JP4211932B2 - 動圧軸受の製造方法及び動圧軸受製造装置 - Google Patents

動圧軸受の製造方法及び動圧軸受製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、軸受の内面に動圧発生溝を形成する動圧軸受の製造方法及び動圧軸受製造装置に関する。
最近、ハードディスク装置などに用いられるスピンドルモータに動圧軸受が用いられるようになってきた。
この動圧軸受は、軸受の内面にへリングボーン溝を作成して軸が回転するとへリングボーン溝に沿って潤滑油が圧縮されて円周方向に当該圧稀された潤滑油のリングが形成され、軸が軸受から浮上して高速回転可能となる。
上述した動圧軸受を構成するへリングボーン溝を軸受の内面に形成するために、従来、へリングボーン溝に対応した形状を持つ電極を作成して電解加工、放電加工などにより転写してへリングボーン溝を形成していた。
また、焼結材をサイジングする際のスプリングバックを利用して、内面にへリングボーン溝を形成するようにしていた。
上述した電解加工、放電加工により、軸受の内面にへリングボーン溝を電極を転写して作成するのでは、被加工物がマスキングされていないため、および電極が磨耗するため、溝の深さを深くしようとすると、溝幅も大きくなり、そのための最適な電解条件、放電条件を設定することが難しいなどの問題があった。
また、後者のサイジングする際のスプリングバックを利用する方法は、鉄系材料でスプリングパックにより溝を形成することが困難であり、弾性率の比較的に大きい銅系材料に限定され、３〜４μｍ程度の浅い溝しか形成できず、しかも当該銅系材料では起動・停止時のシャフトとの接触により軸受が傷っくという問題があった。
また、機械加工（切削、転造）によりへリングボーン溝を作成する方法もある。
しかしながら、切削加工の場合には、硬度が高いステンレス等の難切削材への加工が難しいことと、工具の寿命が短くなるという問題点がある。切削精度を高めるためには工具及び作業条件の管理が必要となる。さらに、切削加工によりバリが発生するためバリ取りの後工程が必要であった。
転造加工の場合には、硬度が高いステンレス等への難切削材への加工が難しいという問題点がある。加工精度を高めるためには工具及び作業条件の管理が必要となる。また、転造により作成する溝の山部に塑性変形によるふくらみが発生するため、ふくらみを補正する後処理が必要であった。
特開平９−３１６６６６号公報
本発明の課題は、軸受の内面に、へリングボーン溝、スパイラル溝等の動圧発生溝を簡単に形成できるようにすることである。
本発明の動圧軸受の製造方法は、軸受の内面に動圧発生溝を形成する製造方法において、軸受の内面にレジストを形成するステップと、動圧発生溝パターンを形成した、透光性の材料からなり、発光する透光性の材料からなる円柱状のマスクを前記軸受の内部に挿入するステップと、前記マスクを用いて、前記マスクの端部に励起光を入射して前記マスクを発光させて露光を行い、前記マスクの動圧発生溝パターンを前記レジストに転写するステップと、前記レジストを現像するステップと、現像した後に、エッチングにより前記軸受の内面に動圧発生溝を形成するステップとからなる。
この発明によれば、精度良好かつ迅速に軸受の内面に動圧発生溝を形成することができる。
上記の発明において、外周面に第１の動圧発生溝パターンを形成し、鍔部に第２の動圧発生溝パターンを形成した前記マスクを用い、第１の動圧発生溝パターンと第２の動圧発生溝パターンの露光を同時に行う。
このように構成することで、第１の動圧発生溝パターンと第２の動圧発生溝パターンを軸受に同時に転写できるので、露光工程の時間を短縮できる。第１の動圧発生溝は、軸受に挿入される軸の中心軸と平行な面に形成される動圧発生溝であり、第２の動圧発生溝は、中心軸と交差する面と対向する面に形成される動圧発生溝である。
上記の発明において、円筒状または円柱状の外周面にヘリングボーン溝パターンを形成し、鍔部にスパイラル溝パターンを形成した前記マスクを用いて、前記軸受の内面のヘリングボーン溝パターンと側面のスパイラル溝パターンの露光を同時に行う。
このように構成することで、軸受の内面へのヘリングボーン溝パターンと、側面へのスパイラル溝パターンの転写を同時に行うことができるので、露光工程の時間を短縮できる。
上記の発明において、動圧発生溝パターンを形成した円筒状の前記マスクを前記軸受の内面に挿入するステップを、さらに有し、前記円筒状の前記マスクの内側の中空部分に導光部材を挿入し、該導光部材により外部の光源の光を前記マスクの内側に導いて露光を行う。
このように構成することで、マスクの中空部分に光ファイバ等の導光性部材を挿入して露光を行うことができるので、径の小さい軸受にも適用できる。
上記の発明において、前記導光部材として光ファイバを用い、該光ファイバを前記動圧軸受の中空部分に挿入し、外部の光源の光を前記光ファイバで導光して露光を行う。
上記の発明において、透光性の材料からなる円柱状の前記マスクを前記軸受の内部に挿入し、前記マスクの端部に励起光を入射して円柱状のマスクを発光させて露光する。
このように構成することで、マスク自体を露光源として利用できるので、露光するための構造が簡素になる。
上記の発明において、端部を斜めにカットした光ファイバを前記軸受の内部に挿入し、前記光ファイバを回転させ、かつ軸方向に移動させて露光する。
このように構成することで、光ファイバと外部光源を用いて露光を行うことができるので、軸受内部に挿入する露光のための構造が簡素になる。
軸受の内部及び側面に形成される動圧発生溝は、例えば、ヘリングボーン溝とスパイラル溝である。レジストは、例えば、感光性のレジストである。
軸受の内面および側面にレジストを塗布した後、マスクを軸受の内側に挿入し、挿入したマスクのパターンをレジストに露光して転写した後、レジストを現像し、軸受のエッチング行い、レジストを除去して軸受の内面にへリングボーン溝及び側面にスパイラル溝を形成する。
露光は、例えば、円筒状のマスクの内側の中空部分に光ファイバで導入した光を軸受の内面に塗布したレジストに向けて円周上に回転させつつ軸方向に移動させて露光する。
本発明の動圧軸受製造装置は、軸受の内面にレジストを形成する手段と、動圧発生溝パターンを形成した、透光性の材料からなるマスクを用いて露光を行い、前記マスクの動圧発生溝パターンを前記レジストに転写する手段と、前記レジストを現像する手段と、現像した後に、エッチングにより前記軸受の内面に動圧発生溝を形成する手段とを備える。
本発明によれば、動圧発生溝を迅速かつ高精度で形成できる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る動圧軸受の構造を示す図である。図１の（ａ）は、動庄軸受２の上面を示す。これは、動圧軸受２の上面にスパイラル溝２２を設けた様子を示す。
図１（ｂ）は、動圧軸受２の断面図を示す。図１（ｂ）において、マスク１は、円筒状あるいは円柱状で外面にへリングボーン溝２１のパターンを形成および側面にスパイラル溝２２のパターンを形成したものである。
マスク１の材料としては、ガラス、石英、あるいは透明度の高い樹脂材料、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を使用できる。マスク１として透明シートを使用することもできる。
また、動圧軸受２の材料としては、ステンレス等の鉄系材料、アルミ系材料、黄銅、リン青銅等の銅系材料、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリアセタール、ポリアミド系合成樹脂、ポリエチレン等の樹脂材料、セラミック及び上記の材料にメッキ処理を施したもの等を使用できる。
図１に示す円筒状のマスク1の場合には、内部に、図示のように先端にプリズムをつけた光ファイバ４を挿入して図示していない機構により回転させつつ軸方向に移動させ、レーザ光を内部からマスク１の外側に予め形成したへリングボーン溝２１のパターン（例えばクロムメッキしてへリングボーン溝２１に対応する部分のみを除去したパターン）をレジスト３に露光するものである。この際、スパイラル溝２２は、フランジ側（図１（ｂ）の上から下に向けた）にＵＶ光を照射し、動圧軸受２の上側面のスパイラル溝２２を同時に形成する。
動圧軸受２は、内面にへリングボーン溝２１および上側面にスパイラル溝２２を形成する対象の動圧軸受である。
レジスト３は、動圧軸受２の内面および側面に塗布した感光性のレジストである。
光ファイバ４（導光部材に対応する）は、マスク１の内面から光を照射してレジスト３を露光するものであって、例えば、先端に４５度のプリズムを設けてマスク１のパターンをレジスト３に露光するためのものである。光ファイバ４の代わりに、内部に棒状の発光体(放電管など)を挿入してマスク１のパターンをレジスト３に露光するようにしてもよい。
次に、図２は、動圧軸受の製造手順を示すフローチャートである。以下、図２のフローチャートを参照して、動圧軸受２にへリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２を形成する手順を詳細に説明する。
図２のステップＳ１において、レジストをコーティングする。これは、既述した図１の動圧軸受２の内面のへリングボーン溝２１を形成する部分および上側面のスパイラル溝２２を形成する部分などにレジストを塗布（例えばレジストを溶媒で希釈した溶液を微量たらして余分なものを取り除いてレジスト３を塗布）する。
レジストの形成方法としては、対象物をレジスト溶液に浸けるディップ法、流し掛け（フロー）、回転塗布、スプレーを使用する方法、電着法などがある。
ステップＳ２において、プレベークする。これは、 ステップＳ１で塗布したレジスト中の溶液を蒸発させるなどのために所定温度に上昇させる。
次に、ステップＳ３において、マスク１を取り付ける。これは、ステップＳ１及びＳ２において、図１の動圧軸受２の内面および側面にレジスト３が塗布された状態で、円筒状あるいは円柱状のマスク１を、図１に示すように、動圧軸受２の内部に挿入する。
次に、ステップＳ４において、露光する。これは、ステップＳ３で動圧軸受２の内部に取り付けたマスク１のパターンを塗布したレジスト３に露光する。露光は、図１に示すように、先端に４５度プリズムをつけた光ファイバ４を円筒状のマスク１の中空部分に挿入し、回転させつつ軸方向に移動させて、マスク１の外周のパターンをレジスト３に露光して転写する。
次に、ステップＳ５において、マスク１を取り外す。次に、ステップＳ６において、現像する。これは、図１のレジスト３に露光した状態で、現像（例えば炭酸ナトリウム溶液で現像）してへリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２のパターンを生成する。
次に、ステップＳ７において、ポストベークする。これは、レジスト３中の溶剤、水分を除去し、動圧軸受２との密着性を高めるために、所定温度に上昇させる。
次にステップＳ８において、エッチングする。これは、動圧軸受２の内面および上側面にレジスト３で形成されたパターンの部分（レジストがない部分）をエッチング（例えば、塩化第２鉄などでエッチング）して所定深さのパターン（へリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２）を形成する。
エッチングの方法としては、ドライエッチング（気相中）、あるいはウェットエッチング等の化学エッチング、電解エッチング（電解加工）（液相中で通電による電気化学加工）等の方法を使用できる。ドライエッチングとしてはプラズマエッチング、ウェットエッチングの溶液としては、塩化第２鉄、りん酸などを使用できる。電解エッチングの溶液としては、塩化ナトリウム、硝酸ナトリウムなどを使用できる。
次にステップＳ９において、レジストを除去する。硬化したレジストを剥離液（例えば、水酸化ナトリウム溶液、有機溶剤など）で除去する。
以上によって、動圧軸受２のへリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２を形成する部分などにレジスト３を塗布し、内部に円筒状あるいは円柱状のマスク1を挿入して露光、現像、エッチング、硬化レジストを除去し、へリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２を高精度かつ迅速に形成することが可能となる。
なお、動圧軸受２の内部に挿入する露光用の光源に直接ヘリングボーン溝パターン１２等を描画して、マスク１を使用せずに露光を行うようにしても良い。
次に、図３（ａ）、（ｂ）は、実施の形態のマスク１の形状を示す図である。これは、透明(例えばガラス)な円柱状のマスク１の例を示す。
図３の（ａ）は、図３の（ｂ）のスパイラル溝パターン１１の部分を示し、図３の（ｂ）は側面断面図を示す。
図３の（ａ）において、スパイラル溝パターン１１は、図３の（ｂ）の１１の部分（鍔部１ａの下面に形成される）のスパイラル溝パターン１１を示し、図１の動圧軸受２のスパイラル溝２２を転写して形成するためのマスクパターンである。
マスクパターンは、既述したように、クロムを全面にメッキした後、マスクパターンの部分のみを除去して作成する。
図３の（ｂ）において、へリングボーン溝パターン１２は、図１の動圧軸受２のへリングボーン溝２１を転写して形成するためのマスクパターンである。
以上のように、透明なガラスなどの円柱状の外周にヘリングボーン溝パターン１２および側面にスパイラル溝パターン１１を予め作成してマスク１を準備する。
次に、図４は、図３の円柱状のマスク（透光部材に対応する）を用いた場合の他の構造図を示す。図４の（ａ）は、動圧軸受２のスパイラル溝２２の様子を示す。これは、図４の（ｂ）の２２の部分を分かり易く表示したものである。
図４の（ｂ）は、動圧軸受２の側面断面図を示す。ここでは、既述した図３の円柱状のマスク１を動圧軸受２の内部に挿入しているため、露光は。上方から励起光（例えば、ＵＶ光）を照射して当該円柱状の透明なマスク１がルミネッセンスで全体が光り、当該光った円柱状のマスク１の外周のマスクパターンが一度に動圧軸受２の内面の塗布したレジスト３にへリングボーン溝パターン１２が露光されると共に、上側面に塗布したレジスト３にスパイラル溝パターン１１が露光される。
以上のように、透明でルミネッセンスなど励起光を照射すると光る円柱状のマスク１を、動圧軸受２の内側に挿入して励起光を当該円柱状のマスク１に入射することで、一度にへリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２に対応するパターンをレジスト３に露光することが可能となる。
図５は、本発明に係る動圧軸受２が使用されるスピンドルモータの構造を示す。
図中の動圧軸受２が既述した動圧軸受２であり、回転軸５を内部に挿入して回転させる構造となっている。また、へリングボーン溝２１およびスパイラル溝２２は図示の位置にそれぞれ設けられている。
図６は、マスク１を作成する工程の手順を示すフローチャートである。図６のステップＳ１１において、透明なガラス、石英の円筒・円柱部材にクロム蒸着（スバッタリング）し、次のステップＳ１２において、レジストコーティングする。さらに、ステップ１３において、プレベークする。
次に、ステップＳ１４において、フィルムマスクを円筒、円柱部材に巻き付け、ステップＳ１５において露光し、ステップＳ１６においてフィルムマスク取り外し、ステップＳ１７において、現像する。
ステップＳ１８において、ポストベークする。その後、ステップＳ１９において、エッチングし、ステップＳ２０において、レジストを除去する。これによりマスクが完成する。
尚、フィルムマスクを使用することなく、露光装置で直接に描画(円筒、円柱を回転させながら露光して描画)してもよい（図６，ステップ２１）。
また、スパイラル溝パターン１１用のマスクは、同様に、リング状のフィルムを円筒、円柱のつばの部分に取り付けて露光し作成する。
以上の手順によって、マスク１を作成することができる。
次に、図７〜図１１は、露光部の構造の一例を示す図である。
図７は、光ファイバ３１の外周部のクラッド３１ａを除去し、光ファイバ３１の側面から光が放射されるようにした例を示している。この場合、外部の光源のＵＶ光等を光ファイバ３１によりマスク１の内部に導き、光ファイバ３１の側面からマスク１に光を放射することができるので、光ファイバ３１を回転及び上下に移動させずに露光を行うことができる。
図８は、光ファイバ３１の軸方向の光漏れを防止するために、光ファイバ３１を円筒状のガラス３２等により覆い、ガラス３２の軸と直交する上下面を光を反射する材料でマスキングしたものである。この場合、光ファイバ３１から照射され、ガラス３２の上下面で反射された光がマスク１の方向（図８の水平方向）に集められるので、外部の光源の光をより効率良く露光に利用できる。
図９は、マスク１の内部に、反射面を約４５度傾けたミラー３３を配置した例を示している。この場合、外部の光源の光をミラー３３で反射させマスク１の内周全面に照射するために、ミラー３３を３６０度回転させ、上下に移動させる必要がある。
図１０は、光ファイバ３１から放射される光を、球状の拡散部材３４で拡散させる場合の例を示している。この場合、拡散部材３４により光が拡散されてマスク１に放射され、同時に拡散部材３４から放射された光が上下の反射板３５で反射されてマスク１に入射するので、光ファイバ３１を回転、あるいは上下に移動させる必要はない。なお、拡散部材３４の形状は、球状でなく平板状でもよい。
図１１は、マスク１及び動圧軸受２の上下面の近傍に光を乱反射させる反射板３６を設けた例を示している。この場合、上部の光源から入射した光は、下側の反射板３６で乱反射されてマスク１に入射すると共に、下部の反射板３６で乱反射された光が上側の反射板３６で乱反射されてマスク１に入射する。このように反射板３６を用いることで、光ファイバなどの導光部材を用いずに簡単な構造で露光を行うことができる。
次に、図１２〜図１４は、マスクの形状を示す図である。
図１２（ａ）、（ｂ）は、円筒状の形状で、鍔なしのマスク４１と、鍔有りのマスク４２の断面図である。
円筒形状の鍔なしのマスク４１の外周面には、ヘリングボーン溝を形成するためのヘリングボーン溝パターン１２が形成される。
円筒形状の鍔有りのマスク４２の外周面には、同様にヘリングボーン溝パターン１２が形成され、鍔部４２ａの下面にスパイラル溝パターン１１が形成される。
マスク４１は、動圧軸受２にヘリングボーン溝２１のみを形成する場合に用い、マスク４２は、ヘリングボーン溝２１とスパイラル溝２２を同時に形成する場合に用いる。
次に、図１３（ａ）、（ｂ）は、円柱状の形状で、鍔なしと、鍔有りのマスク４３，４４の側面図である。
円柱状の形状の鍔なしのマスク４３の外周面には、ヘリングボーン溝パターン１２が形成される。
鍔有りの円柱状のマスク４４の外周面には、同様にヘリングボーン溝パターン１２が形成され、鍔部４４ａの下面にスパイラル溝パターン１１が形成される。
図１４は、傾斜面を有する動圧軸受の製造に用いられるマスクと動圧軸受４６を示す図である。
図１４に示すように、マスク４５は、動圧軸受４６の形状に合わせて上部から下部に向かって径が細くなっており、上部と下部を結ぶ面は円錐状に傾斜した面を形成している。そして、この傾斜した面にヘリングボーン溝パターン１１が形成され、下部の円筒部分にもヘリングボーン溝パターン１２が形成されている。そして、そのマスク４５を動圧軸受４６の内部に挿入して、円筒状の内面及び円錐状の内面にヘリングボーン溝２１を形成する。なお、図１４のマスク４５は中空構造であるが、図１２（ｂ）または図１３（ｂ）に示すように中実構造でもよい。
図１５は、上述したマスクを用いて作成される動圧軸受４７の断面図である。図１５の動圧軸受４７には、２段のへリングボーン溝２１が形成され、スパイラル溝２２は形成されていない。
次に、図１６〜図１９は、マスクの製造工程の説明図である。
図１６及び図１７は、フィルムマスク５１をレジスト３を形成したマスク１に巻き付け、フォトリソグラフによりマスクを製造する場合の説明図である。
ガラス等の透明な材料からなる円筒状のマスク１の外周にレジスト３を形成し、そのレジスト３の表面にヘリングボーン溝パターン１２が印刷されたフィルムマスク５１を巻き付ける。
次に、図１７に示すように、マスク１の外側に、ガラスなどの透明な材料からなる中空の円筒状のガイド５２を挿入し、フィルムマスク５１が剥がれないように固定する。その後、通常のフォトリソグラフ工程により、フィルムマスク５１に光を照射してヘリングボーン溝パターン１２をレジスト３に転写し、現像してマスク１の外周にヘリングボーン溝パターン１２を形成する。これにより、円筒状のマスク１が作成できる。
図１８は、マスク１の製造に用いるフィルムマスク５３の端面を、ヘリングボーン溝パターン１２に沿ってカットした例を示している。このように、フィルムマスク５３の端面をヘリングボーン溝パターン１２に沿っでカットしておくことで、フィルムマスク５３をマスク１に巻き付けたときに、フィルムマスク５３の合わせ目がぴったりと合わさり、フィルムマスク５３が剥がれにくなる。
次に、図１９は、円筒状の親のマスク５４の内側にマスク１を挿入してヘリングボーン溝パターン１２を形成する場合の説明図である。
親のマスク５３は、ガラス等の透明な材料からなり、円筒状の形状をしており、外周面にヘリングボーン溝パターン１２が形成されている。
マスク１を製造する場合には、最初に、電着等によりマスク１の外周にレジスト（図示せず）を形成し、レジストを形成したマスタ１を親のマスク５３の中空部分に挿入する。次に、親のマスク５３の外周面にＵＶ光を照射してヘリングボーン溝パターン１２をマスク１に転写、現像し、マスク１の外周にヘリングボーン溝パターン１２を形成する。これにより、親のマスク５３と同じへリングボーン溝パターン１２をマスク１の外周面に形成できる。
次に、図２０は、板状の親のマスク５５を用いてマスク１を作成する場合の説明図である。
親のマスク５５は、透明なガラス等の材料かなり、板状の形状で表面にヘリングボーン溝パターン１２が形成されたフィルム等が貼られている。親のマスク５５の上部にスリット５６ａを有する板５６が設けられており、板５６の上方の光源から光が照射される。板５６は、光を透過しない材料で構成されており、スリット５６を通過した光のみが親のマスク５５に入射する。
スリット５６ａを通過した光は、スリット５６ａの真下にある親のマスク５５のヘリングボーン溝パターン１２に照射され、その下側のレジスト３が感光される。親のマスク５５を円筒状のマスク１の上に載せた状態で、親のマスク５５を図２０の左方向に移動させると、それにつれてマスク１が反時計方向に回転し、そのときスリット５６ａの真下にあるヘリングボーン溝パターン１２がマスク１に連続的に転写される。このようにして、親のマスク５５に形成されているヘリングボーン溝パターン１２と同一のパターンがマスク１に転写され、動圧軸受２の製造に必要なマスク１が作成される。
次に、図２１は、動圧軸受２に電着によりレジストを形成する場合に、動圧軸受２の側面に電極をセットするためのクランプ用の平坦部２ａを形成した例を示している。平坦部２ａは、図２１に示す動圧軸受２の裏側にも設けられており、２箇所の平坦部２ａを金属性の電極でクランプして電圧を印加してレジストを形成する。
このように、動圧軸受２の軸受としての機能に影響しない部分に電極を取り付けるための部分を設けることで、電着レジスト工程の作業性が向上する。
次に、図２２〜図２７は、エッチング工程の説明図である。
図２２は、フォトリソグラフにより被加工物（動圧軸受２）を塩化第２鉄等のエッチング溶液中で回転及び上下に揺動させて所定の深さのヘリングボーン溝２１及び／又はスパイラル溝２２を形成する例を示している。
動圧軸受２をエッチング溶液中で回転及び上下に揺動させるための具体的な方法としては、例えば、図２３に示すように、動圧軸受２の機能に影響しない外周等に溝２ｂを形成し、その溝２ｂを回転・揺動駆動装置（図示せず）に連結されたフック６１に引っかけ、そのフック６１を回転・揺動駆動装置により回転及び上下に揺動させる。あるいは、エッチング溶液が入っている槽全体を揺動させ、またはエッチング溶液を超音波振動等により振動させる。
このように、動圧軸受２をエッチング溶液中で回転及び揺動させることで、動圧軸受２の内面に常に新しいエッチング溶液が供給されるので均一にエッチングが行われる。それにより、エッチングにより形成されるヘリングボーン溝２１の寸法精度を高めることができる。
図２４及び２５は、被加工物（動圧軸受２）の内周面を耐酸化性のブラシ６２あるいはスポンジ等の擦過部材でこすりながらエッチングする例を示している。
動圧軸受２をブラシ６２、あるいはスポンジ６３でこすりながらエッチングするための具体的な方法としては、例えば、図２６に示すように、動圧軸受２をある程度の重量のある治具６４に固定してエッチング溶液中に入れ、回転・駆動装置（図示せず）に連結されたブラシ６２を動圧軸受２の内周面に挿入し、ブラシ６２を回転及び上限に揺動させることで、へリングボーン溝２１を形成したい動圧軸受２の内周面をこする。治具６４の脚部には、穴が設けられており、ブラシ６２により動圧軸受２の内部から押し出されたエッチング溶液が治具６４の外部に排出されて循環するようになっている。
このように、被加工物である動圧軸受２のエッチング面を擦過部材でこすることで、エッチング面の表面がきれいに保たれると共に、エッチング溶液が攪拌されて新しいエッチング液が動圧軸受２の内面に供給されるので、均一な条件でエッチングを行うことができる。これにより、エッチングにより形成されるヘリングボーン溝２１の寸法精度を高めることができる。
図２７は、図２６と逆に、エッチング溶液中にスポンジ６３等の擦過部材を固定し、動圧軸受２の外周を、回転・揺動駆動装置に連結されたフック６１でつかみ、動圧軸受２を回転及び上下に揺動させる例を示している。
この場合も、上述した例と同様の効果を得ることができる。
次に、図２８〜図３１は、動圧軸受２の製造工程で使用される治具の一例を示す図である。
図２８及び図２９は露光工程で使用される治具の一例を示す図であり、この例は、被加工物である動圧軸受２を二次元的に配置して同時に複数の動圧軸受２の露光を行えるようにしたものである。
図２８に示すように、治具７１には、複数の動圧軸受２を固定するための複数の穴７３が設けられている。治具７３には、治具７１の穴７２に対応した位置に、スパイラル溝２２のパターンが形成されている。この治具７３は、複数の動圧軸受２の下面にスパイラル溝２２を形成するためのマスクとして機能する。
治具７１及び７３を用いて露光する場合には、治具７３の上に治具７１を置き、治具７１の穴７２にそれぞれ動圧軸受２を挿入する。次に、それぞれの動圧軸受２の内部に、ヘリングボーン溝２１のパターンが形成されたマスク１を挿入し、そのマスク１の内部に光ファイバ４を挿入する。そして、外部の光源の光を光ファイバ４によりマスク１に照射し、ヘリングボーン溝パターン１２を動圧軸受２の内周面のレジストに転写する。同時に、治具７３の下部にある光源から光を照射して、治具７３に形成されているスパイラル溝パターン１１を動圧軸受２の下面に転写する。
治具７１及び７３を用いることで、複数個の動圧軸受２を同時に露光することができる。しかも、ヘリングボーン溝パターン１２とスパイラル溝パターン１１を１回の露光で同時に転写することができる。
次に、図２９は、マスク１が治具７４に固定されている構造の例を示している。図２９に示すように、治具７４には、ヘリングボーン溝パターン１２及びスパイラル溝パターン１１が形成されたマスク１が複数個取り付けられている。治具７４の上面の動圧軸受２の下面と対向する位置にスパイラル溝パターン１１が形成されている。さらに、マスク１の中空部に挿入される光ファイバ４と接触しないように貫通穴が設けられている。治具７５には、複数の光ファイバ４が回転可能に取り付けられている。
治具７４及び７５を用いて露光する場合には、複数個の動圧軸受２をマスク１にそれぞれ挿入する。次に、治具７５に取り付けられた光ファイバ４をそれぞれの動圧軸受２に挿入する。そして、光ファイバ４に外部の光源の光を入射させ、光ファイバ４を図示しない駆動装置により回転させ、治具７５を上下に移動させて露光用の光をマスク１の内面に照射する。同時に治具７４の下部から露光用の光を照射して動圧軸受２の下面にスパイラル溝パターン１１を転写する。これにより、動圧軸受２の内面及び側面にヘリングボーン溝パターン１２とスパイラル溝パターン１１が転写される。
図２８及び図２９の治具を用いることで複数の被加工物にヘリングボーン溝パターン１２とスパイラル溝パターンを同時に転写できるので、露光工程の作業時間を短縮できる。
次に、図３０及び図３１は、現像及びエッチング工程において、複数個の被加工物を同時に処理するための治具の一例を示す図である。
図３０に示すように、治具７６は、動圧軸受２の外径よりわずかに大きい内径を有する筒状の形状を有し、複数個の動圧軸受２を収納できる容積を有している。現像あるいはエッチングを行う場合には、動圧軸受２を軸方向に順に積み重ねて治具７６に収納し、治具７６を現像溶液またはエッチング溶液に浸けることで、複数個の動圧軸受２の現像及びエッチングを同時に行うことができる。
図３１は、ヘリングボーン溝２１と同時に動圧軸受２の側面にスパイラル溝２２を形成する場合に用いる治具７７の構造を示している。
治具７７の側面には穴７７ａが設けられている。この穴７７ａは、動圧軸受２を軸方向に順に積み重ねて治具７７に収納したときに、動圧軸受２の上下面にエッチング溶液が回るように空けられている。
図３１に示すように、動圧軸受２は、スパイラル溝２２が形成される面が互いに対向するように治具７７に収納される。治具７７をエッチング溶液に浸したときに、エッチング溶液が穴７７ａから動圧軸受２の上下面に回り込み、内面のヘリングボーン溝２１と上又は下側面のスパイラル溝２２が同時に形成される。
このように、治具７６及び７７を用いることで、複数個の動圧軸受２を同時に現像またはエッチングすることができる。
上述した実施の形態は、へリングボーン溝２１とスパイラル溝２２を形成する場合について説明したが、動圧発生溝は上記の溝に限定されない。
本発明によれば、軸受の内部にレジスタを形成し、露光、現像、エッチングを行うことで動圧発生溝、例えば、へリングボーン溝、スパイラル溝を迅速かつ高精度で形成できる。また、動圧発生溝を転写及びエッチングにより形成しているので溝のパターンの設計の自由度が高くなる。さらに、外周面と側面に動圧発生溝を作成するためのパターンを形成したマスクを用いて露光を行うことで、軸受の内面と側面に同時に動圧発生溝を形成することができる。
実施の形態の動圧軸受の構造を示す図である。 実施の形態の動圧軸受の製造手順を示すフローチャートである。 円柱状のマスクの構造を示す図である。 円柱状のマスクを用いた場合の構造を示す図である。 スピンドルモータの構造を示す図である。 実施の形態のマスクの製造手順を示すフローチャートである。 光ファイバの構造を示す図である。 露光部の構造を示す図である。 露光部の構造を示す図である。 露光部の構造を示す図である。 露光部の構造を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、マスクの形状を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、マスクの他の形状を示す図である。 マスクの他の形状を示す図である。 動圧軸受の構造を示す図である。 マスクの製造方法の説明図である。 マスクの製造方法の説明図である。 マスクの製造方法の説明図である。 マスクの製造方法の説明図である。 マスクの製造方法の説明図である。 動圧軸受のクランプ部の構造を示す図である。 エッチング工程の説明図である。 エッチング工程の説明図である。 エッチング工程の説明図である。 エッチング工程の説明図である。 エッチング工程の説明図である。 エッチング工程の説明図である。 露光工程の治具を示す図である。 露光工程の治具を示す図である。 現像及びエッチング工程の治具を示す図である。 現像及びエッチング工程の治具を示す図である。

Claims (4)

  1. 軸受の内面に動圧発生溝を形成する製造方法において、
    軸受の内面にレジストを形成するステップと、
    動圧発生溝パターンを形成した、透光性の材料からなり、発光する透光性の材料からなる円柱状のマスクを前記軸受の内部に挿入するステップと、
    前記マスクを用いて、前記マスクの端部に励起光を入射して前記マスクを発光させて露光を行い、前記マスクの動圧発生溝パターンを前記レジストに転写するステップと、
    前記レジストを現像するステップと、
    現像した後に、エッチングにより前記軸受の内面に動圧発生溝を形成するステップとからなる動圧軸受の製造方法。
  2. 請求項１記載の動圧軸受の製造方法において、
    外周面に第１の動圧発生溝パターンを形成し、鍔部に第２の動圧発生溝パターンを形成した前記マスクを用い、第１の動圧発生溝パターンと第２の動圧発生溝パターンの露光を同時に行う。
  3. 請求項１記載の動圧軸受の製造方法において、
    円筒状または円柱状の外周面にヘリングボーン溝パターンを形成し、鍔部にスパイラル溝パターンを形成した前記マスクを用いて、前記軸受の内面のヘリングボーン溝パターンと側面のスパイラル溝パターンの露光を同時に行う。
  4. 軸受の内面にレジストを形成する手段と、
    動圧発生溝パターンを形成した、透光性の材料からなり、発光する透光性の材料からなる円柱状のマスクを前記軸受の内部に挿入する手段と、
    前記マスクを用いて、前記マスクの端部に励起光を入射して前記マスクを発光させて露光を行い、前記マスクの動圧発生溝パターンを前記レジストに転写する手段と、
    前記レジストを現像する手段と、
    現像した後に、エッチングにより前記軸受の内面に動圧発生溝を形成する手段とを備える動圧軸受製造装置。
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