(57)【要約】【課題】動圧軸受装置において、動圧溝加工精度を解決し、低コスト工法と装置により量産性を向上させることを目的とする。【解決手段】揮発性インク６aとパッド１２を用いることで被加工材料となるシャフト４表面に高精度、かつ電解加工の印加電圧に耐えられるだけの膜厚を有す動圧溝パターン１２ａを被覆し、電解加工することによりマスキングされていない箇所がイオン化し除去されシャフト表面に高精度な動圧パターンを形成する。【選択図】図３
2009138238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工部材表面に蒸発乾燥型絶縁性物質をパターン被覆する工程と、部材表面の蒸発乾燥型絶縁性物質によりパターン被覆されている部分の非被覆箇所を化学的エッチングにより除去加工する工程を備えた加工方法および装置。
【請求項２】
被加工部材は流体軸受用のシャフトであり、パターンの動圧発生用の溝幅が１００μｍ以下である請求項1記載の加工方法および装置。
【請求項３】
パターン被覆方法は、動圧発生用の溝パターンが形成された版型部材の溝パターンに蒸発乾燥型絶縁性物質を塗布し、前記版型部材に前記被加工部材よりも剛性が低い材料で形成された転写部材を押圧当接して前記溝パターン内に塗布された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記転写部材表面に転写し、前記被加工部材表面に前記転写部材を押圧当接して前記転写部材表面に転写された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記被加工部材表面へ転写する方法であることを特徴とする請求項１記載の加工方法および装置。
【請求項４】
パターン被覆方法は、版型部材に形成された凹部に蒸発乾燥型絶縁性物質を塗布し、前記被加工部材よりも剛性が低い材料で形成され、凹部と凸部からなる動圧発生用の溝パターンが形成された転写部材を、前記版型部材に押圧当接して前記版型部材の凹部内に塗布された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記転写部材の溝パターンの凸部に転写し、前記被加工部材表面に前記転写部材を押圧当接して、凸部に転写された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記被加工部材表面へ転写する方法であることを特徴とする請求項１記載の加工方法および装置。
【請求項５】
化学的エッチングは電解加工法であり、工具である電極と被加工部材は対向しており、被加工部材を電極または被加工部材上の1点を基準に回転させながら電解加工を行うことを特徴とする請求項1記載の加工方法および装置。
【請求項６】
パターン被覆方法は被加工部材表面の化学的エッチングにより除去加工する箇所を除いて蒸発乾燥型絶縁性物質で被覆する請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の加工方法および装置。
【請求項７】
被加工部材のパターン被覆部分以外に対向する電極表面は絶縁性物質で被覆されたことを特徴とする請求項５から請求項６のいずれか１項に記載の加工方法および装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧軸受装置に使用する部材の動圧発生形状加工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動圧軸受装置はシャフトと軸受スリーブの間に潤滑油を充填し、相対回転時に擦動面に設けられた溝を潤滑油が流れる際に潤滑油の粘性により生じる圧力よってシャフトを軸受スリーブから浮上させて支持する軸受装置である。動圧軸受装置は回転時に金属接触を生じないため、軸受部から生じる摺動音が小さく、長寿命であるため、各種機器に利用されており、例えばハードディスク等の磁気ディスク装置、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク装置、レーザプリンタ等のポリゴンスキャナモータがある。この軸受装置には軸受内部に動圧を発生させる目的で、シャフトの外周、またはスリーブの内周にヘリングボーン形状やスパイラル形状の溝が形成されており、溝形成方法としては、切削、転造、レーザ加工、超音波加工、放電加工、エッチング、電解加工等がある。近年、磁気ディスクや光ディスク等の小型化に伴い、動圧軸受装置の小型化が進んでおり、その結果シャフトとスリーブの小径化が必要となるが、φ３ｍｍ以下のスリーブ内径に狭ピッチで細線の動圧溝形状を形成することは困難となる。そのため、シャフトの外周に動圧形状を形成することが不可欠となる。
【０００３】
動圧溝形成方法としては、シャフト材料への歪が発生せず、量産性がある電解加工法が好ましい。従来、シャフト表面を樹脂組成物でマスキングパターンを形成し光硬化によって樹脂組成物を硬化させた後、エッチングまたはメッキ加工により動圧溝を形成し、マスキングを除去するという方法が知られている。（例えば、特許文献1参照）。
【０００４】
図５に従来の動圧溝形成方法を示す。図５においてシャフト５４に対してインクジェットヘッド５１から樹脂組成物５２を塗布し、動圧パターン５３以外のシャフト５４表面を被覆し、ランプ５５からＵＶ等の光エネルギーを加えることで樹脂組成物５２を硬化させ、その後エッチング等でシャフト５４を除去加工するものである。
【特許文献１】特開２００６−１１８６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記記載の従来方法では、インクジェットによりシャフト表面へ樹脂組成物を塗布しているが、インクジェットで塗布できる樹脂組成物の粘度は約１０ｃｐ程度と低粘度、かつ微少量であるため、シャフト表面に形成されたマスキングパターンの膜厚は薄く、電解加工用として使用した場合、絶縁破壊してしまう可能性が高く、５〜１００Ｖ程度の電圧印加による電解加工用の絶縁目的としてのマスキングパターンとしては十分ではない。また、シャフト表面へ樹脂組成物を塗布した後、光照射するまでの時間が短時間であっても、低粘度樹脂組成物を塗布しているため、シャフト表面上の樹脂組成物の保持性は悪く光照射をした硬化後に１００μｍ幅以下の高精度なパターン形成は困難である。
さらに、樹脂組成物として光硬化性樹脂を利用するため、露光工程と露光装置等の光照射工程と光照射装置が必要となり、製造タクトが長く、生産装置コストが高くなる。
加えて、光硬化型等のエネルギー付加型の樹脂組成物は経時変化による反応性の変化が早いため、量産用材料としては好ましくない。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、電解加工によるシャフト表面への動圧溝形成に適したマスキング方法と装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、被加工部材表面に蒸発乾燥型絶縁性物質をパターン被覆する工程と、部材表面の蒸発乾燥型絶縁性物質によりパターン被覆されている部分の非被覆箇所を化学的エッチングにより除去加工する工程を備えた加工方法および装置である。
【０００８】
そして、化学的エッチングは電解加工法であり、工具である電極と被加工部材は対向しており、被加工部材を電極または被加工部材上の1点を基準に回転させながら電解加工を行うことを特徴とする加工方法および装置である。また、被加工部材は流体軸受用のシャフトであり、パターンの動圧発生用の溝幅が１００μｍ以下にした加工方法および装置である。
【０００９】
さらに、パターン被覆方法は、動圧発生用の溝パターンが形成された版型部材の溝パターンに、蒸発乾燥型絶縁性物質を塗布し、前記版型部材に前記被加工部材よりも剛性が低い材料で形成された転写部材を押圧当接して前記溝パターン内に塗布された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記転写部材表面に転写し、前記被加工部材表面に前記転写部材を押圧当接して前記転写部材表面に転写された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記被加工部材表面へ転写する方法であることを特徴とする加工方法および装置である。また、パターン被覆方法は、版型部材に形成された凹部に蒸発乾燥型絶縁性物質を塗布し、前記被加工部材よりも剛性が低い材料で形成され、凹部と凸部からなる動圧発生用の溝パターンが形成された転写部材を、前記版型部材に押圧当接して前記版型部材の凹部内に塗布された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記転写部材の溝パターンの凸部に転写し、前記被加工部材表面に前記転写部材を押圧当接して、凸部に転写された前記蒸発乾燥型絶縁性物質を前記被加工部材表面へ転写する方法であることを特徴とする加工方法および装置である。そして、被加工部材のパターン被覆部分以外に対向する電極表面は絶縁性物質で被覆されたことを特徴とする加工方法および装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、揮発性インクを用いることで、部材表面に塗布された揮発性インクは短時間で溶媒物質を揮発してインク粘度が高くなるため、シャフト表面でのパターン形状保持性が高くできる。また、揮発性インクを用いることで光照射工程および光照射装置が不要となる。
【００１１】
そして、シャフト表面への揮発インクの塗布方法として、転写方式のマスキング描画方式にすることで、マスキングパターンの膜厚を電解加工電圧に耐えられるだけ厚くすることができる。さらに、転写する側の転写部材の材料を被加工部材の材料より剛性の低い材料とすることにより、転写する側（転写部材側）と転写される側（被加工部材側）の接触による磨耗の発生を防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明によれば、小型流軸を製造するための小径シャフト表面に細線の動圧溝形状を形成することができ、低コストで量産可能な工法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１はシャフト表面へ揮発性インクによってマスキングをするための装置構成を示したものである。金属製または樹脂製の版型部材１はシャフト表面へ形成するマスキングパタ
ーン１ａが形成されており、動圧溝となるマスキングパターン１ａのパターン幅は５〜１５０μｍ、ピッチは５０〜５００μｍ程度であり、パターン深さは１０〜５０μｍ程度である。転写部材であるパッド２はシリコン等の軟弾性材料から成り、表面はＲ１〜１００程度の円弧形状であり、版型部材１に塗布された揮発性インク上へパッド２を押し当てることによって揮発性インクをパッド２表面へ転写するものである。揮発性インクを表面へ転写したパッド２は、ガイド３によってシャフト４上に移動し、パッド２をシャフト４へ接触させる。接触時にベアリング５で支持されたシャフト４を回転させながらパッド２へ押し当てることでパッド２表面の揮発性インクはシャフト４表面へ転写される。揮発性インクがシャフト４に転写される箇所は、後工程の電解加工が施される箇所のみである。
【００１５】
図２（ａ）から図２（ｅ）は上記の実施の形態１によるマスキング方法の工程図を示したものである。図２（ａ）において、版型部材１表面には凸部１ｂおよび凹部１ｃからなるマスキングパターン１ａが形成されており、このマスキングパターン１ａの凹部１ｃに揮発性インク６aを塗布し、スキージ等で版型部材１のマスキングパターン１ａの凹部１ｃの深さ揮発性インク６a厚みを揃える。そして、図２（ｂ）に示すように、その上からパッド２を押し当て、続いて図２（ｃ）に示すように押し戻すことで揮発性インク６ａはパッド２表面へ転写される。時間経過と共にパッド２表面の揮発性インク６ａの溶媒物質が蒸発していく。次に、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、溶媒物質が蒸発することで粘度が高くなった揮発性インク６ｂをシャフト４表面へ押し当てるとシャフト４表面へ揮発性インク６ｂが転写される。揮発性インク６ｂが転写されたシャフト４を電解加工することによって、マスキングされていない箇所がイオン化し除去されシャフト表面に凹形状パターンが形成できる。
【００１６】
尚、ここで用いる揮発性インクは顔料、樹脂、溶剤、補助剤等の２成分以上の組合せから構成されており、例えば顔料として無機顔料では二酸化チタン、アルミナホワイト、モリブデンレッド、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等があり、有機顔料にはジスアゾエロー、ブリリアントカーミン６Ｂ、フタロシアニンブルー、カーボンブラックがあり、樹脂成分には塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ等があり、溶剤にはトルエン、キシレン、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、ブタノール、ＩＰＡ等があり、補助剤には界面活性剤、植物油等がある。この形態によれば、揮発性インクを用いるため転写工程のみで、シャフト４へマスキングが可能であり、シャフト４表面に揮発性インクによる１μｍ以上の絶縁パターニング（電解加工による絶縁破壊が回避できる膜厚形成）が可能となる。
【００１７】
（実施の形態２）
図３（ａ）から図３（ｅ）は転写部材であるパッドにパターン形状を形成して、シャフト表面へのマスキングを行う方法を示すものである。図３（ａ）から図３（ｃ）に示す版型部材１１は深さ１０〜５０μｍ程度、面積１０〜１００ｍｍ２程度の凹部１１ａが形成されている。版型部材１１の凹部１１ａは揮発性インクを所定の厚みに揃えることを目的としているためパターン形状を有していない。版型部材１１の表面の凹部１１ａへ揮発性インク６aを塗布し、スキージ等で版型部材１１の凹部１１ａの深さに揮発性インク６aの厚みを揃える。その上から図３（ｂ）に示すように、表面に凸部１２ｂおよび凹部１２ｃからなる動圧溝パターン１２ａを有するパッド１２を押し当てる。動圧溝パターン１２ａのパターン幅は５〜１５０μｍ、ピッチは５０〜５００μｍ程度であり、パターン深さは１０〜５０μｍ程度である。図３（ｃ）に示すように、動圧溝パターン１２ａの凸部１２ｂに転写された揮発性インクは、１〜１０秒程度の時間の経過と共に溶媒物質が揮発し、高粘度の揮発性インク６ｂとなる。そして、図３（ｄ）に示すように、高粘度となった揮発性インク６ｂをシャフト４表面へ押し当て、その後図３（ｅ）に示すように押し戻すとシャフト４表面へ揮発性インク６ｂが転写される。揮発性インク６ｂが転写されたシャフト４を電解加工することによって、マスキングされていない箇所がイオン化し除去されシ
ャフト表面に凹形状パターンが形成できる。
【００１８】
尚、パッド１２表面のパターン作製方法はレーザ加工、切削加工等の除去加工、成形、注型等の成形加工がある。この形態によれば、揮発性インクを用いるため転写工程のみで、シャフト４へマスキングが可能であり、版型部材からシャフトへの転写回数は1回だけであるためより高精度、かつ１μｍ以上の絶縁パターニング（電解加工による絶縁破壊が回避できる膜厚形成）が可能となる。
【００１９】
（実施の形態３）
図４は前記記載の方法にて揮発性インクによりマスキングパターンを形成したシャフトを電解加工によって加工する装置例を示す。揮発性インクでマスキングパターン２４ｂを形成したシャフト２４を電解加工装置の回転軸２１へ固定させる。電解加工液２２中で回転軸２１を回転しながら、シャフト２４と電極２５を一定ギャップ（１μｍ〜１０μｍ）に保ちながら電極２５を陰極、回転軸２１を介してシャフト２４を陽極として５〜１００Ｖの電圧をかける。電極２５は導電性材料であるステンレス、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｕ等から成り、形状は円筒、長方形等不問であるが、シャフト２４の非加工部分（マスキングパターン２４ｂの内の加工部２４ａを除く残部全て）に対向する電極２５の被覆部２６は絶縁性物質（アクリル、シリコン等）で被覆されている。
【００２０】
シャフト２４表面の揮発性インクでマスキングされていない加工部２４aと、この加工部２４ａと対向する電極２５の被覆部２６で覆われていない部分との間の電解液中に電気が流れることで、加工部２４aがイオン化し除去加工される。電解液２２は電解質溶液であり、例えばＮａＯＨ、ＮａＣｌ、ＮａＮｏ３、ＮａＣＨ３ＣＯＯＨ等がある。イオン化した金属イオンは電解液の水溶液成分と結合して水酸化物等のスラッジ（金属化合物の加工屑）となる。電解加工によってシャフト表面に形成された溝深さは、印加電圧、極間ギャップ、電解液の種類、シャフト材料、通電時間によって制御される。前記記載の印加電圧、極間ギャップ、通電時間等の加工条件を制御して所定のパターン溝形状を形成したシャフト２４は揮発性インクのマスキングパターン２４ｂを除去する。揮発性インクのマスキングパターン２４ｂの除去方法としてはアルコール等の溶剤による洗浄、超音波洗浄、ブラシ等を用いた洗浄等がある。
【００２１】
尚、電解加工後のシャフト表面のマスキングパターンを除去する方法を示したが、電解加工後にマスキングパターンを除去せずに８０〜２００℃で乾燥させシャフト表面へ完全に密着させることでも実施可能である。また、シャフト２４を回転（１００〜１００００ｒｐｍ）させることは電解加工中に加工表面から発生する水素ガス、スラッジ（水酸化鉄等の加工屑）を除去する目的であり、水素ガス、スラッジの除去が不十分な場合は、シャフト２４の加工部２４a付近にノズル等で電解液２２を吹き付けることでも実施可能である。
【００２２】
さらに、シャフト２４を回転させて、シャフト２４の加工部２４aへながれる電流をパルス化することにより、シャフト２４表面のマスキングパターン２４ｂの幅以上に広がる（以下サイドエッチと記す）ことを回避することができる。サイドエッチが発生する場合、またはシャフト２４を低速（１００ｒｐｍ以下）で回転させる場合には電極２５とシャフト２４の間に流す電流を１０ｎｓ〜５００ｍｓにパルス化することでも実施可能である。
そして、被加工材料であるシャフト材料は電解加工によってイオン化し除去加工される金属材料であり、例えばＦｅ、Ｃｕ、Ａｌ、真鍮、ステンレス等いずれの場合でも実施可能である。電極２５は導電性材料であり、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、ステンレス等いずれの場合も実施可能である。この実施の形態によれば、シャフト２４全周をマスキングする必要がなく、電解加工する箇所のみをマスキングし、加工することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る動圧発生溝形成方法および装置は、小型流軸を製造するための小径シャフト表面に狭ピッチかつ細線の動圧溝形状を形成することができ、低コストで量産可能な工法および装置を提供することができ、動圧軸受装置は受け部材（以下スリーブと記す）とオイルを介してスリーブに挿入してある軸部材（以下シャフトと記す）の相対回転によって動圧力を発生し、シャフトをスリーブ内で浮上、またはスリーブをシャフトから浮上させて支持する軸受装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１による装置図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における工程フローのマスキングパターン凹部に揮発性インクを塗布する図、（ｂ）揮発性インク塗布後パッドを押し当てる図、（ｃ）パッド表面への揮発性インク転写を示す図、（ｄ）揮発性インクをシャフト表面へ押し当てる図、（ｅ）シャフト表面への揮発性インク転写を示す図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態２における工程フロー図の版型部材表面の凹部に揮発性インクを塗布する図、（ｂ）動圧溝パターンを有するパッドを押し当てる図、（ｃ）動圧溝パターン凸部に転写された揮発性インクを示す図、（ｄ）揮発性インクをシャフト表面へ押し当てる図、（ｅ）シャフト表面への揮発性インク転写を示す図
【図４】本発明の実施の形態３における電解加工装置図
【図５】従来の動圧発生溝形成装置図
【符号の説明】
【００２５】
１、１１  版型部材
１ａ、２４ｂ  マスキングパターン
１ｂ  マスキングパターンの凸部
１ｃ  マスキングパターンの凹部
２、１２  パッド
３  ガイド
４、２４、５４  シャフト
５  ベアリング
６a、６ｂ  揮発性インク
１１ａ  版型部材凹部
１２ａ  動圧溝パターン
１２ｂ  動圧溝パターン凸部
１２ｃ  動圧溝パターン凹部
２１  回転軸
２２  電解加工液
２４a  加工部分
２５  電極
２６  被覆部
５１  インクジェットヘッド
５２  樹脂組成物
５３  動圧パターン
５５  ランプ
【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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