JPS6282047A - 多孔質セラミツクからなる支承部材 - 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） 未発１ｐ）は過酷な条件で使用されかつ比較的小さい支
承部材に関し、特に多孔質セラミックによって形成され
る支承部材に関するものである。

（従来の技術） 近年、各種の機械部品、治↓しコネクタ、カイト部材等
は、機械・装置の発展に伴なって益々小さくなってきて
おり、しかも作業性及び経済性等を考慮して過酷な条件
においても使用可能なものが゛殻求されてきている。特
に、他の部材とのＷ４接が頻繁に行ねれたり１あるいは
相当高度な精度が要求される支承部材にあってはこの黄
求がｉｆＩ′ｊｔである。このような支承部材としては
、例えばワイヤドツトプリンタ用カイト板等が挙げられ
る。

支承部材の一例であるワイヤド−／　トプリンタ用カイ
！・板は、印字するためのインパクトワイヤを摺動＋ｉ
ｆ能に支承するものである。インパクトワイヤは、プリ
／卜する時に例えばソレノイドによって往復運動され、
その先端がリポントを叩くことにより印字するものであ
る。ところで、このインパクトワイヤの作動は非常に早
くかつ往復回数も非常に多いため、これを支承している
支承部材はインパクトワイヤとの摺動により摩耗もし易
い。

また、ドツトプリンタ機においては文字を構成する点と
点との間隔は小さい方が印字された文字が読み易くなる
ため、支承部材すなわちワイヤドツトプリンタ用カイト
板の孔間距離はなるべく小さい方がよい。

従来のワイヤドツトプリンタ用ガイド扱は、各種のプラ
スチック材料１ガラスのフォトエツチング材料、アルミ
ナ焼結体、ルビーまたはサファイヤ等から作られている
。そして、ワイヤトントブリンタのプリ／ターヘッド、
すなわち一般にタノグステンや炭化夕〉・ゲステン等の
硬質金属で形成された断面円形のインパクトワイヤが先
端のガイド仮に向って設けられている。

このため、プラスチック材料からなるガイド板は、これ
によって支承したインパクトワイヤが一ヒ述のように急
激かつ頻繁に作動するとＺ−シく摩耗してしまい、使用
寿命が短い欠点がある。また、ガラスのフォトエツチン
グ加に材料からなるガイド板は孔をス［・レートに整列
加トすることが困難であり、コストが高価となるばかり
でなく破損し易いので、使用寿命が短い等の欠点がある
。

−・方、アルミナ焼結体、ルビーまたはサファイヤなど
から作られたガイド板は比較的硬度が高いため機械油１
−などによる仕り加［が困難であり、コストが高価とな
るばかりでなく比較的脆い性質があることもあって加【
−性が悪く、独ｖ二した円形の孔を１−述したようなわ
ずかな間隔で穿孔することはＪ１常に困難なものである
。

従来既に提案された技術としては、例えば特開ｌＶ＋５
６−　８９９６２ｔ；−公報にて提案されたものがある
。

この公報によれば「カーボンで構成したワイヤドア＋・
プリンタ用カイト根のり、（体に酸化［Ｖ素を反応させ
基体の全てを炭化珪素層に転化形成させるかまたは）１
（体の全ての表面か又は分散している部分的表面を）５
化珪素層に形成することを特徴とするワイヤ；・ントプ
リンタ用ガイド板」が開示されているが、これに開、バ
されている反応によって生成する炭化珪素の粒子の大き
ざを調整することは一般的に困難であり、生成した炭化
珪素の粒子が大きく成長し表面粒子が粗くなるため、孔
の内面を研磨加工しないと使用できる状態とはならない
。

この研磨加Ｉは、炭化珪素の反応後においては非常に困
難であることから、実際上は十分な技術とはＪえない。

一般に、セラミック質焼結体は高い硬度、高い：１ｌ）
ｌ熟１＋ｉ撃性並びに品温での高い強度をイｆし耐摩耗
性、耐酸化性、耐食性に優れ、良好な熱伝導率、低い熱
膨張率等の化学的および物理的に優れた諸性性をイｆす
るもので、メカニカルシールや軸受けなどの耐摩耗性摺
動部材又は耐食性の黄求されるポンプ部品等の耐久材料
と［７て広く使…されている。

しかしながら、この反面高い硬度を有するセラミック質
焼結体、例えば前記アルミナ焼結体、ルビー又はサファ
イヤ等は、機械加［などによる仕ヒ加下に困難を伴ない
高価となる欠点がある。特に、ワイヤドー７トプリンタ
用ガイド板のように。

例えば縦手法が６１１１ｍ、横寸法が３１　板厚さが１
ｍｍと極めて小さく、しかも第１図に例小するようｌこ
、直径が２００〜３００ルｍ位の孔が９〜２４個位聞け
られているものは、仕り加り費が高価となる欠点がある
。

以１−のような現状を考慮しつつ、本発明の発明者は、
この種のセラミ−２り質焼結体が特にｍ摩耗性に浚れた
ものであることに重点を置いて鋭意研究を屯ねてきた結
果、セラミックを焼成するに際して生ずる焼成収縮を適
宜調整して製造した多孔質セラミックが比較的加り性に
優れ、しかも耐摩耗性にも役れていることを知見し、こ
の多孔質セラミックを積極的に利用することがイｉ利な
結果を生むものであるという結論に達したのである。

（発明が解決しようとする問題点） 未発１ｇ）は以）−のような実状及び経過にノ、（づい
てなされたもので、その解決しようとする問題点は、比
較的小さな支承部材の摩ｊＬ及び製造上の困難性である
。

そして、本発明の目的とするところは、＃摩耗性等の物
理的特性に惧れるとともに、耐久強度及び使用時の粉脱
落防１ト等の諸性性を兼備した支承部材を提供すること
にある。

（問題点を解決するためのＦ段及び作用）以北の問題点
を解決するために本発明が採った一Ｌ段は。

生成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく焼結す
ることによって三次元網目構造の開放気孔を具備せしめ
た多孔質セラミックよりなり、この多孔質セラミックの
前記開放気孔率が５〜３０容積％であることを特徴とす
る多孔質セラミックからなる支承部材 である。

以ドに、この手段を更に詳細に説明する。以ドの説明に
おいて「支承ｊとは、ある物が支持されながら摺動する
場合は勿論のこと、ある物を中に静的に支持する場合を
も含むものとする。

未発明に係る支承部材は、これを構成しているセラミ・
り質焼結体が、その生成形体中に存在する気孔を閉塞さ
せることなく焼成して各粉末粒子・間の結合ネックを１
−分に発達させることによって得られたものであり、か
つ−Ｅ次元網し」構造の開放気孔を有した多孔質体でな
ければならない。その理由は、一般″に緻密質の焼結体
によって構成された摺動部材は、その）台動中に当該セ
ラミック質焼結体から摩耗粉が着脱すると、この着脱し
た摩耗粉が部材と部材間の摺動面間に介在して研磨材的
な作用を呈し、それぞれの摺動面を暑しく摩耗させるか
らである。しかしながら、本発明のことで摺動部材を構
成するセラミ・２り質焼結体として多孔質体を使用する
ことにより、摺動中にセラミック質焼結体より摩耗粉が
離脱しても　この摩耗粉は近くの気孔中に速やかに保持
されて＋、　′ｉ：い、着脱した摩耗粉による研磨材的
な作用が殆ど生じないため１摺動部材として極めて憬れ
ているのである。また、三次元網目構造の開放気孔を有
した多孔質体は潤滑剤の保持性に優れている。

輸発ＩＪの支承部材を構成する多孔質セラミックは、そ
の開放気孔率が５〜３０容積％であることが必要である
。その理由は、ｊｉｎ記開放気孔十が５容積％よりも低
い焼結体は極めて収′ｆＦ６率がＩ；”Ｉ＋　＜、実質
的に寸法精度の高い支承部材を得ることか困難であり、
また潤滑剤の保持ン、ｔも少なくなることから、Ｉｌ￥
１滑特性全特性に発揮させることが困難である。−力、
３０容積％より高いと多孔質セラミ・・りの酎が耗性が
低く、特（こＰＶ値の高い菜件ドでの使用か困難だから
である。

そ［７て、このセラミ、り質焼結体は、その焼成に際し
、線数１ｄ十で５〜１５％焼成収縮せしめたものである
ことが好ましい。その理由は、焼成収縮せしめることに
よってセラミック粒子相仏の結合箇所が強固になること
から、これにより粒子の離脱をなくすことができ、この
焼成収縮によって目的とする支承部材に十分な強度と耐
摩耗性を付−ラ−することかできるからである。

＋ｉｉｉ記多孔質セラミアクとしては、耐摩耗性の観点
からなるべく硬度の高いものを使用することが有利であ
り、例えば、Ａ　Ｉ、０３、Ｓ　ｉＯｘ、ＺｒＯ，、Ｓ
　ｉ　Ｃ＝　Ｔ　ｒ　Ｃ、Ｔ　ａ　Ｃ、ＢａＣ、Ｗ　Ｃ
、Ｃｒ３Ｃ，、Ｓ　ｉ、Ｎ４．ＢＮ、Ｔｉ　Ｎ、ＡｌＮ
、ＴｉＢ、、Ｃｒ　Ｂ。

あるいはそれらの化合物から選択されるいずれか１種ま
たは２種以−ヒを主として含有する多孔質体であること
が好ましい。

また、本発明においては、多孔質セラミックの前記開放
気孔内に潤滑剤を含浸した複合体として使用することも
できる。その理由は、潤滑剤を多孔質セラミックの開放
気孔内に保持させることによって、支承部材の摺動特性
を著しく向ヒさせることができるからである。このよう
な潤滑剤としては、フッ素系オイルまたはシリコン系オ
イルであることができる。このようなオイルとしては、
フルオロエチレン、フＪレオロエステル、フルオロ１、
リアジン、ペルフルオロポリエーテル、フル十ロシリコ
ン、これらの誘導体あるいはこれらの東合体から選択さ
れるフッ素系オイル、またはメチルシリコン、メチルフ
ェニルシリコ／、これらの誘導体あるいはこれらの東合
体から選択されるシリコン系オイルを単独あるいは混合
して使用することができる。

これらのフッ素系オイルまたはシリコン系オイルは、液
状、グリース状あるいはワックス状のいずれの状態であ
っても使用することができる。なお、これらのフッ素系
オイルまたはシリコン系オイルは、耐溶剤性、化学的安
定性および耐熱性に優れているため、長期間にわたって
極めて良好な細め特性を付与することができる。勿論、
これらのフン素系オイルまたはシリコン系オイルに代え
て、通常使用されている潤滑油等を使用して実施しても
よい、このような潤滑剤を多孔質セラミックの開放気孔
中に含浸させる方法としては、加熱により低粘度化した
潤滑剤中に多孔質セラミックを侵清し、真空または加圧
ドで含浸する方法など一般的な方θ、が適用できる。

また、ワイヤドツトプリンタ用カイトとして使用し、印
字用インクそのものが潤滑性を有する場合にはこの印字
用インクを前記潤滑剤として使用することもできる。

そして、これらの潤滑剤の充填率は、ト述した開放気孔
１００容積部に対して少なくとも１０容積部４６填した
ものが好ましい。その理由は、潤滑剤の充４Ｍｊ　ＦＩ
’＋が１０容積部より少ないと、十分な摺動特性を（１
）られないからである。

次に１本発明に係る支承部材（１０）の製造方法につい
て説１！１１する。

未発に係る多孔質セラミックよりなる支承部材（１０）
は、出発材料であるセラミック粉末を所定の形状、例え
ば　ワイヤドツトプリンタ用ガイド板（１１）の形状の
生成形体に形成し、この生成形体中に存在する気孔を閉
塞させることなく焼結して多孔質セラミックとなすこと
によって製造することができる。

前記セラミック粉末を所定の形状の生成形体に成型し、
生成形体中にイｆ存する気孔を閉塞させることなく結合
させる方法としては種々の方法が適用できるが、例えば
、セラミック粉末自体を常圧焼結成いは加圧焼結して自
己結合させる方法、セラミック粉末に反応によってセラ
ミックを生成する物質を添加して反応焼結して結合させ
る方法、セラミック粉末に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、なとの
金属或いはカラスセメントなどの結合剤を配合して常圧
焼結成いは加圧焼結して結合させる方法、セラミック粉
末に熱硬化性樹脂或いは熱ｔｊｆ塑性樹脂を結合剤とし
て配合して結合ぎせる方法を適用することができる。

一方、セラミック粒子自体を常圧焼結によって自己結合
させて焼結体を得る場合、出発原料として、その平均粒
径が１０膳ｍ以下のものを使用することが１ｆ利である
。この平均粒径が′ｌＯμｍ以下のものを使用すること
が有利である理由は、１０ルｍより大きいと焼結体内の
粒と粒との結合箇所が少なくなるため、高強度の焼結体
を得ることが困難になるばかりでなく、表面の面粗度を
劣化させるからである。

なお、前述の如き耐化物や窒化物力１らなる前記焼結体
を常圧焼結法によって製造する場合には、その生成形体
は４５〜８０容積％の密度を有することが有利である。

その理由は、前記生成形体の密度が４５容積％より低い
と、セラミック粒子相ｍの接触点が少ないため、必然的
に結合箇所が少なくなってｆ：＋’ｌい強ｊ片の焼結体
を得ることが困難だからであり、一方８０容積％より高
い密度の生成形体は製造することか困難だからである。

（￥施例） 次に５本発明を実施例によって説明する６凡立遺」 この実施例１は、支承部材（１０）として炭化ｒ［素質
のワ・イヤドツトプリンタ川ガイド板（１１）を製造す
る場合についてのものである。

平均粒径が０．２８牌ｍ、β型結晶の含有率が９４．６
東壕％の炭化珪素粉末！００　’ｉ！贋部に対し、炭化
ホウ素粉末！心量部、カーボンブラック粉末２型ψ部、
ボ９どニルアルコール５重に部、水３００重帛部を配合
し、ボールミル中で５時間混合した後噴宵乾燥した。な
お、前記炭化珪素粉末はカ＃ｉ￥素ヲ０　、２９　ｉ　
量％、酸素をＯ，１７ｆｉＱ％、鉄を０．０３重−１％
、アルミニウムを０．０３重量％含有していた。

この乾燥物を適量採取し、金属製押し型を用いて１．５
ｔ／ｃｍ″の圧力で成形し、第１図にボした如き形状で
ｆｆ、Ｇｍｍ　Ｘ　３．３ｍ＋ｌＩＸ　ｌｆ−さ１．１
ｍｍ密度１．７６ｇ／ｃｍ７（５５容積％）の生成形体
を得た。

そして、この生成形体に超硬ドリルで直径２１４１ｇｍ
の孔を第１図に示すように９個開けた。

この生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、大気圧ドのアル
ゴンカス雰囲気中で１９００’Ｃの温度で１０分間焼成
した。

？１？−られた焼結体の密度は２．５９ｇ／　ｃｒｎ’
で、ニー次元（ｒｊに均一に分散した微細な開放気孔を
有しており、その開放気孔率は約１６容積％であった。

また、生成形体に対する線数ｆｉ率はいずれの方向に対
しても１２．５±０．０７％の範囲内であり、焼結体の
寸法精度は±５５重以内であった。また、この焼結体の
ゼ均曲げ強度を測定したところ、４５ｋｇｆ／ｍ　ｒｎ
’と高い強度であった。

次いで、このように形成したワイヤＦントプＪノンタ用
ガイド板（１１）の細孔の内面を研府仕北げし開放気孔
内にペルフルオロアルキルポリエーテルを５４空ドで含
浸して空隙の約７７容請％含浸せしめた。

χ」１九ヱ この実施例２は、支承部材（ｌＯ）としてアルミナ質の
ワイヤドツトプリンタ用ガイド板（１１）を製造する場
合についてのものである。

・［・均粒径が０．４　ｇｍ、　ＡｌｚＯ３の含有率が
９０屯ψ％、Ｓ　ｉ　Ｏ，の含有率が７　ｉ　＋ｉ）％
であるα型アルミナ粉東１００Φ、；止部に対し、ポリ
ビニルアルコール２屯す、Ｘ部、ポリエチレングリコー
ル１屯州部、ステアリン酸０．５東Ｇｚ部および水１０
０屯ｊｊ部を配合し、ボールミル中で５時間混合した後
、噴宵乾保した。

この乾燥物を適ｈ）採取し、金属製押し情を用いて１．
５ｔ／ｃｍ’の圧力で成形し、−（施例１と同様の形状
の生成）ど体を得た。なお、この生成形体の゛漸開は２
．３ｇ／ｃｍ’　（５９％）であった。

１）ｆ７記生成形体をアルミナ製ルツボに装入して、大
気圧ドの空気中で１４００°Ｃの温度で１時間焼成した
。得られた焼結体の密度は３．３１ｇ／　ｃｍ’で、五
次元的に均一に分散した微細な開放気孔を有しており、
その開放気孔率は約１４容Ｊａｒ％であった。

また、生成形体に対する線収縮率はいずれの方向に対し
ても１１．７±０．０７％の範囲内であり、焼結体の・
ｊ法精度は５μｍ以内であった。また、この焼結体の゛
ヒー均曲げ強度をΔＩＩＩ定したところ、１７．２ｋｇ
ｆ／ｍ　ｒｎ’とｔ、１い強度であった。

次いで、このように形成したワイヤドントプリンタ用ガ
イド板（１１）の細孔の内［ｍを研磨什りげし開放気孔
内にペルフルオロアルキルポリエーテルを真空ドで含浸
して空隙の約６０容積％含浸せしめた。

このようにして製造されたワイヤドツトプリンタ川カイ
ト＆　（１１）を実際のプリンタに装着して耐用試験を
行なったところ、従来のプラスチック製カイト扱は約１
．５億ドント、ガラス製カイト板は約３億ドツトで使用
が困難となったのに対し、本発明に係るドア］・プリン
タ用カイト板（１１）は、いずれも５億ドツト以−１−
の使用にト分１耐え得る耐久性を有していることが確認
された。

（発１５１の効果） 以りのように詳述した如く、ワイヤドツトプリンタ川カ
イト板（１１）等を例とした本発明に係る支承部材（１
０）は従来のアルミナ焼結体やルビーまたはサファイヤ
などのように比較的高い硬度の材料を仕ヒ加下する困難
さはなく、少なくとも加工費に要する分は安価に製造で
きる。

また、本発明に係る支承部材（１０）にあたっては、そ
の生成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく焼結
し、しかも焼成収縮を！Ａ極的に生ずるようにして焼成
したものであるから、各開放気孔の気孔径が小さくなり
、潤滑剤としての樹脂は勿論のこと、フッ素系オイル等
の液状の潤滑剤を使用することができるだけでなく、潤
滑剤の保持性を向１−５せることができるのである。

しかも、本発明に係る支承部材（１０）は、セラＥ　ｙ
り自体が有する本木来の諸性性、特に高い硬度、耐摩耗
性、耐熱性に優れ、インク等の化学薬品に対する１耐食
性、温■バ変化の伴なう環境における使用にも、酎えて
、その優れた特性をそのまま活用させることもできる。

なお、本発明に係る支承部材は、Ｌ記のようにｓｌ　ｔ
ｌ＜　シたワイヤト・トプリンタ用カイト抛にド艮らず
、他の部材を支ノ１（シた状態で高温に曝されたり、他
の部材との開動・摺接を繰り返しながら、池の部材を支
承する支承部材についても同様な効果を発揮することは
いうまでもない。

４　、１４血の＋＋ｉ　’Ｉｔな説明 第１　［，４は本発明に係る支承部材の一例である［・
ントプリンタ用ガイド板の斜視５図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、）生成形体中に存在する気孔を閉塞させることなく
   焼結することによって三次元網目構造の開放気孔を具備
   せしめた多孔質セラミックよりなり、この多孔質セラミ
   ックの前記開放気孔率が５〜３０容積％であることを特
   徴とする多孔質セラミックからなる支承部材。 ２、）前記多孔質セラミックは、その線収縮率で５〜１
   ５％焼成収縮せしめたものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の支承部材。 ３、）前記多孔質セラミックは、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｓｉ
   Ｏ＿２、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、Ｂ＿４
   Ｃ、ＷＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＢＮ、Ｔ
   ｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２、あるいはそれ
   らの化合物から選択されるいずれか一種または二種以上
   を主として含有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の支承部材。 ４、）前記多孔質セラミックは、その結晶の平均粒径が
   １０μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の支承部材。 ５、）前記開放気孔中に潤滑剤が充填されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の支承部材。 ６、）前記潤滑剤は、前記多孔質セラミックの開放気孔
   １００容積部に対し、少なくとも１０容積部充填されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の支
   承部材。