(57)【要約】【課題】回転機器の生産において動圧発生溝の形状の変動を抑制する技術を提供する。【解決手段】本発明の回転機器の生産方法によれば、相対回転することによって流体動圧を発生する動圧発生溝が形成される部分を含む回転機器の生産方法であって、チタン化合物の下層膜と、チタン化合物とは別のチタン化合物の表層膜と、が多重コーティングされた刃先を有する切削工具を準備することと、動圧発生溝が形成されるべき部分に刃先を振動させながら接触することにより、動圧発生溝を形成することと、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転することによって流体動圧を発生する動圧発生溝が形成される部分を含む回転機器の生産方法であって、
チタン化合物の下層膜と、前記チタン化合物とは別のチタン化合物の表層膜と、が多重コーティングされた刃先を有する切削工具を準備することと、
前記動圧発生溝が形成されるべき部分に前記刃先を振動させながら接触させることにより、前記動圧発生溝を形成することと、
を含む回転機器の生産方法。
【請求項２】
前記別のチタン化合物の表層膜は前記チタン化合物の下層膜より硬いことを特徴とする請求項１に記載の回転機器の生産方法。
【請求項３】
前記チタン化合物の下層膜は前記別のチタン化合物の表層膜より熱伝導率が高いことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機器の生産方法。
【請求項４】
前記チタン化合物の下層膜はホウ化チタニウム（ＴｉＢ２）を主成分として含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項５】
前記チタン化合物の下層膜は物理気相成長膜であることを特徴とする請求項４に記載の回転機器の生産方法。
【請求項６】
前記別のチタン化合物の表層膜は炭窒化チタニウム（ＴｉＣＮ）を主成分として含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【請求項７】
前記別のチタン化合物の表層膜は化学的気相成長膜であることを特徴とする請求項６に記載の回転機器の生産方法。
【請求項８】
前記チタン化合物の下層膜の平均膜厚は前記別のチタン化合物の表層膜の平均膜厚より薄いことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回転機器の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク駆動装置などの回転機器は、流体動圧軸受機構を備えることで回転精度が向上し、一層の高密度・大容量化が可能になっている。また、流体動圧軸受機構を備える回転機器は、使用環境が拡大してより小型化と剛性向上が求められている。しかし、流体動圧軸受機構は小型化すると剛性が低下する傾向があり、これらのニーズは二律背反の関係にあった。
【０００３】
一方、本出願人は、小型でも効率的に動圧を発生させ得る形状の動圧発生溝を提供するため、振動切削加工により動圧発生溝を形成する方法を開示している（例えば、以下の特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３１７３２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８５６５８号公報
【０００５】
この方法は、加工ツールの先端を振動させて被加工部材に非連続の微小溝を周毎に加工することにより整列する微小溝の集合として縞模様状に配列された複数の動圧発生溝を形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、このような回転機器について、動圧発生溝の形状の精度向上のために、振動切削加工により動圧発生溝を形成する方法について様々な検討をした。特に、ステンレス鋼製の被加工部材に振動切削加工により動圧発生溝を形成する実験を行った。例えば２００個の被加工部材動圧発生溝を形成した時点で、切削工具の先端は摩耗変形しており、これにより動圧発生溝の形状が変動することが判明した。
振動切削加工によりステンレス鋼製の部材に動圧発生溝を形成すると、切削と非切削とが極めて短い周期で繰り返されるため、切削工具の先端に対して急加熱と冷却のヒートショックが繰り返されことによって、切削工具の先端の金属疲労が亢進して摩耗変形するものと考えられる。
【０００７】
動圧発生溝の形状の変動を抑制するために、切削工具を頻繁に交換する方法も考えられる。しかし、切削工具の交換及びその調整に多大な時間を要することにより生産効率が低下しコストアップする問題がある。
【０００８】
このような課題は、ステンレス鋼の部材に動圧発生溝を形成する場合に限られず、他の材料の部材に動圧発生溝を形成する場合にも生じ得る。
【０００９】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転機器の生産において動圧発生溝の形状の変動を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様の回転機器の生産方法によれば、相対回転することによって流体動圧を発生する動圧発生溝が形成される部分を含む回転機器の生産方法であって、チタン化合物の下層膜と、チタン化合物とは別のチタン化合物の表層膜と、が多重コーティングされた刃先を有する切削工具を準備することと、動圧発生溝が形成されるべき部分に刃先を振動させながら接触することにより、動圧発生溝を形成することと、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、動圧発生溝の形状の変動を抑制する回転機器の生産方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る回転機器（ディスク駆動装置）の構成を例示する図である。
【図２】実施形態に係るディスク駆動装置の要部構成を例示する断面図である。
【図３】動圧発生溝を切削加工する切削加工装置の概略構成を例示する図である。
【図４】動圧発生溝を切削加工する切削加工装置の概略構成を例示する図である。
【図５】シャフト環囲部材の内周面に形成された動圧発生溝を例示する展開図である。
【図６】図５の一部を拡大して示す拡大斜視図である。
【図７】切削加工装置において微小溝を形成する様子を模式的に例示する図である。
【図８】微小溝が配列する様子を模式的に例示する図である。
【図９】切削工具の概略構成を例示す側面図である。
【図１０】切削工具の概略構成を例示す上面図である。
【図１１】切削工具の刃先の多重コーティングの様子を模式的に例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１４】
実施の形態に係る回転機器は、例えば、磁気的にデータを記録する磁気記録ディスクを搭載し、それを回転駆動するハードディスクドライブなどのディスク駆動装置として好適に用いることができる。このディスク駆動装置は、静止体に軸支機構を介して回転自在に取り付けられる回転体を含むことができる。この回転体は、例えば磁気記録ディスクなどの被駆動メディアを搭載するように構成された搭載機構を含むことができる。この軸支機構は、例えば潤滑流体を含み、潤滑流体に動圧を発生させることができる。この軸支機構は、例えば静止体と回転体の何れかに構成されたラジアル軸支機構とスラスト軸支機構とを含むことができる。このスラスト軸支機構は、例えばラジアル軸支機構の半径方向外側に配置することができる。このディスク駆動装置は、回転体に回転トルクを付与すべき回転駆動機構を備えることができる。この回転駆動機構は、例えばブラシレススピンドルモータとすることができる。この回転駆動機構は、コイルとマグネットを含むことができる。
【００１５】
（実施の形態）
図１〜３を参照する。図１〜３では説明する上で重要ではない部材は省略して示している。
図１は、実施の形態に係る回転機器の一例であるディスク駆動装置１００を示す斜視図である。図１は、発明の理解を容易にするため、トップカバー２２を分離した状態を示す。図２は図１のＡ−Ａ線断面図の回転軸Ｒの左側を示している。図２は、理解を容易にするため、トップカバー２２を載置し中央ネジ７４を取り付ける前の状態を示している。
ディスク駆動装置１００は、シャーシー２４と、シャフト１１０と、ハブ２６（図１では図示せず）と、磁気記録ディスク６２と、キャップ１３２と、クランパー７８と、データリード／ライト部６０と、トップカバー２２と、中央ネジ７４と、例えば６個の周辺ネジ１０４と、を含む。
以降シャーシー２４に対してハブ２６が設けられる側を上側として説明する。また、回転体の回転軸Ｒに沿った方向を軸方向と、回転軸Ｒに鉛直な平面上で回転軸Ｒを通る任意の方向を半径方向と、当該平面上における任意の方向を平面方向ということがある。かかる方向の表記はディスク駆動装置１００が使用される姿勢を制限するものではなく、ディスク駆動装置１００は任意の姿勢で使用され得る。
【００１６】
磁気記録ディスク６２は、例えば、直径が約９０ｍｍのアルミニウム合金製の３．５インチ型磁気記録ディスクであり、その中央の孔の直径は２５ｍｍである。例えば６枚の磁気記録ディスク６２が、ハブ２６に搭載され、ハブ２６の回転に伴って回転する。磁気記録ディスク６２は、スペーサー７２とクランパー７８とによってハブ２６に固定される。クランパー７８とスペーサー７２については後述する。
【００１７】
シャーシー２４は、ディスク駆動装置１００の底部を形成する底板部２４Ａと、磁気記録ディスク６２の載置領域を囲むように底板部２４Ａの外周に沿って形成された外周壁部２４Ｂと、を有する。外周壁部２４Ｂの上面には、ネジ孔２４Ｃが、例えば６つ設けられる。なおシャーシーはベースと表記することがある。
【００１８】
データリード／ライト部６０は、記録再生ヘッド（不図示）と、スイングアーム６４と、ボイスコイルモータ６６と、ピボットアセンブリ６８と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム６４の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク６２にデータを記録し、あるいは、磁気記録ディスク６２からデータを読み取る。ピボットアセンブリ６８は、スイングアーム６４をシャーシー２４に対してヘッド回転軸Ｓの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ６６は、スイングアーム６４をヘッド回転軸Ｓの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク６２の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ６６およびピボットアセンブリ６８は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。
【００１９】
トップカバー２２は、略矩形の薄板で、周辺に設けられる例えば６つのネジ貫通孔２２Ｃと、シャーシー側に向かって下向きに突出するカバー突出部２２Ｅと、カバー突出部２２Ｅの中央部に設けられる中央孔２２Ｄとを有する。カバー突出部２２Ｅは回転軸Ｒを中心として周設される。トップカバー２２は、例えばアルミニウム板や鉄鋼板をプレス加工することによって所定の形状に形成される。トップカバー２２は、例えば鍍金等の表面層を有してもよい。トップカバー２２は、例えば、６つの周辺ネジ１０４を用いてシャーシー２４の外周壁部２４Ｂの上面に固定される。６つの周辺ネジ１０４は、６つのネジ貫通孔２２Ｃと、６つのネジ孔２４Ｃにそれぞれ対応する。特にトップカバー２２と外周壁部２４Ｂの上面とは互いに固定される。ディスク駆動装置１００の内側には、シャーシー２４の底板部２４Ａと、外周壁部２４Ｂと、トップカバー２２と、で囲まれるディスク収納空間７０が構成される。このディスク収納空間７０は密閉され、例えばヘリウムを含む清浄な気体で満たされる。トップカバー２２は、中央ネジ７４が中央孔２２Ｄを貫通して収納孔１１０Ａに螺合して嵌め合わされることによってシャフト１１０に結合される。
【００２０】
図２は図１のＡ−Ａ線断面図の回転軸Ｒの左側を示している。静止体２は、軸体６と、ステータコア３２と、コイル３０と、フレキシブルプリント配線板３４と、をさらに含む。軸体６はシャフト１１０と、シャフト１１０の一端側に固定されたトップフランジ１２と、シャフト１１０の他端側に固定されたスラストカップ１１２とを含む。回転体４は、ハブ２６と、軸受体８と、キャップ１３２と、ヨーク１３８と、マグネット２８と、梁部材１３０とを有する。回転体４と静止体２とは、軸体６と軸受体８との隙間の一部に、例えば連続的に介在する潤滑流体２０を含む。軸受体８は、シャフト１１０を隙間を介して環囲するシャフト環囲部材４２を備える。シャフト環囲部材４２はハブ２６に固定される。また、軸体６と、軸受体８と、潤滑流体２０とは後述する動圧発生溝とともに軸受機構５２を構成する。
【００２１】
（シャーシー）
シャーシー２４は、一例として、アルミニウムの合金をダイカスト成型により一体に形成される。シャーシー２４は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムのなどの金属板をプレス加工して形成してもよい。この場合シャーシー２４は、一部にプレス加工によって型押しされた型押し面を含む。シャーシー２４は、例えばニッケル等の鍍金層、あるいは例えばエポキシ樹脂等の樹脂コーティング層などの表面処理層を有してもよい。また、シャーシー２４は、一部が樹脂で形成された部分を含んでもよい。シャーシー２４は底板部２４Ａが２枚以上の板が積層されてもよい。
【００２２】
シャーシー２４は、回転軸Ｒを中心とした上面視で円筒状の突出部２４Ｅと、突出部２４Ｅの中央に軸方向に延在して貫通する軸受孔２４Ｄとを備える。突出部２４Ｅは、底板部２４Ａの上面からハブ２６に向かって突出する。突出部２４Ｅの上面はスラストカップ１１２と軸方向に対向する。軸受孔２４Ｄの内周壁は回転軸Ｒを中心とした上面視で円筒状に形成される。軸受孔２４Ｄの内周壁には軸受機構５２の軸体６の一部が挿入され固着される。軸受孔２４Ｄは底部を有する非貫通孔であってもよい。
【００２３】
（ステータコア）
ステータコア３２は、円環部と、円環部から半径方向に延在する例えば１２個の突極とを含む。ステータコア３２は、例えば、それぞれが０．２ｍｍ〜０．３５ｍｍ厚の電磁鋼板を５枚〜３０枚積層しカシメにより一体化して形成される。実施の形態では、一例として、０．２ｍｍ厚の電磁鋼板を１７枚積層している。ステータコア３２の表面には、例えば、電着塗装膜や粉体塗装膜などの表面層が設けられる。ステータコアは、磁性粉体が所定の形状に結合されたソリッドコアであってもよい。
【００２４】
ステータコア３２は、その円環部の内周側の下端部分が突出部２４Ｅの外周面に設けた段部に嵌め込まれて着座する。ステータコア３２は、その円環部の内周側が突出部２４Ｅの段部に圧入、接着またはこれらを併用した方法によって結合される。ステータコア３２は、その円環部の内周側がスラストカップ１１２のフランジ環囲部１８の外周面に接着剤により接着固定される。実施の形態では、軸方向において、ステータコア３２の円環部の内周面の５０％〜９０％の領域が固定的に支持される結合領域に含まれる。この場合、ステータコア３２の振動を一層抑制することができる。ステータコア３２を固定する接着剤は蛍光体を含んでもよい。
【００２５】
（コイル）
コイル３０は、ステータコア３２の各突極にワイヤが所定の回数だけ巻回されて形成される。ワイヤは、例えば軟銅などの導体芯線の表面に、例えばウレタン樹脂の絶縁層を被覆して形成される。ワイヤの表面には、ポリアミド化合物などの潤滑物質が付着されてもよい。コイル３０の引き出し線３０Ａは、シャーシー２４の底板部２４Ａの下面に設けられたフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit Board）３４の配線導体に電気的に接続される。コイル３０は、図示しない駆動回路からフレキシブルプリント配線板３４を通じて駆動電流が流されることによって突極に沿って界磁磁界を発生する。
【００２６】
（ハブ）
ハブ２６は、それぞれ上面視で回転軸Ｒを囲む環状の円盤部２６Ｄと、嵌合部２６Ｅと、載置部２６Ｊとを含み、例えば、アルミニウム合金などの非鉄金属材料やステンレス鋼などの鉄鋼材料から切削加工によって形成される。円盤部２６Ｄは、半径方向に延在し、中央に軸方向に貫通する開口２６Ｂが設けられる。嵌合部２６Ｅは、円盤部２６Ｄの外周部から軸方向下側に延在して円筒状の外周面に磁気記録ディスク６２の中央孔が嵌合する。載置部２６Ｊは、嵌合部２６Ｅの下側の外周面から半径方向外向きに延在し、一番下の磁気記録ディスク６２が載置される。ハブ２６は、円盤部２６Ｄと嵌合部２６Ｅと載置部２６Ｊとは一体に形成される。
【００２７】
ハブ２６は、ＬＰＣ（Liquid crystal polymer）などの樹脂材料から形成される部分を含んでもよい。ハブ２６は、コーティングや鍍金などによる表面層を設けてもよい。例えば、表面の剥離を防止することができる。
【００２８】
（スペーサー）
スペーサー７２は、上面視で中空リング状の部材で、例えばＳＵＳ３０３（ステンレス鋼の一種。以下同様）などの金属材料から切削加工によって形成される。スペーサー７２は、その内周面が嵌合部２６Ｅに嵌合し、それぞれ下側の磁気記録ディスク６２と上側の磁気記録ディスク６２との間に設けられる。各スペーサー７２は各磁気記録ディスク６２を離間する。各磁気記録ディスク６２はスペーサー７２とクランパー７８とによってハブ２６に固定される。
【００２９】
（クランパー）
クランパー７８は、上面視で略中空円盤状の部材で、例えばＳＵＳ３０３などの金属材料から切削加工によって形成される。クランパー７８は、外周部の下端から軸方向に延在する周状の押え部７８Ｂと、内周部の下端から軸方向に延在する周状の延在部７８Ａと、を含む。クランパー７８は、延在部７８Ａの最下端が押え部７８Ｂの最下端より軸方向下側に位置する。クランパー７８は、一例として、スクリュー等のファスナー（不図示）によってハブ２６の上面に固定される。クランパー７８は、押え部７８Ｂが磁気記録ディスク６２の上面に当接する。
【００３０】
クランパー７８は、延在部７８Ａがハブ２６の円盤部２６Ｄに軸方向で周状に窪むガイド部４Ｂに進入する。特に、ガイド部４Ｂは円盤部２６Ｄの内周面の上端側の一部が拡径して設けられる。クランパー７８は、延在部７８Ａがガイド部４Ｂによって位置決めされる。ガイド部４Ｂはハブ２６の代わりに軸受機構５２のシャフト環囲部材４２の外周面の上端側の一部が縮径して設けられてもよい。
【００３１】
（ヨーク）
ヨーク１３８は、それぞれ上面視で環状の中空の円筒部と、円筒部の上端から半径方向内側に延在する延在部と、を含み、例えば軟磁性を有する鉄鋼材料から、プレス加工や切削加工によって形成される。ヨーク１３８は、円筒部の外周面がハブ２６の嵌合部２６Ｅの内周面に接着固定される。この接着剤は蛍光体を含んでもよい。ヨーク１３８は、円筒部の内周面にマグネット２８を嵌合し接着固定する。この接着剤は蛍光体を含んでもよい。ヨーク１３８は、延在部の下端がマグネット２８に当接し、延在部の上端がハブ２６に当接する。ヨーク１３８は、表面に鍍金やコーティングなどによる表面層を有してもよい。
【００３２】
（マグネット）
マグネット２８は、上面視で中空の円筒状の部材で、例えばフェライト系の磁石材料や希土類系の磁石材料から形成される。マグネット２８は、バインダーとして、ポリアミドなどの樹脂を含んでもよい。マグネット２８は、その表面に電着塗装やスプレー塗装などによる表面層を有してもよい。マグネット２８は、ステータコア３２の突極と半径方向に対向する内周面に、一例として、８極または１６極の磁極が設けられる。マグネット２８は、その外周面がヨーク１３８の内周面に接着固定される。マグネット２８は、フェライト系マグネットの層と希土類系マグネットの層とが積層されて形成されてもよい。マグネット２８は、その高さ寸法がステータコア３２の高さ寸法より大きくされてもよい。
【００３３】
（流体軸受機構）
軸体６と、軸受体８と、潤滑流体２０とは、さらに軸受機構５２を構成する。軸受機構５２は、軸体６と軸受体８の軸方向隙間にスラスト動圧軸受部が設けられ、軸体６と軸受体８の半径方向隙間にラジアル動圧軸受部が設けられる。軸受機構５２は、軸体６と軸受体８との隙間に潤滑流体２０を保持するように構成される。
【００３４】
（軸体）
軸体６は、シャフト１１０と、シャフト１１０のシャーシー２４から遠い方の一端側に固定されるトップフランジ１２と、シャフト１１０の他端側に固定されるスラストカップ１１２と、を含む。
【００３５】
（シャフト）
シャフト１１０は、回転軸Ｒに沿って延伸する略円筒状の部材で、例えば、ＳＵＳ４２０Ｊ２（ステンレス鋼の一種。以下同様）やＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３などの鉄鋼材料から切削加工や研削加工によって形成される。シャフト１１０は、一端側の端面に、中央ネジ７４等のファスナーを収納する収納孔１１０Ａが回転軸Ｒに沿って形成される。シャフト１１０は、焼き入れされてもよい。シャフト１１０は、外周面やトップフランジ１２の下面が研摩されてもよい。シャフト１１０は樹脂などの他の材料や、プレス加工やモールディングなど他の方法を用いて形成されてもよい。
【００３６】
（トップフランジ）
トップフランジ１２は、上面視で円環状の部材で、シャフト１１０と一体に形成される。トップフランジ１２は、その外周面にシャーシー２４に近づくほど回転軸Ｒからの半径方向の距離が大きくなるようなテーパー面を有する。トップフランジ１２は隙間を介し外筒部１３６に環囲される。トップフランジ１２は、シャフト環囲部材４２の上面と軸方向に対向する部分を有する。
【００３７】
トップフランジ１２はトップフランジ１２はシャフト１１０と別体に形成されて接着固定されてもよい。この場合、トップフランジ１２は、例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３などの鉄鋼材料から切削加工によって形成できる。
【００３８】
（スラストカップ）
スラストカップ１１２は、それぞれ上面視で回転軸Ｒを囲む中空環状の部材で、例えばＳＵＳ４３０や真鍮などの金属材料から切削加工によって形成される。スラストカップ１１２は、フランジ部１６と、フランジ環囲部１８と、シャフトリング１２０とを含む。フランジ部１６は、シャフト１１０から半径方向に張り出す。シャフトリング１２０は、フランジ部１６から下向きに突出してシャフト１１０を環囲する。フランジ部１６とシャフトリング１２０には、回転軸Ｒに沿ってシャフト挿入孔１６Ｂが形成される。フランジ環囲部１８は、フランジ部１６の外周からハブ２６に向かって上向きに突出する。
【００３９】
スラストカップ１１２は、フランジ部１６とフランジ環囲部１８とシャフトリング１２０とが一体に形成される。スラストカップ１１２は、フランジ部１６とフランジ環囲部１８とシャフトリング１２０との一部が別に形成されて結合されてもよい。
【００４０】
スラストカップ１１２は、シャフト挿入孔１６Ｂにシャフト１１０が挿入され、圧入などの締まり嵌めによって固定される。シャフト１１０とスラストカップ１１２の結合部には接着剤が介在してもよい。この接着剤は蛍光体を含んでもよい。スラストカップ１１２はシャフト１１０と一体に形成されてもよい。
【００４１】
（軸受体）
軸受体８は、それぞれ上面視で略円環状のシャフト環囲部材４２と、外筒部１３６とを含む。軸受体８は、シャフト環囲部材４２の外周面の上部側がハブ２６の中央部に軸方向に設けられる開口２６Ｂに結合され結合部を形成する。当該結合部は、例えば焼き嵌めや圧入等の締り嵌めによって固定される締り嵌め領域４Ｄと、隙間嵌め領域４Ｃとを含む。隙間嵌め領域４Ｃには接着剤が介在する。この接着剤は蛍光体を含んでもよい。締り嵌め領域４Ｄは、軸方向で隙間嵌め領域４Ｃのシャーシー２４側に設けられる。締り嵌め領域４Ｄは、軸方向で上下の動圧発生溝５０の間であって、動圧発生溝５０と軸方向にオーバーラップしない位置に設けられる。
【００４２】
（シャフト環囲部材）
シャフト環囲部材４２は、例えば、ＳＵＳ４３０や真鍮などの金属材料から切削加工して形成される。シャフト環囲部材４２は、シャフト１１０を隙間を介して環囲する内周面と、トップフランジ１２の下面と軸方向に隙間を介して対向する上端部と、フランジ１６の上面と軸方向に隙間を介して対向する下端部とを含む。シャフト環囲部材４２は、その内周面に半径方向外向きに拡径して窪んだ潤滑剤溜まり部が設けられる。
【００４３】
（外筒部）
外筒部１３６は、シャフト環囲部材４２から軸方向で上向きに突出してトップフランジ１２を環囲する。外筒部１３６はシャフト環囲部材４２と一体に形成される。外筒部１３６はシャフト環囲部材４２と別体に形成されて接着固定されてもよい。
【００４４】
（保持構造及びシール構造）
軸受機構５２は、軸受体８と軸体６の隙間に潤滑流体を保持するように構成された保持構造と、潤滑流体の流出を抑制するシール構造と、を含む。保持構造は、トップフランジ１２とシャフト環囲部材４２の隙間と、シャフト環囲部材４２とシャフト１１０の半径方向隙間と、シャフト環囲部材４２とフランジ１６部との隙間と、流体通路ＢＰと、を含む。シール構造は、保持構造に接続され外部に向かって拡幅するテーパー空間を含んでもよい。特に、軸受機構５２は、それぞれ保持構造に接続される第１テーパー空間１２４と、第２テーパー空間１２２と、を含む。換言すると、第１テーパー空間１２４と第２テーパー空間１２２は、保持構造の内側に向かって隙間が小さくされた空間である。
【００４５】
（第１テーパー空間）
トップフランジ１２の外周面と外筒部１３６の内周面の半径方向の隙間は軸方向上側に向けて徐々に拡大するテーパー状の第１テーパー空間１２４が形成される。第１テーパー空間１２４の外壁と内壁には潤滑流体２０の第１気液界面ＬＢ１が接し、毛細管力によって潤滑流体２０の飛散を抑制するキャピラリーシール（テーパーシールと称されることもある）として機能する。
【００４６】
（第２テーパー空間）
シャフト環囲部材４２の外周面とフランジ環囲部１８の内周面の半径方向の隙間は軸方向上側に向けて徐々に拡大するテーパー状の第２テーパー空間１２２が形成される。第２テーパー空間１２２の外壁と内壁には潤滑流体２０の第２気液界面ＬＢ２が接し、毛細管力によって潤滑流体２０の飛散を抑制するキャピラリーシールとして機能する。なお、第１テーパー空間１２４と第２テーパー空間１２２の少なくとも一つは別の箇所に設けられてもよく、半径方向に延伸するように設けられてもよい。
【００４７】
（潤滑流体）
軸受機構５２は、保持構造に潤滑流体として潤滑流体２０を保持する。特に、潤滑流体２０は保持構造に注入され第１気液界面ＬＢ１から第２気液界面ＬＢ２まで連続的に介在する。潤滑流体２０は、減圧雰囲気下で第１テーパー空間１２４と第２テーパー空間１２２の少なくとも一方に、注入ノズルから所定量注入される。注入された潤滑流体２０は毛細管現象により保持構造の隙間に浸透することによって所定の領域に移送される。潤滑流体２０は、雰囲気を復圧することによって強制的に移送されてもよい。
潤滑流体２０は基油に蛍光体が添加されており、部材の隙間から潤滑流体２０が漏れ出している場合には、所定の波長の光を照射することにより容易に検出することができる。
【００４８】
（流体通路）
軸受機構５２は軸受体８と軸体６の少なくとも一方に流体通路ＢＰが設けられる。流体通路ＢＰは、シャフト環囲部材４２において、動圧発生溝５０の半径方向外側の位置に軸方向に延伸して設けられる。
【００４９】
（軸受機構）
軸受体８が軸体６に対して相対的に回転するとき、動圧発生溝５０、５４は潤滑流体２０に動圧を発生させる。この動圧によって軸受体８に接続された回転体４は、軸体６に接続された静止体２に対して非接触状態で半径方向および軸方向に支持される。
【００５０】
（軸受固定構造）
軸受機構５２は、軸方向の一端側がトップカバー２２に固定され、他端側がシャーシー２４に固定される。特に、軸受機構５２は、シャフトリング１２０が軸受孔２４Ｄに挿入され接着固定される。シャフトリング１２０は異なる方法によって軸受孔２４Ｄに固定されてもよい。軸受機構５２は、フランジ環囲部１８がステータコア３２の円環部に接着固定される。軸受機構５２は、ステータコア３２に対して非固定としてもよい。
【００５１】
（キャップ）
軸受機構５２は、軸受体８と軸体６の隙間の少なくとも一部を覆うキャップ１３２を含む。キャップ１３２は、それぞれ上面視で環状の円盤部と円筒部とを含み、例えばＳＵＳ３０３等の金属材料から切削加工によって形成される。キャップ１３２は、円盤部が半径方向に延在し、円筒部が円盤部の外周部から軸方向で下向きに延在する。キャップ１３２は円筒部が外筒部１３６に嵌合して軸受体８に接着固定される。キャップ１３２を固定する接着剤は蛍光体を含んでもよい。特に、キャップ１３２の円筒部は外筒部１３６の半径方向に窪む縮径部に収納される。キャップ１３２は、円盤部が第１テーパー空間１２４の開口を覆い、潤滑流体２０のディスク収納空間７０への飛散を抑制する。キャップ１３２は、軸受体８に代わりに軸体６に固定されてもよい。
【００５２】
キャップ１３２は、プレス加工などの他の方法によって形成されてもよい。キャップ１３２は、樹脂材料など他の材料からモールディングによって形成されてもよい。
【００５３】
次に、以上のように構成されたディスク駆動装置１００の動作について説明する。磁気記録ディスク６２を回転させるために、３相の駆動電流がコイル３０に供給される。その駆動電流がコイル３０を流れることにより、各ステータコア３２の突極に沿って界磁磁束が発生する。この界磁磁束とマグネット２８の駆動磁極の磁束との相互作用によってマグネット２８にトルクが与えられ、ハブ２６およびそれに嵌合された磁気記録ディスク６２が回転する。同時にボイスコイルモータ６６がスイングアーム６４を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク６２上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク６２に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板（不図示）へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク６２上に磁気データとして書き込む。
【００５４】
（動圧発生溝）
シャフト環囲部材４２の内周面にはラジアル動圧を発生する動圧発生溝５０が設けられる。動圧発生溝５０は、シャフト１１０の外周面に設けられてもよい。トップフランジ１２の下面と、シャフト環囲部材４２の上端部と、フランジ部１６の上面と、シャフト環囲部材４２の下端部の少なくとも一つには、スラスト動圧を発生する動圧発生溝５４が設けられる。
【００５５】
動圧発生溝５０、５４は、周方向に対して傾斜する方向に延在する縞模様溝８６（図５に例示）が縞模様のように所定の間隔で複数設けられる。動圧発生溝５０、５４は、複数の縞模様溝８６が組み合わされて一例としてヘリングボーン形状またはスパイラル形状にされる。図５は、シャフト環囲部材４２の内周面に形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝５０を例示す展開図である。矢印９０は周方向を示している。特に動圧発生溝５０は、折れ曲がり形状の複数の縞模様溝８６が周方向に整列している。
【００５６】
（微小溝）
図６は縞模様溝８６の楕円Ｃで囲む部分を拡大して示す拡大斜視図である。縞模様溝８６の底部には周方向に延伸する複数の微小溝３３０が軸方向に整列して形成される。図７は、バイト２２０がシャフト環囲部材４２に微小溝３３０を形成する様子を模式的に例示する図である。バイト２２０は、シャフト環囲部材４２に対して相対的に矢印方向に移動しながら、図７において上下方向に変位することによって、所望の位置に微小溝３３０と、溝非形成部分とを交互に形成する。
【００５７】
図８は微小溝３３０が配列する様子を模式的に例示する図である。軸方向の溝幅Ｗの微小溝３３０が軸方向にピッチＰ毎に軸方向に整列する。ピッチＰは溝幅Ｗより小さく、複数の微小溝３３０は、隣接する溝が互いに一部が軸方向に重複している。ピッチＰは、例えば溝幅Ｗの１／１６以上で１／２以下の範囲にしてもよい。つまり、縞模様溝８６は、一部が軸方向に重複し軸方向に整列する複数の微小溝３３０の集合として設けられる。縞模様溝８６の底部には隣合う微小溝の境界部が突出して突起を形成している。縞模様溝８６の底部の突起は周方向に延在して稜部を形成する。
【００５８】
（動圧発生溝の形成方法）
次に、シャフト環囲部材４２に動圧発生溝５０、５４として縞模様溝８６を形成する方法を説明する。
【００５９】
（切削加工装置）
図３は、シャフト環囲部材４２の表面を切削すると共に、シャフト環囲部材４２に動圧発生溝５０、５４を形成する切削加工装置２００を例示する概略図である。図４は、切削加工装置２００の上面概略図である。
【００６０】
切削加工装置２００は、基台２１０の上に回転駆動部２１２を有する。回転駆動部２１２は、ディスク駆動装置１００のシャフト環囲部材４２をチャック２１４で保持して回転させる。回転駆動部２１２は、例えば４００〜１２０００ｒ/ｍｉｎに設定された回転数でシャフト環囲部材４２を回転させる。回転駆動部２１２の回転数は、シャフト環囲部材４２の材質やサイズ、形成する溝の形状などに応じて適宜設定される。図４に示すように、切削加工装置２００には、シャフト環囲部材４２を切削するバイト２２０を保持するバイト載置部２２２が設けられ、このバイト載置部２２２は、バイト２２０がシャフト環囲部材４２の回転中心の延長上に位置するように、バイト２２０を保持する。
【００６１】
ここで、図３に示すように、シャフト環囲部材４２の回転軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向と直交してバイト載置部２２２が変位する方向をＸ軸方向とする。
【００６２】
切削加工装置２００では、回転駆動部２１２がＺ軸方向に移動可能に設けられている。また、切削加工装置２００には、バイト２２０の先端をＸ軸方向に微細移動させるための第１駆動部２２４と、第１駆動部２２４を載置してＸ軸方向に移動させる第２駆動部２２６とが設けられている。
【００６３】
第１駆動部２２４には、図４に示すように、駆動源として圧電素子２２８が設けられている。圧電素子２２８は、パルス発信器２３２及び駆動電源２３４に接続され、例えば周期や位相が制御された交番電界が印加されてることによって駆動され、バイト２２０をＸ軸方向に変位させる。
【００６４】
また、第１駆動部２２４には、圧電素子２２８の駆動変位を検出する静電容量型の変位センサ２３０が設けられている。第１駆動部２２４は、変位センサ２３０からの出力に基づいて駆動電源２３４をフィードバック制御する変位センサコントローラ２３６を有する。変位センサコントローラ２３６は、変位センサ２３０の出力に基づいて駆動電源２３４を制御することで、環境変化などに関わらずバイト２２０の位置を常に高精度に制御することができる。
【００６５】
第２駆動部２２６は、例えばサーボモータなどを駆動源として、第１駆動部２２４と共にＸ軸方向に移動することができる。切削加工装置２００は、第１駆動部２２４と第２駆動部２２６とで、バイト２２０をシャフト環囲部材４２の切削位置に移動させる。
【００６６】
また、切削加工装置２００は図示していないが、シャフト環囲部材４２の回転基準位置を検出する回転基準位置検出部、シャフト環囲部材４２の回転角を検出するエンコーダ、バイト２２０の位置を検出するバイト位置検出部などを設けても良い。また、回転基準位置検出部、エンコーダ及びバイト位置検出部の出力に応じて、圧電素子２２８に印加する交番電界の周期や位相を制御する制御部を設けることで、さらに高精度な加工が可能になる。
【００６７】
次に、切削加工装置２００の動作について説明する。
動圧発生溝５０または５４が形成されるシャフト環囲部材４２を切削加工装置２００のチャック２１４にチャックして回転させる。この状態のシャフト環囲部材４２の内周面に微小溝形成用のバイト２２０を突き当てる。このとき、バイト２２０の先端を所定のタイミングでワークの半径方向に交番振動させることにより、微小溝３３０と溝非形成部分とが周方向に交互に連設される。
【００６８】
図７は、バイト２２０がシャフト環囲部材４２に微小溝３３０を形成する様子を模式的に示す図である。回転駆動部２１２によりシャフト環囲部材４２が回転方向３１０に沿って回転するため、図７に示すように、バイト２２０はシャフト環囲部材４２に対して相対的に矢印方向に移動する。また、第１駆動部２２４の圧電素子２２８に交番電界が印加されることで、バイト２２０は図７において上下方向に変位し、回転するシャフト環囲部材４２の所望の位置を切削して微小溝３３０と、溝非形成部分とを交互に形成する。
【００６９】
続いて、シャフト環囲部材４２とバイト２２０の軸方向相対位置を所定の距離（ピッチ）だけ変化させて別の微小溝３３０を形成する。このことにより、周方向に延伸する二つの微小溝３３０が軸方向に並んで、互いに一部が軸方向に重複して形成される。
【００７０】
続いて、さらに別の微小溝３３０を繰り返して形成することにより、周方向に延伸する複数の微小溝３３０が軸方向に整列して形成される。隣接する微小溝３３０は互いに一部が軸方向に重複して形成される。これらの結果、縞模様溝８６は、一部が軸方向に重複し軸方向に整列する複数の微小溝３３０の集合として形成される。
このように縞模様溝８６を微小溝３３０の集合として形成することにより、縞模様溝８６の端部と中央部とで溝幅や溝深さを任意に変化させることができる。
【００７１】
上記した例では、シャフト環囲部材４２にヘリングボーン形状の動圧発生溝５０について説明したが、スパイラル形状であっても、同様に切削加工により形成される微小溝３３０が半径方向に連続することで溝が形成される。
【００７２】
また、本実施形態においては、動圧発生溝５４も同様に切削加工により連続して形成される微小溝３３０により、底面に波状の起伏を有するスパイラル形状又はヘリングボーン形状に形成される。
【００７３】
（バイト）
次に、バイト２２０について以下詳細に説明する。図９はバイト２２０の概略構成を例示する側面図、図１０はバイト２２０の概略構成を例示する上面図である。バイト２２０は、刃先５００と、刃先５００を支持する刃先支持部２５０と、潤滑剤のミスト２５４を発射する発射口２６０と、潤滑剤のミスト２５４を発射口２６０に供給する通路２６２と、を有する。
【００７４】
（多重コーティング）
図１１はバイト２２０の刃先５００の多重コーティングの一構成例を模式的に示す断面図である。
バイト２２０の刃先５００は、芯材５０２と、芯材５０２にコーティングされるチタン化合物の下層膜５０４と、下層膜５０４の表面にコーティングされる別のチタン化合物表層膜５０６とを有する。芯材５０２は、一例として超硬質合金(Cemented Carbide）から形成される。
【００７５】
別のチタン化合物の表層膜５０６は、一例として、モース硬度を１０以上で２０以下の範囲にしてもよい。チタン化合物の下層膜５０４は一例として、モース硬度を７以上で１０以下の範囲にしてもよい。別のチタン化合物の表層膜５０６はチタン化合物の下層膜５０４より硬く形成してもよい。そうでない場合と比較して刃先５００の摩耗変形を抑制できる。実施の形態では、一例として、別のチタン化合物の表層膜５０６はモース硬度を１４以上で１６以下の範囲に、チタン化合物の下層膜５０４はモース硬度を９以上１０以下にしている。
【００７６】
チタン化合物の下層膜５０４は別のチタン化合物の表層膜５０６より熱伝導率が高くされてもよい。切削による摩擦熱を芯材５０２に効率的に放熱して、別のチタン化合物の表層膜５０６の過熱を抑制できる。例えばチタン化合物の下層膜５０４の熱伝導率は１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上にしてもよい。
【００７７】
チタン化合物の下層膜５０４は、一例としてホウ化チタニウム（ＴｉＢ２）を主成分として含むことができる。チタン化合物の下層膜５０４は、一例としてホウ化チタニウムを物理気相成長によって成膜できる。チタン化合物の下層膜５０４は別の方法によって成膜されてもよい。
【００７８】
別のチタン化合物の表層膜５０６は、一例として炭窒化チタニウム（ＴｉＣＮ）を主成分として含むことができる。別のチタン化合物の表層膜５０６は、一例として炭窒化チタニウムを化学的気相成長によって成膜できる。別のチタン化合物の表層膜５０６は別の方法によって成膜されてもよい。
【００７９】
チタン化合物の下層膜５０４の平均膜厚は、一例として、１μから２μｍの範囲にすることができる。別のチタン化合物の表層膜５０６の平均膜厚は、一例として、１μから４μｍの範囲にすることができる。チタン化合物の下層膜５０４の平均膜厚は、別のチタン化合物の表層膜５０６の平均膜厚より薄くしてもよい。
【００８０】
微小溝３３０を形成する工程では、所定のタイミングで潤滑剤のミスト２５４が発射口２６０に供給される。潤滑剤のミスト２５４は発射口２６０から刃先５００に向けて発射される。この場合、潤滑剤のミスト２５４は、刃先５００の切削抵抗を低減すると共に刃先５００の温度上昇を抑制することによって、刃先５００の摩耗変形を抑制する。
【００８１】
潤滑剤のミスト２５４に特別の制限はないが、例えばキャリアガスと合成油の微粒子の混合体を用いることができる。キャリアガスは、一例として、窒素や二酸化炭素などを含む気体を用いることができる。合成油は、一例として、ポリオールエステルなどのエステル系の合成油を用いることができる。
【００８２】
以上、実施の形態に係る回転機器としてのディスク駆動装置の構成とその清算方法について詳細に説明した。これらは例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな展開が可能なこと、またそうした構成も本発明の範囲内にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００８３】
１００  ディスク駆動装置、
２  静止体、
４  回転体、
６  軸体、
８  軸受体、
１２  トップフランジ、
１６  フランジ部、
１８  フランジ環囲部、
２０  潤滑流体
２２  トップカバー、
２４  シャーシー、
２６  ハブ、
２８  マグネット、
３０  コイル、
３２  ステータコア、
４２  シャフト環囲部材、
５０、５４  動圧発生溝、
５２  流体軸受機構、
６０  データリード／ライト部、
６２  磁気記録ディスク、
６４  スイングアーム、
６６  ボイスコイルモータ、
６８  ピボットアセンブリ、
７０  ディスク収納空間、
７２  スペーサー、
７４  中央ネジ、
７８  クランパー、
１０４  周辺ネジ、
１１０  シャフト、
１１２  スラストカップ
１３０  梁部材
１３６  外筒部、
１３８  ヨーク、
２００  切削加工装置、
２１０  基台、
２１２  回転駆動部、
２１４  チャック、
２２０  バイト、
２２２  バイト載置部、
２２４  第１駆動部、
２２６  第２駆動部、
２２８  圧電素子、
２３０  変位センサ、
２３２  パルス発信器、
２３４  駆動電源、
２３６  変位センサコントローラ、
２５０  刃先支持部、
刃先５００、
ＢＰ  連通路、
ＬＢ１  第１気液界面、
ＬＢ２  第２気液界面、
Ｒ  回転軸。
【図１】
2016043440.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016043440.tif 000009
【図８】
2016043440.tif 000010
【図９】
2016043440.tif 000011
【図１０】
2016043440.tif 000012
【図１１】
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