JP3706901B2 - 動圧発生用溝形成方法、及びレジスト溶液 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動圧軸受けに動圧発生用の溝を形成するための、動圧発生用溝形成方法、及び動圧発生用溝形成方法に使用されるレジスト溶液に関し、詳細には、動圧発生溝を高い加工精度で形成することのできる動圧発生用溝形成方法、及びレジスト溶液に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、動圧軸受けは、ハードディスクドライブ等の各種ディスク装置、プリンタ等の回転多面鏡装置、その他の回転体装置において、モータの軸受け等として使用されている。動圧軸受けは、回転体側に固定される軸受け部材と、非回転体側に固定される軸受け部材とを備えており、これらの軸受け部材の対向面のうちの一方の面に動圧発生手段が形成されたものである。この動圧発生手段としては、動圧発生用溝が挙げられる。回転体の回転時には、動圧発生用溝等の動圧発生手段によって、２つの軸受け部材間に空気や油等の流体が巻き込まれて動圧が発生し、この動圧により回転体が非回転体に対して支持される。
このような動圧軸受けは、高速回転時における部材どうしの摩擦が少なく、良好な耐久性を得られる利点がある。
【０００３】
上述のような動圧軸受けを製造する場合の動圧発生用溝形成方法としては、従来より、原部材を蝕刻する手法（エッチング）があり、次のような技術が採用されている。
即ち、動圧発生用溝を形成する原部材を予めステンレスやアルミニウム等の金属で形成し、この原部材の表面にレジスト溶液によって耐蝕性層を形成する。そして、レーザ光照射によって、動圧発生用溝に対応する部分だけを気化させ除去し、マスクパターンを形成する。その後、原部材を薬液に浸けて、露出した部分だけを腐蝕させて動圧発生用溝を形成する。耐蝕性層は、動圧発生用溝が形成された後に、溶剤により除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術のような動圧発生用溝形成方法では、レーザ光を、原部材を損傷しない強度で照射しないければならない。そのため、レーザ光を照射した部分において耐蝕性膜が完全に気化せず、炭化物が燃えかすとして残留したままとなることがある。
その結果、残留物によってエッチング液による蝕刻が均一に行われず、正確に動圧発生溝を形成できない場合がある。動圧発生用溝は、プリンタのポリゴンミラーモータ等の軸受けに用いられる場合、原部材の表面から、５〜７、８μｍの深さであり、精密な加工が必要とされる。そして、上述のような残留物を回避し、高い加工精度で動圧発生溝を形成することは、重要な課題である。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、動圧発生溝を高い加工精度で形成することのできる動圧発生用溝形成方法、及びレジスト溶液を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明は、動圧発生用溝を形成させる原部材の表面に、昇華色素を含み、エッチング液に対して耐蝕性のレジスト層を形成させるレジスト層形成工程と、前記レジスト層形成工程の後に、前記動圧発生用溝を形成させる部位に、前記昇華色素に熱量を与えて気化するレーザ光を照射することで、動圧発生用溝を形成させる部位のレジスト層を除去し、前記原部材の表面を露出させるパターン形成工程と、前記パターン形成工程の後に、動圧発生用溝を形成させる位置が露出された前記原部材をエッチング液に浸漬し、前記原部材のうち露出した部位を蝕刻して動圧発生用溝を形成させる蝕刻工程と、前記蝕刻工程の後に、前記筒状部材に残留する前記レジスト層を除去するレジスト層除去工程とを含み、前記レジスト層は、昇華色素を含有してなることを特徴とする動圧発生用溝形成方法を提供する。
【０００７】
この動圧発生用溝形成方法においては、レジスト層に昇華色素が含有されているので、レーザ光照射によって容易に気化し、燃えかすが残らない。
また、レーザ光照射によって容易に気化するため、大きな熱量を必要とせず、レーザ照射のためのコストを低減することができる。
更に、レーザ光照射によって容易に気化するため、レーザ光の選択の幅が広がり、従来では使用されていない炭酸ガスレーザを採用することが可能となる。
上記昇華色素は、レーザ光の色に対して補色に近い呈色性を有するものが好ましい。レーザ光を吸収し易く、高い効率でレジスト層を除去しマスクパターンを形成することができるからである。
【０００８】
本発明の動圧発生用溝形成方法において、前記レジスト層形成工程は、前記原部材の露出する表面に、前記昇華色素を含むレジスト性の溶液を付着させる付着工程と、前記付着工程の後に、前記原部材の前記表面に付着した前記レジスト性の溶液を耐蝕化させて前記レジスト層を形成する耐蝕化工程とを含むものとすることができる。
【０００９】
また、本発明は、原部材の表面に塗布され、エッチングにより前記原部材に動圧発生用溝を形成するためのレジスト溶液であって、レーザ光の照射による熱量により気化する昇華色素を含有させた耐蝕化可能なエッチング用のレジスト溶液を提供することにより、上記目的を達成する。前記耐蝕化可能なレジスト液としては、動圧発生用溝をエッチングにより形成する場合に使用されるレジスト液を特に制限なく使用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の動圧発生用溝形成方法の一実施形態の各工程を示す説明図である。
本実施形態の動圧発生用溝形成方法は、動圧軸受けのシャフトを製造する際の、シャフトに動圧発生溝を形成する工程に採用されるものである。本実施形態によって動圧発生溝を形成され製造されたシャフトは、円柱状の中空部を有する支持部材の該中空部内に同軸配置され、支持部材の内周壁との間にラジアル方向の動圧を発生させる。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の動圧発生用溝形成方法では、まず、動圧発生用溝を形成する円柱状の原部材１０を用意する（原部材形成工程）（図１（ａ）。この原部材は、アルミニウムやステンレス等の金属よりなっており、動圧発生用溝の形成されていない点を除いて動圧軸受けのシャフトと同様の形状（本実施形態においては円柱状）及び大きさのものである。
【００１２】
そして、この原部材１０の表面に、エッチング液に対して耐蝕性でありかつ昇華色素を含むレジスト層を形成させる。
本実施形態においては、レジスト層形成工程は、原部材１０の表面に、昇華色素を含むレジスト性の溶液（レジスト溶液）を付着させる付着工程と、原部材１０の表面に付着させレジスト性の溶液を耐蝕化させてレジスト層を形成する耐蝕化工程とを含んでいる。
【００１３】
即ち、まず、昇華色素を含むレジスト性の溶液を原部材１０の露出表面全面に付着させる。
付着させるレジスト性の溶液は、従来よりレジスト層を形成するために使用されるレジスト液に、昇華色素を含有させてなるものであり、従来より使用されるレジスト液に昇華色素を混合し溶解させて調製したり、レジスト液調製時に溶媒にレジスト液の溶質とともに昇華色素を溶解させて調製することができる。
【００１４】
昇華色素としては、後述のパターン形成工程においてレジスト層を除去するために使用するレーザ光の波長に対して、吸収し易い色のものが好ましい。レーザ光を吸収し易く、高い効率でレジスト層を除去しマスクパターンを形成することができるからである。レーザ波長（赤色）を最も効率良く吸収する昇華色素の色は、その補色である青色である。
レジスト性の溶液１１を原部材１０の表面に付着させる手法としては、噴霧する手法、レジスト性の溶液を含浸させた圧着体を原部材１０に押圧し摺動若しくは回転運動させる手法、レジスト性の溶液中に原部材１０を浸漬した後引き上げ、原部材を所定回転数で回転させて余分な溶液を遠心除去する方法等が挙げられる。
【００１５】
そして、原部材１０の表面に付着したレジスト性の溶液を耐蝕化させてレジスト層１１を形成する（耐蝕化工程）（図１（ｂ））。
耐蝕化する手法は、原部材１０に付着させたレジスト性の溶液に応じて従来より採用されている手法が採用される。例えば、所定波長の光で露光する露光処理や、所定時間所定温度下に放置する等の熱処理、またはそれらの組み合わせ等である。
【００１６】
次に、表面にレジスト層が付着された原部材１０に向けて、レーザ光Ｌを射出し、動圧発生用溝を形成させる部位のレジスト層を除去し前記原部材の表面を露出させる（パターン形成工程）（図１（ｃ））。
これによって、原部材１０の表面には、動圧発生溝の部分の抜けたレジスト層１１によるマスクパターンが形成される。
照射するレーザ光Ｌの種類としては、アルゴンイオンレーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等、によるレーザ光Ｌを用いることができる。レーザ光Ｌは、原部材１０の表面を傷つける等の影響を与えない程度の出力であることが好ましい。また、レジスト層１１の光学吸収端エネルギーレベルよりも大きな波長エネルギーを有することが必要である。
本実施形態においては、レジスト層１１が昇華色素を含んでいるため、レーザ光Ｌによってレジスト層１１が容易に気化され、動圧発生溝形成部位のレジスト層が残留することなく確実に除去される。
【００１７】
続いて、表面にレジスト層１１のマスクパターンが形成された原部材１０を、エッチング液Ｅに浸漬する（蝕刻工程）（図１（ｄ））。これにより、レジスト層１１が付着している原部材１０の表面はそのままの状態が保持され、レジスト層１１が除去され露出している原部材１０の表面はエッチング液Ｅによって腐食される。その結果、レジスト層１１のマスクパターンに従って原部材１０が蝕刻され、原部材１０に動圧発生用溝１２が形成される。
エッチング液Ｅとしては、従来より動圧軸受けの動圧発生用溝を形成する際のエッチング処理において使用されるエッチング液を使用することができる。例えば、原部材１０がアルミニウム製の場合は、エッチング溶液Ｅとしてリン酸、酢酸、硝酸、純水の混合液を用い、６０〜９０°Ｃ下において蝕刻を行うことができ、原部材１０がステンレスの場合には、塩化第二鉄水溶液を用いて常温にて蝕刻を行うことができる。また、形成させる動圧発生溝１５は、原部材１０の大きさ、原部材１０が使用される動圧軸受けにおける原部材と対向する部材との間の距離、用途等にもよるが、プリンタのポリゴンミラーモータ等の軸受けに用いられる場合、原部材１０の表面から、５〜７、８μｍが好ましい。
エッチング液Ｅの種類や濃度、温度、エッチング時間は、レジスト層１１（レジスト性の溶液）の種類や原部材１０の種類、形成させる動圧発生用溝の深さ等に応じて、従来と同様の適切なものが選択され決定される。
【００１８】
そして、原部材１０をエッチング液Ｅから取り出してエッチング液Ｅを洗い落とした後、アセトンやシンナー等の有機溶剤に浸漬して、原部材１０表面のレジスト層１１を溶解除去して（レジスト層除去工程）（図１（ｅ））、本実施形態の動圧発生溝形成方法を終了する。
【００１９】
このように、本実施形態の動圧発生溝形成方法では、昇華色素を含むレジスト性の溶液によってレジスト層１１を形成させている。そして、レジスト層１１が、昇華色素を含んでいるので気化されやすく、原部材１０を損傷しない程度のエネルギーレベルのレーザ光によって、動圧発生溝形成部位のレジスト層１１を残留させることなく確実に除去することができる。そして、動圧発生溝形成部位のレジスト層１１を確実に除去することによって、高い精度で動圧発生用溝を形成させることができる。
本実施形態によれば、レジスト層１１が容易に気化されて除去されるので、炭酸ガスレーザを使用することができる。
本実施形態によれば、レジスト層１１が容易に気化され除去されるので、必要となる熱量が少なくて済み、コストが低減される。
【００２０】
尚、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更が可能である。
例えば、上述の各実施形態では、動圧軸受けの円柱状のシャフトの外周面に動圧発生用溝を形成しているが、動圧発生用溝を形成する部材の形状や位置はこれに限られるものではなく、円筒状のスリーブの外周面や内周面、円柱状のシャフトや円筒状のリングの端面に形成することもできる。端面と外周面や内周面とに動圧発生用溝を形成することもできる。
【００２１】
上述の各実施液体及び変形例では、原部材１０として、動圧発生用溝が形成されていない点を除いて形状及び大きさ等が動圧軸受けに用いられる際と同一の部材に動圧発生用溝を形成しているが、これに限られるものではなく、動圧軸受けに使用されるシャフトやスリーブよりも軸長の長い部材を使用し、周面に動圧発生溝を形成後に、両端部を切除または研削したり、動圧軸受けに使用されるシャフトやスリーブの複数倍の軸長の部材に当該複数倍の動圧発生用溝を一度に形成し、後から、軸線方向に切断して複数のシャフトやスリーブを形成してもよい。動圧発生溝を形成した後に両端部を切除・研削する場合には、両端部が蝕刻されても最終製品としてのシャフトやスリーブの加工精度に影響がないため、レジスト層１１を形成させずにおくこともできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、容易に且つ低コストで、原部材を損傷することなく動圧発生溝を高い加工精度で形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動圧発生用溝形成方法の一実施形態の各工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 原部材
１１ レジスト層
１２ 動圧発生用溝
Ｌ レーザ光
Ｅ エッチング液

Claims (4)

1. 動圧発生用溝を形成させる原部材の表面に、昇華色素を含み、エッチング液に対して耐蝕性のレジスト層を形成させるレジスト層形成工程と、
   前記レジスト層形成工程の後に、前記動圧発生用溝を形成させる部位に、前記昇華色素に熱量を与えて気化するレーザ光を照射することで、動圧発生用溝を形成させる部位のレジスト層を除去し、前記原部材の表面を露出させるパターン形成工程と、
   前記パターン形成工程の後に、動圧発生用溝を形成させる位置が露出された前記原部材をエッチング液に浸漬し、前記原部材のうち露出した部位を蝕刻して動圧発生用溝を形成させる蝕刻工程と、
   前記蝕刻工程の後に、前記筒状部材に残留する前記レジスト層を除去するレジスト層除去工程と、
   から構成されたことを特徴とする動圧発生用溝形成方法。
2. 前記レジスト層形成工程は、
   前記原部材の露出する表面に、前記昇華色素を含むレジスト性の溶液を付着させる付着工程と、
   前記付着工程の後に、前記原部材の前記表面に付着した前記レジスト性の溶液を耐蝕化させて前記レジスト層を形成する耐蝕化工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の動圧発生用溝形成方法。
3. 前記昇華色素の色と、前記レーザ光の色と、が補色をなすことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の動圧発生用溝形成方法。
4. 原部材の表面に塗布され、エッチングにより前記原部材に動圧発生用溝を形成するためのレジスト溶液であって、レーザ光の照射による熱量により気化する昇華色素を含有させたことを特徴とする耐蝕化可能なエッチング用のレジスト溶液。

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