专利名称：滑动零件和精密零件及使用它们的钟表和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及滑动零件和精密零件以及使用它们的钟表、电子设备。
背景技术：
直到现在，在制造齿轮、凸轮、滚子、轴承、连接器等滑动零件时，利用在基体树脂中分散玻璃纤维、碳纤维等纤维状填料形成的复合材料。
但是，当利用所述复合材料制造滑动零件时，按照成形时的各种条件(例如成形品的形状，模具上设置的浇口的位置和数量，复合材料的粘度和纤维状填料的含有率，纤维状填料的长度等)纤维状填料在特定的方向上定向，这时，会导致发生如下的问题即滑动零件的机械强度出现各向异性，例如在成形品上产生容易发生弯曲的方向，或者产生受外力时容易折断、容易破碎的方向。
另一方面，如果通过调节所述成形时的各种条件不使纤维状填料定向，虽然可以防止滑动零件的机械强度出现所述那样的各向异性，但是，这时处于滑动零件表面附近的纤维状填料多数会向着与滑动面交叉的方向，这会破坏滑动面的微观的平滑性，因此，会导致滑动面的摩擦系数增高，降低滑动性能。
另外，如众所周知，例如专利第2962320号公报中记载着现在的精密零件，如钟表中使用的面板、轴承、转子、五号轮，使用树脂制造。
但是，直到现在精密零件的复制性仍旧不好，注射成形后的零件尺寸与注射成形模具的尺寸之间误差大。因此，就产生如下的问题对极小的零件不能以高精细的形状成形，因为在外径小的齿轮上前端的曲率半径太小，所以不能用树脂制造。
另外，现在的精密零件，其树脂成形品的表面的平滑性、表面性质不良，特别在热可塑性树脂的场合，有树脂成形品强度不足的问题。
发明内容
本发明的滑动零件是利用在基体树脂中分散纤维状填料形成的复合材料制成的滑动零件，其特征是，所述纤维状填料的定向度在形成滑动面的部分比内部高，在该滑动面所述纤维状填料沿着所述滑动面定向。
在该滑动零件中，在形成滑动面的部分，纤维状填料沿着滑动面定向，因而，与处于滑动面附近的纤维状填料不定向的状态不同，该滑动面微观的平滑性高、滑动面的摩擦系数降低；另外，在滑动零件内部纤维状填料的定向度比在滑动面低，因而，在滑动零件整体内分散的纤维状填料，与相当于滑动面程度地定向的状态相比，滑动零件在机械强度上难以出现各向异性。
因而，通过使用该滑动零件，虽然采用含有纤维状填料的复合材料制成，但是其机械强度不出现各向异性，并且，滑动性能也优。
另外，最好存在于滑动面附近的纤维状填料的定向度越高其滑动面的微观的平滑性就越高；另外，最好存在于内部的纤维状填料定向度越低在滑动零件的机械强度上就越难于出现各向异性。另外，在该滑动零件的外面中的滑动面以外的面上纤维状填料既可以定向也可以不定向。
存在于复合材料中的纤维状填料的含量可以按照纤维状填料的物性和基体树脂的物性而变化，因而可以进行适当的调整，然而作为大致的目标是占全体复合材料重量的3％～60％左右为适当。当该纤维状填料的重量比占3％以下时，添加纤维状填料产生的效果往往会过弱，当重量比超过60％时，基体树脂失去连续性往往会使脆性增高过高。
具有所述特征的结构的滑动零件，尽管可以用各种方法制造，然而如果举具体的例，能够用如下的方法制造。
例如，纤维状填料具有纤维长则容易定向、纤维短则难于于定向的趋势，因而，通过适当调节该纤维长度，能够形成在模槽内的一部纤维状填料定向而在另一部纤维状填料不定向的状态。这里，纤维状填料定向的部分是复合材料在模槽内流动时基体树脂和纤维状填料之间的滑动比较大的部分；纤维状填料不定向的部分是所述基体树脂和纤维状填料之间的滑动比较小的部分，因而，有仅在模槽内壁附近复合材料流动阻力增大的部分纤维状填料容易定向，距离模槽的内壁越远越难于定向的趋势。因此，只要形成纤维状填料长度最优化，就能够制成在形成滑动零件的滑动面部分纤维状填料沿滑动面的定向度高、在滑动部件的内部纤维状填料定向度低的成形品。
另外，除所述那样纤维状填料长度的最优化之外，如果按照滑动零件的形状(模具内的模槽的形状)调节设置在模具上的浇口的位置、浇口数量、浇口射出压等就能够形成复合材料的流动方向和流动速度最优化，这样就使充填在模槽内的复合材料，在模槽内的形成滑动面的部分沿着滑动面向特定的方向迅速地流动。因而，在模槽内的形成滑动面的部分能够提高充填的复合材料中的纤维状填料的定向度。
或者，作为所述之外的制法，例如，也可以调整设在模具上的浇口位置、浇口的射出压、各种复合材料的粘度，以使将含有容易定向的第一纤维(例如，长纤维)的第一复合材料和含有难于定向的第二纤维(例如短纤维)的第二复合材料同时或者间隔一定的时间差射入模具的模槽内，主要使第一复合材料流入形成滑动零件的滑动面的部分，使第二复合材料流入形成滑动零件内部的部分。这样，在形成滑动零件的滑动面的部分充填含有容易定向的第一纤维的第一复合材料，在滑动零件的内部充填含有难于定向的第二纤维的第二复合材料，因而，这样就能够制造在形成滑动零件的滑动面的部分纤维状填料沿着滑动面的定向度高、在滑动零件内部纤维状填料的定向度低的成形品。
或者，也可以把形成滑动零件的滑动面部分的成形工序和成形滑动零件内部的工序分别形成不同工序，在每一个工序形成纤维状填料的定向度最优化。当将这些工序作为分别的工序时，先做哪一道工序都可以。形成各工序中的纤维状填料的定向度最优化的方法在每一个工序中都是任意的，既可以在每一个工序中利用长度不同的纤维状填料形成的复合材料，也可以在每一个工序中以改变模槽内的复合材料的流动速度方式设定成形条件，也可以合并使用这些方法。
总之，只要通过这些制造方法或者其他的制造方法能制造在形成滑动零件的滑动面的部分纤维状填料沿滑动面的定向度高、且在滑动零件内部纤维状填料的定向度低的滑动零件，尽管用含有纤维状填料的复合材料形成，都能制成机械强度不出现各向异性、且滑动性也优的滑动零件。
于是，在以上说明的滑动零件中，所述纤维状填料是直径0.01μm～0.2μm、纤维长1μm～500μm的气相生长碳纤维(Vaper Groun Carbcn FiberVGCF)为理想。
在如此构成的滑动零件中，用作纤维状填料的气相生长碳纤维是比其他的碳纤维(例如，PAN系、树脂系等)还要细的碳纤维。这种气相生长碳纤维的长度在1μm～500μm为理想，当该纤维长度超过500μm时会有滑动零件内部的纤维状填料的定向度过高的趋势，当纤维长度低于1μm时存在于滑动面附近的纤维的定向度过低，会破坏滑动面的平滑性。另外，对于气相生长碳纤维的直径以0.01μm～0.2μm为理想，当该直径超过0.2μm时也是有在滑动零件内部的纤维状填料的定向度过高的倾向，当直径低于0.01μm时存在于滑动面附近的纤维状填料的定向度又会过低。
这样构成的滑动零件用分散进所述气相生长碳纤维的复合材料形成，因而与采用其他品种的纤维状填料的复合材料比较具有更优越的滑动性能。另外，所述的气相生长碳纤维作为极细的纤维状填料能进入成形品的细微的凹凸内，因此，与采用其他品种的纤维状填料的复合材料比较，能够制成更完全地再现出在模具的模槽内壁上形成的微米级的凹凸的成形品。而且，能够提高包括这样的细微的凸部，遍及成形品整体的机械强度。因而，特别适用于成形极小的滑动零件和具有细微的凹凸的滑动零件。进而，因为导热率高，所以适宜用作需要散热部位的滑动零件；因为导电率也高所以能够将在摩擦过程中产生的静电放掉。
另外，采用这种气相生长碳纤维作为纤维状填料时，所述气相生长碳纤维的体积密度在0.05g/cm3～0.1g/cm3为理想。
在这样构成的滑动零件中，采用体积密度是0.05g/cm3～0.1g/cm3的气相生长碳纤维作为所述的气相生长碳纤维，因而，能获得成形品的韧性高、机械强度优越的滑动零件。
另外，当该体积密度超过0.1g/cm3时容易出现向树脂中的分散性不均匀，当体积密度低于0.05g/cm3时就会有成形品的脆性增高的趋势，因此，就难于制成机械强度优越的滑动零件。
另外，所述气相生长碳纤维经过在2200℃～3000℃烧成处理是理想的。
在这样构成的滑动零件中，气相生长碳纤维经过在2200℃～3000℃烧成处理，形成石墨化状态，因此，滑动面的固体润滑性提高。另外，当气相生长碳纤维形成石墨化状态后，还具有导电性和导热性都提高的优点。另外，当该烧成处理温度低于2200℃时，容易形成达不到完全石墨化的状态，因而恐怕会降低固体润滑性。另外，当烧成处理温度超过3000℃时，气相生长碳纤维分解，因而是不理想的。
另外，关于基体树脂，所述基体树脂可以是以下所列的任意一种树脂聚四氟乙烯树脂(PTFE)、聚甲醛树脂(POM)、聚酰胺树脂(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(PBT)、聚醚醚酮树脂(PEEK)、液晶聚合物树脂(LCP)、聚亚苯基硫醚树脂(PPS)、聚碳酸酯树脂(PC)、还有聚苯醚树脂(PPO)所述树脂中的任意一种都可以单独使用，但是也可以将的相溶性高的树脂组合使用，或者通过适当的助溶剂提高相溶性后，组合使用两种以上的树脂。
这样地构成滑动零件，就能够获得能充分满足滑动零件所要求的骨动性和机械强度的成形品。
另外，本发明由树脂制成的精密零件，该树脂添加了在气相热分解碳化合物形成碳，并在该热分解的同时直接生长成的纤维形碳纤维。另外以碳氢化合物为主的碳化合物能够适用于本发明。
本发明是通过碳纤维以过渡金属为催化剂，在气相、液相、固相三相共存的状态进行的气相-液相-固相反应(以下称为“VLS(Vaper phase、Liguid pnase、solid phase)反应”)形成的精密零件。
本发明是碳纤维经过1300℃的热处理形成的碳质的精密零件。
本发明是碳纤维经过2800℃的热处理形成的石墨质的精密零件。
本发明是用原子距离(CO)6.9A、纤维直径0.2μm、纤维长度10～20μm、、体积密度0.02～0.07g/cm3、真密度1.9g/cm3、比表面积37m2/g、吸湿性1.3％可挥发物0.5～1.0％、灰分1.5％、pH值5、开始氧化温度550℃的碳纤维形成的精密零件。
本发明是用原子距离(CO)6.775A、纤维直径0.2μm、纤维长度10～20μm体积密度0.02～0.08g/cm3、直密度2.1g/cm3、比表面积15m2/g、吸湿性0.2％、可挥发物0.1～0.2％、灰分0.1％、pH值7、开始氧化温度650℃的碳纤维形成的精密零件。
本发明是用聚甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚亚苯基硫醚树脂、聚碳酸酯树脂之中的至少一种所述树脂形成的精密零件。由于使用这种树脂，在注射成形中成形的零件是非常小型，或具有非常小的曲率半径的如外径小到仅为0.2mm的齿轮。例如，能够使用于齿轮机构中。
通过这样地构成的本发明形成树脂精密零件可以获得如下的优点(1)能够形成高精细形状；(2)能够形成非常小的齿轮的前端曲率半径；(3)在热可塑性树脂的场合树脂成形品的强度提高了；(4)耐摩耗性能提高了；(5)注射成形模具的尺寸和注射成形树脂品尺寸的误差减小，复制性提高了；(6)树脂成形品的表面平滑性、表面性质提高了；(7)导热性良；(8)不附着灰尘、绒毛；(9)能够形成具有薄的部位的注射成形品等。另外，用注射成形能够提供外径为0.2mm的世界最小的树脂齿轮。另外，在钟表中通过有效地利用这些优点，实现了由金属材料制成的精密零件中轻量化、成本下降。进而，通过将本发明应用于齿轮轴，因为具有润滑性，所以消除了在轴承部位的使用和注入润滑油工序，实现了组装钟表工序中的无注油化。发现这样的所述的优点的根据在于，本发明所用的碳纤维具有(1)石墨层间的范德瓦耳斯力(结合力)弱，因而与树脂复合时的分散性优；(2)因为导热性好，所以复制性优，以致于注射成形模具的伤痕都可以复制出来；(3)温度特性优，即，热膨张系数和热收缩系数小，因而能够制造精密零件；(4)发现了碳纤维和树脂之间互相有关的机械强度等物理的机械的特性。
因而，本发明包括使用这些精密零件或者滑动零件的钟表。
另外，本发明包括具有所述滑动零件或者精密零件的电子设备。
图1是表示涉及本发明的第三实施方式的精密零件的整体结构的立体图；图2是表示涉及本发明的第四实施方式的钟表的主要部分的结构的立体图；图3是表示涉及本发明的第四实施方式的钟表的主要部分的结构的剖面图；图4是表示作为涉及本发明的第五实施方式的电子设备的一例的打印机的主要部分的结构的剖面图。
具体实施例方式
(实施例1)
以下，举一例说明本发明的滑动零件的实施方式。
分别称量重量比为80％、分子量为14000、熔融粘度为800泊的聚酰胺树脂12和重量比为20％、平均纤维直径为0.2μm、平均纤维长为20μm、体积密度为0.07g/cm3、事先经过2800℃烧成处理的气相生长碳纤维；将它们一起放入双轴挤压机内在230℃混炼、把挤成φ3mm的股线状料切成圆粒成为原料。将该原料从供料口投入注射成形机，在料筒内、在210℃→220℃→230℃→220℃进行可塑化，将所述熔融材料以注射在44MPa、注射速度100mm/s射入具有薄板形模槽的模具内，模具的温度设定为60℃。
经过适当时间的冷却后，打开模具，用推杆将成形品从模具推出，放在塑料箱内。
获得的成形品的作为滑动面的表面动摩擦系数是0.25，比摩耗量是3.8×10-13mm3/N·km，这作为为滑动零件具有优越的性能。
另外，用电子扫描显微镜观察获得的成形品的作为滑动面的表面，在该表面，气相生长碳纤维沿着与滑动平面平行的同一轴定向。另外，用电子扫描显微镜观察法线方向互不相同和多个剖面，在成形品内部，气相生长碳纤维的定向度比滑动面低，气相生长碳纤维向着随机的方向。
以所述滑动面的气相生长碳纤维的定向方向为基准方向，测量与基准方向相同的方向和与基准方向垂直的方向的抗拉强度，结果，两方向的抗拉强度大致相等。
这样，用含有纤维状填料的复合材料形成所述成形品，虽然在滑动面纤维状填料定向，但是机械强度没出现各向异性，并且，滑动面的滑动性能显示极优的值。
以上说明了本发明的滑动零件的实施例，但是本发明不局限于所述具体的一个实施例，除此之外也可以用各种方式实施。
例如，在所述实施例使用聚酰胺树脂(PA)作为基体树脂，但是也可以使用其他各种工程塑料作为基体树脂。具体地例如，可以使用聚四氟乙烯树脂(PTFE)、聚甲醛树脂(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇脂树脂(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇脂树脂(PBT)、聚醚醚酮树脂(PEEK)、液晶聚合物树脂(LCP)、聚亚苯基硫醚树脂(PPS)、聚碳酸脂树脂(PC)和聚苯醚树脂(PPO)等。
另外，在所述实施例中，使用具有特定物性的气相生长碳纤维作为纤维状填料，但是，只要是在滑动面附近比在滑动零件的内部的定向度高，并且形成在滑动面附近沿着滑动面定向状态的纤维状填料，都能够任意利用。但是，在滑动零件上有细微的凹凸的场合使用细微的纤维状填料为好，在这方面，直径是0.01μm～0.2μm、纤维长是1μm～500μm的气相生长碳纤维为理想。另外，该场合，如果气相生长碳纤维的体积密度是0.05g/cm3～0.1g/cm3就更理想，如果再经过在2200℃～3000℃进行烧成处理更理想。
(实施例2)以下说明本发明的精密零件的实施例。
用于本发明的精密零件的碳纤维是将以碳氢化合物为主的碳化合物在气相热分解成碳并在该热分解的同时直接生长成纤维形的碳纤维。该碳纤维以过渡金属为催化剂通过在气相、液相、固相三相共存的状态进行的VLS反应生成。该碳纤维是经过在1300℃热处理的碳料(称为碳纤维A)，或者是经过在2800℃热处理的石墨料(称为碳纤维B)。碳纤维A的碳原子间距离(CO)是6.9A、纤维直径是0.2μm、纤维长是10～20μm、体积密度是0.02～0.07g/cm3、真密度是1.9g/cm3、比表面积是37m2/g、吸湿性是1.3％、可挥发物是0.5～1.0％、灰分是1.5％、pH值是5、开始氧化温度是500℃；碳纤维B的碳原子间距离(00)是6.775A、纤维直径是0.2μm、纤维长是10～20μm、体积密度是0.02～0.08g/cm3、真密度是2.1g/cm3、比表面积是15m2/g、吸湿性是0.2％、可挥发物是0.1～0.2％、灰分是0.1％、pH值为7、开始氧化温度是650℃。
以下，说明将该碳纤维添加入各树脂中的状态。使用的树脂是聚甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚亚苯基硫醚树脂、聚碳酸酯树脂。在这些树脂内添加碳纤维能够提高注射成形时的流动性、减少成形精密零件发生劣化。例如，在聚酰胺树脂中添加20％重量比和40％重量比的碳纤维，不添加的树脂制品的摩擦系数是0.5而添加的树脂制品的摩擦系数为0.2，能够大幅度地提高耐摩耗性。但是，如果添加的碳纤维不适量，在注射成形时会产生气体，就不能进行注射成形。例如，在聚甲醛树脂内添加碳纤维时，若添加20％重量比以上则在注射成形时会发生气体，于是，对于聚甲醛树脂，碳纤维的添加量保持在20％重量比以内是理想的。在聚酰胺树脂中按20％重量比和40％重量比添加碳纤维是适量的。在聚亚苯基硫醚树脂中添加碳纤维时，若添加量的重量比超过20％则注射成形时树脂的流动性会恶化。于是，对于聚亚苯基硫醚树脂，碳纤维的添加量保持在20％重量比以内是理想的。
表1表示按10％重量比或20％重量比添加了所述纤维状填料(碳纤维)的聚酰胺树脂12(PA12)、聚甲醛树脂(POM)、聚碳酸酯树脂(PC)的基本特征。另外，为了比较，列示没添加纤维状填料的非复合材料(树脂单体)作为“对照材料”。
表1
表2
所述的各种树脂按表2所示的成形条件注射成形。即，在PA12中按20％重量比添加纤维状填料形成的复合材料，在喷咀、前部(计量部)、中部(压缩部)、后部(供给部)、成型用模具的温度分别为220℃、230℃、220℃、210℃、70℃；在PA12的非复合材料，在各部的温度分别为190℃、200℃、180℃、170℃、70℃。另外，在POM中按20％重量比添加纤维状填料形成的复合材料，所述各温度分别为200℃、210℃、190℃、170℃、60℃；在POM的非复合材料，所述各温度分别为180℃、185℃、175℃、165℃、60℃。进而，在PC中按20％重量比添加纤维状填料形成的复合材料，所述的各温度分别为290℃、310℃、290℃、270℃、80℃；在PC的非复合材料，所述的温度分别为280℃、290℃、270℃、260℃、80℃。另外，在在PA12中按10％重量比添加纤维状填料制成的复合材料与按20％重量比的条件相同。
在此，表示在规定形状(φ55mm×厚度2mm)的树脂片上施加50N的面压力并使该树脂片以0.5m/sec的速度在铜板(S45C)上滑动时的动摩擦系数比摩耗量(mm3/N·Km)、临界PV值(KPa·m/s)的值。
另外，这些值的测量方法按照塑料的滑动摩耗试验方法(JIS K7218规格)进行。(JISJapanese Industrial Standard)。
比重的测量按照塑料-非发泡塑料的密度和比重的测量方法(JISK7112规格(A法))进行。
另外，称在试验片破坏的瞬间的拉伸应力为抗拉强度(MPa)，称对应于抗拉强度的伸长为抗拉伸长(％)。
抗拉强度、抗拉伸长使用JIS1号试验片，按照塑料的抗拉试验法(JISK 7113规格)进行。
另外，弯曲强度(MPa)和弯曲弹性模数(MPa)使用80mm×10mm×2mm的树脂片测量，按照塑料弯曲特性的试验方法(JIS K 7171规格)进行。
另外，体积电阻(Ω·cm)使用MCP-T6 00电阻计(ロレスタGP、株式会社ダイアインスツルメンツ制)或者MCP-HT450电阻计(ハイスタUP株式会社ダイアインスツルメンツ制)测量100mm×80mm×2mm的树脂片的电阻。
导热率(W/m·k)使用导热率计QTM-500(快速导热率计、京都电子工业株式会社制)测量100m×80mm×2mm的树脂片的导热率。
如表1所示可以知道，在PA12、PC中添加纤维状填料形成的复合材料与不添加纤维状填料的非复合材料相比，基本特性都改善了；在抗拉强度、体积电阻、导热率，所述纤维状填料的添加量越大其改善的幅度越大。
在此，动摩擦系数是所述复合材料的表面的平滑性和表面性质的指标，例如用动摩擦系数小的复合材料制成齿轮能够进行润滑转动。PA12的平均面粗糙度是约185nm，与此相对照，当按10％的重量比和20％的重量比添加纤维状填料后平均面粗糙度分别是约132nm和约36nm。该项测量用台式小型探测显微镜Nanopics1000和NPX100(Nanopics、セイコ一インスツルメンツ株式会社制)进行。
另外，关于体积电阻，按20％重量比添加纤维状填料的树脂材料的改善幅度极大于按10％重量比添加纤维状填料的树脂材料。体积电阻率是带静电难易程度的指标，体积电阻率越小越难于带静电，灰尘、绒毛越难附着。因此，通过使复合材料中的纤维状填料的含量比达到10％，用这样的复合材料制成齿轮等，就能够避免在所述齿轮等上夹住灰尘等而招致机器动作不良。另外，当按20％重量比加入纤维状填料时，对于防止静电更有效。再有，在通过注射复合材料成形时，从模具可以取出复合材料的时间取决于复合材料的冷却速度(即易冷却性)，因此，通过提高复合材料的导热率能够实现提高复合材料的制造效率。
另外，在POM中添加纤维状填料形成的复合材料与不添加纤维状填料的POM材料比较，动摩擦系数尽管多少有些上升，但是其他的基本特性都改善了，综合起来看可以认为特性改善了。
在本实施例，使用添加了碳纤维的树脂通过注射成形试制了钟表齿轮。成形的钟表齿轮最终完成的尺寸与最初设计图的尺寸大体水平相同，这证明了本发明的添加碳纤维的树脂的复制性优越。另外，在成形钟表齿轮的前端部、周边部也都均匀地填充着碳纤维，可知在注射成形机内的树脂和碳纤维的复合材料中碳纤维均匀地分散，没有不均匀。另外，添加了碳纤维的树脂还具有在注射成形过程中更换材料时清扫快，在料槽中不残留成形时没使用的树脂材料这样的优点。
(实施例3)以下，说明本发明的精密零件的实施例。
用注射成形制成了齿轮部11的外径是0.2mm、具有6个齿的世界最小的树脂齿轮10(参照图1)。树脂是PA12、添加20％重量比的碳纤维。当将该齿轮10安装在钟表内运转时可靠地发挥了齿轮的机能、本发明证明了用树脂注射成形能够制造极微小的零件，能够为钟表等精密制品的更极小化作为贡献。另外，说明了在第二实施方式经过1300℃热处理的碳制品碳纤维A，但只是经过1000℃～1500℃热处理的碳制品实际都可以用；另外，还说明了在第二实施方式经过2800℃热处理的石墨制品碳纤维B，但只要是经过2200℃～3000℃热处理的石墨制品实际都可以用。
(第四实施例)以下，说明本发明的精密零件的实施例。
使用本发明的添加碳纤维的树脂制作了钟表用的面板、轮组托板、5号轮转子。
图2、图3是表示本实施例的钟表的主要结构的图，构成该钟表的精密零件，诸如各号轮10、20、30、面板50、轮组托板60分别用所述第一实施例或第二实施例中的复合材料(添加纤维状填料的树脂)制造。6号轮10的齿轮部11与5号轮20的齿轮部21互相啮合、5号轮20的齿轮部22与4号轮30的齿轮部31互相啮合构成4号轮30、5号轮20、6号轮10的轮组；各号轮10～30的轮组托板60侧的各轴部10a～30a分别由轮组托板60的轴承部10b～30b能够转动地支承；另外，各号轮10～30的面板50侧的各轴部10c～30c分别由面板50的轴承部10d～30d能够转动地支承；而且，通过步进电机(没作图示)驱动6号轮10，该轮组转动，使安装在4号轮30上的秒针40转动。另外，轮组托板60由螺钉销70和螺钉80安装在面板50上；表盘90的凸部(没作图示)压入面板50的孔部(没作图示)安装在面板50上。
这些精密零件都与图上尺寸相同地制作完成。而且，知道了在用添加碳纤维的树脂制作的精密零件上不付着灰尘和绒毛等，发挥正常的功能。另外，将这些零件装配在钟表内耐久性也优，5号轮20和转子尽管不注油也能够正常运转。而且，实现了运转10万转无磨损。因而，使用由添加碳纤维的树脂制造的零件能够实现无注油制造钟表。由此，在制造中可以不要注油工序，同样，在维修时也能够不要注油工序。另外，因为不要注油工序所以能停止使用润滑油、具有降低制造成本的优点。进一步，具有钟表不会因灰尘、绒毛等造成停止的优点。
(第5实施例)以下，说明本发明的精密零件和滑动零件的实施例。
用本发明的在树脂中添加纤维状填料形成的复合材料制成精密零件和滑动零件，即齿轮100、150和轴承120；用该齿轮制成图4所示的打印机。
图4是表示打印机的驱动机构的放大图。辊子130通过其轴部110支承在所述第一实施例和第二实施例的复合材料(添加了纤维状填料的树脂)制成的轴承部120上，可以转动地安装在框架200上。在该轴端部设置由所述复合材料制成的齿轮100。由所述复合材料制成的齿轮150与该齿轮100啮合，由驱动电机(图略)驱动该齿轮150而带动辊子130转动。
本实施例的打印机，在驱动辊子130的驱动机构中使用由所述的复合材料制成的齿轮100、150和轴承部120，因此，能够防止在这些齿轮100、150的啮合部、轴承部120上附着灰尘和绒毛等，而且，能够不用润滑油润滑而平滑地驱动辊子130转动。
另外，本发明不局限于所述的实施方式，在不超出本发明的宗旨的范围内，能够实施各样的变形。
例如，在所述第二实施例～第五实施例中举例表示了齿轮作为精密零件或者滑动零件，但是，除此以外，所述的复合材料也适用于轴、轴承、导向杆、铰链、套筒等轴和轴承；链条、带子、凸轮、辊子等转动动力传递机构零件；齿轮泵等转动机构产品。
产业应用的可行性在本发明的滑动零件中，在成为滑动面的部分纤维状填料沿滑动面定向，因而不同于在滑动面附近的纤维状填料不定向的状态，滑动面的微观的平滑性高、滑动面的摩擦系数低。另外，在滑动零件内部纤维状填料的定向度低于在滑动面的定向度，因而，在滑动零件整体内分散的纤维状填料与相当于滑动面程度定向的状态相比，滑动零件在机械强度上难以出现各向异性。
因而，虽然用含有纤维状填料的复合材料制成该滑动零件，但是其机械强度不出现各向异性，并且，滑动性也优。
另外，如以上说明地本发明的树脂精密零件中可以获得如下的优点(1)能够高形成精细形状；(2)能够形成非常小的齿轮前端的曲率半径；(3)在热可塑性树脂的场合树脂成形品的强度提高了；(4)耐摩耗性提高了；(5)注射成形模具的尺寸和注射成形树脂品的尺寸的误差减小、复制性提高了；(6)树脂成形品的表面的平滑性、表面性质提高了；(7)导热性良；(8)不附着灰尘、绒毛；(9)能够形成具有薄的部位的注射成形品等。另外，用主射成形能够提供具有6个齿、外径为0.2mm的齿轮部的世界最小的树脂齿轮。另外，通过在钟表中有效地利用这些优点，解决了金属材料制成的精密零件中存在的轻量化、成本下降的问题。进而，通过将本发明应用于齿轮轴，因为具有润滑性，所以削除了在轴承部位的使用和注入润滑油工序，实现了组装钟表工序中的无注油化。
权利要求
1.一种滑动零件，其利用在基体树脂中分散纤维状填料形成的复合材料制成；其特征在于，所述纤维状填料的定向度在成为滑动面的部分比在内部高，在该滑动面所述纤维状填料沿着所述滑动面定向。
2.如权利要求1所述的滑动零件，其特征在于，所述纤维状填料是直径0.01μm～0.2μm、纤维长1μm～500μm的气相生长碳纤维。
3.如权利要求2所述的滑动零件，其特征在于，所述气相生长碳纤维的体积密度为0.05g/cm3～0.1g/cm3。
4.如权利要求2或者3所述的滑动零件，其特征在于，所述气相生长碳纤维经过2200℃～3000℃烧成处理。
5.如权利要求1～4项中的任意一项所述的滑动零件，其特征在于，所述基体树脂是聚四氟乙烯树脂、聚甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚醚醚酮树脂、液晶聚合物树脂、聚亚苯基硫醚树脂、聚碳酸酯树脂和聚苯醚树脂中的一种。
6.一种精密零件，其特征在于，由树脂制成，其添加了在气相热分解碳化合物形成碳，并在该分解的同时使碳直接生长成的碳纤维。
7.如权利要求6所述的精密零件，其特征在于，所述碳纤维以过渡金属为催化剂，在气相、液相、固相三相共存的状态进行的气相-液相-固相反应形成。
8.如权利要求6或7所述的精密零件，其特征在于，所述碳纤维是经过1300℃的热处理的碳制品。
9.如权利要求6或7所述的精密零件，其特征在于，所述碳纤维是经过2800℃热处理的石墨制品。
10.如权利要求6～9中的任意一项所述的精密零件，其特征在于，所述碳纤维的纤维长是10～20μm。
11.如权利要求6～10中的任意一项所述的精密零件，其特征在于，所述树脂是聚甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚亚苯基硫醚树脂和聚碳酸酯树脂之中的至少一种树脂。
12.一种钟表，其特征在于，使用权利要求6～11所述的精密零件。
13.一种钟表，其特征在于，具有权利要求1～5中任意一项所述的滑动零件。
14.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求1～5中任意一项所述的滑动零件。
15.一种电子设备，其特征在于，具有权利要求6～11中任意一项所述的精密零件。
全文摘要
本发明涉及滑动零件和精密零件以及使用这些零件的钟表、电子设备。在纤维状填料的定向度在成为滑动面的部分高于内部的滑动面，通过纤维状填料沿滑动面定向的树脂制成滑动零件；或者，在气相热分解碳化合物形成碳，该碳在该热分解的同时直接生长成纤维形的碳纤维，用添加了该碳纤维的树脂制成精密零件。进一步，用这些滑动零件或精密零件构成钟表和电子设备。
文档编号G04B31/06GK1578811SQ0282162
公开日2005年2月9日 申请日期2002年10月31日 优先权日2001年11月2日
发明者远藤守信, 内山哲夫, 山口晃生, 佑冈辉明, 青山宽, 竹田和俊, 前原芳文, 竹中雅人, 重城幸一郎, 铃木重男, 所毅 申请人:北川工业株式会社, 精工电子工业株式会社