JP2008138862A - 動圧発生部の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動圧発生部を高精度に形成すると共に、製造コストの高騰を招くことなく動圧発生部の量産性向上を図る。
【解決手段】回転可能に支持（保持）される素材１を、光硬化性樹脂２の液面２ａに平行な軸を中心として回転させる。これにより、素材表面１ａの、液面２ａより上に位置する領域を、液状の光硬化性樹脂２で被覆する。これと同時に、素材１の表面１ａを被覆する光硬化性樹脂２（被覆部２ｂ）に対してレーザ光Ｌを照射する。詳細には、素材１の回転に同期して、形成すべき動圧発生部の描画パターンに応じて、照射のＯＮ・ＯＦＦを適宜切換えつつ、素材１の表面１ａ上をその回転軸方向に沿ってレーザ光Ｌで走査する。これにより、素材１の表面１ａに動圧発生部を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、動圧軸受装置の動圧発生部を形成するための方法に関する。

動圧軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入した軸部材との相対回転により軸受隙間に流体の動圧作用を発生させ、これにより軸部材を非接触支持する軸受装置である。この動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、情報機器をはじめ種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として使用される。より具体的には、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等におけるディスクドライブのスピンドルモータ用の軸受装置として、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイールモータ、ファンモータなどのモータ用軸受装置として好適に使用される。

上記動圧軸受装置の一例として、ラジアル軸受隙間に生じる流体の動圧作用で、軸部材をラジアル方向に非接触支持するものを挙げることができる。この種の動圧作用は、例えばラジアル軸受隙間を形成する軸部材の外周に、複数の動圧発生用の溝を配列してなる動圧発生部を形成することで得ることができる。

この動圧発生部の形成方法としては、例えば転写パターンを有する印刷版に接触している軸体を一回転させて、軸体の被腐食部以外の箇所に耐食性のインクを供給（印刷）する工程と、被腐食部を腐食液で腐食して動圧発生用の溝に形成する工程と、軸体から耐食性のインクを除去する行程とを経て、軸体に動圧発生用の溝を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、他の動圧発生部の形成手段として、例えば軸部材を回転させながら、インクジェットヘッドのノズルから吐出された微量インクを軸部材の外周面に着弾あるいは滴下供給し、供給された微量インクに紫外線等の光を照射しながら、当該インクの硬化を軸部材の円周方向に徐々に進行させることで、動圧発生部を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開平０１−３０９９８０号公報 特開２００５−３３１１００号公報

特許文献１に記載の手段では、印刷の繰り返しに伴い、当該印刷に使用する印刷版が、軸部材との接触、磨耗により消耗する。そのため、印刷版に設けられた動圧発生部に対応する描画パターンが精度低下を生じ、高精度な動圧発生部が形成できないといった問題点があった。

例えば特許文献２に記載の手段によれば、微量インクをノズルから吐出供給し、これを素材表面（軸部材の外周面）に着弾又は滴下することにより、ノズルと素材とを非接触の状態でインクを供給し、印刷することが可能となる。

ところで、上述のインク供給法では、着弾した微量インクの集合体で動圧発生部を形成する。そのため、形成すべき動圧発生部のサイズが小さくなれば、その精度を保つため、供給すべき微量インクのドットサイズを小さくする必要が生じ、当該インクを吐出するノ
ズル開口の小径化が必然的に要求される。しかしながら、ノズル開口の小径化には、供給インクが満たすべき物性（粘性抵抗等）との兼ね合いから限界があり、そのためにノズル内でインク詰まりが生じ易くなる。以上より、この方法では量産性と形成精度の向上を両立して図ることは困難である。

また、この方法では、ノズルの他に、着弾したインクを硬化させるための硬化部が必要となるが、同時に硬化部からの光がノズルに及ばないよう、遮蔽部の配設やその配置を適宜設定する必要があり、設備が煩雑化する。

以上の事情に鑑み、本発明では、動圧発生部を高精度に形成すると共に、製造コストの高騰を招くことなく動圧発生部の量産性向上を図ることを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部の製造方法であって、素材表面を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部のうち形成すべき動圧発生部に対応する箇所をレーザ光の照射で硬化させ、これにより動圧発生部を形成する動圧発生部の形成方法を提供する。

ここで「動圧発生部」は、軸受隙間に流体の動圧作用を発生させることができるのものであれば特にその形態は問わず、例えば複数の溝部（ヘリングボーン溝、スパイラル状溝の何れでもよい。）と、各溝部の間にあってこれを区画形成する凸状の区画部とからなるもの、あるいは、軸受隙間を円周方向の一方または双方にくさび状に縮小させる複数の円弧面を有するもの等が含まれる。

このように、本発明は、未硬化の光硬化性樹脂で素材表面を被覆する点、および被覆した領域のうち、動圧発生部の対応箇所のみをレーザ光で照射することで硬化させることを特徴とするものである。よって、ノズルヘッドのように、動圧発生部の対応箇所に正確に樹脂を供給するための供給手段、あるいはノズルヘッドへの光の遮蔽手段が不要となる。また、インクジェット等を利用して動圧発生部を形成する場合、動圧発生部の形状は、液滴として吐出供給されるインクの素材への付着時形状に依存するが、レーザ光であれば、その照射領域（ビーム径）や走査態様、走査速度などを容易かつ高精度に調整することができる。そのため、他の方法に比べて動圧発生部の形成精度を高めることができる。また、特段の設備変更を行うことなく、動圧発生部の小サイズ化に低コストで対応することが可能となる。もちろん、インク供給のための機構、手段を特に必要としないので、継続使用に伴う磨耗、機能低下を回避することができ、量産性にも優れた動圧発生部の形成手段を提供することができる。

素材表面に光硬化性樹脂を被覆させる手段としては、種々の方法が考えられるが、例えば、素材表面の一部を光硬化性樹脂の液相中に配した状態から素材を回転させることで、素材表面の液相外領域を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部をレーザ光の照射で硬化させる方法が好ましい。

上記手段は、樹脂は液体の状態では一定の粘性抵抗を有し、かつ素材表面との間に所定の表面張力を有する点、およびこれらの力に起因して生じる付着力により、樹脂の液相から排出された素材の表面に液状の樹脂が付いて回る現象に着目してなされたものである。すなわち、本発明者は、液相中にある回転体の表面が液相外に移動する場合、当該表面に付着形成される樹脂被覆部が、動圧発生部の凹凸サイズに適した厚みを有する、との知見に基づき上述の発明を創作するに到った。

すなわち、上述の方法であれば、光硬化性樹脂の液相を用意し、これに素材表面を一部浸漬させたものを回転させると共に、レーザ光を照射することで動圧発生部が形成可能となるため、樹脂の供給機構を非常に簡素化できる。そのため、従来手段のように、供給機
構の高精度化を図ることなく、素材と光硬化性樹脂の選定、あるいは素材の表面処理などで硬化部（樹脂被覆部）の厚みを高精度に設定することができる。

さらに、本発明に係る形成方法であれば、素材を液相中に全て浸漬させるのではなく、その一部を液相中に配した状態で回転させ、回転時、液状樹脂の素材表面への付着力を利用して、素材表面の液相外領域に適度な厚みの被覆部を形成することができる。従って、素材に対しても、特段の高精度な位置決め機構を用いることなく高精度に動圧発生部を形成することができる。加えて、本発明に係る方法であれば、素材の回転でもって、樹脂被覆部の形成と、回転方向へのレーザ光の走査とを兼用させることも可能であるから、レーザ光の走査機構も簡素化することができ、その分低コストで高精度な制御が可能となる。

レーザ光の走査方向は、走査対象となる素材表面の回転方向接線と直交する向きにとるのがよい。例えば走査面が軸状をなす素材の外周面である場合、素材の回転軸方向に沿って走査するのがよい。このようにすれば、レーザ光の直線的な走査と、素材自体の回転との組み合わせにより所望の三次元曲面上に走査することができるので、より低コストのレーザ光走査機構でもって高精度な形成が可能となる。従い、このような硬化手段であれば、素材の外周面上に形成した光硬化性樹脂の被覆部をレーザ光の照射で硬化させて、ラジアル軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部を形成する方法として好適に実施することができる。

また、素材表面に光硬化性樹脂を被覆させる手段として上記以外の手段を採ることも可能である。例えば素材表面のうち平面となる部分を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部をレーザ光の照射で硬化させることで、素材に動圧発生部を形成することも可能である。

このように、素材表面のうち平面となる部分を光硬化性樹脂で被覆するのであれば、回転に伴い素材表面の液相外領域に被覆部を形成する場合と比べて、かかる未硬化の光硬化性樹脂からなる被覆部の形状を維持することが容易となる。そのため、光硬化性樹脂の被覆工程と、被覆部の部分的な硬化工程とを別々に実施することができる。この場合、例えば素材を停止した状態で、あるいは未硬化の光硬化性樹脂からなる被覆部が崩れない程度に素材に運動を付与した状態で、被覆部に対してレーザ光を照射することができ、厚みのばらつきが小さい樹脂硬化部（動圧発生部）を形成することができる。従い、レーザ照射による樹脂の硬化と相まって、形状精度に優れた動圧発生部を安定して量産することができる。

また、この種の動圧発生部の形成手段であれば、素材の平面上に形成した光硬化性樹脂の被覆部をレーザ光の照射で硬化させて、スラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部を形成する方法として好適に実施することができる。

ところで、被覆手段に関わらず、素材表面を被覆する光硬化性樹脂の厚みは、上述の如く、樹脂の粘性や素材との濡れ性等に大きく影響を受ける。そのため、例えば予め表面処理を施した素材に対して上述の方法で動圧発生部を形成するようにすれば、容易に被覆樹脂の厚みを制御することができる。表面処理としては、カップリング剤を用いて行う処理が好ましい。カップリング剤を用いて表面処理を行えば、素材表面と動圧発生部を形成する光硬化性樹脂硬化層との間にカップリング剤からなる被膜が形成される。そのため、樹脂被覆部の厚み調整が可能になると共に、光硬化性樹脂との接着性を高めて、動圧発生部の耐久性（剥れ難さ）を向上させることができる。なお、カップリング剤としてはシラン系が好ましく、シラン系の中でも特に光硬化性樹脂との密着性に優れたメルカプト系がより好ましい。

本発明に係る方法は、上述の如く、素材の外周面や平面に動圧発生部を形成するものであるから、例えば素材を軸部材とすることで、高精度な動圧発生部を有する動圧軸受装置用軸部材を低コストに量産することができる。あるいは、軸部材に限らず、他の部材との間でラジアル軸受隙間あるいはスラスト軸受隙間を形成するものであれば、本発明に係る方法により、高精度な動圧発生部を形成することが可能となる。すなわち、軸受スリーブやハウジング等、相対支持すべき軸部材の外周面や端面と対向して配設される動圧軸受装置の構成部品に対して本発明に係る方法を適用することで、高精度な動圧発生部を有する当該構成部品を低コストに量産することができる。

以上より、本発明によれば、高精度に動圧発生部を形成でき、かつこの動圧発生部の量産性向上を低コストに図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る動圧発生部の形成方法の一例を概念的に示すもので、素材１の表面１ａにレーザ光を照射して、表面１ａを被覆する光硬化性樹脂２を硬化させ、これにより表面１ａに動圧発生部を形成する装置の概要を示している。図１に示すように、この形成装置は、液状の光硬化性樹脂２を貯留する容器４と、容器４中に配設され、素材１を保持、回転させる回転保持部５と、容器４の上方に配設され、レーザ光発振器とレーザ光走査機構とを有するレーザヘッド（図示は省略）とを備える。ここで、レーザ光発振器としては、後述する光硬化性樹脂２の種類（紫外線硬化型、赤外線硬化型、可視光硬化型など）に応じた種類のレーザ光を発振可能なものが使用される。

この実施形態では、素材１は軸状をなし、図２に示すように複数個を連結した状態で治具６を介して回転保持部５に取り付けられる。図１では、複数の素材１を回転軸方向に連
結してなる連結体１０を、さらに並列に複数配置した状態で回転保持部５に保持した場合を例示している。

このように、１又は複数の素材１が回転保持部５により保持されている状態では、素材１の表面１ａ（ここでは外周面）の一部が、容器４内に貯留された光硬化性樹脂２の液面２ａより下に位置している。言い換えると、素材１は、その表面１ａの一部を、容器４内に貯留された光硬化性樹脂２の液相中に配した状態で保持されている。

光硬化性樹脂２としては、紫外線硬化型や赤外線硬化型の他、可視光硬化型の樹脂も使用することができるが、この中でも低コストでかつ短時間で硬化可能な紫外線硬化タイプが特に好適に使用可能である。ここで、紫外線硬化樹脂としては、例えばラジカル重合系モノマーやラジカル重合系オリゴマー、カチオン重合系モノマーの他、イミドアクリレート、あるいは環状ポリエン化合物やポリチオール化合物に代表されるエン・チオール化合物が挙げられるが、この中でもラジカル重合系モノマーやラジカル重合系オリゴマー、カチオン重合系モノマーを好ましく使用することができる。ラジカル重合系モノマーとしては、例えば単官能、２官能あるいは多官能のアクリレート系モノマーや、メタクリレート系モノマーが使用でき、ラジカル重合系モノマーとしては、例えばウレタンアクリレートや、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、あるいは不飽和ポリエステルなどが使用できる。また、カチオン重合系モノマーとしては、例えば脂環式エポキシ樹脂や、フェノールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂の他、３−エチル−３−（２−エチルへキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン等のオキセタン樹脂が使用できる。これら紫外線硬化樹脂は、単体で使用する他、２種類以上を混合したものをベース樹脂として使用することもできる。

これらベース樹脂には、ラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等の光重合開始剤を使用することができる。ラジカル系光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノンや、オルソベンゾイン安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４‘−メチルジフェニルサルファイド、ベンゾフェノンのアンモニウム塩、イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、チオキサントンのアンモニウム塩に代表される水素引抜型の光重合系開始剤が使用でき、あるいはベンゾイン誘導体や、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、アシルホスフィンオキサイド、モノアシルホスフィンオキサイド、ビスアシルホスフィンオキサイド、アクリルフェニルグリオキシレート、ジエトキシアセトフェノン、チタノセン化合物に代表される分子内開裂型の光重合開始剤が使用できる。また、カチオン系光重合開始剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートや、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ＳＰ−１７０やＳＰ−１５０（共に旭電化（株）製）、ＦＣ−５０８やＦＣ−５１２（共に３Ｍカンパニー社製）、ＵＶＥ−１０１４（ゼネラルエレクトリックカンパニー社製）に例示されるポリアリールスルホニウム塩、Ｕｖａｃｕｒｅ１５９０やＵｖａｃｕｒｅ１５９１（共にダイセル・ユーシービー社製）に例示されるトリアリルスルフォニウムヘキサフルオロフォスフェート塩の混合物、Ｉｒｇ−２６１（チバ・ガイギー社製）に例示されるメタロセン化合物、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートやＰ−ノニルフェニルフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４，４‘−ジエトキシフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のポリアリールヨードニウム塩が使用できる。これら光重合開始剤は、１種類で、あるいは２種類以上を組み合わせて使用することもできる。

なお、上記構成の紫外線硬化樹脂に、光重合開始材の他、レベリング剤（表面調整剤）を配合したものを使用することも可能である。レベリング剤（表面調整剤）としては、アクリル系、ビニル系、シリコーン系、あるいはフッ素系レベリング剤等、公知のレベリング剤を使用することができる。

また、素材１には、表面１ａの改質（光硬化性樹脂２との濡れ性改善）を目的として、予め表面処理を施しておくこともできる。具体的にはカップリング剤を用いて表面処理を施した素材１を好適に使用することができる。素材１が金属製の場合、使用可能なカップリング剤として、例えばシラン系、チタン系、およびアルミ系などを挙げることができる。また、上記例示のうち、シラン系カップリング剤としては、ビニル系、エポキシ系、スチリル系、メタクリロキシ系、アクリロキシ系、アミノ系、ウレイド系、クロロプロピル系、メルカプト系、スルフィド系、およびイソシアネーと系などを挙げることができる。特に、この中でも、メルカプト系は光硬化性樹脂２との密着性に優れるため、またその硬化速度を高める作用があるため、非常に好ましい。

ここで、メルカプト基は、シランカップリング剤を構成するケイ素（Ｓｉ）原子とアルキル基を介して結合している有機官能基の一種であり、有機材料（ここでは、光硬化性樹脂２）と結合する。メルカプト基は「チオール」と称される場合もある。メルカプト基を有するシランカップリング剤として使用可能なものに、例えば３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製 ＫＢＭ−８０３や、東レ・ダウコーニング株式会社製 Ｚ−６０６２など）、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン（信越化学工業株式会社製 ＫＢＭ−８０２など）、あるいは３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（東レ・ダウコーニング株式会社製 Ｚ−６９１１など）等がある。

上記構成において、回転可能に支持（保持）される素材１を、回転保持部５により回転させる。ここでは、光硬化性樹脂２の液面２ａに平行な軸（連結体１０でいえばその連結軸であり、軸状をなす素材１の中心軸に一致している）を中心として回転させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、素材１まわりの光硬化性樹脂２が、素材１の回転につれてその表面１ａに付いて回る。この結果として、素材表面１ａの液相外領域が、図３（ａ）でいえば、素材表面１ａのうち光硬化性樹脂２の液面２ａより上に位置する領域が液状の光硬化性樹脂２で被覆される。この場合、被覆部２ｂの厚みは形成すべき動圧発生部３の厚みあるいはそれ以下の寸法に設定されている。なお、図３（ｂ）に示す被覆部２ｂの厚みは、実際には素材１の径方向寸法に比べれば僅かであるが、同図では内容理解の容易化のため実際より誇張して描いている。図４や図６に示す動圧発生部３、あるいは後述するが、図１０に例示の動圧発生部７についても同様である。

このようにして素材１を回転させるのと同時に、素材１の表面１ａを被覆する光硬化性樹脂２（被覆部２ｂ）に対してレーザ光Ｌを照射する。詳細には、素材１の回転に同期して、形成すべき動圧発生部３の描画パターンに応じて、照射のＯＮ・ＯＦＦを適宜切換えつつ、素材１の表面１ａ上をその回転軸方向に沿ってレーザ光Ｌで走査する。例えば図４でいえば、同図中矢印の方向にレーザ光Ｌを走査しつつ、斜線領域に対応する間のみレーザ光Ｌを照射する。この実施形態では、図３（ｂ）あるいは図４に示すように、素材表面１ａのうち、液面２ａから最も離れた位置（最頂部）にレーザ光Ｌを照射する。

これにより、照射領域の光硬化性樹脂２が硬化し、照射領域の回転方向前方に、レーザ光Ｌの描画パターンに対応する領域、すなわち動圧発生部３が順次形成されていく。この操作を少なくとも照射開始から一回転の間行うことで、光硬化性樹脂２を硬化させてなる動圧発生部３が表面１ａの全周にわたって形成される。図４に示す動圧発生部３はその一例であり、光硬化性樹脂２を硬化してなる丘部３ａと、回転方向に隣接する丘部３ａ、３ａの間に設けられる動圧発生用の溝としての溝部３ｂとを交互に配列した形状をなす。

このように、素材表面１ａを液状の光硬化性樹脂２で被覆し、被覆した領域のうち、動圧発生部３の対応箇所のみをレーザ光Ｌで照射して硬化させることで、例えばノズルヘッドのように、動圧発生部３の対応箇所に正確に光硬化性樹脂２を供給するための供給手段、あるいはノズルヘッドへの光の遮蔽手段が不要となる。また、レーザ光Ｌを使用することで、その照射領域（ビーム径）や走査態様、走査速度などを容易かつ高精度に調整することができる。そのため、動圧発生部３の形成精度を高く保ちつつも、特段の設備変更を行うことなく、動圧発生部３の小サイズ化に低コストで対応することが可能となる。

また、この実施形態では、回転可能に支持（保持）される素材１を回転させることで、素材表面１ａの、液面２ａより上に位置する領域を液状の光硬化性樹脂２で被覆し、この被覆部２ｂが形成された領域に対してレーザ光Ｌを照射し、硬化させるようにした。そのため、この方法によれば、光硬化性樹脂２の供給機構の高精度化を図る必要はなく、素材１と樹脂２の選定、処理などで被覆部２ｂの厚みを高精度に設定することができる。

具体的には、上述の手段は、素材表面１ａの一部を液相中に配した状態から素材１を回転させ、回転時、液状樹脂の素材表面への付着力を利用して、素材表面に適度な厚みの被覆部２ｂを形成するものである。そのため、被覆部２ｂの厚みは、例えば光硬化性樹脂２の物性（粘性抵抗など）、あるいは素材表面１ａの表面性状（樹脂２との濡れ性など）を適宜調整することで高精度に管理可能となる。従って、特段の高度な位置決め機構を用いなくても、レーザ光Ｌの走査態様をはじめ、素材表面１ａの処理、光硬化性樹脂２の組成調整等でもって、高精度に動圧発生部３を形成することができる。加えて、上述の方法（形成装置）であれば、素材１の回転機構（回転保持部５）が、被覆部２ｂの形成機構と、回転方向へのレーザ光Ｌの回転方向への走査機構とを兼ねることになるため、レーザ光Ｌの走査機構も簡素化することができ、その分低コストで高精度な制御が可能となる。

また、この実施形態では、レーザ光Ｌの走査を、素材表面１ａの回転軸方向に沿って行うようにしたので、レーザ光Ｌの直線的な走査機構と、素材１の回転機構（回転保持部５）との組み合わせにより、素材表面１ａ上を所望の曲面パターンで高精度に走査可能となる。従って、より低コストのレーザ光走査機構でもって動圧発生部３を高精度に形成することができる。

特に、この実施形態のように、丘部３ａと、回転方向に隣接する丘部３ａ、３ａの間に設けられる動圧発生用の溝としての溝部３ｂとを交互に配列した動圧発生部３を形成する場合に、本発明は有効となる。すなわち、既知の手段、例えばインクジェット等を利用した手段であれば、インクを素材表面に向けて吐出供給する特性上、どうしても丘部３ａのような鋭角なエッジを有する硬化部を形成するのには限界があった。これに対して、本発明のように、素材表面に光硬化性樹脂を被覆し、かつ、この被覆部をレーザ照射で局所的に硬化させていく手法を用いれば、レーザ光の照射領域に倣って、エッジを有する丘部３ａを形成することができる。これにより、流体動圧を効果的に発生させることができ、動圧発生部本来の機能を十分に発揮することができる。

また、この実施形態では、素材表面１ａのうち、液面２ａから最も離れた位置に、言い換えると、円筒状をなす表面１ａの最頂部にレーザ光Ｌを走査および照射するようにした。そのため、素材１の回転に伴い表面１ａの液相外領域に形成される被覆部２ｂの厚みを安定させることができ、非常にばらつきの少ない高精度な動圧発生部３の量産が可能となる。

また、この実施形態のように、樹脂硬化部（図４で示す丘部３ａ）は動圧発生部３の凹凸程度の厚み寸法で済み、かつ紫外線硬化樹脂と紫外線レーザとの組み合わせであれば、実質的にレーザ光Ｌの照射とほぼ同時に、あるいは非常に短時間で硬化可能であるため、素材１を１回転させる間に動圧発生部３の形成が可能となる。なお、動圧発生部３（の丘部３ａ）に必要な物理的特性を改善する目的で、炭素繊維をはじめとしてガラス繊維や金属繊維、ウィスカ等の繊維状添加物やカーボンブラックやセラミック、金属等の粉体を上述の光硬化性樹脂に添加することができる。もちろんＰＴＦＥ等の樹脂材料からなる粉粒体も離型剤として添加可能である。後述するスラスト動圧発生用の動圧発生部７に関しても同様である。

併せて、この実施形態では、複数の素材１を軸方向に連結した状態で上述の作業を行うことで、図５に示すように、外周に動圧発生部３を形成した複数の素材１が軸方向に連結した状態で得られる。レーザ光Ｌの走査を素材１の回転軸方向に沿って行う場合、走査のストロークを大きくとるだけで、複数個の素材１に対して動圧発生部３の形成（光硬化性樹脂２の硬化）をまとめて行うことができる。そのため、動圧発生部３の形成速度をより一層高めて、さらなる製造コストの低減化を図ることが可能となる。

なお、上記実施形態では、動圧発生部３を形成すべき素材１の表面１ａに、動圧発生部３の丘部３ａとなる凸状の硬化部２１のみを形成し、相対的に凹部となる溝部３ｂを、素材１の表面１ａと凸状硬化部２１の側面とで構成した場合を例示したが、これに限る必要はない。丘部３ａと素材１との剥離強度をより高めるのであれば、例えば図６（ｂ）に示すように、丘部３ａだけでなく溝部３ｂも光硬化性樹脂２で構成することもできる。この場合、まず素材１の回転に伴い層状の硬化部２２を形成し、その後の回転時、層状の硬化部２２上に丘部３ａをなす凸状の硬化部２１を形成するようにすればよい。これにより、層状硬化部２２の表面２２ａと、これを挟持する凸状硬化部２１の側面とで溝部３ｂが形成される。

また、上記実施形態では、レーザ光Ｌの照射に際し、レーザ走査機構を工夫する等して、焦点が一致するようレーザ光Ｌを直線的に走査および照射する例を示したが、これに限る必要はない。照射位置がぶれないのであれば、レーザ光発振器自体を軸方向にスライドさせるように構成しても構わない。また、レーザヘッドは、１つでもよく、あるいは並列配置する素材１（連結体１０）の数に合わせて複数配置することも可能である。

また、動圧発生部３の形成にかかる回転数を１回転に限る必要はない。形成すべき動圧発生部３の形状（例えば既述の図６（ｂ）の形状）に合わせて、あるいは使用する光硬化性樹脂２の硬化速度との兼ね合いから、複数回転の間に動圧発生部３を形成するようにしてもよい。

図７は、上述の方法でその外周に動圧発生部３を形成した素材１を動圧軸受装置用の軸部材として使用した場合の使用形態例を示している。図７（ａ）は、外周に形成した動圧発生部３を、スリーブ状部材１７の内周面１７ａと対向させると共に、軸部材（素材）１の一端面を半球面状とし、この半球面１ｂを対向するスラストプレート部１８の端面１８ａに当接させた構成の動圧軸受装置１１を例示している。この場合、軸部材１の回転に伴い、軸受内部空間の潤滑油が、外周面（表面）１ａに形成された溝部３ｂにより、外周面１ａと内周面１７ａとの間に形成されるラジアル軸受隙間に引き込まれ、この隙間における流体圧が上昇する。このような動圧発生部３（溝部３ｂ）の動圧作用によって、軸部材１をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２がラジアル軸受隙間に形成される。同時に、軸部材の一端に形成された半球面１ｂが、これに対向するスラストプレート部１８の一端面１８ａにより接触支持（ピボット支持）され、これにより両面１ｂ、１８ａ間に、軸部材１をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。

また、図７（ｂ）は、外周に形成した動圧発生部３を、スリーブ状部材１７の内周面１７ａに対向させると共に、軸部材１にフランジ部１ｃを設け、フランジ部１ｃの一端面１ｄを、スリーブ状部材１７の一端面１７ｂと対向させ、かつフランジ部１ｃの他端面１ｅをスラストプレート部１８の端面１８ａとそれぞれ対向させた構成の動圧軸受装置１２を例示している。この場合、軸部材１の回転に伴い、外周面１ａと内周面１７ａとの間のラジアル軸受隙間に、動圧発生部３の動圧作用により、軸部材１をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２が形成される点は、図７（ａ）に示す動圧軸受装置１１の場合と同様である。スラスト方向に関しては、例えば、互いに対向する一端面１ｄと一端面１７ｂとのうち何れか一方に、潤滑油の動圧作用を生じるための動圧発生部（図示は省略）が形成される。互いに対向する他端面１ｅと端面１８ａについても同様である。この構成において、軸部材１の回転に伴い、一方の両面１ｄ、１７ｂ間、および他方の両面１ｅ、１８ａ間に潤滑油の動圧作用が生じ、これにより、軸部材１を双方のスラスト方向に非接触支持するスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２が形成される。なお、これらスラスト軸受隙間（一方の両面１ｄ、１７ｂ間、および他方の両面１ｅ、１８ａ間など）に動圧作用を生じるためのスラスト動圧発生部についても、既述のラジアル動圧発生部３と同様、表面を被覆した未硬化の光硬化性樹脂２にレーザ光Ｌを照射して硬化させる、本発明の形成方法を適用することができる。

また、この場合、動圧発生部（スラスト動圧発生部）の形成は、以下に例示の手順で実施することが可能である。以下、フランジ部１ｃの他端面１ｅに、図８に示す形状の動圧発生部７を形成する場合を例にとり、素材の平面部にスラスト動圧発生部を形成する場合を説明する。

まず、図９（ａ）に示すように、フランジ部１ｃの他端面１ｅ上に、液状の光硬化性樹脂からなる膜状の被覆部２ｂを形成する。ここで、被覆部２ｂの形成には、スプレーコーティング法やディップコーティング法、スピンコーティング法などの種々の被膜形成手段を用いることができる。また、素材（フランジ部１ｃ）の形状、あるいは形成すべき動圧発生部７の形状を考慮した場合、回転に伴い生じる遠心力を利用して被覆部２ｂを形成可能なスピンコーティング法が好適に使用可能である。かかる方法によれば、例えば下端面１ｅの中央に滴下した液状の光硬化性樹脂をフランジ部１ｃの回転に伴う遠心力で同心円状に拡げて、他端面１ｅを覆う円状の被覆部２ｂ（図８中１点鎖線で示す領域）が形成されるので、均一な厚みの被覆部２ｂを得ることができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、他端面１ｅ上に形成した被覆部２ｂにレーザ光Ｌを局所的に照射し、当該照射領域を硬化させる。この照射作業を、形成すべき動圧発生部７の形状パターンに応じて、照射のＯＮ・ＯＦＦを適宜切換えつつ、照射領域を移動させながら継続実施することで、所望の形状を有する硬化部、ここでは図９（ｃ）に示す複数の丘部７ａ、７ｂを形成する。ここで、レーザ光Ｌの照射領域の移動は、例えば素材（フランジ部１ｃ）を停止させた状態で、レーザ光Ｌの照射部をその走査機構により走査することで行うことができる。あるいは、図１０に示すように、フランジ部１ｃをその中心軸まわりに回転させつつ、レーザ光Ｌをフランジ部１ｃの半径方向に沿って走査することで、複雑な走査を要することなく、動圧発生部７の硬化形成を実施することができる。

そして、丘部７ａの形成後、図９（ｄ）に示すように、未硬化の状態で他端面１ｅ上に残存する光硬化性樹脂の被覆部２ｂを除去することで、丘部７ａ、７ａの間に動圧発生用の溝部７ｂを配列した動圧発生部７が完成する。なお、この図示例では、環状の丘部７ｃが、渦状に伸びる複数の丘部７ａとその半径方向内側でつながって形成されているものが例示されている。

なお、レーザ光Ｌの照射による硬化時まで、被覆部２ｂの形状をなるべく崩さず維持するために、丘部７ａの硬化形成前に被覆部２ｂ全体に光を照射して、その形状を維持できる程度に被覆部２ｂを硬化させておくことも可能である。この場合、丘部７ａの硬化形成後に、被覆部２ｂのうち丘部７ａを除く部分を除去できる程度に硬化させておくのが好ましい。

また、以上に例示の方法で形成されたラジアル用の動圧発生部３やスラスト用の動圧発生部７を備えた動圧軸受装置の、より実施に適した構成として、例えば図１１に示す動圧軸受装置１３を挙げることができる。同図における動圧軸受装置１３は、必要とする潤滑油を軸受内部に確保するため、例えばスリーブ状部材１７を焼結金属製とし、かつこのスリーブ状部材１７を含め軸受内部空間に潤滑油を保持するため、スリーブ状部材１７の外周にハウジング部１９を配置し、ハウジング部１９の一端をスラストプレート部１８により閉口した構成をなす。また、この実施形態では、使用時あるいは輸送時等の温度変化を考慮して、ハウジング部１９の他端側にシール部２０を配設し、シール部２０の内周面２０ａとこの面に対向する軸部材１の外周面１ａとの間に、バッファ機能とオイル漏れ防止機構を兼ねたシール空間Ｓを形成している。これ以外の構成については、図７（ｂ）に例示の動圧軸受装置１２と同様であるので、その説明を省略する。

また、実施に即した構成を考えた場合、各構成部品の一体化が考えられる。これは、部品点数を削減して、各部品間の組立て工程数を低減することで、組立て時の精度低下を極力小さく抑え、かつ製造コストを低減する目的で行われる。図１２はその一例を示すもので、同図に示す動圧軸受装置１４は、主にスリーブ状部材１７とハウジング部１９とを一体化した点で、図１１に示す動圧軸受装置１３と構成を異にする。この場合、動圧軸受装置１４は内周を異径形状とする筒状部材２７を備える。この筒状部材２７は、内周面１７ａに対応する小径面２７ａの軸方向両端に、小径面２７ａより大径の第一大径面２７ｂ、第二大径面２７ｃをそれぞれ設けた構成をなす。第一大径面２７ｂにスラストプレート部１８を固定することで、筒状部材２７の一端側を閉口すると共に、シール部２０を第二大径面２７ｃに固定することで筒状部材２７の他端側を閉口している。

また、この図示例では、スラストプレート部１８の一端側（端面１８ａの側）から筒状の突出部１８ｂが延びており、この突出部１８ｂの端面１８ｂ１を、小径面２７ａと第一大径面２７ｂとの間に段を形成する端面２７ｄに当接させた状態でスラストプレート部１８を固定している。このように、スラストプレート部１８自体に位置決め部を設けることで、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２のスラスト軸受隙間の幅寸法の総和が高精度に管理可能としている。

もちろん、構成部品の一体化は、スリーブ状部材１７とハウジング部１９との間に限られる訳ではない。例えば、ハウジング部１９とスラストプレート部１８、ハウジング部１９とシール部２０との間で一体化した構成を採ることも可能である。

さらに別の観点から動圧軸受装置の製品化（実施）を考えた場合、例えば図１３に示す構成を採ることも可能である。同図に示す動圧軸受装置１５は、主にハウジング部１９の外周にシール空間Ｓを有する点で、既述の動圧軸受装置１３、１４と構成を異にしている。具体的には、軸部材１の他端側（フランジ部１ｃとは反対の側）には、スリーブ状部材１７やハウジング部１９を覆うハブ部３０が設けられる。このハブ部３０は、円盤部３０ａと、円盤部３０ａの外周縁から下方に延びる側壁部３０ｂとを有し、側壁部３０ｂの内周面３０ｂ１と、この面に対向するハウジング部１９の外周面１９ｂとの間に、シール空間Ｓを形成している。また、この実施形態では、スラスト軸受部の一方（スラスト軸受部Ｔ２）が、ハウジング部１９の上端面１９ａとこの面に対向するハブ部３０（円盤部３０ａ）の下端面３０ａ１との間に形成されている。

このように、シール空間Ｓをハウジング部１９の外径側に移すことで、動圧軸受装置１５を薄型化することができ、これを組み込んで使用する情報機器の最近の小型化、薄肉化にも対応することが可能となる。

また、以上の実施形態では、動圧発生部を何れも回転側（軸部材１あるいはフランジ部１ｃの側）に設けた場合を説明したが、その一部あるいは全てを固定側に設けることも可能である。具体的には、軸部材１とラジアル方向に対向するスリーブ状部材１７の内周面１７ａや筒状部材２７ａの小径面２７ａのうち、１ヶ所以上に既述の動圧発生部３を設けることができる。また、フランジ部１ｃとスラスト方向に対向するスリーブ状部材１７の一端面１７ｂやスラストプレート部１８の端面１８ａ（ハウジング１９と一体化した場合にはハウジングの内底面）、あるいは図１３に示すハウジング部１９の上端面１９ａや、上端面１９ａに対向するハブ部３０（円盤部３０ａ）の下端面３０ａ１のうち、１ヶ所以上に既述の動圧発生部７を設けることもできる。もちろん、これら動圧軸受装置１１〜１５を構成する部品に動圧発生部３、７を形成するに際し、本発明に係る方法を適用することで、高精度な動圧発生部を低コストに量産することが可能となる。

なお、以上の実施形態では、軸部材１が回転して、それをスリーブ状部材１７などで非接触支持する構成を説明したが、これとは逆に、スリーブ状部材１７の側が回転して、それを軸部材１の側で支持する構成に対しても本発明を適用することが可能である。

また、以上の説明では、動圧軸受装置１１〜１５の内部に充満し、ラジアル軸受隙間やスラスト軸受隙間に動圧作用を発生させるための流体として潤滑油を例示したが、これ以外にも動圧作用を発生させることが可能な限りにおいて、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の有用性を確認するため、素材の表面を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部にレーザ光を照射することで動圧発生部を形成し、その形成性について評価を行った。以下に、本形成方法の手順を示す。ここで、光硬化性樹脂として、サンユレック（株）製のＲＬ−４８６８を使用した。また、レーザ光として、ビーム径を０．１ｍｍに収束したＡｒレーザ光（出力：５００ｍＷ、波長：３６８ｎｍ）を使用した。このレーザ光を、ガルバノミラーとｆθレンズとからなるレーザ光走査機構を備えた光造形装置（（株）ディーメック製 ＳＣＳ−３００Ｐ ソリッドクリエータ）を一部改造したものを用いて走査および照射を行った。

（１）まず、素材としてステンレス（ＳＵＳ３０４）製の軸状体を用意する。
（２）次に、手順（１）で用意した素材を、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製 ＫＢＭ−８０３）を１ｍａｓｓ％加えたＩＰＡ溶液中に浸漬し、その後、５０℃のデシケータで１時間乾燥させる。
（３）手順（２）でシランカップリング処理を表面に施した複数の素材を、図２に示すように軸方向に連結して、かつ図１に示すように、素材の表面下部が光硬化性樹脂の液面下に位置するよう、治具を介して保持する。
（４）手順（３）で所定位置に保持された素材を、０．５ｒｐｍで回転させながら、素材の表面上部（頂部）にレーザ光を照射し、照射領域にある光硬化性樹脂を硬化させる。具体的には、形成すべき動圧溝パターンに即した走査パターン（照射パターン）で、素材表面上をその軸方向に沿って走査することで、素材表面に動圧発生部を形成する。

上述の方法で形成を行った結果、動圧発生部として実用に足る精度を有する厚み１０μｍのへリングボーン形状の動圧溝パターンを素材表面に形成することができた。

本発明に係る動圧発生部の形成方法に用いる形成装置の一例を概略的に示す斜視図である。 複数の素材を連結してなる連結体の斜視図である。 （ａ）は図１における素材の回転前のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図１における素材の回転時のＡ−Ａ断面図である。 回転時およびレーザ走査時における素材表面の拡大斜視図である。 表面に動圧発生部を形成した後の連結体の斜視図である。 （ａ）は本発明に係る方法で形成されたラジアル動圧発生部の一例を示す部分断面図であり、（ｂ）はラジアル動圧発生部の他の例を示す部分断面図である。 （ａ）は本発明に係る方法で形成された動圧発生部を有する軸部材を備える動圧軸受装置の一例を示す断面図であり、（ｂ）は動圧軸受装置の他の例を示す断面図である。 軸部材のフランジ部の端面に設けたスラスト動圧発生部の一構成例を示す平面図である。 スラスト動圧発生部の形成工程を模式的に説明するものであり、（ａ）は被覆工程、（ｂ）および（ｃ）はレーザ光照射工程、（ｄ）は未硬化樹脂の除去工程をそれぞれ概念的に説明する拡大断面図である。 レーザ光照射工程の一具体例を概念的に示す斜視図である。 他の構成例に係る動圧軸受装置の断面図である。 他の構成例に係る動圧軸受装置の断面図である。 他の構成例に係る動圧軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ 素材
１ａ 表面
２ 光硬化性樹脂
２ａ 液面
２ｂ 被覆部
３ 動圧発生部（ラジアル）
４ 容器
５ 回転保持部
７ 動圧発生部（スラスト）
１０ 連結体
１１、１２、１３、１４、１５ 動圧軸受装置
２１、２２ 硬化部
Ｌ レーザ光
Ｓ シール空間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (10)

1. 軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部の形成方法であって、
   素材表面を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部のうち形成すべき動圧発生部に対応する箇所をレーザ光の照射で硬化させ、これにより動圧発生部を形成する動圧発生部の形成方法。
2. 素材表面の一部を光硬化性樹脂の液相中に配した状態から素材を回転させることで、素材表面の液相外領域を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部をレーザ光の照射で硬化させる請求項１記載の動圧発生部の形成方法。
3. 素材の外周面上に形成した光硬化性樹脂の被覆部をレーザ光の照射で硬化させて、ラジアル軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部を形成する請求項２記載の動圧発生部の形成方法。
4. 素材表面上をその回転軸方向に沿ってレーザ光で走査する請求項２記載の動圧発生部の形成方法。
5. 素材表面のうち平面となる部分を光硬化性樹脂で被覆し、この被覆部をレーザ光の照射で硬化させる請求項１記載の動圧発生部の形成方法。
6. 素材の平面上に形成した光硬化性樹脂の被覆部をレーザ光の照射で硬化させて、スラスト軸受隙間に流体の動圧作用を発生させるための動圧発生部を形成する請求項５記載の動圧発生部の形成方法。
7. 表面処理が施された素材に対して動圧発生部を形成する請求項１記載の動圧発生部の形成方法。
8. 表面処理がカップリング剤を用いてなされた請求項７記載の動圧発生部の形成方法。
9. 請求項１〜８の何れか記載の方法により形成された動圧発生部を有する動圧軸受装置用軸部材。
10. 請求項１〜８の何れか記載の方法により形成された動圧発生部を有する動圧軸受装置の構成部品。

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