(57)【要約】【課題】高温の真空環境下でも長時間使用することができ、また長時間使用しても発塵の虞が少なく、さらに低コストであるスラスト玉軸受およびこれを用いた真空成膜装置を提供する。【解決手段】スラスト玉軸受１が、ハウジング側軌道盤２と、このハウジング側軌道盤２に対向配置された軸側軌道盤３と、両軌道盤２，３の対向面間に形成された円軌道を転動する複数の球状転動体６と、転動体６を保持する保持器７とを備えるものであって、保持器７が、自己潤滑性を有する合成樹脂により形成され、円軌道の軌道方向に複数分割するようにして配列されていると共に、該保持器７それぞれに複数個の転動体７を保持している。【選択図】図１
2007092957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング側軌道盤と、このハウジング側軌道盤に対向配置された軸側軌道盤と、前記両軌道盤の対向面間に形成された円軌道を転動する複数の球状転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備えるスラスト玉軸受であって、前記保持器が、自己潤滑性を有する合成樹脂により形成され、前記円軌道の軌道方向に複数分割するようにして配列されていると共に、該保持器それぞれに複数個の前記転動体を保持していることを特徴とするスラスト玉軸受。
【請求項２】
前記保持器は、軌道方向の端部の軌道平行面における断面形状が、弧状であることを特徴とする請求項１記載のスラスト玉軸受。
【請求項３】
前記保持器は、軌道方向の端部が部分円柱面で形成されていると共に、軌道平行面における断面形状が軌道方向を長手方向とした略方形状、もしくは略繭玉形状、もしくは略部分円形環状である前記転動体の直径より短寸法の柱体であることを特徴とする請求項２記載のスラスト玉軸受。
【請求項４】
前記断面形状が略方形状の保持器は、両端部の断面形状が長手方向長さを直径とする円の部分円弧となっていることを特徴とする請求項３記載のスラスト玉軸受。
【請求項５】
前記保持器は、前記転動体の外径より大きい下面開口を有する下側開口部と、この下側開口部と同一軸中心に形成された前記転動体の外径より小さい上面開口を有する上側開口部とを有して貫通する保持孔を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスラスト玉軸受。
【請求項６】
前記保持器は、前記保持孔の前記上側開口部が切頭状の半球形状、もしくは円錐台形状の空所であることを特徴とする請求項５記載のスラスト玉軸受。
【請求項７】
真空チャンバと、この真空チャンバ内に設けられた被成膜材を保持する保持部材と、前記真空チャンバ内に配置され前記被成膜材への成膜を行う成膜材料源と、この成膜材料源と前記被成膜材との相対位置を対向させながら変えるよう駆動する回転機構と、この回転機構に設けられた請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスラスト玉軸受とを備えたことを特徴とする真空成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に真空、高温環境下での使用に好適するスラスト玉軸受およびこれを用いた真空成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、スラスト玉軸受は、主にスラスト荷重を受けながら回転可能に支持するための軸受で、複数の球状転動体を用いて構成される。複数の球状転動体は、ハウジング側に固定されるハウジング側軌道盤と、これに対向配置され軸側に固定される軸側軌道盤の対向する各転走面を、軸の回転に伴い円軌道を描くように転動する。
【０００３】
そして、このようなスラスト玉軸受は、真空蒸着装置や真空スパッタリング装置等の真空成膜装置の回転支持部分にも用いられている。例えば真空スパッタリング装置においては、真空チャンバ内に、成膜材料源であるターゲットと成膜する被成膜材の基板を複数保持する保持部材の基板ドラムとを設けて構成されている。また真空チャンバ内に設けられた基板ドラムは、その回転軸がスラスト玉軸受によって回転可能に支持されており、成膜時には、基板を保持したドラム表面をターゲットに対向させながら、回転伝達部材を介し電動機によって回転駆動される。
【０００４】
こうした真空成膜装置においては、成膜時の真空チャンバ内の環境が高温の真空環境となっており、回転可能に支持するためのスラスト玉軸受も、同様に高温の真空環境にさらされることになり、スラスト玉軸受も、高温の真空環境で使用可能な構成が求められることになる。すなわち、高温の環境下では、通常の潤滑グリースでは炭化してしまうために、耐熱性を有するグリースの使用が考えられるが、さらに真空環境下では、グリース自体が飛散してしまうために、高温の真空環境では、固体潤滑材が使用されることになる。
【０００５】
このため、真空環境下で用いられるものとして、転動体のボールを保持する保持器を固体潤滑材であるポリ四弗化エチレンの環状板で構成し、環状板の厚さ方向に貫通するよう環状方向に複数形成した嵌合孔に、ボールを押し込むように設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、このように構成されたものでは、高温度の環境で用いると、ボールを保持する環状板が膨張して熱変形を起こし、環状板に保持されたボールが内輪、外輪の転走部分である溝を、外側側面方向に力を加えるようにして転走する。そして、使用時間が増すにしたがって偏摩耗が促進されて、ボールが溝から外れてしまう虞がある。
【０００６】
このため、高温の真空環境でも用いることができるものとして、内輪および外輪の転走面や転動体のボール表面、保持器の溝内面の全部あるいは少なくともボール表面に固体潤滑被膜を、望ましくは形成するようにすると共に、自己潤滑性合金の二硫化タングステンとステンレスとの焼結体よりなる円柱状コロを、ボール相互間に両端面がボールに接触するように挿入したものが示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかしながら、このように構成されたものは、使用時間の経過に伴い転走面やボール表面等に形成した固体潤滑被膜が剥れ、発塵源となってしまう虞があり、例えば、真空成膜装置などの真空チャンバ内に用いた場合には、剥れた皮膜が成膜部分に異物として付着することになり、製品歩留が低いものとなってしまう。さらに、自己潤滑性合金の焼結体で形成された円柱状コロについても、使用する間に内輪や外輪、ボールと接触し、摩耗する。この摩耗によって、摩耗部分からの発塵の虞があり、同様に、成膜部分に異物として付着することになってしまい、同様の問題を生じる。
【０００８】
また、発塵による問題が生じる前にスラスト玉軸受の交換等を行おうとすると、取り付けられているもの、例えば、真空成膜装置などでは基板を支持する真空スパッタリング装置の基板ドラムや、真空蒸着装置の基板支持ドームの取り外しが必要となり、メンテナンスに長時間を要することになる。また高温使用可能な耐熱用の潤滑材被膜形成や円柱状コロを用いていることからスラスト玉軸受のコストも高く、軸受交換の頻度を多くした場合には、メンテナンス費用もより多額のものとなってしまう。
【特許文献１】実開昭６１−４５６２２号公報
【特許文献２】特開平８−３３４１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、高温の真空環境下でも長時間使用することができ、また長時間使用しても発塵の虞が少なく、さらに低コストであるスラスト玉軸受を提供することにあり、また、メンテナンス頻度が少なく、塵付着による製品歩留の低下の虞の少ない真空成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のスラスト玉軸受およびこれを用いた真空成膜装置は、
スラスト玉軸受が、
ハウジング側軌道盤と、このハウジング側軌道盤に対向配置された軸側軌道盤と、前記両軌道盤の対向面間に形成された円軌道を転動する複数の球状転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備えるスラスト玉軸受であって、前記保持器が、自己潤滑性を有する合成樹脂により形成され、前記円軌道の軌道方向に複数分割するようにして配列されていると共に、該保持器それぞれに複数個の前記転動体を保持していることを特徴とするものであり、
さらに、前記保持器は、軌道方向の端部の軌道平行面における断面形状が、弧状であることを特徴とするものであり、
さらに、前記保持器は、軌道方向の端部が部分円柱面で形成されていると共に、軌道平行面における断面形状が軌道方向を長手方向とした略方形状、もしくは略繭玉形状、もしくは略部分円形環状である前記転動体の直径より短寸法の柱体であることを特徴とするものであり、
さらに、前記断面形状が略方形状の保持器は、両端部の断面形状が長手方向長さを直径とする円の部分円弧となっていることを特徴とするものであり、
さらに、前記保持器は、前記転動体の外径より大きい下面開口を有する下側開口部と、この下側開口部と同一軸中心に形成された前記転動体の外径より小さい上面開口を有する上側開口部とを有して貫通する保持孔を備えていることを特徴とするものであり、
さらに、前記保持器は、前記保持孔の前記上側開口部が切頭状の半球形状、もしくは円錐台形状の空所であることを特徴とするものであり、
また、真空成膜装置が、
真空チャンバと、この真空チャンバ内に設けられた被成膜材を保持する保持部材と、前記真空チャンバ内に配置され前記被成膜材への成膜を行う成膜材料源と、この成膜材料源と前記被成膜材との相対位置を対向させながら変えるよう駆動する回転機構と、この回転機構に設けられた上記の本発明のスラスト玉軸受とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スラスト玉軸受は、高温の真空環境下でも長時間使用することができると共に、長時間使用しても発塵の虞が少なく、さらに低コストであり、また、真空成膜装置は、メンテナンス頻度が少なくてすみ、装置を長時間使用した後でも、塵付着による製品歩留の低下の虞が少ない等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態を、図１乃至図１４を参照して説明する。図１はスラスト玉軸受の実施形態の縦断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す断面図であり、図３は図１のＡ−Ａ矢方向視の横断面図であり、図４はスラスト玉軸受の実施形態における保持器の縦断面図であり、図５は図４の保持器を下方側から見た図であり、図６はスラスト玉軸受の第１変形形態の保持器を示す縦断面図であり、図７は図６の保持器を下方側から見た図であり、図８はスラスト玉軸受の第２変形形態の保持器を示す下方側から見た図であり、図９はスラスト玉軸受の第３変形形態の保持器を示す下方側から見た図であり、図１０はスラスト玉軸受の第４変形形態を示す横断面図であり、図１１はスラスト玉軸受の第４変形形態の保持器の下方側から見た図であり、図１２はスラスト玉軸受の第４変形形態の保持器の縦断面図であり、図１３は真空成膜装置の第１実施形態である真空スパッタリング装置の縦断面図であり、図１４は真空成膜装置の第２実施形態である真空蒸着装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
【００１３】
図１乃至図５において、スラスト玉軸受１は、円環状に形成されたハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３とが、互いの対向面に凹状に形成した円環状の転走面４，５の間に、複数の球状の転動体６を転走面４，５に沿う円軌道を転動可能とするように挟持して構成されている。そして、転走面４，５間に挟持される転動体６は、２個ずつが円軌道の軌道方向に分割するようにし、軸受ハウジングや軸に接触しないようハウジング側軌道盤２の外径より小さい外円と、軸側軌道盤３の内径より大きい内円の範囲内に配列された複数の保持器７に保持されている。
【００１４】
また、転動体６を保持する保持器７は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の自己潤滑性を有する合成樹脂により形成されており、軌道方向に隣接する保持器７との間に、例えば使用する温度環境のもとでは略当接するような所定の小間隔を設けるようにして配置されている。なお、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３、転動体６は、例えば軸受鋼（ＳＵＪ２）によって形成されている。
【００１５】
さらに保持器７は、その外形形状が、例えば円軌道に平行な面（軌道平行面）での断面形状（横断面形状）が軌道方向を長手方向とした縦横比１：２の略方形となる略直方体状であって、厚さ（軌道平行面に直交する方向の寸法）が転動体６の直径よりも小寸法となっている。また保持器７は、軌道方向に隣接する保持器７との接触部分である両端部８の形状が、その横断面形状が略方形の長手方向長さを直径とする同一の円Ｘの相対する位置の部分円弧であるような部分円柱面となっている。すなわち、保持器７は、転動体６の直径よりも長さの短い短寸法の円柱を、中心軸から等距離の相対する位置に２つの平行な柱面が形成されるよう切除した短寸法の欠円形柱体となっている。
【００１６】
また保持器７には、２個の転動体６をそれぞれ１個ずつ保持する２つの保持孔９が、下面に開口１０ａを有する横断面形状が円形の下側開口部１０と、上面に開口１１ａを有する同じく横断面形状が円形の上側開口部１１とを同一軸中心に設けて、厚さ方向に貫通するように形成されている。保持孔９は、転動体６が円軌道上に略等間隔で配置されるような位置に形成されていて、下側開口部１０の下面開口１０ａの直径が転動体６の外径より、例えば０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度大寸法に形成されており、上側開口部１１の上面開口１１ａの直径が転動体６の外径より小寸法に形成されている。
【００１７】
さらに保持孔９は、下側開口部１０が深さ（厚さ）方向に同一直径に形成した直円柱状の空所となっており、また上側開口部１１が下側開口部１０の直径を底面径とする円錐台形状の空所となっている。これにより、保持器７を転動体６の上方から被せるようにして保持孔９内に転動体６を保持した場合には、転動体６の肩部分に上側開口部１１の上面開口１１ａの縁部分が当接して、頂部が保持器７の上面より上方に露出する。また転動体６の下側部分が保持器７の下面より下方に露出するようになっている。
【００１８】
このように構成したスラスト玉軸受１は、転動体６がハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に接触すると共に、保持器７の上側開口部１１の上面開口１１ａの縁部分に接触し、さらに転動体６が保持器７に２個ずつ保持され円軌道方向に略等間隔で配置されて、転走面４，５をそれぞれ円軌道を描いて転動することになる。また円軌道方向に分割配置される保持器７は、隣接する保持器７と互いの円柱面でなる端部８を線接触させることになる。
【００１９】
その結果、高温度の真空環境下でも、保持器７が分割されていることにより、熱膨張に伴う変形で転動体６が転走面４，５から外れてしまう虞がない。また、隣接する保持器７と互いの円柱面でなる端部８を線接触させていることにより、長時間の使用による摩擦等で、保持器７自体の温度が通常使用環境下での使用時より高くなり、軌道方向に膨張した場合でも、保持器７同士が接触部分において、互いに異なる径方向に動くことにより、軌道方向の熱膨張を吸収することができる。よって、長時間の使用においても、熱膨張に伴う変形で転動体６が転走面４，５から外れてしまう虞がない。
【００２０】
また、転動体６を略等間隔で略均等に配列したので、各転動体６にかかるスラスト荷重を均等にすることができ、軸受全体の負荷容量を増すことができることになる。また、保持器７が自己潤滑性を有する合成樹脂であり、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないため、高コストとならず、長時間使用しても被膜剥れによる発塵の虞が少なく、低発塵であることを要する環境でも長時間使用することができる。
【００２１】
また、上記のように構成されたスラスト玉軸受は、例えば真空成膜装置等に組み込まれ、高温度の真空環境のもとで使用される。以下、真空成膜装置の第１実施形態であるカルーセル型の真空スパッタリング装置について説明する。
【００２２】
図１３において、真空スパッタリング装置２１は、内部を所定の真空度に図示しない減圧装置により減圧可能にした真空チャンバ２２と、この真空チャンバ２２内に設けられた成膜材料源であるターゲット２３と、同じく真空チャンバ２２内に上下方向の軸を中心に回転可能に設けられ、被成膜材である基板２４を円筒表面に複数保持する保持部材の円筒状の基板ホルダ２５と、この基板ホルダ２５を回転駆動する駆動機構２６と、さらにターゲット２３および基板２４を所定温度に加熱し、保持する不図示の加熱機構とを備えて構成されている。
【００２３】
そして基板ホルダ２５は、上下端面から延出する回転軸２７を備えており、その下方側の回転軸２７には、転動体６を２個ずつ保持器７で保持したスラスト玉軸受１が、軸側軌道盤３を圧入するようにして取り付けられている。またスラスト玉軸受１のハウジング側軌道盤２は、真空チャンバ２２の下部に設けられた支持ベース２８に固定され、スラスト玉軸受１により基板ホルダ２５の略全重量が支えられている。
【００２４】
さらに、下方側の回転軸２７には、駆動機構２６の大径のリングギア２９が取り付けられており、このリングギア２９にはアイドルギア３０が噛合し、さらにアイドルギア３０には駆動用電動機３１の回転軸に直結された駆動ギア３２が噛合している。これにより、電動機３１を起動し回転させることによって、各ギア２９，３０，３２を通じて基板ホルダ２５が回転駆動され、所定の回転速度で回転する。
【００２５】
またこのとき、真空チャンバ２２内部を所定の真空度に保ち、加熱機構によって基板２４を所定温度に加熱し、この温度を保持した状態で基板ホルダ２５を回転させると、円筒表面に保持された複数の基板４は、周回しながらターゲット２３の前方に位置した際に、成膜表面をターゲット２３に向ける。このとき放電により、基板４へのターゲット２３によるスパッタリングが行われ、また基板ホルダ２５を所定時間回転させることで、基板４表面への所定膜厚の成膜がなされる。
【００２６】
そして、このように構成した真空スパッタリング装置２１では、軸受部分に上記の転動体６の保持器７を自己潤滑性合成樹脂で形成すると共に、円軌道方向に分割したものとし、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないスラスト玉軸受１を用いることによって、軸受部分からの発塵が長時間使用しても少なく、塵付着による製品歩留の低下を防ぐことができ、また軸受交換のためのメンテナンス頻度を少なくすることができる。
【００２７】
また、上記の構成の真空スパッタリング装置２１におけるスラスト玉軸受１の耐久性能を調べ、その結果を実施形態として以下に示す。なお、比較のため、装置構成は上記実施形態と同じにして、軸受のみを従来の構成のものとした真空スパッタリング装置の耐久性能についても、同時に比較例として示す。
【００２８】
先ず、真空スパッタリング装置２１の装置仕様（実施形態、比較例とも共通）を示すと、
１）軸受使用環境：温度  １５０℃、    真空度  ５×１０−３Ｐａ
２）基板ホルダ２５の回転数：３０〜６０ｒ．ｐ．ｍ
３）基板ホルダ２５の重量：３００ｋｇ
４）スラスト玉軸受１の仕様（実施形態、比較例とも同じ部分）
ａ．ハウジング側の外径：３８０ｍｍ
ｂ．軸側の内径：３００ｍｍ
ｃ．軸受厚さ：３８ｍｍ
ｄ．転動体６の直径：２８．５７５ｍｍ
ｅ．転動体６の個数：３０
である。
【００２９】
さらに、実施形態のスラスト玉軸受１は、
ハウジング側軌道盤２、軸側軌道盤３、転動体６の材質：ＳＵＪ２
ハウジング側軌道盤２、軸側軌道盤３、転動体６の被膜：なし
保持器７の材質：ＰＴＦＥ
保持器７の個数：１５
であり、
比較例のスラスト玉軸受（日本精工製；特殊環境用軸受スぺーシアシリーズ）は、
ハウジング側軌道盤、軸側軌道盤、転動体の材質：ＳＵＪ２
ハウジング側軌道盤、軸側軌道盤、転動体の被膜：二硫化モリブデン（固体潤滑材）
被覆有り
転動体間のコロ材質：二硫化モリブデン焼結体
転動体間のコロ個数：３０
である。
【００３０】
そして、耐久性能試験は、被成膜材として１辺が１５０ｍｍの正方形のＣＣＤ用光学フィルタガラス板を用い、このガラス板の成膜面に、真空チャンバ２２内を所定の真空度、所定温度とし、軸受使用環境が上記となるような条件下で、反射防止膜を成膜することにより行った。
【００３１】
その結果、実施形態においては、使用時間が８０００時間経過した時点で、スラスト玉軸受１の保持器７の損耗による回転負荷の増大が生じたため、スラスト玉軸受１の交換を行った。また、その間において問題となる発塵は生じず、塵埃除去のための途中での清掃を特に要することがなかった。
【００３２】
一方、比較例においては、使用時間が６０〜１２０時間経過した時点で、スラスト玉軸受の固体潤滑材（二硫化モリブデン）の摩耗粉（大きさが２０μｍ以上）が被成膜材のガラス板の成膜面に散見され、塵埃除去のための真空チャンバ内の清掃が必要となった。また、使用時間が４０００時間経過した時点で、スラスト玉軸受の固体潤滑材の著しい損耗による回転負荷の増大が生じたため、スラスト玉軸受の交換が必要となった。
【００３３】
以上から、本実施形態のスラスト玉軸受１は、高温度の真空環境下において、発塵の問題を生じることなく、長時間使用できる充分な耐久性能を有することが確認された。また、このようなスラスト玉軸受１を用いた真空スパッタリング装置２１は、真空チャンバ内等の装置清掃や軸受交換を行うためのメンテナンスの頻度が少なく、手間をかけることなく長時間使用することができる。
【００３４】
また、スラスト玉軸受１については、上記実施形態に限るものでなく、以下のような変形形態でもよい。以下、各変形形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分については関係する図面を参照し、同一符号を付して説明を省略し、上記実施形態と異なる各変形形態の構成について説明する。
【００３５】
先ず、スラスト玉軸受の第１変形形態を説明する。本変形形態は、保持器の構成のみが上記実施形態と異なる。
【００３６】
図６及び図７において、保持器４１は、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に沿って転動体６が転道する円軌道方向に分割配置され、２個の転動体６をそれぞれ１個ずつ保持孔４２に保持し、円軌道方向に略均等な間隔で配置するもので、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の自己潤滑性を有する合成樹脂により形成されている。また保持器４１は、軌道方向に隣接する保持器４１との間に、例えば使用する温度環境のもとでは略当接するような所定の小間隔を設けるようにして配置されている。
【００３７】
さらに保持器４１は、上記実施形態の保持器７と同様に、その外形形状が、例えば軌道平行面での横断面形状が軌道方向を長手方向とした縦横比１：２の略方形となる略直方体状であって、厚さ（軌道平行面に直交する方向の寸法）が転動体６の直径よりも小寸法となっている。また保持器４１は、軌道方向に隣接する保持器４１との接触部分である両端部８の形状が、その横断面形状が略方形の長手方向長さを直径とする同一の円Ｘの相対する位置の部分円弧であるような部分円柱面となっている。すなわち、保持器４１は、転動体６の直径よりも長さの短い短寸法の円柱を中心軸から等距離の相対する位置に２つの平行な柱面が形成されるよう切除した短寸法の欠円形柱体となっている。
【００３８】
また２個の転動体６を１個ずつ保持するための保持器４１の２つの保持孔４２は、それぞれ下面に開口１０ａを有する横断面形状が円形の下側開口部１０と、上面に直径が転動体６の外径より小寸法の開口径を持って開口する開口４３ａを有する、同じく横断面形状が円形の上側開口部４３とを同一軸中心に設けて、厚さ方向に貫通するように形成されている。
【００３９】
さらに保持孔４２は、下側開口部１０が直円柱状の空所となっているのに対し、上側開口部４３が下側開口部１０の直径を底面径とし、上面開口４３ａによって上部が切頭状となった半球形状の空所となっている。これにより、保持器４１を転動体６の上方から被せるようにして保持孔４２内に転動体６を保持した場合には、転動体６の肩部分に上側開口部４３の上面開口４３ａの縁部分が当接して、頂部が保持器４１の上面より上方に露出する。また転動体６の下側部分が保持器４１の下面より下方に露出するようになっている。
【００４０】
このように構成した保持器４１を備えるスラスト玉軸受でも、上記実施形態と同様に、転動体６がハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に接触すると共に、保持器４１の上面開口４３ａの縁部分に接触し、さらに転動体６が保持器４１に２個ずつ保持され円軌道方向に略等間隔で配置されて、転走面４，５をそれぞれ円軌道を描いて転動することになる。また円軌道方向に分割配置される保持器４１は、隣接する保持器４１と互いの円柱面でなる端部８を線接触させることになる。その結果、高温度の真空環境下でも、保持器４１が分割されていることにより、熱膨張に伴う変形で転動体６が転走面４，５から外れてしまう虞がない。また、隣接する保持器４１が互いに線接触することにより、長時間の使用においても、転動体６が転走面から外れてしまう虞がない。また、転動体６を略等間隔で略均等に配列することができる。
【００４１】
また、保持器４１が自己潤滑性を有する合成樹脂であり、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないため、高コストとならず、長時間使用しても被膜剥れによる発塵の虞が少なく、低発塵であることを要する環境でも長時間使用することができる。さらに、上記第１変形形態のスラスト玉軸受を真空スパッタリング装置等の真空成膜装置の軸受部分に用いた場合において、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
次に、スラスト玉軸受の第２変形形態を説明する。本変形形態は、同じく保持器の構成、特に外形形状のみが上記実施形態と異なる。
【００４３】
図８において、保持器４５は、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に沿って転動体６が転道する円軌道方向に分割配置され、複数の転動体６をそれぞれ１個ずつ２つの保持孔９に保持し、円軌道方向に略均等な間隔で配置するもので、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の自己潤滑性を有する合成樹脂により形成されている。また保持器４５は、軌道方向に隣接する保持器４５との間に、例えば使用する温度環境のもとでは略当接するような所定の小間隔を設けるようにして配置されている。
【００４４】
さらに保持器４５は、その軌道平行面での横断面形状が略繭玉形状であって、外形形状が、転動体６の直径よりも厚さ（軌道平行面に直交する方向の寸法）が小寸法、すなわち転動体６の直径よりも長さの短い短寸法の柱体となっており、軌道方向に隣接する保持器４５との接触部分である両端部４６の形状が、保持孔９と同軸の部分円柱面となっている。
【００４５】
また保持器４５に形成された２つの保持孔９は、それぞれ下面に開口１０ａを有する直円柱状の空所の下側開口部１０と、上面に直径が転動体６の外径より小寸法の開口径を持って開口する開口１１ａを有する円錐台状の空所の上側開口部１１とを同一軸中心に設けて、厚さ方向に貫通するように形成されている。これにより、保持器４５を転動体６の上方から被せるようにして保持孔９内に転動体６を保持した場合には、転動体６の肩部分に上側開口部１１の上面開口１１ａの縁部分が当接して、頂部が保持器４５の上面より上方に露出する。また転動体６の下側部分が保持器４５の下面より下方に露出するようになっている。なお、上側開口部１１は上部が切頭状となった半球形状の空所であってもよい。
【００４６】
このように構成した保持器４５を備えるスラスト玉軸受でも、上記実施形態と同様に、転動体６がハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に接触すると共に、保持器４５の上面開口１１ａの縁部分に接触し、さらに転動体６が保持器４５に２個ずつ保持され円軌道方向に略等間隔で配置されて、転走面４，５をそれぞれ円軌道を描いて転動することになる。また円軌道方向に分割配置される保持器４５は、隣接する保持器４５と互いの円柱面でなる端部４６を線接触させることになる。その結果、高温度の真空環境下でも、保持器４５が分割されていることにより、熱膨張に伴う変形で転動体６が転走面４，５から外れてしまう虞がない。また、隣接する保持器４５が互いに線接触することにより、長時間の使用においても、転動体６が転走面から外れてしまう虞がない。また、転動体６を略等間隔で略均等に配列することができる。
【００４７】
また、保持器４５が自己潤滑性を有する合成樹脂であり、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないため、高コストとならず、長時間使用しても被膜剥れによる発塵の虞が少なく、低発塵であることを要する環境でも長時間使用することができる。さらに、上記第２変形形態のスラスト玉軸受を真空スパッタリング装置等の真空成膜装置の軸受部分に用いた場合において、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
次に、スラスト玉軸受の第３変形形態を説明する。本変形形態は、同じく保持器の構成、特に外形形状のみが上記実施形態と異なる。
【００４９】
図９において、保持器４８は、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に沿って転動体６が転道する円軌道方向に分割配置され、複数の転動体６をそれぞれ１個ずつ３つの等間隔に形成された保持孔９に保持し、円軌道方向に略均等な間隔で配置するもので、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の自己潤滑性を有する合成樹脂により形成されている。また保持器４８は、軌道方向に隣接する保持器４８との間に、例えば使用する温度環境のもとでは略当接するような所定の小間隔を設けるようにして配置されている。
【００５０】
さらに保持器４８は、外形形状が、転動体６の直径よりも厚さ（軌道平行面に直交する方向の寸法）が小寸法、すなわち転動体６の直径よりも長さの短い短寸法の柱体となっており、軌道方向に隣接する保持器４８との接触部分である両端部４９の形状が、保持孔９と同軸の部分円柱面となっている。そして、その軌道平行面での横断面形状が、内径円Ｙと外径円Ｚをそれぞれハウジング側軌道盤２の内径円と軸側軌道盤３の外径円に略等しくした円形環における略部分円形環状に形成されている。
【００５１】
また保持器４８に形成された３つの保持孔９は、それぞれ下面に開口１０ａを有する直円柱状の空所の下側開口部１０と、上面に直径が転動体６の外径より小寸法の開口径を持って開口する開口１１ａを有する円錐台状の空所の上側開口部１１とを同一軸中心に設けて、厚さ方向に貫通するように形成されている。これにより、保持器４８を転動体６の上方から被せるようにして保持孔９内に転動体６を保持した場合には、転動体６の肩部分に上側開口部１１の上面開口１１ａの縁部分が当接して、頂部が保持器４５の上面より上方に露出する。また転動体６の下側部分が保持器４８の下面より下方に露出するようになっている。なお、上側開口部１１は上部が切頭状となった半球形状の空所であってもよい。
【００５２】
このように構成した保持器４８を備えるスラスト玉軸受でも、上記実施形態と同様に、転動体６がハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に接触すると共に、保持器４８の上面開口１１ａの縁部分に接触し、さらに転動体６が保持器４８に３個ずつ保持され円軌道方向に略等間隔で配置されて、転走面４，５をそれぞれ円軌道を描いて転動することになる。また円軌道方向に分割配置される保持器４８は、隣接する保持器４８と互いの円柱面でなる端部４９を線接触させることになる。その結果、高温度の真空環境下でも、保持器４８が分割されていることにより、熱膨張に伴う変形で転動体６が転走面４，５から外れてしまう虞がない。また、隣接する保持器４８が互いに線接触することにより、長時間の使用においても、転動体６が転走面から外れてしまう虞がない。また、転動体６を略等間隔で略均等に配列することができる。
【００５３】
また、保持器４８が自己潤滑性を有する合成樹脂であり、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないため、高コストとならず、長時間使用しても被膜剥れによる発塵の虞が少なく、低発塵であることを要する環境でも長時間使用することができる。さらに、上記第３変形形態のスラスト玉軸受を真空スパッタリング装置等の真空成膜装置の軸受部分に用いた場合において、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
次に、スラスト玉軸受の第４変形形態を説明する。本変形形態は、同じく保持器の構成、特に外形形状のみが上記実施形態と異なる。
【００５５】
図１０乃至図１２において、スラスト玉軸受５１の保持器５２は、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に沿って転動体６が転道する円軌道方向に分割され、軸受ハウジングや軸に接触しないようハウジング側軌道盤２の外径より小さい外円と、軸側軌道盤３の内径より大きい内円の範囲内に配列され、さらに軌道方向に隣接する保持器５２との間に、例えば使用する温度環境のもとでは略当接するような所定の小間隔を設けるようにして配置されている。また保持器５２は、複数の転動体６をそれぞれ１個ずつ２つの保持孔９に保持し、略均等な間隔で円軌道方向に配置するもので、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の自己潤滑性を有する合成樹脂により形成されている。
【００５６】
さらに保持器５２は、外形形状が、転動体６の直径よりも厚さ（軌道平行面に直交する方向の寸法）が小寸法、すなわち転動体６の直径よりも長さの短い短寸法の柱体となっており、そして、その軌道平行面での横断面形状が、内径円Ｙと外径円Ｚをそれぞれハウジング側軌道盤２の内径円と軸側軌道盤３の外径円に略等しくした円形環における略部分円形環状であり、軌道方向の両端部５３が、内径円Ｙと外径円Ｚの半径方向の直線となっており、角部分が所定半径の曲線で形成されている。
【００５７】
また保持器５２に形成された２つの保持孔９は、それぞれ下面に開口１０ａを有する直円柱状の空所の下側開口部１０と、上面に直径が転動体６の外径より小寸法の開口径を持って開口する開口１１ａを有する円錐台状の空所の上側開口部１１とを同一軸中心に設けて、厚さ方向に貫通するように形成されている。これにより、保持器５２を転動体６の上方から被せるようにして保持孔９内に転動体６を保持した場合には、転動体６の肩部分に上側開口部１１の上面開口１１ａの縁部分が当接して、頂部が保持器４５の上面より上方に露出する。また転動体６の下側部分が保持器５２の下面より下方に露出するようになっている。なお、上側開口部１１は上部が切頭状となった半球形状の空所であってもよい。
【００５８】
このように構成した保持器５２を備えるスラスト玉軸受では、上記実施形態と同様に、転動体６がハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５に接触すると共に、保持器５２の上面開口１１ａの縁部分に接触し、さらに転動体６が保持器５２に２個ずつ保持され円軌道方向に略等間隔で配置されて、転走面４，５をそれぞれ円軌道を描いて転動することになる。その結果、高温度の真空環境下でも、保持器５２が分割されていることにより、熱膨張に伴う変形で転動体６が転走面４，５から外れてしまう虞がない。
【００５９】
また、保持器５２が自己潤滑性を有する合成樹脂であり、ハウジング側軌道盤２と軸側軌道盤３の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないため、高コストとならず、長時間使用しても被膜剥れによる発塵の虞が少なく、低発塵であることを要する環境でも長時間使用することができる。さらに、上記第４変形形態のスラスト玉軸受５１を真空スパッタリング装置等の真空成膜装置の軸受部分に用いた場合において、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、上記のスラスト玉軸受の実施形態及び各変形形態に限るものでなく、ハウジング側軌道盤２、軸側軌道盤３、転動体６は、マルテンサイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４４０Ｃなど）やセラミックス（例えば窒化珪素など）を用いたものでもよい。また保持器７，４１，４５，４８，５２は、ふっ素系樹脂（ＰＶＤＦ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ等）やポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド系樹脂を用いてもよい。
【００６１】
次に、真空成膜装置の第２実施形態として、真空蒸着装置について説明する。なお、上記のスラスト玉軸受の実施形態等と同一部分については関係する図面を参照し、同一符号を付して説明を省略し、本実施形態の構成について説明する。
【００６２】
図１４において、真空蒸着装置６１は、内部を所定の真空度に図示しない減圧装置により減圧可能にした真空チャンバ６２と、この真空チャンバ６２内に設けられた図示しない成膜材料源である蒸着源（不図示）と、同じく真空チャンバ６２内に上下方向の軸を中心に回転可能に設けられ、被成膜材である基板（不図示）をドーム内表面に複数保持する保持部材の回転ドーム６３と、この回転ドーム６３を回転駆動する駆動機構６４と、さらに蒸着源および基板を所定温度に加熱し、保持する加熱機構（不図示）とを備えて構成されている。
【００６３】
また回転ドーム６３は、ドーム内表面が保持した基板の成膜面が蒸着源に向かうような球面状のドーム内表面となっていると共に、蒸着源の上方位置で水平回転するように設けられている。さらに回転ドーム６３を水平回転させるために、回転ドーム６３の外周縁部に略Ｓ形状をなす懸架部材６５が取着されており、また真空チャンバ６２の内壁部には、略Ｌ形状をなす支持腕部材６６が固定されていて、これら懸架部材６５と支持腕部材６６の間に駆動機構６４のスラスト玉軸受６７を設け、回転ドーム６３の略全重量を支える構成となっている。
【００６４】
そして、支持腕部材６６上には、スラスト玉軸受６７の円環状に形成したハウジング側軌道盤６８が固定されており、また懸架部材６５には、スラスト玉軸受６７の軸側軌道盤に相当するリンクギア６９が固定されており、ハウジング側軌道盤６８と軸側軌道盤に相当するリンクギア６９の互いの対向面に、凹状に形成した円環状の転走面４，５が設けられ、複数の球状の転動体６が転走面４，５に沿い円軌道を転動するように挟持されている。さらに複数の転動体６は、２個ずつが円軌道の軌道方向に分割配列された複数の保持器７に保持されている。なお、保持器７は、上記のスラスト玉軸受の各変形形態と同様に構成してもよい。
【００６５】
また軸側軌道盤に相当するリンクギア６９は、回転ドーム６３よりも大径に形成されており、その外周部に歯車の歯形７０が形成されている。そして、歯形７０には、図示しないが同じく駆動機構６４を構成するアイドルギアが噛合し、さらにアイドルギアには駆動用電動機の回転軸に直結された駆動ギアが噛合している。これにより、電動機を回転させることによって、各ギアを通じて回転ドーム６３が回転駆動され、所定の回転速度で回転する。
【００６６】
またこのとき、真空チャンバ６２内部を所定の真空度に保ち、加熱機構によって蒸着源および基板を所定温度に加熱し、この温度を保持した状態で回転ドーム６３を回転させると、ドーム内表面に保持された複数の基板は、成膜面を対向する蒸着源に向けて周回する。これにより、基板への蒸着源による蒸着が行われ、また回転ドーム６３を所定時間回転させることで、基板表面への所定膜厚の成膜がなされる。
【００６７】
そして、このように構成した真空蒸着装置６１では、軸受部分に上記の転動体６の保持器７を自己潤滑性合成樹脂で形成すると共に、円軌道方向に分割したものとし、ハウジング側軌道盤６８と軸側軌道盤に相当するリンクギア６９の転走面４，５、転動体６の表面に固体潤滑材等の被膜形成を行っていないスラスト玉軸受６７を用いることによって、軸受部分からの発塵が長時間使用しても少なく、塵付着による製品歩留の低下を防ぐことができ、また軸受交換のためのメンテナンス頻度を少なくすることができる。
【００６８】
なお、真空成膜装置として真空スパッタリング装置２１、真空蒸着装置６１について説明したが、イオンプレーティング装置やＣＶＤ装置にも、上記構成のスラスト玉軸受１，６７を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のスラスト玉軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢方向視の横断面図である。
【図４】本発明のスラスト玉軸受の一実施形態における保持器の縦断面図である。
【図５】図４の保持器を下方側から見た図である。
【図６】本発明のスラスト玉軸受の第１変形形態における保持器を示す縦断面図である。
【図７】図６の保持器を下方側から見た図である。
【図８】本発明のスラスト玉軸受の第２変形形態における保持器を示す下方側から見た図である。
【図９】本発明のスラスト玉軸受の第３変形形態における保持器を示す下方側から見た図である。
【図１０】本発明のスラスト玉軸受の第４変形形態を示す横断面図である。
【図１１】本発明のスラスト玉軸受の第４変形形態における保持器を示す下方側から見た図である。
【図１２】本発明のスラスト玉軸受の第４変形形態における保持器を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の真空成膜装置の第１実施形態である真空スパッタリング装置を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の真空成膜装置の第２実施形態である真空蒸着装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…スラスト玉軸受
２…ハウジング側軌道盤
３…軸側軌道盤
６…転動体
７…保持器
８…端部
９…保持孔
１０…下側開口部
１０ａ…下面開口
１１…上側開口部
１１ａ…上面開口
【図１】
2007092957.tif 000003
【図２】
2007092957.tif 000004
【図３】
2007092957.tif 000005
【図４】
2007092957.tif 000006
【図５】
2007092957.tif 000007
【図６】
2007092957.tif 000008
【図７】
2007092957.tif 000009
【図８】
2007092957.tif 000010
【図９】
2007092957.tif 000011
【図１０】
2007092957.tif 000012
【図１１】
2007092957.tif 000013
【図１２】
2007092957.tif 000014
【図１３】
2007092957.tif 000015
【図１４】
2007092957.tif 000016