JPH0475A - 磁性流体シール装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係る磁性流体シール装置とその製造方法は、
コンピュータ等に組み込まれるハードディスク用駆動軸
がケーシングの壁面を貫通する部分の、気密保持を図る
場合等に利用する磁性流体シール装置と、それの製造方
法に関する。

（従来の技術） コンピュータ等に組み込まれるハードディスクは、ケー
シング内に設けた磁気記録素子である円板を、ケーシン
グ外に設けたモータにより回転駆動するが、ハードディ
スク自体、塵等による汚れを極端に嫌う為、上記モータ
の駆動軸かケーシングの壁面を貫通する部分に、塵を通
過させない様にする為の、シール装置を設ける必要があ
る。

この様な部分に設置し、塵等の通過を阻止する為のシー
ル装置として従来から、特開昭６２−１１００８０号公
報、実開昭５９−１９１４２３号公報、同６１−１３０
２５号公報、同６１−４４０６７号公報、同６１−７９
０７０号公報、同６２−１９５２６１号公報、同６１−
２０４０２７号公報、同６３−８４１９号公報、同６３
−１３９３２５号公報、実公昭６３−２９９４４号公報
、米国特許第４６２８３８４号明細書、同４６９２８２
６号明細書等に記載された磁性流体シール装置が、一般
的に使用されている。

上記各先行技術文献に記載された磁性流体シール装置の
構造は、細部に於いては種々異なっているが、基本的に
は第１５図に示す様な構造を有している。

この第１５図に於いて１は、アルミニウム、合成樹脂等
の非磁性材により造られたハウジングで、例えば前記ケ
ーシングの壁面等に固定される。２は鉄等の磁性材によ
り造られた軸で、磁性流体シール装置本体３は、上記ハ
ウジング１の内周面４と軸２の外周面５との間の、円筒
状の空間６内に設置されている。

上記磁性流体シール装置本体３は、軸方向（第１５図の
左右方向）に亙って着磁された円輪状の永久磁石７を、
磁性材により円輪状に造られた１対のポールピース８．
９によりサンドイッチ状に挟持し、各ポールピース８．
９の内周縁と軸２の外周面５との間の隙間１１．１１内
に磁性流体１０を、上記永久磁石７の磁力によって保持
する事により、構成されている。上記永久磁石７と１対
のポールピース８．９との外径は、ハウジング１の内径
と同じか、僅かに大きくして、各部材７．８．９．１０
により構成される磁性流体シール装置本体３をハウジン
グ１の内周面に、内嵌固定している。

磁性流体シール装置本体３は、前述の様に構成され、上
述の様にハウジング１の内周面４と軸２の外周面５との
間に装着して、磁性流体シール装置を構成する為、ハウ
ジング１の内側での軸２の回転に拘らず、この軸２の外
周面５と各ポールピース８．９の内周縁との間に保持さ
れた磁性流体１０により、ハウジング１の内周面４と軸
２の外周面５との間のシール性保持が図られる。

尚、ポールピース８．９は必ずしも２枚１組として使用
するとは限らず、磁性流体シール装置本体３の近傍に設
けられた軸受等により磁界が形成されるのであれば、１
枚のポールピースで、磁性流体シール装置を構成する事
も出来る。

ところが、上述の様に構成され、使用される磁性流体シ
ール装置の場合、揮発性が極めて低い、炭化水素系の鉱
物油、合成油やエステル油、エーテル油、シリコン油等
の油中に、強磁性体の微粒子を分散させて成る磁性流体
１０が、金属製の軸２の表面に対する強い濡れ性に基づ
いて、この軸２の表面の広い範囲に互って広がる傾向と
なる。

この様に磁性流体１０が軸２の表面に沿って（或は他の
構造の場合は、ポールピース８．９の側面やハウジング
１の内周面に沿って）、ハードディスク等を設けた清浄
空間内に広がった場合、この磁性流体１０が、ハードデ
ィスク等を設けた清浄空間内に飛散する危険性が高くな
る。

磁性流体１０が上記清浄空間内に飛散し、この清浄空間
内に設けたハードディスク等に付着した場合、このハー
ドディスク等を組み込んだコンピュータ等が誤動作する
原因となってしまう。

この様な不都合を解消する為の技術として、特公昭６０
−４８６６８号公報には、第１６図に示す様に、磁性流
体１０を保持する隙間１１の近傍に、ポリテトラフロロ
エチレン（ＰＴＦＥ）等の撥油皮膜１２．１２を形成し
、磁性流体１０が上記隙間１１から清浄空間内に広がら
ない様にする技術が開示されている。

又、特公昭５８−２７４２６号公報には、弗素系のオイ
ルを溶剤であるトルエンで希釈したものを、所望部位に
塗布した後、焼き付は処理を施す事で、撥油性皮膜を形
成する技術が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の２通の公報に記載された様な従来技術に於いて、
性能が良好で、耐久性、信頼性が高く、且つ安価な磁性
流体シール装置を提供する為には、皮膜の厚さが極力薄
くて、且つ剥離し難く、しかも撥油性の良好な皮膜を、
能率良く簡単に形成出来る様にする事が望まれる。

ところが、上記公報に記載されている技術では、これら
の要求が十分には満足されない。

例えば、前記特公昭６０−４８６６８号公報には、前述
の様に、ＰＴＦＥ製の撥油性皮膜１２．１２を形成する
技術が記載されているが、この公報に記載された技術で
は、皮膜形成の為のコストが嵩むだけでなく、形成され
る皮膜１２．１２が厚（なる為、磁性流体１０を保持す
る為の隙間１１の寸法が変化し易く、所望量の磁性流体
１０を保持出来なくなる恐れがある。又、ＰＴＦＥ製の
皮膜１２．１２が剥離した場合、比較的大きな塵が、ハ
ードディスク等を収納した清浄空間内に浮遊する様にな
り、やはりこのハードディスク等を組み込んだコンピュ
ータ等が誤動作する原因とな）てしまう。

又、特公昭５８−２７４２６号公報に記載された技術の
場合も、撥油性皮膜を十分に薄くする事、並びに皮膜を
剥離し難くする事が難しいだけでなく、皮膜形成作業に
要するコストの低廉化が難しい。

一方、本出願に関する最先の優先日（平成１年５月３１
日）以後に出願公開された特許出願である、特願昭６３
−２４３７１７号（特開平２−８９８７８号）には、磁
性流体の広がり防止を図る為の撥油性皮膜を薄くする技
術として、ポールピースやシャフト等の磁性流体保持部
材の表面に、脂肪酸系の界面活性剤を吸着させる技術か
記載されている。

この先願に係る発明の場合、十分に薄く、且つ剥離し難
い皮膜を安価に形成出来る反面、界面活性剤として脂肪
酸を使用する為、磁性流体をはじく機能（撥油性）か必
ずしも十分とは言えない場合がある。従って、ハードデ
ィスク駆動装置の様な、使用条件が厳しい部分に使用す
る磁性流体シール装置の場合、より撥油性の優れたもの
を提供するのが好ましい。

十分な撥油性を得る為には、皮膜を形成する物質として
、前記特公昭５８−２７４２６号公報に記載された技術
の様に、弗素系の物質を使用する事が好ましいが、この
公報に記載された技術は、前述の様な点で改良が望まれ
るものである。

本発明の磁性流体シール装置とその製造方法は、上述の
様な要求を満足する事を、その目的としている。

（課題を解決する為の手段） 本発明の磁性流体シール装置は何れも、第１図或は第２
図に示す様に、円筒状の外周面５を有する軸２（第２図
の構造の場合、軸２の断面は必ずしも円形である必要は
ない。）と、この軸２の外周面５と同心で円筒状の内周
面４（第２図の構造の場合、内周面４は軸２と同心であ
る必要はない。）を有し、上記軸２に対して相対的に回
転するハウジング１と、このハウジング１の内周面４と
上記軸２の外周面５との間の円筒状の空間６内に挿入自
在な大きさを有する円輪状に形成され、軸方向に亙って
着磁された永久磁石７と、それぞれ円輪状に形成され、
上記永久磁石７をサンドイッチ状に挟む、少なくとも１
枚（図示の例では２枚）のポールピース８．９（第２図
の構造の場合、ポールピース８．９の外周が円形であれ
ば、永久磁石７とポールピース８．９とは必ずしも円輪
状である必要はない。）と、上記永久磁石７の磁力によ
り、ポールピース８．９の周縁と軸２の外周面５又はハ
ウジング１の内周面４との間に保持される、磁性流体１
ｏとから構成されており、ハウジング１の内周面４と軸
２の外周面５との内、少なくとも磁性流体１０が付着す
る面を、磁性材により構成している。

又、第１図に示す様に、ハウジング１の内周面に永久磁
石７とポールピース８．９とを固定した構造の場合、前
記軸２の外周面５の一部で、磁性流体１０を付着させた
部分を第一の付着面１３とし、前記軸２の外周面５で、
この第一の付着面１３よりも清浄空間（第１図の上部に
存在する）内に入り込んだ部分を第一の清浄面１・４と
し、清浄空間に対向するポールピース８の、内周縁部分
表面を第二の付着面１５とし、ポールピース８の側面で
、上記清浄空間に対向する面の一部を第一の清浄面１６
としている。

そして、第２図に示す様に、軸２の外周面５に永久磁石
７とポールピース８．９とを固定した構造の場合、上記
ハウジング１の内周面４の一部で、磁性流体１０が付着
した部分を第三の付着面１７とし、上記ハウジング１の
内周面４で、この第三の付着面１７よりも清浄空間内に
入り込んだ部分を第三の清浄面１８とし、上記ポールピ
ース８の外周縁部分表面を第四の付着面１９とし、上記
ポールピース８の一側面で、上記清浄空間と対向する面
の一部を第四の清浄面２０としている。

上記第一〜第四の付着面１３．１５．１７．１９は何れ
も、磁性流体１０が付着する事で、ハウジング１の内周
面４と軸２の外周面５との間の隙間を塞ぐ部分であるが
、第一〜第四の清浄面１４．１６．１８．２０は何れも
、ハードディスク等を収納した清浄空間に面しており、
磁性流体１０が付着する事が好ましくない部分である。

上述の様な構成は、従来から知られた磁性流体シール装
置と同様であるが、更に本発明の磁性流体シール装置に
於いては、上記各付着面１３．１５．１７．１９と各清
浄面１４．１６．１８．２０との間に、本発明独特の撥
油層を形成して、各付着面１３．１５．１７．１９部分
に存在する磁性流体１０が、各清浄面１４．１６．１８
．２０に達する事の防止を図っている。

即ち、請求項１に記載された発明の場合、少なくとも、
軸２の外周面５て、前記第一の付着面１３と第一の清浄
面１４との間に存在する第一の中間部分２１と、上記第
二の付着面１５と第二の清浄面１６との間に存在する第
二の中間部分２２との一方の中間部分２１．２２に、弗
素系界面活性剤を吸着させる事で、撥油層を形成してい
る。

又、請求項３に記載された発明の場合、少なくとも、ハ
ウジング１の内周面で、前記第三の付着面１７と第三の
清浄面１８との間に存在する第三の中間部分２３と、上
記第四の付着面１９と第四の清浄面２０との間に存在す
る第四の中間部分２４との一方の中間部分２３．２４に
、やはり弗素系界面活性剤を吸着させる事で、撥油層を
形成している。

尚、何れの発明の場合に於いても、両方の中間部分（請
求項１に記載の発明の場合に於ける、第、第二の中間部
分２１．２２、請求項３に記載の発明の場合に於ける、
第三、第四の中間部分２３．２４）に撥油層を形成する
事が、磁性流体１０の広がりを防止する為に好ましいが
、ハウジング１或は軸２の回転に基づく遠心力により、
磁性流体１０の広がりを防止される部分には、必ずしも
撥油層を形成しなくても良い。又、各付着面１３．１５
．１７．１９や各清浄面１４．１６．１８．２０にも撥
油層を形成しても、何ら差支えない。

又、本発明の磁性流体シール装置の製造方法に於いては
、弗素系界面活性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる
為の溶剤として、アルコール、弗素系溶剤、セロソルブ
系溶剤、ケトン系溶剤、アルデヒド系溶剤、エステル系
溶剤、塩素系有機化合物を、それぞれ単独で、又は混合
して使用する。

（作　　用） 上述の様に構成される、本発明の方法により作られた本
発明の磁性流体シール装置により、ハウジング１と軸２
との相対的回転を自在としつつ、ハウジング１の内周面
４と軸２の外周面５との間の隙間を塞ぐ作用は、従来か
ら知られた磁性流体シール装置の場合と同様である。

又、本発明の磁性流体シール装置の場合、少なくとも第
一〜第四の中間部分の何れかに形成された撥油層により
、ポールピース８の端縁部に保持サレタ磁性流体１０が
清浄空間に向けて広がる事が防止されるが、この作用自
体は、前述した特公昭６０−４８６６８号公報に開示さ
れた発明と同様である。

但し、本発明の磁性流体シール装置の場合、弗素系界面
活性剤により撥油層を形成する為、極〈薄く、しかも極
めて剥離し難い撥油層を容易に形成する事が出来る。こ
の為、撥油層を形成する事により、磁性流体を保持する
為の隙間の寸法が変化する事も殆どなく、性能が良好で
、耐久性、信頼性の高い磁性流体シール装置を安価に提
供出来る。

即ち、弗素系界面活性剤により撥油層を形成する場合、
弗素系界面活性剤を揮発性溶剤に溶かす事で造られた溶
液中に、表面に撥油層を形成すべき部品を浸漬する事で
、或は上記溶液を部品の表面に塗布する事で、焼き付は
等、面倒な処理を行なわなくても、容易に、且つ短時間
で、この部品の表面に丈夫な撥油層を形成する事が出来
る。

そして、撥油層を形成する弗素系界面活性剤の分子は、
最も部品表面寄りに存在する分子のみが、その端部に有
する極性基が金属製の部品の表面に物理的、或は化学的
に吸着する事により、上記表面に強く付着し、この表面
に１分子分だけの、極めて薄い撥油層（！ＩＬ分子吸着
層）を形成する。

部品を上記溶液中に浸漬する際、この部品の表面に付着
した余分の（ＪＩ！−分子吸着層を形成するのに必要な
量を越えた）弗素系界面活性剤は、撥油層を形成後に、
部品を揮発性の溶剤中に浸漬する事で容易に取り除く事
が出来る為、磁性流体シール装置に組み付は後の部品か
ら、余分の弗素系界面活性剤が剥離する事は殆どなくな
る。

又、仮に撥油層を構成する単分子吸着層から弗素系界面
活性剤が剥離し、この剥離片が清浄空間内に浮遊した場
合でも、この剥離片は（１分子車位の）極めて小さいも
のであり、この剥離片の大きさは、清浄空間に求められ
るクリーン度１０（１インチ立方中に、０．５μｍ以上
の粒子が１０個以下）に規定する粒子よりも遥かに小さ
くなる為、この清浄空間内に収納したハードディスク等
を誤動作させる様な恐れはない。

（実施例） 次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験に就い
て説明する。

実験は、ポールピース８と同材質で、円形のステンレス
鋼板２５（後述の第３〜４図参照）の表面に撥油層を形
成し、このステンレス鋼板２５の表面に、実際の磁性流
体シール装置に使用するものと同じ材質の磁性流体１０
を境下し、この磁性流体１０が移動する様子を観察する
事で行なフた。

尚、（表面処理を行なわなかったものを除き）何れの実
験例の場合も、次の（ａ）〜（ｄ）に示した第一〜第四
工程により、上記ステンレス鋼板２５の表面処理（撥油
層形成作業）を行なった。

（ａ）第一工程 表面を脱脂したステンレス鋼板２５を、溶剤であるエチ
ルアルコールにコーティング剤（本発明の場合、弗素系
界面活性剤）を０．　５ａｔ／ｖ％加えた溶液中に、２
０秒間浸漬した後取り出す（但し、第１〜４実験例に示
した、コーティング剤としてパーフルオロポリエーテル
型の弗素系界面活性剤を用いたものの場合は、溶剤とし
て、エチルアルコールに代えて、フレオンを使用する。

）。

（ｂ）第二工程 溶液から取り出したステンレス鋼板２５を乾燥させる。

（ｃ）第三工程 乾燥させたステンレス鋼板２５を、純粋なエチルアルコ
ール（或はフレオン）中に２０秒間浸漬し、ステンレス
鋼板２５の表面に付着した余分なコーティング剤を取り
除いた後、取り出す。

（ｄ）第四工程 エチルアルコール（或はフレオン）中から取り出したス
テンレス鋼板２５を乾燥させる。

上述の様な一連の工程によって表面処理された、ステン
レス鋼板２５の表面には、その上面中央部に磁性流体１
０を１μ℃滴下した後、直ちに第３〜４図に示す様な架
台２６に置き、５分間経過後に於ける、この磁性流体１
０の形状変化を、目視により観察した。

尚、上記架台２６の上面は４５度傾斜しており、この架
台２６上に、上面中央部に磁性流体１０を滴下したステ
ンレス鋼板２５を載せた場合、上記磁性流体１０には重
力により、下方に流下しようとする重力が働く。

そこで、前述の様に、５分経過後に於ける磁性流体１０
の形状変化を目視により観察した結果、第５図に示す様
に、磁性流体１０の形状が変化しなかった場合をｒ優良
Ｊとし、第６図に示す様に、磁性流体１０の形状が変化
はするが、ステンレス鋼板２５の下端縁にまでは達しな
かった場合にはｒ良」とし、磁性流体１ｏの形状が変化
し、ステンレス鋼板２５の下端縁に迄達した場合にｒ不
良」とした。

本発明は、この内のｒ良１以上の状態、更に好ましくは
ｒ優良」の状態を得る事を目標としている。

第１実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロポリエーテ
ルジカルボン酸として、ｒ日本モンテジソン社Ｊ製ｆ７
）　ｒＦＯＭＢＬＩＮ　ＺＤＩＡＣ２０００Ｊ　　（商
品名）を使用して、前述の条件で実験を行なフた所、ス
テンレス鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０
の形状は、５分間経過後に於いても第５図に示す様に変
化せず、撥油性はｒ優良Ｊである事が確認された。

第２実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロポリエーテ
ルジカルボン酸として、ｒ日本モンテジソン社」製ノｒ
ＦｏｖａＬｒＮＺＤＩＡＣ４０００Ｊ　　（商品名）を
使用して、前述の条件で実験を行なった所、ステンレス
鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は
、５分間経過後に於いても第５図に示す様に変化せず、
撥油性は「優良Ｊである事が確だされた。

第３実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロポリエーテ
ルカルボン酸として、「日本モンテジソン社１製ノｒＧ
ＡＬＤＥＮ　ＭＯＮＯＡＣＩＤＪ　　（商品名）を使用
して、前述の条件で実験を行なった所、ステンレス鋼板
２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は、５
分間経過後に於いても第５図に示す様に変化せず、撥油
性は「優良」である事が確認された。

第４実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロポリエーテ
ルカルボン酸として、ｒデュポン社」製のｒ　Ｋｒｙｔ
ｏｘ　１５７　Ｆ／ＭＪ　　（商品名）を使用して、前
述の条件で実験を行なった所、ステンレス鋼板２５の中
央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は、５分間経過
後に於いても第５図に示す様に変化せず、撥油性は「優
良−である事が確証された。

尚、上述した第１〜４実験例に使用したパーフルオロポ
リエーテルカルボン酸は、エーテル結合を弗化炭素鎖中
に含む疎水基中を有し、分子量が５００〜２００００の
弗素化合物であるが、この様な弗素化合物は、比較的分
子量が大きく、金属製部品の表面に、比較的長いパーフ
ルオロポリエーテル鎖の分子層を形成する為、良好な撥
油性を発揮すると考えられる。

但し、この様な分子量の大きいパーフルオロポリエーテ
ル鎖の場合、エーテル結合を弗化炭素鎖中に含む疎水基
がないと、溶剤への溶解性が悪くなり、金属製部品の表
面に撥油性を発揮するのに十分な単分子吸着層を形成す
る事が出来なくなる為、エーテル結合が必須となる。

第５実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキル両
性界面活性剤として、「ネオス社１製のｒフタ−ジェッ
ト４００ＳＪ　　（商品名。ベタイン系）を使用して、
前述の条件で実験を行なった所、ステンレス鋼板２５の
中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は、５分間経
過後に於いても第５図に示す様に変化せず、撥油性はｒ
優良１である事が確認された。

第６実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキル両
性界面活性剤として、ｒ旭硝子社Ｊ製の「サーフロンＳ
−１３１Ｊ　　（商品名。ヘタイン系）を使用して、前
述の条件で実験を行なった所、ステンレス鋼板２５の中
央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は、５分間経過
後に於いても第５図に示す様に変化せず、撥油性はｒ優
良１である事が確認された。

尚、上述した第５〜６実験例に使用したパーフルオロア
ルキル両性界面活性剤は、極性基部分に正電荷部と負電
荷部とを両方具えた両性で、分子量が１００〜２０００
の弗素化合物であるが、この様な弗素化合物は、比較的
分子量が小さい代わりに、両性の極性基の働きにより、
ステンレス鋼板２５の表面に吸着する際、弗素銀を反対
に配向させて吸着し、金属製部品の表面に、比較的密度
の高い弗素銀の単分子層を形成する為、良好な撥油性を
発揮すると考えられる。

この様な分子量の小さいパーフルオロアルキル鎖の場合
、そのままでも溶剤への溶解性が悪くなる事はない為、
エーテル結合は不要である。

尚、以上に述べた第１〜第６実験例は何れも、ｒ優良」
の状態を得られるものであるが、以下に述べる第７〜１
４実験例は、本発明の効果を確認する為に行なフた比較
例（第７実験例）、及び、本発明の範囲に属し、極薄で
高強度の皮膜を容易に形成出来るものであるが、撥油性
の点で若干前記第１〜６実験例のものに比べて劣るもの
である。

第７実験例 ステンレス鋼板２５の表面を脱脂したのみで、表面処理
を施す事なく、前述の条件で実験を行なった所、ステン
レス鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形
状は、５分間経過後には第７図に示す様に、ステンレス
鋼板２５の下縁に迄達し、撥油性はｒ不良１である事が
確認された。

第８実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルア
ニオン性界面活性剤として、「ネオス社１製のｒフター
ジエント　１５０Ｊ　　（商品名。カルホン酸塩系）を
使用して、前述の条件で実験を行なった所、ステンレス
鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は
、５分間経過後に於いては、第６図に示す様に、ステン
レス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性がｒ良」であ
る事が確認された。

第９実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルア
ニオン性界面活性剤として、ｒネオス社Ｊ製のｒフター
ジエント　１００Ｊ　　（商品名。スルホン酸塩系）を
使用して、前述の条件で実験を行なった所、ステンレス
鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は
、５分間経過後に於いては、第６図に示す様に、ステン
レス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性がｒ良」であ
る事が確認された。

第１０実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルア
ニオン性界面活性剤として、ｒ旭硝子社Ｊ製のｒサーフ
ロンＳ−１１２Ｊ　　（商品名。リン酸エステル系）を
使用して、前述の条件で実験を行なフた所、ステンレス
鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状は
、５分間経過後に於いては、第６図に示す様に、ステン
レス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性がｒ良１であ
る事が確認された。

第１１実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルノ
ニオン性界面活性剤として、ｒネオス社１製のｒフター
ジェント　２５０Ｊ　　（商品名。エチレンオキサイド
付加物）を使用して、前述の条件で実験を行なった所、
ステンレス鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１
０の形状は、５分間経過後に於いては、第６図に示す様
に、ステンレス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性が
ｒ良」である事か確認された。

第１２実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルノ
ニオン性界面活性剤として、ｒ旭硝子社」製のｒサーフ
ロンＳ−１４１Ｊ　　（商品名。アミンオキサイド系）
を使用して、前述の条件で実験を行なった所、ステンレ
ス鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の形状
は、５分間経過後に於いては、第６図に示す様に、ステ
ンレス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性がｒ良１で
ある事が確認された。

第１３実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルカ
チオン性界面活性剤として、ｒネオス社Ｊ製の「フター
ジェント　３００Ｊ　　（商品名。第４級アンモニウム
塩系）を使用して、前述の条件で実験を行なった所、ス
テンレス鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０
の形状は、５分間経！後に於いては、第６図に示す様に
、ステンレス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性がｒ
良Ｊである事が確認された。

第１４実験例 弗素系界面活性剤の１種であるパーフルオロアルキルカ
チオン性界面活性剤として、「旭硝子社１製の「サーフ
ロンＳ−１２１Ｊ　　（商品名。第４級アンモニウム塩
系）を使用して、前述の条件で実験を行なった所、ステ
ンレス鋼板２５の中央部上面に滴下した磁性流体１０の
形状は、５分間経過後に於いては、第６図に示す様に、
ステンレス鋼板２５の中間部に迄流下し、撥油性がｒ良
１である事が確認された。

次に、上述の様な実験により選択された弗素系界面活性
剤により、実際に磁性流体シール装置を構成する部材の
表面に撥油層を形成する場合に好適な処理工程の１例と
、この工程により表面に撥油層を形成されたポールピー
ス及び軸を組み込んだ、磁性流体シール装置の性能を確
認する為に行なった実験に就いて説明する。

ステンレス製のポールピース及び軸の表面に撥油層を形
成する為の前処理として、このポールピース及び軸をト
リクロロトリフロロエタン（商品名；フレオン。この他
、トリクロロエタン等、他の有機溶剤も使用可能である
。）中に浸漬し、超音波振動を加える事で、このポール
ピース及び軸表面の脱脂を行ない、この前処理完了後、
次の第一〜第三工程により、ポールピース及び軸の表面
に撥油層を形成した。

（ａ）第〜工程 表面を脱脂したポールピース及び軸を、溶剤であるフレ
オンに、パーフルオロアルキル両性界面活性剤である、
ｒネオス社」製のｒフタージェント４００ＳＪを０，０
５〜５ｗｔ／ｖ％加えた溶液中に、５秒間〜１分間浸漬
し、超音波振動を加える事で、上記溶液を、ポールピー
ス及び軸の表面の隅々に迄を行き渡らせる。

（ｂ）第二工程 溶液から取り出したポールピース及び軸を、直ちに、純
粋なフレオンを満たした超音波槽中に５秒間〜１分間浸
漬し、ポールピース及び軸の表面に付着した余分な界面
活性剤を取り除いた後、取り出す。

（ｄ）第三工程 フレオン中から取り出したポールピース及び軸を乾燥さ
せる。

この様にして、表面全体に撥油層を形成したポールピー
ス及び軸を、第１図に示す様に組み合わせる事で、磁性
流体シール装置を構成し、軸２の外周面とポールピース
８．９の内周縁との間に保持した磁性流体１０が、各ポ
ールピース８．９の内周縁から外周方向に変位する量（
長さ）を測定した。

尚、実験に使用した軸２の外径は７　ｍｍ、ハウジング
１の内径は１９ｍｍ、軸２の外周面と各ポールピース８
．９の内周縁との間の隙間の寸法は０．２ｍｍ、この隙
間に保持した磁性流体の量は１５μ℃とした。又、実験
は、温度が６０℃で、相対湿度が９０％の条件の下で、
軸２を３６００ｒ、ｐ、ｍ、の速度で回転させつつ、２
００時間継続して行ない、２００時間経過後、上記磁性
流体１０が外周方向に変位した量を測定した。

この磁性流体１０の変位量は、ポールピース８．９の表
面に形成された撥油層の性能が良好な程（撥油性が優れ
ている程）短くなり、上述の条件で試験した場合、変位
量が０．５ｍｍ以下の場合は優良と、０．５〜１．５ｍ
ｍの場合は良と、１゜５ｍｍを越えた場合は不良と考え
られるが、実験の結果は優良であフた。

尚、本発明の磁性流体シール装置に於いて、撥油層を形
成する部分は、前述の様に、ポールピース８の端縁とこ
の端縁が対向する部材の表面との間で、磁性流体１０が
付着した部分と、ハードディスク等が収納された清浄空
間に対向する部分との中間部分とするが、実際の磁性流
体シール装置に組み込む場合に於いては、例えば第８〜
１４図に破線で示す様な部分に撥油層３１．３１を形成
する事が出来る。

この内の第８図は、軸２の外周面５全体とポールピース
８．９の表面全体とに撥油層３１．３１を形成した例を
、第９図は、軸２の外周面５で、磁性流体１０を保持し
た隙間１１よりも清浄空間側部分に撥油層３１を形成し
た例を、それぞれ示している。

又、第１０図は、軸２の中間部で、１対のポールピース
８．９の内周縁に対向する部分に外嵌固定した磁性材製
の筒体２７の表面に撥油層３１を形成した例を、第１１
図は、軸２の端部に外嵌固定した、ハードディスク用の
取付フランジ２８の側面に撥油層３１を形成した例を、
第１２図は、軸２の外周面５と取付フランジ２８の基端
部との間に形成された溝部２９の内面に撥油層３１を形
成した例を、それぞれ示している。

更に、第１３図は、転がり軸受に組み込まれた磁性流体
シール装置を構成するポールピース８．９の側面と、上
記転がり軸受の内輪３０の外周面とに撥油層を形成した
例を、第１４図は、ハウジング１の内周面４全体とポー
ルピース８．９の表面全体とに撥油層３１．３１を形成
した例を、それぞれ示している。

尚、弗素系界面活性剤を溶かしたり、或は余分の界面活
性剤を取り除く為の溶剤としては、前述したフレオン、
或はトリクロロエタンの他、パーフルオロアルキル型界
面活性剤用の溶剤としてはメタノール、エタノール、イ
ンプロパツール、ノルマルプロパツール、５弗化プロパ
ツール（例えば、ダイキン社製のベフォールＴＭシリー
ズ）等のアルコール類を、パーフルオロポリエーテル型
界面活性剤用の溶剤としてはパーフルオロアルキル系揮
発性溶剤、フルオロアルキル系溶剤等の弗素系溶剤（有
機化合物の分子構造中の水素原子の少なくとも１個が、
弗素原子に置換された溶剤）を、それぞれ使用する事が
出来る。又、アセトン、ＭＩＢＫ等のケトン系溶剤、酢
酸エチル等のエステル系溶剤、エチルセロソルブ、セロ
ソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、ＤＭ
Ｆ等のアルデヒド系溶剤、１．１．１トリクロロエタン
とアルコール類、ケトン系溶剤、セロソルブ系溶剤、ア
ルデヒド系溶剤の内の１種又は２種以上との混合物が、
それぞれ使用可能である。

特に、弗素系界面活性剤の内、パーフルオロアルキルベ
タイン等、極性基が両性で、分子量が１００〜２０００
の弗素化合物である弗素系界面活性剤を溶かしたり、或
は余分の界面活性剤を取り除く為の溶剤としては、ジク
ロル系有機化合物やトリクロル系有機化合物等の塩素系
有機溶剤と、メタノール、エタノール、イソプロピルア
ルコール等、沸点が１５０℃以下のアルコールとの混合
物が、好ましく利用出来る。

弗素系界面活性剤を溶かしたり、或は余分の界面活性剤
を取り除く為の溶剤として、上述の様な混合物を使用す
るのは、次の様な理由による。

即ち、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル等、沸点が１５０℃以下のアルコールは、上記パーフ
ルオロアルキルベタイン等の弗素系界面活性剤を６０重
量％迄迄溶し、しかも揮発性が高く乾き易い為、隼に溶
剤として考えた場合、好ましく用いる事が出来る反面、
引火し易い為、使用する際には、火災予防の為に厳重な
注意が必要になる。

一方、ジクロル系有機化合物やトリクロル系有機化合物
等の塩素系有機溶剤は、発火しにくい反面、上記パーフ
ルオロアルキルヘタイン等の弗素系界面活性剤を溶かし
にくい（０，０１重量％未満しか溶けない）為、そのま
までは溶剤として不適である。ところが、塩素系有機溶
剤には上記アルコールが２０重量％迄溶け、その結果得
られた混合物は燃えにくい性質を有する。そして、この
混合物には、前記弗素系界面活性剤が、最大２０重量％
迄溶ける。

そこで、上記混合物を溶剤として使用する事により、パ
ーフルオロアルキルベタイン等、極性基が両性で、分子
量が１００〜２０００の弗素化合物である弗素系界面活
性剤を溶かしたり、或は余分の界面活性剤を取り除く作
業を行なう様にすれば、火災発生の恐れが少なく、吸着
作業を安全に行なう事が出来る。尚、ジクロル系有機溶
剤は通常の塩素系有機溶剤に比べて燃えにくく乾き易い
為、好ましく使用出来、トリクロル系有機溶剤は、より
燃えにくく、より乾き易い為、より好ましく使用出来る
。

これらの各種溶剤を使用して弗素系界面活性剤を吸着さ
せた場合に於いても、良好な撥油層を得る事が出来る。

即ち、これら各種溶剤を使用して弗素系界面活性剤を吸
着させた場合に於いても、得られる表面性状は、弗素系
界面活性剤が同じである限り同じになり、その結果、前
述の実験例の場合と同じ結果を得られる。

（発明の効果） 本発明の磁性流体シール装置とその製造方法は、以上に
述べた通り構成され作用するが、ハードディスク等、塵
が付着する事を嫌う物品が存在する清浄空間に、磁性流
体が飛散する可能性を低く抑える為の撥油層を、掻く薄
く、しかも極めて剥離し難く形成する事を、簡単な作業
でしかも短時間の間に行なえる為、性能が良好で、耐久
性、信頼性の高い磁性流体シール装置を安価に提供出来
る。

又、形成される撥油層が掻く薄い為、撥油層の存在によ
り清浄空間のクリーン度が損なわれる事がなく、且つ磁
性流体を保持する隙間の寸法が変化する事もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に記載された発明の基本構造を示す断
面図、第２図は請求項３に記載された発明の基本構造を
示す断面図、第３〜４図は本発明の効果を確認する為に
行なった実験用の架台を示しており、第３図は側面図、
第４図は第３図のＡ矢視図、第５〜７図は実験による磁
性流体の状態の３例を示す、第４図同様の図、第８〜１
４図は、撥油層を形成する部分の７例を示す、それぞれ
断面図、ｓ１５図は従来の磁性流体シール装置の基本構
造を示す断面図、第１６図は従来の磁性流体シール装置
の第２例を示す部分断面図である。 １：ハウジング、２：軸、３：磁性流体シール装置本体
、４：内周面、５・外周面、６：空間、７：永久磁石、
８．９・ポールピース、１０：磁性流体、１１：隙間、
１２：撥油層、１３：第一の付着面、１４：第一の清浄
面、１５：第二の付着面、１６：第二の清浄面、１７：
第三の付着面、１８：第三の清浄面、１９：第四の付着
面、２０：第四の清浄面、２１：第一の中間部分、２２
：第二の中間部分、２３．第三の中間部分、２４：第四
の中間部分、２５ニステンレス鋼板、２６：架台、２７
：筒体、２８：取付フランジ、２９：溝部、３０：内輪
、３１：撥油層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）円筒状の外周面を有する磁性材製の軸と、この軸
   の外周面と同心で円筒状の内周面を有し、上記軸に対し
   て相対的に回転するハウジングと、このハウジングの内
   周面と上記軸の外周面との間の円筒状の空間内に挿入自
   在な大きさを有する円輪状に形成され、軸方向に亙って
   着磁された永久磁石と、上記軸の外径よりも大きな内径
   を有する円輪状に形成され、上記永久磁石の一側面に固
   着されると共に、ハウジングの内周面に内嵌固定された
   少なくとも１個のポールピースと、このポールピースの
   内周縁と上記軸の外周面との間に、上記永久磁石の磁力
   により保持された磁性流体とから成り、上記軸の外周面
   の一部で磁性流体が付着した部分を第一の付着面とし、
   上記軸の外周面でこの第一の付着面よりも清浄空間内に
   入り込んだ部分を第一の清浄面とし、上記ポールピース
   の内周縁部分表面を第二の付着面とし、上記ポールピー
   スの一側面で上記清浄空間と対向する面の一部を第二の
   清浄面とした磁性流体シール装置に於いて、少なくとも
   、上記軸の外周面で、上記第一の付着面と第一の清浄面
   との間に存在する第一の中間部分と、上記ポールピース
   の側面で、上記第二の付着面と第二の清浄面との間に存
   在する第二の中間部分との一方の中間部分に、弗素系界
   面活性剤を吸着させる事で、撥油層を形成した事を特徴
   とする磁性流体シール装置。 （２）軸の外周面に別の部材が固定されており、この部
   材の表面に第一の清浄面と第一の中間部分とが存在する
   、請求項１に記載の磁性流体シール装置。 （３）外周形状を円形とした、少なくとも１個のポール
   ピースと、このポールピースの外周と同心で、この外周
   よりも大きな円筒状の内周面を有し、上記ポールピース
   に対して相対的に回転する磁性材製のハウジングと、こ
   のハウジングの内側に挿入自在な大きさを有する形状と
   されると共に、軸方向に亙って着磁され、上記ポールピ
   ースの側面に固着された永久磁石と、上記ポールピース
   の外周縁と上記ハウジングの内周面との間に、上記永久
   磁石の磁力により保持された磁性流体とから成り、上記
   ハウジングの内周面の一部で磁性流体が付着した部分を
   第三の付着面とし、上記ハウジングの内周面でこの第三
   の付着面よりも清浄空間内に入り込んだ部分を第三の清
   浄面とし、上記ポールピースの外周縁部分表面を第四の
   付着面とし、上記ポールピースの一側面で上記清浄空間
   と対向する面の一部を第四の清浄面とした磁性流体シー
   ル装置に於いて、少なくとも、上記ハウジングの内周面
   で、上記第三の付着面と第三の清浄面との間に存在する
   第三の中間部分と、上記ポールピースの側面で、上記第
   四の付着面と第四の清浄面との間に存在する第四の中間
   部分との一方の中間部分に、弗素系界面活性剤を吸着さ
   せる事で、撥油層を形成した事を特徴とする磁性流体シ
   ール装置。 （４）ハウジングの内周面に別の部材が固定されており
   、この部材の表面に、第三の清浄面と第三の清浄面とが
   存在する、請求項３に記載の磁性流体シール装置。 （５）弗素系界面活性剤が、エーテル結合を弗化炭素鎖
   中に含む疎水基を有し、分子量が５００〜２００００の
   弗素化合物である、請求項１〜４の何れかに記載の磁性
   流体シール装置。 （６）弗素系界面活性剤が、パーフルオロポリエーテル
   カルボン酸である、請求項５に記載の磁性流体シール装
   置。 （７）弗素系界面活性剤が、パーフルオロポリエーテル
   ジカルボン酸である、請求項５に記載の磁性流体シール
   装置。 （８）弗素系界面活性剤が、極性基が両性で、分子量が
   １００〜２０００の弗素化合物である、請求項１〜４の
   何れかに記載の磁性流体シール装置。 （９）弗素系界面活性剤が、パーフルオロアルキルベタ
   インである、請求項８に記載の磁性流体シール装置。 （１０）弗素系界面活性剤が、パーフルオロアルキルア
   ミノ酸である、請求項８に記載の磁性流体シール装置。 （１１）弗素系界面活性剤が、エステル結合を弗化炭素
   鎖中に含む疎水基を有し、分子量が５００〜２００００
   の弗素化合物である、請求項１〜４に記載の磁性流体シ
   ール装置。（１２）請求項８、９、１０の何れかに記載
   の磁性流体シール装置を造る為、弗素系界面活性剤の溶
   剤として、アルコールを使用する事により、上記弗素系
   界面活性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる磁性流体
   シール装置の製造方法。 （１３）請求項５、６、７、８、９、１０、１１の何れ
   かに記載の磁性流体シール装置を造る為、弗素系界面活
   性剤の溶剤として、弗素系溶剤を使用する事により、上
   記弗素系界面活性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる
   磁性流体シール装置の製造方法。 （１４）請求項８、９、１０の何れかに記載の磁性流体
   シール装置を造る為、弗素系界面活性剤の溶剤として、
   セロソルブ系溶剤を使用する事により、上記弗素系界面
   活性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる磁性流体シー
   ル装置の製造方法。 （１５）請求項８、９、１０の何れかに記載の磁性流体
   シール装置を造る為、弗素系界面活性剤の溶剤として、
   ケトン系溶剤を使用する事により、上記弗素系界面活性
   剤を所望部分に所望量だけ吸着させる磁性流体シール装
   置の製造方法。 （１６）請求項８、９、１０の何れかに記載の磁性流体
   シール装置を造る為、弗素系界面活性剤の溶剤として、
   アルデヒド系溶剤を使用する事により、上記弗素系界面
   活性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる磁性流体シー
   ル装置の製造方法。 （１７）請求項８、９、１０の何れかに記載の磁性流体
   シール装置を造る為、弗素系界面活性剤の溶剤として、
   エステル系溶剤を使用する事により、上記弗素系界面活
   性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる磁性流体シール
   装置の製造方法。 （１８）請求項８、９、１０の何れかに記載の磁性流体
   シール装置を造る為、弗素系界面活性剤の溶剤として、
   塩素系有機溶剤と沸点が１５０℃以下のアルコールとの
   混合物を使用し、この混合物に０．０１〜２０重量％の
   上記弗素系界面活性剤を溶かし込む事により、この弗素
   系界面活性剤を所望部分に所望量だけ吸着させる磁性流
   体シール装置の製造方法。 （１９）塩素系有機化合物がトリクロル系有機化合物で
   ある、請求項１８に記載の磁性流体シール装置の製造方
   法。 （２０）塩素系有機化合物が１．１．１トリクロロエタ
   ンである、請求項１９に記載の磁性流体シール装置の製
   造方法。 （２１）溶剤中に弗素系界面活性剤が、０．１〜５重量
   ％溶かし込まれる、請求項１８、１９、２０の何れかに
   記載の磁性流体シール装置の製造方法。