JP2005516787A - 被加工部材を電解加工するための加工電極の製造方法、及びこの方法により製造された加工電極 - Google Patents

Abstract

本発明は、被加工部材、特に流体軸受の構成部材を電解加工するための加工電極を製造する方法に関し、以下のステップを備える：
（ａ） 導電性を有する基本材料を用いて、平滑な表面を有する加工電極基体を形成するステップ；
（ｂ） 上記加工電極基体の表面に絶縁材料で被膜を形成するステップ；
（ｃ） 上記加工電極基体の表面上の上記絶縁材料を、被加工部材の表面上に電解加工により形成される溝パターンと同様なパターンで除去するステップ。

Description

本発明は、特に、動圧流体軸受の構成部材である被加工部材を電解加工するために用いられる加工電極を製造する方法、及び、この方法によって製造される加工電極に関する。

ハードディスクドライブを高速回転させる際等には、ノイズの少なさや耐衝撃性が考慮される結果、従来の転がり軸受に代わり、動圧流体軸受が用いられる場合が多くなってきている。動圧流体軸受は、流体軸受、又は、ジャーナルベアリングとも称されており、１つ以上の固定部材と、１つ以上の回転部材により構成され、それらにより動圧が発生する面の間には隙間を有しており、その隙間は、潤滑材料、好ましくは、潤滑油が満たされている。

上記した隙間における動圧を上昇させるために、軸受の１つ以上の部材表面上には、溝形状、又は、堀形状の溝パターンが形成される。動圧が発生する部材の面の間では、その部材表面の回転により、ある種のポンプ効果が生じ、厚みが均等で同質の潤滑膜が形成される。この潤滑膜は、動圧によって保持される。

このような動圧流体軸受を用いることによって、当該分野のモータの製造業者は、電気モータで駆動される動いているロータを、静止しているステータに比して高速かつ極めて精密に回転させることができる。

このような溝パターンを形成する従来技術としては、あらかじめ精密に加工された軸受の表面を削る方法、あるいは、軸受の表面を塑性変形させる方法が知られている。いずれの方法においても、軸受の表面を、溝、あるいは、その他の形状の通りに、機械的処理によって除去している。

動圧流体軸受のスティフネスに関し、精密に溝を形成することは、潤滑材の粘度や潤滑膜の厚みとともに重要な要素である。溝パターンの形成が粗雑になることで寸法にばらつきが生じると、動圧流体軸受の動圧が異なったり、あるいは、動圧に偏りが生じ、モータを正確に動作できなくなる。

動圧流体軸受のスティフネスを最も高くするためには、潤滑膜の厚みを最小にする必要がある。そのためには、軸受間隔、すなわち、対向する軸受の表面同士の間の距離を最小にしなければならない。したがって、溝の形成は、可能な限り精緻に、可能な限り許容誤差を小さく、そして、縁部分に材料が堆積しないように実施されなければならない。

動圧流体軸受の表面に対する機械加工については、動圧流体軸受の表面に被膜を形成し、レーザ光等を用いて、この被膜に所望の形状を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、電解加工を用いて、動圧流体軸受の表面に溝を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。その方法は、電解エッチングにより、動圧流体軸受の表面の形状を形成する技術に関する。具体的には、加工電極と軸受の表面を、塩溶液に浸し、電位差を発生させ、加工電極の動きにより所望の形状を定め、そしてはけを用いて表面を形成する。この方法では、溝の縁部分に材料が堆積することを防ぐことができるが、処理に非常に時間が必要であり、処理コストが高い。

このように特許文献２には、動圧流体軸受の表面の全体をカバーする加工電極が用いられること、及び、その加工電極が、表面に溝を有し、加工電極の表面の溝と同じ溝が軸受の表面に形成されることが示されている。また、特許文献２では、被加工部材と加工電極は、電解質で満たされた容器に入れられ、両者は所定の間隔をおいて配置される。

また、特許文献２では、被加工部材を製造装置の陰極側に接続し、加工電極を製造装置の陽極側に接続することによって、電位差を発生させ、電解エッチングが実施されている。

電解質が２つの加工電極の間を流れる場合、ファラデーの法則に従い、被加工部材の表面が原子単位で溶解する。溶解した金属の質量は、陰極と陽極の間を移動する電気量に相当する。

エクストルード・ホーン（Ｅｘｔｒｕｄｅ Ｈｏｎｅ）：米国、ペンシルヴァニア州、アーウィン（Ｉｒｗｉｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）、ロードポイント・リミテッド（Ｌｏａｄｐｏｉｎｔ Ｌｔｄ．）：英国、ウィルトシャー州、スウィンドン（Ｓｗｉｎｄｏｎ，Ｗｉｌｔｓｈｉｒｅ，ＵＫ）等の会社が実施しているＥＣＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ：電解加工）あるいはＥＭＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｉｃｒｏ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ：電気的微細加工）という方法では、シャフト、スリーブあるいはカウンタープレート等の部材表面上の溝を、所望の溝パターン（軸受の表面上、加工電極の表面上に形成されるものと同じ溝パターン）を形成することで、１つの処理工程で形成することを可能にしている。

特許文献２には、加工電極を機械加工により製造できることが記載されているが、材料が堆積する問題は解決されていない。特許文献２では、加工電極を繰り返し用いるようにして、機械加工後のコストを低減させている。特許文献２では、機械加工した後の加工電極を、２成分樹脂等のプラスチック絶縁体に埋め込むことにより、電荷の移動を、動圧が発生する領域、すなわち、加工電極の解放された表面でのみ起こるように制限している。これによって、寄生容量が置換されることにより、加工電極の周囲の表面に好ましくないエッチングが生じることを防いでいる。

特許文献２では、加工電極を用いて軸受の表面を形成することに関して記述された箇所を参照されたい。

独国特許出願公開（Ａ１）第１９９５０４６３号明細書 米国特許（Ｂ１）第６２６７８６９号明細書

従来の溝パターンを形成する機械加工では、加工により除去された細かい材料が溝形状の縁部分に堆積し、最終的にはこの堆積物を取り除かなければならず、コストが高くなり、仕上げ処理が難しいという欠点を有している。

また、動圧流体軸受の溝はごく小さいものであり、１〜２μｍの範囲で非常に精緻に形成される必要がある。

動圧流体軸受に溝を形成するために用いられる加工電極を製造するための上記の従来方法では、製造工程に時間がかかり、コストが高くなる。微細加工に高い精度が求められる場合や、加工電極の表面が湾曲している場合は、尚更、製造工程に時間がかかり、コストが高くなる。

また、溝パターンが形成される加工電極の表面は、銅、真鍮、アルミニウム又はニッケル等比較的柔らかい素材から成り、機械的な損傷を受けやすい。従って、このような加工電極は、注意深く取り扱ったとしても、損傷を受ける危険性が非常に高い。

加工電極の表面は、大電流により電解質は８０〜１００℃に上昇するため、相当な熱ひずみを受ける恐れがある。また、加工電極の素材である金属とプラスチック絶縁体の熱膨張率の違いから、加工電極の結合が緩んだり、破損したり、あるいは絶縁体が剥離する等の現象が生じることがある。

上記した従来技術の加工電極で加工できる被加工部材の表面の数は、多くても約５万面であり、１日の製造量を下回ることが多い。加工電極は、本来、一つ一つが異なっており、加工電極の表面は機械加工されるため、表面上に施された形状の複製には、なんらかの誤差が伴っている。

上記した問題を解決するために本発明の加工電極の製造方法では、被加工部材を電解加工するための加工電極を低コストで高精度に製造する方法およびその加工電極を提供することを目的としている。

上記した課題は、請求項１に記載された方法と、請求項１７に記載された加工電極により解決される。
（請求項１に記載された方法とは、｛本発明の被加工部材を電解加工するための加工電極の製造方法は、被加工部材、特に動圧流体軸受のパターンが形成される表面を有する被加工部材を電解加工するための加工電極の製造方法であって、
（ａ） 加工電極基体を、導電性を有する材料で構成し、表面を平滑に形成するステップ；
（ｂ） 表面を絶縁材料により被覆して、絶縁層を形成するステップ；
（ｃ） 絶縁層の一部分を除去することにより、加工電極基体を部分的に露出させ、電解加工方法を用いて被加工部材の表面上に形成されるパターンと同様な形状のパターンを、加工電極の表面に形成するステップ
を有することを特徴とする。｝という方法である。）

（請求項１７に記載された加工電極とは、｛被加工部材の表面に電解加工するための加工電極であって、
加工電極は、導電性を有する材料で構成され、
加工電極の表面全体は、被加工部材の表面上に形成される溝パターンと同様な種類の溝（トレンチ）パターンが形成される一部分の露出部を除いて、セラミック層、酸化物セラミック層又は耐摩耗特性を有するセラミック材料に類似する材料の層の何れかにより被覆される
ことを特徴とする。｝という加工電極である。）

本発明の加工電極の製造方法の利点は、加工電極の表面に所望の形状を高精度で繰り返し形成できる点にある。特に、レーザ光によってセラミック層を除去することによって、加工電極の輪郭を正確に形成することができる点である。例えば、金属層を用いた場合は、レーザ光によってまず液化してから気化するので、その場合には加工電極の輪郭を正確に形成することが困難であるが、本発明のセラミックでは、レーザ光によって直接に気化するため、正確な輪郭を形成することが可能である。

さらに本発明の加工電極の製造方法では、硬く、耐摩耗性のあるセラミック層が形成されるため、摩耗に強い平らな表面を有する加工電極を製造できる。また、本発明の加工電極の製造方法で、溝が導電材料により充填される場合には、加工電極の表面が平坦になる。これにより、より優れた流体特性をもち、機械的に衝撃を受ける点を持たないことから、摩耗と剥離に強い加工電極を得ることができる。

本発明の加工電極の製造方法では、従来技術と比較した場合、加工電極の表面の形状の形成は、レーザ加工を用いる方が、特許文献２のような機械加工を用いる方法よりも、容易であり制御もしやすい。加工される場所が、加工電極の金属表面そのものではなく、その加工電極の表面の全体を覆う絶縁セラミック層であるため、レーザを制御して所望の形状を形成することができる。

また、本発明の加工電極の製造方法では、硬度と耐摩耗性を有するセラミック層と充填された溝の両方が併せて用いられることにより、機構的影響にも左右されにくく、平滑な加工電極の表面を得ることができる。

また、本発明の加工電極の製造方法では、絶縁セラミック材料を用いることにより、「活性」電極の表面同士を電気的に分離すると同時に、加工電極の表面を機構的に保護することができる。

本発明の加工電極の製造方法では、溝形状の縁部分に堆積した細かい材料を機械的に除去する処理を不要にできる。

本発明の加工電極の製造方法では、従来技術と比較した場合、より高い精度で加工電極を製造することができる。セラミック層は、加工電極の表面を被覆するアルミニウム層の一部分が変化されて形成され、変化されていないアルミニウム層とは依然結合した状態にある。このセラミック層とアルミニウム層の結合は、高温（３００℃まで）でも維持される。また、２分子エポキシ樹脂等を用いた場合には、これらの２つの層は分離しなくなる。

本発明の一実施形態の動圧流体軸受は、シャフト、スラストプレート、シャフトを囲むスリーブ、カウンタープレートを備える。カウンタープレートは、スリーブに取り付けられているカウンターベアリングとして形成される。シャフトが固定されているか、可動であるかに応じて、スラストプレートそして／又はカウンタープレートの表面のうちの少なくとも１つ、及びシャフト又はスリーブの表面に、溝形状又は堀形状の溝パターンが施される。この溝パターンは、本発明の加工電極を用いて電解加工を行なうことによって形成することができる。

本発明の方法は、被加工部材を電解加工するための加工電極を製造する方法であり、特に、動圧流体軸受の表面の形成に関わる。本発明の方法において、加工電極基体は、導電性のある材料を基材とし、平滑な表面を有する。本発明の一実施形態では、基材に銅を用い、これをアルミニウム層により被覆する。本発明の他の実施形態では、加工電極基体の全体あるいは大部分をアルミニウムで構成する。銅とアルミニウムの合金を用いてもよい。加工電極基体の材料として、一般的には、アルミニウム、銅、アルミニウムおよび／又は銅の合金が適当である。そのような合金としては、ベリリウム銅（Ｃｕ
Ｂｅ）、導電性のあるブロンズ（Ｃｕ Ｃｒ Ｂｅ）、タングステン・カーバイド（ＷＣ, Ｗ_２Ｃ）等、導電性が良く、強度の高い金属が挙げられる。

加工電極基体の表面は、絶縁材料（無機物が好ましい）により被覆される。この絶縁材料は、セラミックあるいはセラミックに類似する材料の層（以下、セラミック層とも記載する）である。このセラミック層は、エピタキシャル成長によって成層されることが好ましい。加工電極基体の表面が、アルミニウムにより構成されているか、あるいは、アルミニウムで被覆されている場合の、その効果について、以下に詳細に説明する。一般的には、品質の高い絶縁材料は（有機物も含む）、均等な厚みで基材を覆っている限り、安定性と摩耗抵抗を保持し、またレーザにより正確に加工縁を形成することが可能である。絶縁材料の選択基準は、加工電極基体の基材との接着が良いことと、高温でも高い抵抗性を有することである。この基準に照らすと、シリコン酸化膜やその他のセラミック酸化膜が適当である。このような被膜は、スパッタリング、ＣＶＤプラズマ、ゾルゲル法等の方法によって形成することができる。

この後、加工電極の表面が、被加工部材の表面に電解加工によって形成される溝パターンと同様な形状になるように、絶縁材料が加工電極の表面からレーザ加工によって除去される。レーザ光はセラミック絶縁層を貫通してその下にある加工電極基体の表面に到達し、基材の一部分が除去される。このように絶縁材料に溝パターンを形成するには、ＣＷレーザ光源、ピコ秒レーザ等の短パルスレーザ光源を用いることができる。

この方法では、溝パターンは、加工電極基体の表面を覆う絶縁層に形成され、少なくとも加工電極基体の表面まで到達する。後に、この溝パターンと同じ形状の溝パターンが、この加工電極を用いた電解加工によって被加工部材の表面に形成される。

この溝パターンは、ニッケル、銅、アルミニウムといった高導電率の充填材料により充填される。この材料は「活性」電極領域の表面に析出させることができ、その表面は化学的処理や電気化学的処理により絶縁性セラミック層が取り除かれている。しかしながら、溝パターンにこのような充填材料が充填されていなくても、加工電極は電極として機能する。
少なくともその一部分が導電材料で充填されている溝パターンを、さらに、銀、金、プラチナ等の貴金属で被膜を形成し、溝パターン部分の金属の酸化を防ぐことが好ましい。

本発明の別の実施形態では、最初に、加工電極の表面には、プラスチック等、セラミックではない絶縁材料、すなわちフォトレジストにより被膜が形成される。エッチング、レーザ加工又はフォトレジスト技術のような周知の方法によって、この高分子材料層に上述のような溝パターンが形成され、高導電率の充填材料が充填される。溝パターンが充填材料で充填されると、高分子材料層は除去され、それに代わって硬度と耐摩耗性を有するセラミックあるいはセラミックに類似する材料の層が形成される。その結果としては、上記した高分子材料層を除去する前と同じ形状が得られる。

本発明の実施形態では、被加工部材の表面を電解加工するための加工電極について説明するとともに、この加工電極を用いて動圧流体軸受を製造する方法を記載している。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１（Ａ）〜（Ｄ）では、被加工部材の表面を電解加工するための本実施形態の加工電極の製造方法を、非常に単純化して示している。

本実施形態の加工電極の製造方法で製造される加工電極基体１０の寸法と外形は、後に加工される、例えば、動圧流体軸受等の被加工部材の表面に適合することを前提としている。本実施形態では、加工電極基体１０の材料として、アルミニウム又はＡｌＭｇＳｉ等の一般的なアルミニウム合金を使用する。しかし、例えば、銅のような導電性の高い金属で代用することも可能である。

加工電極基体１０に用いる材料は、その表面が導電性であり、薄く、硬く、摩耗に強く、特に絶縁性に優れるセラミックあるいはセラミックに類似する材料の層１２により被覆されることに有用なものであれば良い。図１（Ｂ）は、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミック層の被膜が形成される加工電極１０を示している。このセラミック層として、例えば、ドイツ、エバースバッハ／フィルス（Ｅｂｅｒｓｂａｃｈ／Ｆｉｌｓ、 Ｇｅｒｍａｎｙ）のアーハーツェー・オーバーフレヒェンテヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コー・オーハーゲー（ＡＨＣ Ｏｂｅｒｆｌａｃｈｅｎｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＯＨＧ）の商品であるハート・コート（ＨＡＲＴ-ＣＯＡＴ：登録商標）を用いることができる。

ハート・コート（登録商標）は、硬質な陽極酸化による被膜であり、通常、アルミニウムの摩耗、剥離を防ぐため、また、硬質のセラミック層が形成されることによりアルミニウムの腐食を防ぐために用いられる。ハート・コート（登録商標）層は、酸性電解液中で陽極酸化処理を行なうことにより、アルミニウム上に形成される。この処理において、アルミニウム基材の表面は、酸化アルミニウムの保護層に電流が流れることにより変化される。その変化は、アルミニウム層の一部分が膨張し、形成されたセラミック層が、アルミニウム基材の表面上に置かれ、また、その一部分がアルミニウム基材に拡散される。

本願発明においては、上記したハート・コート（登録商標）層に限定されるものではなく、特にアルミニウムやアルミニウム合金等のように導電性が高くて好ましい金属上に置かれるのに適し、特にセラミックあるいはセラミックに類似する材料等の層を含んで、耐摩耗性を備えるあらゆる絶縁材料を用いることができる。

セラミック層１２が形成された後、このセラミック層からセラミックをレーザ加工等により部分的に除去することによって、図１（Ｃ）に示される溝（トレンチ）パターン１４が形成される。溝パターンの形状は、後に電解加工によって成形される被加工部材（ワーク）の表面上の溝パターンと同様である。溝パターン１４の溝は、少なくともセラミック層１２の厚みと同じだけの深さがある必要があり、好ましくは、セラミック層１２の厚み以上に、すなわち、加工電極基体の一部分が除去される程度に深くてもよい。加工電極における銅やアルミニウム等導電率の高い金属部分を確実に露出させ、「活性」電極領域１６を形成するためである。図１（Ｃ）は、電極領域１６を有することから、被加工部材の表面の電解加工に用いられる加工電極として一応完成した状態を示している。

しかし、溝パターン１４は、銅、ニッケルあるいはアルミニウムといった高導電率の充填材料１８によって充填されることがより好ましい。それによって、加工電極の効率を高め、加工電極の表面の物理的な安定性を向上させ、ＥＣＭ（電解加工）処理用の加工電極に流れる電流の抵抗を最小にすることができるからである。

図１（Ｄ）では、溝パターン１４の途中までしか充填材料１８が充填されていない。しかし、溝パターン１４を充填材料１８で完全に充填するために、仕上げとして、金等を塗布するか、あるいは加工電極の表面を加工する等して、加工電極の表面を平坦にしてもよい。

溝パターン１４の電極領域１６は、銅、ニッケル、アルミニウムのような高導電率の充填材料１８により、化学的および／又は電気化学的方法で充填されることが好ましい。この目的のためには、一例として、アーハーツェー・オーバーフレヒェンテヒニク（ＡＨＣ Ｏｂｅｒｆｌａｃｈｅｎｔｅｃｈｎｉｋ）の電流を用いない電気メッキ技術であるデュルニ・コート（ＤＵＲＮＩ−ＣＯＡＴ：登録商標）が適切である。ただし、導電性の高い、銅、ニッケル、金等の材料を用いた、化学的、電気化学的、あるいは両者の組み合わせにより被膜を形成できる技術であれば、どのようなものでも利用可能であることは明確である。

図２（Ａ）と（Ｂ）は、本願発明における上記加工電極を用いて、被加工部材２０がどのように加工されるかを示す図である。

被加工部材２０は、例えば、鉄鋼、好ましくは、防錆タイプのステンレス鋼で構成され、表面が平滑にされ、その表面上に動圧流体軸受用の溝（グルーブ）パターンが形成される。被加工部材２０の表面には、溝（トレンチ）パターン１４と同様な溝（グルーブ）パターン２６が形成される。

加工電極は、被加工部材２０の表面に対向して配置され、被加工部材２０と加工電極は電解液に入れられて固定される。電解液の流れる向きは、矢印Ｅで示されている。加工電極と被加工部材２０の間の距離ｄは一定である。加工電極と被加工部材２０は、直流電源２２に接続され、電荷（電流）あるいは時間により制御されるスイッチ２４とともに直流回路を構成する。

電解液中を電荷（電流）が流れることにより、加工電極と被加工部材２０の間にイオン交換（電荷移動）が発生する。その結果、被加工部材において、「活性」電極領域に対向する表面から、被加工部材を構成する材料が原子単位で溶出し、最終的に、図２（Ｂ）に示される溝（グルーブ）パターンが形成される。溝（グルーブ）パターン２６は、加工電極の「活性」表面の鏡像、すなわち、加工電極の絶縁層に覆われていない表面部分と同じ形状に形成され、その結果、加工電極の溝（トレンチ）パターン１４と同じ形状になる。

溝パターン２６の深さ寸法ｔは、ＥＣＭ（電解加工）法に用いられる様々な処理のパラメータにより変化する変数であり、基本的に移動した電荷に比例して変化する。

＜第２実施形態＞
図３（Ａ）〜（Ｇ）は、本発明の第２実施形態の加工電極の製造方法を示す図である。

図３（Ａ）は、銅製の加工電極基体１０において、その加工電極基体１０に、表面組成、寸法等を正確にするための表面機械加工を施す前と後の状態を示している。

図３（Ｂ）において、アルミニウム層１１は、銅の加工電極基体１０上に示され、例えば、欧州特許出願公開（Ａ２）第００４８４０６明細書に記載されているようなアルミニウムのメッキ層であってもよい。電気メッキの工程では、銅の加工電極上に、「アルミニウムメッキ」の薄膜が析出する。このような工程は、ドイツ、オヴェラート（Ｏｖｅｒａｔｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のラザント-アルコテック・ベシヒトゥングステヒニク・ゲーエムベーハー（Ｒａｓａｎｔ−Ａｌｃｏｔｅｃ Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇ−ｓｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ）が提供している。

図３（Ｃ）に示されるように、上述の方法の何れかを用いて、アルミニウムメッキ層１１の一部分を変化させて、絶縁性のセラミック（Ａｌ_２Ｏ_３）あるいはセラミックに類似する材料の層１２を形成する。この工程においては、材料の膨張が発生するため、その結果、加工電極基体の表面上に積層される部分が、全体の厚みの３０〜５０％を占めるようになり、加工電極基体の表面に向かって広がる”浸透”部分が７０〜５０％を占めることになる。

図３（Ｄ）に示されるように、表面に被膜を形成した後にレーザ光等で加工することで、加工電極基体の導電材料を露出させるように溝パターンが形成される。この溝パターン１４は、上述したように後で被加工部材の表面に形成される形状と同様な形状の溝パターンである。

図３（Ｅ）に示されるように、溝パターン１４は、高導電率の充填材料で充填されることが好ましい。図３（Ｅ）に示した実施形態では、この導電性の高い材料として銅が用いられているが、ニッケル、アルミニウム等を使用してもよい。この溝パターンの充填には、電流を用いる方法ではなく、化学的な析出現象を用いる方法により実施されることが好ましい。

この方法であれば、縁（エッジ）が生じることを防ぐことができる。しかし、銅を析出させる方法として、本願に示されるような電気化学的方法を用いることができることは明らかである。溝パターンの「充填材料」の厚みは、各実施の形態に応じて、溝の深さよりも小さくしても、同じであっても、大きくしてもよい。図３（Ｅ）には、充填材料１８についての、２つの異なる例が示されている。

図３（Ｆ）において、仕上げの表面処理被膜３０は、金、白金等の貴金属から成り、溝パターン１４を充填する高導電率の充填材料１８を被覆する。表面処理被膜３０は、加工電極の「活性」領域が酸化することを防止するが、必須のものではない。

図３（Ｇ）には、表面処理被膜３０を施された後の加工電極の処理が示される。例えば、平らに研磨するか、あるいは、何かを注入する等の他の方法で、特に完全に平滑で非常に硬い電極の表面を生成し、極度に耐摩耗性に優れ、非常に電気抵抗が小さい加工電極の表面を得ることができる。

＜第３実施形態＞
最後に、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明による加工電極の製造方法でさらに別の第３の実施形態を示している。

図４（Ａ）において、加工電極基体１０は、基本的にアルミニウム層で、被膜が形成され、上述した実施形態のように製造され、そして前処理が施され、加工電極の外側は、均一に有機材料層３２により被覆されている。有機材料層は、フォトレジスト（レジスト・コート）であることが好ましい（以後、有機材料層３２は、レジスト・コート３２とも記載される）。加工電極の外側には、溝（トレンチ）パターンが形成される

加工電極基体は、その全体をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成することができるが、その他にも銅以外の金属材料で構成してもよい。また、このことは、上記した他の実施形態についても同様である。

図４（Ｂ）は、溝パターン１４が、レーザ加工等により、レジスト・コート３２とセラミック層１２を貫通して加工電極基体１０に到達するように形成されることを示している。溝パターンが複数の被膜を貫通して加工電極基体１０に達するように形成されることは、既述の実施形態と同様である。

図４（Ｃ）に示されるように、溝パターン１４は、上述の方法のうちのいずれかによって、銅やニッケル等の高導電率の充填材料３４で充填される。充填材料３４で充填された溝パターン１４は、後の加工電極における「活性」領域となる。

上記に続いてレジスト・コート３２は除去され、充填材料３４で充填された溝パターン１４の間のスペースには、セラミック層３６あるいはセラミックに類似する材料の層の析出材料が、特に上述の方法のうちのいずれかによって「充填される」。このようにして、最終的に、図４（Ｄ）に示される溝パターンが形成される。

この後に続く処理は、加工電極の表面を平らにし、シールする等の機械加工と仕上げの作業であり、既述した通りである。

上記した本願明細書、クレーム、図面により明らかにされた特徴は、本発明を、本発明の個々の実施形態あるいは実施形態の組み合わせによって実現するために重要である。

（Ａ）〜（Ｄ）は各々本発明の第１実施形態の加工電極の製造方法における４つのステップのうちの１つの模式図である。 （Ａ）、（Ｂ）は各々図１Ｄの加工電極を用いて表面を電解加工した被加工部材を示している。 （Ａ）〜（Ｇ）は本発明の第２実施形態の加工電極の製造方法における７つのステップを示している。 （Ａ）〜（Ｄ）は各々本発明の第３実施形態の加工電極の製造方法における４つのステップのうちの１つを示している。

符号の説明

１０ 加工電極基体、
１２ セラミック層、
１４ 溝パターン、
１６ 電極領域、
１８ （高導電率の）充填材料、
２０ 被加工部材、
２２ 直流電源、
２４ スイッチ、
２６ 溝パターン、
３０ 表面処理被膜、
３２ 有機材料層（フォトレジスト、ラッカー）、
３４ （高導電率の）充填材料、
３６ セラミック層。

Claims (23)

1. 被加工部材、特に動圧流体軸受のパターンが形成される表面を有する被加工部材を電解加工するための加工電極の製造方法であって、
   （ａ） 前記加工電極基体を、導電性を有する材料で構成し、表面を平滑に形成するステップ；
   （ｂ） 前記表面を絶縁材料により被覆して、絶縁層を形成するステップ；
   （ｃ） 前記絶縁層の一部分を除去することにより、前記加工電極基体を部分的に露出させ、電解加工方法を用いて前記被加工部材の表面上に形成されるパターンと同様な形状のパターンを、前記加工電極の表面に形成するステップ
   を有することを特徴とする被加工部材を電解加工するための加工電極の製造方法。
2. 前記加工電極基体の導電性を有する材料は、主な材料として銅が用いられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の加工電極の製造方法。
3. 前記ステップ（ｂ）の前に、前記導電性を有する加工電極基体の表面には、アルミニウム層の被膜が形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の加工電極の製造方法。
4. 前記導電性を有する材料は、主な材料としてアルミニウムが用いられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の加工電極の製造方法。
5. 前記ステップ（ｂ）で、加工電極基体の表面上の絶縁層は、セラミックに類似する耐摩耗性を有する材料の層である
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の加工電極の製造方法。
6. 前記ステップ（ｃ）で、レーザ加工により、前記対摩耗性の材料の絶縁層の一部分が除去される
   ことを特徴とする請求項５に記載の加工電極の製造方法。
7. 前記レーザ加工により、前記の除去される一部分の下部に該当する加工電極基体の表面の一部分も除去される
   ことを特徴とする請求項６に記載の加工電極の製造方法。
8. 前記ステップ（ｃ）で、前記加工電極の表面から前記絶縁層の絶縁材料が一部分除去されることにより溝（トレンチ）パターンが形成され、該溝（トレンチ）パターンの少なくとも一部分に導電材料が充填される
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の加工電極の製造方法。
9. 前記導電性を有する材料は、化学的方法あるいは電気化学的方法により、前記溝（トレンチ）パターンを覆う
   ことを特徴とする請求項８に記載の加工電極の製造方法。
10. 前記導電性を有する材料は、主に銅、ニッケル及び／又はアルミニウムが用いられる
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の加工電極の製造方法。
11. 前記セラミックに類似する材料の絶縁層は、アルミニウムが部分的に変化して積層される層が、そのアルミニウムの表面上で成長するように形成される
    ことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の加工電極の製造方法。
12. 前記ステップ（ｂ）で、加工電極の表面は、高分子材料層、特に、フォトレジスト層により被覆される
    ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の加工電極の製造方法。
13. 前記ステップ（ｃ）で、前記高分子材料層の一部分の除去は、溶剤又はレーザ加工により実施される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の加工電極の製造方法。
14. 前記ステップ（ｃ）で、前記加工電極の表面から前記絶縁層の絶縁材料が一部分除去されることにより溝（トレンチ）パターンが形成され、該溝（トレンチ）パターンは導電率の高い材料により充填される工程を有する
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の加工電極の製造方法。
15. 前記溝（トレンチ）パターンが導電率の高い材料で充填された後、前記高分子材料層が除去される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の加工電極の製造方法。
16. 前記高分子材料層が除去された後、隆起形状の導電性を有する材料の間の前記加工電極基体の表面の露出部分が、耐摩耗特性を有するセラミック材料に類似する材料の絶縁層により被覆される
    ことを特徴とする請求項１５に記載の加工電極の製造方法。
17. 被加工部材の表面に電解加工するための加工電極であって、
    該加工電極は、導電性を有する材料で構成され、
    前記加工電極の表面全体は、前記被加工部材の表面上に形成される溝パターンと同様な種類の溝（トレンチ）パターンが形成される一部分の露出部を除いて、セラミック層、酸化物セラミック層又は耐摩耗特性を有するセラミック材料に類似する材料の層の何れかにより被覆される
    ことを特徴とする加工電極。
18. 前記溝（トレンチ）パターンは、少なくとも一部分が導電性を有する材料により充填される
    ことを特徴とする請求項１７に記載の加工電極。
19. 前記加工電極基体は、アルミニウムを基本材料として構成されるか、あるいは、アルミニウム材料により被膜が形成される
    ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の加工電極。
20. 前記溝（トレンチ）パターンに充填された導電性を有する材料には、さらに金又は白金を含む貴金属により被膜が形成される
    ことを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１項に記載の加工電極。
21. 前記セラミック層と溝（トレンチ）パターンに充填された導電材料により構成される前記加工電極の表面は、段差のない一様な平面である
    ことを特徴とする請求項１７〜２０の何れか１項に記載の加工電極。
22. 請求項１７〜２１の何れか１項に記載の加工電極により、
    動圧流体軸受の表面を加工する
    ことを特徴とする動圧流体軸受の製造装置。
23. 少なくとも１つの軸受の表面上に溝（グルーブ）パターンを形成する流体動圧流体軸受を製造する方法で、
    請求項１７〜２１の何れか１項に記載の加工電極を用いて、
    電解加工により前記溝（グルーブ）パターンを形成する
    ことを特徴とする動圧流体軸受の製造方法。

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