JPH09170623A - 動圧空気軸受システム - Google Patents
動圧空気軸受システムInfo
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- JPH09170623A JPH09170623A JP34866895A JP34866895A JPH09170623A JP H09170623 A JPH09170623 A JP H09170623A JP 34866895 A JP34866895 A JP 34866895A JP 34866895 A JP34866895 A JP 34866895A JP H09170623 A JPH09170623 A JP H09170623A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 なじみ過程での摺動不良を防止し、安定して
動作する動圧空気軸受システムを提供すること。 【解決手段】 軸と軸受の摺動接面を耐摩耗性材料で形
成するとともに、軸及び軸受の少なくとも一方の面上に
パーフルオロポリエーテル鎖を主構成とする化合物を含
有する潤滑材料からなる層を設けたことを特徴とする動
圧空気軸受システム。
動作する動圧空気軸受システムを提供すること。 【解決手段】 軸と軸受の摺動接面を耐摩耗性材料で形
成するとともに、軸及び軸受の少なくとも一方の面上に
パーフルオロポリエーテル鎖を主構成とする化合物を含
有する潤滑材料からなる層を設けたことを特徴とする動
圧空気軸受システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動圧空気軸受システ
ムに関し、詳細には複写機のポリゴンモーター等に使用
される動圧空気軸受システムに関する。
ムに関し、詳細には複写機のポリゴンモーター等に使用
される動圧空気軸受システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタル複写機などの光書き込み系に搭
載されているポリゴンモーターでは、安定した高速複写
を実現するために、動圧空気軸受システムが使用される
ことがある。動圧空気軸受システムとは、軸の中心と軸
受の中心がずれた状態で相対運動することによって軸と
軸受のクリアランス中にある空気が流体膜として働き、
軸同士の固体接触を防ぐ軸受システムである。動圧空気
軸受は軸（固定軸）と軸受（回転軸）によって構成され
る。本モーターでは軸受のほうが回転するために軸受が
回転軸と呼ばれる。その構成は図３（ａ）、（ｂ）に示
す通りである。このような動圧空気軸受システムでは、
通常は流体潤滑が維持されているが、起動停止時や衝撃
を受けた時に軸と軸受とが直接固体接触を起こし、場合
によっては焼き付けなどの致命的な損傷に至ることがあ
る。特に、より高速化等を実現するために軸又は軸受材
料としてアルミニウム合金に代表される軽量材料が用い
られると、かかる軽量材料は軟質であるため焼き付け防
止の特別な処理を施す必要がある。
載されているポリゴンモーターでは、安定した高速複写
を実現するために、動圧空気軸受システムが使用される
ことがある。動圧空気軸受システムとは、軸の中心と軸
受の中心がずれた状態で相対運動することによって軸と
軸受のクリアランス中にある空気が流体膜として働き、
軸同士の固体接触を防ぐ軸受システムである。動圧空気
軸受は軸（固定軸）と軸受（回転軸）によって構成され
る。本モーターでは軸受のほうが回転するために軸受が
回転軸と呼ばれる。その構成は図３（ａ）、（ｂ）に示
す通りである。このような動圧空気軸受システムでは、
通常は流体潤滑が維持されているが、起動停止時や衝撃
を受けた時に軸と軸受とが直接固体接触を起こし、場合
によっては焼き付けなどの致命的な損傷に至ることがあ
る。特に、より高速化等を実現するために軸又は軸受材
料としてアルミニウム合金に代表される軽量材料が用い
られると、かかる軽量材料は軟質であるため焼き付け防
止の特別な処理を施す必要がある。
【０００３】このようなカタストロフィを防止するため
に通常の軸受には潤滑油を使用することが多い。ところ
が、潤滑油として通常使用されている炭化水素を主成分
とする物質を複写機内の動圧空気軸受システムに用いる
と、この物質が書き込みユニット内に飛散して書き込み
特性を著しく低下させてしまう。そのため、複写機のポ
リゴンモーターではこのような潤滑油を直接使用するこ
とはなく、主として次の３つの対策がとられていた。 （１）固体潤滑材料を軸及び軸受の少なくとも一方に使
用する。 （２）磁性流体を使用することによりオイル漏れを防
ぐ。 （３）軸と軸受の最表面を耐摩耗性材料でコートする。
に通常の軸受には潤滑油を使用することが多い。ところ
が、潤滑油として通常使用されている炭化水素を主成分
とする物質を複写機内の動圧空気軸受システムに用いる
と、この物質が書き込みユニット内に飛散して書き込み
特性を著しく低下させてしまう。そのため、複写機のポ
リゴンモーターではこのような潤滑油を直接使用するこ
とはなく、主として次の３つの対策がとられていた。 （１）固体潤滑材料を軸及び軸受の少なくとも一方に使
用する。 （２）磁性流体を使用することによりオイル漏れを防
ぐ。 （３）軸と軸受の最表面を耐摩耗性材料でコートする。
【０００４】しかしながら、上記のような対策を講じた
場合には以下のような問題点があった。上記（１）の対
策では、使用される材料としてＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）やＭｏＳ2、ＢＮが代表的ものである
が、このような固体潤滑材料は耐摩耗性が低く、長期に
わたって潤滑性を維持できないという致命的な欠点を有
する。また、近年、このような材料を分散させたメッキ
で軸及び軸受の表面処理を行う技術も提案されている
（特開昭６１−１１２８１８号公報、特開平３−１８６
６０８号公報）。ところが、この技術を用いても軸自体
が潤滑性を持つために加工性が低く、高速回転用に必要
とされるような加工精度を実現できないという欠点があ
った。上記（２）の対策では、徐々にオイル漏れが発生
して、いずれ潤滑性を保てなくなる危険性がある。上記
（３）の対策は最も有望なものであり、軸と軸受の摺動
接面の材料としてはセラミックスが主に用いられてい
る。ところが、このような耐摩耗性材料は、摺動のごく
初期のなじみ過程において大きな摩耗粉を発生し、これ
が砥粒となって軸の異常摩耗や最悪の場合は摺動不能を
引き起こすおそれがある。
場合には以下のような問題点があった。上記（１）の対
策では、使用される材料としてＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン）やＭｏＳ2、ＢＮが代表的ものである
が、このような固体潤滑材料は耐摩耗性が低く、長期に
わたって潤滑性を維持できないという致命的な欠点を有
する。また、近年、このような材料を分散させたメッキ
で軸及び軸受の表面処理を行う技術も提案されている
（特開昭６１−１１２８１８号公報、特開平３−１８６
６０８号公報）。ところが、この技術を用いても軸自体
が潤滑性を持つために加工性が低く、高速回転用に必要
とされるような加工精度を実現できないという欠点があ
った。上記（２）の対策では、徐々にオイル漏れが発生
して、いずれ潤滑性を保てなくなる危険性がある。上記
（３）の対策は最も有望なものであり、軸と軸受の摺動
接面の材料としてはセラミックスが主に用いられてい
る。ところが、このような耐摩耗性材料は、摺動のごく
初期のなじみ過程において大きな摩耗粉を発生し、これ
が砥粒となって軸の異常摩耗や最悪の場合は摺動不能を
引き起こすおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点に鑑みてなされたもので、なじみ過程での
摺動不良を防止し、安定して動作する動圧空気軸受シス
テムを提供することをその課題とする。
技術の問題点に鑑みてなされたもので、なじみ過程での
摺動不良を防止し、安定して動作する動圧空気軸受シス
テムを提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、軸と軸受の摺動接面に耐摩耗性材料を用
いたときにもっとも危惧されるなじみ過程を安定化させ
ることにつき鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、軸と軸受の摺動
接面を耐摩耗性材料で形成するとともに、軸及び軸受の
少なくとも一方の面上にパーフルオロポリエーテル鎖を
主構成とする化合物を含有する潤滑材料からなる層を設
けたことを特徴とする動圧空気軸受システムが提供され
る。また、本発明によれば、上記構成において、該耐摩
耗性材料がセラミックスであることを特徴とする動圧空
気軸受システムが提供される。また、本発明によれば、
上記構成において、該耐摩耗性材料がセラミックスを分
散させたニッケル基合金又はクロム基合金であることを
特徴とする動圧空気軸受システムが提供される。また、
本発明によれば、上記構成において、該耐摩耗性材料が
Ｓｉ−Ｏ結合を主構成とするものであることを特徴とす
る動圧空気軸受システムが提供される。また、本発明に
よれば、上記構成において、該潤滑材料がパーフルオロ
ポリエーテル鎖の少なくとも一方の末端に電子供与性の
官能基を有するものであることを特徴とする動圧空気軸
受システムが提供される。また、本発明によれば、上記
構成において、該電子供与性の官能基が水酸基、カルボ
キシル基、リン酸基、フェニル基及びアミノ基からなる
群より選ばれる１種であることを特徴とする動圧空気軸
受システムが提供される。さらに、本発明によれば、上
記構成において、該潤滑材料からなる層が、該層の厚さ
をｈ、軸と軸受の複合粗さをσとしたときに、σ＜ｈ＜
４σなる関係を満足する厚さで成膜されていることを特
徴とする動圧空気軸受システムが提供される。
を解決すべく、軸と軸受の摺動接面に耐摩耗性材料を用
いたときにもっとも危惧されるなじみ過程を安定化させ
ることにつき鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、軸と軸受の摺動
接面を耐摩耗性材料で形成するとともに、軸及び軸受の
少なくとも一方の面上にパーフルオロポリエーテル鎖を
主構成とする化合物を含有する潤滑材料からなる層を設
けたことを特徴とする動圧空気軸受システムが提供され
る。また、本発明によれば、上記構成において、該耐摩
耗性材料がセラミックスであることを特徴とする動圧空
気軸受システムが提供される。また、本発明によれば、
上記構成において、該耐摩耗性材料がセラミックスを分
散させたニッケル基合金又はクロム基合金であることを
特徴とする動圧空気軸受システムが提供される。また、
本発明によれば、上記構成において、該耐摩耗性材料が
Ｓｉ−Ｏ結合を主構成とするものであることを特徴とす
る動圧空気軸受システムが提供される。また、本発明に
よれば、上記構成において、該潤滑材料がパーフルオロ
ポリエーテル鎖の少なくとも一方の末端に電子供与性の
官能基を有するものであることを特徴とする動圧空気軸
受システムが提供される。また、本発明によれば、上記
構成において、該電子供与性の官能基が水酸基、カルボ
キシル基、リン酸基、フェニル基及びアミノ基からなる
群より選ばれる１種であることを特徴とする動圧空気軸
受システムが提供される。さらに、本発明によれば、上
記構成において、該潤滑材料からなる層が、該層の厚さ
をｈ、軸と軸受の複合粗さをσとしたときに、σ＜ｈ＜
４σなる関係を満足する厚さで成膜されていることを特
徴とする動圧空気軸受システムが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明の動圧空気軸受システムは、軸と軸受の摺動接面を
耐摩耗性材料で形成するとともに、軸及び軸受の少なく
とも一方の面上にパーフルオロポリエーテル鎖（以下Ｐ
ＦＰＥ鎖と記す）鎖を主構成とする化合物を含有する潤
滑材料からなる層を設けたことを特徴とする。
発明の動圧空気軸受システムは、軸と軸受の摺動接面を
耐摩耗性材料で形成するとともに、軸及び軸受の少なく
とも一方の面上にパーフルオロポリエーテル鎖（以下Ｐ
ＦＰＥ鎖と記す）鎖を主構成とする化合物を含有する潤
滑材料からなる層を設けたことを特徴とする。
【０００８】動圧空気軸受システムにおいて、摺動開始
時には仕上げ加工時の加工目などが原因となって軸や軸
受の表面に微小凹凸が残留しており、これが相手の固体
と接触するときに先端部での接触面圧が上昇して凹凸の
破壊が発生して摩耗粉となる。この摩耗粉の一部は軸と
軸受のクリアランス内に残留し、両者の間を行き来しな
がら摺動接面を物理的又は化学的に滑らかな面にする。
この過程がなじみ過程である。このなじみ過程におい
て、発生する摩耗粉の量が摩擦領域から除去される摩耗
粉の量に比べて著しく多いと摺動面内に大量の摩耗粉が
残留し、それが砥粒として働いて異常摩耗を引き起こ
す。このような問題点を解消するため、通常の潤滑油を
用いることが考えられるが、前記したように、潤滑油が
書き込みユニット内に飛散して書き込み特性を著しく低
下させてしまうため、通常の潤滑油を使用することはで
きない。本発明では、ＰＦＰＥ鎖を主構成とする化合物
を含有する潤滑材料を使用することにより、通常の潤滑
油を使用した場合に生ずるような不具合なしに、なじみ
過程での接触面圧を減少させ、単位時間当たりの摩耗粉
の発生量を少なくし、異常摩耗を回避させることができ
る。
時には仕上げ加工時の加工目などが原因となって軸や軸
受の表面に微小凹凸が残留しており、これが相手の固体
と接触するときに先端部での接触面圧が上昇して凹凸の
破壊が発生して摩耗粉となる。この摩耗粉の一部は軸と
軸受のクリアランス内に残留し、両者の間を行き来しな
がら摺動接面を物理的又は化学的に滑らかな面にする。
この過程がなじみ過程である。このなじみ過程におい
て、発生する摩耗粉の量が摩擦領域から除去される摩耗
粉の量に比べて著しく多いと摺動面内に大量の摩耗粉が
残留し、それが砥粒として働いて異常摩耗を引き起こ
す。このような問題点を解消するため、通常の潤滑油を
用いることが考えられるが、前記したように、潤滑油が
書き込みユニット内に飛散して書き込み特性を著しく低
下させてしまうため、通常の潤滑油を使用することはで
きない。本発明では、ＰＦＰＥ鎖を主構成とする化合物
を含有する潤滑材料を使用することにより、通常の潤滑
油を使用した場合に生ずるような不具合なしに、なじみ
過程での接触面圧を減少させ、単位時間当たりの摩耗粉
の発生量を少なくし、異常摩耗を回避させることができ
る。
【０００９】本発明において使用されるＰＦＰＥ鎖を主
構成とする化合物としては、（ａ）パーフルオロエーテ
ル（以下ＰＦＰＥと記す）、（ｂ）少なくとも一方の末
端を電子供与性の高い官能基としたＰＦＰＥを挙げるこ
とができる。
構成とする化合物としては、（ａ）パーフルオロエーテ
ル（以下ＰＦＰＥと記す）、（ｂ）少なくとも一方の末
端を電子供与性の高い官能基としたＰＦＰＥを挙げるこ
とができる。
【００１０】上記（ａ）のＰＦＰＥは、ポリエーテルの
水素をすべてフッ素に置き換えたもので、フッ素系のオ
イルの中でも特に蒸気圧が低い（室温で１０-6Ｔｏｒｒ
以下）ことが特徴であるため、通常の潤滑油を使用した
場合に生ずるような不具合なしに、なじみ過程での接触
面圧を減少させることができる。その構造の一例は以下
の通りである。
水素をすべてフッ素に置き換えたもので、フッ素系のオ
イルの中でも特に蒸気圧が低い（室温で１０-6Ｔｏｒｒ
以下）ことが特徴であるため、通常の潤滑油を使用した
場合に生ずるような不具合なしに、なじみ過程での接触
面圧を減少させることができる。その構造の一例は以下
の通りである。
【化１】 Ｃ3Ｆ7−Ｏ−（ＣＦ2−ＣＦ2−ＣＦ2−Ｏ)n−Ｃ2Ｆ5
【００１１】上記（ｂ）の少なくとも一方の末端を電子
供与性の高い官能基としたＰＦＰＥとしては、該末端に
水酸基、カルボキシル基、リン酸基、フェニル基又はア
ミノ基を有するＰＦＰＥを挙げることができる。このよ
うな構造のものを採用すると、後述のように軸と軸受の
摺動接面を構成する材料を電気陰性度差の大きい構成元
素の組み合わせからなるセラミックス又は該セラミック
スを分散した合金とすることと相俟って、イオン結合性
の高い強固な結合を簡便に実現させることができる。
供与性の高い官能基としたＰＦＰＥとしては、該末端に
水酸基、カルボキシル基、リン酸基、フェニル基又はア
ミノ基を有するＰＦＰＥを挙げることができる。このよ
うな構造のものを採用すると、後述のように軸と軸受の
摺動接面を構成する材料を電気陰性度差の大きい構成元
素の組み合わせからなるセラミックス又は該セラミック
スを分散した合金とすることと相俟って、イオン結合性
の高い強固な結合を簡便に実現させることができる。
【００１２】本発明で用いる潤滑材料中における上記
（ａ）又は（ｂ）の化合物の割合は２０〜１００ｗｔ
％、望ましくは８０〜１００ｗｔ％である。
（ａ）又は（ｂ）の化合物の割合は２０〜１００ｗｔ
％、望ましくは８０〜１００ｗｔ％である。
【００１３】図１に、本発明で用いるＰＦＰＥと固体の
接触状態をモデル的に示す。図中１１は固体表面のイオ
ン性の強い金属原子、１２は両末端に電子供与性の高い
官能基（ここでは水酸基）を有するＰＦＰＥ、１３は片
側末端に電子供与性の高い官能基（ここでは水酸基）を
有するＰＦＰＥ、１４は末端に電子供与性の高い官能基
を持たないＰＦＰＥであって、これはファンデルワール
ス力によって固体又は他のＰＦＰＥと緩く結合してい
る。
接触状態をモデル的に示す。図中１１は固体表面のイオ
ン性の強い金属原子、１２は両末端に電子供与性の高い
官能基（ここでは水酸基）を有するＰＦＰＥ、１３は片
側末端に電子供与性の高い官能基（ここでは水酸基）を
有するＰＦＰＥ、１４は末端に電子供与性の高い官能基
を持たないＰＦＰＥであって、これはファンデルワール
ス力によって固体又は他のＰＦＰＥと緩く結合してい
る。
【００１４】本発明においては、潤滑材料からなる層
は、好ましくは、該層の厚さをｈ、軸と軸受の複合粗さ
をσとしたときに、σ＜ｈ＜４σなる関係を満足する厚
さで成膜する。ここで軸と軸受の複合粗さσは、軸の表
面粗さをσ1、軸受の表面粗さをσ2としたときに、√
（σ1 1＋σ2 2）で表される値である。潤滑材料からなる
層の厚さｈが上記範囲内にあると、なじみ過程において
接触面圧を減少させ、異常摩擦を回避することに極めて
顕著な効果が得られる。潤滑材料からなる層の厚さｈが
上記範囲より薄いと接触面圧を下げることができず、上
記範囲より厚いと摺動２固体の接触が起こらず、なじみ
過程には至らない。このとき、ＰＦＰＥは他の材料に比
ベて蒸気圧の低さに対する粘度の低さに特徴があり、ポ
リゴンミラーへの汚染を防ぎつつ所望の厚さでの成膜が
可能である。他の材料では蒸気圧を下げるためには高い
粘度にする必要があり、今回の条件のような薄膜での成
膜は不可能である。
は、好ましくは、該層の厚さをｈ、軸と軸受の複合粗さ
をσとしたときに、σ＜ｈ＜４σなる関係を満足する厚
さで成膜する。ここで軸と軸受の複合粗さσは、軸の表
面粗さをσ1、軸受の表面粗さをσ2としたときに、√
（σ1 1＋σ2 2）で表される値である。潤滑材料からなる
層の厚さｈが上記範囲内にあると、なじみ過程において
接触面圧を減少させ、異常摩擦を回避することに極めて
顕著な効果が得られる。潤滑材料からなる層の厚さｈが
上記範囲より薄いと接触面圧を下げることができず、上
記範囲より厚いと摺動２固体の接触が起こらず、なじみ
過程には至らない。このとき、ＰＦＰＥは他の材料に比
ベて蒸気圧の低さに対する粘度の低さに特徴があり、ポ
リゴンミラーへの汚染を防ぎつつ所望の厚さでの成膜が
可能である。他の材料では蒸気圧を下げるためには高い
粘度にする必要があり、今回の条件のような薄膜での成
膜は不可能である。
【００１５】本発明においては、軸と軸受の摺動接面を
耐摩耗性材料で形成する。すなわち少なくとも５〜１５
μｍ程度の表面部分を上記耐摩耗性材料で形成する。５
μｍより薄いと基板との硬度差が大きい場合に割れを生
じやすい。このことはアルミニウム合金のような軟質材
料においては顕著である。１５μｍ以上あっても機能的
には意味が無く、コストが上がるだけである。摺動接面
を耐摩耗性材料で形成する方法としては、従来公知の各
種コーティング法の他、ゾルゲル法によるコーティング
法も好ましく用いられる。このゾルゲル法によるコーテ
ィング法を用いると、軸受等の複雑な形状に対しても均
一な膜を形成できるメリットがある。
耐摩耗性材料で形成する。すなわち少なくとも５〜１５
μｍ程度の表面部分を上記耐摩耗性材料で形成する。５
μｍより薄いと基板との硬度差が大きい場合に割れを生
じやすい。このことはアルミニウム合金のような軟質材
料においては顕著である。１５μｍ以上あっても機能的
には意味が無く、コストが上がるだけである。摺動接面
を耐摩耗性材料で形成する方法としては、従来公知の各
種コーティング法の他、ゾルゲル法によるコーティング
法も好ましく用いられる。このゾルゲル法によるコーテ
ィング法を用いると、軸受等の複雑な形状に対しても均
一な膜を形成できるメリットがある。
【００１６】本発明において、耐摩耗性材料として、Ｔ
ｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＺｒＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ等の
セラミックス、望ましくはＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ等の電気陰
性度差の大きい元素の組み合わせからなるセラミックス
を用いる。軸又は軸受は少なくともその摺動接面、全体
を耐摩耗性このようなセラミックスを用いると、イオン
結合性の高い強固な結合を簡便に実現させることができ
る。
ｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＺｒＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮ等の
セラミックス、望ましくはＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ等の電気陰
性度差の大きい元素の組み合わせからなるセラミックス
を用いる。軸又は軸受は少なくともその摺動接面、全体
を耐摩耗性このようなセラミックスを用いると、イオン
結合性の高い強固な結合を簡便に実現させることができ
る。
【００１７】また、本発明においては、耐摩耗性材料と
して、上記のセラミックスを分散させたニッケル基合金
又はクロム基合金を用いることができる。この場合、マ
トリックス合金としてはニッケルリン、ニッケル硼素や
クロム等が用いられる。分散粒子の割合は１０〜４０ｖ
ｏｌ％、望ましくは２０〜３０ｖｏｌ％である。１０ｖ
ｏｌ％以下では粒子分散の効果が少なく、４０ｖｏｌ％
以上分散させることは技術的に困難なばかりでなく、マ
トリックスのバインダーとしての機能が下がって逆に耐
摩耗性や粗さが劣化する。このような材料を用いても上
記と同様、イオン結合性の高い強固な結合を簡便に実現
させることができる。
して、上記のセラミックスを分散させたニッケル基合金
又はクロム基合金を用いることができる。この場合、マ
トリックス合金としてはニッケルリン、ニッケル硼素や
クロム等が用いられる。分散粒子の割合は１０〜４０ｖ
ｏｌ％、望ましくは２０〜３０ｖｏｌ％である。１０ｖ
ｏｌ％以下では粒子分散の効果が少なく、４０ｖｏｌ％
以上分散させることは技術的に困難なばかりでなく、マ
トリックスのバインダーとしての機能が下がって逆に耐
摩耗性や粗さが劣化する。このような材料を用いても上
記と同様、イオン結合性の高い強固な結合を簡便に実現
させることができる。
【００１８】さらに、本発明においては、耐摩耗性材料
として、Ｓｉ−Ｏ結合を主構成とするものを用いること
ができる。成膜方法としてはシリコンのアルコキシドの
加水分解を用いる方法が膜厚の制御性の高さから最も有
効である。アルコキシドとして具体的には、テトラメト
キシド、テトライソプロポキシドなどが挙げられる。な
お、この過程においてシリコンのアルコキシドだけでは
なく、アルミニウムやジルコニアのアルコキシドを任意
分量混ぜることによって、加水分解後コーティング膜中
にこれらの金属を混入させたものを用いることも可能で
ある。こうした添加金属によって機械特性やＰＦＰＥの
吸着性を向上させることができる。
として、Ｓｉ−Ｏ結合を主構成とするものを用いること
ができる。成膜方法としてはシリコンのアルコキシドの
加水分解を用いる方法が膜厚の制御性の高さから最も有
効である。アルコキシドとして具体的には、テトラメト
キシド、テトライソプロポキシドなどが挙げられる。な
お、この過程においてシリコンのアルコキシドだけでは
なく、アルミニウムやジルコニアのアルコキシドを任意
分量混ぜることによって、加水分解後コーティング膜中
にこれらの金属を混入させたものを用いることも可能で
ある。こうした添加金属によって機械特性やＰＦＰＥの
吸着性を向上させることができる。
【００１９】
【実施例】次に本発明の実施例を述べる。
【００２０】実施例１ アルミナの焼結体を用い、表面粗さσ1＝σ2＝０．５μ
ｍ、複合表面粗さσ＝０．７μｍの軸と軸受に加工し
た。そして、軸の表面にディップ法によって、ＰＦＰＥ
の両末端を水酸基で置換したものを主成分とする潤滑材
料からなる膜を２μｍ厚に形成した。この軸と軸受を用
い、図２に示す構造のポリゴンモーターを作製した。図
中２１は磁気軸受、２２はポリゴンミラー、２３は動圧
空気軸受、２４はモーター部、２５は回路基板である。
上記で作製したポリゴンモーターを作動させると、なじ
み過程における異常摩耗が防止できた。
ｍ、複合表面粗さσ＝０．７μｍの軸と軸受に加工し
た。そして、軸の表面にディップ法によって、ＰＦＰＥ
の両末端を水酸基で置換したものを主成分とする潤滑材
料からなる膜を２μｍ厚に形成した。この軸と軸受を用
い、図２に示す構造のポリゴンモーターを作製した。図
中２１は磁気軸受、２２はポリゴンミラー、２３は動圧
空気軸受、２４はモーター部、２５は回路基板である。
上記で作製したポリゴンモーターを作動させると、なじ
み過程における異常摩耗が防止できた。
【００２１】実施例２ アルミニウム合金製の軸と軸受の表面にゾルゲル法によ
ってＳｉ−Ｏ結合を有する膜を作成した。このとき用い
る材料として、本実施例ではＴＥＯＳ（TetraEthoxy Or
tho Silicate）を用いたが、エトキシ基のほかにメトキ
シ基、イソプロポキシ基などを用いてもかまわない。ま
た、これにテトライソプロポキシジルコニアやトリイソ
プロポキシアルミニウムを適量混入させて膜中にジルコ
ニアやアルミニウムを存在させてもかまわない。この
後、仕上げ加工を行い、表面粗さσ1＝σ2＝０．５μ
ｍ、複合表面粗さσ＝０．７μｍとした。以下実施例１
と同様にしてポリゴンモーターを作製した。このポリゴ
ンモーターによっても実施例１と同様に、なじみ過程に
おける異常摩耗が防止できた。
ってＳｉ−Ｏ結合を有する膜を作成した。このとき用い
る材料として、本実施例ではＴＥＯＳ（TetraEthoxy Or
tho Silicate）を用いたが、エトキシ基のほかにメトキ
シ基、イソプロポキシ基などを用いてもかまわない。ま
た、これにテトライソプロポキシジルコニアやトリイソ
プロポキシアルミニウムを適量混入させて膜中にジルコ
ニアやアルミニウムを存在させてもかまわない。この
後、仕上げ加工を行い、表面粗さσ1＝σ2＝０．５μ
ｍ、複合表面粗さσ＝０．７μｍとした。以下実施例１
と同様にしてポリゴンモーターを作製した。このポリゴ
ンモーターによっても実施例１と同様に、なじみ過程に
おける異常摩耗が防止できた。
【００２２】実施例３ アルミニウム合金製の軸と軸受の表面に無電解メッキ法
によってＳｉＣを分散したニッケルリンの合金層を１０
μｍ厚にコーティングした。この後、仕上げ加工を行
い、表面粗さσ1＝σ2＝０．５μｍ、複合表面粗さσ＝
０．７μｍとした。以下実施例１と同様にしてポリゴン
モーターを作製した。このポリゴンモーターによっても
実施例１と同様に、なじみ過程における異常摩耗が防止
できた。
によってＳｉＣを分散したニッケルリンの合金層を１０
μｍ厚にコーティングした。この後、仕上げ加工を行
い、表面粗さσ1＝σ2＝０．５μｍ、複合表面粗さσ＝
０．７μｍとした。以下実施例１と同様にしてポリゴン
モーターを作製した。このポリゴンモーターによっても
実施例１と同様に、なじみ過程における異常摩耗が防止
できた。
【００２３】実施例４ 実施例１においてアルミナの代わりにそれぞれＴｉＮ、
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＺｒＯを用いた以外は同様にして、
ポリゴンモーターを作製した。このポリゴンモーターに
よっても実施例１と同様に、なじみ過程における異常摩
耗が防止できた。
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＺｒＯを用いた以外は同様にして、
ポリゴンモーターを作製した。このポリゴンモーターに
よっても実施例１と同様に、なじみ過程における異常摩
耗が防止できた。
【００２４】実施例５ 実施例３においてＳｉＣとニッケルリンの組み合わせ以
外に、分散粒子としてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｂ
Ｎ、マトリックス合金としてニッケルリン、ニッケル硼
素、クロムを用いた種々の組み合わせとした以外は同様
にしてポリゴンモーターを作製した。このポリゴンモー
ターによっても実施例３と同様に、なじみ過程における
異常摩耗が防止できた。
外に、分散粒子としてＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、Ｂ
Ｎ、マトリックス合金としてニッケルリン、ニッケル硼
素、クロムを用いた種々の組み合わせとした以外は同様
にしてポリゴンモーターを作製した。このポリゴンモー
ターによっても実施例３と同様に、なじみ過程における
異常摩耗が防止できた。
【００２５】実施例６ 実施例１〜３においてＰＦＰＥの片側末端のみを水酸基
で置換したものを主成分とする潤滑材料を用いた以外は
同様にして、ポリゴンモーターを作製した。このポリゴ
ンモーターによっても実施例１〜３と同様に、なじみ過
程における異常摩耗が防止できた。
で置換したものを主成分とする潤滑材料を用いた以外は
同様にして、ポリゴンモーターを作製した。このポリゴ
ンモーターによっても実施例１〜３と同様に、なじみ過
程における異常摩耗が防止できた。
【００２６】実施例７ 実施例１〜３においてＰＦＰＥの両末端をそれぞれカル
ボキシル基、リン酸基、フェニル基、アミノ基で置換し
たものを主成分とする潤滑材料を用いた以外は同様にし
て、ポリゴンモーターを作製した。このポリゴンモータ
ーによっても実施例１〜３と同様に、なじみ過程におけ
る異常摩耗が防止できた。
ボキシル基、リン酸基、フェニル基、アミノ基で置換し
たものを主成分とする潤滑材料を用いた以外は同様にし
て、ポリゴンモーターを作製した。このポリゴンモータ
ーによっても実施例１〜３と同様に、なじみ過程におけ
る異常摩耗が防止できた。
【００２７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、潤滑材料とし
てＰＦＰＥ鎖を主構成とする化合物を含有するものを使
用したので、通常の潤滑油を使用した場合に生ずるよう
な不具合なしに、なじみ過程での接触面圧を減少させ、
単位時間当たりの摩耗粉の発生量を少なくし、異常摩擦
を回避させることできる。従って、ポリゴンモーターの
初期不良数を著しく減少させることができる。請求項２
の発明によれば、セラミックス、特に電気陰性度差の大
きい構成元素の組み合わせからなるセラミックスを軸、
軸受の材料として用いることにより、潤滑材料を効果的
に吸着して安定になじみ過程を進ませることができる。
請求項３の発明によれば、セラミックスを分散させたニ
ッケル基合金又はクロム基合金を軸、軸受の材料として
用いることにより、潤滑材料を効果的に吸着して該耐摩
耗性材料よりも硬度の低い摩耗粉が発生し、安定になじ
み過程をすすませることができる。請求項４の発明によ
れば、ゾルゲル法を用いて該耐摩耗性材料からなる表面
層を軸受などの複雑な形状に対しても均一に製膜でき
る。請求項５、６の発明によれば、該潤滑材料がパーフ
ルオロポリエーテル鎖の少なくとも一方の末端に電子供
与性の官能基を有するものであるため、軸、軸受材料と
イオン結合性の強い結合をつくることができ、なじみ過
程を安定化させることができる。請求項７の発明によれ
ば、該潤滑材料からなる層の膜厚を特定の範囲に規定す
ることにより、流体潤滑にならない程度での潤滑膜が形
成でき、これによって硬度の低い摩擦粉の生成を促進し
てなじみ過程を安定化させることができる。
てＰＦＰＥ鎖を主構成とする化合物を含有するものを使
用したので、通常の潤滑油を使用した場合に生ずるよう
な不具合なしに、なじみ過程での接触面圧を減少させ、
単位時間当たりの摩耗粉の発生量を少なくし、異常摩擦
を回避させることできる。従って、ポリゴンモーターの
初期不良数を著しく減少させることができる。請求項２
の発明によれば、セラミックス、特に電気陰性度差の大
きい構成元素の組み合わせからなるセラミックスを軸、
軸受の材料として用いることにより、潤滑材料を効果的
に吸着して安定になじみ過程を進ませることができる。
請求項３の発明によれば、セラミックスを分散させたニ
ッケル基合金又はクロム基合金を軸、軸受の材料として
用いることにより、潤滑材料を効果的に吸着して該耐摩
耗性材料よりも硬度の低い摩耗粉が発生し、安定になじ
み過程をすすませることができる。請求項４の発明によ
れば、ゾルゲル法を用いて該耐摩耗性材料からなる表面
層を軸受などの複雑な形状に対しても均一に製膜でき
る。請求項５、６の発明によれば、該潤滑材料がパーフ
ルオロポリエーテル鎖の少なくとも一方の末端に電子供
与性の官能基を有するものであるため、軸、軸受材料と
イオン結合性の強い結合をつくることができ、なじみ過
程を安定化させることができる。請求項７の発明によれ
ば、該潤滑材料からなる層の膜厚を特定の範囲に規定す
ることにより、流体潤滑にならない程度での潤滑膜が形
成でき、これによって硬度の低い摩擦粉の生成を促進し
てなじみ過程を安定化させることができる。
【図１】ＰＦＰＥと固体との相互作用の概念図である。
【図２】ポリゴンモーターの断面図である。
【図３】動圧空気軸受の構成説明図である。
１１は固体表面のイオン性の強い金属原子 １２は両末端に電子供与性の高い官能基を有するＰＦＰ
Ｅ １３は片側末端に電子供与性の高い官能基を有するＰＦ
ＰＥ １４は末端に電子供与性の高い官能基を持たないＰＦＰ
Ｅ ２１ 磁気軸受 ２２ ポリゴンミラー ２３ 動圧空気軸受 ２４ モーター部 ２５ 回路基板
Ｅ １３は片側末端に電子供与性の高い官能基を有するＰＦ
ＰＥ １４は末端に電子供与性の高い官能基を持たないＰＦＰ
Ｅ ２１ 磁気軸受 ２２ ポリゴンミラー ２３ 動圧空気軸受 ２４ モーター部 ２５ 回路基板
Claims (7)
- 【請求項１】 軸と軸受の摺動接面を耐摩耗性材料で形
成するとともに、軸及び軸受の少なくとも一方の面上に
パーフルオロポリエーテル鎖を主構成とする化合物を含
有する潤滑材料からなる層を設けたことを特徴とする動
圧空気軸受システム。 - 【請求項２】 該耐摩耗性材料がセラミックスであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の動圧空気軸受システ
ム。 - 【請求項３】 該耐摩耗性材料がセラミックスを分散さ
せたニッケル基合金又はクロム基合金であることを特徴
とする請求項１に記載の動圧空気軸受システム。 - 【請求項４】 該耐摩耗性材料がＳｉ−Ｏ結合を主構成
とするものであることを特徴とする請求項１記載の動圧
空気軸受システム。 - 【請求項５】 該潤滑材料がパーフルオロポリエーテル
鎖の少なくとも一方の末端に電子供与性の官能基を有す
るものであることを特徴とする請求項１に記載の動圧空
気軸受システム。 - 【請求項６】 該電子供与性の官能基が水酸基、カルボ
キシル基、リン酸基、フェニル基及びアミノ基からなる
群より選ばれる１種であることを特徴とする請求項５に
記載の動圧空気軸受システム。 - 【請求項７】 該潤滑材料からなる層が、該層の厚さを
ｈ、軸と軸受の複合粗さをσとしたときに、σ＜ｈ＜４
σなる関係を満足する厚さで成膜されていることを特徴
とする請求項１に記載の動圧空気軸受システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34866895A JPH09170623A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 動圧空気軸受システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34866895A JPH09170623A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 動圧空気軸受システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170623A true JPH09170623A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18398557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34866895A Pending JPH09170623A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 動圧空気軸受システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09170623A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007296530A (ja) * | 2004-07-29 | 2007-11-15 | Scivax Kk | 傾き調整機能付きプレス装置、傾き調整機能付きパターン形成装置、型の傾き調整方法 |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP34866895A patent/JPH09170623A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007296530A (ja) * | 2004-07-29 | 2007-11-15 | Scivax Kk | 傾き調整機能付きプレス装置、傾き調整機能付きパターン形成装置、型の傾き調整方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20031217 |
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| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040121 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
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Effective date: 20040716 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050401 |