(57)【要約】【課題】電極工具の表面上に形成される導電パターンの幅を容易に決定することができ、所要の幅の動圧溝を高精度に再現することのできる動圧溝の電解加工方法を提供する。【解決手段】電極工具１と被加工物３との間の加工間隙ｄに応じて、電極工具１の表面上に形成される導電パターン１ａの幅Ｌを補正することにより、生産前の試作等を繰り返すことなく、所要の幅Ｗの動圧溝形状を高精度に再現することができる。従って、電極工具上の導電パターン幅を決定する作業が容易になり、工数等の削減によって動圧軸受装置全体としてのコストダウンが可能になる。【選択図】  図１
2004230500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体によって表面に導電パターンが形成された電極と、被加工物とを、所定の加工間隙を開けて対向させ電解液中に浸漬するとともに、この電解液を電極と被加工物との間に流動させつつ、これら電極と被加工物との間に電流を流すことによって、この被加工物の表面に前記電極の導電パターンに対応した形状の微細な溝を形成する動圧溝の電解加工方法において、
前記電極上の導電パターン幅が、所要の動圧溝幅に対して、この電極と前記被加工物との間の加工間隙から導かれる係数により補正された電極を用いて加工を行なうことを特徴とする動圧溝の電解加工方法。
【請求項２】
電極と被加工物との間の加工間隙が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で行なう動圧溝の電解加工方法において、
前記電極上の導電パターン幅Ｌを次式により算出して、該パターン幅Ｌを決定することを特徴とする請求項１に記載の動圧溝の電解加工方法。
Ｌ＝Ｗ−２ｄ
Ｗ：所要の動圧溝幅
ｄ：加工間隙
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧軸受装置の部材に形成される動圧溝の電解加工方法に関し、更に詳しくは、所要の幅の動圧溝を容易に再現することのできる動圧溝の電解加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属の表面加工に用いられる電解加工法は、食塩水や硝酸ナトリウム水溶液等の電解液中に、加工形状に対応した形状の導電部を有する電極（以下、電極工具と記述する）を被加工物の表面に近接して対向配置し、この電極工具と被加工物との間に電流を流すことにより、被加工物表面を電気化学的に溶解させて、電極工具の導電部形状（加工パターン）に対応した彫り込み形状を形成する加工方法である。
【０００３】
電解加工は、近年、電極工具と被加工物の加工対象面を所定の間隔で固定し、電解液を循環させながら、あらかじめ設定された印加総電気量を目標値として、所定回数のパルス電流を流し加工を行うことで、微細パターンの加工に多用されるようになってきている。特に、ハードディスク装置等の高速および高精度の回転が要求される機構に用いられる動圧軸受装置の動圧溝は、その溝深さをμｍオーダーで加工することが要求されることから、その加工には、高精度加工が可能な電解加工が好適に採用されている（例えば、本出願人らによる特許出願：特願２００１−３９３７３７号あるいは特許文献１等を参照。）。
【０００４】
図４は、動圧溝を形成するのに用いられる電解加工装置の全体構成を模式的に表した図である。
動圧溝が形成されるべき被加工物（ワーク）１３は、所定の加工対象面に、金属製の基体１０からなる電極（電極工具１１）を所定の距離をおいて対向させた状態で加工槽２１内に配置される。加工槽２１には、電解液槽２２と通じる液流入管２２ａと液排出管２２ｂが配置されており、ポンプ２３の駆動により、被加工物１３と電極工具１１の間のすき間（加工間隙３０）に電解液が流れるようになっている。被加工物１３には加工用電源２４の正極が接続される一方、電極工具１１には同じく加工用電源２４の負極が接続され、これらの被加工物１３と電極工具１１の間に電解液を流した状態で、パルス電流が流される。電極工具１１と被加工物１３との対向面には、絶縁体１２によって所定の導電パターン（導電部１１ａ）が形成されており、電解液を介在させた状態で、加工用電源２４からの電流が、導電部１１ａと被加工物１３との間に流れることで、電気化学反応により導電部１１ａに対向する部位の被加工物１３が溶出し、この被加工物１３の表面に電極工具１１の導電パターンと同等のパターンの動圧溝が転写形成されることになる。
【０００５】
また、このような動圧溝の電解加工に関し、電極工具の露出部の幅が所定値以下の条件においては、電極工具表面の露出部のパターン幅が広くなると形成される動圧溝の深さが深くなり、露出部のパターン幅が狭くなると形成される動圧溝の深さが浅くなるという現象を利用して、位置に応じて任意の溝深さの動圧溝を形成する電解加工方法も提案されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０８６０２０号公報
【特許文献２】特開平１０−２１７０３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような動圧溝の電解加工方法においては、所要の動圧溝幅を得るために必要とされる電極工具表面の導電パターン幅を決定する作業が煩雑で、工数もかかってしまうという問題があった。
【０００８】
電解加工により彫り込まれる動圧溝の幅は、加工間隙等の条件により変化することから、所要の幅の動圧溝を高精度に形成するには、加工開始前にその加工条件における最適な導電パターン幅を試作等により決定しておかねばならない。しかしながら、事前に繰り返される多くの試作は、作業の手間を増大させる上、加工にかかる経費をも上昇させてしまうことになり、動圧軸受装置全体としてのコストダウンを難しくする要因ともなっていた。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、電極工具の表面上に形成される導電パターンの幅を容易に決定することができ、所要の幅の動圧溝を高精度に再現することのできる動圧溝の電解加工方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、絶縁体によって表面に導電パターンが形成された電極と、被加工物とを、所定の加工間隙を開けて対向させ電解液中に浸漬するとともに、この電解液を電極と被加工物との間に流動させつつ、これら電極と被加工物との間に電流を流すことによって、この被加工物の表面に前記電極の導電パターンに対応した形状の微細な溝を形成する動圧溝の電解加工方法において、前記電極上の導電パターン幅が、所要の動圧溝幅に対して、この電極と前記被加工物との間の加工間隙から導かれる係数により補正された電極を用いて加工を行なうことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記電極と前記被加工物との間の加工間隙が０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で行なう動圧溝の電解加工方法においては、この電極上の導電パターン幅Ｌを次式により算出して、該パターン幅Ｌを決定することを特徴とする（請求項２）。
Ｌ＝Ｗ−２ｄ  （Ｗ：動圧溝幅  ｄ：加工間隙）
【００１２】
本発明は、動圧溝の電解加工方法において、電極（電極工具）と被加工物との間の加工間隙を事前に設定し、その加工条件下で彫り込まれる動圧溝の幅を予測することによって、所望の動圧溝形状を容易に形成しようとするものである。
【００１３】
本発明の発明者らは、動圧溝のような微細な形状の電解加工に関し、鋭意研究の結果、その他の加工条件を同一とした場合、図３に示すグラフのように、加工間隙ｄと、電解加工によって得られる動圧溝の幅Ｗとの間に、一次の関係式が成り立つことを見出した。
【００１４】
すなわち、本発明の電解加工方法によれば、所望の動圧溝幅に対して必要とされる導電パターンの幅を、あらかじめ設定した電極工具と被加工物との間の距離（加工間隙）から求めた係数により補正し、この補正後のパターン幅を備えた電極工具を用いて電解加工を行なうことにより、生産前の試作等を繰り返すことなく、所要の動圧溝形状を高精度に再現することができる。従って、電極工具上の導電パターン幅を決定する作業が容易になり、工数等の削減によって動圧軸受装置全体としてのコストダウンが可能になる。
【００１５】
また、本発明者らは、動圧溝の加工において通常用いられる０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の加工間隙での電解加工において、電極工具上の導電パターン幅Ｌ，加工後の動圧溝幅Ｗおよび加工間隙ｄの間に、Ｌ＝Ｗ−２ｄの関係が成り立つことを見出し、この関係式を用いることによって、所要の幅の動圧溝を得るのに最適な導電パターン幅Ｌを、事前に容易に求めることが可能となった。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における動圧溝の電解加工方法を説明する模式図である。なお、本実施の形態に用いられる電解加工装置は、図４に示す従来例と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
本実施の形態における動圧溝の電解加工に使用される電解液の種類は、特に限定されるものではないが、一般に硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）３０重量％以下の水溶液が好適に用いられる。また、加工用電源にはパルス電源が好適に採用されており、電極工具１と被加工物３との間の加工間隙に前記の電解液を０．１Ｌ／ｍｉｎの割合で流した状態で、この例においては１５０Ａ／ｃｍ２以下の電流密度のパルス電流を複数回印加することで、総印加電気量を制御しながら加工が行われる。
【００１８】
ここで、図１に示すように、電極工具１と被加工物３との間の加工間隙ｄを所定の距離（例えば０．１ｍｍ）に設定した状態で電流を流すと、この電流は絶縁体２により電極工具１表面に形成された導電パターン（導電部１ａ）と、この導電パターンに対向する被加工物３表面との間に流れる。そして、電流による電気化学反応によりこの導電部１ａに対向する部位とその周囲の被加工物３が溶出し、その表面に導電部１ａのパターン（パターン幅Ｌ）に応じた形状の動圧溝３ａ（溝幅Ｗ）が形成されることとなる。
【００１９】
本実施の形態における電解方法の特徴は、電極工具上の導電パターン幅Ｌの決定方法にある。この導電パターン幅Ｌは、従来のように試作等を用いた経験値から求められたものではなく、所要の動圧溝幅Ｗに対して、あらかじめ設定された電極工具１と被加工物３との間の距離（加工間隙ｄ）から計算された値によって設定されている。
【００２０】
すなわち、この例のように加工間隙を０．１ｍｍとして電解加工を行なう場合は、これらの変数の間にＬ＝Ｗ−２ｄの関係が成り立ち、動圧溝は、幅Ｗが導電パターン幅Ｌに対して加工間隙ｄの２倍分横方向に広がるように形成されることが確認されている。従って、例えば目標とする動圧溝幅Ｗが０．２５ｍｍの場合、導電パターンの幅Ｌは、加工間隙ｄの０．１ｍｍｍの２倍分を減じた０．０５ｍｍにあらかじめ形成されているのである。
【００２１】
以上の方法により、本実施の形態における動圧溝の電解加工は、試作等による事前の設定・確認作業を繰り返すことなく、目標とする動圧溝幅を得るために最適な導電パターン幅を容易に決定することができる。また、この方法は、加工により得られる動圧溝の形状精度を向上させる効果も併せて奏することができる。
【００２２】
なお、数μｍ〜数十μｍの溝深さの動圧溝を±０．５μｍ程度の高精度で加工するには、加工間隙ｄを一定の範囲とし、低電流密度で電流を流しながら加工を行なうことが望ましい。すなわち、このような動圧溝加工においては、加工間隙ｄを０．０５ｍｍ未満とした場合、加工間隙に対する設定誤差の割合が増大し、加工深さおよび加工幅のばらつきが大きくなってしまうため、正確な動圧溝形状を再現することが困難となる。また、加工間隙ｄが、０．２ｍｍを超える場合は、加工するために高い電流密度を必要とし、加工された動圧溝形状が幅広となってしまうため、精密な彫り込み加工には不向きである。そのため、加工間隙ｄが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で動圧溝の形成を行うことが最適範囲となる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態における動圧溝の電解加工方法を説明する模式図である。この実施の形態は、本発明をラジアル動圧溝６ａの形成に適用したものであって、電解加工装置の基本的な構造および加工条件等は第１の実施の形態と同様である。
【００２４】
このようなラジアル動圧溝６ａの電解加工は、円筒状の被加工物６（スリーブ）の内周に、絶縁体５によって表面に所定の導電パターン４ａが形成された円筒状の電極工具４を対向配置し、被加工物６と電極工具４の間のすき間（加工間隙）に電解液を流した状態で、これらの間にパスル電流を印加することによって行われる。
【００２５】
このラジアル動圧溝の形成において特に問題となるのは、第１の実施の形態と異なり、加工間隙ｄを自由に調整することができない点である。このような電解加工においては、電極工具４と、動圧溝６ａが形成されるべき被加工物（スリーブ）６とを、１つの中心点に対して同心状に配置しなければならず、加工間隙ｄも全周にわたり一定値となる。
【００２６】
ここで、本発明の電解加工方法によれば、この例における電極工具４上の導電パターン幅Ｌも、試作等を用いた経験値から求めるのではなく、所要の動圧溝幅Ｗに対して、あらかじめ決定された電極工具４の外径と被加工物の内径との差（加工間隙ｄ）から、計算によって設定することができる。
【００２７】
従って、本実施の形態における動圧溝の電解加工方法も、目標とする動圧溝幅を得るために最適な導電パターン幅を容易に決定することができ、工数等の削減が可能になるとともに、加工により得られる動圧溝形状の精度を向上させることができる。
【００２８】
なお、この実施の形態においては、スリーブ側の動圧溝を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、シャフト側に動圧溝を形成する電解加工にも適用でき得ることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の動圧溝の電解加工方法によれば、電極工具と被加工物との間の加工間隙に応じて、電極工具の表面上に形成される導電パターンの幅を補正することにより、生産前の試作等を繰り返すことなく、電極工具上の導電パターン幅を容易に決定することができる。また、工数等の削減効果によって、動圧軸受装置全体としてのコストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における動圧溝の電解加工方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における動圧溝の電解加工方法を示す模式図である。
【図３】動圧溝の電解加工における間隙ｄと形成された動圧溝の幅Ｗとの関係を示すグラフである。
【図４】動圧溝の電解加工に用いられる電解加工装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１，４  電極工具
１ａ，４ａ  露出部（導電パターン）
２，５  絶縁体
３，６  被加工物
３ａ，６ａ  動圧溝
１１  電極工具
１１ａ  導電部
１２  絶縁体
１３  被加工物
２１  加工槽
２２  電解液槽
２２ａ  液流入管
２２ｂ  配排出管
２３  ポンプ
２４  加工用電源
３０  加工間隙
Ｌ：露出部（導電パターン）の幅
Ｗ：動圧溝の幅
ｄ：電極工具と被加工物の距離（加工間隙）
【図１】
2004230500.tif 000003
【図２】
2004230500.tif 000004
【図３】
2004230500.tif 000005
【図４】
2004230500.tif 000006