the effect as a conductive film cannot be obtained, and the effect of removing charge is small. Further, when the thickness of the oxide semiconductor thin film is larger than 500 nm, the surface hardness is lowered and the wear resistance is deteriorated. From the viewpoint of wear resistance, the oxide semiconductor thin film preferably has a thickness of 10 to 300 nm, particularly 10 to 2 nm.
It is preferably 00 nm.

【0013】また、本発明の軸受装置は、スラスト軸受
のスラストカラー側の面及び/又はスラストカラーのス
ラスト軸受側の面に、厚さが1〜50nmで表面抵抗が
106 Ω以下の金属超薄膜を形成してなるものである
が、厚さが1〜50nmの金属超薄膜を形成したのは、
金属超薄膜が1nmより小さいと導電膜としての効果が
得られず、帯電除去効果が小さいからである。また、金
属超薄膜の厚みが50nmより大きいと表面硬度が低下
して耐摩耗性が悪化するからである。金属超薄膜は耐摩
耗性という点から1〜30nmが好ましく、特に1〜2
0nmであることが望ましい。
In the bearing device of the present invention, the surface of the thrust bearing on the thrust collar side and / or the surface of the thrust collar on the thrust bearing side has a thickness of 1 to 50 nm and a surface resistance of 10 6 Ω or less. Although it is formed by forming a thin film, the metal ultra-thin film having a thickness of 1 to 50 nm is formed by
This is because if the ultrathin metal film has a thickness of less than 1 nm, the effect as a conductive film cannot be obtained, and the charge removing effect is small. In addition, if the thickness of the ultrathin metal film is greater than 50 nm, the surface hardness is reduced and the wear resistance is deteriorated. The ultra-thin metal film is preferably 1 to 30 nm from the viewpoint of wear resistance, and particularly 1 to 2 nm.
It is preferably 0 nm.

【0014】金属超薄膜は、例えば、Ni、Cu、P
d、Ag、Pt、Au、Al、Si、C、Cr、Co、
Tiから構成され、例えば、イオンビームスパッタリン
グ法、イオンミキシング法等により形成される。
The ultra-thin metal film is made of, for example, Ni, Cu, P.
d, Ag, Pt, Au, Al, Si, C, Cr, Co,
It is made of Ti and is formed by, for example, an ion beam sputtering method, an ion mixing method, or the like.

【0015】さらに、酸化物半導体薄膜および金属超薄
膜の表面抵抗を106 Ω以下としたのは、表面抵抗が1
6 Ωよりも高い場合には、導電膜としての効果が得ら
れず、帯電除去効果が小さいからである。これらの薄膜
の表面抵抗は、帯電除去を有効に行うためには105 Ω
以下であることが望ましい。
Further, the surface resistance of the oxide semiconductor thin film and the ultra-thin metal film is set to 10 6 Ω or less because the surface resistance is 1 or less.
This is because when it is higher than 0 6 Ω, the effect as a conductive film cannot be obtained, and the effect of removing charge is small. The surface resistance of these thin films is 10 5 Ω for effective charge removal.
The following is desirable.

【0016】[0016]

【作用】本発明の軸受装置では、高速回転によりスラス
ト軸受およびスラストカラーに発生した静電気は、スラ
スト軸受のスラストカラー側の面及び/又はスラストカ
ラーのスラスト軸受側の面の酸化物半導体薄膜および金
属超薄膜を介して除電される。これにより、軸受装置を
OA機器に搭載した場合、静電気によるOA機器への悪
影響を防止することができる。
In the bearing device of the present invention, static electricity generated in the thrust bearing and the thrust collar by high-speed rotation is generated by the oxide semiconductor thin film and the metal on the surface of the thrust bearing on the thrust collar side and / or on the surface of the thrust collar on the thrust bearing side. The charge is removed via the ultra-thin film. As a result, when the bearing device is mounted on the OA equipment, it is possible to prevent the OA equipment from being adversely affected by static electricity.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

実施例1 図1は、本発明の軸受装置の一実施例を示すもので、符
号1は、回転軸を示している。この回転軸1にはセラミ
ック製のスラストカラー2が一体形成されており、この
スラストカラー2の下方には、セラミック製のスラスト
軸受3が配置されている。スラストカラー2およびスラ
スト軸受3は、例えば、Al2 3 、Si3 4 、Si
C、ZrO2 等の焼結体から形成されている。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an embodiment of the bearing device of the present invention, and reference numeral 1 indicates a rotating shaft. A ceramic thrust collar 2 is integrally formed on the rotary shaft 1, and a ceramic thrust bearing 3 is disposed below the thrust collar 2. The thrust collar 2 and the thrust bearing 3 are made of, for example, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 , Si.
It is formed from a sintered body such as C or ZrO 2 .

【0018】また、スラスト軸受3のスラストカラー2
側の面(スラスト軸受3の上面)には、図2に示すよう
に、スパイラル溝4が形成されている。
Further, the thrust collar 2 of the thrust bearing 3
A spiral groove 4 is formed on the side surface (the upper surface of the thrust bearing 3) as shown in FIG.

【0019】そして、スラストカラー2のスラスト軸受
3側の面及びスラスト軸受3のスラストカラー2側の面
には、図3に示すように厚さが10〜500nmで表面
抵抗が106 Ω以下の酸化物半導体薄膜5が形成されて
いる。この酸化物半導体薄膜5は、例えば、SnO2
NiO、Cr2 3 、Cu2 O、MnO2 、ZnO、V
2 5 、Fe2 3 、TiO2 、BaTiO3 、Co
O、CdOなどから構成されており、例えば、イオンビ
ームスパッタリング法により形成されている。
As shown in FIG. 3, the surface of the thrust collar 2 on the thrust bearing 3 side and the surface of the thrust bearing 3 on the thrust collar 2 side have a thickness of 10 to 500 nm and a surface resistance of 10 6 Ω or less. The oxide semiconductor thin film 5 is formed. The oxide semiconductor thin film 5 is made of, for example, SnO 2 ,
NiO, Cr 2 O 3 , Cu 2 O, MnO 2 , ZnO, V
2 O 5 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , BaTiO 3 , Co
It is made of O, CdO, or the like, and is formed by, for example, an ion beam sputtering method.

【0020】また、スラストカラー2およびスラスト軸
受3の側面には、帯電した静電気をアースするための酸
化物半導体薄膜6が形成されている。
On the side surfaces of the thrust collar 2 and the thrust bearing 3, an oxide semiconductor thin film 6 for grounding charged static electricity is formed.

【0021】以上のように形成された軸受装置では、高
速回転により、スラスト軸受3に設けたスパイラル溝4
に外周から空気が巻き込まれ、空気ベアリングが形成さ
れる。
In the bearing device formed as described above, the spiral groove 4 provided in the thrust bearing 3 is rotated by high speed rotation.
Air is drawn from the outer periphery into the air bearing.

【0022】そして、高速回転によりスラスト軸受3お
よびスラストカラー2に発生した静電気は、スラスト軸
受3のスラストカラー2側の面及びスラストカラー2の
スラスト軸受3側の面の酸化物半導体薄膜5、スラスト
軸受3、スラストカラー2の側面に形成された酸化物半
導体薄膜6を介して除電され、軸受装置におけるスパー
クを防止することができ、OA機器におけるノイズの発
生を防止することができる。
The static electricity generated in the thrust bearing 3 and the thrust collar 2 by the high speed rotation is the oxide semiconductor thin film 5 on the surface of the thrust bearing 3 on the thrust collar 2 side and the surface of the thrust collar 2 on the thrust bearing 3 side, the thrust. The static electricity is removed through the oxide semiconductor thin film 6 formed on the side surfaces of the bearing 3 and the thrust collar 2, sparks in the bearing device can be prevented, and noise in the OA equipment can be prevented.

【0023】本発明者は、本発明の効果を確認すべく、
スラスト軸受およびスラストカラーを表1に示すような
セラミックスにより形成するとともに、このスラスト軸
受およびスラストカラーに、表1に示すような材料、厚
さ、表面抵抗を有する酸化物半導体薄膜を形成し、この
ような軸受装置をVTRの磁気ヘッドドラムに組み込ん
だ時に発生した1分間のノイズをカウントした。また、
表面硬度をマイクロビッカース硬度計により測定した。
結果を表1に示す。
In order to confirm the effect of the present invention, the inventor has
The thrust bearing and the thrust collar are made of ceramics as shown in Table 1, and an oxide semiconductor thin film having a material, thickness and surface resistance as shown in Table 1 is formed on the thrust bearing and the thrust collar. The noise for one minute generated when such a bearing device was incorporated into the magnetic head drum of the VTR was counted. Also,
The surface hardness was measured by a micro Vickers hardness meter.
The results are shown in Table 1.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1より明らかなように、酸化物半導体薄
膜の厚さが10nmよりも薄い場合には導電膜の効果が
得られないため、表面抵抗が高く、1分間のノイズ発生
件数が100件と多い。また、厚さが500nmよりも
暑い場合、表面硬度が低下し、耐摩耗性が悪く、実用性
に乏しいことが判る。
As is clear from Table 1, when the thickness of the oxide semiconductor thin film is less than 10 nm, the effect of the conductive film cannot be obtained, so that the surface resistance is high and the number of noise occurrences per minute is 100. And many. Further, it can be seen that when the thickness is more than 500 nm, the surface hardness decreases, the wear resistance is poor, and the practicality is poor.

【0026】実施例2 厚さが10〜500nmで表面抵抗が106 Ω以下の酸
化物半導体薄膜の代わりに、厚さが1〜50nmで表面
抵抗が106 Ω以下の金属超薄膜を用いた以外は、上記
実施例1と同様に軸受装置を形成した。このような軸受
装置でも、上記実施例1と同様の効果を得ることができ
る。
[0026] Example 2 thick instead the surface resistance is less than the oxide semiconductor thin film 10 6 Omega in 10 to 500 nm, thickness using a surface resistance of 10 6 Omega following ultrafine metal thin film 1~50nm A bearing device was formed in the same manner as in Example 1 except for the above. Even with such a bearing device, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0027】そこで、本発明者はスラスト軸受およびス
ラストカラーを表2に示すようなセラミックスにより形
成するとともに、表2に示すような材料、厚さ、表面抵
抗を有する金属超薄膜を形成し、このような軸受装置を
VTRの磁気ヘッドドラムに組み込んだ時に発生した1
分間のノイズをカウントした。結果を表2に示す。
Therefore, the present inventor formed the thrust bearing and the thrust collar from the ceramics shown in Table 2, and formed the ultrathin metal film having the material, the thickness and the surface resistance shown in Table 2. Occurred when a bearing device like this was installed in the magnetic head drum of a VTR.
The noise for each minute was counted. Table 2 shows the results.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】表2より明らかなように、金属超薄膜の厚
さが1nmよりも薄い場合には導電膜の効果が得られな
いため表面抵抗が高く、1分間のノイズ発生件数が10
0件と多い。厚さが50nmよりも厚い場合、表面硬度
が低下し、耐摩耗性が悪く、実用性に乏しいことが判
る。
As is clear from Table 2, when the thickness of the ultrathin metal film is less than 1 nm, the effect of the conductive film cannot be obtained, so that the surface resistance is high and the number of noise occurrences per minute is 10.
As many as 0 cases. It can be seen that when the thickness is thicker than 50 nm, the surface hardness decreases, the wear resistance is poor, and the practicality is poor.

【0030】上記実施例1,2ではスラスト軸受とスラ
ストカラーを同一材料で形成した例について説明した
が、異なる材料により形成しても良いことは勿論であ
る。また、上記実施例1,2ではスラスト軸受とスラス
トカラーの両面に 酸化物半導体薄膜,金属超薄膜を形
成した例について説明したが、スラスト軸受表面あるい
はスラストカラー表面のいずれか一方に酸化物半導体薄
膜あるいは金属超薄膜を形成しても良いことは勿論であ
る。
Although the thrust bearing and the thrust collar are made of the same material in the first and second embodiments, it is needless to say that they may be made of different materials. Also, in the above-mentioned Examples 1 and 2, an example was described in which the oxide semiconductor thin film and the ultra-thin metal film were formed on both sides of the thrust bearing and the thrust collar, but the oxide semiconductor thin film was formed on either the thrust bearing surface or the thrust collar surface. Alternatively, it goes without saying that an ultra thin metal film may be formed.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の軸受装置で
は、高速回転によりスラスト軸受およびスラストカラー
に発生した静電気は、スラスト軸受のスラストカラー側
の面及びスラストカラーのスラスト軸受側の面の酸化物
半導体薄膜や金属超薄膜を介して除電され、軸受装置に
おけるスパークを防止することができ、OA機器におけ
るノイズの発生を防止することができ、これにより、高
品質のOA機器に貢献できる。
As described above in detail, in the bearing device of the present invention, static electricity generated in the thrust bearing and the thrust collar by high-speed rotation is generated in the thrust collar side surface of the thrust bearing and the thrust collar side surface of the thrust collar. The static electricity is removed through the oxide semiconductor thin film and the ultra-thin metal film, so that sparks in the bearing device can be prevented and generation of noise in the OA equipment can be prevented, thereby contributing to high-quality OA equipment.

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

【図1】本発明の軸受装置を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a bearing device of the present invention.

【図2】図1のスラスト軸受の平面図である。2 is a plan view of the thrust bearing of FIG. 1. FIG.

【図3】図1の一部を拡大して示す縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a part of FIG. 1 in an enlarged manner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・回転軸 2・・・スラストカラー 3・・・スラスト軸受 1 ... Rotary shaft 2 ... Thrust collar 3 ... Thrust bearing

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミック製のスラスト軸受とセラミック
製のスラストカラーとを備えてなる軸受装置において、
前記スラスト軸受のスラストカラー側の面及び/又は前
記スラストカラーのスラスト軸受側の面に、厚さが10
〜500nmで表面抵抗が106 Ω以下の酸化物半導体
薄膜を形成してなることを特徴とする軸受装置。
1. A bearing device comprising a ceramic thrust bearing and a ceramic thrust collar,
The surface of the thrust bearing on the thrust collar side and / or the surface of the thrust collar on the thrust bearing side has a thickness of 10
A bearing device comprising an oxide semiconductor thin film having a surface resistance of 10 6 Ω or less at ˜500 nm.
【請求項2】セラミック製のスラスト軸受とセラミック
製のスラストカラーとを備えてなる軸受装置において、
前記スラスト軸受のスラストカラー側の面及び/又は前
記スラストカラーのスラスト軸受側の面に、厚さが1〜
50nmで表面抵抗が106 Ω以下の金属超薄膜を形成
してなることを特徴とする軸受装置。
2. A bearing device comprising a ceramic thrust bearing and a ceramic thrust collar,
The thrust collar side surface of the thrust bearing and / or the thrust bearing side surface of the thrust collar has a thickness of 1 to
A bearing device comprising a metal ultrathin film having a surface resistance of 10 6 Ω or less at 50 nm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6018442A (en) * 1997-04-04 2000-01-25 U.S. Philips Corporation Recording and/or reproducing apparatus having rotary scanning drum supported by a bearing having contacting bearing surfaces which provide electrical grounding

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6018442A (en) * 1997-04-04 2000-01-25 U.S. Philips Corporation Recording and/or reproducing apparatus having rotary scanning drum supported by a bearing having contacting bearing surfaces which provide electrical grounding

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