JPS62109984A

JPS62109984A - 絶縁ホ−ロ層の形成法

Info

Publication number: JPS62109984A
Application number: JP60251247A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hiraga; 将浩平賀; Atsushi Nishino; 敦西野; Masaki Ikeda; 正樹池田; Yoshihiro Watanabe; 善博渡辺; Yasuo Mizuno; 水野　康男
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1987-05-21

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】産業上の利用分野本発明は、サーマルヘッド用基板小型モータ。

超小型モータの軸受けやメカニカルシールの摺動部等の
金属基体の表面にガラスセラミック層を薄状に被覆形成
し、表面が平滑でしかも摺動部の絶縁耐摩耗の目的を果
し得る絶縁ホーロ層の形成法に関する。

従来の技術従来技術の説明として小型モータの軸受けを例に挙げ詳
述する。近年、小型モータは、軽薄短小化の社会ニーズ
の下で家庭用、産業用に限らず、超小型化へと進行し、
コアレスモータの比率が高まっている。

第６図において、６は先端を円弧状に形成したシャフト
でフレーム１１に設けたスリーブ状のラジアル軸受９に
て回転自在に支持されている。６の成型巻線の複数個を
プラスチック成形材８によりシャフト６と一体成形した
ものに整流子７が取りつけられて回転子を構成している
。１２は成形巻線６に対抗してフレーム１１に固着され
たマグネット、１３はヨーク、４は整流子７に摺動接触
するブラシ、１４はフレーム１１の端部開口を覆うプラ
ケットで、内底部の中央にシャフト６の先端を受けるス
ラスト軸受１ｏが装備されている。

上記構成において、シャフト６はスリーブ状ラジアル軸
受９で支持されて回軸するときスラスト方向の荷重をス
ラスト軸受１０で受ける構造になっている。このときス
ラスト軸受の受ける荷重は。

例えば回転子の上下動を防止するために磁気力を用いて
スラスト荷重をかける方式のものでは、３００〜６００
ｇｒとなり、直径１〜２［ＬＩｍのシャフトの場合では
、先端のスラスト軸受接触部で直径０．２ｆｆＩ１１１
程度となり単位面積当シの荷重は、９．６〜２ｏｋｇｆ
／ｃＪ、となる。前記荷重を受け、しかも高速回転する
スラスト軸受１０は非常に摩耗し易い。この対策のため
、耐摩耗性の優れた部分安定化シ／Ｌ／　：２　＝：、
ア、炭化硅素やアルミナなどのセラミックス材料で軸受
を構成すると、金属製のシャフトが摩耗する不都合が生
じる。また、セラミックス軸受は小型化が困難で、薄く
、小型化にすると衝撃に弱く、耐衝撃性を改善すると軸
受が大きくなり超小型モータの設計が困難となる。しか
し、時代の要請として、２０〜２００μｍの耐衝撃性。

耐摩耗性、絶縁性の優れた軸受の開発が望まれていた。

第１表は従来技術を用いた軸受の材料と摩耗量。

耐衝撃性、電流変化量を表示したものである。

第１表の試験条件は、１）試験温度　・・・・・・・・・　常温２）回転数・
・・・・・・・・２２００　ｒｐｍ３）定格出力　・・
・・・・・・・　０．１Ｗ４）電　圧・・・・・・・・
・４．２ｖ６）電流値　・・・・・・・・・　ＩＱＱＩ
ＩＩＡとする。

第１表で、◎印は耐衝撃性に優れることを示し。

Ｘ印は耐衝撃性に劣ることを示す。第１表の結果の如く
、耐摩耗性と耐衝撃性と絶縁性に優れる軸受材料が望ま
れていた。

発明が解決しようとする問題点本発明は、たとえば、小型モータの軸受サーマルヘッド
やメカニカルシール等におけるホーロ表面の平滑性、耐
摩耗性、耐衝撃性や絶縁性を改良するための形成方法に
関するものである。

問題点を解決するための手段本発明は、平均粒径が２μｍ〜７μｍの範囲内にあるガ
ラスセラミック粒子を分散させた懸濁液を用いて、小型
モータの軸受サーマルヘッドやメカニカルシールの摺動
部等の金暎基体の機能する表面にガラスセラミック粒子
を電気泳動電着し、焼成を行なって平滑な絶縁ホーロ層
を形成して、軸受等の摩耗量を軽減し、消費電力の削減
、ワウ・フラッタの軽減および振動騒音などの改善を図
るものである。

作用上記の平均粒径のガラスセラミックを分散させた懸濁液
を用いて、平滑な絶縁ホーロ層を形成することにより、
絶縁ホーロ層の表面がより平滑になり、しかも、寸法精
度が改善されその結果、シセットも軸受も相互に絶縁を
保ちつつ、摩耗することなくモータの信願性の改善と長
寿命化が図れ、さらに超小型のモータの設計が可能とな
る。

実施例（１）金属基材ガラスセラミックス被覆層は、金属基材を片面または両
面に実施する。その金属基材は、■ホーロ用低炭素鋼板
、■アルミナイズド鋼板、■ステンレス鋼板、その他類
似の鋼板を使用できる。しかし、鋼板の熱膨張係数は６
０〜１４０Ｘ１０／’Ｃの範囲内の鋼板が好ましい。以
下の実施例ではステンレスｉ板（ｓｖｓａ３ｏ）を用い
た。

（２）ガラスセラミックスガラスセラミックスは、耐摩耗性、耐衝撃性。

絶縁性に優れたものでなければならない。したがって、
通常ホーロ製品に用いられるようなガラスは（使用でき
ないので第３表人のガラスを用いた。

（３）絶縁ホーロ層の形成方法第３図は１本発明の応用例の軸受を説明したものであり
、モータケースを兼ねた鋼板３の片面のスラスト軸受部
１の機能部２にのみ部分的にガラスセラミックス被覆層
２を施したものである。なお、第６図に示す従来例と共
通する素子には共通の番号を付しである。

第１図に、電気泳動法による平滑な絶縁ホーロ層の形成
法を工程図で示した。ガラス材料は１２６０〜１３６０
°Ｃで先ず溶解され、ロール状冷却器で、ガラスセラミ
ックスのカレフトヲ得ル。

これをボールミル等の粉砕機で粉砕する。この後、粒径
の大きいものをある程度取り除き、さらにボールミルに
ガラスセラミックス粉末とイソプロピルアルコールを入
れ、ガラスセラミックスの重量累積粒度分布における平
均粒径（６ｏｗｔ％値）が２〜７μｍになるまで時間を
かけてミル引きして懸濁液（スリップ）を作り、電気泳
動槽に入れる。

特に、この懸濁液を作る工程は非常に重要であり、懸濁
液の調製の仕方によって表面状態の良否や、ガラスセラ
ミックス粒子の電析の容易性なども決ってくる。粒子の
平均粒径は２〜７μｍ程度の範囲が最も良く、それ以上
の粒径（第４図のに））になると、絶縁耐摩耗層の表面
が粗くなり、摩耗量を多くする原因となる。さらにその
上、粒径の大きいものは、電析した粒子と金属との付着
強度が弱く、電気泳動槽から金属基体を引き上げたとき
ガラスセラミックス粒子のたれを生じる。

粒径の小さいもの（第４図の（イ））は、小さい電圧で
電析でき、しかも緻密に電析できるなどの利点を有する
が、電気泳動槽からガラスセラミックス粒子を電析した
金属基体を引き上げると、電析層が急激に乾燥してしま
い、金属基体から電析層が剥離するなどの欠点を有して
いる。これは、粒径が小さいため、当然表面積も小さく
なりその結果アルコールの保持力も弱くなって、急激に
アルコールが蒸発してしまうからと思われる。

以上のように、電解液調製の工程は非常に重要であり、
ミル引き時間は十分に管理する必要がある。基材への電
着層の形成は第１図の右側に示すように金属基材を第２
図の形状に裁断して基板３とす（第３図３に相当そして
）脱脂し、局部的に部分電析を行なうために第２図の３
の部分と裏面全体にマスキングを行ない、電気泳動槽に
装置し、極間路離２〜４ｃｆｎで、電圧１５０〜６ｏｏ
ｖで、ガラスセラミックス粒子を電気泳動電着させ、表
面乾燥の後にａＯＯ〜９６０’Ｃで焼成し、ガラスセラ
ミックスの平滑な絶縁ホーロ層２（第３図２に相当）を
得る。摺動面には、グリースを塗布しである。

成形巻線６の複数個をプラスチック成形材８でシャフト
６と一体成形したものに整流子７が取りつけられて回転
子を構成している。

１２は、成型巻線６に対抗してフレーム１１に固着され
たマグネット、１３はヨーク、４は整流子７に摺動接触
するブラシ、３はフレーム１１の端部開口を覆うモータ
ケースで、内底部の中央にはシャフト６の先端を受ける
スラスト軸受部１にスラスト軸受２として絶縁耐摩耗性
を有するガラスセラミックス被覆層が装備されている。

次に具体例を説明する。

〈実施例１〉ガラスは第３表のＡを用い、ガラス粉末４００ｇとイソ
プロピルアルコール１１をボールミルに投入して、２０
時間ミル引きした。このときの懸濁液中のガラス粉末の
平均粒径は２．０μｍであったその粒度分布を第４図の
（ロ）に示す。この懸濁液を用いてガラス粉末を金属基
体に電析して、８６０°Ｃで焼成し、第５図のモータを
形成した。

〈実施例２〉実施例１と同様のガラスを用い、同様な投入量で１Ｑ時
間ミル引きをした。このときの平均粒径は７．０μｍで
あった。このときの粒度分布を第４図の（ハ）に示す。

以下実施例１と同様な方法でモータを形成した。

く比較例１〉実施例１および２と同様な方法でミル引きを３０時間行
ない、平均粒径が１．０μｍの懸濁液を作製し、この懸
濁液を用いて電気泳動電着をお−こなったこのときの粒
度分布を第４図の（イ）に示す。

しかし、金属基体を懸濁液から引き上げたところ、電析
層が急激に乾燥してしまい、表面にひび割れが生じて、
その後剥離が生じたため絶縁ホーロ層を形成することは
できなかった。

〈比較例２〉前記の方法と同様な方法で、ミル引きを８時間行ない、
平均粒径が８．０μｍの懸濁液を作製し、モータを形成
したこのときの粒度分布を第４図のに）に示す。

以上の例の３つのモータについて、第２表に示した評価
を実施した。第２表の各種モータの評価試験条件（試験
温度９回転数等）は第１表と同一条件で行なった。

（以　下金　白）第１図のモータは、コンパクトディスク等に用いられる
もので、絶縁ホーロ層が３０μｍ以上摩耗するとディス
クの読み取りに誤差を生じ、コンパクトディスクとして
の機能をはださなくなる。

よってこのモータは摩耗量が３０／ｌｊｍ以上あるもの
は製品として使用できず、比較例２は不可である。

以上のことよシ、絶縁ホーロ層の摩耗量を少なくするた
めには、表面平均粗度（Ｒ＆）を０．３μｍ以下にする
必要があり、かつＲａを０．３μｍ以下にするためには
、懸濁液中のガラスセラミックスの平均粒径を７．０μ
ｍ以下にする必要がある。

しかし平均粒径が２．０μｍ以下になると電析層の剥離
が生じやすくなるので、適切な粒径の範囲は２．０μｍ
〜７．Ｑμｍであることがわかる。

〈実施例３〉絶縁ホーロ履用のガラスとして第３表のＡ−３を用い実
施例１と同じ条件でモータを作製した。

これらのモータについて１０００時間後の摩耗量を調べ
、またガラスの電着性、ビッカース硬度。

絶縁耐圧、熱膨張係数を調べたその結果を第３表に示し
た。

第３表の諸特性の結果を要約すると・（１）ガラスの組成中で一価のアルカリ全編の酸化物（
Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）は０．２〜２重量パーセ
ントの範囲が好ましい。０．２重量パーセント以下は不
純物混入の限界で、これ以下のガラスの合成は困難で、
逆に２重量パーセント以上になると、絶縁耐圧は急速に
劣化し、ガラスセラミックスのピンカース硬度、摩耗量
も相対的に劣化する（Ｒ。

Ｆ、Ｇ、Ａ、Ｍ、Ｎ、Ｏ，Ｐ）。

（２）二価アルカリ土類金属の酸化物量（ＢＩＬＯ、Ｍ
ｇＯ。

（ａｏ　、　ＺｎＯ）の酸化物量が最低１５重量パーセ
ント以上が好ましく、特に、二価アルカリ土類金属の酸
化物の総量が６６重量パーセント以上が好ましい。これ
らの関係は一価アルカリ量と二価アルカリ土類量とのバ
ランスが必要である。

（３）ガラスセラミックスの一価アルカリ量が２重量パ
ーセント以下であると電気泳動電着も容易で、ビッカー
ス硬度、摩耗量等の大部分の諸特性が優れている（Ａ、
Ｂ、Ｊ、に、Ｌ、Ｑ）。

（４）ガラスセラミックスの一価のアルカリ量が増加す
ると、電気泳動電着時の電解電圧が高くなり、それにつ
れて、絶縁耐圧も０，６ＫＹ以下（Ｇ、Ｎ。

０、Ｍ）と悪くなる。

（６）ガラスセラミックスのガラスの熱膨張係数は、金
属基材の熱膨張係数が６０〜１４６Ｘ１０−ン°Ｃの範
囲のものが大部分であることから、６０〜１ａ　６　Ｘ
　１０　’／”Ｃの範囲のものが好ましい。この範囲内
で電気泳動電着可能で、絶縁性、耐摩耗性に優れたガラ
スとして、ガラス（Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｈ，Ｉ、Ｊ、に、Ｌ、Ｐ、Ｑ）が好ましく
、金属基材とガラスとを選択して熱膨張係数を整合させ
て組合せを決めることができる。

以上、第３表の如く、ガラスの組成によっては本発明の
実施例の絶縁耐摩耗層はモータの軸受として優れた耐摩
耗性を示す。

〈実施例４〉実施例１．２．３では、本発明の実施例でなる絶縁ホー
ロ層をモータのスラスト軸受に応用した応用例について
詳述したが、サーマルヘッドの基板にも同様に応用展開
が可能である。

ガラスは第３表の人を用い、実施例１と同様な条件で懸
濁液を調製した。この懸濁液を用いてガラス粉末を５０
ｏｕｎＸ　１００ｍｍの金属基体に電析して、８５０’
Ｃで焼成し、絶縁ホーロ基板を形成した。

この絶縁基板上に薄膜で発熱抵抗体、リード電極、耐摩
耗層を形成して、サーマルヘッドを作製した。

く比較例３〉比較例として、従来使用されているアルミナグレーズ基
板（ｓ　ｏｍｍｘ　１ｏｏｍｍ　）に実施例４と同様な
方法で、発熱抵抗体、リード電極、耐摩耗層を形成し、
サーマルヘッドを形成した。

以上の２つのサーマルヘッドについて印字濃度を比較し
た。その結果を第６図に示す。図中の（イ）は実施例４
のサーマルヘッドを示し、（ロ）は比較例３の従来のサ
ーマルヘッドを示す。第６図より、本発明の実施例によ
るサーマルヘッドは、従来例に比べ印字濃度が濃く、小
さい電力でより鮮明な印字をすることが可能となる。

なお、上記実施例では、基板材料としてＢａＯ。

ＭｇＯ、（ａｏやＺｎＯを用いたが、他のアルカリ土類
金属でも実用上の効果が得られる。またガラスセラミッ
クス材料を粉砕および懸濁す名ときに用いる有機溶媒と
してイソプロピルアルコールヲ用いタカ、エタノール、
ＭＩＢＫやイソブタノール等地の有機溶媒であってもよ
いが、イソプロピルアルコールの場合が取扱上、特性上
最適である。

発明の効果以上詳述の如く、本発明によれば、懸濁液中に分散した
ガラス七うミックスの平均粒径を２μｍ〜７μｍにし、
その懸濁液を用いて絶縁ホーロ層を電気泳動電着形成す
ることによって、ホーロ表面の平滑性がより向上し、し
かもモータの軸受に用いる場合は、耐摩耗性、ワウフラ
ッタ−１騒音性、電流値等を著しく改善させることがで
き、しかも、機器の小型化、信願性の改善、長寿命化に
も著しく貢献することが可能となる。また、サーマルヘ
ッドとして用いる場合は、より低コストで形成すること
ができ、しかも熱効率の優れたサーマルヘッドを形成す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の絶縁ホーロ層の形成法を示
す工程図、第２図は本発明の応用例であるモータケース
基材のスラスト軸受部に絶縁ホーロ層を形成した平面構
成図、第３図は本発明の一応用例の小型モータの断面構
成図、第４図はガラス粒子の重量累積粒度分布を示し次
グラフ、第５図はサーマルヘッドの印字濃度を示した特
性図、第６図は従来例の小型モータの断面構成図である
。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図 ■１第５図２４６　δ パルス幅（’ｍｓ）第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス粒子を分散させた懸濁液に金属基体を浸漬
し、前記金属基体表面にガラス粒子を電気泳動電着し、
前記電気泳動電着した金属基体を焼成して絶縁ホーロ層
を形成する工程を有し、前記懸濁液中のガラス粒子の平
均粒径が２μｍ〜７μｍの範囲内にあることを特徴とす
る絶縁ホーロ層の形成法。
（２）ガラスが少なくともアルカリ土類金属の酸化物を
１５重量パーセント以上含有し、一価のアルカリ金属の
酸化物を２重量パーセント以下の組成を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の絶縁ホーロ層の形
成法。
（３）絶縁ホーロ層の中心線表面粗度Ｒａが０．３μｍ
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の絶縁ホーロ層の形成法。