(57)【要約】【課題】モータユニットに付着した塵埃や汚染物質を、ユニットが完成した状態でも、軸受などに対して影響を及ぼすことなく効果的に除去することが可能な洗浄方法を提供する。【解決手段】超臨界状態よりも低い圧力のチャンバ内で、超臨界二酸化炭素を噴出する第１のノズルと、超臨界二酸化炭素を吸引回収する第２のノズルとが一体になったノズルユニットを、被洗浄物の被洗浄表面に対して相対的にトラバースさせ、被洗浄面に対して第１のノズルから超臨界二酸化炭素を噴出すると共に、第２のノズルから、超臨界二酸化炭素と共に被洗浄物の表面から剥離した粉粒体または被洗浄物の表面から溶解した汚染物質を吸引回収する。これにより軸受オイルの二次汚染することなく確実に洗浄できると共に、被洗浄物に大きな荷重を与えないので、変形を防止できる。【選択図】図４
2009028634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体を噴出する第１のノズルと、前記超臨界流体を吸引回収する第２のノズルとが一体になったノズルユニットを用意する工程と、
被洗浄物の被洗浄表面に対して前記ノズルユニットを相対的に移動可能なトラバース装置を用意する工程と、
前記被洗浄物を所定の位置にセットする工程と、
前記トラバース装置によって前記ノズルユニットを前記被洗浄表面に対して相対的に移動させながら、前記被洗浄面に対して前記第１のノズルから前記超臨界流体を噴出すると共に、前記第２のノズルから、前記超臨界流体と共に前記被洗浄物の表面から剥離した粉粒体または前記被洗浄物の表面から溶解した汚染物質を吸引回収する工程と、
前記洗浄物を所定位置から取り外す工程と
を有する洗浄方法。
【請求項２】
前記超臨界流体は、二酸化炭素を臨界温度以上でかつ臨界圧力以上にしたものであることを特徴とする請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記超臨界流体の臨界温度以上で、かつ前記超臨界流体の臨界圧力以下の環境を維持するチャンバ内に前記部品をセットし、前記部品に対して前記超臨界流体を噴出することを特徴とする請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記チャンバ内圧力は、大気圧よりも高くすることを特徴とする請求項３に記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記第１のノズルの噴出口の先端はほぼ円環状をなし、前記第２のノズルは前記第１のノズルの前記噴出口の前記先端の周囲をほぼ環状に取り巻くように吸引口を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項６】
前記被洗浄物は、少なくとも洗浄中は接地させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項７】
前記被洗浄物は、洗浄後にイオナイザにより除電することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項８】
回転中心軸周りにほぼ回転対称形状を成す被洗浄物の表面を洗浄するために、複数の前記ノズルユニットを用意して、少なくとも洗浄中は前記複数のノズルユニットが前記回転中心軸に対してほぼ均等に配置されるように相対的に移動させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項９】
前記第１のノズルから噴出される前記超臨界状態の二酸化炭素が、前記被洗浄物の表面に与える噴出力よりも、前記第２のノズルから吸引される気流による吸引力が大きいことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項１０】
前記ノズルユニットが前記被洗浄物に与える力を計測し、所定以上の荷重が前記被洗浄物に加わらないように、前記第１のノズルにおける噴出状態または前記第２のノズルにおける吸引状態の内、少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【請求項１１】
前記第１のノズルの前記先端は、前記第２のノズルの吸引口の先端よりも、被洗浄物の前記被洗浄表面から離れていることを特徴とする請求項５に記載の洗浄方法。
【請求項１２】
前記チャンバ内に前記部品を入れ、チャンバ内の大気を前記超臨界流体とほぼ同一組成で常温常圧のガスと置換し、しかる後に、チャンバ内圧力を上げることを特徴とする、請求項２に記載の洗浄方法。
【請求項１３】
前記部品または前記チャンバ内の温度を制御しながらチャンバ内圧力を減圧することを特徴とする請求項２に記載の洗浄方法。
【請求項１４】
前記部品を出荷する前に、所定時間、大気圧以下の所定気圧まで下げる事を特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い清浄度を必要とする部品の洗浄方法に関するものであり、特に記録ディスク駆動装置や、これに用いられるスピンドルモータや、さらにそれにその部品の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク装置（以下ＨＤＤと略記）や光ディスク装置などは、記録密度の著しい向上が要求されており、そのために、ディスク面上の１ビット当たりの面積は急激に小さくなってきている。その結果、記録ディスクと信号の記録再生を行うためのヘッド素子との距離は、再生信号のエラーレートを抑制するために、年々小さな値しか許容できなくなってきており、ヘッド素子の浮上量は１０ｎｍ以下になっている。
【０００３】
ここで記録ディスクが回転中に、ヘッドと記録ディスク表面間にサブミクロンオーダーの塵埃粒子（パーティクル）が噛み込まれると、ヘッド素子が記録ディスクから浮上できなくなり、ヘッド素子及びそれを搭載するヘッドジンバルアセンブリがクラッシュする危険性が有る。この様なクラッシュの発生を防止するために、記録ディスク駆動装置内における空気の清浄度は、高いレベルに保持される必要が有る。
【０００４】
また、スピンドルモータなどＨＤＤの部品を組立中に、作業者の皮脂などがモータなどに付着して、それが記録ディスク搭載作業中にＨＤＤ内の別の部分に転写されたり、もしくはアウトガスの原因になったりして、記録ディスクやヘッド素子にたいするコンタミネーションとして残ってしまい、ディスク回転起動時にヘッドが貼り付いてしまうこともある。
【０００５】
空気の清浄度を高いレベルに保持するには、記録ディスク駆動装置内を外気から遮断して塵埃の流入を阻止するように、ＨＤＤを密封するだけでは無く、記録ディスク装置内における塵埃粒子の発生を抑制し、またＨＤＤ内部品表面に皮脂などの付着／残存を防止する必要が有る。
【０００６】
そのため、この様なモータの組立には、まず各部材毎に洗浄液により洗浄して、部材表面に付着した塵埃粒子や油脂（切削油、作業者の皮脂）などを取り除いた後、クリーンルームなどの洗浄度の高い環境下で、各部材を厳密な管理下（組立環境からの発塵、作業者の皮脂等）で、各部材を順次組立する必要が有る。
【０００７】
しかしながら、単品部品は洗浄されても、組立途中の各種汚染を完全防止することは困難であり、モータ完成状態での塵埃抑制のために、ユニット状態（モータ完成状態）での洗浄が求められ始めた。
【０００８】
ここで、ユニットでの洗浄方法としては例えば特許文献１に示すように、ロータハブとベースの開口部に撥水性部材を塗布して、モータユニット全体を洗浄液に浸漬して超音波洗浄を実施する方法がある。
【０００９】
さらに特許文献２に示すように、昇華性物質（主にドライアイス）をキャリヤガスと洗浄液と共に被洗浄物に噴射し、昇華性物質が衝突する際のエネルギーと  昇華性物質が昇華する際のエネルギーを用いて洗浄するものがある。
【００１０】
また、特許文献３に示すように、ＣＯ２ガスを７５．２Ｋｇ／ｃｍ2、３１．１℃以上に加圧加熱することで得られる超臨界流体を用いて、被洗浄物に付着した油脂、水分、有機溶剤、被洗浄物の表面に残存する粉粒体、剥離物等を洗い流すものがある。
【特許文献１】特開２００６−３１４１８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２１１１０６号公報
【特許文献３】特開平１０−２４２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された方法のように、微小隙間に撥水性皮膜を形成しても、ユニット状態での洗浄には超音波洗浄が必須であり、撥水膜は容易に破壊され得る。撥水膜が部分的にでも破壊されると、モータ内部に洗浄液が侵入して、モータの軸受オイルが抜けてしまったり、モータ内部でのショート等の重欠陥が発生したりし得る。また剥離した撥水膜は塵埃となり２次汚染の要因となる。
【００１２】
また洗浄液がロータとステータの隙間に入らないように、ロータとステータの隙間部分にＯリングを嵌める方法も考えられるが、確実に洗浄水の侵入を防止するために複雑な治具をモータ１台毎に用意することが必要であり、製造コストの増加もさることながら、治具のメンテナンス不良などで不良率の増加要因ともなりうる。また、Ｏリングとモータ部品の接触や、Ｏリング保持治具自身の摺動部等が原理的に避けられず、かえって塵埃発生の要因が増えるという課題を有していた。
【００１３】
また特許文献２に記載されたように、噴射ノズルからドライアイスをハブ等のモータ部品に高速に衝突させる事で、ハブに偏荷重が掛かり（モーメント荷重が掛かる）、その結果シャフト／ハブ圧入部にダメージが掛かり、圧入精度の劣化（たとえば軸方向面振れＡｘｉａｌ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  Ｒｕｎ  Ｏｕｔ；以下ＡＲＲＯと略記）の発生や、軸受にダメージが加わりモータ性能に影響を及ぼすことになる。また、噴射ノズルから噴射されたドライアイスは部品表面を洗浄した後に、表面の汚染物質と共に飛散してしまい、２次汚染の原因になる。さらにドライアイスを噴射ノズルで噴射するまでに、供給管路内にてドライアイスが帯電してしまい、被洗浄物も帯電し、ドライアイスにて剥離した再び塵埃を吸着してしまい、洗浄効果を失うという課題を有していた。
【００１４】
また特許文献３に記載されるように、気体と液体の中間形態である超臨界流体を洗浄剤として用いる方法は、単品部品の高度洗浄には非常に有効な手段といえるが、粘度が低く浸透性が良い超臨界流体に浸ける方法では、撥水剤を塗布してもわずかな隙間から浸透してしまう。ここで超臨界流体は液体に近い密度を持つ為、油などの非極性物質の溶解度が大きい。その為、僅かな隙間から軸受の油保持部まで浸透した超臨界流体は、軸受部の油までも溶解（油抜け）させてしまうという課題を有していた。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モータを組み立てた後でも、部品の精度劣化を引き起こすことなく洗浄する事が可能な洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る洗浄方法は、超臨界流体を噴出する第１のノズルと、超臨界流体を吸引回収する第２のノズルとが一体になったノズルユニットを用意する工程と、被洗浄物の被洗浄表面に対してノズルユニットを相対的に移動可能なトラバース装置を用意する工程と、被洗浄物を所定の位置にセットする工程と、トラバース装置によってノズルユニットを被洗浄表面に対して相対的に移動させながら、被洗浄面に対して第１のノズルから超臨界流体を噴出すると共に、第２のノズルから、超臨界流体と共に被洗浄物の表面から剥離した粉粒体または被洗浄物の表面から溶解した汚染物質を吸引回収する工程と、洗浄物を所定位置から取り外す工程とを有するものである。
【００１７】
これにより、超臨界流体を被洗浄物の意図する表面だけに噴出することが出来るので、超臨界流体がモータ内部等に侵入することを防ぐことが可能になる。またノズルから噴出した衝撃エネルギーにより、被洗浄物表面に付着した塵埃を除去することができる。また剥離した粉粒体または溶解した汚染物質をその場で吸引することが可能になるので、２次汚染の心配がない。さらに超臨界流体を噴出したときの衝撃を、超臨界流体を吸引回収することで緩和でき、精密部品／ユニットなどであっても変形などを生ずるおそれが無くなる。
【００１８】
また、本発明に係る洗浄方法は、二酸化炭素を臨界温度以上でかつ臨界圧力以上の条件によって、超臨界流体として第１のノズルから噴出させるようにしたものである。
【００１９】
超臨界流体に二酸化炭素を使うことにより、（１）二酸化炭素は無極性分子なので被洗浄物に組立時に付着した油脂類を良く溶かすので洗浄効果が高い（２）二酸化炭素の臨界条件が、臨界温度が３１℃、臨界圧力が７．４Ｍｐａと比較的低圧であり、取り扱いが容易である、（３）操作温度が３１℃〜９０℃と、被洗浄物が通常の組立工程で経験する温度と同じなので、被洗浄物に対する特別な設計配慮が必要ない、（４）フロン系溶媒の様にオゾン層を破壊することがなく、また新たに温室効果ガスである二酸化炭素を発生させるわけではないので、再生して循環使用出来るので、環境負荷が少ない、（５）材料そのものが安価である、（６）不燃性、無害であり作業者に対して安全である、といった特徴をもつものである。
【００２０】
さらに、本発明に係る洗浄方法は、第１から第２の発明に係る洗浄方法であって、被洗浄物を臨界圧力以下の圧力環境下にセットして、超臨界状態にある洗浄流体で洗浄を行うものである。
【００２１】
これにより、被洗浄物は内部まで二酸化炭素などの気体には曝されるが、超臨界流体に浸漬されないので、例えば軸受内部の潤滑油などを溶解させることはない。すなわち超臨界流体とノズルを用いることでスポット的な超臨界流体洗浄が可能となり、超臨界流体がモータ内部等に侵入することを防ぐことが可能になる。また、第１のノズルより噴射された超臨界流体が、低圧のチャンバ内の被洗浄物に噴射される事で超臨界流体状態から気体に相変化して、気体として体積が膨張し、その際の膨張圧力によって、超臨界流体に溶解しない物質も除去する事が出来る。これにより、超臨界流体に溶解する汚染物質の抽出除去と、超臨界流体に溶解しない汚染物質の除去という２つの作業を同時に行うことが出来るので、設備コストの低減とタクトタイムの削減を図ることが出来る。
【００２２】
また、本発明に係る洗浄方法は、チャンバ内圧力は、大気圧よりも高くしたものである。
【００２３】
これにより、第２のノズルを大気圧程度に低い圧力環境下に接続することが容易になり、吸引回収用の専用ポンプをチャンバに設ける必要が無いにもかかわらず、第１のノズルから噴出した超臨界流体を確実に第２のノズルに吸引回収することが容易になる。
【００２４】
次に本発明に係る洗浄方法は、第１のノズルの噴出口の先端はほぼ円環状をなし、第２のノズルは第１のノズルの噴出口の先端の周囲をほぼ環状に取り巻くように吸引口を形成したものである。
【００２５】
これにより、第１のノズルから噴出した超臨界流体および被洗浄物の表面から剥離した粉粒体または前記被洗浄物の表面から溶解した汚染物質を確実に回収することができ、二次汚染をより確実に防止することが出来る。
【００２６】
また、本発明に係る洗浄方法の被洗浄物は、少なくとも洗浄中に接地させるようにしたものである。
【００２７】
これにより、第１，第２のノズル内や配管中を超臨界流体が高速に搬送される時の内部摩擦が引き起こす静電気による帯電を防止でき、一旦剥離した粉粒体等パーティクルの再付着を防止できる。
【００２８】
さらに、本発明に係る洗浄方法の被洗浄物は、洗浄後にイオナイザにより除電するようにしたものである。
【００２９】
これにより、洗浄中に生じた静電気を被洗浄物から除くことが出来、洗浄後にクリーンルーム内に飛散する小さな粉粒体を被洗浄物の表面に引き寄せることを防止できる。
【００３０】
また、発明に係る洗浄方法は、回転中心軸周りにほぼ回転対称形状を成す被洗浄物の表面を洗浄するために、複数のノズルユニットを用意して、少なくとも洗浄中は複数のノズルユニットが回転中心軸に対してほぼ均等に配置されるように相対的に移動させるものである。
【００３１】
これにより、モータのハブなどの被洗浄物の中心軸に対してほぼ均等位置に配置されるので、被洗浄物に対して偏荷重が掛からなくなる。その結果シャフトに対してハブの直角度が劣化して、ディスクを取り付けたときのディスクのＡＲＲＯが劣化することを防止することが出来る。
【００３２】
また、本発明に係る洗浄方法は、第１のノズルから噴出される超臨界流体が被洗浄物の表面に与える噴出力よりも、第２のノズルから吸引される気流による吸引力が大きくしたものである。
【００３３】
これにより、第１のノズルから噴出する超臨界流体と、被洗浄物の表面から剥離した粉粒体または被洗浄物の表面から溶解した汚染物質を確実に回収することが可能になる。
【００３４】
さらに、ほん発明に係る洗浄方法は、ノズルユニットが被洗浄物に与える力を計測し、所定以上の荷重が被洗浄物に加わらないように第１のノズルにおける噴出状態または前記第２のノズルにおける吸引状態の内、少なくとも一方を制御するようにしたものである。
【００３５】
これにより、過大な力が被洗浄物に加わることを抑制し、被洗浄物の変形を最小限にする事が出来る。
【００３６】
また、発明に係る洗浄方法は、第１のノズルの先端は、第２のノズルの吸引口の先端よりも、被洗浄物の被洗浄表面から離れているようにしたものである。
これにより、超臨界流体、粉粒体または汚染物質を飛散させることなく確実に回収することが容易になる。
【００３７】
さらに、発明に係る洗浄方法は、前記チャンバ内に前記部品を入れ、チャンバ内の大気を前記超臨界流体とほぼ同一組成で常温常圧のガスと置換し、しかる後に、チャンバ内圧力を上げるようにしたものである。
【００３８】
これによりチャンバ内の大気中の水分を除去することが出来るので、被洗浄物を取り出す際に、チャンバ内での結露などを防止できる。
【００３９】
また、発明に係る洗浄方法は、前記部品または前記チャンバ内の温度を０℃以上１００℃以下に制御しながらチャンバ内圧力を減圧するようにしたものである。
【００４０】
これによりチャンバから取り出したときに被洗浄物が結露してしまうことを防止できる。また万一チャンバ内に水分があっても、減圧時の断熱冷却で結露してしまうことを防止できる。また二酸化炭素のオイルへの溶解度は温度が高い程低いため、超臨界流体洗浄時にオイルに溶け込んだ二酸化炭素のオイルからの排出にも効果が高い。
【００４１】
さらに、本発明に係る洗浄方法は、前記部品を出荷する前に、所定時間（好ましくは３０分以上）、大気圧以下の所定気圧（このましくは絶対圧力として０．９ｋＰａ以下）まで下げるようにしたものである。
【００４２】
これによりオイル中に溶融している二酸化炭素ガスが、急激に減圧により一気に気泡となって軸受隙間内で膨張してオイル漏れが生ずるのを防止できる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、洗浄方法として油脂類を確実に除去することが出来る超臨界流体洗浄を、完成状態のモータなどの洗浄に適用することが可能になる。すなわち、被洗浄物に対する超臨界流体の噴射による変形などの悪影響を生ずることなく、油脂類や製品表面上の粉粒体などを確実に除去回収できる。
【００４４】
また、噴射ノズルと吸引ノズルとを一体構造として被洗浄物上をトラバースする事でモータをユニット状態で効果的に洗浄する事が出来るので、モータの清浄度が飛躍的に向上できる。
【００４５】
加えてモータの組立後に、ユニット状態でモータ表面を洗浄することが可能であるため、特にモータの外表面を構成する各部品については事前に洗浄しておく必要度が少なくなり、部材の入手、管理が非常に簡略化出来る。
【００４６】
またモータ組立時に付着する塵埃に対する管理（部品そのものの洗浄度や組立時の清浄環境）も簡略化する事が出来るので、大幅なコストダウン（設備や品質管理面）が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に、本発明の一実施形態として、図面とともに詳細に説明する。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における洗浄方法が適用されるスピンドルモータの断面図である。このスピンドルモータは、記録ディスク駆動用に用いられ、ＨＤＤ等の記録ディスク装置の一部を構成している。
＜スピンドルモータの構成＞
スピンドルモータは、ステータ（静止部材）２を構成するベース１００と、ロータ１を構成するアルミ製もしくは鉄合金系材料製のロータハブ１０１と、ロータ１をステータ２に対して回転自在に支持するための流体軸受装置を備える。
【００４９】
流体軸受装置は、中空円筒状のスリーブ１０２、シャフト１０６と、スリーブ１０２の下部を閉鎖する円板状のスラストプレート１０５を有している。スリーブ１０２は鉄、鉄合金、銅、銅合金等の金属材料等によって形成され、ベース１００に固定される。
【００５０】
スリーブ１０２には、円板状のスラストプレート１０５が接着、カシメ、圧入、溶接等の方法により固定される。またスリーブ１０２のスラストプレート１０５が固定された反対側（図における上方）は開口しており、スリーブ１０２の開口端は流体軸受装置の内側に向かって傾斜しており、シャフト１０６との間隔が開口端から流体軸受装置に向かって狭くなる様に配置されているため、テーパシール部１０８として機能して潤滑剤としての潤滑油１０７をシャフト１０６とスリーブ１０２との間の隙間に安定して保持している。さらにスリーブ１０６の内周面側には、へリングボーン形状のラジアル動圧発生溝（図示せず）が軸線方向に並んで形成されている。なおラジアル動圧発生溝は、スパイラル形状であってよい。またスリーブ１０６の表面にはニッケルメッキ処理などの表面硬化処理などを行ってもよい。
【００５１】
シャフト１０６は、金属材料で形成された直径２〜４ｍｍの円筒状の外周面を有する部材であって、スリーブ１０６の内周面に回転可能な状態で挿入される。またシャフト１０６の下端には円板状のスラストフランジ１０９が溶接、圧入、接着、ビス締め等の方法で接合される。なおシャフト１０６は回転中心の軸として用いられることから、例えばＳＵＳ等の素材的には硬い材料が使われている。
【００５２】
スラストフランジ１０９は、円板状の部材であって、上述のようにシャフト１０６の下端側（流体軸受装置の閉鎖側）にとりつけられている。そしてスラストフランジ１０９は、スリーブ１０２の段差部とスラストプレート１０５とで囲まれた空間に配置されている。スラストフランジ１０９の下面は、スラストプレート１０５に対向し、スラストフランジ１０９の上面は、スリーブ１０２に対向している。この対向面の少なくとも片側の面には、スラスト動圧発生溝が形成されている。
【００５３】
スラストプレート１０５は、流体軸受装置の底面を覆うように取り付けられた円板上の部材であり、対向するスラストフランジ１０９の対向面の片側にはスラスト動圧発生溝（図示せず）が形成されている。なおスラスト動圧発生溝が形成される面は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、軸方向に隙間を形成しつつ対向する面のいずれか一方に形成されていればよい。すなわちスラストフランジ１０９の下面あるいは、スラストフランジ１０９の上面にスラスト動圧発生溝が形成されていてもよい。
【００５４】
また、ラジアル動圧発生溝およびスラスト動圧発生溝を含むシャフト１０６、スリーブ１０２の内周円筒部との隙間、およびスラストフランジ１０９とスリーブ１０２との間およびスラストフランジ１０９とスラストプレート１０５との間の隙間には潤滑油１０７が充填されている。
【００５５】
ロータ１であるロータハブ１０１は、略お椀状の形状を有し、中心部分には貫通穴が形成されており、シャフト１０６が接着圧入、溶接等によって固定されている。ロータハブ１０１の内周には、略円環状のロータマグネット１０４が取り付けられており、ステータコア１０３に対して半径方向において対向している。ロータハブ１０１の上面には、ディスク搭載面が形成されている。
【００５６】
ロータマグネット１０４は、ロータハブ１０１の内周面側において、円周方向に取り付けられている。一方、ベース１００には、スリーブ１０２が接着、接着圧入、溶接等で固定されている。またそのスリーブ１０２とほぼ同軸状に、コイル１１０が巻回されたステータコア１０３が接着等の工法により固定されている。ロータマグネット１０４と、ステータコア１０３により回転磁界を発生し、ロータハブ１０１に回転力を付与する。
＜超臨界二酸化炭素に関して＞
超臨界流体とは、気体と液体が共存できる限界の温度・圧力（臨界点）を超えた状態にあり、通常の気体、液体とは異なる性質を示すユニークな流体をいう。図９は二酸化炭素の状態図である。二酸化炭素は常温１気圧では気体であり、−８０℃１気圧では固体（ドライアイス状態）になり、−２０℃２０気圧では液化することはよく知られている。ここで更に圧力を臨界圧力Ｐｃ（７５．２ｋｇｆ／ｃｍ2）以上、温度を臨界温度Ｔｃ（３１．１℃）以上にすると、超臨界状態に相変化する。このとき、超臨界流体は、どこにでも忍び込む気体の性質（拡散性）と、成分を溶かし出す液体の性質（溶解性）を持ち、かつその密度を連続して大幅に変化できる特長を持つ。
＜洗浄装置の構成＞
図２に本実施例の洗浄方法を適用した洗浄装置のブロック図を示す。チャンバ５０内には、被洗浄物を固定する洗浄用取り付け台３やノズルユニット２４等を含む後述の本体部が設置されている。このノズルユニット２４は超臨界二酸化炭素を被洗浄物に対して噴射すると共に汚染物質と共にそれを吸引回収する役割を有する。ここで昇圧装置４３によって昇圧され、温度調整された二酸化炭素は超臨界状態となる。そして供給圧力制御装置１７ａによって超臨界二酸化炭素の圧力と流量が制御され、ノズルユニット２４に供給される。二酸化炭素は、回収圧力制御装置１７ｂによって回収吸収側の圧力と流量が制御されて、洗浄後回収される。さらに減圧装置４１によって超臨界二酸化炭素の圧力が下げられて、分離槽４２に送出される。この分離槽４２は被洗浄物に付着していた汚染物質や塵埃を二酸化炭素から分離するためのものである。そして分離槽４２からは清浄な二酸化炭素が送出されて、再び昇圧装置４３に環流する。
【００５７】
次に洗浄装置のうち、チャンバ５０内本体部の概略構成を説明する。チャンバ５０内本体部の平面図を図３（ａ）に、横断面図を図３（ｂ）に示す。スピンドルモータのステータ２は、洗浄用取り付け台３に、クランプ４により固定される。洗浄用取り付け台３は、スピンドルモータの帯電を防ぐために、アース手段１４によって接地されている。なおアース手段は被洗浄物がロータ１である場合はロータ１に接続されるのが望ましく、被洗浄物がステータ２の場合は、ステータ２に接続されるのが望ましい。
【００５８】
本洗浄装置には、図４（ａ）（ｂ）に示すようにスピンドルモータを洗浄するために超臨界二酸化炭素を噴射する第１のノズル２５と、塵埃７（パーティクル）等の剥離した粉粒体や、溶解した汚染物質（コンタミネーション）等を、超臨界二酸化炭素と共に吸引回収する第２のノズル２６とが一体になった、ノズルユニット２４を備える。ノズルユニット２４の詳細な構成に関しては後述する。この第１のノズル２５は洗浄流体供給管５に接続され、第２のノズル２６は吸引回収管６に接続されている。
【００５９】
上記ノズルユニット２４は、スピンドルモータに対して、水平方向、垂直方向、回転軸方向に移動／回転自在に設けられたトラバースユニット１１，１２とロータリーテーブル１３とに固定されている。これにより被洗浄物の洗浄表面に対してノズルユニット２４を相対的に移動させることが
可能である。
【００６０】
また被洗浄物は回転中心軸周りにほぼ回転対称形状を成すため、被洗浄物の表面を洗浄するために複数の前記ノズルユニット２４を用意して、少なくとも洗浄中は前記複数のノズルユニット２４が回転中心軸に対してほぼ均等に配置され、上記トラバースユニット１１，１２およびロータリーテーブル１３により相対的に移動させる。
【００６１】
洗浄用取り付け台３は図示しない加温装置が取り付けられているとともに、弾性支持部１５によって、洗浄装置基台１８上に配設されている。この弾性支持部１５には噴射によりスピンドルモータに加わる荷重を計測するための荷重センサ１６が複数個配設されている。そして洗浄剤が噴射・吸引されたときの反力を計測して、圧力制御装置１７にフィードバックされて噴射力と吸引力とを制御する。
＜ノズルユニットの構成＞
ノズルユニット２４は、図４（ｂ）に示すように、被洗浄物を洗浄するための超臨界二酸化炭素２０を噴射する第１のノズル２５と、一部が昇華した超臨界二酸化炭素と共に、剥離した塵埃７等の粉粒体や、溶解した汚染物質が混在する回収物質１０を吸引回収する第２のノズル２６とが一体になっている。
【００６２】
ここで第１のノズル２５を取り囲むように、第２のノズル２６が配置されている。ここで、第２のノズル２６の先端は、第１のノズル先端よりも更に突出して構成されている。また第１のノズル２５は金属製又は導電性を有するフレキシブルチューブで構成されて、接地されている。
【００６３】
また第１のノズル２５の先端付近には、キャリヤガスを暖めて、超臨界二酸化炭素２０が供給管内で詰まるのを防ぐ加温装置（図示せず）が装着されている。
【００６４】
なお第1ノズルの直径は、１〜３ｍｍ程度にするのが良い。これによって第１ノズルから噴出する超臨界二酸化炭素の噴出力は１〜１０ｋｇｆ程度のオーダに抑制することが出来る。
＜装置の動作と洗浄作用＞
次に本洗浄装置の動作について図８に示す工程フロー図を用いて説明する。まず被洗浄物をチャンバ５０内の洗浄用取り付け台３にクランプ４を用いて固定する。このとき、被洗浄物がアース手段１４によって接地されるようにセッティングする。次にチャンバ５０内の大気を二酸化炭素ガスによって置換する。この置換によって大気中の水分を除去すると共に、二酸化炭素以外の不要なガス成分を除去して、超臨界状態を維持しやすくするためである。必要に応じて被洗浄物をプリヒートする。これによって洗浄中の結露を防止するものである。なお被洗浄物は複数個同時にセットしても構わない。そしてチャンバ５０内の圧力を臨界圧力以下まで高める。このときの上昇圧力は、供給される超臨界二酸化炭素の圧力の１／５〜４／５程度としかつ臨界圧力よりも低くすることが望ましい。これはチャンバ５０内の圧力と供給される超臨界流体の圧力に差があることによって、超臨界流体は高速度（数１０〜数１００ｍ／ｓｅｃ）で噴出されて、物理的な衝撃力によって、取れにくい塵埃を剥がす力を生ずるようになる。また気体状態の圧力であるため、圧力に反比例して体積は増大する。従って、衝突の衝撃に加えて、洗浄流体自体の膨張も急激に生ずるため、塵埃の剥離をより容易なものにする事が出来る。さらに、チャンバ５０の内外とも圧力差があるので、第２のノズル２６を外気側圧力と平衡（もしくは近づける）するように圧力調整するだけで、第１のノズル２５から噴出した洗浄流体を確実に第２のノズル２６から回収できるので、超臨界流体が被洗浄面以外に染み込んでいってしまうことを防止できる。
【００６５】
次に複数本のノズルユニット２４を被洗浄物（ここではスピンドルモータ）に対して相対的に移動して、回転軸周りにほぼ対象位置になるように配置させる。
【００６６】
そして洗浄流体９を噴出すると共に、昇華物を汚染物質などと共に吸引回収する。この時超臨界二酸化炭素自身の溶解能力に加えて、超臨界圧力よりも低い圧力のチャンバ５０内に噴出するので、超臨界流体は加速されて高速で被洗浄面に衝突してその衝撃力で付着物を剥がす。この時、超臨界流体の供給圧力を変動幅が数気圧相当の三角波状または間歇的になるように変化させると、洗浄流体の衝突による塵埃の剥離がより効果的に行える。
【００６７】
またその後、必要に応じてイオナイザなどによる除電や加熱を行い、被洗浄物を取り出す。なお、被洗浄物を洗浄用取り付け台３に複数個取り付けている場合、順次洗浄を行えばよい。
【００６８】
ここで、洗浄物をチャンバ５０から取り出すために、チャンバ５０を減圧する際には、チャンバ５０内または被洗浄物の温度が０℃以上１００℃以下、望ましくは２０℃以上８０℃以下になるように温度調整しながら行う。これにより減圧時の断熱膨張による温度低下を防止して、チャンバ５０内から被洗浄物を取り出したときに、大気中の水分が凝着して結露することを防止できる。
【００６９】
図１０は各種気体の鉱油に対する飽和溶解度を示すブンゼン係数を示す。ブンゼン係数とは、気体が１気圧の時、溶液１ｍｌに溶けるその気体の量を、その気体を０℃にした時の体積（ｍｌ）である。但し図１０においてはそれを百分率で表示している。図１０に示すように、二酸化炭素は温度が高いほど溶解しにくい。しかし空気は温度が高い方が溶解しやすいが、二酸化炭素に比較して、１桁ほど溶解度は小さい。流体軸受用のオイルはエステルオイルであるので数値に関して図１０の値とは若干の差はあるが、傾向は変わらない。また溶解量はガスの分圧が高いほどそれに比例して高くなる。したがって、被洗浄物が流体軸受装置を含むものである場合、チャンバ５０から被洗浄物を取り出す前に、チャンバ５０内のガスを通常の空気に置換して、その状態で更に大気圧よりも低い圧力（望ましくは絶対圧力として０．９ｋＰａ以下）にして、所定時間（望ましくは３０分以上）保持することが望ましい。さらにはそのときの温度も高温（４０〜１００℃程度）にする事が好ましい。超臨界流体洗浄時にチャンバ５０内は高圧の二酸化炭素ガスで満たされるので、オイル内に二酸化炭素が溶解してしまい、そのまま出荷すると、輸送途中などで気圧が低い環境に曝されるとオイル内の二酸化炭素が気泡となって軸受内に滞留してしまい、その結果オイルが軸受シール部から漏れ出てしまうことが考えられる。出荷後のこのような現象を防止するために、出荷前に温度を高めて減圧環境下に曝すことで、余分な二酸化炭素ガスを出来るだけ早期に排出しておくことが出来、市場でのトラブル発生確率を低減することが出来る。
【００７０】
被洗浄物３０の表面に付着した汚れは剥離、または超臨界二酸化炭素に溶解され、被洗浄物から除去（洗浄）される。被洗浄物３０から除去された汚れは、一部が昇華した超臨界二酸化炭素と共に第２のノズル２６により吸引回収される。したがって洗浄流体９や剥離した塵埃や汚染物質が第1ノズルの周囲に飛散しないので、洗浄後に被洗浄物の二次汚染を生ずる可能性は無い。さらに超臨界二酸化炭素そのものは３１℃以上でありしかも使用量も少ないので、チャンバ５０内に噴出して気圧が下がって断熱冷却されても被洗浄物に対して熱衝撃を生ずる心配はない。ただし、洗浄時間が長くなる場合は、被洗浄物の温度が下がりすぎて、洗浄後に空気中の水分を吸収して結露してしまう可能性が生ずる。これを防止するために、事前に被洗浄物を加熱しておくか、洗浄中、もしくは洗浄後に被洗浄物を加熱しても良い。
【００７１】
本実施の形態によれば、ノズルユニット２４は被洗浄物３０に対して相対的に移動可能であるため、被洗浄物３０の表面をくまなく洗浄出来る。また第２のノズル（吸引ノズル）２６は、第１のノズル（噴射ノズル）２５と一体となって設けられているため、噴射された超臨界二酸化炭素により剥離または溶解した汚染物質は、第２のノズル２６により直ちに吸引により回収される。そのため剥離した汚染物質は、噴射により周囲環境に拡散されるがなく、２次汚染を防止する事ができる。
【００７２】
また第１のノズル２５と第２のノズル２６は前述の通り一体化し、噴射と吸引をしている。これにより被洗浄物に加わる噴射力を吸引力により相対的に弱める事が出来きるので、超臨界二酸化炭素を噴射する際に被洗浄物に加わる応力を軽減する効果も併せ持つ。また噴射力と吸引力は、洗浄用取り付け台３を弾性支持する弾性支持部１５に配設された荷重センサ１６より測定され、圧力制御装置１７にフィードバックされ、被洗浄物に加わる荷重を常に一定に制御することが可能になる。これらの構成により従来例が抱えていた、超臨界二酸化炭素の噴射時の荷重による被洗浄部物（モータ）の組み立て精度の劣化や軸受へのダメージを防ぐことが出来る。なお一つのノズル当たり噴射力よりも吸引力が若干大きめ（１Ｎ〜５０Ｎ程度）に設定すると、ノズル２５から噴射された超臨界流体は確実に第２のノズル２６によって回収され、しかも部品を変形させてしまうと言った不具合も発生しない。
【００７３】
さらに、複数のノズルユニット２４を回転軸に対してほぼ均等にバランスを取るように配置されているので、噴射力による偏荷重や、偏荷重によるロータハブ１０１のシャフト１０６に対する圧入精度の劣化や軸受へのダメージを防ぐことができる。
【００７４】
また超臨界に酸化炭素が供給管内を搬送される際に、相互摩擦および供給管路を構成する配管内壁との摩擦によって静電気を発生して帯電する結果、洗浄後の被洗浄物に塵埃が再付着してしまい良好な洗浄効果が得られなくなる場合があった。しかし本実施の形態では、被洗浄物、被洗浄物が固定された洗浄用取り付け台３、第１のノズル２５が接地されているため帯電する事が無く、かつ剥離した塵埃は直ちに回収されるため、良好な洗浄効果が得られる。なお、それでも帯電が完全に抑制できない場合は、洗浄後に出来るだけ早い時点でイオナイザによる除電を施せばよい。これにより静電気による微粒子吸着を最小限に出来る。
【００７５】
また、洗浄装置の洗浄用取り付け台３に加温装置を持つとともに、噴射ノズルの先端にキャリヤガスを加温するための加温装置（図示せず）をそなえている。これにより被洗浄物が洗浄後に結露すると言う問題を解決する事が出来る。
【００７６】
＜第１実施形態の変形例＞
以上、本発明の実施の形態１について説明したが、本発明は上記実施の形態１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００７７】
（Ａ）
上記実施の形態１の説明において、被洗浄物を回転軸に平行な方向（垂直方向）から洗浄するための装置に適用したものを用いたが、変形例として、図５に示すように、回転軸に直交する方向（水平方向）から超臨界二酸化炭素を噴射して洗浄する事も可能である。さらに上記実施の形態１の説明とこの変形例とを組み合わせて併せ持つように、ノズルユニット基部にさらに電磁回転機構を設けて、垂直方向も水平方向も任意に選択しうるようにすることも可能である。
【００７８】
（Ｂ）
上記説明においては被洗浄物として、軸受部も完成したモータユニット（スピンドルモータ）としたものであるが、図５、図６に示すようにロータハブ１０１等を単品状態で洗浄する事も可能である。
【００７９】
（Ｃ）
上記説明においては被洗浄物として、軸受部も完成したモータユニット（スピンドルモータ）としたものであるが、図７に示すようにベース２を単品状態で洗浄する事も可能である。ベース２のように、被洗浄物に対する偏荷重を考慮する必要が無い場合や、被洗浄物が回転中心軸周りに軸対称形状で無い場合は、ノズルユニット２４は複数個を均等に配置する必要はなく、単独のノズルユニット２４でも実施可能である。
【００８０】
（Ｄ）
上記説明において、第１のノズルからは超臨界二酸化炭素のみを噴出する構成を説明したが、本願はこれに限定されるものではない。たとえば、第１のノズルには、超臨界二酸化炭素を供給する超臨界二酸化炭素供給管と、その周囲に、キャリヤガスとして二酸化炭素または空気を供給するキャリヤガス供給管が圧力制御装置から同軸状に配置連結されている構成としてもよい。
【００８１】
キャリヤガスがキャリヤガス供給管を高速で流れる事によって発生する負圧により、超臨界二酸化炭素は超臨界二酸化炭素供給管から高速で吸い出される。このとき超臨界二酸化炭素は急激に生ずる断熱膨張により、冷却されて、ドライアイスペレットになる。
【００８２】
そしてドライアイスペレットは生成と共に加速されてキャリヤガスと混合された洗浄流体となり、被洗浄物の表面に付着した塵埃や汚染物質に向かって高速（数１０〜数１００ｍ／ｓｅｃ）で噴射される。第１のノズルから噴射されたドライアイスペレットが衝突する際の衝突エネルギーと、ドライアイスペレットが昇華する際に伴う膨張圧力によって、被洗浄物の表面に付着した汚れは剥離、または液化二酸化炭素に溶解され、被洗浄物から除去（洗浄）される。被洗浄物から除去された汚れは、一部が昇華したドライアイスと共に第２のノズルにより吸引回収される。したがって洗浄流体９や剥離した塵埃や汚染物質が飛散しないので、洗浄後に二次汚染を生ずる可能性は無い。さらにドライアイスそのものは温度が低いが、衝突エネルギーによって瞬時に昇華してしまうので、被洗浄物を過度に冷却して、熱衝撃を生ずる心配はない。
【００８３】
（Ｅ）
なお、上記実施の形態の説明において、洗浄装置本体は圧力を維持するためのチャンバ内に接地することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば通常のクリーンルーム環境内で超臨界流体の万一の飛散による凍傷などの事故を防ぐためのパーティションを設けたエリア内で作業しても問題はない。
【００８４】
（Ｆ）
なお上記における説明において、図１に示すモータを例にあげたが本発明の適用しうる範囲はこれに限定されるものではなく、他のいかなる形態のモータにも適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかる洗浄方法は、装置が完成又は半完成状態であっても、装置の形状精度や性能を劣化させることなく、確実に洗浄を行うことが可能であり、特に高い清浄度を必要とするＨＤＤ等の情報関連装置、半導体関連素子、映像デバイスなどの洗浄方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】スピンドルモータの横断面図
【図２】本発明の実施の形態１の洗浄装置のブロック図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における洗浄方法を適用した洗浄装置の平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における洗浄方法を適用した洗浄装置の横断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における洗浄方法を適用した洗浄装置のノズルユニットとトラバース装置の関係を示す模式図、（ｂ）本発明の実施の形態１における洗浄方法を適用した洗浄装置のノズルユニットの断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１の変形例（Ａ）における洗浄方法を適用した洗浄装置の平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の変形例（Ａ）における洗浄方法を適用した洗浄装置の横断面図
【図６】本発明の実施の形態１の変形例（Ｂ）における洗浄方法を適用した洗浄装置の横断面図
【図７】本発明の実施の形態１の変形例（Ｃ）における洗浄方法を適用した洗浄装置の横断面図
【図８】本発明の実施の形態１における洗浄方法の工程フロー図
【図９】二酸化炭素の状態図
【図１０】鉱油に対する各種気体の飽和溶解度線図
【符号の説明】
【００８７】
１  ロータ
２  ステータ
３  洗浄用取り付け台
４  クランプ
５  洗浄流体供給管
６  吸引回収管
７  塵埃
９  洗浄流体
１０  回収物質
１１、１２  トラバースユニット
１３  ロータリーテーブル
１４  アース手段
１５  弾性支持部
１６  荷重センサ
１７  圧力制御装置
１７ａ  供給圧力制御装置
１７ｂ  回収圧力制御装置
１８  洗浄装置基台
２０  超臨界二酸化炭素
２４  ノズルユニット
２５  第１のノズル
２６  第２のノズル
３０  被洗浄物
４１  減圧装置
４２  分離装置
４３  昇圧装置
５０  チャンバ
１００  ベース
１０１  ロータハブ
１０２  スリーブ
１０３  ステータコア
１０４  ロータマグネット
１０５  スラストプレート
１０６  シャフト
１０７  潤滑油
１０８  テーパシール部
１０９  スラストフランジ
１１０  コイル
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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