JPS6357914A

JPS6357914A - 動圧グル−ブ軸受及びその製造方法

Info

Publication number: JPS6357914A
Application number: JP19967086A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Tsukada; 輝代隆塚田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1988-03-12

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）この発明は、ポンプやモーター等に好適な動圧グルーブ
軸受及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術）動圧グルーブ軸受は、相対回転Ｊ！Ｉ！動を行なう軸受
とジャーナルの何れか一方の部材の面に対して、スパイ
ラル状であワて数ＩＬｍ〜百数十ルｍ程度の浅い動圧発
生用の溝を形成し、軸受とジャーナル両者の相対回転に
よってこの浅い溝に沿って空気や水のような粘度の小さ
い流体を引き込み、この負荷に応じた動圧を発生させて
負荷を支えるものであり、各種の軸受として利用されて
いる。

この動圧グルーブ軸受は潤滑液のシールや冷却方法に問
題かなく、その劣化か生ぜずに耐荷重か大で信頼性に富
むとともに高温流体の使用も１４７Ｅ、であった。

従来のこのような動圧グルーブ軸受として、例えば特開
昭６０−１４６１５号公報に示されたようなスラスト軸
受がある。この公報に示されたスラスト軸受は、「回転側および固定側の少なくとも一方の軸受かセラミ
ック酸であって、前記セラミック製軸受の回転側または
固定側の表面３〜５０Ｂｍの範囲内の深さのスパイラル
状の溝か形成されていることを特徴とするスラスト軸受
」であるが、このスパイラル状の溝を有するスラスト軸受
は、連続運転中はその特性を充分に発揮することかでき
るが、運転が中１卜している時からの起動時、あるいは
運転中に何らかの影テで回転数が低ドしたり１回転数か
比較的小さい場合等のように、動圧を発生させて負荷を
支える流体の供給か少ないときには耐荷重性が著しく低
く、回転側と固定側の軸受が接触した状態となるため、
摩擦抵抗が非常に大きく、かつ回転側および固定側軸受
の摩耗が生じ易いものである。

また、このスラスト軸受にあっては、その回転側と固定
側軸受とが接触している状態からいずれかが浮上するま
での間において、両者の摩擦抵抗か非常に大きいために
、停止状態から定常運転時まてに時間か掛ることになる
。

木発明者は、前述の如き問題点を解決すべく種々研究を
行った結果、相対回転運動を行なう軸受あるいはジャー
ナルのいずれか少なくとも一方一の部材をセラミック多
孔質体とし、このセラミック多孔質体の表面にスパイラ
ル状の溝が形成してあって、さらに、前記セラミック多
孔質体の開放気孔中に潤滑剤が充填されていることを特
徴とする動圧グルーブ軸受が、起動時の駆動トルクが極
めて小さく、しかも低速運転でも耐荷重性に優れ、超低
温域から高温域までの極めて過酷な条件下で使用するこ
ともできることに想到し本発明を完成した。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的とするところは、起動特等、！ｈ圧か低い
状態における駆動トルクを低減して効率のよいセラミ・
ンク質動圧グルーブ軸受を提供するこ゛とにある。また
、本発明の他のＩＪ的は、このような特性を有するセラ
ミック賀動圧グルーブ軸受を簡単に製造することのでき
る製造方法を提案することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）上記の問題点
を解決するために第一の発明が採った手段は、「相対回転運動を行なう軸受あるいはジャーナルのいず
れか少なくとも一方の部材がセラミック多孔質体であっ
て、このセラミック多孔質体からなる部材の表面にスパ
イラル状の溝が形成され、前記セラミック多孔質体の開
放気孔中に潤滑剤が充填されていることを特徴とする動
圧グルーブ軸受」である。

すなわち、この第一の文明に係る動圧グルーブ軸受は、
相対回転運動を行なう軸受あるいはジャーナルの少なく
とも一方の部材かセラミックからなるものであることが
必要である。その理由は。

このセラミックは高い硬度と耐摩耗性に優れているため
耐荷重性に優れるからであり、ＡＭ、０゜、Ｓ　ｉｏ２
、ＺｒＯ２、Ｓ　ｉＣ，Ｔ　ｉＣ，ＴａＣ１Ｂ４Ｃ，Ｗ
Ｃ，Ｃｒ＝　ｃ２．Ｓ　ｉ□Ｎ４゜ＢＮ、ＴｉＮ、Ａｕ
Ｎ、ＴｉＢ２．ＣｒＢ２゜ＺｒＢ、コージェライト、ム
ライト、Ｔ　ｉ　Ｏ２あるいはこれらの複合物からなる
ことが好ましい。

なかても、ＡＭ２０：ｌ　、Ｚ　ｒａ２．Ｓ　ｉ：＋　
Ｎ４　。

ＳｉＣ、コージェライトがより高い強度を有していて主
として優れた熱衝撃性を有するため、より好適である。

そして、相対回転運動を行なう軸受とジャーナルの一方
の部材がセラミックから構成されてなり、他方の部材か
他の材料、例えば金属によって形成されている場合にも
、セラミックから構成されてなる部材は相手材に対する
耐摩耗性に優れるからである。

また、このセラミックは多孔質であることが必要である
。これは、セラミックは自己潤滑性に乏しい性質を有し
ていて、それ自体では耐摩耗性に優れるが摩耗係数が比
較的大きい欠点を有しているのに対し、セラミックを多
孔質にすることにより、その開放気孔中に潤滑剤を充填
することによって自己潤滑性を付与することができるか
らである。この場合、このセラミ・ンク多孔質体の気孔
率は１０〜６０容琶％であることが好ましい。その理由
は、気孔率がｌＯ容縫％よりも小さいと、潤滑剤を充填
しても、それらの潤滑性を有する気孔面積よりもセラミ
ックの摺動面間の方が大きいため、潤滑剤の効果が充分
発揮できないためである。

一方、開放気孔の気孔率が６０容晴％よりも大きいと、
潤滑性の効果は充分であるが、逆にセラミック多孔質体
の強度が低下し、耐荷重性が低下するからであり、なか
でも気孔率は２０〜５０容晴％であることがより好適で
ある。

なお、他方の部材には、セラミックまたはセラミック多
孔質体あるいは金属等いずれも使用することができるが
、セラミック多孔質体製の部材に摩耗現象をほとんど生
じさせないような材質を使用するものである。

そして、Ｌ記のようなセラミック多孔質体の開放気孔中
に充填される潤滑剤としては、フッ素系オイル、シリコ
ン系オイル、鉱油、動植物油、パラフィン系オイル、ナ
フテン系オイルより選ばれるいずれか少なくとも１種で
あることが好ましい。これらは前記セラミックの気孔中
に含浸させ易く、起動時の若干の摩擦熱に対して敏感に
反応し、低粘度となって、前記軸受とジャーナルとの摺
接面にボンピング効果により供給され、起動トルクを著
しく低減させるためであり、なかでもフッ素系オイル、
シリコン系オイル、パラフィン系オイルあるいはナフテ
ン系オイルから選ばれるいずれか少なくとも１種である
ことかより効果的である。

また、上記のようなセラミック多孔質体の開放気孔中に
充填される潤滑剤としては、ポリアセタール樹脂、ポリ
アミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂
、ポリブチレンテレフタレート樹脂、スチレンアクリロ
ニトリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂
、ポリフェニレンサルファイド樹脂、シリコーン樹脂、
あるいはフッ素樹脂から選択されるいずれか少なくとも
１種を使用できる。

これらの潤滑剤が使用できる理由は、これらの樹脂は自
己潤滑性に優れた固形状を呈する潤滑剤であり、前記セ
ラミック多孔質体の気孔中にあって損失が極めて少なく
、長期に亘って優れた摺動特性を維持するものである。

中でも、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリカーボネート樹脂あるいはフッ素樹脂
から選ばれるいずれか少なくとも１種であることがより
効果的である。

なお、これらの樹脂とセラミックとの結合強度を増すた
めにセラミックの表面をシランカップリング剤等で処理
することができることは言うまでもない。

さらに、Ｌ記の潤滑剤としては、グラファイト、フ・ソ
化黒鉛、ＢＮ、二硫化モリブデン。

二硫化タングステン、酸化鉛、フタロシアニン。

ＣｄＣＪｌ２、セレン化タングステン、セレン化モリブ
デン、セレン化ニオブ、グラファイト層間化合物、Ｃｄ
Ｉ２、金、銀、鉛、錫、インジウムから選ばれるいずれ
か少くとも１種であるものも使用できる。これらの潤滑
剤はいずれも極低温から高温域あるいは酸化、還元雰囲
気等、種々の静酷条件ドにおいて優れた潤滑性を有し、
セラミックの耐蝕性、耐熱性、耐酸化性等の優れた特性
を損うことなく、過酷な条件下で耐荷重性を付与せしめ
るために有効である。なかても、グラファイト、黒鉛、
ＢＮ、二硫化モリブデン、二硫化タングステンから選ば
れるいずれか少くとも１種を充填していることがより好
適である。なお、この潤滑剤を気孔に強固に固定するた
めに、低融点ガラスやフリットあるいは粘土等の無機結
合剤を用いる方法やフェノールレジン等熱硬化性樹脂、
熱可塑性樹脂を用いたり、フェノールレジン等を炭化せ
しめた不定形炭素笠を用いることもできる。

なお、上記のいずれの潤滑剤も単独で使用することは勿
論、オイル、樹脂、固形潤滑剤を同昨にセラミックの気
孔中に共存せしめてもよい。

前記潤滑剤は、前記セラミックの気孔中に少なくとも１
口容量％充填されていることか好ましい。

この理由は、１０６９％よりも少ないと、その潤滑効果
を十分発揮することが困難となるためてあり、なかＣも
３０容星％以上であることかより効果的である。

なお、前記潤滑剤の気孔中への充填方法としては、前記
潤滑剤を加熱して溶融し含浸する方法、溶剤に溶解させ
て含浸する方法、千ツマ−あるいは反応原料を含浸した
後反応せしめる方法、微粒化した潤滑剤を分散媒中に懸
濁あるいは乳濁させた後乾燥して分散媒を除去する方法
があり、２種以上の方法を併用することができ、また数
回に分けて充填することもできる。

第一の発明に係る多孔質セラミック製動圧グルーブ軸受
のスパイラル状溝の深さは、３ＩＬｍからＳＯｐｍの範
囲内にすることが好ましい。

即ち、スパイラル状溝の深さが３１Ｌｍ未満では、動圧
効果はあっても、使用中に摩耗粉によってスパイラル状
溝に１１づまりが生ずるため、その性能は劣化し、また
セラミック材の研削加工−ヒ経済的ではないなどの問題
が生ずるからである。−方、スパイラル状溝の深さが５
０１Ｌｍを越えると、十分な動圧効果を発揮させること
ができないからである。

次に、この第一の発明に係るグルーブ軸受について、図
面を参照して詳細に説明する。

第１図は、平面スパイラルグルーブ軸受（１０Ａ）の一
部破砕縦断面図であり、第２図は、この平面スパイラル
グルーブ軸受（１０Ａ）を構成している軸受板（１コ）
のスパイラルｙｔ（１４）の形状を示す平面図である。

この平面スパイラルグルーブ軸受（１０Ａ）の回転軸（
１１）の端部には、その軸芯と直角するジャーナルとし
ての平板（１２）が固定されてＳす。

この平板（１２）に対向して固定側の軸受板（１３）が
配置されていて、軸受板（１３）のジャーナルに対向す
る面には複数本のスパイラル溝（【４）が形成されてい
る。この平面スパイラルグルーブ軸受（１ｒｌ八）にあ
っては１回転軸（１１）が矢印（１５）の方向すなわち
時計廻りと逆方向へ回転すると、平板（１２）に接して
いる流体が平板（１２）と共に回転し、この流体か同時
にスパイラル溝（１４）に沿って外周から外に向って流
れ込むこととなるために、平板（１２）と軸受板（１３
）との間に流体の動圧が発生し、回転軸（１１）の端部
に固定された平板（１２）は実質的に軸受板（１３）と
接触することなく回転するのである。

第３図にはへリングボーン軸受と称される形式の動圧グ
ルーブ軸受（１０Ｂ）の一部破砕断面図が示してあり、
この場合回転軸（１１）は透視した状態で示しである。

このヘリングボーン軸受（ＪＯＢ）にあっては、その回
転軸（１１）の外周面であるジャーナルと固定側の軸受
（１６）との間でラジアル軸受を構成しており、軸受（
１６）の内周部にヘリングボーン（魚の骨）状の溝（１
４）が形成されている。このヘリングボーン軸受（１０
Ｂ）は１回転軸（１１）が矢印（１５）の方向へ回転す
ることによって流体が軸受（Ｘ６）の両側から中央部へ
引き込まれるのて１回転軸（１１）のジャーナルと軸受
（１６）との間に流体の潤滑膜が形成され、１径方向荷
重を支えるものである。

第４図に示したものは円錐スパイラルグルーブ軸受（ｌ
０Ｃ）であって、その回転軸（１１）の端部な円錐台形
のジャーナルとし、その表面にスパイラル溝（Ｉ４）を
形成し、この円錐と対応して軸受（１６）側に形成され
た四部（１６ａ）との間の相対回転運動によってスパイ
ラル溝（１４）が形成されたジャーナル面と軸受（Ｉ６
）の四部（＋５ａ）の底部に流体を引き込むものであり
、スラスト荷重ばかりでなくラジアル荷重をも支えるこ
とができるものである。

第５１５４は球面スパイラルグルーブ軸受（１０Ｃ）で
あって、回転軸（１１）の端部な球面形状のジャーナル
とし、併せて軸受（１６）側にも回転軸（ｌりの端部の
球面に対応する球面状の四部（菖７）を形成して、回転
軸（１１〕側のジャーナル表面にスパイラル溝（１４）
を設けたものである。この球面スパイラルグルーブ軸受
（１００）もスラスト荷重とラジアル荷重とを同時に支
えることかできるものである。

なお、前述の如き動圧グルーブのいずれの場合であって
も、スパイラルグルーブを形成する而としては、ジャー
ナル側、軸受側のいずれの面でもよく、またスパイラル
グルーブあるいはへリングボーングルーブに同じく隣接
するランドは平滑な平面または曲面であることが必要で
、且つ、スパイラルグルーブあるいはへリングボーング
ルーブが形成されていない側の相対向する而も、ランド
と同じく平滑な平面または曲面でなければならない、こ
のような動圧グルーブ軸受は、グルーブが設けられてい
ない動圧すべり軸受（例えば、チルティングバッド軸受
）に比べて理論的には著しく大きな負荷を支えることか
できることが知られている。

上述した構造の第一の発明に係る動圧グルーブ軸受と従
来の動圧グルーブ軸受における、回転数が低い場合の摩
擦係数の測定を、直径か４０−一のスラスト軸受の場合
について試験９２１を使用して行った。この場合に使用
した試験装置は、可変速モータ（回転数：ｌ（１−５０
（１０ｒｐｍ）、トルクメータ、油圧シリンダ（ｈｉ大
荷重−５０ロロに灯）、油圧ポンプ、ロードセル等を有
したものである。

第６図はＬ−記のような試験機を使用して測定した試験
結果を示すグラフであり、図中の○印は本発明の動圧グ
ルーブ軸受を使用した場合であり、ｘ印は従来の動圧グ
ルーブ軸受を使用した場合である。Ｏ印で示す本発明の
軸受は１回転軸受として、その表面に深さ１５ＩＬｍの
スパイラル状の溝か形成された気孔率約２５容量％の多
孔質セラミック材（常圧焼結炭化珪素質）にフッ素オイ
ルを気孔の約６５容量％含浸した物を使用し、固定側軸
受として緻密質セラミック材を使用した。

一方、Ｘ印で示す軸受け、ティルティングバット動圧グ
ルーブ軸受であって、回転側軸受として１３％Ｃｒステ
ンレス焼入鋼を使用し、固定軸受としてカーボン材を使
用した。また、潤滑液は用いなかった。

この第６図かられかるように、従来の軸受の摩擦係数が
０．４曲後と高いのに対し、未発り１の軸受は０．１前
後である。これにより、未発１５１に係る動圧グルーブ
軸受は、従来の軸受のＪＪｊ！！！！係数の１／４程度
のＪ９！擦係数を有するものであって、起動トルクが極
めて小さい軸受であることがわかる。

なお１本願９．１ＪＪにおいては、開放気孔中へ潤滑剤
を充填した多孔質セラミックを基材とした場合について
詳述したが、単に１＆密質セラミツクを基材とした場合
であっても、軽に化および起動あるいは仔１Ｆ時の摺動
特性が劣る点を除けば、各種熱媒雰囲気中、低温下ある
いは高温下等の通常の潤滑剤を使用し難い条件下で使用
される例えばエアコン用軸受、冷暖房機用軸受、冷凍機
用軸受あるいはコンプレッサー等の用途に対して１本願
明細書に記載された如き形状の動圧グルーブ軸受を適用
できることは当然である。

また、セラミックを基材とした動圧グルーブ軸受が、特
に高い温度かつ減圧下で使用される場合には流体として
溶融金属を使用することができ、さらに特殊な使用例と
しては、重連の如き流体に代えて粉末状態で潤滑性を与
える潤滑剤、例えばＭＯＳ２．ＢＮ、グラファイト等を
摺動面に介在させて使用することもできる。

そして、このスパイラル動圧グルーブ軸受を形成する方
法としては、原理的には■放電加［法。

■ショツトブラスト法、■１Ｂ、７ｇ波加工法など様々
な方法が適用できるか、動圧グルーブ軸受を製造するた
めの第二及び第三の発明にあっては、■のシＥｌットブ
ラスト法を採用したのである。すなわち、第二の発明は
、「セラミック賀動圧グルーブ軸受の相対回転圧動を行な
う軸受あるいはジャーナルのいずれか一方の部材であっ
て、開放気孔中に潤滑剤が充填されたセラミック多孔質
複合体の被加工材の表面を、研削材を通過させるスパイ
ラル状のスクリーン部を有するマスクで遮蔽し、このマ
スクの上から前記被加工材の表面に微粉の研削材を噴射
するショツトブラスト加工を施すことにより、前記被加
工材の表面にスパイラル状の溝を形成することを特徴と
する動圧グルーブ軸受の製造方法」であり、また第三の発明は、「セラミック質動圧グルーブ軸受の相対回転運動を行な
う軸受あるいはジャーナルのいずれか一方の部材であっ
て、セラミック多孔質体からなる被加工材の表面を、研
削材を通過させるスパイラル状のスクリーン部を有する
マスクで遮蔽し、このマスクの上から前記被加工材の表
面に微粉の研削材を噴射するショツトブラスト加工を施
すことにより、前記被加工材の表面にスパイラル状の溝
を形成し、次いで、Ｐ４滑剤を充填することを特徴とす
る動圧グルーブ軸受の製造方法」てあった。この第二の発明と第三の発明の違いは、ショ
ツトブラスト加工を施す被加工材が単なるセラミック多
孔質体（第三の発明）であるか、前述した潤滑材が充填
されたセラミック多孔質複合体（第二の発明）であるか
の違いてあり、根本的な差異があるも°のではない、し
かし、いずれの場合も、最終的にはセラミック多孔質体
は前述したようにして潤滑剤が充填され、セラミック多
孔質複合体とされる。

上記の第二及び第三の方法において使用されるマスク（
３０）としては二種類の形態のものが考えられる。すな
わち、セラミック多孔質体またはセラミック多孔質複合
体の表面に樹脂またはゴムを直接印刷してスクリーン部
（３１）を形成する形態のものと、これらセラミック多
孔質体またはセラミック多孔質複合体の表面に感光性樹
脂によってスクリーン部（３１）を形成するものとの二
種類である。

マスク（３０）がセラミック多孔質体またはセラミック
多孔質複合体の表面に印刷によって形成する場合には、
第７図または第８図に示したようなスクリーン（３２）
が使用される。このスクリーン（３２）は溝対応模様（
ココ）を有するもので、この溝対応模様（３コ）は後述
の塗料を透過するものである。すなわち、このスクリー
ン（コ２）は、その溝対応模様（コ３）を通して、セラ
ミック多孔質体等の被加工材の表面上に、研削材をはじ
く塗料を印刷するものである。

この場合に使用される塗料としては、樹脂あるいはゴム
を主成分とするものであり、エポキシ樹脂、ウレタン系
樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ケイ素系樹脂、フッ
素系樹脂、ポリイミド系樹脂などの樹脂、あるいはブタ
ジェンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、クロロブレン
ゴム、アクリロニトリル・ブタジェン共重合ゴム、アク
リロニトリル・クロロプレン共重合ゴム、アクリロニト
リル、イソプレン共重合ゴム、ウレタンゴム。

ウレタン・エポキシ共重合ゴム、フッ素ゴム、ケイ未ゴ
ムなどのゴムを使用することが好適であり、印刷方法の
種類に応じて、所定の粘度に調整して使用される。

このような樹脂またはゴムからなる塗料を被加工材上に
印刷するには、例えば第９図に示したような装置を使用
してドクターブレード法によって行なわれる。このよう
な方法によって塗料を被加工材トに印刷することにより
、塗料のない部分がスクリーン部（：ｌｌ）となるので
ある。このようにマスク（コ０）を形成した被加工材ト
に研削材を吹き付ければ、スクリーン部（３１）の部分
か研削され、所ｔ１１の溝か形成されるのである。

マスク（３０）がセラミック多孔質体またはセラミック
多孔質複合体の表面に感光性樹脂によって形成されたも
のである場合には、まずセラミック多孔質体またはセラ
ミック多孔質複合体の表面に感光性樹脂層を形成する。

そして、この感光性樹脂層の表面を、例えばスパイラル
状の溝に対応する模様が形成されたパターンフィルムに
よって被覆した後、露光する０次いで、この感光性樹脂
層の露光部分を現像して未露光部分の感光性樹脂を除去
してスパイラル状の溝に対応するパターンを形成するの
である。このようにマスク（３０）を形成した被加工材
上に研削材を吹き付ければ、スクリーン部（３１）の部
分が研削され、所望の溝が形成されるのである。

次に１本発明な一実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例）第１図及び第２図に示した平面スパイラルグルーブ軸受
（１０＾）を次のように製造した。

（１）成形工程炭化珪素の微粉末（平均粒径０．１５μｍ）を円板状に
成形した後、得られた生成形体を常圧高温下で焼成し、
直径５０　ｍ　ｍ、厚さ２　ｍ　ｍの円板状の多孔質体
とした。また、この多孔質体の表面（動圧発生用の溝が
加工されるべき面）をラップ仕上げによって平滑でうね
りが少ない平面とした。

（２）前処理工程前記成形工程で得られた平滑な炭化珪素円板をトリクレ
ンによって洗浄し、９０〜１００℃の２０ｗｔ％ＮａＯ
Ｈ水溶液に５分間浸漬して脱脂した。

脱脂後６０℃の温水で５分間洗浄し、次いで！ＯＷ【％
Ｈ２Ｓｏ、水溶液で中和し、さらに６０℃の温水で洗浄
しセラミックスの円盤の表面を正常な状態とした。

（３）塗布工程液状感光性樹脂としてケイ皮酸エステル系樹脂（東京応
化工業株式会社製ｒＯＦＲＲＪ　）を用い、これに溶剤
としてトルエンを適当量添加し粘度調節して清浄な円板
の表面に塗布した。尚、塗布する場合の粘度はｌＯ〜５
ａｐｓの範囲てあり１円板を侵清する場合には５〜２０
ＰＳの粘度が適していた。

（４）予備硬化工程液状感光性樹脂が塗布された円板を１００℃で１５分間
保ち硬化させた。尚、感光性樹脂層の膜厚は塗布工程二
予備硬化工程を繰り返し行うことにより所望の膜厚とす
ることができる。本実施例においては塗布工程・予備硬
化工程を３回繰り返し行うことによって１５１Ｌｍの予
備的に硬化された感光性樹脂をセラミックの円板の表面
に形成した。

（５）″Ａ光工程予備硬化した感光性樹脂で覆われたセラミック多孔質体
からなる円板を露光部Ａ（後述）にセットし、パターン
フィルムをこの円板状にセットして超高圧水銀灯を使用
し、５０ｍＪ／ｃゴの光を３０秒間露光した。

このパターンフィルムには、予めスパイラル模様が形成
されているので超高圧水銀灯下で露光した場合、パター
ンフィルムの透明な部分の下にある感光性樹脂層に対し
て光が照射されることになる。

（６）パターン成形工程露光後のセラミック多孔質体を２５°Ｃの現像液で２分
間処理し、露光された部分の感光性樹脂と反応させてス
パイラル模様のパターンを発現させ。

次いで未露光の感光性樹脂層を除去した。

（７）溝加工上程セラミックの平滑な表面をスパイラル模様の樹脂層で覆
ってなるパターン形成工程後のセラミック多孔質体の表
面に、ＩＰ均粒径か７００メツシユの炭化珪素粒子を用
いて平均深さか約１１０１Ｌとなるようにシミ１ツトブ
ラストを行った。

（８）剥脱工程２５℃に維持した専用の剥膜液塩化メチレンに２分間浸
漬し、樹脂層を除去し、温水で洗浄して炭化珪素からな
る動圧グルーブ軸受の動圧発生用の溝が形成された面と
した。

第１θ図は動圧発生用の溝が加工成形されたセラミック
の円板の表面における面粗度を計測したチャートである
。

この第１Ｏ図から明らかなように、ランドに相当する部
分（４１）は樹脂層で被覆されていたためにショツトブ
ラストによっても何等損傷を受けておらず、平滑な面が
維持されてＳす、ランド（４１）及びグルーブ（４２）
の凹凸模様もシャープであった。

（９）潤滑剤の含浸工程以上のように形成した円板状の多孔質体を、真空または
加圧下において、加熱により低粘度化したオイル（潤滑
剤である）中に浸漬することによって、多孔質体の開放
気孔中に当該オイルな含浸した。この場合に使用したオ
イルは、フルオロエチレン、フルオロエステル、フルオ
ロトリアジン、ペルフルオロポリエーテル、フルオロシ
リコーン、これらの誘導体あるいはこれらの重合体から
選択されるフッ素オイルであった。

なお、前述の各工程についての実施態様をさらに詳述に
述べれば、先ず、成形工程において、軸受に用いるセラ
ミックは高強度で熱伝導性の良好なものが望ましく、炭
化珪素、５ｉ３Ｎ４が適している。また、焼結されたセ
ラミックは緻密な組織であることが望ましい、さらに動
圧発生用の溝が形成されるべき面は、その面のサイズ及
び使用条件にもよるか例えば平面の場合には１ｇｍ以下
の面粗度であるルつ面全体におけるうねりが±５１Ｌｍ
に仕上げたものを用いるべきである。

前処理１程は、軸受面の汚染状況によって適宜変更でき
るものであり、前述の各操作に超音波洗浄を併用したり
、別途！Ｂ　ｎ液洗浄操作を追加したりすることも効果
的である。感光性樹脂層を形成する工程について述べれ
ば１例えば液状の感光性樹脂を用いる場合にはその粘性
の好適範囲は塗布操作が塗布によって行われるのか或い
は浸漬によって行われるかで若干具り、前述の如く塗布
の場合にはｌＯ〜５ｏｐｓ、浸漬の場合には５〜２０Ｐ
Ｓの範囲が適当である。感光性樹脂層の膜厚は、その後
の溝加工工程におけるショツトブラストの条件を考慮し
て決定されるべきものであるがショツトブラストに用い
る粒子が小粒径（例えば１５００メツシユ）であれば膜
がか薄くてもよく、大粒径（例えば１０１００ＩＬの粒
子を用いるものてあれば０．１〜０．３程度と厚くなる
ので塗布工程を多数回に亘って繰り返し行うことが必要
となる。また、この塗布工程において用いられる感光性
樹脂としてはポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ある
いはエポキシ系樹脂等の感光性樹脂がある。

ここで用いる感光性樹脂の感光特性にもよるが、　４０
００Ａ〜５０００Ａ程度の可視光領域においても感光性
がある場合には塗布工程、予備硬化工程、露光−［程、
パターン形成工程において光源に適切なフィルタを設け
て感光する領域の波長を除去したものを作！用の光源と
して用いることが好ましい、また、パターン形１＆Ｉ程
において用いられる現像液は塗布工程で用いた感光性樹
脂に合致したものを用いるべきであり、又、予備硬化さ
れた感光性樹脂層が厚い場合には露光時間、現像時間及
び定着時間が長くなる。

また、溝加工工程においては、ショツトブラストに用い
る粒子は、炭化珪素、アルミナ、酸化珪素など様々な物
質を用いることができるが、溝深さが深い場合には大粒
径の粒子を用い、浅い溝を形成する場合には小粒径の粒
子を用いるのが望ましい、尚、溝の深さは相対向する面
の間に介在させる流体の粘性によって異り、低粘性の流
体程溝は浅くずべきであり、その場合ショツトブラスト
の時間を調整することで容易に溝深さを変えることがで
きる。

（発明の効果）以Ｅ詳述した通り、第一の発明にあっては、「相対回転
を行なう軸受あるいはジャーナルのいずれか少なくとも
一方の部材がセラミック多孔質体であって、このセラミ
ック多孔質体からなる部材の表面にスパイラル状の溝が
形成され、前記セラミックの開放気孔中に潤滑剤が充填
されていること」にその特徴があり、これにより、起動時及び低速回転時
のＷ！動トルクを低減した作動効率の優れた動圧グルー
ブ軸受を提供することができるのである。

また、このような効果のある動圧グルーブ軸受を、「セラミック質動圧グルーブ軸受の相対回転運動を行な
う軸受あるいはジャーナルのいずれか一方の部材であっ
て、開放気孔中に潤滑剤が充填されたミック多孔質複合
体の被加工材の表面を、研削材を通過させるスパイラル
状のスクリーン部を有するマスクで遮蔽し、このマスク
のＬから前記被加工材の表面に微粉の研削材を噴射する
ショツトブラスト加工を施すことにより、前記被加工材
の表面にスパイラル状の溝を形成することを特徴とする
動圧グルーブ軸受の製造方法」及び、「セラミック質動圧グルーブ軸受の相対回転運動を行な
う軸受あるいはジャーナルのいずれか一方の部材であっ
て、セラミック多孔質体からなる被加工材の表面を、研
削材を通過させるスパイラル状のスクリーン部を有する
マスクで遮蔽し、このマスクの上からｒ′ｆＩ記被加上
被加工材に微粉の研削材を噴射するショツトブラスト加
工を施すことにより、前記被加工材の表面にスパイラル
状の溝を形成し１次いで、潤滑剤を充填することを＃徴
とする動圧グルーブ軸受の製造方法」によつて製造すれば、極めて容易かつ確実に製造するこ
とができるのである。

従ワて、本発明の動圧グルーブ軸受は、特に高速回転か
つ高い回転精度が要求されるＯＣＲレーザースキャナ、
ポリゴンミラー、ビデオディスクプレーヤ、その他の小
型モータの軸受として極めて好適である。

また、本発明の動圧グルーブ軸受と同じ素材は、軸受以
外の動圧を利用できる用途、例えばメカニカルシール等
の部材に対しても、本発明と同様の動圧グルーブ溝を設
けることにより、極めて好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動圧グルーブ軸受の部分正面図、
第２図は軸受板の平面図、第３図はへリングボーン軸受
の部分拡大断面１′Ａ、第４図は円錐スパイラルグルー
ブ軸受の部分拡大断面図、第５図は球面スパイラルグル
ーブ軸受の部分拡大断面図、第６図はこの試験機によっ
て得られた結果な示すグラフ、第７図及び第８図はスク
リーンの例をそれぞれ示す平面図、第９図は印刷装置を
示す正面図、第１Ｏ図は動圧グルーブ軸受の表面の面粗
度を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対回転運動を行なう軸受あるいはジャーナルの
いずれか少なくとも一方の部材がセラミック多孔質体で
あって、このセラミック多孔質体からなる部材の表面に
スパイラル状の溝が形成され、前記セラミック多孔質体
の開放気孔中に潤滑剤が充填されていることを特徴とす
る動圧グルーブ軸受。
（２）前記セラミック多孔質体は、主として、Ａｌ＿２
Ｏ＿３、ＳｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ｔ
ａＣ、Ｂ＿４Ｃ、ＷＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿
４、ＢＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２、
ＺｒＢ＿２、コージェライト、ムライト、ＴｉＯ＿２、
あるいはこれらの複合物から選択されるいずれか少なく
とも１種である特許請求の範囲第１項記載の動圧グルー
ブ軸受。
（３）前記潤滑剤がフッ素系オイル、シリコン系オイル
、鉱油、動植物油、パラフィン系オイル、ナフテン系オ
イルより選ばれるいずれか少なくとも１種である特許請
求の範囲第１項あるいは第２項記載の動圧グルーブ軸受
。
（４）前記潤滑剤がポリアセタール樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブ
チレンテレフタレート樹脂、スチレンアクリロニトリル
樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂、シリコーン樹脂あるいはフ
ッ素樹脂から選択されるいずれか少なくとも１種である
特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の動圧グルー
ブ軸受。
（５）前記潤滑剤が、グラファイト、フッ化黒鉛、ＢＮ
、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、酸化鉛、フ
タロシアニン、ＣｄＣｌ＿２、セレン化タングステン、
セレン化モリブデン、セレン化ニオブ、グラファイト層
間化合物、ＣｄＩ＿２、金、銀、鉛、錫、インジウムか
ら選ばれるいずれか少なくとも１種である特許請求の範
囲第１項あるいは第２項記載の動圧グルーブ軸受。
（６）前記セラミック多孔質体の気孔率が１０〜６０容
量％である特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに
記載の動圧グルーブ軸受。
（７）前記セラミック多孔質体の気孔に前記潤滑剤が少
なくとも１０容量％充填されてなる特許請求の範囲第１
項あるいは第２項記載の動圧グルーブ軸受。
（８）セラミック質動圧グルーブ軸受の相対回転運動を
行なう軸受あるいはジャーナルのいずれか一方の部材で
あって、開放気孔中に潤滑剤が充填されたセラミック多
孔質複合体からなる被加工材の表面を、研削材を通過さ
せるスパイラル状のスクリーン部を有するマスクで遮蔽
し、このマスクの上から前記被加工材の表面に微粉の研
削材を噴射するショットブラスト加工を施すことにより
、前記被加工材の表面にスパイラル状の溝を形成するこ
とを特徴とする動圧グルーブ軸受の製造方法。
（９）セラミック質動圧グルーブ軸受の相対回転運動を
行なう軸受あるいはジャーナルのいずれか一方の部材で
あって、セラミック多孔質体からなる被加工材の表面を
、研削材を通過させるスパイラル状のスクリーン部を有
するマスクで遮蔽し、このマスクの上から前記被加工材
の表面に微粉の研削材を噴射するショットブラスト加工
を施すことにより、前記被加工材の表面にスパイラル状
の溝を形成し、次いで、前記セラミック多孔質体の開放
気孔中に潤滑剤を充填することを特徴とする動圧グルー
ブ軸受の製造方法。