KR19990011326A - Dynamic pressure generating groove formation method of fluid bearing device - Google Patents

Dynamic pressure generating groove formation method of fluid bearing device Download PDF

Info

Publication number
KR19990011326A
KR19990011326A KR1019970034386A KR19970034386A KR19990011326A KR 19990011326 A KR19990011326 A KR 19990011326A KR 1019970034386 A KR1019970034386 A KR 1019970034386A KR 19970034386 A KR19970034386 A KR 19970034386A KR 19990011326 A KR19990011326 A KR 19990011326A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dynamic pressure
pressure generating
generating member
generating groove
bearing device
Prior art date
Application number
KR1019970034386A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100213925B1 (en
Inventor
김영일
김흥범
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019970034386A priority Critical patent/KR100213925B1/en
Publication of KR19990011326A publication Critical patent/KR19990011326A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100213925B1 publication Critical patent/KR100213925B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/107—Grooves for generating pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

유체 베어링 장치의 동압발생홈을 형성하는 방법이 개시되어 있다.A method of forming a dynamic pressure generating groove of a fluid bearing device is disclosed.

회전체와 회전체 지지부재의 사이에 발생하는 마찰력을 최소화하는 유체 베어링 장치중 경계마찰을 발생시키는 소정 유체압을 발생시키는 동압발생홈은 소정 형상으로 가공된 거친 동압발생부재의 표면에 동압발생홈의 깊이와 동일한 두께로 마모에 강한 마모 방지층을 증착하고 이 마모 방지층에 동압발생홈을 형성하여 동압발생홈을 형성하기 위한 공정 수순을 감소시키고 불량이 발생한 동압발생홈을 다시 재가공할 수 있게 됨으로써 생산원가를 감소시킬수 있다.In the fluid bearing device that minimizes the frictional force generated between the rotor and the rotor support member, the dynamic pressure generating groove for generating a predetermined fluid pressure for generating boundary friction has a dynamic pressure generating groove on the surface of the rough dynamic pressure generating member processed into a predetermined shape. It is produced by depositing a wear resistant layer resistant to abrasion to the same thickness as the depth of the layer and forming a dynamic pressure generating groove in the wear protection layer to reduce the process procedure for forming the dynamic pressure generating groove and rework the defective dynamic pressure generating groove. You can reduce costs.

Description

유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법Dynamic pressure generating groove formation method of fluid bearing device

본 발명은 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체 베어링 장치중 동압을 발생시키는 동압발생부재의 표면에 소정 두께로 TiN(질화티타늄)과 같은 마모에 강한 마모방지층을 동압발생홈의 두께만큼 코팅하고 이 TiN 코팅층중 동압발생홈 부분만을 에칭(etching)하여 동압발생홈을 형성함으로써, 동압발생홈의 형성 공정을 간소화시키고 생산비용을 절감시킨 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a dynamic pressure generating groove of a fluid bearing device, and more particularly, to a wear resistant layer such as TiN (titanium nitride) having a predetermined thickness on a surface of a dynamic pressure generating member generating dynamic pressure in a fluid bearing device. By coating the thickness of the dynamic pressure generating groove and etching only the dynamic pressure generating groove portion of the TiN coating layer to form the dynamic pressure generating groove, the dynamic pressure generating groove of the fluid bearing device simplifies the process of forming the dynamic pressure generating groove and reduces the production cost. It relates to a formation method.

최근들어 널리 공지된 바와 같이, 전기전자 및 기계산업의 급격한 발달로 초고속 회전 성능을 필요로 하는 구동 장치중 대표적인 구동 모터들, 예를 들면, 레이저 프린터의 스캐닝 모터, 하드 디스크 드라이버(HDD)의 스핀들 모터, VCR의 헤드 구동 모터 등은 기기의 특성상 보다 많은 데이터의 검색 및 저장, 재생을 단축된 시간에 수행하기 위해 축 흔들림이나 축 떨림없는 고정밀, 초고속 회전 성능을 요구하고 있는 실정이다.As is well known in recent years, representative driving motors among the driving devices requiring ultra-high rotational performance due to the rapid development of the electrical and electronics industry, for example, the scanning motor of a laser printer, the spindle of a hard disk driver (HDD) Motors, VCR head drive motors, etc., require high-precision, ultra-high speed rotation performance without shaft shaking or shaft shaking in order to search, store and reproduce more data in a shorter time due to the characteristics of the equipment.

이에 따라서, 구동모터의 축 흔들림이나 축 진동을 억제하며 안정적으로 고속 회전하는 구동 모터의 개발과 함께 이와 같은 모터의 회전 성능 향상을 가능케 하는 베어링 장치의 다양한 형태에 대하여서도 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.Accordingly, active research and development is being conducted on various types of bearing devices that can improve the rotational performance of the motor as well as the development of a drive motor that stably rotates at high speed while suppressing shaft shaking and shaft vibration of the drive motor. .

이와 같은 베어링 장치의 종류로는 고체 마찰에 의해 마찰력을 감소시키는 볼 베어링보다 뛰어난 성능을 갖고 초고속, 고정밀 안정성이 입증된 바 있는 유체 베어링 장치가 널리 사용되고 있는 바, 유체 베어링 장치는 윤활성능이 뛰어난 유체와 고체 사이의 경계마찰 원리가 적용된다.This type of bearing device has been widely used as a fluid bearing device that has superior performance than ball bearings that reduce friction by solid friction and has been proven to have high speed and high precision stability. The principle of boundary friction between and solid is applied.

이와 같은 유체 베어링 장치 또한 기기의 독특한 특성에 따라서 여러 가지 종류가 사용될 수 있지만 특히, 초고속, 고정밀 회전에 적합하고 회전대상물체의 레이디얼 하중과 드러스트 하중을 동시에 지지하는 반구 베어링 장치 및 원추 베어링 장치가 널리 사용되고 있다.Such a fluid bearing device can be used in various types depending on the unique characteristics of the device, but is particularly suitable for ultra-high speed and high precision rotation, and a hemispherical bearing device and a cone bearing device that simultaneously support the radial load and the thrust load of the object to be rotated. Is widely used.

이와 같은 반구 베어링 장치에는 회전체와 회전체를 지지하는 회전체 지지부재 사이에서 경계마찰이 작용하도록 회전체와 회전체 지지부재중 어느 일측에 소정 유체압을 발생시키는 스파이럴 형상의 동압발생홈이 형성되어 있다.Such a hemispherical bearing device is formed with a spiral-shaped dynamic pressure generating groove for generating a predetermined fluid pressure on either side of the rotating body and the rotating body supporting member such that boundary friction acts between the rotating body and the rotating body supporting member for supporting the rotating body. have.

이 유체 베어링 장치중 하나인 반구 베어링 장치는 반구 형상으로 동압을 발생시키는 동압발생홈이 형성되어 있는 동압발생부재인 회전체 지지부재와, 이 동압발생부재를 감싼 상태에서 회전하는 반구홈이 형성되어 있는 부싱의 정밀도, 즉 동압발생홈의 위치 및 동압발생홈면적에 따라서 성능에 큰 차이를 발생시키는 것으로 알려져 있다.The hemispherical bearing device, which is one of the fluid bearing devices, has a rotating body supporting member which is a dynamic pressure generating member having a dynamic pressure generating groove for generating dynamic pressure in a hemispherical shape, and a hemisphere groove that rotates while wrapping the dynamic pressure generating member. It is known that a large difference in the performance occurs depending on the accuracy of the bushing, that is, the position of the dynamic pressure generating groove and the area of the dynamic pressure generating groove.

이와 같은 유체 베어링 장치중 하나인 반구 베어링 장치중 동압을 발생시키는 반구 형상의 동압발생부재를 형성하는 방법을 일례로 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.A method of forming a hemispherical dynamic pressure generating member for generating dynamic pressure in a hemisphere bearing device which is one of such fluid bearing devices will be described with reference to the accompanying drawings as an example.

도 1을 참조하면, 반구 베어링 장치중 하나의 구성 요소인 반구 형상의 동압발생부재를 형성하기 위해 기계 가공 또는 단조 가공을 통해 속이 찬 구를 제작한다.Referring to FIG. 1, a hollow sphere is manufactured by machining or forging to form a hemispherical dynamic pressure generating member which is one component of a hemisphere bearing device.

이후, 이 구를 이등분하여 속이찬 반구 형상을 제작한 후, 반구면중 상부를 소정 높이만큼 절단하고, 반구 형상중 회전 중심이 되는 부분에 소정 직경을 갖는 관통공(110)을 형성하여 도 1a와 같은 거칠고 동압발생홈이 형성되지 않은 반구 형상의 동압발생부재(100)를 형성한다.Subsequently, the spherical shape of the sphere is divided into two, and then the upper part of the hemisphere is cut by a predetermined height, and a through hole 110 having a predetermined diameter is formed in a portion that becomes the rotation center of the hemisphere. To form a hemispherical dynamic pressure generating member 100, such as rough and dynamic pressure generating groove is not formed.

이와 같이 형성된 동압발생부재(100)의 거칠고 정밀하지 못한 표면을 진구도 높게 형성하기 위하여 래핑 기계에 의한 래핑 공정과, 미세하게 표면을 형성하는 폴리싱 공정을 거쳐 동압발생부재(100)의 표면 거칠기 및 진구도를 허용 공차 내에 있도록 예비 가공 공정을 진행한다.The surface roughness of the dynamic pressure generating member 100 through a lapping process by a lapping machine and a polishing process to form a fine surface to form a rough and inaccurate surface of the dynamic pressure generating member 100 formed as described above, and Preliminary processing is carried out so that the sphericity is within tolerance.

이와 같이 예비 가공 공정이 종료된 동압발생부재(100)의 표면에 도 1b에 도시된 바와 같이 박층 포토레지스트(도트 해칭 부분;120)를 균일하게 전표면에 걸쳐 도포하고, 박층 포토레지스트(120)중 동압발생홈 예정부(130)에 도포되어 있는 포토레지스트(120)를 노광, 현상 공정을 거쳐 동압발생홈 예정부(130) 부분의 동압발생부재(100)가 외부로 노출되도록 한다.Thus, the thin layer photoresist (dot hatching portion; 120) is uniformly applied over the entire surface as shown in FIG. 1B on the surface of the dynamic pressure generating member 100 in which the preliminary processing process is completed, and the thin layer photoresist 120 The photoresist 120 applied to the dynamic pressure generating groove planning unit 130 is exposed and developed to expose the dynamic pressure generating member 100 of the dynamic pressure generating groove planning unit 130 to the outside.

이와 같이 동압발생홈 예정부(130) 부분이 노출된 동압발생부재(100)를 식각하기 위해 용제(etchant)에 넣어 이 노출된 부분이 도 1c에 도시한 바와 같이 식각(etching)되도록 한다.As such, the exposed portion is placed in an etchant to etch the exposed dynamic pressure generating member 100 so that the exposed portion is etched as shown in FIG. 1C.

이때, 동압발생홈 예정부(130)의 깊이 및 동압발생홈 예정부(130)의 폭에 의해 생성되는 동압발생홈(130a)의 면적은 동압의 크기와 밀접한 관련이 있는 바, 설계치와 대등한 동압발생홈(130a) 면적을 얻기 위해서는 용제의 조성비, 에칭 시간 등에 세심한 주의한다.At this time, the area of the dynamic pressure generating groove 130a generated by the depth of the dynamic pressure generating groove planning unit 130 and the width of the dynamic pressure generating groove planning unit 130 is closely related to the magnitude of the dynamic pressure. In order to obtain the area of the dynamic pressure generating groove 130a, careful attention is paid to the composition ratio of the solvent, the etching time, and the like.

이후, 도 1d에 도시된 바와 같이 정해진 식각 시간이 경과되면 동압발생부재(100)를 세척한 후, 동압발생부재(100)의 표면을 덮고 있는 박층 포토레지스트(120)를 제거한다.Thereafter, when the etching time elapses as shown in FIG. 1D, the dynamic pressure generating member 100 is washed, and the thin layer photoresist 120 covering the surface of the dynamic pressure generating member 100 is removed.

이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이 동압발생부재(100)에 동압발생홈(130a)이 형성되면 주로 알루미늄 합금과 같은 경합금 재질의 동압발생부재(100)의 표면이 앞서 언급한 부싱의 반구홈과 접촉하여 마모되는 것을 방지하기 위해 마모에 강하고 표면 매끈함을 증대시켜주는 마모 방지층인 TiN(질화 티타늄;140)을 동압발생부재(100)에 화학적 기상 증착 방식인 CVD 등을 이용하여 동압발생부재(100) 전체 면적에 걸쳐 코팅한다.Subsequently, when the dynamic pressure generating groove 130a is formed in the dynamic pressure generating member 100 as shown in FIG. 1E, the surface of the dynamic pressure generating member 100 mainly made of a light alloy such as an aluminum alloy is formed with the hemisphere groove of the bushing mentioned above. In order to prevent wear by contact, the wear-resistant layer TiN (titanium nitride; 140), which is resistant to abrasion and increases surface smoothness, is formed on the dynamic pressure generating member 100 by using CVD, which is a chemical vapor deposition method. ) Coating over the entire area.

마지막으로, 도 1f에 도시된 바와 같이 마찰계수를 감소시키는 DLC(Diamond-Like-Carbon;150)를 TiN(140)의 상면에 수 ㎛의 두께로 코팅하여 완전한 동압발생부재(100)를 형성한다.Finally, as shown in FIG. 1F, DLC (Diamond-Like-Carbon; 150) for reducing the friction coefficient is coated on the upper surface of the TiN 140 to a thickness of several μm to form a complete dynamic pressure generating member 100. .

그러나, 이와 같은 종래의 스캐닝 모터에 적용된 유체 베어링 장치중 동압을 발생시키는 동압발생부재를 제작하기 위해서는 첫 번째로, 앞서 언급한 바와 같이 번거롭고 복잡한 다수개의 과정을 반복하여야 하는 즉, 가공 공정수가 많은 결함이 있었으며, 두 번째로는, 최초 가공에 의해 형성된 거친 동압발생부재의 표면을 래핑, 폴리싱등의 가공을 통해 정밀하게 가공된 후, 다시 마모 방지를 위한 TiN, DLC 등의 코팅 공정을 진행하게 되지만 실제 코팅이 진행되는 면은 반구면이기 때문에 코팅 두께가 일정하게 되지 않음으로써 코팅 후, 다시 표면을 재가공해야하는 문제점이 있었고, 세 번째로는 동압발생홈의 면적을 정확히 형성하기 위해서는 절대적으로 용제의 조성비와 시간을 준수해야 함으로써 미세한 시간과 조성비의 차이로 인해 동압발생홈의 면적과 크기가 달라지게 된다.However, in order to manufacture a dynamic pressure generating member for generating dynamic pressure in a fluid bearing device applied to such a conventional scanning motor, first, as described above, a number of cumbersome and complicated processes must be repeated, that is, a defect having a large number of processing steps. Secondly, the surface of the rough dynamic pressure generating member formed by the initial processing is precisely processed by lapping, polishing, etc., and then the coating process of TiN, DLC, etc. is performed to prevent wear again. Since the surface where the coating actually proceeds is a hemispherical surface, the coating thickness does not become constant, so there is a problem of reworking the surface after coating, and thirdly, in order to accurately form the area of the dynamic pressure generating groove, the composition ratio of the solvent is absolutely required. Due to the difference in time and composition ratio, Area and size will be different.

또한, 또다른 문제점으로는 동압발생부재에 직접 식각이 진행되기 때문에 일단 식각이 진행된 후 불량이 발생한 동압발생부재는 다시 재 가공이 불가능하여 생산단가의 상승요인이 되는 문제점이 있어 이와 같으 다수의 문제점에 의해 생산 비용이 증대되고 생산 공정이 증가하게 되는 결함이 있었다.In addition, another problem is that since the etching is performed directly on the dynamic pressure generating member, the dynamic pressure generating member, which is defective after the etching has been processed, cannot be reprocessed again, resulting in an increase in production cost. There is a defect that the production cost is increased and the production process is increased.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 다양한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동압발생부재의 동압발생홈을 형성함에 있어서, 최초 거친 표면처리가 끝난 동압발생부재의 표면에 마모방지층인 TiN 코팅을 수 ㎛의 두께로 진행한 후, TiN 코팅층에 박층 포토레지스트를 도포하고 동압발생홈이 형성될 부분의 포토레지스트를 휘발시켜 제거한 후, TiN만을 용해시키는 용제를 사용하여 TiN 박층을 에칭한 후, DLC 코팅을 수행함으로써 가공 공정 수순이 단축되고 정밀한 동압발생부재를 얻을 수 있는 유체 베어링 장치의 동압발생부재 형성방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the various problems of the related art, and an object of the present invention is to form a dynamic pressure generating groove of a dynamic pressure generating member, wherein an anti-wear layer is formed on the surface of the dynamic pressure generating member which has undergone the first rough surface treatment. After the TiN coating was carried out to a thickness of several μm, a thin layer photoresist was applied to the TiN coating layer, and the photoresist of the portion where the dynamic pressure generating groove was formed was removed by volatilization, and then the thin layer of TiN was etched using a solvent that dissolves only TiN. After that, the DLC coating is performed to provide a method for forming a dynamic pressure generating member of a fluid bearing device capable of shortening a processing procedure and obtaining a precise dynamic pressure generating member.

본 발명의 또다른 목적은 동압발생홈을 형성하기 위해 소정 깊이로 에칭 공정이 진행된 후라도 불량이 발생하였을 때 동압발생부재에 다시 동압발생홈을 형성할 수 있는 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of forming a dynamic pressure generating groove of a fluid bearing device capable of forming a dynamic pressure generating groove in a dynamic pressure generating member when a failure occurs even after the etching process is performed to a predetermined depth to form the dynamic pressure generating groove. In providing.

도 1은 종래의 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법을 도시한 도면.1 is a view showing a dynamic pressure generating groove forming method of a conventional fluid bearing device.

도 2는 본 발명에 의한 유체 베어링 장치중 반구 베어링 장치를 일실시예로 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a hemisphere bearing device in one embodiment of the fluid bearing device according to the present invention.

도 3은 본 발명에의한 유체 베어링 장치중 반구 베어링 장치의 반구형 동압발생부재의 동압발생홈을 형성하는 방법을 도시한 도면.Figure 3 is a view showing a method for forming a dynamic pressure generating groove of the hemispherical dynamic pressure generating member of the hemisphere bearing device of the fluid bearing device according to the present invention.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of drawings

200: 동압발생부재 220: 마모 방지층(TiN 코팅층)200: dynamic pressure generating member 220: wear protection layer (TiN coating layer)

230: 포토레지스트 240: 동압발생홈230: photoresist 240: dynamic pressure generating groove

250: DLC (Diamond-Like-Carbon)층250: DLC (Diamond-Like-Carbon) layer

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법은 유체 베어링 장치의 동압발생부재에 동압발생홈을 형성하는 방법에 있어서;The method of forming a dynamic pressure generating groove of the fluid bearing device for achieving the object of the present invention comprises a method for forming a dynamic pressure generating groove in the dynamic pressure generating member of the fluid bearing device;

동압발생부재를 소정의 형상으로 가공하는 단계와;Processing the dynamic pressure generating member into a predetermined shape;

동압발생부재의 표면에 마모방지층을 형성하는 단계와;Forming a wear protection layer on a surface of the dynamic pressure generating member;

마모방지층을 소정의 패턴으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And etching the anti-wear layer in a predetermined pattern.

바람직하게, 마모방지층을 형성한 후에 마모방지층의 두께가 원하는 동압발생홈의 두께와 동일하도록 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of forming the wear protection layer is characterized in that it further comprises the step of forming the thickness of the wear protection layer is equal to the thickness of the desired dynamic pressure generating groove.

마모방지층을 식각하는 단계에는 상기 마모방지층의 상면에 임의의 용제와 화학반응하는 포토레지스트막이 전체적으로 도포하는 단계와, 도포된 상기 포토레지스트막에 동압발생홈의 패턴과 동일하게 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 노광하는 단계와, 노광된 동압발생부재를 식각하는 단계를 포함하고 있다.The etching of the wear protection layer may include applying a photoresist film that is chemically reacted with an arbitrary solvent on the upper surface of the wear protection layer, and forming a mask on the applied photoresist film in the same manner as a pattern of a dynamic pressure generating groove; And exposing the mask, and etching the exposed dynamic pressure generating member.

바람직하게, 상기 마모 방지층은 TiN(질화티타늄)코팅층 및 DLC 코팅층인 것을 특징으로 한다.Preferably, the wear protection layer is characterized in that the TiN (titanium nitride) coating layer and DLC coating layer.

이하, 본 발명 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성방법을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming a dynamic pressure generating groove of the fluid bearing device according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 동압발생홈이 형성되어 있는 동압발생부재가 적용된 스캐닝 모터의 반구 베어링 장치를 일실시예로 살펴보기로 한다.First, a hemispherical bearing device of a scanning motor to which a dynamic pressure generating member having a dynamic pressure generating groove is formed will be described as an embodiment.

스캐닝 모터는 전체적으로 보아 폴리건 미러(10)의 회전 중심인 고정축(20)과, 고정축(20)에 억지끼워맞춤되어 있는 반구 형상의 동압발생부재(30)(35) 및 동압발생부재(200)의 레이디얼 하중 및 드러스트 하중을 동시에 지지하기 위해 반구홈(30a)(30b)이 양단에 형성되어 있는 원통 형상의 부싱(40)과, 구동장치인 로우터(50) 및 스테이터(55)와, 폴리건 미러가 장착되는 안착면이 형성되어 있는 형상의 허브(60) 및 고정축(20)이 억지끼워맞춤되어 고정되는 하부 베어링 브라켓(70) 등으로 구성되어 있다.The scanning motor as a whole has a fixed shaft 20, which is the center of rotation of the polygon mirror 10, a hemispherical dynamic pressure generating member 30, 35 and a dynamic pressure generating member 200, which are forcibly fitted to the fixed shaft 20. Cylindrical bushings 40 having hemispherical grooves 30a and 30b formed at both ends to support radial load and thrust load at the same time, as well as rotor 50 and stator 55, which are driving devices, And a lower bearing bracket 70 or the like in which the hub 60 and the fixed shaft 20 of the shape in which the seating surface on which the polygon mirror is mounted are formed are forcibly fitted and fixed.

또한, 부싱(40)의 외주면에는 폴리건 미러(10) 및 로우터(50)가 설치되도록 기 언급한 허브(60)가 압입되어 있다.In addition, the hub 60 mentioned above is press-fitted to the outer circumferential surface of the bushing 40 so that the polygon mirror 10 and the rotor 50 are installed.

이와 같은 부싱(40)은 소정 직경을 갖는 속이 찬 원통 형상으로 그 원통의 양단 회전 중심에 고정축(20) 보다 큰 직경으로 관통공을 형성한 다음, 부싱(40)의 양단의 표면에는 기 형성되어 있는 동압발생부재(200)의 곡률과 동일한 형상의 반구홈(30a)(30b)를 형성하고, 부싱(40)의 관통공에는 동압발생부재(200)와 반구홈(30a)(30b) 사이의 간극 간격을 조정하기 위한 스페이서(40a)가 삽입된다.The bushing 40 has a hollow cylindrical shape having a predetermined diameter, and forms through-holes with a diameter larger than the fixed shaft 20 at both end rotational centers of the cylinder, and then forms a surface on both surfaces of the bushing 40. Hemispherical grooves 30a and 30b having the same shape as the curvature of the dynamic pressure generating member 200 are formed, and a through hole of the bushing 40 is formed between the dynamic pressure generating member 200 and the hemisphere grooves 30a and 30b. The spacer 40a for adjusting the clearance gap of is inserted.

이와 같이 구성된 반구 베어링 장치가 적용된 스캐닝 모터의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the operation of the scanning motor to which the hemisphere bearing device configured as described above will be described.

먼저, 로우터(50) 및 스테이터(55)에 전원이 인가되어 부싱(40)이 회전하기 시작할 때, 부싱(40)의 하부 반구홈(30a)은 부싱(40)에 걸리는 하중에 의해 중력 방향으로 내려가 하부 동압발생부재(30)와 간극없이 밀착되어 있다.First, when power is applied to the rotor 50 and the stator 55 and the bushing 40 starts to rotate, the lower hemisphere groove 30a of the bushing 40 is moved in the direction of gravity by the load applied to the bushing 40. It goes down and is in close contact with the lower dynamic pressure generating member 30 without a gap.

이와 같이 하부 동압발생부재가 하부 반구홈(30a)과 밀착되어 있고, 상부 동압발생부재는 상부 반구홈(30b)과 수 ㎛의 간극이 형성되어 있음으로 부싱(40)이 회전할 때, 상하부 동압발생부재(200)에 기 형성되어 있는 스파이럴 동압발생홈(미도시)으로 유입되는 유체에 의해 발생한 동압은 상부 반구홈(30b)과, 상부 동압발생부재(35)가 이루고 있는 간극 간격이 하부 동압발생부재(30)와 하부 반구홈(30a)의 간극보다 더 크기 때문에 하부에서 발생한 동압이 더 크게 되어 하부 반구홈(30a)은 상기 발생한 동압에 의해 하부 동압발생부재로부터 부상하게 된다.Thus, the lower dynamic pressure generating member is in close contact with the lower hemisphere groove 30a, and the upper dynamic pressure generating member has a gap of several μm with the upper hemisphere groove 30b, so that when the bushing 40 rotates, the upper and lower dynamic pressure The dynamic pressure generated by the fluid flowing into the spiral dynamic pressure generating groove (not shown) previously formed in the generating member 200 has a lower gap between the upper hemisphere groove 30b and the upper dynamic pressure generating member 35. Since the larger than the gap between the generating member 30 and the lower hemisphere groove 30a, the dynamic pressure generated in the lower portion is greater, so that the lower hemisphere groove 30a rises from the lower dynamic pressure generating member due to the generated dynamic pressure.

이와 같은 작용을하는 본 발명에 의한 스캐닝 모터에 적용된 반구 베어링 장치의 동압발생부재에 동압발생홈을 형성하는 방법을 일실시예로 도 3에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.The method of forming a dynamic pressure generating groove in the dynamic pressure generating member of the hemisphere bearing device applied to the scanning motor according to the present invention having such a function will be described in detail with reference to FIG. 3 as follows.

먼저, 동압발생부재(200)의 재료가 되는 금속(예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금계열)을 단조, 기계가공을 통하여 진구도가 높은 구를 제작하고, 구의 제작이 끝나면 이 구를 이등분하여 반구 형상의 거친 동압발생부재(200)를 제작하고, 이어서 기 언급한 스페이서(40a)와 맞닿는 반구면의 상면 부분을 도 3a에 도시된 바와 같이 소정 높이로 절단한다.First, a metal having high sphericity is produced through forging and machining a metal (for example, aluminum (Al), aluminum alloy series) as the material of the dynamic pressure generating member 200. The bispherical rough dynamic pressure generating member 200 is bisected into two parts, and then the upper surface portion of the hemispherical surface in contact with the aforementioned spacer 40a is cut to a predetermined height as shown in FIG. 3A.

이와 같이 가공된 거친 동압발생부재(200)는 래핑(lapping) 머신에 의한 래핑 가공, 폴리싱 가공을 거친 후, 고정축이 결합되는 관통공(210)을 형성하여 표면 거칠기가 낮도록 정밀하게 동압발생부재(200)로 재 가공된다.The rough dynamic pressure generating member 200 processed as described above is subjected to lapping and polishing by a lapping machine to form a through hole 210 to which the fixed shaft is coupled, thereby generating dynamic pressure precisely so that the surface roughness is low. It is reprocessed into the member 200.

이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이 표면 거칠기가 낮게 가공된 동압발생부재(200)의 반구 표면에는 화학적 기상 증착(CVD) 또는 금속 증착 공정인 스퍼터링(sputtering)과 같은 공정을 통해 동압발생부재(200)의 상면에 TiN(질화티타늄;220)과 같은 마모방지층을 수 ㎛의 두께로 증착한 후, 원하는 동압발생홈의 깊이로 마모방지층의 두께를 래핑, 폴리싱의 가공을 통해 재가공한다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, the hemisphere surface of the dynamic pressure generating member 200 having a low surface roughness is subjected to a dynamic pressure generating member 200 through a process such as chemical vapor deposition (CVD) or sputtering, which is a metal deposition process. After depositing a wear protection layer such as TiN (titanium nitride; 220) to a thickness of several μm on the upper surface of the), the thickness of the wear protection layer is re-processed by polishing and polishing the thickness of the wear protection layer to the depth of the desired dynamic pressure generating groove.

계속하여, 도 3c에 도시된 바와 같이 동압발생홈의 깊이와 동일하게 형성된 TiN 코팅층(220)의 상면에 박층 포토레지스트(230)를 도포한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the thin photoresist 230 is applied to the top surface of the TiN coating layer 220 formed to have the same depth as the dynamic pressure generating groove.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이 박층 포토레지스트(230)중 동압발생홈 예정부(240)이 형성될 위치에 동압발생홈의 패턴이 형성된 패턴 마스크(미도시)를 형성한 다음 노광을 진행한 후, 노광이 완료되어 TiN 코팅층(220)이 노출되면, TiN 코팅층(220)만 식각하는 용제(etchant)에 동압발생부재(200)를 넣어 TiN 코팅(220) 에칭을 시작한다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a pattern mask (not shown) having a pattern of dynamic pressure generating grooves is formed at a position where the dynamic pressure generating groove planning unit 240 is to be formed in the thin layer photoresist 230 and then exposed. After the exposure is completed and the TiN coating layer 220 is exposed, the TiN coating 220 may be etched by putting the dynamic pressure generating member 200 in a solvent for etching only the TiN coating layer 220.

이때, 이와 같은 동압발생부재(200)중 박층 포토레지스트(230)에 노광이 진행된 부분의 TiN 코팅층(220)은 용제에 의해 식각되어 점차 그 두께는 감소하게 되고 소정 시간이 경과되면 용제에 노출된 부분의 TiN 코팅층(220)은 완전히 제거된다.At this time, the TiN coating layer 220 of the portion of the dynamic pressure generating member 200 subjected to exposure to the thin layer photoresist 230 is etched by the solvent to gradually decrease its thickness, and then exposed to the solvent after a predetermined time elapses. The portion of TiN coating layer 220 is completely removed.

또한, 동압발생부재(200)의 표면은 이 용제에 노출되지만 용제에 의해 동압발생부재(200)는 화학적으로 반응하지 않는 이유로 식각되지 않음으로 더 이상의 식각은 진행되지 않는다.(이때 TiN 코팅층이 식각될 때, 등방성 또는 이방성 식각이 발생하지 않도록 하는 것이 중요하며 이는 공지 기술로 극복이 가능하다)In addition, the surface of the dynamic pressure generating member 200 is exposed to this solvent, but the dynamic pressure generating member 200 is not etched by the solvent for the reason of not reacting chemically, and thus no further etching is performed. (At this time, the TiN coating layer is etched. Is important to ensure that isotropic or anisotropic etching does not occur, which can be overcome by known techniques)

이후, 도 4e에 도시된 바와 같이 TiN 코팅층(220)의 상면에 도포된 박층 포토레지스트(230) 전체에 걸쳐 노광을 진행하여 박층 포토레지스트(230)가 완전히 제거되면 TiN 코팅층(220)과 동일한 홈 깊이를 갖는 동압발생홈(240)이 형성되고 이와 같은 TiN 코팅층(220)의 상면에 다시 마찰계수를 감소시키는 역할을 하는 DLC 코팅층(250)을 다시 도포하여 완전한 동압발생부재(200)를 제작한다.Thereafter, as shown in FIG. 4E, when the thin layer photoresist 230 is completely removed by exposing the entire thin layer photoresist 230 coated on the upper surface of the TiN coating layer 220, the same groove as that of the TiN coating layer 220 is formed. A dynamic pressure generating groove 240 having a depth is formed, and the DLC coating layer 250 which serves to reduce the coefficient of friction again on the upper surface of the TiN coating layer 220 is applied again to manufacture a complete dynamic pressure generating member 200. .

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 표면 거칠기가 낮게 형성된 동압발생부재의 상면에 곧바로 TiN(질화 티타늄)을 동압발생홈의 높이만큼 증착하고 이 TiN의 상면에 포토레지스트막을 도포하고, 도포된 포토레지스트막을 동압발생홈의 형성 위치 및 동압발생홈과 동일한 형상으로 휘발시켜 외부와 노출시킨 상태에서 이 노출 부위를 TiN만 식각하는 용제에 넣어 TiN 코팅층에 동압발생홈이 형성되도록 하여 용제의 조성비 및 농도, 시간등을 고려할 필요가 없을 뿐만아니라, 형성 수순이 단순해지며, 불량이 발생한 동압발생부재를 재 가공하여 생산성이 높아지고, 아울러 가공 수순과 불량 발생률이 크게 저하되어 전체적인 생산효율이 상승되는 효과가 있을 것이다.As described in detail above, TiN (titanium nitride) is directly deposited on the upper surface of the dynamic pressure generating member having a low surface roughness by the height of the dynamic pressure generating groove, a photoresist film is applied on the upper surface of the TiN, and the applied photoresist film is subjected to dynamic pressure. Volatilization grooves are formed in the same shape as the location of generating grooves and dynamic pressure generating grooves and exposed to the outside, and the exposed portion is placed in a solvent that only etches TiN to form dynamic pressure generating grooves in the TiN coating layer. Not only need not be considered, the forming procedure is simplified, the productivity of the dynamic pressure generating member that is defective is reworked, the productivity is increased, and the processing procedure and the failure rate are greatly reduced, thereby increasing the overall production efficiency.

Claims (5)

유체 베어링 장치의 동압발생부재에 동압발생홈을 형성하는 방법에 있어서;A method of forming a dynamic pressure generating groove in a dynamic pressure generating member of a fluid bearing device; 상기 동압발생부재를 소정의 형상으로 가공하는 단계와;Processing the dynamic pressure generating member into a predetermined shape; 상기 동압발생부재의 표면에 마모방지층을 형성하는 단계와;Forming a wear protection layer on a surface of the dynamic pressure generating member; 상기 마모방지층을 소정의 패턴으로 식각하는 단계를 포함하는 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성 방법.And etching the wear protection layer in a predetermined pattern. 제 1 항에 있어서, 상기 마모방지층을 형성한 후에 상기 마모방지층의 두께가 원하는 동압발생홈의 두께와 동일하도록 가공하는 단계를 더 포함하는 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성 방법.2. The method of claim 1, further comprising the step of forming the wear protection layer so that the thickness of the wear protection layer is equal to the desired thickness of the dynamic pressure generating groove. 제 2 항에 있어서, 상기 마모방지층을 식각하는 단계에는 상기 마모방지층의 상면에 임의의 용제와 화학반응하는 포토레지스트막이 전체적으로 도포하는 단계와, 도포된 상기 포토레지스트막에 동압발생홈의 패턴과 동일하게 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 노광하는 단계와, 노광된 동압발생부재를 식각하는 단계를 포함하는 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성 방법.3. The method of claim 2, wherein the etching of the wear protection layer comprises applying a photoresist film that is chemically reacted with an arbitrary solvent to the top surface of the wear protection layer, and the same pattern of dynamic pressure generating grooves as applied to the applied photoresist film. Forming a mask, exposing the mask, and etching the exposed dynamic pressure generating member. 제 1 항에 있어서, 상기 마모 방지층은 TiN(질화티타늄)코팅층인 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성 방법.The method of claim 1, wherein the wear protection layer is a TiN (titanium nitride) coating layer. 제 1 항에 있어서, 상기 마모 방지층은 DLC 코팅층인 유체 베어링 장치의 동압발생홈 형성 방법.The method of claim 1, wherein the wear protection layer is a DLC coating layer.
KR1019970034386A 1997-07-23 1997-07-23 Method for forming hydrodynamic groove on fluid bearing KR100213925B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970034386A KR100213925B1 (en) 1997-07-23 1997-07-23 Method for forming hydrodynamic groove on fluid bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970034386A KR100213925B1 (en) 1997-07-23 1997-07-23 Method for forming hydrodynamic groove on fluid bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990011326A true KR19990011326A (en) 1999-02-18
KR100213925B1 KR100213925B1 (en) 1999-08-02

Family

ID=19515366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970034386A KR100213925B1 (en) 1997-07-23 1997-07-23 Method for forming hydrodynamic groove on fluid bearing

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100213925B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220069553A (en) 2020-11-20 2022-05-27 한국교통대학교산학협력단 Anti-icing device for railway vehicles
KR20220069550A (en) 2020-11-20 2022-05-27 한국교통대학교산학협력단 Anti-icing device for railway vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
KR100213925B1 (en) 1999-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5769544A (en) Dynamic pressure pneumatic bearing device and manufacturing method thereof
KR100364860B1 (en) Dynamic pressure bearing device and method for manufacturing it
JP3043294B2 (en) Conical fluid bearing, head drum having the same, and spindle motor
JPH10220465A (en) Conical bearing device applied to motor
KR100196929B1 (en) Fluid bearing with a clearance error compensation
KR100952627B1 (en) Method for manufacturing hydro dynamic bearing device
JP4245897B2 (en) Method for manufacturing hydrodynamic bearing device
KR100213925B1 (en) Method for forming hydrodynamic groove on fluid bearing
US7625468B2 (en) Electrode for electrochemical machining
KR100213882B1 (en) Hydrodynamic fluid bearing with uniform pressure distribution
US20030059136A1 (en) Dynamic pressure bearing and method of manufacturing the same
KR100224597B1 (en) Fluid bearing apparatus
JP2001124065A (en) Dynamic pressure type bearing unit
JPH07310733A (en) Dynamic pressure bearing device
JP3241651B2 (en) Hemisphere bearing device that prevents hemisphere deformation
CN101372058B (en) Electrode for electrochemical processing
KR19990027336U (en) Pneumatic hydrodynamic bearing units with micro pockets
KR19990052912A (en) Dynamic pressure generating groove forming method and forming device of air bearing device
KR100224811B1 (en) Hemi-spherical bearing and manufacturing process of it
KR100222998B1 (en) A scanning motor equipped with a fluid bearing apparatus having an increased dynamic pressure generating area and a method for forming a dynamic pressure generator
KR100213921B1 (en) Assembling method of hemisphere bearing
JPH11218123A (en) Dynamic pressure type bearing and spindle motor for information equipment
KR100213900B1 (en) Method for assembling hemispherical form bearing
JPH06173943A (en) Bearing device
JP2560426Y2 (en) Hydrodynamic bearing device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110428

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee