JP2002079424A - 動圧軸受の動圧溝加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解加工により動圧溝を形成するに当たり、
電極工具の製造が容易で、しかもその電極工具を従来に
比してより長期にわたって使用することのできる動圧軸
受の動圧溝加工装置を提供する。 【解決手段】 被加工物Ｗに対向配置される電極工具１
の構造を、合成樹脂製の基体１１の表面に、動圧溝形状
に対応した形状にパターニングされた金属層（導電パタ
ーン）１２を形成することにより、非導電性材料の基体
１１の被覆部位を少なくし、かつ、基体１１に対する被
覆層の密着性を強固にして、電極工具１１の製造を簡略
化すると同時に寿命を長くすることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受の動圧溝
を電解加工法に基づいて加工する動圧溝加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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軸受装置とし
て、近年、動圧軸受装置が使用されている。動圧軸受
は、一般に、軸と軸受の間に作動流体を注入するととも
に、軸および軸受のいずれか一方に動圧溝を形成し、軸
と軸受の相対回転により生じるポンピング作用等によっ
て作動流体の圧力を上昇させ、その動圧力によって軸受
に対して軸を相対回転自在に支持する。

【０００３】動圧溝は、例えばスパイラルパターン、Ｖ
パターン、あるいはヘリングボーンパターン等が多用さ
れており、その溝深さを±０．５μｍ程度の高精度なも
のとするには、従来、主として電解加工が採用されてい
る。

【０００４】すなわち、この種の動圧溝の形成に際して
は、導電材料からなる被加工物と、動圧溝パターンの導
電部が表面に露出してなる電極工具とを、電解液中に対
向させて浸漬して、その間に電解液を流動させる。そし
て、被加工物を正極に、電極工具を負極にそれぞれ接続
して通電することにより、被加工物表面から、電極工具
の導電部のパターンに対向した部位を溶出させ、そのパ
ターンに対応した動圧溝を形成する。

【０００５】このような動圧溝の電解加工に用いられる
電極工具としては、従来、図４に模式的断面図を示すよ
うに、金属製の基体４１を用い、その基体４１の一面
に、動圧溝パターンで金属部分が露出するように、その
パターンを除く領域を隠蔽すべく非導電性材料４２で被
覆した構造のものが用いられている。この非導電性材料
４２による被覆は、基体４１の表面に一様なレジスト膜
を形成した後、フォトリソグラフィの技術を用いてパタ
ーニングするか、あるいは、基体４１の表面の動圧溝パ
ターンを除く領域をエッチング等によって削り落とし、
その凹所に合成樹脂を埋め込んだものが用いられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な動圧溝を電解加工により形成するための電極工具にお
いては、図５に示すように、軸５１に形成されたフラン
ジ部５２の平坦面にスラスト動圧溝を形成する場合、軸
５１との干渉をさけるべく電極工具５３に貫通孔５３ａ
を形成するのであるが、その場合、従来の電極工具によ
ると、電極工具５３の基体４１に、動圧溝パターンの形
成面のほかに、軸５１に対向する貫通孔５３ａの表面を
も非導電性材料４２で被覆を施す必要があり、その工程
が極めて困難であるという問題がある。

【０００７】また、従来の電極工具によれば、金属製材
料からなる基体４１を被覆する非導電性材料４２は、レ
ジスト膜の形成あるいは合成樹脂を埋め込んだだけであ
るため、その密着力が弱くて剥がれやすいことに起因し
て、寿命を長くできないという問題があった。更に、電
極工具が導電性材料を基体としていることから、非導電
性材料による被覆に欠陥があると、加工部以外が加工さ
れてしまうため加工性が問題となる場合もある。

【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、電解加工により動圧溝を形成するに当たり、そ
の電極工具の製造が容易で、しかもその電極工具を従来
に比してより長期にわたって使用することのできる動圧
軸受の動圧溝加工装置の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の動圧軸受の動圧溝加工装置は、表面に動圧
溝を形成すべき被加工物と、所定パターンの導電部が表
面に露出してなる電極工具とを、電解液中に対向させて
浸漬するとともに、これらの被加工物と電極工具をそれ
ぞれ正極および負極に接続して通電しつつその間に電解
液を流動させることによって、被加工物表面に電極工具
の導電部の露出パターンに対応した形状の動圧溝を形成
する動圧溝加工装置において、上記電極工具が、合成樹
脂製の基体の表面に、上記動圧溝形状に対応した形状に
パターニングされた金属層が形成されてなる構造を有し
ていることによって特徴づけられる（請求項１）。

【００１０】ここで、本発明においては、上記の金属層
の具体的形態として、合成樹脂製の基体の表面に形成さ
れたメッキ層（請求項２）、あるいは、合成樹脂製の基
体の表面に固定された金属シート（請求項３）を採用す
ることができる。

【００１１】本発明は、電解加工により被加工物の表面
から動圧溝パターンのみ領域を溶出させるべく、金属製
の基体の電極工具の不要部分を非導電性材料で覆うので
はなく、基体を非導電性材料である合成樹脂とし、必要
部分、つまり動圧溝パターンにのみ金属層を形成するこ
とによって、所期の目的を達成しようとするものであ
る。

【００１２】すなわち、電極工具の基体を非導電性材料
である合成樹脂とすることにより、被加工物の動圧溝の
形成面以外の部位と近接するような図５に示したような
使用に際して、その同図に示す貫通孔５３ａの表面など
の動圧溝形成面以外の被加工物表面への近接部位を非導
電性材料で被覆する必要がなく、電極工具の製造工程が
簡略化される。

【００１３】また、動圧溝パターンの金属層として、メ
ッキ層とする場合（請求項２）および金属シートを貼り
付ける等によって固定する場合（請求項３）のいずれの
形態を採用しても、従来の金属製基体の表面にレジスト
膜を形成したり合成樹脂を埋め込む場合に比して、基体
に対する密着力は大幅に向上し、被覆層の剥離に起因す
る電極工具の寿命を長くすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明に係る動圧
軸受の動圧溝加工装置の全体構成を示す模式図で、図２
はその電極工具１の縦断面図である。

【００１５】被加工物Ｗは、動圧溝を形成すべき表面に
電極工具１を対向させた状態で加工槽２内に配置され
る。加工槽２には、電解液槽３と通じる配管４ａ，４ｂ
が施されており、ポンプ５の駆動により、被加工物Ｗと
電極工具１の間に電解液が流れるようになっている。

【００１６】被加工物Ｗには加工用電源６の正極が接続
される一方、電極工具１には同じく加工用電源６の負極
が接続され、これらの被加工物Ｗと電極工具１の間に電
解液を流した状態で例えばパルス状の電流が流される。

【００１７】電極工具１の被加工物Ｗとの対向面には、
後述するように所要形状にパターニングされた導電パタ
ーンが形成されており、電解液を介在させた状態で加工
用電源６からの電流が電極工具１の導電パターン１２と
被加工物Ｗとの間に流れることで、電気化学反応により
導電パターン１２に対向する部位の被加工物Ｗが溶出
し、被加工物Ｗの表面には電極工具１の導電パターン１
２と同等のパターンの動圧溝が形成される。なお、被加
工物Ｗと電極工具１との間に流れる電流の大きさは図示
しない電流計によって刻々と計測され、また、その通電
時間も同じく図示しないタイマ等によって計測され、そ
の通電時間は、公知の手法により、あらかじめ測定され
ている電流密度と溝加工量（深さ）との関係のデータに
基づいて制御され、これにより、被加工物Ｗの表面に所
要深さの動圧溝が形成される。

【００１８】電極工具１は、図２に示すように、基体１
１が合成樹脂からなり、その被加工物Ｗとの対向面に、
所要パターンの金属層を積層することによって導電パタ
ーン１２を形成している。導電パターン１２は、例えば
基体１１の側面部を通る接続線パターン１２ａを介し
て、基体１１の裏面側に形成されている接続パッド１２
ｂに導通しており、この接続パッド１２ｂを介して加工
用電源６の負極に接続される。なお、導電パターン１２
が相互に連結されておらずに複数のパターンに分かれて
いる場合には、その各パターンごとに接続線パターン１
２ａを形成して一つの接続パッド１２ｂに導通させる。

【００１９】金属層からなる導電パターン１２は、以下
に示す手法によって形成することができる。その一つ
は、メッキによる方法であり、この方法においては、基
体１１としてメッキグレードの樹脂、つまりメッキ可能
な樹脂で、しかも比較的機械加工性に優れたエンジニア
リングプラスチックを用いる。このような樹脂として
は、例えば商品名ベクトラ（ポリプラスチック社製ＬＣ
Ｄ液晶ポリマーＣ８１０，Ｃ８２０）や、商品名ザレッ
ク（出光石油化学社製機能性樹脂材）等を挙げることが
できる。

【００２０】このようなメッキグレードの樹脂を基体１
１として、その表面に導電パターン１２を形成する手順
の例を図３を参照しつつ説明すると、まず、基体１１の
周囲全面にアンカー効果を持たせるためにエッチング等
によって表面を荒らした後、図３（Ａ）に示すように、
基体１１の周囲全面に無電解メッキにより銅層１２０を
形成する。次に、電気メッキによってその銅層１２０の
上に更に銅メッキを施すことにより、図３（Ｂ）に示す
ように所要厚さ、例えば１０μｍ程度の膜厚の銅層１２
１を基体１１の全表面に形成する。その後、銅層１２１
の表面にフォトレジスト膜を塗布した後、導電パターン
１２、接続線パターン１２ａおよび接続パッド１２ｂに
対応する領域を露光して現像することにより、図３
（Ｃ）に示すように、これらの各パターンに対応する領
域のレジスト膜１２２のみを残した後、ショットブラス
トまたはエッチングにより不要領域の銅層１２１を除去
することで、合成樹脂製の基体１１の表面に導電パター
ン１２，接続線パターン１２ａおよび接続パッド１２ｂ
が形成されてなる、図２に示した構造の電極工具１を得
る。

【００２１】また、基体１１の表面に導電パターン１２
を形成する他の方法として、あらかじめ所要パターンに
パターニングされた金属シート（例えば銅シート）を、
基体１１の表面に接着剤等によって貼着する方法を採用
することができる。この場合、シートのパターニング
は、上記と同様にフォトリソグラフィ技術を用いたレジ
スト膜の形成後、エッチングやショットブラストにより
不要部分を除去する方法等を採用することができ、接続
線パターン１２ａや接続パッド１２ｂについては上記と
同様に銅メッキ等によって形成することができる。

【００２２】以上の本発明の実施の形態において特に注
目すべき点は、電極工具１の基体１１に非導電性材料で
ある合成樹脂を用いるとともに、必要な部分にのみ導体
膜またはシートを形成している点であり、これにより、
図５に示したような軸５１とと一体化されたフランジ部
５２の端面にスラスト動圧溝を形成する場合等のよう
に、電極工具１と被加工物との干渉を避けるべく電極工
具１に軸１を貫通させる貫通孔等を形成する場合におい
ても、その貫通孔等の表面を非導電性材料で覆う必要が
なくなり、電極工具１の製造工程を簡略化することがで
きる。

【００２３】また、合成樹脂製の基体１１の表面の導電
パターン１２をメッキによって形成する方法を採用した
場合、メッキ前に基体１１の表面をショットブラスト等
によって荒らしておくことにより、導電パターン１２は
アンカー効果によって基体１１に対する密着性を強いも
のとすることが可能であり、また、導電パターン１２を
金属シートで形成して基体１１に接着剤等によって貼着
する場合においても接着剤を適宜に選択することによっ
て導電パターン１２の基体１１に対する密着性を強固な
ものとすることができ、従って、導電パターン１２の剥
離に起因する寿命を従来に比して大幅に向上させること
ができる。

【００２４】なお、以上の実施の形態においては、本発
明をスラスト動圧溝を形成に適用した例を示したが、本
発明はラジアル動圧溝の形成にも等しく適用し得ること
は勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、動圧溝
を電解加工により形成するための電極工具として、合成
樹脂製の基体の表面に所要パターンの金属層を形成した
構造のものを用いるので、従来のように、動圧溝を形成
すべく被加工物に対向する部分以外の、被加工物との干
渉を避けるための貫通孔等の表面に非導電性材料製の皮
膜を形成する必要がなく、電極工具の製造工程が簡略化
するとともに、複雑な形状の電極でも容易に製造するこ
とが可能となった。

【００２６】また、導電パターンを形成する金属層と基
体との密着性を容易に強固なものとすることができるた
め、金属製の基体の表面の不要部分を非導電性材料で被
覆する場合における非導電性材料の基体からの剥離に起
因する工具寿命に比して、その寿命を大幅に向上させる
ことができる。しかも、導電パターンを金属シートで形
成する場合には、基体に対する貼着を失敗した場合や、
導電パターンが劣化した場合においても、基体の再利用
ができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動圧軸受の動圧溝加工装置の全体
構成を示す模式図である。

【図２】図１の実施の形態において用いられている電極
工具１の構成を示す縦断面図である。

【図３】図２の電極工具１の製造手順の一例の説明図で
ある。

【図４】動圧溝の電解加工に用いられる従来の電極工具
の構成例を示す模式的断面図である。

【図５】被加工物との干渉を避けるべく貫通孔を形成し
た従来の電極工具の構成例を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１ 電極工具 １１ 基体 １２ 導電パターン １２ａ 接続線パターン １２ｂ 接続パッド ２ 加工槽 ３ 電解液槽 ４ａ，４ｂ 配管 ５ ポンプ ６ 加工用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 義樹 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3C059 AA02 AB01 DA13 DB03 DC00 HA00 3J011 CA02 DA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に動圧溝を形成すべき被加工物と、
   所定パターンの導電部が表面に露出してなる電極工具と
   を、電解液中に対向させて浸漬するとともに、これらの
   被加工物と電極工具をそれぞれ正極および負極に接続し
   て通電しつつその間に電解液を流動させることによっ
   て、被加工物表面に電極工具の導電部の露出パターンに
   対応した形状の動圧溝を形成する動圧溝加工装置におい
   て、 上記電極工具が、合成樹脂製の基体の表面に、上記動圧
   溝形状に対応した形状にパターニングされた金属層が形
   成されてなる構造を有していることを特徴とする動圧軸
   受の動圧溝加工装置。
2. 【請求項２】 上記金属層が、上記合成樹脂製の基体の
   表面に形成されたメッキ層からなることを特徴とする請
   求項１に記載の動圧軸受の動圧溝加工装置。
3. 【請求項３】 上記金属層が、上記合成樹脂製の基体の
   表面に固定された金属シートからなることを特徴とする
   請求項１に記載の動圧軸受の動圧溝加工装置。