(57)【要約】  薄肉軸受の保持器４を、内輪１及び外輪２に沿うように湾曲した複数の樹脂製の板状部材５，５，…により構成された分断保持器とした。この保持器４は、軸方向端部に開口して玉３を転動自在に保持するポケット６を有していて、隣接するポケット６，６の間にある柱１０の中央部には、軸方向に延び且つポケット６の開口部７が位置する側の軸方向端部に開口するスリット状の貫通孔１４が形成されている。よって、この薄肉軸受は潤滑性が良好である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、軸方向端部に開口して前記転動体を転動自在に保持するポケットを有する樹脂製の保持器と、を備え、下記式を満足する薄肉軸受において、前記保持器の柱に貫通孔を設けたことを特徴とする薄肉軸受。
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
なお、式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径である。
【請求項２】
前記貫通孔がスリット状であることを特徴とする請求項１に記載の薄肉軸受。
【請求項３】
前記貫通孔は、軸方向端部に開口する孔又は軸方向端部に開口していない中抜き孔であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄肉軸受。
【請求項４】
前記保持器は、前記内輪及び前記外輪に沿って環状に配された１個以上の板状部材により構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄肉軸受。
【請求項５】
前記板状部材の円周方向端部に面取り部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の薄肉軸受。
【請求項６】
前記板状部材は両板面をそれぞれ前記内輪と前記外輪とに向けて配されていて、前記板状部材の厚さが前記円周方向端部に向かって徐々に薄くなるように、前記面取り部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄肉軸受。
【請求項７】
前記面取り部が曲面状であることを特徴とする請求項６に記載の薄肉軸受。
【請求項８】
前記面取り部が平面状であることを特徴とする請求項６に記載の薄肉軸受。
【請求項９】
前記板状部材の円周方向端面と前記面取り部との境界に形成される角部は、前記内輪及び前記外輪と接触せず、前記板状部材の板面と前記面取り部との境界に形成される角部又は前記面取り部が前記内輪又は前記外輪と接触するようになっていることを特徴とする請求項８に記載の薄肉軸受。
【請求項１０】
前記内輪の軌道面，前記外輪の軌道面，及び前記転動体の転動面の少なくとも一つを、以下の３種の潤滑被膜のいずれか一つで覆ったことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の薄肉軸受。
（１）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
（２）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
（３）アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
【請求項１１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持するポケットを有する保持器と、を備え、前記内輪及び前記外輪に沿って環状に配された１個以上の樹脂製の板状部材により前記保持器が構成されるとともに、下記式を満足する薄肉軸受において、前記板状部材の円周方向端部に面取り部を設けたことを特徴とする薄肉軸受。
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
なお、式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径である。
【請求項１２】
前記板状部材は両板面をそれぞれ前記内輪と前記外輪とに向けて配されていて、前記板状部材の厚さが前記円周方向端部に向かって徐々に薄くなるように、前記面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の薄肉軸受。
【請求項１３】
前記面取り部が曲面状であることを特徴とする請求項１２に記載の薄肉軸受。
【請求項１４】
前記面取り部が平面状であることを特徴とする請求項１２に記載の薄肉軸受。
【請求項１５】
前記板状部材の円周方向端面と前記面取り部との境界に形成される角部は、前記内輪及び前記外輪と接触せず、前記板状部材の板面と前記面取り部との境界に形成される角部又は前記面取り部が前記内輪又は前記外輪と接触するようになっていることを特徴とする請求項１４に記載の薄肉軸受。
【請求項１６】
前記内輪の軌道面，前記外輪の軌道面，及び前記転動体の転動面の少なくとも一つを、以下の３種の潤滑被膜のいずれか一つで覆ったことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の薄肉軸受。
（１）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
（２）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
（３）アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄肉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄肉軸受は半導体製造装置用のロボット等に使用されるが、前記ロボットは通常は真空環境下で使用されるため、薄肉軸受も真空用の仕様となっている。例えば、内輪及び外輪はＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼、転動体はＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼又は窒化ケイ素，炭化ケイ素等のセラミックス、保持器は黄銅，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等で構成されている。そして、潤滑剤としてはフッ素グリースが使用され、特にアウトガスの発生を嫌うような環境下では、官能基を有する含フッ素重合体とフッ素油とを含有する潤滑被膜や、アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜が好適である。【０００３】
なお、薄肉軸受とは、厚さに比べて内径が大きい軸受であり、本発明においては下記の数式を満足する転がり軸受を薄肉軸受とする。なお、下記数式中のＤは外径、ｄは内径である。
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
このような薄肉軸受の保持器としては、一般に、内外輪間に転動体を組み込んだ後に保持器を装着するため、転動体（玉）１０２をポケット１０３に挿入するための開口部１０４を軸方向の端部に有するリング状の保持器１０１が用いられる（図７〜９を参照）。開口部１０４の開口幅は転動体１０２の直径よりも小さく、いわゆるパチン代が設けられており、転動体１０２をポケット１０３に挿入する際には、転動体１０２で開口部１０４を弾性的に押し広げて開口部１０４を通過させる（図８を参照）。挿入後は、開口部１０４が元の状態に弾性復帰する（図９を参照）。ポケット１０３に挿入された転動体１０２が保持器１０１から外れるためには、転動体１０２が開口部１０４を弾性的に押し広げてそこを通過する必要があるため、本来は、転動体１０２が保持器１０１から容易に外れるということはない。【０００４】
しかしながら、薄肉軸受の場合は、保持器が金属製であると転動体が保持器のポケットから外れやすいので、それを抑制するために樹脂製の保持器が用いられることが多かった。以下に、保持器が金属製であると転動体が保持器のポケットから外れやすい理由を説明する。
薄肉軸受は、軸受の厚さが薄いため、一般の軸受の場合に比べると転動体の直径が小さい。しかし、その小径の転動体で荷重を受ける必要があるので、転動体の数を多くする必要がある。軸受の回転中には、各転動体は通常は様々な運動状態にあり、時として複数の転動体がその間に存在する保持器の柱を挟み込んで、両側から押し合うという状態が生じる。その時に、運動する転動体により保持器が内外輪に押し付けられることとなるが、押し合う転動体の数が多いと、内外輪に押し付けられて摺動する部分が多くなる。そうすると、摺動の摩擦力が大きくなって、保持器が転動体の公転に追随できなくなるため、転動体がポケットから外れて保持器が軸受から跳ね上がるという現象が起きることとなる。【０００５】
樹脂製の保持器においては、保持器が転動体の公転に追随できなくなっても、局所的に変形してエネルギーを吸収するため、金属製の保持器と比較すると、転動体がポケットから外れて保持器が軸受から跳ね上がるという現象が起きにくい。
このようなことから、薄肉軸受には樹脂製の保持器が用いられることが多いが、以下のような問題点がある。すなわち、樹脂製の保持器は射出成形により製造されるが、種類や大きさの異なる薄肉軸受が多数存在するため、各軸受毎に金型を製造することはコスト上不可能である。【０００６】
そこで、このような問題点を解決するため、以下のような手法が採られている。すなわち、転動体を転動自在に保持可能なポケット２０３を有する樹脂製の板状部材２０１を、内輪及び外輪に沿うように湾曲させ、この湾曲した板状部材２０１の複数を内輪及び外輪に沿って配列させて、これら環状に並んだ複数の板状部材２０１に図７のような環状の保持器と同等の働きをさせるという手法である（図１０を参照）。また、長尺な１個の板状部材３０１を環状に湾曲させて保持器を構成する手法もある（図１１を参照）。なお、以降の説明においては、図１０，１１に示すような複数の板状部材を環状に並べて構成した保持器、及び、１個の板状部材を環状に湾曲させて構成した保持器を、「分断保持器」と記すこともある。【０００７】
このような手法によれば、１種類の板状部材を射出成形や圧縮成形で製作し、薄肉軸受の種類や大きさに合わせて好適な個数の板状部材を用いればよいので、各軸受毎に金型を製造する必要はなく、コスト上有利である。また、長尺な帯状部材を射出成形や圧縮成形で製作して、これを切断することにより前述の板状部材を製造することもできる。
図１２（上の図は保持器の斜視図であり、下の図は保持器を軸方向の開口部４０４が位置する側から見た端面図である）から分かるように、隣接するポケット４０３の間にある柱４１０は、パチン代のために、開口部４０４が位置する側の軸方向端部に向かうにしたがって幅広となっている。保持器４０１を成形後に金型から取り出すと、この幅広部４１２がスプリングバックして、幅広部４１２の円周方向端部４１２ａが保持器４０１の径方向外方に突出するように変形する場合がある（以降の説明においては、この突出するように変形した部分を「突出変形部」と記すこともある）。【０００８】
これは、幅広部４１２に残存する引張応力によって円周方向端部４１２ａ，４１２ａが相互に引っ張り合うことになるために生じるものである。特に、分断保持器の場合は、板状部材を金型に入れて加熱することにより湾曲させるので、幅広部のスプリングバックが生じやすい。
薄肉軸受の回転中は保持器の外径面が外輪と摺動するが、スプリングバックにより幅広部の円周方向端部に変形が生じていると、突出変形部が外輪と摺動して摩耗し、摩耗粉が発生することとなる。そして、発生した摩耗粉は潤滑剤の基油を吸収するため、薄肉軸受の潤滑性が低下するおそれがあった。【０００９】
また、分断保持器を使用した場合は、図１３に示すように、薄肉軸受の回転時に板状部材４２１の円周方向端部が内輪４２２又は外輪４２３に接触して摺動する。板状部材４２１の円周方向端部には角部があり、該角部が内輪４２２又は外輪４２３に接触するため、面圧が高くなり、板状部材４２１の円周方向端部が容易に摩耗して摩耗粉が発生することとなる。発生した摩耗粉は潤滑剤の基油を吸収するため、薄肉軸受の潤滑性が低下するおそれがあった。【００１０】
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、潤滑性が良好な薄肉軸受を提供することを課題とする。
【発明の開示】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の薄肉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、軸方向端部に開口して前記転動体を転動自在に保持するポケットを有する樹脂製の保持器と、を備え、下記式を満足する薄肉軸受において、前記保持器の柱に貫通孔を設けたことを特徴とする。
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
なお、式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径である。
【００１２】
ここで、前記貫通孔はスリット状であることが好ましい。また、前記貫通孔は、軸方向端部に開口する孔又は軸方向端部に開口していない中抜き孔であることが好ましい。
さらに、前記保持器は、前記内輪及び前記外輪に沿って環状に配された１個以上の板状部材により構成されることが好ましい。この板状部材の円周方向端部には、面取り部を設けることが好ましい。また、前記板状部材は両板面をそれぞれ前記内輪と前記外輪とに向けて配されていて、前記板状部材の厚さが前記円周方向端部に向かって徐々に薄くなるように、前記面取り部が形成されていることが好ましい。そして、この面取り部は曲面状又は平面状であることことが好ましい。
【００１３】
さらに、前記板状部材の円周方向端面と前記面取り部との境界に形成される角部は、前記内輪及び前記外輪と接触せず、前記板状部材の板面と前記面取り部との境界に形成される角部又は前記面取り部が前記内輪又は前記外輪と接触するようになっていることが好ましい。
さらに、前記内輪の軌道面，前記外輪の軌道面，及び前記転動体の転動面の少なくとも一つを、以下の３種の潤滑被膜のいずれか一つで覆ってもよい。
【００１４】
（１）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
（２）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
（３）アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
また、本発明の薄肉軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記転動体を転動自在に保持するポケットを有する保持器と、を備え、前記内輪及び前記外輪に沿って環状に配された１個以上の樹脂製の板状部材により前記保持器が構成されるとともに、下記式を満足する薄肉軸受において、前記板状部材の円周方向端部に面取り部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
なお、式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径である。
この板状部材は両板面をそれぞれ前記内輪と前記外輪とに向けて配されていて、前記板状部材の厚さが前記円周方向端部に向かって徐々に薄くなるように、前記面取り部が形成されていることが好ましい。そして、この面取り部は曲面状又は平面状であることことが好ましい。
【００１６】
さらに、前記板状部材の円周方向端面と前記面取り部との境界に形成される角部は、前記内輪及び前記外輪と接触せず、前記板状部材の板面と前記面取り部との境界に形成される角部又は前記面取り部が前記内輪又は前記外輪と接触するようになっていることが好ましい。
さらに、前記内輪の軌道面，前記外輪の軌道面，及び前記転動体の転動面の少なくとも一つを、以下の３種の潤滑被膜のいずれか一つで覆ってもよい。
【００１７】
（１）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
（２）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
（３）アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態の薄肉軸受の構造を説明する正面図である。
【図２】板状部材の構造を示す斜視図である。
【図３】保持器の柱近傍部分について説明する斜視図及び端面図である。
【図４】貫通孔が中抜き孔である保持器の斜視図である。
【図５】板状部材に形成された平面状の面取り部を示す図である。
【図６】板状部材に形成された曲面状の面取り部を示す図である。
【図７】薄肉軸受に用いられる一般的な保持器を示す斜視図である。
【図８】保持器の開口部からポケットに転動体を挿入する様子を示す図である。
【図９】保持器のポケットに転動体が挿入された状態を示す図である。
【図１０】従来の分断保持器を示す斜視図である。
【図１１】従来の分断保持器を示す斜視図である。
【図１２】従来の保持器の柱近傍部分について説明する斜視図及び端面図である。
【図１３】薄肉軸受の回転時に板状部材の円周方向端部の角部が内輪及び外輪に接触する様子を示す図である。
【図１４】第二の実施形態の薄肉軸受の構造を説明する正面図である。
【図１５】板状部材の構造を示す斜視図である。
【図１６】板状部材に形成された平面状の面取り部を示す図である。
【図１７】板状部材に形成された曲面状の面取り部を示す図である。
【図１８】第三の実施形態の一例である転がり軸受を説明するための説明的斜視図である。
【図１９】平板状部材を説明するための斜視図である。
【図２０】平板状部材の長手方向に長さＬと厚みｔとの関係式を説明するための説明図である。
【図２１】従来の転がり軸受に用いられる保持器を示す斜視図である。
【図２２】保持器の開口部からポケット部に転動体を挿入する様子を示す斜視図である。
【図２３】保持器のポケット部に転動体が挿入された状態を示す斜視図である。
【図２４】従来の他の例の保持器を説明するための説明図である。
【図２５】従来の他の例の保持器を説明するための説明図である。
【図２６】第四の実施形態の薄肉転がり軸受を示す縦断面図である。
【図２７】発塵性を評価する装置の構造を説明する概略図である。
【図２８】発塵性の評価結果を示すグラフである。
【図２９】潤滑膜を形成した第五の実施形態のＡの転がり軸受の断面図である。
【図３０】第五の実施形態のＡの潤滑膜の形成状態を示す拡大模式図である。
【図３１】（ａ）は軸受回転試験機を説明する図であり、（ｂ）は発塵量試験の結果を示すグラフである。
【図３２】（ａ）はアウトガス速度試験装置を示す図であり、（ｂ）はアウトガス速度試験の結果を示すグラフである。
【図３３】トルク耐久試験の結果を示すグラフである。
【図３４】本発明を適用したリニアガイド装置を説明する図である。
【図３５】本発明を適用したリニアベアリングを説明する図である。
【図３６】本発明を適用したボールねじ装置を説明する図である。
【図３７】潤滑膜を形成した第五の実施形態のＢの転がり軸受の断面図である。
【図３８】第五の実施形態のＢの潤滑膜の形成状態を示す拡大模式図である。
【図３９】発塵量試験の結果を示すグラフである。
【図４０】トルク耐久試験の結果を示すグラフである。
【図４１】第六の実施形態の転がり支持装置の一例であるリニアガイドを示す図である。
【図４２】第六の実施形態の転がり支持装置の一例であるリニアガイドを示す図である。
【図４３】第六の実施形態の転がり支持装置の一例であるボールねじを示す図である。
【図４４】第六の実施形態の転がり支持装置の一例であるリニアブッシュを示す図である。
【図４５】第六の実施形態の転がり支持装置の一例である真空搬送装置を示す図である。
【図４６】図４５で示す真空搬送装置に用いられる第２の転がり軸受を示す図である。
【図４７】２円筒試験機を示す図である。
【図４８】第七の実施形態に係る転がり軸受の一例であるアンギュラ玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第一の実施形態〕
本発明に係る薄肉軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態の薄肉軸受の構造を示す正面図であり、図２は板状部材の構造を示す斜視図である。
図１の薄肉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３（一部のみ図示してある）と、玉３を転動自在に保持する保持器４と、潤滑油，グリース等の潤滑剤（図示せず）と、を備えていて、内径ｄと外径Ｄとが下記式を満足する。【００２０】
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
この保持器４は分断保持器であり、玉３を転動自在に保持可能なポケット６を有し且つ内輪１及び外輪２に沿うように湾曲した複数（図示の例では８個）の樹脂製の板状部材５，５，…により構成されている。すなわち、両板面をそれぞれ内輪１と外輪２とに向けて配され内輪１及び外輪２に沿って環状に並べられた板状部材５，５，…が、一体的な環状部材からなる保持器と同等の働きをしている。【００２１】
なお、板状部材５の円周方向長さ及び使用個数は特に限定されるものではなく、全ての板状部材５，５，…の円周方向長さの和が薄肉軸受の円周方向長さとほぼ等しく、玉３のほとんどをポケット６内に保持できるように、円周方向長さ及び使用個数を設定すればよい。上記の条件を満たすならば、板状部材５の使用個数は１個でもよい（すなわち、前述の図１１のようなものでもよい）。また、本実施形態の薄肉軸受には、分断保持器の代わりに、１個の環状部材からなる環状保持器を用いることもできる。【００２２】
板状部材５の軸方向の端部には、玉３をポケット６に挿入するための開口部７が設けられている。この開口部７の開口幅は玉３の直径よりも小さく、いわゆるパチン代が設けられており、玉３をポケット６に挿入する際には、玉３で開口部７を弾性的に押し広げて開口部７を通過させる。玉３を挿入した後は、開口部７が元の状態に弾性復帰する。
また、図３（上の図は保持器の斜視図であり、下の図は保持器を軸方向の開口部７が位置する側から見た端面図である）から分かるように、隣接するポケット６，６の間にある柱１０は、パチン代のために、開口部７が位置する側の軸方向端部に向かうにしたがって幅広となっている（幅広部１２）。そして、柱１０の中央部には、軸方向に延び且つ開口部７が位置する側の軸方向端部に開口するスリット状（細長い）の貫通孔１４が形成されている。【００２３】
保持器４を製造する際、樹脂を成形後に保持器４を金型から取り出すと、幅広部１２がスプリングバックして、幅広部１２の円周方向端部１２ａ，１２ａが保持器４の径方向外方に突出するように変形する場合がある。特に、分断保持器の場合は、板状部材５を金型に入れて加熱することにより湾曲させるので、一体的な環状部材からなる保持器よりも幅広部１２のスプリングバックが生じやすい。
しかしながら、本実施形態の保持器４の場合は、柱１０に貫通孔１４が設けられていることにより、幅広部１２に残存する引張応力が貫通孔１４によって分断されて円周方向端部１２ａ，１２ａが相互に引っ張り合うことがないので、幅広部１２のスプリングバックが生じにくい。よって、突出変形部が生じることがほとんどないので（図３の端面図を参照）、幅広部１２の円周方向端部１２ａの摩耗による摩耗粉の発生が抑制され、その結果、薄肉軸受の優れた潤滑性が維持されやすい。【００２４】
なお、貫通孔１４の形状はスリット状に限定されるものではなく、円形，楕円形，矩形等の他の形状としてもよい。また、図４のように、貫通孔１４を、軸方向端部に開口していない中抜き孔としてもよい。図３のような軸方向端部に開口する貫通孔１４の場合は、貫通孔１４の開口部に角部が形成されるが、この角部は平坦部と比べると内輪１や外輪２との摺動による摩耗が生じやすい。図４のように貫通孔１４を中抜き孔とすれば角部が形成されないので、摩耗がより生じにくい。【００２５】
また、板状部材５の円周方向両端部は面取りが施されており、ほぼ直角の角部が除去されて、板状部材５の円周方向端面５ａと板面５ｂとの間に面取り部５ｃが形成されている（図５を参照）。この面取り部５ｃは平面状であり、面取り部５ｃが形成されることにより、板状部材５の厚さが円周方向端部に向かって徐々に薄くなっている。そして、板状部材５の湾曲度合いを調節することにより、薄肉軸受の回転時には、板状部材５の円周方向端面５ａと面取り部５ｃとの境界に形成される角部は、内輪１及び外輪２とは接触せず、板状部材５の板面５ｂと面取り部５ｃとの境界に形成される角部又は面取り部５ｃが、内輪１又は外輪２と接触するようになっている。なお、図６に示すように、面取り部５ｃを曲面状としてもよい。【００２６】
よって、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部が鈍角な角部となると、面圧が低くなり、板状部材５の円周方向端部が摩耗しにくくなる。そして、面取り部５ｃが曲面状であると、面圧がより低くなる。その結果、摩耗粉の発生量が少なくなるため、摩耗粉に吸収される潤滑剤の基油の量も少なくなって、潤滑性の低下が生じにくい。また、面取り部５ｃが存在することで、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部に潤滑剤の基油が引き込まれやすくなるので、より摩耗が生じにくい。【００２７】
さらに、面取り部５ｃが平面状である場合は、図５に示すように、面取り部５ｃの延長線と円周方向端面５ａとのなす角度を４５°以上９０°未満（すなわち、面取り部５ｃと円周方向端面５ａとのなす角度は９０°以上１３５°未満）とすることが好ましい。このような構成であれば、板状部材５の板面５ｂと面取り部５ｃとの境界に形成される角部の角度がより鈍角となるので、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部における面圧がより低くなり、板状部材５の円周方向端部がより摩耗しにくくなる。しかも、板状部材５の円周方向端部と内輪１又は外輪２との間の隙間が小さくなるので、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部に潤滑剤の基油がさらに引き込まれやすい。【００２８】
この板状部材５は、射出成形，圧縮成形等の慣用の樹脂成形法により製造することができる。また、長尺な帯状部材を射出成形や圧縮成形で製作し、これを切断することにより板状部材５を製造してもよい。このような方法で保持器４を製造すれば、薄肉軸受の製造コストが安価となる。
板状部材５の樹脂材料の種類は特に限定されるものではないが、柔軟性に優れるナイロン６６等のポリアミド樹脂が採用されることが多い。また、低アウトガス性から、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や、ポリエーテルエーテルケトンも使用される。さらに、薄肉軸受が高温条件下で使用される場合には、耐摩耗性に優れるポリエーテルエーテルケトン，ポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂等が使用される。【００２９】
このような本実施形態の薄肉軸受は、半導体製造装置用のロボット等に好適に使用可能である。前記ロボットは通常は真空環境下で使用されるため、薄肉軸受に用いる潤滑剤は低アウトガス性を有する高真空環境用のものが好ましい。以下の３種の潤滑被膜（以降はＤＦＯ潤滑剤と記す）は、フッ素グリースよりも低アウトガス性を有するので、本実施形態の薄肉軸受に好適である。
（１）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
（２）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
（３）アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
このＤＦＯ潤滑剤を用いた潤滑は、潤滑剤の薄膜による潤滑であるので、フッ素グリース等を軸受内に潤沢に封入した場合よりも潤滑性が低いという問題点を有していた。よって、従来の樹脂製分断保持器を用いた薄肉軸受に適用すると、突出変形部や板状部材の円周方向端部が摩耗しやすく、摩耗粉によってさらに潤滑性が低下した。そのため、従来の樹脂製保持器（特に分断保持器）を用いた薄肉軸受にＤＦＯ潤滑剤を適用することは、困難である場合が多かった。しかしながら、本実施形態の薄肉軸受は、前述のように摩耗粉が生じにくいので、ＤＦＯ潤滑剤を問題なく適用することができる。【００３０】
ここで、ＤＦＯ潤滑剤について説明する。ＤＦＯ潤滑剤は、金属に対する親和性の高い官能基を有する含フッ素重合体とフッ素油（例えばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ））とを含有する潤滑剤であり、極めて高い粘性を有するものである。官能基を有する含フッ素重合体は、官能基の働きで極めて強く金属表面に吸着する。一方、フッ素油の分子も、例え一旦切り離されてもすぐに再付着する性質があり、逸散し難い。よって、低アウトガス性に優れている。【００３１】
官能基を有する含フッ素重合体としては、フルオロポリエーテル重合体やポリフルオロアルキル重合体が好ましい。フルオロポリエーテル重合体としては、下記の化１で示される繰り返し単位を有する、数平均分子量が１０００〜５００００の重合体があげられる。なお、このフルオロポリエーテル重合体は、少なくとも一方の分子末端に、後述する官能基を有している。【００３２】
【化１】
2006080527.tif 000002
【００３３】
また、ポリフルオロアルキル重合体としては、下記の化２に示すものがあげられる。化２中のＹは金属に対して親和性の高い官能基であり、例えば、エポキシ基，アミノ基，カルボキシル基，水酸基，メルカプト基，イソシアネート基，スルフォン基，エステル基等が好ましい。ポリフルオロアルキル重合体としては、化２に示すものの他、例えば、化３，４に示すものも好適に使用することができる。【００３４】
【化２】
2006080527.tif 000003
【００３５】
【化３】
2006080527.tif 000004
【００３６】
【化４】
2006080527.tif 000005
【００３７】
このような官能基は、ＤＦＯ潤滑剤が内輪や外輪の表面に被覆された際に、内輪や外輪を構成する金属と結合するので、内輪や外輪の表面と強く結合した潤滑膜が形成される。なお、一つの分子に官能基を複数有する含フッ素重合体の場合は、そのうち少なくとも一つが金属と結合していればよい。前記含フッ素重合体は、上に例示したものを単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合は、その官能基同士が反応して金属と結合する官能基が減少することがないように、その組合せを選択することが好ましい。【００３８】
このような官能基を有する含フッ素重合体の具体例としては、例えば、デュポン社製のクライトックス１５７ＦＳＬ，１５７ＦＳＭ，１５７ＦＳＨや、ダイキン工業社製のデムナム変性品ＳＡ，ＳＨ，ＳＹ−３や、アウジモント社製のフォンブリンＺＤＥＡＬ，ＺＤＩＡＣ，ＺＤＩＳＣＯ，ＺＤＯＬ，ＺＤＯＬＴＸ２０００等があげられる。
また、ＰＦＰＥのようなフッ素油の種類は特に限定されるものではないが、アウトガスを低く抑えるためには、できるだけ蒸気圧の低いものを使用することが好ましい。具体的には、デュポン社製のクライトックス１４３ＡＢ，１４３ＡＣ，１４３ＡＤや、アウジモント社製のフォンブリンＹＨＶＡＣ１８／８，２５／９，４０／１１，１４０／１３，Ｚ２５，Ｚ６０や、ダイキン工業社製のＳ−６５，Ｓ−１００，Ｓ−２００等があげられる。【００３９】
官能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥのようなフッ素油とを含有するＤＦＯ潤滑剤の具体例としては、ＰＦＰＥとしてダイキン工業社製Ｓ−２００を用い、これに官能基を有する含フッ素重合体としてデュポン社製のクライトックス１５７ＦＳＨを５％添加し、これをフッ素系の溶剤（例えば、旭化学工業社製ＡＫ２２５）で２％に希釈したもの等があげられる。
なお、さらにフッ素樹脂の粉末を添加すれば、ＤＦＯ潤滑剤をより低発塵とすることができる。また、フッ素油の代わりにアルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油を用いれば、薄肉軸受をより長寿命とすることができる。アルキル化シクロペンタンとしては、例えばトリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンがあげられる。【００４０】
このようなＤＦＯ潤滑剤は、薄肉軸受の内輪と外輪との間に形成される軸受内部空間に封入して用いてもよいが、内輪や外輪の軌道面に被覆した上で加熱，減圧等により乾燥させて潤滑膜を形成させることが好ましい。
〔第二の実施形態〕
本発明に係る薄肉軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１４は本実施形態の薄肉軸受の構造を示す正面図であり、図１５は板状部材の構造を示す斜視図である。なお、第二の実施形態で参照する各図においては、第一の実施形態で参照した各図と同一又は相当する部分には、第一の実施形態の場合と同一の符号を付してある。【００４１】
図１４の薄肉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の間に転動自在に配された複数の玉３（一部のみ図示してある）と、玉３を転動自在に保持する保持器４と、潤滑油，グリース等の潤滑剤（図示せず）と、を備えていて、内径ｄと外径Ｄとが下記式を満足する。
（Ｄ−ｄ）／ｄ≦０．１８７
この保持器４は分断保持器であり、玉３を転動自在に保持可能なポケット６を有し且つ内輪１及び外輪２に沿うように湾曲した複数（図示の例では８個）の樹脂製の板状部材５，５，…により構成されている。すなわち、両板面をそれぞれ内輪１と外輪２とに向けて配され内輪１及び外輪２に沿って環状に並べられた板状部材５，５，…が、環状の保持器と同等の働きをしている。なお、板状部材５の円周方向長さ及び使用個数は特に限定されるものではなく、全ての板状部材５，５，…の円周方向長さの和が薄肉軸受の円周方向長さとほぼ等しく、玉３のほとんどをポケット６内に保持できるように、円周方向長さ及び使用個数を設定すればよい。上記の条件を満たすならば、板状部材５の使用個数は１個でもよい（すなわち、前述の図１１のようなものでもよい）。【００４２】
板状部材５の軸方向の端部には、玉３をポケット６に挿入するための開口部７が設けられている。この開口部７の開口幅は玉３の直径よりも小さく、いわゆるパチン代が設けられており、玉３をポケット６に挿入する際には、玉３で開口部７を弾性的に押し広げて開口部７を通過させる。玉３を挿入した後は、開口部７が元の状態に弾性復帰する。
また、板状部材５の円周方向両端部は面取りが施されており、ほぼ直角の角部が除去されて、板状部材５の円周方向端面５ａと板面５ｂとの間に面取り部５ｃが形成されている（図１６を参照）。この面取り部５ｃは平面状であり、面取り部５ｃが形成されることにより、板状部材５の厚さが円周方向端部に向かって徐々に薄くなっている。そして、板状部材５の湾曲度合いを調節することにより、薄肉軸受の回転時には、板状部材５の円周方向端面５ａと面取り部５ｃとの境界に形成される角部は、内輪１及び外輪２とは接触せず、板状部材５の板面５ｂと面取り部５ｃとの境界に形成される角部又は面取り部５ｃが、内輪１又は外輪２と接触するようになっている。なお、図１７に示すように、面取り部５ｃを曲面状としてもよい。【００４３】
よって、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部が鈍角な角部となると、面圧が低くなり、板状部材５の円周方向端部が摩耗しにくくなる。そして、面取り部５ｃが曲面状であると、面圧がより低くなる。その結果、摩耗粉の発生量が少なくなるため、摩耗粉に吸収される潤滑剤の基油の量も少なくなって、潤滑性の低下が生じにくい。また、面取り部５ｃが存在することで、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部に潤滑剤の基油が引き込まれやすくなるので、より摩耗が生じにくい。【００４４】
さらに、面取り部５ｃが平面状である場合は、図１６に示すように、面取り部５ｃの延長線と円周方向端面５ａとのなす角度を４５°以上９０°未満（すなわち、面取り部５ｃと円周方向端面５ａとのなす角度は９０°以上１３５°未満）とすることが好ましい。このような構成であれば、板状部材５の板面５ｂと面取り部５ｃとの境界に形成される角部の角度がより鈍角となるので、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部における面圧がより低くなり、板状部材５の円周方向端部がより摩耗しにくくなる。しかも、板状部材５の円周方向端部と内輪１又は外輪２との間の隙間が小さくなるので、板状部材５と内輪１又は外輪２との接触部に潤滑剤の基油がさらに引き込まれやすい。【００４５】
この板状部材５は、射出成形，圧縮成形等の慣用の樹脂成形法により製造することができる。また、長尺な帯状部材を射出成形や圧縮成形で製作し、これを切断することにより板状部材５を製造してもよい。このような方法で保持器４を製造すれば、薄肉軸受の製造コストが安価となる。
板状部材５の樹脂材料の種類は特に限定されるものではないが、柔軟性に優れるナイロン６６等のポリアミド樹脂が採用されることが多い。また、低アウトガス性から、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂や、ポリエーテルエーテルケトンも使用される。さらに、薄肉軸受が高温条件下で使用される場合には、耐摩耗性に優れるポリエーテルエーテルケトン，ポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂等が使用される。【００４６】
このような本実施形態の薄肉軸受は、半導体製造装置用のロボット等に好適に使用可能である。前記ロボットは通常は真空環境下で使用されるため、薄肉軸受に用いる潤滑剤は低アウトガス性を有する高真空環境用のものが好ましい。以下の３種の潤滑被膜（以降はＤＦＯ潤滑剤と記す）は、フッ素グリースよりも低アウトガス性を有するので、本実施形態の薄肉軸受に好適である。
（１）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
（２）官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
（３）アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
このＤＦＯ潤滑剤を用いた潤滑は、潤滑剤の薄膜による潤滑であるので、フッ素グリース等を軸受内に潤沢に封入した場合よりも潤滑性が低いという問題点を有していた。よって、従来の樹脂製分断保持器を用いた薄肉軸受に適用すると、板状部材の円周方向端部が摩耗しやすく、摩耗粉によってさらに潤滑性が低下した。そのため、従来の樹脂製分断保持器を用いた薄肉軸受にＤＦＯ潤滑剤を適用することは、困難である場合が多かった。しかしながら、本実施形態の薄肉軸受は、前述のように摩耗粉が生じにくいので、ＤＦＯ潤滑剤を問題なく適用することができる。【００４７】
ここで、ＤＦＯ潤滑剤について説明する。ＤＦＯ潤滑剤は、金属に対する親和性の高い官能基を有する含フッ素重合体とフッ素油（例えばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ））とを含有する潤滑剤であり、極めて高い粘性を有するものである。官能基を有する含フッ素重合体は、官能基の働きで極めて強く金属表面に吸着する。一方、フッ素油の分子も、例え一旦切り離されてもすぐに再付着する性質があり、逸散し難い。よって、低アウトガス性に優れている。【００４８】
官能基を有する含フッ素重合体としては、フルオロポリエーテル重合体やポリフルオロアルキル重合体が好ましい。フルオロポリエーテル重合体としては、下記の化５で示される繰り返し単位を有する、数平均分子量が１０００〜５００００の重合体があげられる。なお、このフルオロポリエーテル重合体は、少なくとも一方の分子末端に、後述する官能基を有している。【００４９】
【化５】
2006080527.tif 000006
【００５０】
また、ポリフルオロアルキル重合体としては、下記の化６に示すものがあげられる。化６中のＹは金属に対して親和性の高い官能基であり、例えば、エポキシ基，アミノ基，カルボキシル基，水酸基，メルカプト基，イソシアネート基，スルフォン基，エステル基等が好ましい。ポリフルオロアルキル重合体としては、化６に示すものの他、例えば、化７，８に示すものも好適に使用することができる。【００５１】
【化６】
2006080527.tif 000007
【００５２】
【化７】
2006080527.tif 000008
【００５３】
【化８】
2006080527.tif 000009
【００５４】
このような官能基は、ＤＦＯ潤滑剤が内輪や外輪の表面に被覆された際に、内輪や外輪を構成する金属と結合するので、内輪や外輪の表面と強く結合した潤滑膜が形成される。なお、一つの分子に官能基を複数有する含フッ素重合体の場合は、そのうち少なくとも一つが金属と結合していればよい。前記含フッ素重合体は、上に例示したものを単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合は、その官能基同士が反応して金属と結合する官能基が減少することがないように、その組合せを選択することが好ましい。【００５５】
このような官能基を有する含フッ素重合体の具体例としては、例えば、デュポン社製のクライトックス１５７ＦＳＬ，１５７ＦＳＭ，１５７ＦＳＨや、ダイキン工業社製のデムナム変性品ＳＡ，ＳＨ，ＳＹ−３や、アウジモント社製のフォンブリンＺＤＥＡＬ，ＺＤＩＡＣ，ＺＤＩＳＣＯ，ＺＤＯＬ，ＺＤＯＬＴＸ２０００等があげられる。
また、ＰＦＰＥのようなフッ素油の種類は特に限定されるものではないが、アウトガスを低く抑えるためには、できるだけ蒸気圧の低いものを使用することが好ましい。具体的には、デュポン社製のクライトックス１４３ＡＢ，１４３ＡＣ，１４３ＡＤや、アウジモント社製のフォンブリンＹＨＶＡＣ１８／８，２５／９，４０／１１，１４０／１３，Ｚ２５，Ｚ６０や、ダイキン工業社製のＳ−６５，Ｓ−１００，Ｓ−２００等があげられる。【００５６】
官能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥのようなフッ素油とを含有するＤＦＯ潤滑剤の具体例としては、ＰＦＰＥとしてダイキン工業社製Ｓ−２００を用い、これに官能基を有する含フッ素重合体としてデュポン社製のクライトックス１５７ＦＳＨを５％添加し、これをフッ素系の溶剤（例えば、旭化学工業社製ＡＫ２２５）で２％に希釈したもの等があげられる。
なお、さらにフッ素樹脂の粉末を添加すれば、ＤＦＯ潤滑剤をより低発塵とすることができる。また、フッ素油の代わりにアルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油を用いれば、薄肉軸受をより長寿命とすることができる。アルキル化シクロペンタンとしては、例えばトリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンがあげられる。【００５７】
このようなＤＦＯ潤滑剤は、薄肉軸受の内輪と外輪との間に形成される軸受内部空間に封入して用いてもよいが、内輪や外輪の軌道面に被覆した上で加熱，減圧等により乾燥させて潤滑膜を形成させることが好ましい。
〔第三の実施形態〕
本実施形態は、例えば半導体製造装置等に用いられる転がり軸受に関し、特にリーンな潤滑環境で用いるのに好適な薄肉の転がり軸受に関する。【００５８】
まず、リーンな潤滑及び薄肉の転がり軸受について説明する。リーンとは、無駄の無い、油の少ないという意味であり、リーン潤滑というと、極めて微量の必要最小限の潤滑剤（油或いはグリース）によって軸受の軌道面だけを潤滑する方法を示す。潤滑剤が少ないので、転動体が潤滑剤の中を進行する際の抵抗力によって生じる温度上昇が小さくなり、温度に起因する機械精度の狂いが少なくなる。その他に、一般に軸受の回転中、転動体の通過によって潤滑剤そのものがまき上げられ、飛散して、周辺環境を汚染することがあるが、リーンな潤滑の場合、潤滑膜が元々非常に薄いので、飛散する潤滑剤量は微量であり、環境の汚染が少なくて済む。【００５９】
リーン潤滑の具体例としては、オイルプレーティング、グリースプレーティング等のように予め潤滑剤を塗布してある方式（ＤＦＯ潤滑もこの一種である。）、オイルエア潤滑やオイルミスト潤滑等のように軸受回転中に潤滑剤を供給する方式、ＭｏＳ2 のスパッタリングやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）含有の複合めっき、ＰＴＦＥ含有樹脂コーティング等によって軌道面に固体潤滑膜を生成しておく方式、ＰＴＦＥ含有の樹脂保持器や転動体と転動体との間に装填するＭｏＳ2 を含有する樹脂部材等のように潤滑剤を含有する部材を転動体と摺動させて潤滑剤を転移させる方式等が挙げられる。【００６０】
次に、薄肉の転がり軸受とは、軸受断面が正方形に近い形状で、軸受の厚み寸法に比べて軸受の内径寸法が大きいもので、所謂ケイドンタイプがこれにあたる。日本精工株式会社製のＮシリーズの薄肉軸受のカタログに掲載されているＮＢＸ形での最も内径の小さいＮＢＸ２５０４の軸受厚みと内径との比は約０．１８７であり、最も内径の大きいＮＢＸ１０１６２５では０．０２５となっていることから、この数値を用いて定義するとすれば、薄肉の転がり軸受は、軸受厚み寸法と軸受内径寸法との比が０．１８７以下の軸受と定義される。【００６１】
このような薄肉の転がり軸受に保持器を用いる場合は、一般に、内外輪間に転動体を組み込んだ後に保持器を装着するため、図２１及び図２２に示すように、軸方向の端部に転動体（ボール）５０２をポケット部５０３に挿入するための開口部５０４を持つリング状の保持器５０１が用いられる。なお、ここで言う「厚み」とは、軸受の内外径寸法差の半分の値のことである。
前記開口部５０４にはパチン代が設けてあり、転動体５０２をポケット部５０３に挿入する際には、図２２に示すように、転動体５０２で開口部５０４を弾性的に押し広げて開口部５０４を通過させることで該転動体５０２をポケット部５０３に挿入し、挿入後は開口部５０４が元の位置に弾性復帰する（図２３参照）。ポケット部５０３に挿入された転動体５０２が保持器５０１から外れるためには、もう一度、転動体５０２が開口部５０４を弾性的に押し広げてそこを通過する必要があるため、本来は、この構造で転動体５０２が保持器５０１から容易には外れるということはない。保持器５０１の材質は金属製で、通常は、黄銅やステンレス鋼であることが多い。【００６２】
しかしながら、上記従来の薄肉転がり軸受においては、リーンな潤滑環境下で用いる場合に次に示す問題が発生することがある。即ち、保持器の外径部や内径部が、軸受回転中に外輪や内輪と摺動することがあるが、グリースが潤沢に存在するリッチな潤滑環境下では、外輪や内輪との摺動によって保持器が多量に摩耗するということはない。しかし、リーンな潤滑では、保持器が多量に摩耗して、その摩耗粉が軌道面と転動体との間にかみ込まれ、軸受の回転性能が著しく低下する虞れがある。【００６３】
また、薄肉の転がり軸受は、軸受厚みが薄いという制約から、一般の軸受の場合に比べると、転動体径が軸受内径の大きさの割には小さいのが普通で、その小径の転動体で荷重を受ける必要から、内外輪間に装填される転動体の数を多くせざるを得ない。例えば、φ２００ｍｍ程度の内径寸法の薄肉の転がり軸受は８０個以上の転動体が装填されているため、軸受回転中、個々の転動体は様々運動状態にあり、保持器を介して互いに押し合い、へし合いしている状況にある。【００６４】
この場合、リッチな潤滑環境下では、転動体と保持器ポケット部との間で摺動が発生しても摩擦係数が小さいため、転動体からの力で保持器が回転方向以外の方向に押し動かされるということは少ないが、リーンな潤滑環境下では、転動体と保持器ポケットとの間の摩擦係数が小さくないため、転動体からの力が保持器を回転方向以外の方向にも押し動かすということが発生する。
そして、場合によっては、保持器全体が受ける転動体からの力の合力が、保持器を転動体から外れさせる方向に働くということが起こり、その力が１〜２個の保持器ポケット部のパチン代の弾性力に相当する力を超えることがあると、１〜２個の保持器ポケット部から転動体が外れてしまう。すると、それが次々に伝搬して、転動体が保持器ポケット部から外れていき、最終的には保持器の半周分程度が外れて軸受の外に跳ね上がるという現象が発生する。そこで、このような不都合を解消するために、樹脂製の保持器を用いることが考えられる。【００６５】
リーンな潤滑で樹脂製の保持器を用いると、樹脂の弾性と柔軟性から転動体からの力が保持器全体を回転方向以外の方向に変位させるということがなくなり、保持器の一部が軸受の外に跳ね上がるという問題を防止することができ、また、保持器と内外輪との摺動が生じても面圧が小さくなるため、保持器が多量に摩耗するということを防止することができる。
しかしながら、樹脂保持器をリング状にするには、まず、射出成形でリング状部材を成形する必要があり、軸受の名番ごとに射出成形型を起こすことは、コスト上、大きな負担にならざるを得ない。実際には、リーンな潤滑の最たるものであるＤＦＯ潤滑で真空環境下で用いられる半導体製造装置用の薄肉転がり軸受のように製作個数が限られる名番もあり、その全てについて成形型を製作することは難しい。【００６６】
そこで、次善策として、次に示す手法が採られている。まず、図２４に示すように、転動体を転動可能に保持する複数のポケット部５０３を有する長尺な帯状の保持器用部材５０６を用意する。この保持器用部材５０６は、射出成形や圧縮成形で製作される。この保持器用部材５０６を、例えば保持器のピッチ円径が約２００ｍｍの軸受に用いるとすると、約２００ｍｍの外径寸法の内型と該内型より保持器の厚み分だけ大径の外型とを用意し、内型と外型との間の形成されるすき間に保持器用部材５０６を装填する。装填する保持器用部材５０６の長さは、軸受のサイズに合わせて所定の位置で切断して調整する。【００６７】
次に、保持器用部材５０６を内型と外型との間に装填した状態で樹脂の種類に応じた所定のアニール温度で所定の時間保持する。例えば、樹脂がナイロン６６の場合は１５０℃で３０ｍｉｎ保持し、ＰＥＥＫの場合は２３０℃で３ｈｒ保持する。このアニール工程を熱固定と呼ぶが、この熱固定により保持器用部材５０６はリング状に成形され、型から取りだしてもそのままの形状を保ち、リング状の保持器５０７として用いられる。
なお、軸受のサイズが大きくて、１本の保持器用部材５０６では周長が足りないという場合は、図２５に示すように、切断していない１本の保持器用部材５０６と例えば切断した半分長の保持器用部材５０６ａとを組み合わせる等して複数のピースで長さを調整することで、１本の保持器用部材５０６より周長の長い保持器にも対応することができる。薄肉の転がり軸受は、一般的に内径が異なっても、同系列であれば軸受厚みが等しく、保持器も周長さえ調整できれば、系列内では全て適用することができる。この保持器用部材５０６を熱固定してリング状の保持器とする方法は、名番が異なっていても、熱固定用の内型及び外型さえあれば、系列内の全ての名番に対して、同じ保持器用部材を利用することができ、従って、射出成形型を名番個別に製作する必要もなく、コスト上有利である。【００６８】
しかしながら、従来のように、保持器用部材５０６を熱固定してリング状の保持器とする方法では、保持器用部材５０６の材料がＰＥＥＫ等の場合は、最低でも２３０℃で３ｈｒの保持が必要で、しかも実際は、内型と外型との間に保持器用部材５０６を保持する工程前に、その温度までの昇温と、保持工程後の徐冷等が必要となる。そのため、１ロットの工程を終了するのに８ｈｒ以上を要し、非常に労力と電力、時間を費やすことになり、コスト高になるという問題がある。また、帯状の保持器用部材５０６を熱固定で曲げているため、高温での軸受使用時に保持器がスプリングバックにより変形したり、経時的な変形が発生する可能性があり、更には、帯状の保持器用部材５０６を曲げることでポケット部５０３や開口部５０４が外側に広がって変形してしまうことになる。【００６９】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、リーンな潤滑環境下で用いた場合においても、保持器の一部が軸受外に跳ね上がるのを防止することができると共に、保持器が多量に摩耗するのを防止することができるのは勿論のこと、系列内の全ての名番の軸受に対して同じ平板状部材を利用して保持器を構成することができる転がり軸受を提供することを目的とする。更には、保持器の曲げ工程を不要にして低コスト化を図ることができると共に、保持器や保持器ポケット部の変形を防止することができる転がり軸受を提供することを目的とする。【００７０】
上記目的を達成するために、本発明は、外輪と内輪との間に複数の転動体が保持器を介して周方向に転動可能に配設された転がり軸受であって、前記転動体を転動可能に保持するポケット部を有する樹脂製の平板状部材を周方向に複数配置して前記保持器を構成したことを特徴とする。
ここで、前記平板状部材の長手方向の長さをＬ、該平板状部材の厚みをｔ、前記外輪の内径寸法をＤ、前記内輪の内径寸法をｄとした場合に、ｔ＜０．５（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −０．５ｄの関係を満足することが好ましい。【００７１】
さらに、潤滑手段をＤＦＯ潤滑とすることが好ましい。本発明で言うＤＦＯ潤滑とは、オイルプレーティングによる薄膜の中に吸着性を有する潤滑成分と固体潤滑剤のいずれか又は両方を含有するものであり、具体的には、日本国特許公開公報  ２００１年第２５４８０３号に記載の方法を例示できる。基剤となるオイルと潤滑成分と固体潤滑剤の組合せ、或いは膜厚により多様な形態がある。例えば、フッ素油をベース油とし、ＰＴＦＥパウダーを含有させたＤＦＯ、シンクロペンタン（炭化水素油）をベース油とする、通称、長寿命ＤＦＯ、フッ素油をベース油として、ＰＴＦＥパウダーを含有させた、通称、低発塵ＤＦＯ等を例示することができる。【００７２】
本発明によれば、転動体を転動可能に保持するポケット部を有する樹脂製の平板状部材を周方向に複数配置して保持器を構成しているので、リーンな潤滑環境下で用いた場合においても、樹脂の弾性と柔軟性により転動体からの力が保持器を構成する平板状部材を回転方向以外の方向に変位させるということがなくなり、保持器の一部が軸受の外に跳ね上がるのを防止することができ、しかも保持器を構成する樹脂製の平板状部材と内外輪との摺動が生じても、面圧が小さくなるため、平板状部材が多量に摩耗するのを防止することができる。【００７３】
また、樹脂製の平板状部材を周方向に複数配置して保持器を構成しているので、系列内の全ての名番の軸受に対して同じ平板状部材を利用して保持器を構成することができると共に、平板状部材を曲げるための熱固定工程が不要となり、これにより、低コスト化を図ることができる。更に、平板状部材を円弧に曲げるための熱固定工程が不要となることから、高温での軸受使用時に平板状部材がスプリングバックにより変形したり、経時的に変形するのをなくすことができると共に、曲げよりポケット部が外側に広がって変形するのを防止することができる。【００７４】
さらに、平板状部材の長手方向の長さをＬ、該平板状部材の厚みをｔ、外輪の内径寸法をＤ、内輪の内径寸法をｄとした場合に、ｔ＜０．５（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −０．５ｄの関係を満足することにより、１個の平板状部材が外輪及び内輪に対して同時に３点で摺動しないようにすることができるので、平板状部材に摩耗が生じないようにすることができる。
以下に、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１８は本発明の実施の形態の一例である転がり軸受を説明するための説明的斜視図、図１９は平板状部材を説明するための斜視図、図２０は平板状部材の長手方向に長さＬと厚みｔとの関係式を説明するための説明図である。なお、この実施の形態では、既に説明したリーンな潤滑環境下で用いられる薄肉（例えば軸受厚み寸法と軸受内径寸法との比が０．１８７以下）の転がり軸受を例に採る。【００７５】
本発明の実施の形態の一例である転がり軸受５１０は、図１８及び図１９に示すように、外輪５１１と内輪５１２との間に配設された複数の転動体（図示せず：この実施の形態ではボール）を周方向に転動可能に保持する保持器５１３を、該転動体を転動可能に保持するポケット部５１４を有する樹脂製の平板状部材５１５を周方向に複数配置して構成している。平板状部材５１５は、図１９に示すように、幅方向の一側面に転動体をポケット部５１４に挿入するための開口部５１６が該ポケット部５１４に連通して設けられており、開口部５１６にはパチン代が設けられている。そして、転動体で開口部５１６を弾性的に押し広げて該開口部５１６を通過させることで転動体をポケット部５１４に挿入し、挿入後は開口部５１６が元の位置に弾性復帰する。【００７６】
また、平板状部材５１５は外輪５１１と内輪５１２との間のすき間の周方向全周を埋めるように複数配置されており、これにより、必要な転動体の個数が確保されている。更に、平板状部材５１５の長手方向の両端部には、ポケット部５１４の円と同一Ｒの円弧５１７が形成されており、周方向に互いに隣り合う各平板状部材５１５間には転動体が１個配置されて、平板状部材５１５の長手方向の両端に形成された円弧５１７が転動体のポケット部としての役割を果たしている。【００７７】
平板状部材５１５の樹脂材料としては、例えばナイロンやＰＥＥＫ等が用いられるが、それ以外に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＥＩ、ＰＡＩ等を例示することができる。また、この実施の形態では、平板状部材５１５の長手方向の長さをＬ、該平板状部材５１５の厚みをｔ、外輪５１１の内径寸法をＤ、内輪５１２の内径寸法をｄとした場合に、ｔ＜０．５（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −０．５ｄの関係を満足するようにして、１個の平板状部材１５が外輪１１及び内輪１２に対して同時に３点で摺動しないようにしている。【００７８】
詳述すると、図２０を参照して、外輪５１１と内輪５１２との間に配置された１個の平板保持器５１３が両端部を外輪５１１の内径面に、中央部を内輪５１２の外径面に接触するような配置状態にあるとすると、次式（１）が成立する。
（Ｄ／２）2 ＝（Ｌ／２）2 ＋（ｔ＋（ｄ／２））2       …（１）
（１）式を整理すると、次式（２）、（３）となる。
Ｄ2 −Ｌ2 ＝４（ｔ＋（ｄ／２））2                   …（２）
（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 ＝２（ｔ＋（ｄ／２））
＝２ｔ＋ｄ                          …（３）
従って、ｔ＝０．５（（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −ｄ）となり、１個の平板状部材５１５が外輪５１１及び内輪５１２に対して同時に３点で摺動しない条件は次式（４）となる。【００７９】
ｔ＜０．５（（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −ｄ）＝０．５（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −０．５ｄ…（４）
即ち、式（４）において、ｔが右辺より小ならば、１個の平板状部材５１５が外輪５１１及び内輪５１２に対して同時に３点で摺動しなくなる。つまり、１個の平板状部材５１５が外輪５１１及び内輪５１２に対して同時に３点で摺動することにより生じる、曲げを受けないことになり、保持器５１３を構成する複数の平板状部材５１５は外輪５１１と内輪５１２との間のすき間を常に３点で接触はせずに移動する。これにより、平板状部材５１５に摩耗が生じないようにすることができる。【００８０】
このようにこの実施の形態では、金属に比べて硬度が低く、剛性も低い樹脂製の平板状部材５１５を外輪５１１と内輪５１２との間のすき間に周方向に複数配置して保持器５１３を構成しているため、真空環境下で用いられる半導体製造装置用の薄肉転がり軸受に保持器５１３を用い、しかも潤滑法をリーンな潤滑の最たるものであるＤＦＯ潤滑とした場合においても、樹脂の弾性と柔軟性により転動体からの力が保持器５１３を構成する平板状部材５１５を回転方向以外の方向に変位させるということがなくなり、保持器５１３の一部が軸受の外に跳ね上がるのを防止することができる。しかも、保持器５１３を構成する樹脂製の平板状部材５１５と外輪５１１及び内輪５１２との摺動が生じても、面圧が小さくなるため、平板状部材５１５が多量に摩耗するのを防止することができる。【００８１】
また、樹脂製の平板状部材５１５を周方向に複数配置して保持器５１３を構成しているので、射出成形型を名番ごとに用意する必要もなく、系列内の全ての名番の軸受に対して同じ平板状部材５１５を利用して保持器５１３を構成することができる。さらに、平板状部材５１５を曲げるための熱固定工程が不要となる。これらのことにより、保持器５１３の低コスト化を図ることができる。特に、リーンな潤滑の最たるものであるＤＦＯ潤滑で潤滑される転がり軸受であり、しかも真空環境下で用いられる半導体製造装置用の薄肉転がり軸受のように製作個数が限られる名番の転がり軸受に、保持器５１３は好適に用いることができる。【００８２】
更に、平板状部材５１５を円弧状に曲げるための熱固定工程が不要となることから、高温での軸受使用時に平板状部材５１５がスプリングバックにより変形したり、経時的に変形することがなくなると共に、曲げよりポケット部５１４や開口部５１６が外側に広がって変形するのを防止することができる。更に、平板状部材５１５の長手方向の長さをＬ、該平板状部材５１５の厚みをｔ、外輪５１１の内径寸法をＤ、内輪５１２の内径寸法をｄとした場合に、ｔ＜０．５（Ｄ2 −Ｌ2 ）1/2 −０．５ｄの関係を満足することにより、１個の平板状部材５１５が外輪５１１及び内輪５１２に対して同時に３点で摺動しないようにすることができる。その結果、平板状部材５１５が曲げ応力を生じることなく、外輪５１１と内輪５１２との間のすき間を周方向に移動することができ、これにより、平板状部材５１５に摩耗が生じないようにすることができる。【００８３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、リーンな潤滑環境下で用いられる薄肉の転がり軸受を例に採ったが、これに限定されるものではない。場合によって、リッチな潤滑環境下で用いられる転がり軸受に本発明を適用してもよく、また、薄肉の転がり軸受に限らず、通常の転がり軸受に本発明を適用してもよい。その他、上記実施の形態において例示した外輪、内輪、転動体、保持器、ポケット部、平板状部材及び潤滑手段等の構成は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。【００８４】
〔第四の実施形態〕
本実施形態は薄肉転がり軸受に関し、第一〜第三の実施形態の軸受と関連性を有している部分もある。
従来、半導体関連装置やロボット等に使用されている薄肉転がり軸受は、開放型のものが多く使用され、一部に密封型のもの等も使用されていた。なお、薄肉転がり軸受とは、軸受断面比αが０．２以下のものをいう。軸受断面比αは、下記の数式によって定義される。【００８５】
α＝（Ｄ−ｄ）／（２×ＤPW）
ただし、上記数式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径、ＤPWは軸受の転動体の中心径である。
このような薄肉転がり軸受の潤滑には主にグリースが使用されているが、開放型の薄肉転がり軸受の場合は、軌道面上に存在するグリースが軸受の回転時に保持器や転動体によって軸受内部から押し出されたり、遠心力によって漏出するおそれがあった。また、密封型の薄肉転がり軸受の場合でも、シールリップと内輪の外径面との間からグリースが漏出するおそれがあった。【００８６】
そこで、日本国特許公開公報  ２００３年第３２９０４９号には、内部に固体潤滑剤を封入することによって、上記のような問題点を解決してメンテナンスフリーとした薄肉転がり軸受が開示されている。
しかしながら、ポリオレフィンを主成分とする高分子材料と潤滑油との混合物を焼成して製造したもの等を潤滑剤として使用する場合は、潤滑剤の漏出は生じにくいが、潤滑剤成分の絶対量が多いため、アウトガスが多量に発生しやすいという問題を有していた。また、固体状の潤滑剤の場合は、潤滑剤が転動体や軌道面と摺接することによって潤滑油が供給されることとなるが、この摺接により発塵量が増加するという問題を併せて有していた。【００８７】
二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ），グラファイト，六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ），フッ化黒鉛等の固体潤滑剤からなる潤滑膜を軌道面に被覆した場合は、アウトガスは少ないが、摩耗が生じやすく耐久性が不十分となるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくく、耐久性に優れメンテナンスフリー化が可能な薄肉転がり軸受を提供することを課題とする。【００８８】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の薄肉転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、軸受断面比が０．２以下の薄肉転がり軸受において、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の少なくとも一方に、フッ素油，アルキル化シクロペンタン，ポリフェニルエーテル，及びエステル油の少なくとも１種を含有する基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなる潤滑膜を被覆したことを特徴とする。【００８９】
このような潤滑膜を備えていれば、転動体の転がり作動時に金属同士の接触が抑制されるとともに、低発塵性と安定した潤滑性が発揮される。すなわち、潤滑膜は、基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなるので、軌道面から潤滑油（基油）が枯渇することがなく、安定した潤滑性が発揮される。しかも、余剰の潤滑油（基油）はフッ素樹脂にトラップされるので、低発塵であり、潤滑剤の漏出も生じにくい。なお、フッ素樹脂は粉末状とすることがより好ましい。【００９０】
なお、前記潤滑膜の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。発塵量やアウトガス量を少なくするためには、潤滑膜の膜厚は小さい方が好ましいが、薄肉転がり軸受の耐久性を優れたものとするためには、膜厚は大きい方が好ましい。両者のバランスを考慮すると、潤滑膜の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
本発明の薄肉転がり軸受は、発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくく、耐久性に優れている。【００９１】
本発明に係る薄肉転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図２６は、本発明に係る薄肉転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
図２６の薄肉転がり軸受６０１は、外周面に軌道面６１１ａを有する内輪６１１と、軌道面６１１ａに対向する軌道面６１２ａを内周面に有する外輪６１２と、両軌道面６１１ａ，６１２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）６１３と、内輪６１１と外輪６１２との間に複数の転動体６１３を保持する保持器６１４と、を備えている。また、この薄肉転がり軸受６０１は、前述の数式によって表される軸受断面比αが０．２以下である。【００９２】
さらに、両軌道面６１１ａ，６１２ａの少なくとも一方には、フッ素油，アルキル化シクロペンタン，ポリフェニルエーテル，及びエステル油の少なくとも１種を含有する基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなる潤滑膜（図示せず）が被覆されている。
本実施形態の薄肉転がり軸受６０１は、前述のような潤滑膜で潤滑されているので、シール等を備えていなくても発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくい。さらに、耐久性に優れメンテナンスフリー化が可能である。よって、真空環境下，清浄環境下においても好適に使用可能である。また、グリースを用いて潤滑を行う場合と比較して、軸受の回転抵抗が極めて小さいので、高精度な回転性能が得られる。【００９３】
なお、内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動部位には、必要最小限の潤滑膜を形成することが好ましい。そうすれば、余分な潤滑油（基油）の飛散等による発塵を抑制することができる。また、蒸気圧の低い潤滑油（基油）を使用すれば、アウトガスの発生を抑えることができる。
フッ素樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（以降はＰＴＦＥと記す），テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）が好ましく、これらの中でもＰＴＦＥが最も好ましい。【００９４】
また、フッ素樹脂は粉末状であることがより好ましく、その粒径はサブミクロンオーダーからミクロンオーダーが好ましい。さらに、この潤滑膜の膜厚は特に限定されるものではないが、発塵及びアウトガスの抑制と軸受の耐久性のバランスを考慮すると、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
次に、基油について説明する。フッ素油としては、フルオロポリエーテル重合体，ポリフルオロアルキル重合体があげられ、さらにこれらの誘導体（官能基を有するもの）を含有していてもよい。【００９５】
フルオロポリエーテル重合体としては、下記の化９で示される繰り返し単位を有する重合体が好ましい。そして、その数平均分子量は１０００以上５００００以下が好ましい。フルオロポリエーテル重合体の誘導体としては、上記のフルオロポリエーテル重合体に、金属に対して親和性の高い官能基が結合したものが好ましい。官能基の例としては、エポキシ基，アミノ基，カルボキシル基，水酸基，メルカプト基，スルフォン基，エステル基があげられる。【００９６】
【化９】
2006080527.tif 000010
【００９７】
また、ポリフルオロアルキル重合体としては、下記の化１０に示すものがあげられる。式中のＹは、前述と同様の金属に対して親和性の高い官能基である。【００９８】
【化１０】
2006080527.tif 000011
【００９９】
ポリフルオロアルキル重合体としては、化１０に示すものの他、例えば、下記の化１１，１２に示すものも好適に使用することができる。【０１００】
【化１１】
2006080527.tif 000012
【０１０１】
【化１２】
2006080527.tif 000013
【０１０２】
このような官能基を有するフッ素油の市販品の例としては、デュポン株式会社製のクライトックス１５７ＦＳＬ，１５７ＦＳＭ，１５７ＦＳＨ、ダイキン工業株式会社製のデムナム変性品ＳＡ，ＳＨ，ＳＹ−３，ＳＰ、ソルベイソレクシス株式会社製のフォンブリンＺ  ＤＥＡＬ，Ｚ  ＤＩＡＣ，Ｚ  ＤＩＳＣＯ，Ｚ  ＤＯＬ，Ｚ  ＤＯＬ  ＴＸ２０００等があげられる。
また、フルオロポリエーテル重合体の一種であるパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）油としては、市販品を使用することが可能であり、例えば、ダイキン工業株式会社製のＳ−６５，Ｓ−１００，Ｓ−２００や、ソルベイソレクシス株式会社製のフォンブリンＺ−２５，Ｚ−６０，４０／１１や、デュポン株式会社製のクライトックス１６１４０等があげられる。【０１０３】
さらに、アルキル化シクロペンタンとしては、例えば、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン（例えばＮｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ），トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン，テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−オクチルシクロペンタン，トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン，テトラ−２−エチルヘキシルシクロペンタンがあげられる。このようなアルキル化シクロペンタンは真空中においても蒸気圧が低いので、本発明の薄肉転がり軸受を真空中で使用しても、基油が蒸発しにくく低アウトガスである。【０１０４】
さらに、ポリフェニルエーテルとしては、例えば、テトラフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテル，アルキルジフェニルエーテル，モノアルキルトリフェニルエーテル，モノアルキルテトラフェニルエーテル，ジアルキルテトラフェニルエーテルがあげられる。このようなポリフェニルエーテルは、蒸気圧が低く耐熱性も優れているため、本発明の薄肉転がり軸受を真空中や高温環境下で使用することができる。
さらに、エステル油としては、例えば、Ｎｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＮｙｅＴｏｒｒ５１０１があげられる。【０１０５】
内輪６１１，外輪６１２，転動体６１３，及び保持器６１４は、いずれも軸受用材料として一般的に用いられている金属材料を問題なく使用可能である。例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼やＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０等の析出硬化型ステンレス鋼のような耐食性金属材料に適当な硬化熱処理を施したものがあげられる。また、軽荷重用途であれば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼やチタン合金に表面硬化処理を施したものが好適である。【０１０６】
なお、保持器６１４は、上記金属材料の他、黄銅，チタン等が好適に用いられるが、樹脂材料を用いることもできる。樹脂材料としては、例えば、ＰＴＦＥ，ＥＴＦＥ等のフッ素樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ），ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ），ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ），ポリアミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックがあげられる。
これらの樹脂材料は、機械的強度，耐熱性，寸法安定性等を向上させる繊維状充填材を含有していてもよい。繊維状充填材の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ホウ酸アルミニウムウィスカー，チタン酸カリウムウィスカー，カーボンウィスカー，アラミド繊維，芳香族ポリイミド繊維，液晶性ポリエステル繊維，グラファイトウィスカー，ガラス繊維，炭素繊維，ボロン繊維，炭化ケイ素ウィスカー，窒化ケイ素ウィスカー，アルミナウィスカー，窒化アルミニウムウィスカー，ウォラストナイトがあげられる。【０１０７】
保持器の種類は特に限定されるものではなく、波形保持器，冠形保持器，もみ抜き形保持器等とすることができる。なお、保持器６１４は備えていないくてもよい。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては薄肉転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。【０１０８】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。前述の薄肉転がり軸受６０１とほぼ同様の構成の転がり軸受（実施例）と、フッ素グリースを封入した従来の薄肉転がり軸受（比較例）とを用意して、それぞれの発塵性を評価し比較した。なお、実施例及び比較例の薄肉転がり軸受は、日本日本精工株式会社製の呼び番号ＮＢＸ１５２０６（内径ｄ：１５２．４ｍｍ、外径Ｄ：１６５．１ｍｍ、幅：６．３５ｍｍ、転動体の中心径ＤPW：１５８．７５ｍｍ）である。【０１０９】
まず、実施例の薄肉転がり軸受について説明する。内輪，外輪，転動体，及び保持器を組み立てて転がり軸受とし、脱脂洗浄する。そして、後述する潤滑剤をスポイト等で転動体の近傍に供給し、転がり軸受を数回転回転させて、内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動部位に潤滑剤を塗布する。なお、潤滑剤を付着させる方法は、上記のような塗布法に限定されるものではなく、スプレー法や浸漬法により付着させてもよい。【０１１０】
潤滑剤を塗布した転がり軸受を１００〜１４０℃で３０分間加熱して、潤滑剤に含まれる希釈溶媒を除去すると、内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動部位に、潤滑剤からなる潤滑膜が形成される。なお、さらにベーキング処理を行うと、アウトガス量をより低減できるため好ましい。ベーキング処理の条件は、例えば、圧力１０Ｐａ以下、温度１００℃以上、処理時間４時間以上である。
次に、実施例の薄肉転がり軸受に使用した潤滑剤について説明する。潤滑剤は、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン（Ｎｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ）６０質量部と、粒径１μｍ以下のＰＴＦＥ粉末４０質量部とを混合し、この混合物１質量部とヘキサン，アサヒクリンＡＫ−２２５（旭硝子株式会社製）等の希釈溶媒９９質量部とを混合したものである。なお、ＰＴＦＥ粉末としては、溶媒中にＰＴＦＥ粉末が分散した分散物（デュポン社製のドライフィルムＲＡ／ＩＰＡ）を用い、ＰＴＦＥ粉末の量が上記の数値となるような量のＰＴＦＥ粉末分散物を使用した。【０１１１】
次に、発塵性の評価方法について説明する。実施例及び比較例の薄肉転がり軸受を、図２７に示すような装置に組み込んで、下記の条件で２４時間にわたって駆動し、その間に生じた発塵の量を測定した。なお、図２７中の符号６２１は試験軸受、符号６２２は軸、符号６２３はモーメント荷重用おもり、符号６２４はアキシアル荷重用コイルバネである。
アキシアル荷重：１８Ｎ
モーメント荷重：１Ｎ・ｍ
アクチュエータの揺動角度：−６０°〜＋６０°
アクチュエータの揺動速度：４０サイクル／ｍｉｎ
試験結果を図２８のグラフに示す。なお、グラフに示した発塵量の数値は、実施例の薄肉転がり軸受の発塵量を１とした場合の相対値で示してある。グラフから分かるように、実施例の薄肉転がり軸受は、フッ素グリースを封入した比較例の薄肉転がり軸受と比べて、発塵量が１／２０と極めて低発塵性であった。【０１１２】
本発明の薄肉転がり軸受は、真空環境下，清浄環境下においても好適に使用可能であるので、例えば半導体製造設備，液晶パネル製造設備，ハードディスク製造設備等の搬送装置，搬送ロボットに好適に使用可能である。
〔第五の実施形態〕
本発明は転動装置に関し、特に転動部位に潤滑が施された転動装置に関する。なお、第一〜第四実施形態の軸受と関連性を有している部分もある。【０１１３】
転がり軸受、リニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじ装置などの転動装置は、例えば半導体製造装置内部に配設される搬送系装置に用いられることがある。このような真空環境下あるいはクリーンルーム等の清浄雰囲気中（以下、「真空環境下等」と記すこともある。）で使用される転動装置には、動作円滑性、高耐久性などに加え、低発塵性が要求される。
このため、従来においては、転動装置の転動部位に潤滑剤を塗布・封入することにより、転動体及び転動体と接触する部位の摩耗を防ぎ、動作の円滑性を保っている。また、発塵等による汚染がほとんど許容されない前述の真空環境下等で用いられる転動装置においては、極めて揮発性が低いフッ素系潤滑油を基油としたフッ素系潤滑剤を用いることにより、転動装置外部に飛散あるいは蒸発する潤滑剤の量を抑制している。【０１１４】
日本国特許公開公報  ２００１年第１７３６６７号及び日本国特許公開公報  昭和６２年第２４６６２１号には、このようなフッ素系潤滑剤を用いた転動装置の例が示されている。これらの転動装置では、潤滑部位にフッ素系潤滑剤を付着させて、該フッ素系潤滑剤からなる潤滑膜を形成している。また、フッ素系潤滑剤として、分子構造中に官能基を有し、軸受材料との親和性が高いフッ素系潤滑剤を用いることにより、軸受材料に強固に吸着する潤滑膜を形成し、低発塵性及び耐久性を実現している。【０１１５】
また、フッ素系潤滑剤の一例として日本国特許公開公報  平成１年第２８４５４２号には、基油としてフッ素系潤滑油と、増ちょう剤としてポリテトラフルオロエチレンと、を含有するフッ素系グリースが、示されている。さらに、日本国特許公開公報  ２００３年第１３９７４号及び日本国特許公開公報  ２００２年第３５７２２５号には、フッ素系グリースを封入して用いる転動装置の例が示されている。また、日本国特許公開公報  平成５年第２４０２５７号には、このポリテトラフルオロエチレンを主として含有するフッ素系固体潤滑剤を用いた転がり軸受が示されている。【０１１６】
しかしながら、上記フッ素系グリースを使用した場合には、外部飛散を抑制するためにフッ素系グリースの使用量を少量にする必要があるが、この場合には、潤滑作用の不足や耐久性の低下を余儀なくされる。これに対し、上記フッ素系高分子固体潤滑剤で転動部位をコーティングすることも考えられているが、比較的大きなアキシャル荷重がかかる状況においては、固体潤滑剤の剥離や欠落が生じたり、摩耗による発塵が多くなるので、耐久性及び低発塵性の点で不十分な場合がある。【０１１７】
また、上述のように、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油を付着させることにより、低発塵性、耐久性を向上させる方法が提案されているが、軸受材料等に化学的に付着している分子は一分子層であり、余分の官能基を有するフッ素系潤滑油は、化学的に付着している訳ではない。一般に官能基を有するフッ素系潤滑油は、官能基を有しないフッ素系潤滑油と比較して蒸気圧が高い。このため、化学的に付着していない余分のフッ素系潤滑油が蒸発することによりアウトガスが発生しやすい。さらに、余分なフッ素系潤滑油は発塵粒子としても放出されることから、アウトガスや発塵による有機汚染がほとんど許容されない環境下で使用するためには、アウトガスや発塵をより高度に抑制可能な対策が要求されることとなる。この点、余分なフッ素系潤滑油が存在せず一分子層のみならば、上記アウトガス等の問題はなくなるものの、耐久性は不十分といわざるを得ない。【０１１８】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、真空環境下等において好適に使用でき、装置から発生する塵埃やアウトガスが少なく、優れた耐久性を有する転動装置を提供することを目的とする。
本発明の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記外方部材の軌道面と前記内方部材の軌道面と前記転動体の転動面と、のうちの少なくとも１つに、オイルプレーティング処理により、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下の潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成したことを特徴とする。【０１１９】
ここで、オイルプレーティング処理とは、前記外方部材の軌道面、前記内方部材の軌道面、あるいは、前記転動体の転動面に、薄膜を付着させるための処理をいう。例えば、後述のように、希釈した潤滑剤を前記転動面等に付着させ、熱処理により希釈溶媒を除去することにより、本発明にかかる潤滑膜を形成可能である。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、低発塵化の達成には、潤滑油にフッ素樹脂を添加することが有効であることを見出した。２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下の潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑剤で潤滑膜を形成すれば、軌道面には潤滑剤が常に供給されて軌道面と転動面とが直接的に接触することなく、かつ、余分な潤滑油がフッ素樹脂によりトラップされるため、低発塵及び低アウトガスで潤滑作用が安定的に維持される。また、固体潤滑膜とは異なり流動性が保たれることから、固体潤滑膜において発生した剥離や欠落、摩耗による発塵が抑制される。さらに、オイルプレーティング処理によって潤滑膜を形成させることから、通常のグリース潤滑などに比べ回転抵抗がきわめて小さくなるために、高精度な回転性能が得られる。【０１２０】
上記のように、本発明における潤滑油は２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下であり、蒸気圧が低いものであるほどアウトガスが少なく好ましい。一方、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａを超えると、フッ素樹脂を添加してもアウトガス抑制の効果が十分に得られない。さらに、従来においては潤滑膜を薄く形成することにより発塵及びアウトガスの抑制を行わなければならなかったが、本発明においてはフッ素樹脂の添加により発塵及びアウトガスの抑制効果が得られることから、潤滑膜を若干厚く形成することができ、このため耐久性の向上も図ることができる。すなわち、潤滑膜は、前記潤滑膜を形成すべき面における粗さの山をそれぞれ覆うことができる程度にまで形成させることが望ましい。これよりも潤滑膜が薄くなると、一部の上記山が容易に露出してしまい、接触する相手側の油膜をかきとりやすくなる境界潤滑状態となって局部的な焼き付きが容易に発生するなど、耐久性が不十分となるからである。逆にあまりに潤滑膜が厚くなると、余分な潤滑剤が飛散しやすくなるため、発塵やアウトガスの抑制効果が低下する。このような潤滑膜の厚さの調整は、例えば後述するオイルプレーティング処理において、潤滑膜を形成すべき面に付着させる潤滑剤の希釈溶液の希釈濃度を調節することなどによって、行うことができる。【０１２１】
また、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略称する）のほか、四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などを好適に使用できる。
本発明の転動装置においては、前記潤滑油は、フッ素系潤滑油であることが好ましい。潤滑油としてフッ素系潤滑油を用いれば、揮発性が極めて低いのでアウトガスが少ない。また、本発明の転動装置においては、前記潤滑剤中の前記フッ素樹脂の含有量を５質量％以上４０質量％以下とすることが好ましい。フッ素樹脂の含有量が５質量％より低い場合には、発塵抑制効果が劣化し、４０質量％よりも高い場合には、潤滑油の含有量が低くなるため、潤滑性が劣化する。より望ましくは、１０質量％以上３０質量％以下である。【０１２２】
さらに、本発明の転動装置においては、前記フッ素系潤滑油を、分子構造中に官能基を有しないフッ素系潤滑油１０質量％以上９８質量％以下と、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油９０質量％以下２質量％以上と、で構成することが好ましい。
このように、フッ素系潤滑油として、上記軌道面等を構成する材料との親和性が高い、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油を用いて、軌道面等に強固に付着する潤滑膜を形成させることにより、耐久性や発塵抑制効果を向上することができる。一方、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油は、一般に蒸気圧が高くアウトガスが発生しやすいことから、材料への強固な付着によりもたらされる効果を維持しつつ、使用される環境の条件に応じたアウトガス量となるように、その含有量を調節することが望ましい。【０１２３】
すなわち、潤滑剤へのフッ素樹脂の添加により、従来よりもアウトガスを抑制することができるが、よりアウトガス抑制の要求が厳しい環境においては、前記のような組成、すなわち、分子構造中に官能基を有しないフッ素系潤滑油１０質量％以上９８質量％以下と、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油９０質量％以下２質量％以上と、でフッ素系潤滑油を構成することが望ましい。
また、アウトガス抑制の要求がさらに厳しい環境においては、分子構造中に官能基を有しないフッ素系潤滑油５０質量％以上９８質量％以下と、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油５０質量％以下２質量％以上と、でフッ素系潤滑油を構成することが望ましい。さらに、アウトガス抑制の要求がもっとも厳しい環境においては、フッ素系潤滑油として、分子構造中に官能基を有しないフッ素系潤滑油のみを用い、フッ素樹脂を添加することにより、アウトガスを抑制することが望ましい。【０１２４】
さらに、本発明の転動装置においては、前記潤滑油は、アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分として含有することが好ましい。アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分として含有する潤滑油は、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下であるので真空中においてもアウトガスの抑制効果がある。加えて、これら炭化水素系の潤滑油はフッ素系潤滑油と比べると潤滑性に優れており、転動装置を長寿命にする。【０１２５】
さらに、本発明の転動装置においては、前記潤滑剤中の前記フッ素樹脂の含有量を５質量％以上６０質量％以下とすることが好ましい。フッ素樹脂の含有量が５質量％より低い場合には、発塵抑制効果が劣化し、６０質量％よりも高い場合には、潤滑油の含有量が低くなるため、潤滑性が劣化し、トルクが増加する。より望ましくは、５質量％以上４０質量％以下である。
さらに、本発明の転動装置においては、前記潤滑膜は、前記潤滑剤０．５質量％以上１０質量％以下と希釈溶媒９９．５質量％以下９０質量％以上とからなる潤滑剤希釈溶液を、該潤滑膜を形成すべき面に付着させて、５０℃以上２５０℃以下で、１５分間以上３００分間以下加熱し、前記希釈溶媒を除去することにより形成したものであることが好ましい。【０１２６】
このようなオイルプレーティング処理により、前記作用、効果を発揮する潤滑膜の形成が可能である。この場合において、潤滑剤の含有量が０．５質量％より低い場合には、前記軌道面及び転動面に付着する潤滑膜が薄くなり過ぎるため、上述のように耐久性が不十分となる。一方、１０質量％より高いと潤滑剤希釈溶液がべとつき、均一な付着や作業性に悪影響を及ぼすと共に、潤滑膜が厚くなり過ぎるため、上述のように発塵やアウトガスの抑制効果についての劣化を招くこととなる。【０１２７】
また、加熱温度及び加熱時間については、上記の上限温度及び上限加熱時間を超える場合には、潤滑膜を構成する潤滑剤の潤滑性が劣化し、また、内方部材及び外方部材の軌道面や転動体の転動面の硬度低下及び寸法変化の原因となる。逆に、あまりに低い温度や短い加熱時間に設定すると、希釈溶媒を完全に除去することができない。このため、実際のオイルプレーティング処理の際には、上記の範囲内であって、かつ、用いた希釈溶媒の種類や含有量に応じて該希釈溶媒を除去するのに十分な加熱温度及び加熱時間を設定する。また、軌道面等を構成する材料についても考慮し、例えば焼入れ・焼き戻し処理した鋼を用いる場合には、上記硬度低下及び寸法変化をもたらさないような加熱温度及び加熱時間を設定する。【０１２８】
ここで、前記潤滑剤希釈溶液の付着方法としては、例えば、塗布や、噴霧等が挙げられる。あるいは、前記潤滑剤希釈溶液中に浸漬後、引き上げる方法も用いることができる。この場合は、組み立てた転動装置を浸漬してもよいし、転動装置の部品を浸漬して潤滑膜を形成した後に組み立ててもよい。
また、前記希釈溶媒は、潤滑油及びフッ素樹脂双方の溶媒として用いることができるものであり、具体例としては、代替フロン系の希釈溶媒、パーフロオロカーボン（ＰＦＣ）、フッ素系不活性溶液のノベック（住友スリーエム株式会社製）、バートレル（デュポン株式会社製）、及び、ガルデン（アウジモント株式会社製）などが挙げられる。炭化水素系の潤滑油を用いる場合には、希釈溶媒としてヘキサンなども用いることができる。【０１２９】
さらに、本発明の転動装置においては、前記外方部材の軌道面及び前記内方部材の軌道面の中心線平均粗さＲａをそれぞれ０．０２μｍ以上０．２μｍ以下とし、前記転動体の転動面の中心線平均粗さＲａを０．００２μｍ以上０．０１μｍ以下とすることが好ましい。
このような表面粗さに設定することにより、接触面の面圧を抑制して耐久性を向上させることができる。これとともに、上述のような表面粗さに設定することにより、潤滑膜を少量に抑えるられるため、余分な潤滑油の飛散を防止し、発塵及びアウトガスの抑制効果についても高めることができる。【０１３０】
さらに、本発明の転動装置は、真空中あるいはクリーンルームで用いることができる。本発明による転動装置は、発塵量及びアウトガスの量が非常に低量であるので、真空中や精密機械製造工場等のクリーンルーム等での使用に好適である。
以上詳細に説明したように、本発明の転動装置によれば、潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成することにより、高度な回転性能を維持しつつ、発塵及びアウトガスを抑制することができるとともに、耐久性にも優れる。【０１３１】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において参照する各図においては、第五の実施形態における他の図と同等の部分が同一符号によって示されている。
〔第五の実施形態のＡ〕
図２９は、フッ素系潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑剤（フッ素系潤滑剤）を用いてオイルプレーティング処理を施した転がり軸受（転動装置）７１０の、転動体としての玉７１３の一部分を破断して示した断面図である。転がり軸受７１０は、外輪（外方部材）７１２と、内輪（内方部材）７１１と、玉７１３と、プレス加工により製造した波形の保持器７１４と、を備えている。【０１３２】
より具体的には、外輪７１２、内輪７１１、玉７１３、及び、保持器７１４は、一般的に軸受用として使用されている金属材料で形成される他、例えば耐食性を有する金属材料により形成される。この種の金属材料としては、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２などの軸受鋼、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃなどのマルテンサイト系ステンレス鋼、ＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０などの析出硬化型ステンレス鋼、及び、これらの金属材料に浸炭処理、窒化処理や、ダイヤモンドライクカーボンの皮膜処理などの適当な硬化熱処理を施したものなどが挙げられる。【０１３３】
この硬化熱処理により得られた硬質膜のうちダイヤモンドライクカーボン膜は、ダイヤモンドライクカーボンが高硬度で自身も摩耗せず、且つ、相手材を摩耗させない性質を有することから、特に好ましい。また、金属元素を含有する形態のダイヤモンドライクカーボンも好適である。  
硬質膜の成膜方法は特に限定されることはないが、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、イオンプレーティング等の方法で成膜することができる。硬質膜がダイヤモンドライクカーボン膜である場合は、スパッタリングの一種であるアンバランスドマグネトロンスパッタリング法（非平衡型スパッタリング法）が好適である。【０１３４】
硬質膜の膜厚は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。硬質膜の膜厚が０．５μｍ未満では、耐摩耗性が発揮されない。一方、硬質膜の膜厚が１０μｍを超えると、硬質膜自体の内部応力により硬質膜が破断する可能性があることに加えて、成膜コストも高くなり好ましくない。特に、硬質膜がダイヤモンドライクカーボン膜である場合は、膜厚を１μｍ以上１０μｍ以下とすることがより好適である。
また、軌道輪，転動体がＳＵＪ２，ステンレス鋼等の鋼製である場合には、この鋼製の下地層とダイヤモンドライクカーボン膜との間に、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｆｅ等から選択される少なくとも一種の金属からなる中間層を設けてもよい。あるいは、前記金属と炭素とからなり、最表層であるダイヤモンドライクカーボン膜に向かって炭素濃度が増加する傾斜中間層を設けてもよい。これらの中間層，傾斜中間層の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。【０１３５】
また、転がり軸受が軽荷重用途であれば、例えばＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼や、チタン合金に表面硬化処理を施したものを金属材料として用いることができる。なお、玉７１３には、上記金属材料のほかに窒化けい素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックを用いることができる。
上記に列挙した金属材料及びセラミックの中でも、耐食性を有する材料を用いることが好ましく、特に、外輪７１２及び内輪７１１にはマルテンサイト系ステンレス鋼を用い、玉７１３にはマルテンサイト系ステレンス鋼及びセラミックを用いることが望ましい。その理由は以下の通りである。通常、転がり軸受に耐食性を持たせるために、潤滑剤中に防錆剤を添加するという方法が取られる。ところが、この防錆剤は本発明の潤滑膜を構成するフッ素系潤滑剤の成分と比べ蒸発しやすいことから、防錆剤の添加は発塵やアウトガスを増加させる要因となってしまう。そこで、内輪７１１、外輪７１２等に耐食性の材料を用いれば、耐食性を実現するとともに、潤滑剤の使用量を低減できるので本発明が目的とする発塵及びアウトガスの抑制も達成することができる。【０１３６】
また、保持器７１４には、上記金属材料の他、黄銅、チタン材などが好適に用いられるが、合成樹脂材料を用いることもできる。この合成樹脂材料としては、例えばＰＴＦＥ、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ナイロン４６等のエンジニアリングプラスチックなどの使用も可能である。これらの合成樹脂材料には、ガラス繊維などの強化繊維が添加されていてもよい。保持器７１４の形式は、波形の他に、冠形、もみ抜き形とすることもできる。【０１３７】
そして、本実施の形態における転がり軸受７１０には、外輪７１２の玉７１３との接触面（軌道面）、内輪７１１の玉７１３との接触面（軌道面）、及び、玉７１３の転動面に、オイルプレーティング処理により、フッ素系潤滑剤からなる潤滑膜７１５が形成されている。図３０は、外輪７１２の軌道面、内輪７１１の軌道面、あるいは、玉７１３の転動面に対する潤滑膜の形成状態を示す拡大模式図である。図３０に示される転がり軸受７１０には、潤滑膜７１５を形成すべき面Ｄにおける粗さの山頂線（同図中では、一点鎖線Ｂにより示されている）を越える程度に（同図中では実線Ｅで示される位置まで）、潤滑膜７１５が形成されている。このように、面Ｄを粗さの山がそれぞれ露出しない程度に潤滑膜で覆うことにより、耐久性を向上させることができる。なお、潤滑膜７１５は、図３０に示されるように軌道面等に連続的に形成されることが望ましいが、不連続的、例えば島状に形成されていてもよい。【０１３８】
また、本実施の形態における転がり軸受７１０の外輪７１２の軌道面、及び、内輪７１１の軌道面の中心線平均粗さＲａはそれぞれ０．０２μｍ以上０．２μｍ以下に、玉７１３の転動面の中心線平均粗さＲａは０．００２μｍ以上０．０１μｍ以下に、設定されている。このような表面粗さに設定することにより、形成すべき潤滑膜７１５の量を抑えて、発塵抑制効果を向上させることができる。潤滑膜７１５を形成するフッ素系潤滑剤は、フッ素樹脂としてＰＴＦＥパウダーと、フッ素系潤滑油と、を含有するものであり、いわゆるゲル状になっている。【０１３９】
フッ素系潤滑油としては、例えば、フルオロポリエーテル重合体又はポリフルオロアルキル重合体が用いられる。このフルオロポリエーテル重合体としては、−ＣX Ｆ2X−Ｏ−という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要な繰り返し単位とする重合体で、数平均分子量が１０００〜５００００であるものが挙げられる。また、ポリフルオロアルキル重合体は、Ｒ1 −（ＣＦ2 ）n −Ｒ2 という式（ｎは自然数）で表されるものであり、Ｒ1 及びＲ2 としては下記化１３に示すものが挙げられる。なお、Ｒ1 及びＲ2 は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。【０１４０】
【化１３】
2006080527.tif 000014
また、フッ素系潤滑油には、分子構造中に官能基を有しないものに加え、分子構造中に官能基を有するものを一定量添加させても良い。この官能基については、金属に対して親和性の高いもの、例えばエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、メルカプト基、スルフォン基又はエステル基などが好ましく、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油の例としては、下記化１４，１５に示すものが挙げられる。【０１４１】
【化１４】
2006080527.tif 000015
【０１４２】
【化１５】
2006080527.tif 000016
【０１４３】
上述のフッ素系潤滑油として、より詳しくは、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）あるいはその誘導体との混合物、例えばアウジモント株式会社の商品名フォンブリン（ＦＯＮＢＬＩＮ）Ｙスタンダード、フォンブリンエマルジョン（ＦＥ２０，ＥＭ０４など）又はフォンブリンＺ誘導体（ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＥＡＬ，ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＩＡＣ，ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＩＳＯＣ，ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＯＬ，ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＯＬＴＸ２０００，ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＴＥＴＲＡＯＬなど）が好適に用いられる。【０１４４】
フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥのほか、四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などを用いることができる。
上記フッ素系潤滑油と上記ＰＴＦＥパウダーを混合したものを、フッ素系潤滑剤として用いる。しかし、上記例示したフッ素系潤滑油にＰＴＦＥパウダーを混合したままでは、いずれも濃度が高いので、後述するように適当な希釈溶媒で希釈したフッ素系潤滑剤希釈溶液を、オイルプレーティング処理に用いることが好ましい。【０１４５】
次に、オイルプレーティング処理の一例を説明する。まず、外輪７１２、内輪７１１、玉７１３、及び、保持器７１４をそれぞれ組み立てて転がり軸受７１０を完成状態としてから、脱脂洗浄後この外輪７１２及び内輪７１１間で玉７１３の存在する箇所に、用意したフッ素系潤滑剤希釈溶液をスポイドなどにより必要量だけ注入する。その後、転がり軸受７１０を数回回転させることにより、フッ素系潤滑剤希釈溶液を外輪７１２、内輪７１１、玉７１３、及び、保持器７１４の転動部位、摺動部位に付着させる。このフッ素系潤滑剤希釈溶液の供給は、塗布により行ってもよいし、スプレーを用いた噴霧により行ってもよい。あるいは、フッ素系潤滑剤希釈溶液の貯留槽に組み立てた転がり軸受７１０を浸漬後に引き上げることにより、フッ素系潤滑剤希釈溶液の供給を行ってもよい。【０１４６】
ここで用意したフッ素系潤滑油は、例えば、フォンブリンＺ  ２５（分子構造中に官能基を有しないフッ素系潤滑油）９０質量％と、フォンブリンＺ  ＤＯＬ（分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油）１０質量％と、から構成されるものである。また、付着させたフッ素系潤滑剤希釈溶液は、このフッ素系潤滑油８０質量％と粒径１μｍ以下のＰＴＦＥパウダー２０質量％とを混在させてなるフッ素系潤滑剤を調整し、これを１質量％となるまで希釈溶媒アサヒクリンＡＫ−２２５（旭硝子株式会社製）で希釈して得たものである。【０１４７】
この後、フッ素系潤滑剤希釈溶液を付着させた転がり軸受７１０の全体を１２０〜１４０℃で約３０分間加熱し、付着したフッ素系潤滑剤希釈溶液中に含まれる希釈溶媒を除去する。このようにして、フッ素系潤滑剤からなる潤滑膜を形成することができる。ここで、上述した実施形態に関して、発塵量試験、アウトガス速度試験、及び、トルク耐久試験を行ったので説明する。発塵量試験、アウトガス速度試験、及び、トルク耐久試験における比較例については、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油、具体的には末端にカルボキシル基を有する含フッ素重合体（ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＩＡＣ）のみからフッ素系潤滑剤を構成し、使用した。希釈溶媒、オイルプレーティング処理方法や、転がり軸受の構成などの他の条件は、上述と同様である。なお、実施例及び比較例ともにオイルプレーティング処理に用いるフッ素系潤滑剤希釈溶液の希釈濃度は１％とした。【０１４８】
また、試験軸受は日本精工株式会社製呼び番号６０８である。さらに、内輪及び外輪の軌道面の表面粗さＲａは０．０５μｍに、玉の表面粗さＲａは０．００５μｍに、それぞれ設定され、上述したようなオイルプレーティング処理によって、潤滑膜が形成されているものである。
まず、発塵量試験について説明する。図３１の（ａ）には、発塵量試験を行う際に用いた軸受回転試験機（日本精工株式会社製）が示されている。試験軸受７５０の内輪７５０ａを、軸受回転試験機のスピンドル軸（ＳＵＳ４４０Ｃ製）７５１に取り付ける。このとき、試験軸受７５０へのアキシアル荷重は、スプリング７５５により調整可能となっている。【０１４９】
そして、スピンドル軸７５１の一端には磁性流体シールユニット７５６が設けられ、スピンドル軸７５１にはモータ７５４の回転トルクがプーリ７５７，ベルト７５８，プーリ７５９，及び磁性流体シールユニット７５６を介して伝わるようになっている。一方、試験軸受７５０の外輪７５０ｂはハウジング７５２を介して微小荷重変換器７６０に接続されており、したがって、微小荷重変換器７６０を用いて試験軸受７５０のトルクを測定できるようになっている。【０１５０】
また、試験軸受７５０は容器７６１及び隔壁７６２に囲まれ、その空間の底部はレーザ光散乱式パーティクルカウンタ７６３に接続されている。一方、この囲まれた空間の上部には、フィルタ７６４を介して空気導入口７６５が設けられている。そして、空気導入口７６５から容器７６１及び隔壁７６２で囲まれた空間に清浄な空気を所定の流量で供給することにより、空気導入口７６５からパーティクルカウンタ７６３へ向けて気流が生じるため、試験軸受７５０から生じる摩耗粉の量をパーティクルカウンタ７６３で検出できるようになっている。【０１５１】
試験軸受７５０の回転速度が１０００ｒｐｍ、荷重が５０Ｎという試験条件で発塵量試験を行った結果は、図３１の（ｂ）に示すように、本実施形態のものの方が、比較例のものに比べて発塵量（個／ｍ3 ）が１／１０以下ときわめて低いレベルとなった。次に、アウトガス速度試験（スループット法）について説明する。図３２の（ａ）には、本試験に用いられたアウトガス速度評価試験装置が示されている。
アウトガス速度評価試験装置においては、試験軸受７９０が収容される試料室７９２と、ターボ分子ポンプ７９６及びロータリーポンプ７９７が接続された分析室７９１とが、直径Ｒが２〜３ｍｍの円形の断面を有するオリフィス７９３により連通している。そして、ターボ分子ポンプ７９６及びロータリーポンプ７９７によって分析室７９１内の気体を吸引すると、分析室７９１の気圧は試料室７９２内よりも低くなるので、試料室７９２内の気体がオリフィス７９３を通って分析室７９１内へ流れ込む。なお、同図中の分析室７９１には、四重極質量分析計７９８も設置されており、試料室７９２で発生し分析室７９１に流入した気体の種類を分析可能になっている。【０１５２】
この試料室７９２から分析室７９１へ気体が流れ込む状態において、試料室７９２及び分析室７９１にそれぞれ設置されたイオンゲージ７９４，７９５により気圧を測定して、試験軸受７９０からのアウトガスの発生速度（アウトガス速度）を測定する。アウトガス速度は下記の式（１）により求められる。
Ｑｂ＝Ｃ（Ｐ2 −Ｐ1 ）−Ｑｃ  ・・・（１）
ここで、式（１）中の各値は、次の通りである。【０１５３】
Ｑｂ：試験軸受のアウトガス速度（Ｐａ・ｍ3 ／ｓ）
Ｑｃ：チャンバーのアウトガス速度（Ｐａ・ｍ3 ／ｓ）
Ｃ：オリフィスのコンダクタンス（定数）（ｍ3 ／ｓ）
Ｐ1 ：分析室チャンバー圧力（Ｐａ）
Ｐ2 ：試料室チャンバー圧力（Ｐａ）
なお、上記チャンバーのアウトガス速度Ｑｃは、試料室７９２に試験軸受７９０を収容しない時に測定されるアウトガス速度であり、気圧の測定値に基づいて下記の式（２）により求められるものである。【０１５４】
Ｑｃ＝Ｃ（Ｐ2 ' −Ｐ1 ' ）  ・・・式（２）
ここで、Ｐ1 ' ，Ｐ2 ' は、それぞれ試験軸受７９０を収容しない時に測定される分析室チャンバー圧力及び試料室チャンバー圧力である。
また、アウトガス速度試験結果については、図３２の（ｂ）に示すように、本実施形態の方が比較例と比べて約１／５と格段に低くなることが分かった。なお、図３２に示すアウトガス速度は、比較例のアウトガス速度を１とした場合の相対値で示してある。【０１５５】
さらに、トルク耐久試験について説明する。トルク耐久試験においては、上記発塵量試験と同様に、図３１の（ａ）に示される軸受回転試験機（日本精工株式会社製）を使用した。回転速度を１０００ｒｐｍ、荷重を５０Ｎとして試験軸受７５０を駆動させ、所定時間経過後における試験軸受７５０のトルクを微小荷重変換器７６０を用いて測定した。このトルク耐久試験（大気中）の結果については、図３３に示すように、比較例のものは試験開始から１００時間を超えたあたりでトルク値が著しく高くなったが、本実施形態のものは５００時間を超えても低いトルク値のまま、ほとんど変化なく継続できた。【０１５６】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。例えば、本実施形態では、深溝玉軸受に本発明を適用しているが、その他の軸受形式の転がり軸受にも本発明を適用できる。また、転がり軸受の他に、図３４及び図３５に示すリニアガイド装置やリニアベアリングなどの直動型軸受や、図３６に示すボールねじ装置などにも本発明を同様に適用できる。
図３４は、リニアガイド装置（転動装置）７２０を、エンドキャップを省略して示した正面図である。リニアガイド装置７２０（日本精工株式会社製呼び番号：ＬＳ２０ＡＬ）は、両側面に軸方向に断面円弧状の転動体転動溝７２１ａを有する角形の案内レール（内方部材）７２１と、案内レール７２１に軸方向に相対移動可能に跨架される横断面形状がほぼコ字状のスライダ（外方部材）７２２とを備えている。【０１５７】
スライダ７２２の内側両側面には、案内レール７２１の転動体転動溝７２１ａに対向する断面円弧状の転動体転動溝７２２ａが備えられており、案内レール７２１の転動体転動溝７２１ａとスライダ７２２の転動体転動溝７２２ａとから形成される断面ほぼ円形で直線状のボール転動空間には、転動体としての複数の玉７２３（一部のみ図示した）が転動自在に装填されている。
このようなリニアガイド装置７２０の案内レール７２１の転動体転動溝７２１ａと玉７２３との接触面、及び、スライダ７２２の転動体転動溝７２２ａと玉７２３との接触面は、上記実施形態の転がり軸受７１０の内・外輪の軌道面に相当し、リニアガイド装置７２０における玉７２３が、上記実施形態の転がり軸受７１０における玉７１３に相当する。したがって、これらの転動体転動溝７２１ａ，７２２ａ、及び、玉７２３は、表面粗さが上記実施形態と同様にそれぞれ設定されており、また上述の方法に従って同様の潤滑膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。そのため、リニアガイド装置７２０は、発塵及びアウトガスが少なく、耐久性に優れている。【０１５８】
また、図３５に示すリニアベアリング７３０は、軸（内方部材）７３１と、軸７３１の外方に配置された外筒（外方部材）７３２と、軸７３１の外周面７３１ａと外筒７３２の内径面７３２ａとの間において転動自在に装填された複数の玉７３３と、を備え、玉７３３の転動に従って、軸７３１又は外筒７３２がその軸線方向に相対移動する構成となっている。なお、留め金７３４は、玉７３３の転動に伴う一定距離以上の移動を阻止するためのものである。【０１５９】
このようなリニアベアリング７３０の軸７３１の外周面７３１ａ、及び、外筒７３２の内径面７３２ａは、上記実施形態の転がり軸受７１０の内・外輪の軌道面に相当し、リニアベアリング７３０における玉７３３が、上記実施形態の転がり軸受７１０における玉７１３に相当する。したがって、これらの外周面７３１ａ、内径面７３２ａ、及び、玉７３３は、表面粗さが上記実施形態と同様にそれぞれ設定されており、また上述の方法に従って同様の潤滑膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。そのため、リニアベアリング７３０は、発塵及びアウトガスが少なく、耐久性に優れている。【０１６０】
また、図３６に示すボールねじ装置７４０は、外周面に螺旋状の軌道溝を有するねじ軸（内方部材）７４１と、内周面に螺旋状の軌道溝を有するナット（外方部材）７４２と、それらの両軌道溝間に転動自在に介装される複数の玉（転動体）７４３とを含み、ねじ軸７４１又はナット７４２のいずれか一方の回転動作によりねじ軸７４１の軸線方向に一方が直線的に相対移動する構成である。なお、玉７４３は、ねじ軸７４１の軌道溝７４１ａとナット７４２の軌道溝７４２ｂとの間を転動した後、ナット７４２に付設されるサーキュレータチューブ７４４を通って循環する形態になっている。【０１６１】
このようなボールねじ装置７４０におけるねじ軸７４１の軌道溝及びナット７４２の軌道溝の表面が、上記実施形態の転がり軸受７１０における内・外輪７１１，７１２の軌道面に相当し、また、ボールねじ装置７４０における玉７４３が、上記実施形態の転がり軸受７１０における玉７１３に相当する。したがって、これらのねじ軸７４１の軌道溝、ナット７４２の軌道溝、及び、玉７４３は、表面粗さが上記実施形態と同様にそれぞれ設定されており、また上述の方法に従って同様の潤滑膜（図示せず）をそれぞれ形成されている。そのため、ボールねじ装置７４０は、発塵及びアウトガスが少なく、耐久性に優れている。【０１６２】
〔第五の実施形態のＢ〕
第五の実施形態のＡと異なる点は、本発明における潤滑膜を構成する潤滑油として、フッ素系潤滑油の代わりに炭化水素系の潤滑油を用いている点である。以下、この炭化水素系の潤滑油及び該潤滑油を含有する潤滑剤のオイルプレーティング処理を中心に説明する。
図３７は、炭化水素系潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑剤を用いてオイルプレーティング処理を施した転がり軸受（転動装置）７７０の、転動体としての玉７７３の一部分を破断して示した断面図である。第五の実施形態のＢの転がり軸受７７０は、図２９に示した転がり軸受７１０とほぼ同様の構成を有するものであり、潤滑膜７７５の構成材料、及び、潤滑膜７７５の付着状態においてのみ異なっている。なお、符号７７１は内輪、７７２は外輪、７７３は玉、７７４は保持器である。【０１６３】
図３８は外輪７７２の軌道面、内輪７７１の軌道面、あるいは、玉７７３の転動面に対する潤滑膜７７５の形成状態を示す拡大模式図であり、同図（ａ）には外輪７７２（内輪７７１）の軌道面、同図（ｂ）には玉７７３の転動面が示されている。
同図に示されるように、本実施形態では、潤滑膜７７５を形成すべき面における粗さの山頂線と同等程度の位置まで、潤滑膜７７５が形成されている。耐久性を向上させるためには第五の実施形態のＡのように粗さの山頂線を越える程度に軌道面等を潤滑膜で覆うことが望ましいが、本実施形態のように潤滑膜を上記山頂線と同等程度の位置まで形成させてもよい。この場合には潤滑膜の量が少ないので発塵及びアウトガスがより少ない。なお、同図では、潤滑膜７７５は軌道面等に連続的に形成されているが、不連続的、例えば島状に形成されていてもよい。【０１６４】
また、本実施形態における転がり軸受７７０の外輪７７２の軌道面、及び、内輪７７１の軌道面の中心線平均粗さＲａはそれぞれ０．０２μｍ以上０．２μｍ以下であり、より好ましくは０．０２μｍ以上０．０８μｍ以下である。玉７１３の転動面の中心線平均粗さＲａは０．００２μｍ以上０．０１μｍ以下であり、より好ましくは０．００２μｍ以上０．００５μｍ以下である。
この潤滑膜７７５を形成する潤滑剤は、フッ素樹脂パウダーと、アルキル化シクロぺンタン又はポリフェニルエーテルを主成分として含有する潤滑油と、を含有するものであり、いわゆるゲル状になっている。【０１６５】
このようなアルキル化シクロペンタンとしては、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンがあげられる。なお、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンとしては、例えば、ＮｙｅＬｕｂｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ（商品名）が市販されている。また、トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン、テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−オクチルシクロペンタン、トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン、テトラ−２−エチルヘキシルシクロペンタン等のようなアルキル化シクロペンタンは、蒸気圧が２０℃で１×１０-5Ｐａ以下（例えば、１×１０-7〜１×１０-8Ｐａ）と低いので、潤滑油として用いることができる。このようなアルキル化シクロペンタンを用いれば、本発明の転動装置は真空中において使用しても潤滑剤が蒸発することがほとんどない。【０１６６】
ポリフェニルエーテルとしては、例えば、株式会社松村石油研究所のフェニルエーテル型合成油を用いることができ、このうちペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル、モノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテルが好適に使用できる。これらのポリフェニルエーテルは蒸気圧が低く、耐熱性にも優れるため真空中や高温環境下においてもアウトガスが少ない。【０１６７】
次に、本実施形態の潤滑剤のオイルプレーティング処理の一例を説明する。まず、外輪７７２、内輪７７１、玉７７３、及び、保持器７７４をそれぞれ組み立てて転がり軸受７７０を完成状態としてから、脱脂洗浄後この外輪７７２及び内輪７７１間で玉７７３の存在する箇所に、用意した潤滑剤の希釈溶液をスポイドなどにより必要量だけ注入する。その後、転がり軸受７７０を数回回転させることにより、希釈溶液を外輪７７２、内輪７７１、玉７７３、及び、保持器７７４の転動部位、摺動部位に付着させる。この希釈剤の供給は、塗布により行ってもよいし、スプレーを用いた噴霧により行ってもよい。あるいは、希釈溶液の貯留槽に組み立てた転がり軸受７７０を浸漬後に引き上げることにより、希釈溶液の供給を行ってもよい。【０１６８】
ここで用意した潤滑剤は、例えばＮｙｅＬｕｂｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ（商品名）６０質量％と、粒径１μｍ以下のＰＴＦＥパウダー４０質量％と、からなるものである。この潤滑剤の希釈溶液は、へキサンやアサヒクリンＡＫ−２２５（旭硝子株式会社製）等の希釈溶媒で潤滑剤を１質量％になるまで希釈して得たものである。フッ素樹脂としては、溶媒中にＰＴＦＥが分散したデュポン株式会社製ドライフィルムＲＡ／ＩＰＡを使用した。【０１６９】
この後、希釈溶液を付着させた転がり軸受７７０の全体を１００〜１４０℃で約３０分間加熱し、付着した希釈溶液中に含まれる希釈溶媒を除去する。このようにして、本実施形態の潤滑剤からなる潤滑膜を形成することができる。
ここで、上述した第五の実施形態のＢに関して、発塵量試験、及び、トルク耐久試験を行ったので説明する。発塵量試験、及び、トルク耐久試験における比較例については、分子構造中に官能基を有するフッ素系潤滑油、具体的には末端にカルボキシル基を有する含フッ素重合体（ＦＯＮＢＬＩＮ  Ｚ  ＤＩＡＣ）のみから潤滑剤を構成し、使用した。希釈溶媒の種類、オイルプレーティング処理方法や、転がり軸受の構成などの他の条件は、第五の実施形態のＢにおいて前述したものと同様である。なお、実施例及び比較例ともにオイルプレーティング処理に用いる希釈溶液の希釈濃度は１％とした。【０１７０】
また、試験軸受は日本精工株式会社製呼び番号６０８（内径８ｍｍ、外径２２ｍｍ、幅７ｍｍ）である。さらに、内輪及び外輪の軌道面の表面粗さＲａは０．０５μｍに、玉の表面粗さＲａは０．００５μｍに、それぞれ設定され、これら各面には上述したようなオイルプレーティング処理によって、潤滑膜が形成されている。上記試験軸受についての発塵量試験は、上記第五の実施形態のＡにおける発塵量試験に用いた軸受回転試験機（図３１の（ａ）参照）と同じ試験機を用い、第五の実施形態のＡにおける発塵量試験と同様の方法で行った。また、試験条件も同様であり、試験軸受７５０の回転速度が１０００ｒｐｍ、荷重が５０Ｎである。【０１７１】
試験結果を図３９のグラフに示す。同図に示されるように、本実施形態のものの方が、比較例のものに比べて発塵量（個／ｍ3 ）が１／１０以下ときわめて低いレベルとなった。
次に、上記試験軸受について行ったトルク耐久試験について説明する。このトルク耐久試験においても、上記発塵量試験と同様に図３１の（ａ）に示す軸受回転試験機を使用し、回転速度を１０００ｒｐｍ、荷重を５０Ｎとして試験軸受７５０を駆動させ、所定時間経過後における試験軸受７５０のトルクを微小荷重変換器７６０を用いて測定した。試験結果を図４０のグラフに示す。【０１７２】
同図に示すように、比較例のものは試験開始から１００時間を超えたあたりでトルク値が著しく高くなったが、本実施形態のものは５００時間を超えても低いトルク値のまま、ほとんど変化なく継続できた。
なお、本発明は上述した第五の実施形態のＢのみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。例えば、第五の実施形態のＡにおいても記述したように、深溝玉軸受以外の軸受形式の転がり軸受への適用や、転がり軸受の他に、図３４及び図３５に示すリニアガイド装置やリニアベアリングなどの直動型軸受や、図３６に示すボールねじ装置などにも本発明を同様に適用できる。【０１７３】
〔第六の実施形態〕
本実施形態は、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等の転がり支持装置および真空搬送装置に関する。なお、本実施形態における無機系硬質膜は、前述の第一〜第五の実施形態のＤＦＯ潤滑膜等の潤滑膜の下地としても好適である。
リニアガイドの用途としては、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等を製造する設備の一部であるスパッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置、イオン注入装置等のように内部を真空状態にして使用する装置や、清浄環境下で使用される装置等が挙げられる。このような用途のリニアガイドにおいて、案内レールおよびスライダとしては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）で形成されて表面に焼入れおよび焼戻し処理が施されたものが使用されており、潤滑剤としては、フッ素系グリースが使用されている。【０１７４】
ところで、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等の製品性能は、その表面に微細な粒子（異物）が付着することで損なわれることが知られている。近年、これらの装置の小型化および集積化が進むにつれて、歩留まりを向上させるために、より清浄度の高い環境下で製造することが求められてきている。また、製品の生産性を向上させるために、搬送装置に使用されるリニアガイドの高速化が進むにつれて、これまであまり問題にならなかった微細な粒子の問題が顕著になってきている。さらに、歩留まりの向上に加えて、製品コストを低減させるために、装置自体のメンテナンスフリー化やメンテナンス周期の長期化が要求されるにつれて、これらの装置に使用されるリニアガイドの耐久性が求められてきている。【０１７５】
このような問題を解決するために、日本国特許公開公報  ２００３年第３１４５７２号では、回転導入機用軸受の内輪軌道面、外輪軌道面、および転動体転動面の少なくとも一つに、金属化合物等からなる硬質膜を形成し、この硬質膜を、官能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥとを含有する潤滑膜で被覆することにより、軸受に低発塵性、潤滑性、および耐久性を付与することが提案されている。
しかしながら、上述した公開公報に記載の軸受では、硬質膜と潤滑膜の接着性については言及されていない。潤滑膜が硬質膜から剥離すると、低発塵性、潤滑性、および耐久性が劣化する。このため、上述した公開公報に記載の軸受は、真空環境下や清浄環境下で好適に用いるという点で改善の余地がある。【０１７６】
そこで、本発明は、硬質膜と潤滑膜との接着性を向上させることで、真空環境下や清浄環境下でも好適に用いることができる転がり支持装置を提供することを第一の課題としている。また、本発明は、真空環境下で使用される真空搬送装置において、発塵を低減し、潤滑性および耐久性を向上できるようにすることを第二の課題としている。
このような課題を解決するために、本発明は、互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、前記第１部材と第２部材の間に配設された第３部材と、を備え、前記第３部材が転動または摺動することにより前記第１部材および前記第２部材の一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、前記第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つは金属で形成され、この軌道面には溶射により無機系硬質膜が形成され、この無機系硬質膜は潤滑膜で被覆されているとともに、前記無機系硬質膜の気孔率は、０．５体積％以上１０．０体積％以下となっていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。【０１７７】
これによれば、無機系硬質膜に存在する気孔が潤滑材溜まりおよびアンカー（補強材）として作用するため、無機系硬質膜と潤滑膜との接着性が向上する。ここで、無機系硬質膜の気孔率が０．５体積％未満となると、無機系硬質膜に存在する気孔が潤滑材溜まりおよびアンカーとして効果的に作用できなくなり、気孔率が１０．０体積％を超えると、無機系硬質膜自体が剥がれ易くなる。無機系硬質膜の気孔率の好ましい範囲は１．０体積％以上８．０体積％以下であり、より好ましい範囲は３．０体積％以上５．０体積％以下である。【０１７８】
なお、溶射の種類としては、プラズマ溶射法、ガス溶射法、アーク溶射法、フレーム溶射法、超音波フレーム溶射法、爆発溶射法、および減圧プラズマ溶射法等が挙げられる。溶射材料の種類としては、グレイアルミナ、ホワイトアルミナ、チタニア、クロミア、アルミナチタニア、スピネル、ムライト、ジルコニア−イットリア、ジルコニア−マグネシア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−ムライト、ジルコニア−シリカ、およびコバルトブルー等の微粒子が挙げられる。また、その他の溶射材料としては、バナジウム−カーバイト、クロムカーバイド、タングステンカーバイド、タングステンカーバイド−コバルト−クロム、タングステンカーバイド−コバルト、ボロンカーバイド、ジルコニウムカーバイド、チタンボライド、モリブデンボライド、ジルコニウムボライド、チタンカーバイド−ニッケル、チタンナイトライド、ジルコニウムナイトライド、炭化ケイ素、および窒化ケイ素等を単独または組み合わせたものが挙げられる。【０１７９】
ここで、溶射により形成された無機系硬質膜は、その表面粗さが荒くなっており、その表面がアブレッシブ（研磨材）として作用して相手部材を摩耗させることがある。このため、溶射により無機系硬質膜を形成した後に研磨等の機械加工を施して、無機系硬質膜の表面粗さを所定値以下にすることが好ましい。例えば、転がり支持装置が転がり軸受、リニアガイド、ボールねじ、およびリニアブッシュ等である場合には、それらの両軌道面のうち少なくとも一つに形成される無機系硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下にすることが好ましい。【０１８０】
また、前記第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つを形成する金属の種類としては、「ＳＵＳ４４０Ｃ」、「合金成分がＣ：０．６５質量％、Ｃｒ：１３質量％の鋼材」、および「合金成分がＣ：０．４５質量％、Ｃｒ：１３質量％、Ｎ：０．１４質量％の鋼材」等のマルテンサイト系ステンレス鋼や、「ＳＵＳ３０４」および「ＳＵＳ３１６」等のオーステナイト系ステンレス鋼や、「ＳＵＳ６３０」等の析出硬化型ステンレス鋼等が挙げられる。また、これらの鋼からなる素材を所定形状に加工した後、硬化熱処理や拡散処理を施して、表面を硬化させることが好ましい。【０１８１】
本発明の転がり支持装置において、前記無機系硬質膜は、超硬合金、サーメット、およびセラミックスの少なくとも一つからなることが好ましい。また、本発明の転がり支持装置において、前記無機系硬質膜の厚さは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。この無機系硬質膜の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、転がり支持装置に耐摩耗性を付与できない。一方、無機系硬質膜の厚さが１ｍｍを超えると、無機系硬質膜自体の内部応力により無機系硬質膜が破断する可能性があるとともに、成膜コストが高くなる。無機系硬質膜の厚さの好ましい範囲は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。【０１８２】
さらに、本発明の転がり支持装置において、前記潤滑膜は、２５℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下の潤滑油からなることが好ましい。このような潤滑油の種類としては、フッ素油、ポリフェニルエーテル油、アルキル化シクロペンタン、シラハイドロカーボン油、およびエステル油が挙げられる。これによれば、転がり支持装置を真空環境下で使用しても、潤滑膜を構成する潤滑油が気化しないため、潤滑膜が無機系硬質膜の上面に長期間に渡って保持される。【０１８３】
なお、本発明で使用できるフッ素油としては、フルオロポリエーテル、ポリフルオロアルキル、およびこれらに官能基を有するもの等が挙げられる。フルオロポリエーテルとしては、−ＣX Ｆ2X−Ｏ−という一般式（Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要な繰り返し単位とする重合体で、数平均分子量が１０００〜５００００であるものが挙げられる。
また、ポリフルオロアルキルとしては、下記の化１６に示すものが挙げられる。化１６で示すＹは、金属に対して親和性の高い官能基であり、例えばエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基およびエステル基等が好ましい。ポリフルオロアルキルとしては、化１６で示すものの他、下記の化１７および化１８に示すものも挙げられる。【０１８４】
【化１６】
2006080527.tif 000017
【０１８５】
【化１７】
2006080527.tif 000018
【０１８６】
【化１８】
2006080527.tif 000019
【０１８７】
上述した官能基を有するフッ素油の具体例としては、デュポン社製の商品名クライトックス１５７ＦＳＬ、１５７ＦＳＭ、１５７ＦＳＨや、ダイキン工業社製の商品名デムナム変形品ＳＡ、ＳＨ、ＳＹ−３、ＳＰや、モンテカチーニ社製の商品名フォンブリンＺ−ＤＥＡＬ、Ｚ−ＤＩＡＣ、Ｚ−ＤＩＳＣＯ、Ｚ−ＤＯＬ、Ｚ−ＤＯＬＴＸ２０００等が挙げられる。
また、フルオロポリエーテルの一種であるパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）の具体的例としては、ダイキン工業社製の商品名Ｓ−２００、Ｓ−１００、Ｓ−６５や、モンテカチーニ社製の商品名フォンブリンＺ−２５、Ｚ−６０、４０／１１や、デュポン社製の商品名クライトックス１６１４０等が挙げられる。本発明で使用できるポリフェニルエーテル油としては、株式会社松村石油研究所製のペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル、モノアルキルトリフェニルエーテル、およびアルキルジフェニルエーテル等が挙げられる。これらのポリフェニルエーテル油は、蒸気圧が低く、且つ、優れた耐熱性を有するため、真空環境下や高温環境下でも好適に使用できる。【０１８８】
本発明で使用できるアルキル化シクロペンタンとしては、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン等が挙げられる。このトリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンの具体例としては、ＮｙｅＬｕｂｉｃａｎｔｓ社製の商品名Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａが挙げられる。また、アルキル化シクロペンタンの他の例としては、トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン、テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−オクチルシクロペンタン、トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン、およびテトラ−２−エチルヘキシルシクロペンタン等が挙げられる。これらのアルキル化シクロペンタンは、蒸気圧が低いため、真空環境下でも好適に使用できる。【０１８９】
本発明で使用できるシラハイドロカーボン油としては、一般式が下記の化１９〕で示される単位を主要な繰り返し単位とする重合体が挙げられる。化１９〕で示すＲ1 〜Ｒ3 は、相互に同種または異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数を示す。シラハイドロカーボン油の具体例としては、下記の化２０で示すものが挙げられる。【０１９０】
【化１９】
2006080527.tif 000020
【０１９１】
【化２０】
2006080527.tif 000021
【０１９２】
本発明で使用できるエステル油としては、Ｎｙｅ  Ｌｕｂｉｃａｎｔｓ社製の商品名ＮｙｅＴｏｒｒ５１０１等が挙げられる。
さらに、本発明の転がり支持装置において、前記潤滑油は、フッ素樹脂からなる粒子（粒径０．３〜５μｍ）を含むものであることが好ましい。これによれば、フッ素樹脂からなる粒子が、発塵の原因となる余分な潤滑油をトラップするため、転がり支持装置からの発塵が低減する。本発明で使用できるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）、四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。【０１９３】
ここで、潤滑膜の形成方法としては、例えば、フッ素油をフッ素系溶媒で希釈または混合して所定濃度とした後、ＰＴＦＥ粉末を添加した溶液に、潤滑膜を設ける部材を浸漬し、引き上げる方法が挙げられる。また、前記溶液の所定量を転がり支持装置内部に注入した後に、転がり支持装置を運転させる方法も挙げられる。なお、潤滑膜の厚さは、溶液の濃度や注入量等の設定により任意に制御することができる。また、潤滑膜を形成した後に、揮発性の成分を取り除くために、真空乾燥を施すことが好ましい。【０１９４】
さらに、本発明の転がり支持装置において、前記潤滑膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。この潤滑膜の厚さが０．１μｍ未満であると、潤滑効果が得られない。一方、潤滑膜の厚さが１０μｍを超えると、潤滑膜の抵抗によりトルクが大きくなったり、発塵が増加する。潤滑膜の厚さの好ましい範囲は、０．２μｍ以上５μｍ以下である。
本発明はまた、被案内面が設けられた搬送部と、前記被案内面を摺動することにより前記搬送部を案内する搬送ローラと、この搬送ローラを前記被案内面に対して摺動可能に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、前記被案内面およびこれに摺動する前記搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つは金属で形成され、この被案内面および摺動面には溶射により無機系硬質膜が形成され、この無機系硬質膜は潤滑膜で被覆されており、前記無機系硬質膜の気孔率は、０．５体積％以上１０．０体積％以下となっているとともに、前記転がり軸受の軌道面は、前記潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。【０１９５】
なお、この真空搬送装置において、前記被案内面および搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つに形成される無機系硬質膜は、上述した転がり支持装置で用いる無機系硬質膜と同様に、超硬合金、サーメット、およびセラミックスの少なくとも一つから形成し、且つ、その厚さを０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下にすることが好ましい。また、この無機系硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）は、１．６μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは０．８μｍ以下、さらに好ましくは０．４μｍ以下にする。【０１９６】
また、前記被案内面および搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つに形成される無機系硬質膜を被覆する潤滑膜は、上述した転がり支持装置で用いる潤滑膜と同様に、２５℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下の潤滑油から形成し、その厚さを０．１μｍ以上１０μｍ以下にすることが好ましい。このとき、この潤滑油は、上述した転がり支持装置で用いる潤滑油と同様に、フッ素油、ポリフェニルエーテル油、アルキル化シクロペンタン、シラハイドロカーボン油、およびエステル油の少なくとも一つであることが好ましく、フッ素樹脂からなる粒子を含むものであることがより好ましい。【０１９７】
なお、本発明において「転がり支持装置」とは、転がり軸受、ボールねじ、転動式リニアガイド、摺動式リニアガイド、リニアブッシュ等を指す。ここで、転がり支持装置が転がり軸受の場合には、第１部材および第２部材は内輪および外輪を指し、第３部材は転動体を指す。また、転がり支持装置がボールねじの場合には、第１部材および第２部材はねじ軸およびナットを指し、第３部材は転動体を指す。さらに、転がり支持装置が転動式リニアガイドの場合には、第１部材および第２部材は案内レールおよびスライダを指し、第３部材は転動体を指す。さらに、転がり支持装置が摺動式リニアガイドの場合には、第１部材および第２部材は案内レールおよびスライダを指し、第３部材は摺動体を指す。さらに、転がり支持装置がリニアブッシュの場合には、第１部材および第２部材は軌道軸および外筒を指し、第３部材は転動体を指す。【０１９８】
本発明の転がり支持装置によれば、第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つに、溶射により気孔率が特定された無機系硬質膜が形成され、さらにこの無機系硬質膜が潤滑膜で被覆されていることによって、無機系硬質膜と潤滑膜との接着性が向上する。よって、本発明の転がり支持装置は、発塵が低減し、潤滑性および耐久性が向上するため、真空環境下や清浄環境下でも好適に用いることができる。
また、本発明の真空搬送装置によれば、搬送部に設けられた被案内面およびこれに摺動する搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つに、溶射により気孔率が特定された無機系硬質膜が形成され、さらにこの無機系硬質膜が潤滑膜で被覆されていることによって、無機系硬質膜と潤滑膜との接着性が向上する。よって、本発明の真空搬送装置は、発塵が低減し、潤滑性および耐久性が向上する。【０１９９】
以下、第六の実施形態を図面を参照しながら説明する。
〔第六の実施形態のＡ〕
図４１は、本発明の転がり支持装置の一例であるリニアガイドを示す図である。このリニアガイド８１０は、図４１に示すように、案内レール（第１部材）８１１と、スライダ（第２部材）８１２と、複数個のボール（第３部材）８１３と、を備えている。そして、この複数個のボール８１３が、案内レール８１１に形成された軌道溝（軌道面）８１１ａとスライダ８１２に形成された軌道溝（軌道面）８１２ａとの間で転動することによって、スライダ８１２が案内レール８１１に沿って直線運動するように構成されている。【０２００】
本実施形態では、まず、案内レール８１１およびスライダ８１２を、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。次に、案内レール８１１に形成された軌道溝（軌道面）８１１ａとスライダ８１２に形成された軌道溝（軌道面）８１２ａとの両方に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜（無機系硬質膜）を、気孔率が１〜８体積％で厚さが０．１５ｍｍとなるように、高速フレーム溶射法により形成した。【０２０１】
次に、研磨により硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．１μｍとした。次に、この硬質膜を被覆するように、粒径０．３〜５μｍのＰＴＦＥが１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、１μｍの厚さとなるように浸漬法により形成した。そして、このようにして得られた案内レール８１１およびスライダ８１２と、窒化ケイ素製のボール８１３を用いて、リニアガイドを組み立てた。なお、本実施形態では、転がり支持装置として、転動式リニアガイドについて説明したが、本発明は、図４２に示すように、案内レール（第１部材）８２１に形成された軌道面８２１ａとスライダ（第２部材）８２２に形成された軌道面８２２ａとの間に摺動体（第３部材）８２３が配設された摺動式リニアガイド８２０に適用してもよい。【０２０２】
また、本発明は、図４３に示すように、ねじ軸（第１部材）８３１に形成された軌道溝（軌道面）８３１ａとナット（第２部材）８３２に形成された軌道溝（軌道面）８３２ａとの間にボール（第３部材）８３３が配設されており、ナット８３２がねじ軸８３１に沿って直線運動するように構成されているボールねじ８３０に適用してもよい。さらに、本発明は、図４４に示すように、軌道軸（第１部材）８４１に形成された軌道溝（軌道面）８４１ａと外筒（第２部材）８４２に形成された軌道溝（軌道面）８４２ａとの間にボール（第３部材）８４３が配設されており、外筒８４２が軌道軸８４１に沿って直線運動するように構成されているリニアブッシュ８４０に適用してもよい。【０２０３】
〔第六の実施形態のＢ〕
図４５は、本発明の転がり支持装置の一例である真空搬送装置を示す断面図である。この真空搬送装置は、図４５に示すように、搬送部８５０と、搬送ローラ８６０と、第１の転がり軸受８７０と、第２の転がり軸受８８０と、を備えている。そして、この真空搬送装置は、基板８５０ａがセットされた搬送部８５０を、図４５の紙面と垂直な方向に搬送して、ガスプラズマの放電領域を通過させることによって、基板８５０ａに成膜を行うように構成されている。【０２０４】
搬送部８５０は、略Ｃ字状でそのＣ字の内側に搬送ローラ８６０が配置される搬送ローラ配置部８５１と、Ｃ字の上側に延びて、基板８５０ａをセットする凹部８５２ａが形成された基板配置部８５２と、から構成されている。搬送ローラ配置部８５１のＣ字の内側上部には、リング状の搬送ローラ８６０の外周面８６０Ａが摺動する溝部（被案内面）８５０Ａが形成されている。また、搬送ローラ配置部８５１のＣ字の底部両端面（被案内面）８５０Ｂ，８５０Ｃは、第２の転がり軸受８８０の外輪外周面８８０Ａにより案内される。【０２０５】
第１の転がり軸受８７０は、内輪８７１、外輪８７２、および玉８７３を備えている。この第１の転がり軸受８７０の外輪外周面８７０Ａには、搬送ローラ８６０の内周面８６０Ｂが嵌合されている。この第１の転がり軸受８７０は、搬送ローラ８６０の外周面８６０Ａが被案内面８５０Ａを摺動可能となるように、搬送ローラ８６０を支持している。第２の転がり軸受８８０は、図４６に示すように、内輪８８１、外輪８８２、玉８８３、保持器８８４、およびシールド板８８５を備えている。この第２の転がり軸受８８０の外輪外周面８８０Ａは、搬送部８５０を案内する搬送ローラとして機能している。【０２０６】
つまり、この真空搬送装置では、搬送部８５０に設けられた被案内面８５０Ａを搬送ローラ８６０の外周面８６０Ａが摺動し、且つ、搬送部８５０に設けられた被案内面８５０Ｂ，８５０Ｃを第２の転がり軸受８８０の外輪外周面８８０Ａが案内することにより、搬送部８５０が搬送されるように構成されている。本実施形態では、搬送部８５０と、搬送ローラ８６０と、第１の転がり軸受８７０の内輪８７１および外輪８７２と、第２の転がり軸受８８０の内輪８８１および外輪８８２とを、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。また、第１の転がり軸受８７０の玉８７３と、第２の転がり軸受８８０の玉８８３を窒化ケイ素からなる素材で作製し、第２の転がり軸受８８０の保持器８８４をＳＵＳ３０４からなる素材で作製した。【０２０７】
次に、搬送部８５０の被案内面８５０Ａ，８５０Ｂ，８５０Ｃと、搬送ローラ８６０の外周面８６０Ａと、第２の転がり軸受８８０の外輪外周面８８０Ａとに、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が１〜８体積％で、厚さが０．１ｍｍとなるように高速フレーム溶射法により形成した後、研磨により硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）を１．６μｍ以下にした。その後、硬質膜を被覆するように、粒径０．３〜５μｍのＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍとなるように浸漬法により形成した。【０２０８】
また、第２の転がり軸受８８０の内輪軌道面８８１ａおよび外輪軌道面８８２ａには、ＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍとなるように浸漬法により形成した。そして、このようにして得られた搬送部８５０、搬送ローラ８６０、第１の転がり軸受８７０、および第２の転がり軸受８８０を用いて、真空搬送装置を組み立てた。
以下、本発明の効果を、本発明例および比較例に基づき検証する。【０２０９】
〔第１実施例〕
まず、日本精工株式会社製のリニアガイドＬＳ１５ＡＬ（レール幅１５ｍｍ、レール長さ４００ｍｍ）用の案内レールおよびスライダを、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻しを施して作製した。
次に、表１に示すＮｏ．１〜１０では、案内レールおよびスライダの両軌道溝のうち少なくとも一つに、硬質膜および潤滑膜を形成した。具体的には、まず、これらの軌道溝に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が０．４〜１０．１体積％の範囲内で、厚さが０．１ｍｍ（１００μｍ）となるように高速フレーム溶射法により形成した。その後、硬質膜の表面を研磨することにより、その表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下にした。次に、これらの硬質膜を被覆するように、フッ素油からなる潤滑膜、または粒径１〜２μｍのＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍ（０．００１ｍｍ）となるように浸漬法により形成した。【０２１０】
一方、表１に示すＮｏ．１１では、案内レールおよびスライダの両軌道溝の両方に、粒径１〜２μｍのＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍとなるように浸漬法により形成した。このようにして得られた案内レールおよびスライダと、表１に示す素材からなるボールとを用いてリニアガイドを組み立てた。そして、これらのリニアガイドを真空環境（１×１０-4Ｐａ）下で使用することを想定して、耐久試験を行った。この耐久試験は、案内レールまたはスライダのいずれかの軌道溝に損傷が生じるまで直線運動を行い、試験開始から損傷が生じるまでの運動時間を耐久寿命とした。この結果を、Ｎｏ．１１の耐久寿命を１とした比で、表１に併せて示す。【０２１１】
【表１】
2006080527.tif 000022
【０２１２】
表１に示すように、案内レールおよびスライダの両軌道溝のうち少なくとも一つに、本発明の構成（成膜方法、気孔率）の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．１〜８は、本発明の構成外の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．９、１０と比べて、耐久寿命が長かった。
Ｎｏ．１〜８のうち、Ｎｏ．１とＮｏ．５、Ｎｏ．２とＮｏ．６、Ｎｏ．３とＮｏ．７、およびＮｏ．４とＮｏ．８は、いずれも潤滑膜の種類のみを変えた実施例である。これらの結果から、ＰＴＦＥ粉末を含有したフッ素油からなる潤滑膜Ａを形成した実施例のほうが、ＰＴＦＥ粉末を含有しないフッ素油からなる潤滑膜Ｂを形成した実施例よりも耐久寿命が長いことが分かった。【０２１３】
一方、気孔率が本発明の範囲よりも少ない硬質膜を形成したＮｏ．９では、硬質膜に存在する気孔が潤滑溜まりおよびアンカーとして効果的に作用できなかったため、耐久寿命が短かった。また、気孔率が本発明の範囲よりも多い硬質膜を形成したＮｏ．１０では、硬質膜自体が剥がれたため、耐久寿命が短かった。以上の結果から、案内レールおよびスライダの両軌道溝のうち少なくとも一つに、本発明の構成の硬質膜と潤滑膜を形成することにより、リニアガイドを真空環境下で使用した場合でも、耐久寿命を長くできることが分かった。【０２１４】
〔第２実施例〕
まず、表２に示す各構成の円筒ローラ（外径５０ｍｍ）と球面ローラ（外径５０ｍｍ、球面の曲率半径Ｒ＝１００ｍｍ）を、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。ここで、円筒ローラは真空搬送装置用搬送部の被案内面を想定した構成とし、球面ローラは真空搬送装置用搬送ローラの摺動面を想定した構成とした。【０２１５】
次に、表２に示すＮｏ．２１〜２５では、円筒ローラおよび球面ローラの両外周面のうち少なくとも一つに、硬質膜および潤滑膜を形成した。具体的には、まず、これらの外周面に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が０．４〜１０．１体積％の範囲内で、厚さが０．１ｍｍ（１００μｍ）となるように高速フレーム溶射法により形成した。次に、硬質膜の表面を研磨することにより、その表面粗さ（Ｒａ）を、円筒ローラの場合には１．６μｍに、球面ローラの場合には０．４μｍ以下にした。次に、これらの硬質膜を被覆するように、フッ素油からなる潤滑膜、またはＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍ（０．００１ｍｍ）となるように浸漬法により形成した。【０２１６】
このようにして得られた円筒ローラおよび球面ローラの各外周面に、日本精工株式会社製の単列深溝玉軸受♯６２０１ (外径２８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅１０ｍｍ）を組み込んだ。ここで、深溝玉軸受の内輪、外輪、および転動体はいずれもＳＵＳ４４０Ｃからなる素材で作製し、保持器はＳＵＳ３０４からなる素材で作製した。また、内輪および外輪の両軌道面に、フッ素油からなる潤滑膜を、０．６μｍの厚さとなるように浸漬法により形成した。【０２１７】
次に、図４７に示すように、円筒ローラＡおよび球面ローラＢを、これらの両外周面が接触するように各軸を合わせて配置して、二円筒試験機を組み立てた。そして、各構成の円筒ローラＡおよび球面ローラＢを以下の条件で回転させて発塵試験を行った。この発塵試験は、０．２μｍ以上の粒子の発生数量をパーティクルカウンタで測定し、試験開始から０．２μｍ以上の粒子の発生数量が１００個／分に達するまでの時間を発塵寿命とした。この結果を、Ｎｏ．２６の発塵寿命を１とした比で、表２に併せて示す。【０２１８】
〔発塵試験条件〕
雰囲気：真空環境（１×１０-4Ｐａ）
温度：室温
荷重：１００Ｎ
回転速度：（円筒ローラ）２００ｍｉｎ-1
（球面ローラ）１９０ｍｉｎ-1
円筒ローラと球面ローラの滑り率：１０％【０２１９】
【表２】
2006080527.tif 000023
【０２２０】
表２に示すように、円筒ローラと球面ローラの両外周面のうち少なくとも一つに、本発明の構成（成膜方法、気孔率）の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．２１〜２３は、本発明の構成外の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．２４、２５と比べて、発塵寿命が長かった。また、潤滑膜の種類のみが異なるＮｏ．２１とＮｏ．２２との結果から、ＰＴＦＥ粉末を含有するフッ素油からなる潤滑膜Ａを形成したＮｏ．２１の方が、ＰＴＦＥ粉末を含有しないフッ素油からなる潤滑膜Ｂを形成したＮｏ．２２よりも発塵寿命が長いことが分かった。【０２２１】
一方、気孔率が本発明の範囲よりも少ない硬質膜を形成したＮｏ．２４では、硬質膜に存在する気孔が潤滑溜まりおよびアンカーとして効果的に作用できなかったため、発塵寿命が短かった。また、気孔率が本発明の範囲よりも多い硬質膜を形成したＮｏ．２５では、硬質膜自体が剥がれたため、発塵寿命が短かった。以上の結果より、Ｎｏ．２１〜２３の円筒ローラと同様の構成で真空搬送装置用搬送部の被案内面を形成し、Ｎｏ．２１〜２３の球面ローラと同様の構成で真空搬送装置用搬送ローラの摺動面を形成することにより、真空搬送装置の発塵寿命を長くできることが分かった。【０２２２】
〔第七の実施形態〕
本発明は転がり軸受及びその製造方法に関する。また、前述の第一〜第六の実施形態において、ＤＦＯ潤滑膜等の潤滑膜を形成する部分に施す前処理として好適な洗浄方法に関する。
半導体製造装置の部品等から炭化水素化合物等が揮発すると、半導体ウエハを汚染して生産歩留まりを低下させるため、半導体製造装置等に使用される転がり軸受には、炭化水素化合物等の揮発量が少ないことが要求されている。そこで、近年においては、転がり軸受に付着している炭化水素化合物等の揮発成分を少なくしたり、軸受表面を清浄化するため、有機溶剤での洗浄やプラズマ洗浄等を強化している。【０２２３】
しかしながら、有機溶剤による洗浄では、転がり軸受に付着している加工油，防錆油等のうち表面の微細な粗さに入り込んでいるものまでは、完全に除去することは困難であった。また、洗浄のために使用した有機溶剤が、転がり軸受から完全に除去されないおそれがあった。
そのため、転がり軸受の表面には、加工油，防錆油，有機溶剤等の炭化水素化合物が少なからず残留しており、半導体製造装置に使用された際には、転がり軸受から揮発して半導体ウエハを汚染する場合があった。【０２２４】
そこで、本発明は前述のような従来技術が有する問題点を解決し、揮発成分の揮発量が少ない転がり軸受及びそのような転がり軸受の製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、表面に付着している炭素数２５以下の炭化水素化合物の量を０．５ｎｇ／ｍｍ2 以下としたことを特徴とする。【０２２５】
また、本発明の転がり軸受の製造方法は、内輪と、外輪と、前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受を製造するに際して、前記内輪，前記外輪，前記転動体を含む軸受部品を組み立て終了後に、有機溶剤，アルカリ，及び酸のうち少なくとも一つで洗浄し、さらに電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ以上の純水で洗浄することを特徴とする。
本発明者らは、前述の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、炭化水素化合物は、炭素数が小さいほど揮発しやすく、炭素数が大きいほど揮発しにくい傾向があり、半導体ウエハに悪影響を及ぼすような揮発性を有する炭化水素化合物は、炭素数２５以下の炭化水素化合物であることを見出した。そして、転がり軸受の表面に付着している炭素数２５以下の炭化水素化合物の量が０．５ｎｇ／ｍｍ2 以下であれば、半導体ウエハに悪影響を及ぼしにくいことを見出した。【０２２６】
また、電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ以上の純水を洗浄剤として用いて洗浄することにより、転がり軸受に付着し表面の微細な粗さに入り込んでいる油分まで除去されるとともに、油分の洗浄のために使用した有機溶剤，アルカリ，酸等の洗浄剤も除去されることを見出した。
本発明の転がり軸受は、揮発成分の揮発量が少ない。また、本発明の転がり軸受の製造方法によれば、揮発成分の揮発量が少ない転がり軸受を製造することができる。【０２２７】
本発明に係る転がり軸受及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図４８は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態であるアンギュラ玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。図４８のアンギュラ玉軸受は、外周面に軌道面９０１ａを有する内輪９０１と、内周面に軌道面９０２ａを有する外輪９０２と、両軌道面９０１ａ，９０２ａの間に転動自在に配された複数の転動体９０３と、両軌道面９０１ａ，９０２ａの間に転動体９０３を保持する保持器９０４と、内輪９０１及び外輪９０２の間に形成され転動体９０３が内設された空隙部９０５内に配された潤滑剤（図示せず）と、を備えている。【０２２８】
このアンギュラ玉軸受は、軸受部品である内輪９０１，外輪９０２，転動体９０３，及び保持器９０４をそれぞれ作製し組み立てた後に、油分等の洗浄を行い、前記潤滑剤を空隙部９０５内に充填して得られたものである。この洗浄は、二段階に分けて行われる。まず、一次洗浄においては、石油ベンジン，白灯油，フロン代替洗浄油，ヘキサン等の炭化水素系の有機溶剤を使用して、転がり軸受の表面（つまり軸受部品の表面）に付着している加工油，防錆油等の油分を除去する。なお、有機溶剤の代わりに、酸やアルカリを使用してもよい。【０２２９】
この一次洗浄では、転がり軸受の表面に付着している油分のうち表面の微細な粗さに入り込んでいるものまでは、完全に除去できない場合がある。また、一次洗浄で使用した有機溶剤が、転がり軸受に残存している場合がある。そこで、二次洗浄においては、電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ以上の純水を用いて、残存している油分や有機溶剤を除去する。電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ以上の純水は洗浄性に優れていることに加えて、使用した純水自身により転がり軸受を汚染する心配もない。【０２３０】
なお、潤滑剤としてはグリース組成物や潤滑油が使用されるが、その基油には揮発しにくいものが使用されている。揮発しにくい基油としては、炭素数２６以上（より好ましくは炭素数３０以上）の炭化水素化合物があげられ、具体的には、炭素数２６以上（より好ましくは炭素数３０以上）のアルキルシクロペンタン，フッ素油，エステル油，エーテル油等があげられる。なお、潤滑剤がグリース組成物である場合は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂，ウレア樹脂，金属石けん等が増ちょう剤として使用される。【０２３１】
本実施形態のアンギュラ玉軸受は、このような洗浄が施されているので、転がり軸受の表面に付着している炭素数２５以下の炭化水素化合物の量が０．５ｎｇ／ｍｍ2 以下となっている。また、上記のような基油を有する潤滑剤を用いているので、潤滑剤からの揮発成分もほとんどない。よって、転がり軸受から揮発する揮発成分の量が少ないので、半導体製造装置に使用された場合には半導体ウエハに悪影響を及ぼしにくい。
さらに、転がり軸受等の転動装置の軌道面等のような潤滑を要する部分に、オイルプレーティング処理、グリースプレーティング処理等により潤滑剤からなる潤滑膜を形成する場合には、潤滑膜を形成する前に被処理部分を洗浄しておくことが好ましいが、上記のような洗浄方法により被処理部分を洗浄することが好ましい。そうすれば、被処理部分を極めて清浄にすることができるので、潤滑膜の形成に対して好ましい。【０２３２】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては転がり軸受の例としてアンギュラ玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。【０２３３】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。洗浄方法及び潤滑剤の種類が異なることを除いては前述した図４８のアンギュラ玉軸受と同様の構成を有する４種のアンギュラ玉軸受を用意して（表３を参照）、炭素数２５以下の炭化水素化合物の揮発量を測定した。【０２３４】
【表３】
2006080527.tif 000024
【０２３５】
測定方法は、以下の通りである。日本分析工業株式会社製のアウトガス捕集装置ＨＭ−０４IIの容器内にアンギュラ玉軸受を入れ、２００℃に加熱しつつ流量２０ｍｌ／ｍｉｎでパージガスを供給して、６０分間揮発成分を揮発させた。そして、揮発成分を含んでいるパージガスを捕集してガスクロマトグラフ分析装置で分析し、炭素数２５以下の炭化水素化合物の量を測定した。なお、標準試料としてアントラセン（炭素数は１４）を用いた。【０２３６】
そして、検出された炭素数２５以下の炭化水素化合物は、全てアンギュラ玉軸受の表面に付着していたと仮定して、単位面積当たりの付着量（単位はｎｇ／ｍｍ2 ）を算出した。結果を表３に示す。ここで、実施例１，２及び比較例１の軸受に用いた潤滑剤は、ソルベイソレクシス株式会社製の真空用フッ素グリースＹＶＡＣ３であり、表３においてはグリースＡと表示してある。また、比較例２の軸受に用いた潤滑剤は、日本精工株式会社製の大気圧用フッ素グリースＫＰＭであり、表３においてはグリースＢと表示してある。【０２３７】
表３から分かるように、実施例１，２の軸受は、アルカリ又は有機溶剤を洗浄剤として用いた一次洗浄の後に、電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ以上の純水を洗浄剤として用いた二次洗浄を行っており、しかも炭素数２６以上の炭化水素化合物を基油とする潤滑剤を用いているので、軸受の表面に付着している炭素数２５以下の炭化水素化合物の量は０．５ｎｇ／ｍｍ2 以下であった。
これに対して、比較例１の軸受は、炭素数２６以上の炭化水素化合物を基油とする潤滑剤を用いているものの、電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ未満の純水を洗浄剤として用いた二次洗浄を行っているため、軸受の表面に付着している炭素数２５以下の炭化水素化合物の量は０．５ｎｇ／ｍｍ2 超過となった。また、比較例２の軸受は、電気固有抵抗が５ＭΩ・ｃｍ以上の純水を洗浄剤として用いた二次洗浄を行っているものの、炭素数２５以下の炭化水素化合物を含む基油を使用した潤滑剤を備えているので、軸受の表面に付着している炭素数２５以下の炭化水素化合物の量は０．５ｎｇ／ｍｍ2 超過となった。【０２３８】
本発明の転がり軸受は、揮発成分の揮発量が少ないことが要求される半導体製造装置等に好適に使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２３９】
本発明の薄肉軸受は、半導体製造装置用のロボット等に好適に使用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【国際調査報告】
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