JP2001294478A

JP2001294478A - セラミックボール、セラミックボールの製造方法及びセラミックボールベアリング

Info

Publication number: JP2001294478A
Application number: JP2000111311A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Morishita; 高好森下; Tomonori Niwa; 倫規丹羽; Tetsuji Yogo; 哲爾余語
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性を向上でき、またそのばらつきを効
果的に抑制することができる窒化珪素質焼結体を提供す
る。【解決手段】焼結体のラマン分光分析を行ったときに
得られるスペクトルプロファイルの、１２００ｃｍ^−１
での散乱強度をＸ1としたときの、基準散乱強度レベル
Ｘ0からの増分散乱強度Ｙ1＝Ｘ1−Ｘ0が１５００カウン
ト以上となるようにガラス的ピークのレベルを調整する
ことで、窒化珪素質焼結体の耐摩耗性を向上させること
ができ、また、そのばらつきも抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックボー
ル、セラミックボールの製造方法及びセラミックボール
ベアリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】ベアリングに使用されるボール（以下、
ベアリングボールと称する）は、軸受鋼等の金属にて構
成されたものが一般的であるが、一層の耐摩耗性を付与
するために、セラミック製のベアリングボールを使用し
たものも普及し始めている。ところで、一般工作機械主
軸用等に使用される従来のセラミックベアリングボール
の表面には微小な欠陥が存在しているものが多いが、そ
の累積面積率が比較的大きい場合においても、ベアリン
グ性能に大きな支障はなく、こうした欠陥にはそれほど
注意が払われていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精密電
子機器、例えばコンピュータハードディスクドライブの
軸受等として使用されるベアリングのセラミックボール
は、高速回転にて使用されるため、耐摩耗性等の機械的
性質はもとより、高回転でも音や振動が生じないように
寸法精度にも厳しい要求がなされており、微小な欠陥が
異音や振動の原因となることも少なくない。

【０００４】本発明の課題は、高速回転するベアリング
等に適用した場合においても異音発生や振動等の不具合
発生を防止ないし抑制できるセラミックボールとその製
造方法、及び前記セラミックボールを用いたボールベア
リング、さらにはそのボールベアリングを用いたハード
ディスク駆動機構を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明のセラミックボールの第一
の構成は、少なくとも表層部がセラミックにて構成され
るとともに表面が研磨面とされ、真球度が０．０８μｍ
以下であり、かつ研磨面において観察される寸法１μｍ
以上の欠陥の累積面積率が１％以下であり、さらに該研
磨面の算術平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下であるこ
とを特徴とする。

【０００６】また、本発明の第二の構成は、研磨面に形
成される空隙の量を、個数的な形成密度の観点から捉え
たもので、少なくとも表層部がセラミックにて構成され
るとともに表面が研磨面とされ、真球度が０．０８μｍ
以下であり、かつ研磨面において観察される寸法１μｍ
以上の欠陥の、１ｍｍ^２当たりの平均存在個数が５００
個以下であり、さらに該研磨面の算術平均粗さＲａが
０．０１２μｍ以下であることを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、ベアリング転動体として
上記のセラミックボールが複数個組み込まれたボールベ
アリングも提供する。このようなボールベアリングは、
例えば、磁気記憶媒体であるハードディスクの回転主軸
部分の軸受部品として好適に使用できる。さらに、本発
明は、上記のボールベアリングと、そのボールベアリン
グの外輪及び内輪のうち一方を固定側、他方を回転側と
して、その回転側となる部材（以下、回転部材という）
を回転駆動する駆動部と、回転部材と一体的に回転する
ハードディスクとを備えたことを特徴とするハードディ
スク駆動機構も提供する。

【０００８】なお、本明細書において算術平均粗さＲａ
は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１（１９９４）に規定された方法
により測定された算術平均粗さをいう。この規定によれ
ば、算術平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下の範囲にあ
るとき、カットオフ値は０．０８ｍｍ、評価長さは０．
４ｍｍが標準値となる。

【０００９】また、本明細書では、粒子の小粒径側から
の相対累積度数は、図１２に示すように、評価対象とな
る粒子を粒径の大小順に配列し、その配列上にて小粒径
側から粒子の度数を計数したときに、着目している粒径
までの累積度数をＮc、評価対象となる粒子の総度数を
Ｎ0として、ｎrc＝（Ｎc／Ｎ0）×１００（％）にて
表される相対度数ｎrcをいう。そして、Ｘ％粒子径と
は、前記した配列においてｎrc＝Ｘ（％）に対応する粒
径をいう。例えば、９０％粒子径とは、ｎrc＝９０
（％）に対応する粒径をいう。

【００１０】他方、結晶粒子あるいは欠陥の寸法とは、
図１８に示すように、ＳＥＭ等による研磨面組織上にお
いて結晶粒子あるいは欠陥に対し、それらの内部を横切
らない外接平行線を、該結晶粒子あるいは欠陥との位置
関係を変えながら各種引いたときに、その平行線の最小
間隔ｄmin と、最大間隔ｄmaxとの平均値（すなわち、
ｄ＝（ｄmin＋ｄmax）／２）にて表すものとする。

【００１１】さらに、真球度とは、セラミックボールの
表面に外接する最小球面セラミックボール表面の各点と
の半径方向の距離の最大値をいう。また、直径不同と
は、１個のセラミックボールの直径の最大値と最小値と
の差をいう。

【００１２】本発明者らは鋭意検討した結果、ボールベ
アリングに使用されるセラミックボールにおいては、そ
の真球度を０．０８μｍ以下に確保しつつ、さらに、研
磨面において観察される寸法１μｍ以上の欠陥の累積面
積率を１％以下に留めること、あるいは該欠陥の１ｍｍ
^２当たりの平均存在個数を５００個以下に留めることに
より、例えばコンピュータハードディスクドライブ等の
精密電子機器にて使用した場合に、高速回転（例えば５
４００〜１２０００ｒｐｍ）で使用されても、音や振動
の発生が極めて効果的に防止ないし抑制され、長期間に
わたってその寿命を確保することができる。また、研磨
面の算術平均粗さＲａを０．０１２μｍ以下の範囲に確
保することで、前述の真球度あるいは欠陥の累積面積率
及び／又は平均存在個数の値とも相俟って、前述の振動
や異音発生の不具合を一層効果的に防止することができ
る。

【００１３】真球度が０．０８μｍを超えるかあるいは
研磨面の算術平均粗さＲａが０．０１２μｍを超えた場
合には、ボールベアリングにセラミックボールを組み込
んで使用した場合に、振動や異音が生じやすくなる。真
球度は、より望ましくは０．０３μｍ以下であるのがよ
く、研磨面の算術平均粗さＲａは、より望ましくは０．
０１μｍ以下であるのがよい。なお、真球度と同様の理
由により、ボールの直径不同の値は０．１０μｍ以下、
望ましくは０．０７μｍ以下となっていることが望まし
い。

【００１４】また、研磨面において観察される寸法１μ
ｍ以上の欠陥の累積面積率が１％を超えるか、又はその
１ｍｍ^２当たりの平均存在個数が５００個を超えると、
たとえ研磨面の表面粗さＲａが０．０１２μｍ以下に確
保されていても、ボールベアリングにセラミックボール
を組み込んで使用した場合に、振動や異音が生じやすく
なる。

【００１５】研磨加工では、例えば、ダイヤモンドの固
定砥粒によって研磨面上のセラミックの結晶粒子を脱落
させ、徐々に研磨面の加工精度を上げていく方法を採用
することができる。したがって、セラミックの結晶粒子
の大きさは、研磨面の加工精度の限界に影響を及ぼすこ
とになる。そして、ベアリングボールでは、特に精密な
表面研磨加工が行われ、前述の真球度及び直径不同の範
囲からも明らかなように、研磨面にはきわめて厳密な加
工精度が要求される。このとき、素材の窒化珪素質セラ
ミックの、結晶粒子径の分布によっては、脱落するセラ
ミック結晶粒子が研磨面を傷つけ、研磨面の加工精度を
かえって悪化させる場合がある。研磨面の加工精度が悪
化すると、前述の通り、ベアリング等において異常振動
や異音の発生原因になる。

【００１６】この場合、素材となるセラミック焼結体組
織において特に９０％粒子径ｄ９０%に着目し、その９
０％粒子９０を２．４μｍ以下の範囲とすることによ
り、研磨面の算術平均粗さＲａを０．０１２μｍ以下の
範囲に確保することが容易となり、ひいては極めて高い
研磨加工精度を達成することができる。つまり、焼結に
よる結晶粒子径を全体的に小さく形成すること、具体的
には結晶粒子の９０％を２．４μｍ以下の範囲で形成す
ることにより、砥粒による研磨面上でのセラミック結晶
粒子の脱落は相対的に減少し、かつ脱落粒子径も小さく
なる。従って、脱落したセラミック結晶粒子が、さらに
研磨面を傷つけて研磨面の加工精度を悪化させる惧れは
殆どなくなるので、より表面精度の高いセラミックボー
ルが得られるようになる。

【００１７】また、結晶粒子の粒径分布において、小粒
径側からの相対累積度数が５０％となる粒子径（以下、
５０％粒子径又はメジアンという）ｄ50%を１．３μｍ
以下の範囲に調整することができる。９０％粒子径ｄ90
%に加えて、５０％粒子径ｄ50%を上記の範囲に規定する
ことにより、研磨時の脱粒等が一層起こりにくくなり、
研磨面の算術平均粗さＲａを０．０１２μｍ以下の範囲
に維持することがさらに容易となる。

【００１８】ここで、結晶粒子の粒径分布が例えば正規
分布のように平均粒子径を中心として左右対称に形成さ
れている場合には、５０％粒子径ｄ50%は平均粒子径と
等しくなる。一般的には、５０％粒子径ｄ50%は平均粒
子径に近似した数値として与えられ、平均粒子径で置換
することも可能であるが、両者の粒径分布における意義
には若干の差異がある。すなわち、５０％粒子径ｄ50%
は小粒径側からの相対累積度数で規定されるため、散発
的に出現する大径の結晶粒子に影響されずに、よりシビ
アな範囲で調整される。これに対して、平均粒子径は対
象となる全結晶粒子の平均であるため、散発的な大径粒
子の影響を受けて相対的に大きめの範囲で調整されるこ
ととなる。

【００１９】また、研磨面において観察される欠陥の最
大寸法は、５μｍ以下であるのがよい。セラミックボー
ルの研磨面に形成されている空孔等の欠陥のうち、最大
のものの寸法を５μｍ以下に留めることで、突発的な振
動や異音の発生を一層起こりにくくすることができる。

【００２０】本発明の適用対象となるセラミックの具体
的な材質としては、例えば高強度で耐摩耗性に優れてい
る窒化珪素質セラミックを使用することができる。窒化
珪素質セラミックは、窒化珪素を主体とするものである
が、その残余の成分としては焼結助剤成分があり、周期
律表の３Ａ、４Ａ、５Ａ、３Ｂ（例えばＡｌ（アルミナ
など））及び４Ｂ（例えばＳｉ（シリカなど））の各族
の元素群及びＭｇから選ばれる少なくとも１種を、酸化
物換算で１〜１０重量％含有させることができる。これ
らは焼結体中では主に酸化物状態にて存在する。

【００２１】焼結助剤成分が１重量％未満では緻密な焼
結体が得にくくなり、研磨面の表面に空孔等の欠陥が残
留しやすくなる。その結果、研磨面にて観察される寸法
１μｍ以上の欠陥の累積面積率を１％以下とすること、
あるいは、１ｍｍ^２当りに観察される平均的な欠陥の個
数を５００個以下とすること、あるいは欠陥の最大寸法
を５μｍ以下にすることが困難となる。他方、１０重量
％を超えると強度や靭性あるいは耐熱性の不足を招くほ
か、摺動部品の場合には耐摩耗性の低下にもつながる。
焼結助剤成分の含有量は、望ましくは２〜８重量％とす
るのがよい。なお、本発明において、「主成分」（「主
体」あるいは「主に」等も同義）とは、特に断りがない
限り、着目している物質においてその成分の含有率が５
０重量％以上であることを意味する。

【００２２】なお、３Ａ族の焼結助剤成分としては、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが一般的に
用いられる。これらの元素Ｒの含有量は、ＣｅのみＲＯ
_２、他はＲ_２Ｏ_３型酸化物にて換算する。これらのうち
でもＹ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂの各重希
土類元素の酸化物は、窒化珪素質焼結体の強度、靭性及
び耐摩耗性を向上させる効果があるので好適に使用され
る。また、このほかに、マグネシアスピネル、ジルコニ
ア等も焼結助剤として使用が可能である。

【００２３】また、窒化珪素質焼結部材の組織は、窒化
珪素を主成分とする主相結晶粒子が、ガラス質及び／又
は結晶質の結合相にて結合した形態のものとなる。な
お、主相は、β化率が７０体積％以上（望ましくは９０
体積％以上）のＳｉ_３Ｎ_４相を主体とするものであるの
がよい。この場合、Ｓｉ_３Ｎ_４相は、ＳｉあるいはＮの
一部が、Ａｌあるいは酸素で置換されたもの、さらに
は、相中にＬｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ等の金属原子が固溶し
たものであってもよい。例えば、次の一般式にて表され
るサイアロンを例示することができる； β−サイアロン：Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ（ｚ＝
０〜４．２） α−サイアロン：Ｍ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）
_１６（ｘ＝０〜２）Ｍ：Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ，Ｒ（ＲはＬａ，Ｃｅを除く
希土類元素）。

【００２４】また、前記した焼結助剤成分は、主に結合
相を構成するが、一部が主相中に取り込まれることもあ
りえる。なお、結合相中には、焼結助剤として意図的に
添加した成分のほか、不可避不純物、例えば窒化珪素原
料粉末に含有されている酸化珪素などが含有されること
がある。

【００２５】原料となる窒化珪素粉末はα化率（全窒化
珪素中に占めるα窒化珪素の比率）が７０％以上のもの
を使用することが望ましく、これに焼結助剤として、希
土類元素、３Ａ、４Ａ、５Ａ、３Ｂおよび４Ｂ族の元素
群から選ばれる少なくとも１種を酸化物換算で１〜１０
重量％、好ましくは２〜８重量％の割合で混合する。な
お、原料配合時においては、これらの元素の酸化物のほ
か、焼結により酸化物に転化しうる化合物、例えば炭酸
塩や水酸化物等の形で配合してもよい。

【００２６】また、窒化硅素質セラミック以外では、ア
ルミナ（酸化アルミニウム）質、ジルコニア（酸化ジル
コニウム）質あるいは炭化珪素等のセラミックが採用可
能である。また、アルミナ質あるいはジルコニア質セラ
ミックに、金属カチオン成分がＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ
及びＷの少なくともいずれかである導電性無機化合物相
を含有させた複合セラミック材料とすることもできる。
このような複合セラミック材料は、アルミナ質セラミッ
クあるいはジルコニア質セラミックの成形用素地粉末
に、導電性無機化合物相の形成源となる粉末を配合し
て、上記と同様の転動造粒法により成形し、焼成するこ
とにより得ることができる。導電性無機化合物相を含有
させることにより、アルミナ質あるいはジルコニア質セ
ラミック材料に導電性を付与することができ、ひいては
該セラミック材料にワイヤーカット等の放電加工を施す
ことが可能となる。また、導電性の付与により、帯電防
止の効果を達成することができる。

【００２７】導電性無機化合物は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、
Ｔａの少なくともいずれかを金属カチオン成分とする金
属窒化物、金属炭化物、金属硼化物、金属炭窒化物、及
び炭化タングステンの少なくともいずれかとすることが
でき、具体的には、窒化チタン、炭化チタン、硼化チタ
ン、炭化タングステン、窒化ジルコニウム、炭窒化チタ
ン及び炭化ニオブ等を例示できる。なお、導電性無機化
合物相の含有量は、複合セラミック材料の強度及び破壊
靭性値を確保しつつ十分な導電性向上を図るため、２０
〜６０体積％とするのがよい。また、アルミナ質セラミ
ックにさらに強靭性を付与するために、ジルコニア質セ
ラミックを配合した複合セラミック材料とすることもで
きる。このような複合セラミック材料は、最も含有率の
高いセラミック成分がアルミナ及びジルコニアの一方で
あり、二番目に含有率の高いセラミック成分がアルミナ
及びジルコニアの他方であるセラミック粉末を用いて、
上記と同様の転動造粒法により成形し、焼成することに
より得ることができる。なお、アルミナ質セラミックに
対するジルコニア質セラミックの配合量は、５〜６０体
積％とするのがよい。

【００２８】次に、以下、本発明のセラミックボールの
製造方法について、さらに詳しく説明する。本発明にお
いては、研磨面の算術平均粗さＲａを０．０１２μｍ以
下にすることが必須であり、また、研磨面にて観察され
る寸法１μｍ以上の欠陥は、累積面積率を１％以下、あ
るいは、１ｍｍ^２当りに観察される平均的な欠陥の個数
を５００個以下に留める必要がある。そのためには、粉
末成形体の密度をできるだけ高めること、具体的には相
対密度の値にて６１％以上を確保することが必要であ
る。しかしながら、例えば直径が８ｍｍ以下、特に５ｍ
ｍ以下の小径のセラミックボールを製造する場合には、
金型プレス法のみでは上記のような高密度化は困難であ
り、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）法を併用しても十分で
はない。

【００２９】そして、本発明者らは鋭意検討を重ねた結
果、小径の成形体の高密度化を図るためには、転動造粒
法を採用することが有効であることを見い出した。該方
法は、具体的には、造粒容器内にてセラミックの原料粉
末を含む成形用素地粉末と成形核体とを共存させ、その
状態で成型核体を転がしながら、該成形核体の周囲に成
形用素地粉末を球状に付着・凝集させて、相対密度が６
１％以上の球状成形体を得る転動造粒成形工程と、その
球状成形体を焼成する工程と、その焼成体の表面を研磨
することによりセラミックボールを得る工程とを含む。
該転動造粒法は、従来のプレス成形では球形度の高い成
形体を得るのが困難であった、直径が８ｍｍ以下、とり
わけ５ｍｍ以下の小径の成形体も、高密度のものを容易
に製造することができる。また、球状成形物を得る上で
の製造能率が高く、加えてプレス成形のように成形体に
帯状の不要部分も発生しないので、研磨代増大の問題も
回避できる。

【００３０】この場合、成形核体に液状成形媒体を主体
とする液体を供給しつつ、これに成形用素地粉末を付着
させることにより球状成形体を得るようにする手法を採
用することが、成形体の高密度化を図る上で有効であ
る。液状成形媒体は、具体的には水あるいは水に適宜添
加物を配合した水溶液などの、水系溶媒を使用すること
ができるが、これに限られるものではなく、例えば有機
溶媒を使用してもよい。該方法によれば、成形体の表面
に存在する凹凸部分に液状成形媒体と成形用素地粉末と
が付着したときに、その液状成形媒体の浸透圧によって
粉末粒子が密に再配列しながら付着するので、成形体の
密度を上昇させることができると考えられる。なお、こ
のような効果を高めるには、成形体に液状成形媒体を直
接吹きかけることが望ましい。また、液状成形媒体を吹
きかける工程は、成形工程（例えば転動造粒工程）の全
期間にわたって行なうようにしてもよいし、成形工程の
一部期間（例えば最終段階のみ）にのみ行なうようにし
てもよい。また、液状成形媒体は連続的に供給しても断
続的に供給してもいずれでもよい。

【００３１】なお、転動造粒法を採用する場合、成形用
素地粉末として以下のようなものを使用するとさらに効
果的である。すなわち、かつレーザー回折式粒度計にて
測定された平均粒子径が０．３〜２μｍ、同じく９０％
粒子径が０．７〜３．５μｍ、さらにＢＥＴ比表面積値
が５〜１３ｍ^２／ｇである成形用素地粉末を使用する。

【００３２】レーザー回折式粒度計にて測定した平均粒
子径及び９０％粒子径が上記の範囲に属し、かつＢＥＴ
比表面積値が上記範囲となる成形用素地粉末を使用する
ことにより、粉末の偏り等による密度不均一や不連続境
界部などの欠陥が生じにくく、結果として焼結体の不均
一収縮による変形や、割れあるいは欠けによる不良発生
率を大幅に減少させることができる。レーザー回折式粒
度計の測定原理は公知であるが、簡単に説明すれば、試
料粉末に対しレーザー光を照射し、粉末粒子による回折
光をフォトディテクタにより検出するとともに、その検
出情報から求められる回折光の散乱角度と強度とから粒
径を知ることができる。

【００３３】ここで、セラミック原料からなる成形用素
地粉末は、図１１に模式的に示すように、添加された有
機結合材の働きや静電気力の作用など種々の要因によ
り、複数の一次粒子が凝集して二次粒子を形成している
ことが多い。この場合、レーザー回折式粒度計による測
定では、入射レーザー光の凝集粒子による回折挙動と孤
立した一次粒子による回折挙動とで大きな差異を生じな
いため、測定された粒径が、一次粒子単体で存在するも
のの粒径なのか、あるいはこれが凝集した二次粒子の粒
径なのかが互いに区別されない。すなわち、該方法で測
定した粒子径は、図１１における二次粒子径Ｄを反映し
た値となる（この場合、凝集を起こしていない孤立した
一次粒子も広義の二次粒子とみなす）。また、これに基
づいて算出される平均粒子径あるいは９０％粒子径と
は、いずれも二次粒子の平均粒子径あるいは９０％粒子
径の値を反映したものとなる。

【００３４】他方、成形用素地粉末の比表面積値は吸着
法により測定され、具体的には、粉末表面に吸着するガ
スの吸着量から比表面積値を求めることができる。一般
には、測定ガスの圧力と吸着量との関係を示す吸着曲線
を測定し、多分子吸着に関する公知のＢＥＴ式（発案者
であるBrunauer、Emett、Tellerの頭文字を集めたも
の）をこれに適用して、単分子層が完成されたときの吸
着量ｖmを求め、その吸着量ｖmから算出されるＢＥＴ比
表面積値が用いられる。ただし、近似的に略同等の結果
が得られる場合は、ＢＥＴ式を使用しない簡便な方法、
例えば吸着曲線から単分子層吸着量ｖmを直読する方法
を採用してもよい。例えば、ガス圧に吸着量が略比例す
る区間が吸着曲線に現われる場合は、その区間の低圧側
の端点に対応する吸着量をｖmとして読み取る方法があ
る（The Journal of American Chemical Society、５７
巻（１９３５年）１７５４頁に掲載の、BrunauerとEmet
tの論文を参照）。いずれにしろ、吸着法による比表面
積値測定においては、吸着する気体分子は二次粒子中に
も浸透して、これを構成する個々の一次粒子の表面を覆
うので、結果として比表面積値は、一次粒子の比表面
積、ひいては図１１の一次粒子径ｄの平均値を反映した
ものとなる。

【００３５】そして、上記の成形用素地粉末は、セラミ
ック焼結体の緻密化が十分に促進され、かつ欠陥が少な
く十分な強度の焼結体が得られるよう、一次粒子径を反
映したＢＥＴ比表面積値を５〜１３ｍ^２／ｇとある程度
小さく設定する。そして、重要な点は、二次粒子径を反
映したレーザー回折式粒度計による平均粒子径あるいは
９０％粒子径が、それぞれ、０．３〜２μｍあるいは
０．７〜３．５μｍと、スプレードライ法等により得ら
れる成形用素地粉末と比較して、１／１０程度以下の小
さな値に設定していることである。これは、成形用素地
粉末における二次粒子としての凝集状態ひいては局所的
な粒子充填の粗密をなるべく解消することを意味し、こ
のような粒子径の範囲を採用により、最終的に得られる
成形体に粉末の偏り等が生じにくなるのである。

【００３６】なお、成形用素地粉末の上記平均粒子径が
２μｍを超えるか、あるいは９０％粒子径が３．５μｍ
を超えると、成形体に粉末の偏り等が生じやすくなり、
不均一収縮による焼結体の変形や、割れあるいは欠けと
いった不良が発生しやすくなる。他方、上記平均粒子径
が０．３μｍ未満、もしくは９０％粒子径が０．７μｍ
未満の微粉末は、調製（例えば粉砕時間）に相当の長時
間を要するので、製造能力低下によるコスト高を招く。
なお、成形用素地粉末の平均粒子径は、望ましくは０．
３〜１μｍとするのがよく、９０％粒子径は、望ましく
は０．７〜２μｍとするのがよい。

【００３７】一方、成形用素地粉末のＢＥＴ比表面積値
が５ｍ^２／ｇ未満になると、一次粒子径が粗大化し過ぎ
て焼結の均一性が損なわれ、得られる球状焼結体に欠陥
が発生して強度が低下する。他方、ＢＥＴ比表面積値が
１３ｍ^２／ｇを超える成形用素地粉末は、調製（例えば
粉砕時間）に相当の長時間を要するので、製造能力低下
によるコスト高を招く。なお、成形用素地粉末のＢＥＴ
比表面積値は、望ましくは５〜１０ｍ^２／ｇとするのが
よい。

【００３８】上記のような成形用素地粉末の調製工程
は、例えば、セラミック粉末と焼結助剤粉末とを溶媒と
ともに混合して泥奬を調製する泥奬調製工程と、熱風流
通路の中間に、セラミック又は金属にて粒状又は塊状に
形成された乾燥メディアの集積体を、予め定められた空
間範囲内にて流動あるいは振動可能な状態で配置し、そ
の乾燥メディア集積体に対し熱風を通じてこれを空間範
囲内で流動ないし振動させ、その流動ないし振動する乾
燥メディア集積体に対して泥奬を供給することにより、
該泥奬を乾燥メディアと混合しつつ溶媒を蒸発させる乾
燥工程と、その乾燥により得られる成形用素地粉末を熱
風とともに乾燥メディア集積体の下流側に導いてこれを
回収する回収工程とを含むものとすることができる。

【００３９】上記方法では、乾燥メディアの集積体に泥
漿が供給され、該泥奬が熱風により乾燥されて粉末とな
りメディアの表面に付着して粉末凝集層を形成する。そ
して、熱風の流通により粉末凝集層が形成された乾燥メ
ディアは振動ないし流動して、相互にぶつかり合い、あ
るいは擦れ合いにを起こす。このとき、メディア表面に
付着した粉末凝集層は解砕され、凝集状態が緩和されつ
つ吹き飛ばされて回収される。これにより、前記した粒
子径範囲の成形用素地粉末を容易にかつ高能率で得るこ
とができる。なお、乾燥メディアとしては、なるべく摩
耗しにくいセラミックメディアを使用するのがよく、例
えばアルミナ、ジルコニア、及びそれらの混合セラミッ
クのいずれかを主体とするものを使用すれば、仮に摩耗
して成形用素地粉末中に混入しても、焼結助剤成分とし
て機能することから混入の影響を小さくすることができ
る。

【００４０】上記成形用素地粉末調製工程における乾燥
工程では、熱風流通路は縦に配置された熱風ダクトを含
んで形成することができ、その熱風ダクトの中間に熱風
の通過を許容し、乾燥メディアの通過は許容しない網等
の気体流通体で構成されたメディア保持部を形成するこ
とができる。この場合、メディア保持部上に保持された
乾燥メディア集積体に対し、泥奬を上方から落下供給す
ることができる。また、熱風は熱風ダクト内において該
乾燥メディア集積体の下側から乾燥メディアを躍動させ
つつ上側に抜けるように流通させることができ、乾燥後
の粉末は該熱風とともに該熱風ダクトを通って下流側に
配置された回収部に回収することができる。

【００４１】この方式によると、下側から吹き上げられ
る熱風により乾燥メディアが吹き上げられて躍動し、さ
らに集積体上に落下させられるというサイクルが繰り返
されるので、乾燥メディア上の粉末凝集層に衝撃を効率
的かつ比較的均一に加えることができる。また、解砕さ
れた凝集粒子のうち粗大なものは熱風により吹き飛ばさ
れず、再び乾燥メディア集積体上に戻されて引き続き解
砕を受けるので、その後の成形工程で粉末偏り等の原因
となる粗大な二次粒子の発生を一層生じにくくすること
ができる。

【００４２】なお、転動造粒においては、造粒容器内に
成形用素地粉末と成形核体とを投入し、造粒容器内にて
成形核体を転がしながら、該成形核体の周囲に成形用素
地粉末を球状に付着・凝集させて球状成形体を得るよう
にすることが望ましい。すなわち、造粒容器内にて、例
えば成形用素地粉末層の上で成形核体を転がしながら、
該成形核体の周囲に成形用素地粉末を球状に付着・凝集
させて球状成形体を得るようにすることで、成形核体の
周囲に成長する成形用素地粉末の凝集層の密度を格段に
高めることができる上、形成される凝集層には粉末粒子
のブリッジング等によるポアや、クラックといった欠陥
も少なくなる。なお、成形核体（あるいは成長中の成形
体）を造粒容器内で転がす方法としては、造粒容器を回
転させる方法が簡便であるが、例えば振動式バレル研磨
装置と類似の原理により、造粒容器に振動を加え、その
振動に基づいて成形核体を転がすようにしてもよい。

【００４３】この場合、焼成により得られるセラミック
ボールは、略中心を通る断面において、その中心部に、
外層部と識別可能な核部が形成されたものとなる。ここ
でいう「識別可能」とは、単に視覚的に識別可能である
ことのみを意味するものではなく、核部と外層部との間
に差異を生じている特定の物性値（例えば密度や硬さな
ど）の測定により、識別を行なう場合をも含む。

【００４４】こうした組織の現われる焼結体構造とする
ことで、ベアリング等の性能向上の鍵を握る表層部の欠
陥形成割合が小さく、高密度で強度の高い球状セラミッ
ク焼結体が実現される。具体的には、本発明の方法によ
り製造された上記の球状成形体を焼成すれば、得られる
球状セラミック焼結体は、例えば略中心を通る断面を研
磨してこれを拡大観察したときに、その中心部に、成形
核体に由来する核部が、高密度で欠陥の少ない凝集層に
由来する外層部との間で識別可能に形成されることとな
る。

【００４５】次に、セラミックボールを窒化珪素質セラ
ミックにより構成する場合、特にボールの表面積Ａ（単
位：ｍｍ^２）と重量Ｗ（単位：ｇ）との比Ａ／Ｗが３０
０以上の小径球に形成する場合は、その密度が３．２ｇ
／ｃｍ^３以上を満足する緻密な焼結体となることが、研
磨面のポアを減少させたり算術平均粗さを小さくしたり
すること、さらには真球度や直径不同の値を向上させる
上で不可欠となる。そして、このような窒化珪素質セラ
ミックボールを製造するためには、窒化珪素粉末と焼結
助剤粉末とを主体に構成された成形用素地粉末を、表面
積Ａ’（単位：ｍｍ^２）と重量Ｗ’（単位：ｇ）との比
Ａ’／Ｗ’が３５０以上となり、かつ密度が２．０〜
２．５ｇ／ｃｍ^３となるように球状に成形することが有
効である。

【００４６】特に電子精密機器用のベアリング等への適
用を前提とした小径でグレードの高いセラミックボール
の場合、焼結体の高密度化に効果のあるＨＩＰ法（例え
ば、焼成圧力２００ａｔｍ以上、通常１０００〜２００
０ａｔｍ）を採用することもできるが、焼結体の表面が
硬質化しやすいので研磨がやや困難となり、高精度の真
球度あるいは直径不同の確保に影響を及ぼすこともあり
うる。そこで、表面が硬質化しにくい常圧又はガス圧焼
成による窒化珪素質セラミックボールの製造を考えた場
合、焼結性の阻害による密度低下ひいてはそれによる耐
摩耗性等の性能低下が著しくなるベアリング完成球の寸
法範囲が、表面積Ａ（単位：ｍｍ^２）と重量Ｗ（単位：
ｇ）との比Ａ／Ｗが２３０以上となる寸法範囲であるこ
とが判明した。焼成前の成形体の段階では、密度が２．
０〜２．５ｇ／ｃｍ^３となるように成形用素地粉末を成
形することを考慮すれば、表面積Ａ’（単位：ｍｍ^２）
と重量Ｗ’（単位：ｇ）との比Ａ’／Ｗ’がほぼ３５０
以上に対応する。

【００４７】そして、さらに検討を加えた結果、焼成前
の成形体の密度（密度）が２．０〜２．５ｇ／ｃｍ^３の
範囲に収まるように成形用素地粉末を成形することによ
り、Ａ／Ｗが３００以上となるような小径のベアリング
完成球であっても、常圧あるいはガス圧焼成により十分
高密度に焼結できることがわかった。そして、その焼成
により得られる研磨前のベアリング素球は表面の硬質化
が進みにくくなり、加えて前記した助剤成分傾斜層の形
成により、精密な研磨加工を極めて容易に能率良く行な
うことができる。そして、Ａ／Ｗが２３０以上であっ
て、かつ密度において３．２ｇ／ｃｍ^３以上に高密度化
し、例えば真球度が０．０８μｍ以下であり、かつ直径
不同が共に０．１０μｍ以下という、従来法では事実上
不可能であった高性能かつ高精度の小径窒化珪素質セラ
ミックボールを容易に実現可能となる。

【００４８】なお、本明細書においてガス圧焼成は、１
ａｔｍを超え、２００ａｔｍ以下の少なくとも窒素を含
有する雰囲気下で焼成を行なうことをいい、常圧焼成と
は１ａｔｍ以下の少なくとも窒素を含有する雰囲気下で
焼成を行なうことをいう。ガス圧焼成の雰囲気圧力の上
限を２００ａｔｍとすることで、焼結体の表面の過度の
硬質化を効果的に防止でき、ひいては研磨後の窒化珪素
質セラミックボールの真球度あるいは直径不同を一層確
保しやすくなる。

【００４９】上記の効果は、Ａ／Ｗが５００を超える範
囲にてさらに有効に発揮される。他方、Ａ／Ｗが５００
０を超えると、高密度の球状成形体の製造が困難となる
ため、それ以下のＡ／Ｗ、より望ましくは２０００以下
のＡ／Ｗのベアリング完成球を対象とすることが望まし
い。上記のＡ／Ｗの範囲は、窒化珪素質セラミックの密
度を考慮すれば、ボールの直径が０．５〜６ｍｍ（望ま
しくは、１〜６ｍｍ）の範囲に相当する。

【００５０】また、ベアリング素球あるいはベアリング
完成球（以下、両者を総称する場合はベアリングボール
という）の密度が３．２ｇ／ｃｍ^３未満になると耐摩耗
性や強度が不足し、特に高速回転が要求されるコンピュ
ータハードディスク等の精密電子機器用ベアリング等に
適用された場合に、十分な性能及び寿命を確保できなく
なる。他方、窒化珪素質セラミックの密度の上限は、セ
ラミック組成毎に定まる理論密度値である、焼成条件の
選択等により可及的に理論密度値に近付けるほど、耐摩
耗性あるいは強度向上させる上で有利である。

【００５１】また、理論密度値が実測あるいは推定可能
である場合、ベアリングボールの密度を、その見かけの
密度の理論密度に対する比率、すなわち相対密度で表す
こともできる。この場合、その相対密度は９９．０％以
上、より望ましくは９９．５％以上であるのがよい。ま
た、相対密度が１００％未満になるということは、焼結
体組織中に微細な空隙が残留して焼結体の密度が小さく
なっていることを意味する。従って、焼結体中の空隙の
存在比率は、焼結体の相対密度を反映したパラメータと
なりうる。

【００５２】具体的には、ボールのほぼ中心を通る断面
の組織において観察される寸法１μｍ以上の空隙の、該
断面１ｍｍ^２当たりの平均存在個数が５００個以下を満
足していることが望ましい。該個数が５００個を超える
と、ベアリングボール等に適用した場合の耐摩耗性や強
度が不足し、特に高速回転が要求されるコンピュータハ
ードディスク等の精密電子機器用ベアリング等に適用さ
れた場合に、十分な性能及び寿命を確保できなくなる。
また、寸法１μｍ以上の空隙が多くなると、研磨後のセ
ラミックボールの表面にこれが開気孔（オープンポア）
となって残留し、異音や振動等の発生原因となる場合が
ある。

【００５３】ベアリングボールを製造する際の、球状成
形体の表面積Ａ’（単位：ｍｍ^２）と重量Ｗ’（単位：
ｇ）との比Ａ’／Ｗ’が３５０未満になると、最終的に
得られるベアリングボールのＡ／Ｗの値を２３０以上と
することが不可能となる（厳密には、ベアリング素球と
ベアリング完成球とでは研磨代の分だけ寸法に差がある
が、研磨代は球の直径に比して十分小さく、Ａ／Ｗの値
にはそれほど影響はしない）。なお、Ａ’／Ｗ’の上限
値は、得られるセラミックボールのＡ／Ｗ値の上限値が
５０００（望ましくは２０００）である場合、これに対
応して２５６０（望ましくは１６５０）程度となる。

【００５４】また、球状成形体の密度が２．０ｇ／ｃｍ
^３未満になると、ガス圧焼結あるいは常圧焼結による焼
結時に緻密化が進まず、耐摩耗性等の性能低下を招いた
り、あるいは空隙（ポア）が残留により０．１０μｍ以
下の真球度や直径不同を達成できなくなったりする。一
方、成形体の密度が２．５ｇ／ｃｍ^３を超えると、成形
後に成形体に残留する応力が高くなり過ぎ、成形体の崩
壊を招いたり、あるいは焼成時の割れやクラック発生を
助長して歩留まり低下につながる問題を生じたりする。
なお、球状成形体の密度は、より望ましくは２．１５〜
２．３８ｇ／ｃｍ^３とするのがよい。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、窒
化珪素質セラミックを素材とした場合を例に取り説明す
る。まず、原料となる窒化珪素粉末はα率が７０％以上
のものを使用することが望ましく、これに焼結助剤とし
て、希土類元素、３Ａ、４Ａ、５Ａ、３Ｂおよび４Ｂ族
の元素群から選ばれる少なくとも１種を酸化物換算で１
〜１０重量％、好ましくは２〜８重量％の割合で混合す
る。なお、原料配合時においては、これらの元素の酸化
物のほか、焼結により酸化物に転化しうる化合物、例え
ば炭酸塩や水酸化物等の形で配合してもよい。

【００５６】以下、成形用素地粉末の調製方法と成形方
法との一例について説明するが、前述の通りこれに限ら
れるものではない。図８は成形用素地粉末調製工程に使
用される装置の一実施例である。該装置において、熱風
流通路１は縦に配置された熱風ダクト４を含んで形成さ
れ、その熱風ダクト４の中間には、熱風の通過を許容し
乾燥メディア２の通過は許容しない気体流通体、例えば
網や穴空き板等で構成されたメディア保持部５が形成さ
れている。そして、そのメディア保持部５上には、アル
ミナ、ジルコニア、及びそれらの混合セラミックのいず
れかを主体とするセラミック球からなる乾燥メディア２
が集積され、層状の乾燥メディア集積体３が形成されて
いる。

【００５７】他方、原料は、窒化珪素粉末と焼結助剤粉
末との配合物に、水系溶媒を加えてボールミルやアトラ
イターにより湿式混合（あるいは湿式混合・粉砕）して
得られる泥漿６の形で準備される。この場合、その一次
粒子の大きさは、ＢＥＴ比表面積値が５〜１３ｍ^２／ｇ
となるように調整される。

【００５８】図９に示すように、乾燥メディア集積体３
に対し、熱風が熱風ダクト４内においてメディア保持部
５の下側から乾燥メディア２を躍動させつつ上側に抜け
るように流通される。他方、図８に示すように、泥漿６
は泥漿タンク２０からポンプＰにより汲み上げられ、該
乾燥メディア集積体３に対して上方から落下供給され
る。これにより、図１０に示すように、泥漿が熱風によ
り乾燥されて乾燥メディア２の表面に粉末凝集層ＰＬの
形で付着する。

【００５９】そして、熱風の流通により、乾燥メディア
２は躍動・落下を繰り返して相互に打撃を加え合い、さ
らにその打撃による擦れ合いにより、粉末凝集層ＰＬは
成形用素地粉末粒子９に粉砕される。この解砕された成
形用素地粉末粒子９は、孤立した一次粒子形態のものも
含んでいるが、多くは一次粒子が凝集した二次粒子とな
っている。該成形用素地粉末粒子９は、一定以下の粒径
のものが熱風とともに下流側に流れていく（図８）。他
方、ある程度以上に大きい解砕粒子は、熱風で飛ばされ
ずに再び乾燥メディア集積体３に落下して、メディア間
でさらに粉砕される。

【００６０】こうして、熱風とともに下流側に流された
成形用素地粉末粒子９は、サイクロンＳを経て回収部２
１に成形用素地粉末１０として回収されている。回収さ
れる成形用素地粉末１０は、レーザー回折式粒度計にて
測定された平均粒子径が０．３〜２μｍ、同じく９０％
粒子径が０．７〜３．５μｍ、さらにＢＥＴ比表面積値
が５〜１３ｍ^２／ｇのものとされる。９０％粒子径の定
義は、先述の通りなので、ここでは詳しい説明は省略す
る。

【００６１】図８において、乾燥メディア２の直径は、
熱風ダクト４の流通断面積に応じて適宜設定する。該直
径が不足すると、メディア上に形成される粉末凝集層へ
の打撃力が不足し、所期の粒子径の成形用素地粉末が得
られない場合がある。他方、直径が大きくなり過ぎる
と、熱風を流通しても乾燥メディア２の躍動が起こりに
くくなるので同様に打撃力が不足し、所期の粒子径の成
形用素地粉末が得られない場合がある。なお、乾燥メデ
ィア２は、なるべく大きさの揃ったものを使用すること
が、メディア間に適度な隙間を形成して、熱風流通時の
メディアの運動を促進する上で望ましい。

【００６２】また、乾燥メディア集積体３における乾燥
メディア２の充填深さｔ1は、熱風の流速に応じて、メ
ディア２の流動が過不足なく生ずる範囲にて適宜設定さ
れる。充填深さｔ1が大きくなり過ぎると、乾燥メディ
ア２の流動が困難となり、打撃力が不足して所期の粒子
径の成形用素地粉末が得られない場合がある。また、充
填深さｔ1が小さくなり過ぎると、乾燥メディア２が少
なすぎて打撃頻度が低下し、処理能率低下につながる。

【００６３】次に、熱風の温度は、泥漿の乾燥が十分に
進み、かつ粉末に熱変質等の不具合が生じない範囲にて
適宜設定される。例えば泥漿の溶媒が水を主体とするも
のである場合、熱風温度が１００℃未満であると、供給
される泥漿の乾燥が十分進まず、得られる成形用素地粉
末の水分含有量が高くなり過ぎて凝集を起こしやすくな
り、所期の粒子径の粉末が得られなくなる場合がある。

【００６４】さらに、熱風の流速は、乾燥メディア３を
回収部２１へ飛ばさない範囲にて適宜設定する。流速が
小さくなり過ぎると、乾燥メディア２の流動が困難とな
り、打撃力が不足して所期の粒子径の成形用素地粉末が
得られない場合がある。また、流速が大きくなり過ぎる
と、乾燥メディア２が高く舞い上がり過ぎて却って衝突
頻度が低下し、処理能率の低下につながる。

【００６５】こうして得られた成形用素地粉末１０は、
転動造粒成形法により球状に成形することができる。す
なわち、図１に示すように、成形用素地粉末１０を造粒
容器１３２内に投入し、図２に示すように、その造粒容
器１３２を一定の周速にて回転駆動する。なお、造粒容
器１３２内の成形用素地粉末１０には、例えばスプレー
噴霧等により水分Ｗを供給する。図５に示すように、投
入された成形用素地粉末は、回転する造粒容器内に形成
される傾斜した粉末層１０ｋの上を転がりながら球状に
凝集して成形体８０となる。転動造粒装置３０の運転条
件は、得られる成形体Ｇの相対密度が６１％以上となる
ように調整される。具体的には、造粒容器３２の回転速
度は１０〜２００ｒｐｍにて調整され、水分供給量は、
最終的に得られる成形体中の含水率が１０〜２０重量％
となるように調整される。前記した種類の焼結助剤粉末
を１〜１０重量％の範囲内にて配合した成形用素地粉末
を使用すれば、上記の条件により、成形体の密度を２．
０〜２．５ｇ／ｃｍ^３程度に確保できる。このような到
達密度は、例えば得られる成形体Ｇの表面積Ａ’と重量
Ｗ’との比Ａ’／Ｗ’が３５０以上（例えば径が６．７
３ｍｍ以下である）の小径のものについても十分に達成
でき、これを焼成すれば、表面積Ａと重量Ｗとの比Ａ／
Ｗが３００以上（径が６．３５ｍｍ以下、例えば５ｍｍ
以下）のベアリング素球を得ることができる。

【００６６】転動造粒を行なうに際しては、成形体成長
を促すため、図１に示すように、成形核体５０を造粒容
器１３２内に投入しておくことが望ましい。こうすれ
ば、図５（ａ）に示すように、成形核体５０が成形用素
地粉末層１０ｋ上を転がりながら、同図（ｂ）に示すよ
うに、該成形核体５０の周囲に成形用素地粉末１０が球
状に付着・凝集して球状成形体８０となる（転動造粒工
程）。この成形体８０を焼結することにより、図６に示
すように、ベアリング素球９０が得られる。

【００６７】成形核体５０は、図３（ａ）に示す成形核
体５０ａのように、セラミック粉末を主体に構成するこ
と、例えば成形用素地粉末１０と類似の組成の材質にて
構成すること（ただし、成形用素地粉末の主体をなすセ
ラミック粉末（無機材料粉末）とは別材質のセラミック
粉末を用いてもよい）が、最終的に得られるセラミック
ボール９０に対し核体が不純物源として作用しにくいの
で望ましい。しかしながら、核体成分の拡散が得られる
セラミックボール９０の表層部にまで及ぶ懸念のない場
合は、核体を、成形用素地粉末の主体をなすセラミック
粉末（無機材料粉末）とは別材質のセラミック粉末によ
り構成したり、あるいは、図３（ｄ）（ｅ）に示すよう
に、金属核体５０ｄやガラス核体５０ｅ等としたりする
ことも可能である。また、焼成時に熱分解あるいは蒸発
により消滅する材質、例えばワックスや樹脂等の高分子
材料にて核体を形成することも可能である。成形核体
は、例えば図３（ｂ）あるいは（ｃ）に示すように球状
以外の形状としてもよいが、（ａ）に示すように、球状
のものを使用することが、得られる成形体の球形度を高
める上で望ましいことはいうまでもない。

【００６８】成形核体の製造方法は特に限定されない
が、セラミック粉末を主体に構成する場合は、例えば図
４に示すような種々の方式を採用できる。まず、（ａ）
に示す方法は、セラミック粉末６０を、ダイ５１ａ及び
プレスパンチ５１ｂ，５１ｂ（もちろん他の圧縮方法で
もよい）により圧縮成形して核体５０を得る方法であ
る。また、（ｂ）は、粉末を溶融した熱可塑性バインダ
ーに分散させて溶融コンパウンド６３とし、これを噴霧
凝固させて球状の核体５０を得る方法である。（ｃ）
は、溶融コンパウンド６３を射出金型の球状のキャビテ
ィに射出して、球状の核体５０を成形する方法である。
さらに、（ｅ）では，溶融コンパウンド６３をノズルか
ら自由落下させて表面張力により球状とし，空気中で冷
却固化させることにより核体５０を得る方法である。ま
た、原料粉末とモノマー（あるいはプレポリマー）及び
分散溶媒からなるスラリーを、該スラリーと混和しない
液体中に液滴として分散させ、その状態でモノマーある
いはプレポリマーを重合させることにより球状成形体を
得、これを核体とする方法もある一方、図２において成
形用素地粉末１０のみを造粒容器１３２内に投入して、
成形体成長時よりも低速にて容器を回転させることによ
り粉末の凝集体を生成させ、十分な量及び大きさの凝集
体が生じたら、その後容器１３２の回転速度を上げて、
その凝集体を核体５０として利用する形で成形体８０の
成長を行ってもよい。この場合は、上記のように別工程
にて製造した核体を、敢えて成形用素地粉末１０ととも
に容器１３２内に投入する必要はなくなる

【００６９】前記のようにして得られる成形核体５０
は、多少の外力が作用しても崩壊せずに安定して形状を
保つことができる。その結果、図５（ａ）に示すように
成形用素地粉末層１０ｋ上で転がった際にも、自重によ
る反作用を確実に受けとめることができる。また、図５
（ｅ）に示すように、転がった時に巻き込んだ粉末粒子
を表面にしっかりと押しつけることができるので、粉末
が適度に圧縮されて密度の高い凝集層１０ａを成長でき
るものと考えられる。なお、核体を使用せずに転動造粒
を行なうことも可能である。この場合、図５（ｄ）に示
すように、核体に相当する凝集体１００は、成形初期の
段階においては凝集度がやや低く軟弱なため、欠陥発生
等につながらないように、容器の回転速度を多少落とす
ことが得策である。

【００７０】なお、核体５０の寸法は最小限４０μｍ程
度（望ましくは８０μｍ程度）確保されているのがよ
い。核体５０があまりに小さすぎると、凝集層１０ａの
成長が不完全となる場合がある。また、核体が大きすぎ
ると、形成される凝集層の厚さが不足し、焼結体に欠陥
等が生じやすくなる場合があるので、その寸法を例えば
１ｍｍ以下に設定するのがよい。

【００７１】成形核体はセラミック粉末を、成形用素地
粉末のかさ密度（例えば、ＪＩＳ−Ｚ２５０４（１９７
９）に規定された見かけ密度）よりは高密度に凝集させ
た凝集体を使用することが、粉末粒子の押しつけ力を確
実に受けとめて、凝集層１０ａの成長を促す上で望まし
い。具体的には、成形用素地粉末のかさ密度の１．５倍
以上に凝集させたものを使用するのがよい。この場合、
成形用素地粉末層１０ｋ上での転がり衝撃により崩壊し
ない程度に凝集していれば十分である。

【００７２】なお、より安定した成形体の成長を行なう
ためには、核体５０の寸法は得るべき成形体の寸法に応
じて次のように設定することが望ましい。すなわち、図
５（ｂ）に示すように、成形核体５０の寸法を、これと
同体積の球体の直径ｄcにて表す一方、（もちろん、核
体５０が球状である場合には、その直径がここでいう寸
法そのものに相当する）、最終的に得られる球状成形体
の直径をｄgとして、ｄcが、ｄc／ｄgが１／１００〜１
／２を満足するように設定する。ｄc／ｄgが１／１００
未満では、核体が小さすぎて凝集層１０ａの成長が不完
全となったり、欠陥の多いものしか得られなくなったり
する懸念が生ずる。他方、１／２を超えると、例えば核
体５０の密度がそれほど高くない場合には、得られる焼
結体の強度が不足する場合がある。なお、ｄc／ｄgは、
望ましくは１／５０〜１／５、より望ましくは１／２０
〜１／１０の範囲にて調整するのがよい。また、成形核
体の寸法ｄcは、成形用素地粉末の平均粒径を尺度とし
て見た場合は、その平均粒径の２０〜２００倍に設定す
るのがよい。また、該寸法ｄcの絶対値は、例えば５０
〜５００μｍに調整するのがよい。

【００７３】例えば、成形体８０を後述の方法により焼
成すれば、窒化珪素質セラミック素球（以下、単に素球
ともいう）を得ることができる。焼成は、１ａｔｍを超
え、２００ａｔｍ以下の少なくとも窒素を含有する雰囲
気下で焼成を行なうガス圧焼成か、１ａｔｍ以下の少な
くとも窒素を含有する雰囲気下で焼成を行なう常圧焼成
により行なう。焼成温度は例えば１５００〜１８００℃
の範囲で設定するのがよい。焼成温度が１５００℃未満
では、ポア等の欠陥を消滅させることができず強度が低
下する一方、この温度が１８００℃を越える場合には、
粒成長によって焼結体の強度が低下するため好ましくな
い。なお、この焼成は、一次焼成及び二次焼成の２段階
焼成によって行なうこともできる。例えば、一次焼成
は、窒素を含む１０気圧以下の常圧又はガス圧により、
非酸化性雰囲気下にて１８００℃以下で行い、一次焼成
後の焼結体相対密度を７８％以上、好ましくは９０％以
上となるように行なうことが望ましい。一次焼成後の焼
結体相対密度が７８％未満では、二次焼成後にポア等の
欠陥が多く残る傾向があるため、好ましくない。また、
二次焼成は、窒素を含む２００気圧以下の常圧又はガス
圧により、非酸化性雰囲気にて、１５００から１８００
℃で行なうことができる。焼成の圧力が２００気圧を超
えると、得られる焼結体素球の表面硬さが上昇して研磨
等の加工が困難となり、製品ボールの寸法精度を確保で
きなくなる。

【００７４】焼結により得られた素球は、前述の転動造
粒法により相対密度が６１％以上に高められていること
から、緻密化が顕著に進み、球表層部にも空隙等の欠陥
が残留しにくくなる。この素球に、寸法調整のための粗
研磨を経た後に、固定砥粒を用いて精密研磨することに
より、本発明のセラミックボールである窒化硅素質セラ
ミックボールが得られる。該セラミックボールは、その
研磨面にて観察される寸法１μｍ以上の欠陥の累積面積
率は１％以下、同じく１ｍｍ^２当りの欠陥の平均形成個
数は５００個以下となる。また、研磨面の算術平均粗さ
Ｒａを０．０１２μｍ以下とすることができ、その真球
度は０．０８μｍ以下に確保できる。さらに、直径不同
は０．１０μｍ以下に確保することが可能である。

【００７５】なお、転動造粒法により得られた球状成形
体８０を焼成して得られる素球９０は、図６に示すよう
に、略中心を通る断面を研磨してこれを拡大観察したと
きに、その中心部に、成形核体に由来する核部９１が、
凝集層に由来する高密度で欠陥の少ない外層部９２との
間で識別可能に形成されることとなる。研磨された断面
において、この核部９１は、外側部との間に明るさ及び
色調の少なくともいずれかにおいて目視識別可能なコン
トラストを呈することが多い。これは、外層部９２を構
成するセラミックの密度ρeが、核部９１を構成するセ
ラミックの密度ρcと異なるためであると推測される。
例えば、成形核体５０（図５）が凝集層１０ａよりも低
密度の場合は、外層部９２を構成するセラミックの密度
ρeが、核部９１を構成するセラミックの密度ρcよりも
高密度となることが多く、外層部９２は核部９１よりも
明るい色調で表れる。なお、外層部９２の相対密度は、
セラミックの強度や耐久性確保の観点から、９９％以
上、望ましくは９９．５％以上となっているのがよい。
いずれにせよ、研磨断面に上記のような組織の現われる
焼結体構造とすることで、ベアリング等の性能向上の鍵
を握る外層部９２の欠陥形成割合が小さく（例えば、ポ
アが確認されない程度）、高密度で強度の高い球状セラ
ミック焼結体が実現される。ただし、焼結体は、焼成が
均一に進行した場合には、表層部から中心部半径方向に
おいて、ほぼ一様な密度を呈するものとなる場合もあ
る。また、核部と外層部との間に色調や明度の差異が生
じていても、密度の上ではほとんど差を生じていない、
といったこともあり得る。さらに、焼結がさらに均一に
進行した場合には、核部９１あるいは外層部９２におけ
る同心的なコントラストを目視により確認することが困
難な場合もある。

【００７６】なお、図５（ｂ）に示すように、成形核体
５０の直径をｄc、焼成により得られた素球の直径をｄg
として、ｄc／ｄgが１／１００〜１／２（望ましくは１
／５０〜１／５、より望ましくは１／２０〜１／５）の
範囲にて調整される場合、図６において焼結体９０の断
面は、核部９１（核体として、焼成時に熱分解あるいは
蒸発により消滅する材質、例えばワックスや樹脂、高分
子材料にて構成されたものを使用した場合には、核部９
１は空隙部となる）の寸法をこれと同面積の円の直径Ｄ
cにて表す一方、セラミック焼結体の直径をＤgとしたと
きに、Ｄc／Ｄgが１／１００〜１／２（望ましくは１／
５０〜１／５、より望ましくは１／２０〜１／１０）を
満足する組織を呈するようになる。Ｄc／Ｄgが１／５０
未満では、外層部９２のもととなる凝集層１０ａ（図１
１）に欠陥が生じやすくなり、強度不足等につながる場
合がある。他方、１／５を超えると、例えば核体５０の
密度がそれほど高くない場合には、焼結体の強度が不足
する場合がある。なお、Ｄc／Ｄgは、より望ましくは１
／２０〜１／１０の範囲にて調整するのがよい。

【００７７】素球９０において核部９１と外層部９２と
の間に目視識別可能なコントラストが生ずる状態とし
て、例えば、明るさあるいは色調の差異が球の半径方向
に形成され、周方向には形成されていない状態を例示で
きる。具体的な態様として、研磨された断面において外
側部に、核部９１を取り囲む層状パターン９３が同心的
に形成されている場合がある。これは、転動造粒法を採
用した場合に見られる特徴的な組織（当然に、研磨後の
セラミックボールにも引き継がれる）の一つであるが、
形成原因は以下のように推測できる。すなわち、図５
（ａ）に示すように成形体８０は、成形用素地粉末層１
０ｋ上を転がりながら凝集層１０ａを成長させてゆく
が、転動造粒の継続中において、成形体８０は常に成形
用素地粉末層１０ｋ上に存在するのではない。すなわ
ち、図７に示すように、造粒容器１３２の回転に伴う粉
末の雪崩的な流動により、成形用素地粉末層１０ｋの下
側までくると成形用素地粉末層１０ｋ内に潜り込み、造
粒容器の壁面に連れ上げられて成形用素地粉末層１０ｋ
の上側へ運ばれ、再び成形用素地粉末層１０ｋ上で転が
り落ちる。成形用素地粉末層１０ｋ内へ潜り込んだとき
は、周囲を粉末にて押さえ込まれ、転がり落下による衝
撃が比較的加わりにくくなって、粉末粒子は比較的ゆる
く付着する。これに対し、成形用素地粉末層１０ｋ上で
転がる際には、転がり落下による衝撃が加わるほか、水
分等の液状噴霧媒体Ｗの噴霧も受けやすく、粉末は堅く
締まり易くなる。そして、成形用素地粉末層１０ｋ上で
転がりと、成形用素地粉末層１０ｋ内への潜り込みとが
周期的に繰り返されることにより粉末の付着形態も周期
的に変化するので、付着する粒子による凝集層１０ａに
は半径方向の疏密が生じ、これが焼成後にも微妙な密度
等の差となって表れる結果、層状パターン９３が形成さ
れるものと考えられる（疏密の差異が非常に小さい場合
は、実際に粗密が生じていることを、通常の密度測定の
精度レベルでは確認できないこともあり得る）。例え
ば、上記の層状パターン９３は、同心円弧状部分と、そ
れよりも高密度の残余部分とが半径方向に交互に積層す
ることにより形成されたものになると考えられる。

【００７８】なお、図１３は、窒化珪素粉末を用いてス
プレードライ法により球状の成形核体５０を作り、転動
造粒法によりその周囲に凝集層を形成した球状成形体
の、破断面のＳＥＭ観察画像である（倍率１００倍）。
この球状成形体の平均の相対密度は約７１％である。中
心部に、球状の成形核体（Coreと表示している部分）が
存在していることが明らかに認められる。他方、図１４
（ａ）〜（ｄ）は、その成形体を１２００℃にて窒素雰
囲気中にて仮焼したもの（平均の相対密度は約７４％で
ある）の断面を、種々の倍率にて光学顕微鏡観察したと
きの画像である（倍率は、画像中のスケールにて表示し
ている。また、観察面は酸化鉄により着色を施してい
る）。中心部に、成形核体５０に対応する円形の領域
（仮焼体の直径の１／１０程度、約２００μｍ）が明瞭
に観察される。また、凝集層１０ａに対応する領域に
は、同心円的な層状パターンが観察される。そして、図
１５（ａ）〜（ｃ）は、焼結体の研磨面の光学顕微鏡写
真である（倍率は、画像中のスケールにて表示してい
る）。図６に模式的に示した核部９１（中央の最も暗く
写っている部分）と、外層部９２（層状のパターンが同
心的あるいは年輪状に観察される）とが、色調コントラ
ストにより明瞭に識別できることがわかる。なお、この
焼結体の相対密度は９９．９％以上である。

【００７９】図１６に示すように、上記のようにして得
られたセラミックボール４３は、例えば金属あるいはセ
ラミック製の内輪４２及び外輪４１の間に組み込めば、
ラジアル型のボールベアリング４０が得られる。ボール
ベアリング４０の内輪４２内面に軸ＳＨを固定すれば、
セラミックボール４３は、外輪４１または内輪４２に対
して回転又は摺動可能に保持される。セラミックボール
４３の真球度、研磨面の算術平均粗さＲａ、研磨面にて
観察される寸法１μｍ以上の欠陥の累積面積率及び１ｍ
ｍ^２当りの欠陥の平均形成個数が前述のごとくに調整さ
れていることで、高速回転時でも振動や異音の発生を顕
著に抑制することが可能となる。

【００８０】図１７は、上記ボールベアリングを用いた
ハードディスク駆動機構の一構成例を示す縦断面図であ
る。該ハードディスク駆動機構１００は、本体ケース１
０２の底内面中央に、筒状の軸保持部１０８が垂直に立
ち上がる形態で形成され、その内側に筒状のベアリング
保持ブッシュ１１２が同軸的に嵌め込まれている。ベア
リング保持ブッシュ１１２は、外周面にブッシュ固定用
フランジ１１０が形成され、これが軸保持部１０８の片
端に当接する形で軸線方向の位置決めがなされている。
また、ベアリング保持ブッシュ１１２の内側両端には、
それぞれ本発明のセラミックボール１４４を内輪１４０
及び外輪１３６の間に複数配置した、図１６と同様の構
造のボールベアリング１１６，１１８が同軸的にはめ込
まれ、ベアリング保持ブッシュ１１２の内周面から突出
して形成されたベアリング固定フランジ１３２の両端部
にそれぞれ当接・位置決めされている。

【００８１】ボールベアリング１１６，１１８の各内輪
１４０，１４０内にはディスク回転軸１４６が挿通固定
され、ベアリング１１６，１１８によりベアリング保持
ブッシュ１１２ひいては本体ケース１０２に対して回転
可能に支持されている。ディスク回転軸１４６の一端側
には扁平筒状のディスク固定部材（回転部材）１５２が
一体化されており、その外周縁に沿って壁部１５４が下
向きに伸びる形で形成されている。その壁部１５４の内
周面には励磁用永久磁石１２６が取り付けられる一方、
その内側には、ベアリング保持ブッシュ１１２の外周面
に固定された界磁用コイル１２４が励磁用永久磁石１２
６と対向する形で配置されている。界磁用コイル１２４
と励磁用永久磁石１２６とはディスク回転駆動用の直流
モータ１２２を構成する。また、ディスク固定部材１５
２の壁部１５４の外周面からは、ディスク固定用フラン
ジ１５６が張り出しており、ここに記録用ハードディス
ク１０６の内周縁部が、押さえプレート１２１との間に
挟まれる形で保持・固定されている。なお、押さえプレ
ート１２１を貫通する形で、固定用ボルト１５１がディ
スク回転軸１４６にねじ込まれている。

【００８２】界磁用コイル１２４への通電によりモータ
１２２が作動し、ディスク固定部材１５２をロータとし
て回転駆動力を生ずる。これにより、ディスク固定部材
１５２に固定されたハードディスク１０６は、ベアリン
グ１１６，１１８により支持されたディスク回転軸１４
６の軸線周りに回転駆動されることとなる。

【００８３】

【実験例】本発明の効果を確認するために、以下の実験
を行った。素材粉末として、窒化珪素粉末（窒化珪素純
度９８重量％、平均粒子径０．５μｍ、９０％粒子径
１．０μｍ、ＢＥＴ比表面積値１０ｍ^２／ｇ）と、焼結
助剤成分として、イットリア粉末（平均粒子径０．６μ
ｍ、９０％粒子径１．０μｍ、ＢＥＴ比表面積値１０ｍ
^２／ｇ）、アルミナ粉末（平均粒子径０．４μｍ、９０
％粒子径１．０μｍ、ＢＥＴ比表面積値１０ｍ^２／ｇ）
を用意した。なお、平均粒子径はレーザー回折式粒度計
（堀場製作所（株）製、品番：ＬＡ−５００）で、ＢＥ
Ｔ比表面積値はＢＥＴ比表面積測定装置（ユアサアイオ
ニクス（株）製、マルチソープ１２）でそれぞれ測定し
た。

【００８４】上記の素材粉末を組成比が、窒化珪素粉末
が１００重量部、イットリア粉末が５重量部、アルミナ
粉末が５重量部となるように配合し、その配合物１００
重量部に溶媒としての純水５０重量部と、適量の有機結
合剤とを加えてアトライターミルにより３０時間混合を
行い、成形用素地粉末の泥漿を得た。泥漿は、図８に示
す装置により成形用素地粉末とした。具体的には乾燥メ
ディアとしては直径２ｍｍのアルミナ球を用い、その他
の条件を以下の通り設定した：・乾燥メディア保持部５が形成されている熱風ダクト４
の内径Ｒ2：約２００ｍｍ；・乾燥メディア２の充填深さｔ1：約１５０ｍｍ；・熱風の温度：１６０℃ ・熱風の流速：３ｍ／ｓ。なお、得られた成形用素地粉末の５０％粒子径は０．６
μｍ、同じく９０％粒子径は１．０μｍ、ＢＥＴ比表面
積値は１０ｍ^２／ｇであった。

【００８５】次に、この成形用素地粉末を転動造粒する
ことにより（表１にて「Ａ法」と略記）、直径約４ｍｍ
の球状成形体を作製した。転動造粒の条件は以下の通り
である：・造粒容器３２の内径Ｒ1：４００ｍｍ；・回転軸３１の傾斜角度θ1：１５゜；・回転速度：最初の３００分間は核生成のために１０ｒ
ｐｍとし、その後、成形体のサイズを各種値とするため
に、５−３０ｒｐｍの範囲にて調整した。なお、３０ｒ
ｐｍでの回転周速は３７．７ｍ／分である。・水分供給により、最終的に得られる成形体８０中の含
水率；１２ｗｔ％。なお、得られた各成形体の密度を水銀圧入法により測定
し、真密度を３．２３ｇ／ｃｍ^３として成形体相対密度
（％）を算出した。この測定法では、予め成形体の重量
Ｍを測定しておき、次いで成形体を容器中に入れて常圧
にて水銀を注ぐ。そして、成形体を水銀から取り出した
ときの水銀液面の高さ変化から成形体体積Ｖを求め、Ｍ
／Ｖにより成形体の密度を求めるようにしている。な
お、水銀は常圧下にては成形体中にほとんど浸透しない
ことを確認している。

【００８６】一方、泥漿を通常のスプレードライヤにて
乾燥させたものを比較用粉末として用意した。なお、得
られた粉末の５０％粒子径は８０μｍ、同じく９０％粒
子径は１００μｍ、ＢＥＴ比表面積値は５ｍ^２／ｇであ
った。そして、該比較用粉末を、転動造粒に代えて通常
の金型プレス（ただし、プレス圧５００ｋｇ／ｃｍ^２）
にて成形し、その後冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）をする
ことにより、直径約４ｍｍの成形体を作成し、その相対
密度を同様に測定した。

【００８７】得られた球状成形体は、常圧窒素雰囲気下
にて１５５０℃〜１６００℃で２時間一次焼成した後、
５０〜１００気圧の加圧窒素雰囲気下にて１６５０〜１
７００℃で２時間二次焼成し、必要に応じて形状を大ま
かに整えるための粗研磨を施した。そして、溝付定盤砥
石(番手：＃２００００)を用いて湿式精密機械研磨し
て、直径３ｍｍのセラミックボールとした。試験品毎の
各条件を表１及び表２に示している。

【００８８】得られた窒化珪素質セラミックボールの真
球度と直径不同とを、公知の形状測定機であるTaylor
Hobson社製タリロンド７３Ｐにより測定した。また、各
セラミックボールの上記研磨面の算術平均粗さＲａも、
上記の形状測定機によりＪＩＳ−Ｂ０６０１に基づき測
定した。さらに、ボールの直径から表面積Ａ（単位：ｍ
ｍ^２）と体積を算出する一方、その重量Ｗ（単位：ｇ）
を体積にて除することにより密度を求め、前記した真密
度にて除することにより相対密度を求めた。また、球体
研磨面の組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：倍率１００
０倍）にて観察するとともに、その観察画像を画像解析
することにより、前述の定義による寸法が１μｍ以上の
空隙の累積面積率と、１ｍｍ^２当たりの平均存在個数と
を求めた。具体的には、５０μｍ×５０μｍの視野内に
て１μｍ以上の空隙の面積及び個数を測定し、累積面積
率及び１ｍｍ^２当りの個数に換算するとともに、任意に
抽出した５視野について同様の測定を行い、その平均値
にて最終的な空隙累積面積率及び１ｍｍ^２当たりの存在
個数を算出している。

【００８９】また、得られたセラミックボールは研磨済
みのベアリングボールを金属製の外輪と内輪との間に配
置し、図１６のようなセラミックベアリングを構成し
た。そして、その外輪にマイクロホン（ピックアップセ
ンサ）を取り付け、さらに外輪を固定し、内輪を１００
００ｒｐｍにて回転させたときの、音の発生の有無を測
定した。判定は、そのセンサ出力が３０ｄＢを超えた場
合に異音発生（×）、３０〜２５ｄＢの場合に軽微な異
音発生（△）、２５ｄＢ未満の場合に正常（○）として
行った。他方、各ベアリングを１００００ｒｐｍにて２
０００時間連続回転させることにより寿命試験を行い、
回転振動に１０％以上の変動が見られるか、及び／又は
試験後にセラミックボールの外観に異常を生じたものを
不可（×）、回転振動の変動が１０〜５％の範囲に収ま
っているか、及び／又は試験後にセラミックボールの外
観に極軽微なものを除いては異常が見られなかったもの
を可（△）、回転振動の変動が５％未満であり、かつ試
験後にセラミックボールの外観に全く異常が見られなか
ったものを良（○）として判定した。以上の結果を表３
及び表４に示す。

【００９０】

【表１】

【００９１】

【表２】

【００９２】

【表３】

【００９３】

【表４】

【００９４】すなわち、真球度が０．０８μｍ以下であ
り、かつ前記研磨面において観察される寸法１μｍ以上
の欠陥の累積面積率が１％以下であり、さらに該研磨面
の算術平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下のセラミック
ボールを用いたベアリングは、異音発生もなく、寿命試
験結果も良好であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】転動造粒の工程説明図。

【図２】図２に続く工程説明図。

【図３】成形核体をいくつか例示して示す説明図。

【図４】成形核体の製造方法をいくつか例示して示す説
明図。

【図５】転動造粒成形工程の進行過程を説明する図。

【図６】転動造粒法により製造された球状セラミック焼
結体の断面構造を示す模式図。

【図７】相対累積度数の概念を示す説明図。

【図８】成形用素地粉末の製造装置の一例を概念的に示
す縦断面図。

【図９】図１の装置の作用説明図

【図１０】図２に続く作用説明図。

【図１１】一次粒子径と二次粒子径との概念を説明する
図。

【図１２】結晶粒子あるいは欠陥の寸法の定義を示す説
明図。

【図１３】転動造粒法により製造された球状成形体の一
例の破断面を示すＳＥＭ観察画像。

【図１４】図１３に示す球状成形体の仮焼体の断面を各
種倍率にて示す光学顕微鏡観察画像。

【図１５】転動造粒法により製造された、いくつかの窒
化珪素質セラミックボールの断面構造を示す光学顕微鏡
観察画像。

【図１６】本発明のセラミックボールを用いたボールベ
アリングの模式図。

【図１７】図１６のボールベアリングを用いたコンピュ
ータ用ハードディスク駆動機構の一例を示す縦断面図。

【図１８】空隙又は結晶粒子の寸法の定義を示す説明
図。

【符号の説明】

４０，１１６，１１８ボールベアリング４３，１４４セラミックボール１００ハードディスク駆動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者余語哲爾愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA42 AA62 BA10 EA44 EA75 FA01 FA31 GA53 4G030 AA07 AA17 AA36 AA45 AA47 AA49 AA52 BA12 BA19 5D109 BB05 BB16 BB21 BB31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表層部がセラミックにて構成
されるとともに表面が研磨面とされ、真球度が０．０８
μｍ以下であり、かつ前記研磨面において観察される寸
法１μｍ以上の欠陥の累積面積率が１％以下であり、さ
らに該研磨面の算術平均粗さＲａが０．０１２μｍ以下
であることを特徴とするセラミックボール。
【請求項２】少なくとも表層部がセラミックにて構成
されるとともに表面が研磨面とされ、真球度が０．０８
μｍ以下であり、かつ前記研磨面において観察される寸
法１μｍ以上の欠陥の、１ｍｍ^２当たりの平均存在個数
が５００個以下であり、さらに該研磨面の算術平均粗さ
Ｒａが０．０１２μｍ以下であることを特徴とするセラ
ミックボール。
【請求項３】前記研磨面において観察される寸法１μ
ｍ以上の欠陥の累積面積率が１％以下である請求項２記
載のセラミックボール。
【請求項４】前記研磨面に存在する結晶粒子の粒径分
布において、小粒径側からの相対累積度数が９０％とな
る粒子径ｄ90%が２．４μｍ以下の範囲で調整されてい
る請求項１ないし３のいずれかに記載のセラミックボー
ル。
【請求項５】前記研磨面において観察される欠陥の最
大寸法が５μｍ以下である請求項１ないし４のいずれか
に記載のセラミックボール。
【請求項６】前記セラミックは窒化珪素質セラミック
である請求項１ないし５のいずれかに記載のセラミック
ボール。
【請求項７】セラミックの原料粉末を含む成形用素地
粉末を造粒容器内に入れ、該容器内にて前記成形用素地
粉末の凝集物を転がしながら球状に成長させることによ
り、相対密度が６１％以上の球状成形体を得る転動造粒
成形工程と、その球状成形体を焼成する工程と、その焼成体の表面を研磨することにより請求項１ないし
６のいずれかに記載のセラミックボールを得るセラミッ
クボールの製造方法。
【請求項８】前記転動造粒成形工程において、前記造
粒容器内にてセラミックの原料粉末を含む成形用素地粉
末と成形核体とを共存させ、その状態で前記成型核体を
転がしながら、該成形核体の周囲に前記成形用素地粉末
を球状に付着・凝集させて前記球状成形体を得る請求項
７記載のセラミックボールの製造方法。
【請求項９】ベアリング転動体として、請求項１ない
し６のいずれかに記載のセラミックボールが複数個組み
込まれたことを特徴とするボールベアリング。
【請求項１０】磁気記憶媒体であるハードディスクの
回転主軸部分の軸受部品として使用される請求項９記載
のボールベアリング。
【請求項１１】請求項１０記載のボールベアリング
と、そのボールベアリングの外輪及び内輪のうち一方を固定
側、他方を回転側として、その回転側となる部材（以
下、回転部材という）を回転駆動する駆動部と、前記回転部材と一体的に回転するハードディスクと、を備えたことを特徴とするハードディスク駆動機構。