JPH11292526A - 水素化アモルファスカーボン膜形成方法、該膜を形成した気体動圧軸受、スピンドルモータ及び回転体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素化アモルファスカーボン（以下、ＤＬＣ
という）の膜を被処理体表面に形成するに当り、ＤＬＣ
膜を所望の部位に均一に形成すると共に、膜形成を容易
にし、処理効率を向上させる。 【解決手段】 被処理体１と圧着体２との間にＤＬＣの
粉末３を供給し、圧着体２を被処理体１側に押圧しつつ
擢動運動又は回転運動させてＤＬＣ粉末３をこすり付
け、被処理体１表面に均一なＤＬＣ膜４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被処理体の表面に水
素化アモルファスカーボン膜を形成する方法、該膜を形
成してなる気体動圧軸受、スピンドルモータ及び回転体
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に回転体装置における軸受部の材料
としては、潤滑性及び耐摩耗性に富む材料が要求され
る。近年、材料表面に硬質皮膜を形成して材料表面の潤
滑性及び耐摩耗性を向上させる表面処理技術が確立され
ており、このいわゆる硬質皮膜被覆法を用いて形成され
る硬質皮膜として代表的なものに水素化アモルファスカ
ーボン膜がある。この水素化アモルファスカーボン膜は
非常に硬く、耐摩耗性・潤滑性に優れ、電気抵抗が大き
く且つ化学的安定性に優れており、エレクトロニクス部
品、オプトエレクトロニクス部品、機械部品、光学部品
等への応用が種々検討されている。

【０００３】水素化アモルファスカーボン膜を材料表面
に形成する方法としてプラズマＣＶＤ法があり、この方
法は図９に示す如き装置を用いて実施されるものであ
る。即ち、減圧した真空槽２１内に２つの電極２２、２
３を設置し、被処理体２４を一方の電極２３に支持し、
反応ガス導入口２５よりメタン、アセチレン、ベンゼン
等の反応ガスを導入し、両電極２２、２３間に高電圧を
印加する。直流の電圧又は高周波の電圧により反応ガス
をプラズマ状態にし、活性なラジカルやイオンを生成さ
せ、被処理体２４の表面に炭素（水素も含まれている）
で構成された膜（水素化アモルファスカーボン膜）を堆
積させる。このようにして積層形成される水素化アモル
ファスカーボン膜は微細結晶構造又は非晶質構造を有す
る。尚、図中、２６、２７は真空バルブ、２８は高真空
ポンプ、２９はロータリーポンプ、３０は電源、３１は
電源スイッチを示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したプラズマＣＶ
Ｄ法によるときは、プラズマが発生した領域のみに水素
化アモルファスカーボン膜が形成されるため、被処理体
の部位によっては水素化アモルファスカーボン膜が形成
されないか、或いは形成されても所定厚みのものが得ら
れないという問題点があった。また電流密度の不均一さ
により水素化アモルファスカーボン膜厚のバラツキが発
生する虞れもあった。

【０００５】更に、水素化アモルファスカーボン膜の積
層形成は短時間では終了せず、或る程度の時間がかかる
ものである上、処理前の工程である真空槽２１内を真空
に引いたり、或いは処理後の工程である真空槽２１内の
減圧状態を大気圧に戻したりする操作にもかなりの時間
を要するものであり、全体として処理時間が長くかかる
という欠点があった。

【０００６】加えて１つの真空槽２１内で処理できる被
処理体の数も制約され、一度に大量の処理を行なうこと
は困難であり、それ故、処理効率が低く処理コストの上
昇を招くという欠点を有していた。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
水素化アモルファスカーボン膜を被処理体表面に均一に
付着形成することができ、且つ膜形成を容易にして処理
効率に優れた水素化アモルファスカーボン膜形成方法を
提供することを目的とする。また本発明は、本発明の水
素化アモルファスカーボン膜形成方法を適用して、気体
動圧軸受の動圧発生部に水素化アモルファスカーボン膜
を形成した気体動圧軸受を提供することを目的とする。
更に本発明は、上記水素化アモルファスカーボン膜を形
成した気体動圧軸受を備えたスピンドルモータを提供す
ることを目的とする。本発明の今一つの目的は、上記ス
ピンドルモータを駆動源とする回転体装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は（１）被処理体
に水素化アモルファスカーボンを接触させた状態で圧着
体又は被処理体に摺動運動又は回転運動を与え、この圧
着体又は被処理体の摺動運動又は回転運動により被処理
体に水素化アモルファスカーボンをこすり付け、被処理
体に水素化アモルファスカーボン膜を形成するようにし
たことを特徴とする被処理体への水素化アモルファスカ
ーボン膜形成方法、（２）被処理体と圧着体との間に水
素化アモルファスカーボンの粉末を供給して水素化アモ
ルファスカーボンを被処理体に接触させるものである前
記（１）記載の被処理体への水素化アモルファスカーボ
ン膜形成方法、（３）表面に水素化アモルファスカーボ
ン膜を形成してなる圧着体を用いて水素化アモルファス
カーボンを被処理体に接触させるものである前記（１）
記載の被処理体への水素化アモルファスカーボン膜形成
方法、（４）回転子の表面を水素化アモルファスカーボ
ン膜により被覆してなる被覆体を被処理体と圧着体との
間に供給して水素化アモルファスカーボンを被処理体に
接触させるものである前記（１）記載の被処理体への水
素化アモルファスカーボン膜形成方法、（５）被処理体
がスピンドルモータの気体動圧軸受である前記（１）記
載の被処理体への水素化アモルファスカーボン膜形成方
法、（６）気体動圧軸受であって、前記（１）ないし
（５）記載の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発
生部に水素化アモルファスカーボン膜を形成してなるこ
とを特徴とする気体動圧軸受、（７）気体動圧軸受を設
けたスピンドルモータであって、前記（１）ないし
（５）記載の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発
生部に水素化アモルファスカーボン膜を形成してなるこ
とを特徴とするスピンドルモータ、（８）気体動圧軸受
を設けたスピンドルモータを駆動源とする回転体装置で
あって、前記（１）ないし（５）記載の方法によって、
前記気体動圧軸受の動圧発生部に水素化アモルファスカ
ーボン膜を形成してなることを特徴とする回転体装置を
要旨とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づき詳細
に説明する。図１には本発明の第１の実施例が示されて
おり、この実施例においては粉末状の水素化アモルファ
スカーボン（以下、ＤＬＣという）を用いるものであ
る。即ち、被処理体１と圧着体２との間にＤＬＣの粉末
３を所定量供給し、圧着体２を被処理体１側に押圧しな
がら水平方向に往復摺動させる。繰り返し往復摺動させ
ることによりＤＬＣ粉末３が被処理体１表面に付着し、
その付着量の増大に伴い次第に膜が形成され、その厚み
も次第に均一化する。このように圧着体２によって、被
処理体１にＤＬＣ粉末３をこすり付けることによって、
図４に示すように、被処理体１表面に均一な厚みを有す
るＤＬＣ膜４が形成される。

【００１０】本発明は被処理体１にＤＬＣ粉末３をこす
り付ける方法として、圧着体２を押圧状態で水平方向に
摺動させることに限定されず、圧着体２を押圧状態で回
転運動させてもよい。また圧着体２を摺動運動又は回転
運動させる代りに、被処理体１を圧着体２側に押圧して
摺動運動又は回転運動させてもよい。

【００１１】圧着体２はＤＬＣ粉末３に接する圧着面が
平滑面であっても、或いは微細凹凸面であってもよく、
また圧着体２の形態としては角形平板状、円形平板状で
あっても或いは厚みのあるブロック体状であってもよ
い。圧着体２の材質としては金属、セラミックス、プラ
スチック等が挙げられる。

【００１２】一方、被処理体１は使用目的に沿った完成
形態を有する製品、半製品、部品であっても或いはかか
る形態を備えない原材料としての基材であってもよい。
被処理体１の材質としては金属、セラミックス、プラス
チック等が挙げられる。

【００１３】ＤＬＣ粉末３は、その粉粒形態として球状
粒子、円柱状粒子、角形粒子、不定形粒子等種々のもの
が妥当する。

【００１４】本発明においては粉末状のＤＬＣを用いる
場合に限られず、以下に述べるように、ＤＬＣを膜状に
形成してなるものを用いてもよい。

【００１５】図２は本発明の第２の実施例を示すもの
で、この実施例においては予めＤＬＣ膜４を表面に形成
してなる圧着体２を用いる。圧着体２の表面に予めＤＬ
Ｃ膜４を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法がある
が、本発明はこれに限定されず、例えばスパッタリング
法によりＤＬＣ膜４を形成してもよい。ＤＬＣ膜の膜厚
は０．２μｍ〜３μｍが好ましい。

【００１６】この実施例においては圧着体のＤＬＣ膜４
面を被処理体１表面に接触し、前記第１実施例と同様、
圧着体２又は被処理体１を押圧状態で摺動運動又は回転
運動させることにより、被処理体１の表面にＤＬＣ膜４
をこすり付ける。このような操作により圧着体２に形成
されているＤＬＣ膜４は被処理体１表面に転写され、図
４に示すように被処理体１の表面に所定厚みのＤＬＣ膜
４が形成される。

【００１７】図３は本発明の第３の実施例を示すもの
で、この実施例においては回転子５の表面に、プラズマ
ＣＶＤ法、スパッタリング法等によりＤＬＣ膜４を形成
し、該膜４により回転子５表面を被覆してなる被覆体６
を用いる。回転子５は球状、円柱状等の形状を有し、要
は平面状を転がる性質のものであればよい。回転子５の
材質としては金属、セラミックス等が挙げられる。回転
子５を被覆するＤＬＣ膜４の膜厚は０．２μｍ〜３μｍ
が好ましい。

【００１８】この実施例においては被処理体１と圧着体
２の間に多数の被覆体６を供給し、前記実施例と同様、
圧着体２又は被処理体１を押圧状態で摺動運動又は回転
運動させ、被処理体１表面にＤＬＣ膜４をこすり付けて
転写させ、図４に示すように、被処理体１表面にＤＬＣ
膜４を形成する。

【００１９】本発明はＤＬＣ膜を形成すべき部位が平面
である場合に限らない。例えば図５、図６に示すように
ＤＬＣ膜を形成すべき部位が被処理体１の凹陥部１ａで
ある場合には、その凹陥部１ａの形状に相応した形状の
圧着体２を用いる。ここで、凹陥部１ａが筒状の凹陥部
である場合を例にとり説明すると、該凹陥部１ａに嵌合
できる棒状の圧着体２を用い、該圧着体２の嵌合部に予
めプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等によりＤＬＣ
膜４を形成しておく。

【００２０】このＤＬＣ膜を形成してなる棒状圧着体２
を凹陥部１ａに圧入し、垂直方向に摺動させるか或いは
軸回転方向に回転させる。それによりＤＬＣ膜４は凹陥
部１ａ内壁にこすり付けられ、転写されて、図６に示す
ように被処理体１の凹陥部１ａ内壁にＤＬＣ膜４が形成
される。

【００２１】尚、凹陥部１ａが溝状である場合には、圧
着体２を棒状又は板状に形成し、溝に沿って往復摺動さ
せればよい。

【００２２】上記各実施例において被処理体１に形成さ
れるＤＬＣ膜４の膜厚は０．１μｍ〜０．５μｍであ
る。

【００２３】本発明における被処理体としては軸受等が
挙げられるが、被処理体が軸受である場合において特に
スピンドルモータのスラスト軸受又はラジアル軸受に本
発明を適用することが好ましい。

【００２４】スピンドルモータは磁気ディスク、光ディ
スク等の記憶媒体或いはポリゴンミラー等の回転体の回
転駆動源として用いられる。近年、軸受に起因する振動
や回転ムラをなくし、高速耐久性を向上するために、定
格回転時に非接触回転を実現できる気体動圧軸受を備え
たスピンドルモータが広く採用されている。気体動圧を
発生させるために軸受部にヘリングボーン溝やスパイラ
ル溝が形成される。図７はスピンドルモータの一例を示
し、図中１４ａはスピンドルモータを示す。７はベース
プレート、８は円柱状軸受部材、９は円筒状軸受部材、
１０は円筒状軸受部材９に一体に設けられたスラスト部
材、１１はスラスト押え部材、１２はステータコイル、
１３はロータ磁石、１５ａはポリゴンミラーである。

【００２５】スラスト軸受及びラジアル軸受に気体動圧
発生溝が形成され、気体動圧軸受としての気体スラスト
軸受及び気体ラジアル軸受が構成される。スラスト軸受
においては、スラスト部材１０の上面とスラスト押え部
材１１の下面との相互対向面のいずれか一方の面に気体
動圧発生溝が形成され、該相互対向面の他方の面に本発
明方法により形成されたＤＬＣ膜が設けられ、このよう
にして気体スラスト軸受の動圧発生部にＤＬＣ膜が設け
られる。またラジアル軸受においては、円柱状軸受部材
８の外周面と円筒状軸受部材９の内周面との相互対向面
のいずれか一方の面に気体動圧発生溝が形成され、該相
互対向面の他方の面に本発明方法により形成されたＤＬ
Ｃ膜が設けられ、このようにして気体ラジアル軸受の動
圧発生部にＤＬＣ膜が設けられる。図中、４ａはＤＬＣ
膜形成部を示す。尚、ＤＬＣ膜はスラスト軸受のみに設
けてもよい。

【００２６】上記の如くスラスト軸受にＤＬＣ膜を形成
すれば、該膜が耐摩耗性、潤滑性に優れるものであると
ころから、回転起動時のスラスト部材１０とスラスト押
え部材１１との接触抵抗を小さくして起動負荷トルクを
低減でき、高速耐久性を向上できる。またラジアル軸受
にもＤＬＣ膜を形成すれば、上記作用の他に、回転時の
ブレが発生しても円滑な回転が可能であり、しかも軸受
部材８又は９における擦過傷の発生も防止できる。

【００２７】尚、円柱状軸受部材８の先端上面８ａ若し
くは該先端上面とは対向位置関係にある円筒状軸受部材
９の内空部天板面９ａのいずれか一方の面にＤＬＣ膜を
形成してもよい。本発明において、スピンドルモータは
上記ポリゴンミラーの回転駆動用として構成されるもの
に限定されず、磁気ディスクその他の回転駆動用として
構成されるものも妥当する。図８は本発明のスピンドル
モータを駆動源とする回転体装置を示す。この回転体装
置１６はディスク装置として構成した場合の例を示すも
のであり、スピンドルモータ１４ｂのスピンドルに、磁
気ディスク又は光ディスク等の回転体１５を複数枚支持
してなるものである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はＤＬＣを
被処理体に接触させ、圧着体又は、被処理体の摺動運動
又は回転運動により被処理体にＤＬＣをこすり付け、Ｄ
ＬＣ膜を形成するものであるから、被処理体へのＤＬＣ
膜形成が容易であり、しかも均一厚みの膜を形成するこ
とができる。また、従来のプラズマＣＶＤ法では膜形成
が困難な部位、例えば凹陥部の如き部位にも容易確実に
ＤＬＣ膜を形成できる利点がある。更にプラズマＣＶＤ
法に比べて処理時間が短時間で済み、処理効率が高く、
従って処理コストも安価となる効果がある。本発明は、
上記したＤＬＣ膜形成方法を気体動圧軸受の動圧発生部
におけるＤＬＣ膜形成に適用することができ、それによ
り動圧発生部に容易にＤＬＣ膜を形成することができ、
気体動圧軸受及び該気体動圧軸受を備えたスピンドルモ
ータ、更には該スピンドルモータを駆動源とする回転体
装置の製造コストを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す略図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す略図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す略図である。

【図４】本発明により被処理体に形成されたＤＬＣ膜を
示す略図である。

【図５】被処理体の凹陥部に本発明を適用した例を示す
略図である。

【図６】図５に示す方法により形成されたＤＬＣ膜を示
す略図である。

【図７】本発明により形成されるＤＬＣ膜をスピンドル
モータの軸受部に適用した例を示す略図である。

【図８】スピンドルモータを駆動源とする回転体装置の
斜視図である。

【図９】プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣ膜形成方法を示
す略図である。

【符号の説明】

１ 被処理体 ２ 圧着体 ３ ＤＬＣ粉末 ４ ＤＬＣ膜 ５ 回転子 ６ 被覆体

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項３】 被処理体がスピンドルモータの気体動圧
軸受である請求項１又は２記載の被処理体への水素化ア
モルファスカーボン膜形成方法。

【請求項４】 気体動圧軸受であって、請求項１ないし
請求項３の何れか一項に記載の方法よって、前記気体動
圧軸受の動圧発生部に水素化アモルファスカーボン膜を
形成してなることを特徴とする気体動圧軸受。

【請求項５】 気体動圧軸受を設けたスピンドルモータ
であって、請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載
の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発生部に水素
化アモルファスカーボン膜を形成してなることを特徴と
するスピンドルモータ。

【請求項６】 気体動圧軸受を設けたスピンドルモータ
を駆動源とする回転体装置であって、請求項１ないし請
求項３の何れか一項に記載の方法によって、前記気体動
圧軸受の動圧発生部に水素化アモルファスカーボン膜を
形成してなることを特徴とする回転体装置。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は（１）被処理体
に水素化アモルファスカーボンを接触させた状態で圧着
体又は被処理体に摺動運動又は回転運動を与え、この圧
着体又は被処理体の摺動運動又は回転運動により被処理
体に水素化アモルファスカーボンをこすり付け、被処理
体に水素化アモルファスカーボン膜を形成するに当り、
表面に水素化アモルファスカーボン膜を形成してなる圧
着体を用いて水素化アモルファスカーボンを被処理体に
接触させることを特徴とする被処理体への水素化アモル
ファスカーボン膜形成方法、（２）被処理体に水素化ア
モルファスカーボンを接触させた状態で圧着体又は被処
理体に摺動運動又は回転運動を与え、この圧着体又は被
処理体の摺動運動又は回転運動により被処理体に水素化
アモルファスカーボンをこすり付け、被処理体に水素化
アモルファスカーボン膜を形成するに当り、回転子の表
面を水素化アモルファスカーボン膜により被覆してなる
被覆体を被処理体と圧着体との間に供給して水素化アモ
ルファスカーボンを被処理体に接触させることを特徴と
する被処理体への水素化アモルファスカーボン膜形成方
法、（３）被処理体がスピンドルモータの気体動圧軸受
である前記（１）又は（２）記載の被処理体への水素化
アモルファスカーボン膜形成方法、（４）気体動圧軸受
であって、前記（１）ないし（３）の何れか一項に記載
の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発生部に水素
化アモルファスカーボン膜を形成してなることを特徴と
する気体動圧軸受、（５）気体動圧軸受を設けたスピン
ドルモータであって、前記（１）ないし（３）の何れか
一項に記載の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発
生部に水素化アモルファスカーボン膜を形成してなるこ
とを特徴とするスピンドルモータ、（６）気体動圧軸受
を設けたスピンドルモータを駆動源とする回転体装置で
あって、前記（１）ないし（３）の何れか一項に記載の
方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発生部に水素化
アモルファスカーボン膜を形成してなることを特徴とす
る回転体装置を要旨とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児山 豊 千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 矢萩 勝彦 千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号 セイ コーインスツルメンツ株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体に水素化アモルファスカーボン
   を接触させた状態で圧着体又は被処理体に摺動運動又は
   回転運動を与え、この圧着体又は被処理体の摺動運動又
   は回転運動により被処理体に水素化アモルファスカーボ
   ンをこすり付け、被処理体に水素化アモルファスカーボ
   ン膜を形成するようにしたことを特徴とする被処理体へ
   の水素化アモルファスカーボン膜形成方法。
2. 【請求項２】 被処理体と圧着体との間に水素化アモル
   ファスカーボンの粉末を供給して水素化アモルファスカ
   ーボンを被処理体に接触させるものである請求項１記載
   の被処理体への水素化アモルファスカーボン膜形成方
   法。
3. 【請求項３】 表面に水素化アモルファスカーボン膜を
   形成してなる圧着体を用いて水素化アモルファスカーボ
   ンを被処理体に接触させるものである請求項１記載の被
   処理体への水素化アモルファスカーボン膜形成方法。
4. 【請求項４】 回転子の表面を水素化アモルファスカー
   ボン膜により被覆してなる被覆体を被処理体と圧着体と
   の間に供給して水素化アモルファスカーボンを被処理体
   に接触させるものである請求項１記載の被処理体への水
   素化アモルファスカーボン膜形成方法。
5. 【請求項５】 被処理体がスピンドルモータの気体動圧
   軸受である請求項１記載の被処理体への水素化アモルフ
   ァスカーボン膜形成方法。
6. 【請求項６】 気体動圧軸受であって、請求項１ないし
   請求項５記載の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧
   発生部に水素化アモルファスカーボン膜を形成してなる
   ことを特徴とする気体動圧軸受。
7. 【請求項７】 気体動圧軸受を設けたスピンドルモータ
   であって、請求項１ないし請求項５記載の方法によっ
   て、前記気体動圧軸受の動圧発生部に水素化アモルファ
   スカーボン膜を形成してなることを特徴とするスピンド
   ルモータ。
8. 【請求項８】 気体動圧軸受を設けたスピンドルモータ
   を駆動源とする回転体装置であって、請求項１ないし請
   求項５記載の方法によって、前記気体動圧軸受の動圧発
   生部に水素化アモルファスカーボン膜を形成してなるこ
   とを特徴とする回転体装置。