(57)【要約】【課題】動圧軸受の動圧溝の内周面を高い精度で転写成形でき、かつ生産性に優れた動圧軸受を生産するための動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法を提供する。【解決手段】動圧軸受の内周面に動圧溝を転写成形するための動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法において、上記コアロッドがタングステンを含む超硬合金製であり、上記動圧溝に対応したコアロッドの溝形状がフォトリソグラフィー技術および電解エッチング法との組み合わせで形成され、上記電解エッチング法に使用される電解液が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから選ばれた少なくとも一つの水溶液であり、該水溶液濃度が  ５  重量％以上  ２５  ℃での飽和濃度以下であり、上記フォトリソグラフィー技術に使用されるフォトレジストが上記電解液に耐えるアルカリ耐性レジストである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動圧軸受の内周面に動圧溝を転写成形するための動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法において、
前記コアロッドがタングステンを含む超硬合金製であり、前記動圧溝に対応したコアロッドの溝形状がフォトリソグラフィー技術および電解エッチング法との組み合わせで形成され、前記電解エッチング法に使用される電解液が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから選ばれた少なくとも一つの水溶液であり、該水溶液濃度が  ５  重量％以上  ２５  ℃での飽和濃度以下であり、前記フォトリソグラフィー技術に使用されるフォトレジストが前記電解液に耐えるアルカリ耐性レジストであることを特徴とする動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法。
【請求項２】
前記アルカリ耐性レジストが合成ゴム系レジストであることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法に関し、特にタングステンを含む超硬合金を用いた動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結金属製の軸受本体に潤滑油または潤滑グリースを含浸させて自己潤滑機能を持たせるとともに、軸受隙間に介在する油の動圧油膜によって軸の外周面を浮上支持する動圧軸受は、特にレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンミラー用や磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ等）用のスピンドルモータなど、高速下で高回転精度が要求される機器や、ＤＶＤ−ＲＯＭ用のスピンドルモータのように、ディスクが載ることによって大きなアンバランス荷重が作用し高速で駆動する機器などに多用されている。この動圧軸受は、軸受の内周面にヘリングボーン形やスパイラル形などの動圧溝を設け、軸の回転に伴う動圧溝の作用によって軸受隙間に動圧油膜を発生させて軸を浮上支持（非接触支持）させている。
【０００３】
軸受面における動圧溝は、動圧軸受製造用コアロッドを円筒状の焼結金属素材の内周面に挿入し、この焼結金属素材を軸方向両側から拘束した状態で、焼結金属素材の外周面をダイに圧入して圧迫力を加え、その内周面をコアロッドに加圧して塑性変形させることにより、コアロッドの溝形状が転写されて成形されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、コアロッドの溝形状は、超硬合金製コアロッドの表面にレジストを塗布・乾燥して、フォトマスクを巻き付け、その後紫外線等を照射してフォトマスクにより遮光された部分あるいは露光された部分のレジストを架橋または分解させ、未架橋あるいは分解された部分のレジストを溶解して取り除き溝パターンを形成する。その後、苛性ソーダ等のエッチング液に通電して電解エッチングを行ない、コアロッド表面を溶解除去して、動圧軸受の動圧溝を転写成形できるコアロッドの溝形状を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１９０３４４（段落［０００６］）
【特許文献２】
特開平１１−１８１５０４（段落［００１４］〜［００２０］）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ等）用モータなど、高速下で高回転精度が要求される機器が増加すると、用いられる動圧軸受にも、従来より高い精度と生産性の向上が求められるようになった。動圧軸受の製造にコアロッドを用いる場合、電解エッチングにより形成されるコアロッドの溝の底面が動圧軸受の内周面となるので、電解エッチング時の表面粗さが動圧軸受の内径精度となる。しかし、従来の電解エッチング法では、近年の要求精度、例えばエッチング面の表面粗さ（Ｒａ）で約  ０．２５  μｍ  以下を満足する面粗さが得られないという問題がある。
また、動圧軸受の内径の内径が小径になるに従い、動圧軸受製造時に焼結金属素材とコアロッドとがかみ込み現象を起こし、生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、動圧軸受の動圧溝の内周面を高い精度で転写成形でき、かつ生産性に優れた動圧軸受を生産するための動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、動圧軸受の内周面に動圧溝を転写成形するための動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法において、上記コアロッドがタングステンを含む超硬合金製であり、上記動圧溝に対応したコアロッドの溝形状がフォトリソグラフィー技術および電解エッチング法との組み合わせで形成され、上記電解エッチング法に使用される電解液が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから選ばれた少なくとも一つの水溶液であり、該水溶液濃度が  ５  重量％以上  ２５  ℃での飽和濃度以下であり、上記フォトリソグラフィー技術に使用されるフォトレジストが上記電解液に耐えるアルカリ耐性レジストであることを特徴とする。
また、上記アルカリ耐性レジストが合成ゴム系レジストであることを特徴とする。
【０００９】
タングステンを含む超硬合金を電解エッチングするときのエッチング面粗さについて検討したところ、電解エッチングにより一旦生成した白色付着物の三酸化タングステンがエッチング面の表面粗さに影響し、アルカリ電解液濃度が  ５  重量％以上になると、三酸化タングステンがタングステン酸イオンとして溶出することで反応面から除去される結果、エッチング面の表面粗さ（Ｒａ）が  ０．２５  μｍ  以下になることが分かった。また、この表面粗さ（Ｒａ）になると、焼結金属素材とコアロッドとがかみ込み現象の発生を抑えることが分かった。本発明はかかる知見に基づくものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る動圧軸受製造用コアロッドは、耐荷重変形性、耐摩耗性に優れたタングステンを含む超硬合金製ロッドの外周面を加工して得られる。タングステンを含む超硬合金としては、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ（Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ系が挙げられる。タングステンを含む超硬合金は、Ｃｏ量やＴｉＣ量等を変動させることにより所望の特性の超硬合金が得られる。日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ２０相当のタングステンを含む超硬合金が電解エッチング性に優れるため好ましい。
【００１１】
電解エッチング法に使用される電解液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはこれらの混合水溶液である。
タングステンを含む超硬合金を電解エッチングすると、電解液の種類により、エッチング後に供試表面に白色付着物の発生例がみられた。表１は電解エッチング後のエッチング面の状態を調査した結果である。エッチング条件は、供試材料として日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ２０相当の超硬材を用い、試験温度として室温、電解条件１５０ｍＡ／ｃｍ２×２００秒で行なった。電解エッチング反応により、白色付着物の発生例がみられなかった場合を○で表した。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
表１に示すように、水酸化ナトリウム電解液の場合、白色付着物の発生がみられなかった。また、同様に水酸化カリウム単独水溶液および水酸化ナトリウムと水酸化カリウムとの混合水溶液で電解エッチングした場合も白色付着物の発生がみられなかった。
電解エッチング法において、被加工物の構成元素は電子を放出してイオン化する。イオン化した元素は、水酸化イオンあるいは酸素イオンと反応して水酸化物、酸化物として水溶液中に拡散あるいは溶出していくことで除去される。超硬材料の場合は主成分である炭化タングステン（ＷＣ）がイオン化後ただちに酸素と反応して、三酸化タングステン（ＷＯ３）と二酸化炭素が生じるが、酸性および中性電解液中では、生成した三酸化タングステンがエッチング表面に沈着して白色付着物となる。
一方、アルカリ電解液の場合、生成した三酸化タングステンはタングステン酸イオンとして溶出することで反応面から除去されるので、白色付着物がみられない。なお、弗化水素を含む電解液の場合、生成した三酸化タングステンは弗化水素と反応して弗化タングステンとなり水溶液中に溶出するため、白色付着物がみられないが、後述するエッチング面の表面粗さ（Ｒａ）を約  ０．２５  μｍ  以下にすることが困難であった。
【００１４】
表１に示す電解エッチング条件において、水酸化ナトリウム水溶液の濃度を変化させて電解エッチングしたときのＪＩＳＫ２０相当のタングステンを含む超硬合金のエッチング表面の表面粗さを測定した。結果を図１に示す。図１は水酸化ナトリウム電解液濃度とエッチング面の表面粗さ（Ｒａ）との関係を示す図である。
エッチング面の表面粗さは動圧軸受の動圧面に転写されて動圧軸受の内径面となるため、表面粗さ（Ｒａ）が  ０．２５  μｍ  以下であることが望ましいが、電解液濃度が低くなるとエッチング面粗さが急激に大きくなる傾向があり、  ０．２５  μｍ  Ｒａを満たすためには  ５  重量％以上の電解液濃度が必要である。また、図１に示すように、エッチング面の粗さは電解液濃度が  １５  重量％以上で略一定となり安定する。そのため、好ましいアルカリ濃度は  １５  重量％以上である。電解液濃度の上限は電解エッチング作業のしやすさから室温（  ２５  ℃）における飽和濃度である。
【００１５】
動圧軸受製造用コアロッドの溝形状はフォトリソグラフィー法を用いて形成される。また、フォトレジストは、水酸化ナトリウム水溶液等の電解液に耐える耐アルカリ性フォトレジストが好ましい。
表２はレジストを水酸化ナトリウム溶液に室温で  ３０  分間浸漬した結果を示す表である。耐アルカリ性の評価は溶液に浸漬したときのレジスト膜の損傷（溶解、剥離）の有無で行なった。全く損傷がなく変化のない場合を○、何らかの損傷が生じる場合を×で示した。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
表２に示すように、評価したレジストの中では、合成ゴム系レジスト、特にソルベントフォトレジストＥＰＰＲ（東京応化社製）が優れた耐アルカリ性を示した。
以上の結果、本発明においては、合成ゴム系レジスト、アルカリ電解液、電解エッチングの組み合わせが高精度の動圧軸受製造用コアロッドを加工する上で好ましい。
【００１８】
【実施例】
動圧軸受製造用コアロッドに用いる日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ２０相当の超硬材（東京タングステン株式会社製のＧ２０）の外周面に動圧溝パターンを形成した。この超硬材の外周面に  ０．２〜０．５ｍｍ  の幅で約  ４  μｍ  の深さの溝をフォトリソグラフィー法および電解エッチング法により形成した。フォトリソグラフィー法に用いたレジストは、ソルベントフォトレジストＥＰＰＲ（東京応化社製）であり、電解液は  ２５  重量％の水酸化ナトリウム水溶液であり、電解エッチング条件は  ３０ｍＡ／ｃｍ２×６００  秒（ａｔ  ５  ℃）で行なった。
得られた溝パターン加工の溝断面形状を図２に示す。図２はパターンプロファイル図である。図２に示すように、溝深さ方向の形状も一定に制御されている。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の動圧軸受製造用コアロッドの溝加工方法は、上記コアロッドがタングステンを含む超硬合金製であり、電解エッチング法に使用される電解液が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムから選ばれた少なくとも一つの水溶液であり、該水溶液濃度が  ５  重量％以上  ２５  ℃での飽和濃度以下であり、フォトリソグラフィー技術に使用されるフォトレジストが上記電解液に耐えるアルカリ耐性レジストであるので、動圧軸受の動圧溝の内周面を高い精度で転写成形でき、かつ生産性に優れた動圧軸受を形成できる。
特にアルカリ耐性レジストが合成ゴム系レジストであるので、エッチング表面粗さの精度を約  ０．２５  μｍ  Ｒａ以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水酸化ナトリウム電解液濃度とエッチング面の表面粗さの関係図である。
【図２】溝パターン加工の溝断面形状を示すパターンプロファイル図である。
【図１】
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【図２】
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