JPH0758097B2 - セラミック軸受とその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はOA機器用プリンターの回転軸受、マイクロベア
リングのような小型部品用軸受として用いるに適したセ
ラミック軸受とその製造法に関するものである。

（従来の技術） 軸受として最も一般的に用いられているのはボールベア
リングであり、回転摩擦が小さいこと、負荷荷重が大き
いこと、大きい周速に耐えることなどの多くの利点を有
するが、構造が複雑であるため小型化することが困難で
あり、また製造コストが高価となる欠点があった。そこ
で小型の軸受として、多孔質金属体にオイルを含浸させ
たプレーンベアリングも一部で用いられているが、小型
化が容易で製造コストも安価であるという利点がある反
面、回転摩擦が大きく、負荷荷重が小さく、大きい周速
に耐えられないことなどの欠点があり、いずれも一長一
短があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したようなボールベアリングとプレーンベ
アリングの両方の長所を併せ持ち、小型で回転摩擦が小
さく、負荷荷重及び耐え得る周速が大であるにもかかわ
らず安価に製作することができるセラミック軸受とその
製造法を目的として完成されたものである。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた本発明は、セラミ
ック基材の内部に多数のセラミック球体がコーティング
された樹脂の焼失により形成された間隙を周囲に備えた
状態で回転自在に埋設されていることを特徴とするセラ
ミック軸受に関する第１の発明と、セラミック球体の表
面を樹脂コーティングし、基材となるセラミックス原料
と混合、成形したうえ焼成し、セラミック球体の周囲に
樹脂の焼失による間隙が形成されたセラミック基材を製
造し、更にこの間隙内にオイルを含浸させることを特徴
とするセラミック軸受の製造法に関する第２の発明とか
らなるものである。

以下にこれらの発明を図面を参照しつつ更に詳細に説明
する。

まず第１図に示すように、アルミナ、SiCのような硬質
のセラミックスによって、直径が50〜300μｍ程度のセ
ラミック球体（１）を製造する。その製法は従来知られ
ている任意の球状セラミックス製造技術を採用すればよ
く、また各セラミック球体（１）の粒径は必ずしも一定
に揃える必要はない。次に第２図に示されるように、各
セラミック球体（１）の表面に樹脂コーティング層
（２）を形成する。樹脂コーティング層（２）は例えば
アクリル樹脂からなるもので、その厚みは基材の収縮分
以上とする必要があり、一般的なセラミックスの場合に
は数十μｍの膜厚とすれば十分である。

次に樹脂コーティングされたセラミック球体（１）は基
材となるセラミックス原料と混合され、任意の形状に成
形される。基材となるセラミックス原料は特に限定され
るものではないが、薄くて小さい軸受とすることができ
る点でPSZ（部分安定化ジルコニア）のような強度と靭
性に優れた材料を用いることが好ましく、また後述する
オイルの含浸を行わせるために多孔質のセラミックスを
用いることが好ましい。次に成形されたセラミックス原
料を常法により焼成すると樹脂コーティング層（２）は
焼失し、第３図に示されるようにセラミック球体（１）
の周囲に樹脂の焼失により均一な厚さの間隙（３）が形
成されたセラミック基材（４）が得られる。このように
して製造されたセラミック基材（４）の内部には多数の
セラミック球体（１）が間隙（３）の内部で回転自在に
埋設されており、セラミック基材（４）の表面を研摩す
れば各セラミック球体（１）がボールベアリングにおけ
ボールと同様に作用するセラミック軸受となる。

このセラミック軸受はこのまま使用することもできる
が、第２の発明の製法により更にセラミック基材（４）
の間隙（３）の内部にオイルを含浸させると、オイル膜
上にセラミック球体が浮いた状態となり、極めて回転摩
擦の小さいセラミック軸受となる。

本発明のセラミック軸受は上記したように、樹脂コーテ
ィングしたセラミック球体（１）をセラミックス原料と
混合、成形したうえ焼成することにより製造されるもの
であるから、大型のものから小型のものまで自由な寸法
とすることができる。またセラミック基材（４）の内部
に多数のセラミック球体（１）を回転自在に埋設したも
のであるから、回転摩擦は極めて小さく、しかも負荷荷
重は従来のボールベアリングと同様に大きいうえ、大き
い周速にも耐えることができる。更に本発明のセラミッ
ク軸受は表面が磨耗しても内部から次々と新しいセラミ
ック球体（１）が表面に現れてくるので寿命が長い利点
がある。また第２の発明によれば、樹脂コーティングし
たセラミック球体（１）を利用することにより第１の発
明のセラミック軸受を容易に製造することができ、製造
コストを安価とすることができる。

（実施例） 次の表に示す通り、本発明の実施例１と実施例２のセラ
ミック軸受を第２の発明の方法によって製造し、比較例
としての鋼製ボールベアリング及び多孔質金属軸受と、
摩擦係数、S45C材への傷付き、最高適用周速の３点につ
いて比較した。

この結果、実施例１、２のセラミック軸受は鋼製ボール
ベアリングよりも性能が劣るものの、油を含浸させた多
孔質金属軸受よりもはるかに優れた性能を示した。

（発明の効果） 本発明は以上に説明したように、セラミック球体をセラ
ミック基材の内部で自由に回転できるように埋設してボ
ールベアリングのボールと同様の役割を持たせたもので
あり、小型化が容易であること、回転摩擦が小さく負荷
荷重が大きいこと、大きい周速に耐えること、コストが
安いことなどの利点を有するとともに、全体がセラミッ
クス製であるために摩耗が少なく寿命が長いこと、高温
の場所に用いても焼付きのおそれがないことなどの多く
の利点を併せ持ったものである。よって本発明は従来の
問題点を一掃したセラミック軸受とその製造法として、
産業の発展に寄与するところは極めて大きいものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミック球体を示す断面図、第２図は樹脂コ
ーティングされたセラミック球体を示す断面図、第３図
は得られたセラミック軸受の断面図である。 （１）：セラミック球体、（３）：間隙、 （４）：セラミック基材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基材（４）の内部に多数のセラ
   ミック球体（１）が、コーティングされた樹脂の焼失に
   より形成された間隙（３）を周囲に備えた状態で回転自
   在に埋設されていることを特徴とするセラミック軸受。
2. 【請求項２】セラミック球体（１）の表面を樹脂コーテ
   ィングし、基材となるセラミック原料と混合、成形した
   うえ焼成し、セラミック球体（１）の周囲に樹脂の焼失
   による間隙（３）が形成されたセラミック基材（４）を
   製造し、更にこの間隙（３）内にオイルを含浸させるこ
   とを特徴とするセラミック軸受の製造法。