搬送ローラおよびこれを備えた真空搬送装置
【課題】搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性を改善する。
【解決手段】搬送ローラ１を以下の方法で作製する。図２のミルポット内にジルコニア製のボール５を複数個入れるとともに、円柱体４４に超硬合金製搬送ローラ１を外嵌して遊星ボールミルを作動させ、ボール５に、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、ボール５を搬送ローラ１の外周面に衝突させて外周面の表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行う。
【解決手段】搬送ローラ１を以下の方法で作製する。図２のミルポット内にジルコニア製のボール５を複数個入れるとともに、円柱体４４に超硬合金製搬送ローラ１を外嵌して遊星ボールミルを作動させ、ボール５に、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、ボール５を搬送ローラ１の外周面に衝突させて外周面の表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送部の被案内面に筒状体の外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラと、これを備えた真空搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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として、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真空処理装置がある。そして、これらの真空処理装置は、基板等の被処理品を真空状態で搬送する真空搬送装置を備えている。
前記真空処理装置の一例として、基板が設置された搬送部をガスプラズマの放電領域を通過させて、前記基板に膜を形成するインライン真空成膜装置がある。この装置は、前記搬送部の被案内面を搬送ローラで案内する真空搬送装置を備えている。
【０００３】
この真空搬送装置の搬送ローラとしては、従来、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）製で、焼き入れ・焼き戻し処理が施されたものが使用されている。また、この搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受としては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）製でフッ素系グリースで潤滑されたものが使用されている。
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は、表面に微細な粒子（異物）が付着することで機能が損なわれる。そのため、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、製品としての歩留まりを向上させるために、清浄度の高い環境で製造することが求められている。
【０００４】
また、これらの製品を製造する設備のメンテナンスに係る費用を低減すること（メンテナンスフリーにするか、メンテナンス周期を長くすること）が、製品の製造コストの低減に繋がる。そのため、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造コストを低減することを目的として、前述の真空処理装置および真空搬送装置の耐久性を向上することが要求されている。
【０００５】
この要求に応えるための技術として本出願人は、真空搬送装置の搬送ローラの外周面にＤＬＣ膜を設け、この搬送ローラを支持する転がり軸受の軌道面に潤滑膜を設けることを提案した（下記の特許文献１参照）。また、この搬送ローラの搬送部の被案内面に接触させる外周面を含む部分を、セラミックス材料で形成することを提案した（下記の特許文献２参照）。これらの提案によれば、真空搬送装置の発塵低減と耐久性向上に一定の効果があるが、更なる改善の余地がある。
【０００６】
例えば、ディスクメディアの真空搬送装置は、図１に示すように、ディスクメディアＤを取り付ける台車４の下部にレール４ａが固定され、搬送ローラ１は、このレール（被案内面）４ａに外周面を接触させて回転することにより台車（搬送部）４を案内する。
この台車４が、図示されない駆動装置によって、例えば図１の紙面の右から左に送られる場合、先ず、２個あるうちの右側の搬送ローラ１ａにレール４ａが接触することで、右側の搬送ローラ１ａが回転を開始する。次に、左側に移動した台車のレールがさらに左側の搬送ローラ１ｂと接触することで、左側の搬送ローラ１ｂが回転を開始する。そして、台車の進行速度と搬送ローラの回転速度が同じになった時点で搬送ローラの回転が安定する。この安定回転となった後の耐久性は前述の提案の方法で改善されるが、レールと搬送ローラの接触開始時に、搬送ローラにレールからの衝撃力が加わる。前述の提案の方法では、この時の耐衝撃性の向上が不充分であり、さらに耐久性を改善する必要がある。
【０００７】
下記の特許文献３には、セラミックス製品の表面強靱化方法として、硬さが、Ｈｖ（ビッカース硬さ）で５００以上、且つ、対象となるセラミックス製品のＨｖに５０を足した値以下であり、平均粒子サイズが０．１μｍ〜２００μｍであり、表面が凸曲面の微粒子からなる噴射材（ショット）を用いて、セラミックス製品の表面に均一に分布した直線状の転位組織を形成する方法が記載されている。
【０００８】
また、下記の特許文献４には、駆動力によって回転する公転軸を中心として回転する公転回転アームと、垂直から前記公転軸側へ傾斜した自転軸を介して前記公転回転アームに自転自在に支持されているミルポットと、前記公転軸の周りの全周に亘って前記公転回転アームの上方に固定して配置され、前記公転回転アームの回転に伴って公転する前記ミルポットの外周面が接触して前記ミルポットに自転を生じさせる外周ポット受けと、を有することを特徴とする遊星ボールミルが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２３９６５号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３１８７号公報
【特許文献３】特開２００４−１３６３７２号公報
【特許文献４】特開２００６−４３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、超硬合金製であることを特徴とする搬送ローラを提供する。
本発明の搬送ローラによれば、超硬合金製とすることにより、従来のＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラと比較して、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
【００１１】
超硬合金としては、ＷＣを主成分とし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方をバインダとして３質量％以上２５質量％以下の範囲で含有するものが好ましい。
例えば、ＷＣにバインダＣｏを１０質量％の含有率で加えて得られた超硬合金の硬度はＨｖで１１５０程度であり、Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体（セラミックス）のＨｖ１７００〜１８００程度よりは低いが、破壊靱性値はＳｉ3 Ｎ4 焼結体の６〜７ＭＰａ・√ｍに対して、１２〜１３ＭＰａ・√ｍと格段に大きい。つまり、超硬合金は耐摩耗性に優れるだけでなく、耐衝撃性にも優れている。
【００１２】
本発明の搬送ローラは、外周面の表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されていることが好ましい。これにより、本発明の搬送ローラは、Ｃｏ含有率が少なく硬い超硬合金に対して圧縮残留応力を導入することで、硬さを維持しながら破壊靱性値も高くできる。そして、このような圧縮残留応力が導入されていない超硬合金製搬送ローラと比較して、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
【００１３】
なお、「絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力」は「−１５００ＭＰａ以上−５０ＭＰａ以下の残留応力」に相当する。「−」の残留応力は圧縮残留応力であることを意味する。
超硬合金製搬送ローラの外周面の表層部の圧縮残留応力が、絶対値で５０ＭＰａ未満であると、靱性が不充分となる場合がある。また、１５００ＭＰａを超えると、チッピングやクラックが生じやすくなる。
【００１４】
外周面の表層部に圧縮残留応力が導入された搬送ローラは、遊星ボールミルのミルポット内に、複数個のセラミックス製または超硬合金製ボールと外周面が露出した搬送ローラを入れて遊星ボールミルを作動させ、前記ボールに、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記ボールを前記搬送ローラの外周面に衝突させてその表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行って得ることができる。
【００１５】
前記ボールミル工程を、ミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けた遊星ボールミル（搬送ローラ回転支持装置をミルポット内に備えた遊星ボールミル）を用い、前記円柱体に搬送ローラを外嵌して遊星ボールミルを作動させることで行って得ることが好ましい。
前記ボールミル工程は、例えば、特許文献３に記載の遊星ボールミルのミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けたものを使用して行うことができる。
【００１６】
なお、前記ボールミル工程を、搬送ローラ回転支持装置を備えない通常のミルポットで行う場合は、搬送ローラを、外周面が露出し、端面と内面がボールの衝突から保護された状態で、ミルポット内に入れる必要がある。また、搬送ローラがミルポットの内壁に衝突しないように、遊星ボールミルの回転速度や処理時間などをより綿密に調整する必要がある。
【００１７】
ミルポットの材質としては、クロム鋼製、またはステンレススチール製でメノー、アルミナ、ジルコニア、クロム鋼、または窒化珪素からなる内張り材が設けてあるものが挙げられる。
遊星ボールミルの作動条件としては、公転速度：３００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下（より好ましくは５００ｒｐｍ以上７００ｒｐｍ以下）、自転速度：６００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下（より好ましくは１０００ｒｐｍ以上１４００ｒｐｍ以下）で、回転時間：１時間以上８時間以下（より好ましくは３時間以上５時間以下）が好ましい。
【００１８】
また、ミルポット内へ入れるセラミックス製ボールの量は、最密充填量（ミルポットに最も密に充填した場合に入る量）の５０％以上９０％以下であることが好ましい。最密充填量の５０％未満であると、衝突エネルギーが大きいためボールミル工程の処理時間を短くできるが、ポット内でのセラミック製ボールの動きが激しくなりすぎるため均一な表面が得られにくい。最密充填量の９０％を超えると、ポット内でセラミック製ボールの動ける範囲が小さくなるため衝突回数は増えるが、衝突エネルギーが小さくなって処理に時間がかかるようになる。最密充填量の５０％以上９０％以下とすることで、衝突回数と衝突エネルギーのバランスがとれて効果的に処理できるようになる。より好ましい範囲は、最密充填量の７０％以上９０％以下である。
【００１９】
前記仕上げ研磨加工は、研削盤による加工等の一般的な方法で行うことができる。
このようなボールミル工程と仕上げ研磨工程からなる方法以外で、「表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入された超硬合金製製搬送ローラ」を得る方法としては、ショットブラスト処理による方法がある。
ショットブラスト処理は、被処理物の表面に噴射材を噴射する処理であるが、処理時の環境温度は常温であることが好ましく、噴射材は超硬合金よりも硬さが低く且つ表面が凸曲面でエッジを有していない微粒子（例えばジルコニア粒子）であることが好ましい。
【００２０】
また、ショットブラスト処理前後の被処理物の表面粗さＲａの変化が、０．１μｍ未満であることが好ましい。表面粗さＲａの変化が０．１μｍ以上となると、表面の摩耗量が大き過ぎる。また、被処理物の表面粗さはできるだけ小さい方が好ましいが、コストも考慮して一般的な値であるＲａで１．６μｍ以下、好ましくは０．４μｍ以下とする。なお、ショットブラスト処理の後にバレル処理やホーニング処理を施して、表面粗さを良好にしてもよい。
【００２１】
表面粗さＲａの変化が０．１μｍ未満となるようにするためには、ショットブラスト処理の条件を以下のように設定することが好ましい。
噴射材の平均粒径：５０μｍ以上１００μｍ以下
噴射圧：０．１ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下（より好ましくは０．２ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下）
噴射速度：３０ｍ／ｓ以上９０ｍ／ｓ以下
噴射量：２００ｇ／ｍｉｎ以上８００ｇ／ｍｉｎ以下
このような条件でショットブラスト処理を施せば、圧縮残留応力をより好ましい値である１５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下で導入することができる。
【００２２】
本発明の搬送ローラは、外径、内径、最大幅の各寸法がすべて同じＳＵＳ４４０Ｃ製の搬送ローラの慣性モーメントの１．０倍以上１．６倍以下の慣性モーメントを有することが好ましい。
超硬合金はＳＵＳ４４０Ｃより比重が大きく、ＳＵＳ４４０Ｃは７．７であるのに対して、超硬合金は組成によって異なるが１３．６〜１４．９程度である。そのため、同寸法の物体で比較すると、超硬合金製のものは慣性モーメントがＳＵＳ４４０Ｃ製のものの約２倍になる。そのため、止まっている状態から回転を開始するのに同じ寸法のものでは、より大きな力が必要である。この点を考慮した超硬合金製搬送ローラの軽量化と強度との兼ね合いから、後述の試験を経て、超硬合金製の搬送ローラの慣性モーメントを前記範囲とした。超硬合金製搬送ローラは、外周面以外の部分でローラの幅を狭くするなどの工夫により軽量化することで、慣性モーメントを低下できる。
【００２３】
本発明の搬送ローラは、外周面の表面硬さが、搬送部の被案内面の表面硬さよりＨＲＡで１．８以上５．３以下の範囲で硬く形成されていることが好ましい。これにより、搬送ローラの外周面と搬送部の被案内面の両方の摩耗を少なくすることができる。
本発明はまた、本発明の搬送ローラと、前記搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受と、前記搬送ローラの外周面に接触させる被案内面を備えた搬送部と、を備え、内部を真空にして使用する真空搬送装置において、前記転がり軸受の軌道面に、以下の３種の潤滑被膜（以下「ＤＦＯ潤滑被膜」と称する）のいずれか一つが形成されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。
【００２４】
(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
本発明の真空搬送装置によれば、搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受の軌道面にＤＦＯ潤滑被膜が形成されているため、フッ素油やフッ素系グリースを用いた場合と比較して、良好な潤滑性能を確保しながらガス放出量を少なくでき、転がり軸受の耐久性も良好となる。
【００２５】
なお、本発明の真空搬送装置は、搬送ローラが転がり軸受に外嵌される場合と、転がり軸受の外輪の外周部分が搬送ローラをなす場合がある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の搬送ローラによれば、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
本発明の真空搬送装置によれば、搬送ローラの耐久性が高く、転がり軸受の潤滑性能を良好にしながら、高い清浄度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当する真空搬送装置を示す正面図（ａ）と、その部分断面図（ｂ）である。
この真空搬送装置は、搬送ローラ１と、転がり軸受２と、真空搬送装置内の壁から水平に延びる回転軸３と、ディスクメディアＤを取り付ける台車（搬送部）４と、を備えている。搬送ローラ１は、転がり軸受２により回転軸３に対して回転自在に支持されている。台車４の下部にＳＵＳ４４０Ｃ製のレール（被案内面）４ａが固定されている。搬送ローラ１は、レール４ａに外周面を接触させて回転することにより台車４を案内する。
【００２８】
この搬送ローラ１は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成され、外周面の表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたものである。この搬送ローラ１の外周面の表面硬さはＨＲＡで８９．０（ＨＶ：１３５０）であり、レール４の表面硬さはＨＲＡで８７．０（ＨＶ：１１５０）である。また、この搬送ローラの形状を内径から外径に向かう間で幅を狭くすることで、その慣性モーメントを、ＳＵＳ４４０Ｃ製の場合の慣性モーメントの１．６倍にした。さらに、転がり軸受２の軌道面には、フッ素グリースよりもガス放出量が少ないＤＦＯ潤滑被膜が形成されている。
【００２９】
したがって、この真空搬送装置によれば、台車４レール４ａが搬送ローラ１ａ，１ｂに衝突した時の耐久性が改善されるとともに、転がり軸受２の潤滑剤からのガス放出量が少ないため、ディスクメディアＤの歩留まりが高く、メンテナンスに係る費用を低減することができる。
この搬送ローラ１は、図２に示すミルポットを備えた遊星ボールミルを用いたボールミル工程と、仕上げ研磨加工を行うことで得られる。
【００３０】
図２のミルポット４０は、４個の搬送ローラ１を同時に処理できるものであって、ミルポット４０の底面に、４個のハウジング４１が、ミルポット４０の自転円と同心の円に沿って等間隔に固定されている。また、各ハウジング４１に、転がり軸受４２を介して回転軸４３が取り付けられ、この回転軸４３の上部に、搬送ローラ１を外嵌する円柱体４４が軸をずらして一体化されている。
【００３１】
遊星ボールミルの駆動により、このミルポット４０は、図２（ｂ）に矢印で示すように自転しながら、図示されない軸を中心に公転する。これに伴って、円柱体４４が慣性力により相対的に回転するため、これに外嵌された搬送ローラ１はランダムに向きを変えながら回転する。
よって、このミルポット内４０にボール５を入れて遊星ボールミルを駆動すると、ボール５に、ミルポット４０内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力が付与されて、ボール５がミルポット４０内を跳ね回って、ランダムに向きを変えながら回転する搬送ローラ１の外周面に衝突する。その結果、搬送ローラ１の外周面の表層部に圧縮残留応力が導入される。
〔第１実施例〕
この実施例では、図２のクロム鋼製で容積が１２００ｍｌであるミルポット４０内に、表面粗さ（Ｒａ）が０．００２μｍでＨｖ１５００の直径４．７６８ｍｍのジルコニア製ボール５を、ミルポット４０の最密充填量の５０体積％となる量だけ入れ、各円柱体４４に表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍでＨｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製の搬送ローラ１を外嵌して、遊星ボールミルを下記の条件で作動させた。
【００３２】
公転速度：５００ｒｐｍ（No. １−１）、３００ｒｐｍ（No. １−２）
自転速度：１０００ｒｐｍ（No. １−１）、６００ｒｐｍ（No. １−２）
回転時間：７時間（No. １−１）、４時間（No. １−２）
このボールミル工程を行った後に、円柱体４４から搬送ローラ１を外し、ボールラップ盤で仕上げ研磨工程を行い、搬送ローラ１の表層部を３μｍの厚さで除去した。また、ボール５についてもボールラップ盤で仕上げ研磨工程を行い、表層部を３μｍの厚さで除去して直径４．７６２ｍｍとした。
【００３３】
このようにして得られた４個の搬送ローラ１のうちの２個（No. １−１、No. １−２）と、Ｈｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製の搬送ローラ１であって、ボールミル工程を行わない以外は同じ方法で得られたもの（No. １−３）について、その耐久性を、図３の耐久試験装置を用いて調べた。
図３の試験装置は、段６１ａが付いたカム６１と、カム６１の回転軸６２と、直動装置６３と、バネ６４とで構成されている。バネ６４は、その上端が壁面から垂直に延びる部材に固定され、下端に直動装置６３が固定されている。この直動装置６３から垂直に延びる回転軸３に転がり軸受２を介して搬送ローラ１を取り付け、カム６１の周面に搬送ローラ１の外周面が常に接触するようにして、回転軸６２の駆動によりカム６１を回転する。
【００３４】
カム６１の図３（ａ）に示す矢印方向への回転に伴って、搬送ローラ１は図３（ａ）の状態からカム６１により押し下げられながら回転し、カム６１の段６１ａの位置が通り過ぎた時に搬送ローラ１の外周面に衝撃が加わる。
この試験装置を用い、真空、常温の環境で、１分間に１５０回の回転速度で搬送ローラ１を回転させ、５００万回の時点と１０００万回の時点で、走行跡の表面粗さ（最大高さ）を測定した。その結果を図４にグラフで示す。
【００３５】
なお、仕上げ研磨後の表面粗さを、ＨＲＡ８９．０（Ｈｖ１３５０）のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製で、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板状試験片を用いて測定した。すなわち、No. １−１と１−２では、この試験片の表面に対して、上述のNo. １−１と１−２と同じ方法でボールミル工程と仕上研磨工程を行ったものを用いた。No. １−３ではこの試験片をそのまま用いた。
【００３６】
また、ＨＲＡ８９．０（Ｈｖ１３５０）のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製のビッカース硬さ測定用試験片に対して、上述のNo. １−１と１−２と同じ方法でボールミル工程と仕上研磨工程を行ったものを用いて、ビッカース硬さを測定したところ、No. １−１では１４４０、No. １−２では１４２０であった。No. １−３は処理を行っていないので１３５０のままである。
【００３７】
また、No. １−１〜１−３のボールミル工程と仕上研磨工程を行った試験片を用いて、破壊靱性値を測定したところ、No. １−１では１８ＭＰａ・√ｍ、No. １−２では１３ＭＰａ・√ｍ、No. １−３では７ＭＰａ・√ｍであった。破壊靱性値は、ダイヤモンド圧子の押し込み条件を１９６Ｎ、２０秒とし、発生した圧痕とクラックの大きさを測定し、その測定値から求めた。
【００３８】
また、破壊靱性値を試験片の表面から各深さ位置で測定したところ、破壊靱性値が一定の値に収束する位置（強靱化深さ）はNo. １−１で４０μｍ、No. １−２で３０μｍであり、No. １−３の破壊靱性値は深さ方向で一定であった。
また、No. １−１〜１−３の試験片の圧縮残留応力をＸ線回折により測定したところ、圧縮残留応力の絶対値で、No. １−１では１２００ＭＰａ、No. １−２では３００ＭＰａ、No. １−３では０ＭＰａであった。搬送ローラ１の圧縮残留応力も試験片と同じになっていると推定される。
【００３９】
これらの結果を下記の表１にまとめて示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
図４のグラフから、圧縮残留応力を導入しているNo. １−１と１−２の搬送ローラ１は、１０００万回回転後の走行跡の表面粗さが２〜３μｍであったのに対して、圧縮残留応力を導入していないNo. １−３の搬送ローラ１は６．５μｍ程度と大きく、No. １−１と１−２の搬送ローラ１は耐摩耗性に優れていることが分かる。
また、窒化珪素製試験片のＸ線回折によるピークの半値幅を測定して、破壊靱性値との関係を調べたところ図５のグラフが得られた。Ｘ線回折の条件は、ＣｒＫα線、電圧４０ｋＶ、電流４０ｍＡ、無歪回折角２θ0 ＝１２５．４０°（β−Ｓｉ3 Ｎ4 （４１１））、コリメータレンズ直径１ｍｍ、測定時間１２０秒である。
【００４２】
圧縮残留応力の絶対値はＸ線回折ピークの半値幅に比例するため、図５のグラフから破壊靱性値が高いほど圧縮残留応力の絶対値が大きいことが分かる。
〔第２実施例〕
まず、ＨＲＡ８９．０（Ｈｖ１３５０）のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製で、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板状試験片に、平均粒径１００μｍのジルコニア粒子（Ｈｖ１３００）を噴射材として用いたショットブラスト処理を施して、それによる強靱化，高硬度化，及び表面粗さＲａの変化の度合いをそれぞれ評価した。
【００４３】
ショットブラスト処理の条件及び評価結果を表２に示す。なお、破壊靱性値は、「ＪＩＳ Ｒ １６０７」に規定された方法により測定した。
【００４４】
【表２】
【００４５】
No. ２−１と２−２は、ショットブラスト処理が施され、圧縮残留応力が絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の範囲内となっている。そして、ショットブラスト処理が施されていないNo. ２−３の数値から分かるように、ショットブラスト処理によりビッカース硬さ及び破壊靱性値が上昇している。
No. ２−４は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力が絶対値で５０ＭＰａ未満であるので、ショットブラスト処理の効果が現れておらず、ビッカース硬さ及び破壊靱性値が変化しなかった。また、No. ２−５は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力が絶対値で１５００ＭＰａを超えるので、破壊靱性値の測定の際に大きなクラックが発生して試験片が破損した。
【００４６】
次に、図１の搬送ローラ１をＨｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成したもの（No. ２−３）と、これに対してNo. ２−１、２−２、２−４と同じ方法で処理を行ったものについて、その耐久性を、第１実施例と同じ条件で図３の耐久試験装置を用いて調べた。その結果を図６にグラフで示す。
図６のグラフから、圧縮残留応力が本発明の範囲内であるNo. ２−１と２−２の搬送ローラ１は、１０００万回回転後の走行跡の表面粗さが４〜５μｍ程度であったのに対して、圧縮残留応力が本発明の範囲外であるNo. ２−３と２−４の搬送ローラ１は７μｍ程度と大きく、No. ２−１と２−２の搬送ローラ１は耐摩耗性に優れていることが分かる。
〔ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラと超硬合金製搬送ローラの差について〕
本発明には、上述のような外周面に圧縮残留応力を導入した超硬合金製の搬送ローラだけでなく、圧縮残留応力を導入しない超硬合金製の搬送ローラも含まれる。
【００４７】
No. ３−１およびNo. ３−２として、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成して、表面硬さがＨＲＡで８９．０（ＨＶ：１３５０）であり、圧縮残留応力を導入していない搬送ローラを作製した。
No. ３−３およびNo. ３−４として、ＳＵＳ４４０Ｃで形成して、表面硬さがＨＲＡで５７．０（ＨＶ：６５０）であり、圧縮残留応力を導入していない搬送ローラを作製した。
【００４８】
これらについて、第１実施例と同じ条件で図３の耐久試験装置を用いて調べた。その結果を図７にグラフで示す。
図７のグラフから、超硬合金製であるNo. ３−１と３−２の搬送ローラ１は、１０００万回回転後の走行跡の表面粗さが５〜６μｍ程度であったのに対して、ＳＵＳ４４０Ｃ製であるNo. ３−３と３−４の搬送ローラ１は１５〜１７μｍ程度と大きく、No. ３−１と３−２の搬送ローラ１はNo. ３−３と３−４の搬送ローラ１との比較で、耐摩耗性に優れていることが分かる。
〔使用する超硬合金について〕
また、圧縮残留応力を導入する前の超硬合金自体の破壊靱性値が高いほど、圧縮残留応力を導入した後の破壊靱性値が高くなる。超硬合金としては、ＷＣを主成分とし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方をバインダとして３質量％以上２５質量％以下の範囲で含有するものが好ましい。
【００４９】
バインダの含有率が少なくなるに従って、破壊靱性値が小さくなって耐衝撃性が低下する。バインダの含有率が多くなるに従って、硬度が小さくなって耐摩耗性が低下する。ＷＣ−Ｃｏ（ＷＣを主成分とし、Ｃｏをバインダとした超硬合金）の場合のＣｏ含有率と破壊靱性値および硬さ（ＨＲＡ）との関係を図８にグラフで示す。
このグラフから分かるように、破壊靱性値はＣｏ含有率が２５質量％の時が最も高く、Ｃｏ含有率がこれより多いと低くなる。硬さはＣｏ含有率が２５質量％より多いと極端に低くなる。Ｃｏ含有率が２５質量％の時に、破壊靱性値と硬さの両方が良好な値となって、それより多いといずれも低くなるため、Ｃｏ含有率２５質量％を上限値とした。下限値に関しては、Ｃｏ含有率が３質量％より少なくなると、硬さは格段に上昇するが、破壊靱性値は極端に減少するため、Ｃｏ含有率３質量％を下限値とした。
〔超硬合金製搬送ローラの慣性モーメントについて〕
図９の試験装置を用いて、超硬合金製搬送ローラ１の回転同期試験を実施した。
【００５０】
先ず、Ｈｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製搬送ローラ１の外周面でない面を削る等して、慣性モーメントがＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラ１と同じもの、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラ１の慣性モーメントの１．２倍のもの、１．４倍のもの、１．５倍のもの、１．６倍のもの、１．７倍のものを用意した。
図９の試験装置は、ＳＵＳ４４０Ｃ製で表面粗さがＲａで０．１μｍである円板６１Ａと、円板６１Ａの回転軸６２と、直動装置６３と、バネ６４とで構成されている。バネ６４は、その上端が壁面から垂直に延びる部材に固定され、下端に直動装置６３が固定されている。この直動装置６３から垂直に延びる回転軸３に転がり軸受２を介して搬送ローラ１を取り付け、円板６１Ａの周面に搬送ローラ１の外周面が常に接触するようにして、回転軸６２の駆動により円板６１Ａを回転する。
【００５１】
円板６１Ａを、下記の条件で、図９（ａ）に示す矢印方向への回転させて、これに接触している超硬合金製搬送ローラ１が円板６１Ａと同期回転速度に達するまでの時間を、ストップウオッチを用い、ストロボによって回転同期を確認する方法で測定した。この測定値をＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの場合の値（同期回転速度に達するまでの時間）で除算し、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの場合を「１」とした比を求めた。その結果を図１０にグラフで示す。
＜試験条件＞
環境：真空
軸姿勢：水平
温度：常温
回転速度：１５０回／分
荷重条件：純ラジアルを、直動装置６３を一定荷重で引っ張り、搬送ローラ１を円板６１に押し付けることで負荷する。
【００５２】
超硬合金は曲げ強度が大きい（３点曲げ強度で２０００〜３０００ＭＰａ）ため、軽量化をしても強度不足にはなりにくいが、限界があるため、図１０のグラフから、１．０倍から１．６倍までの慣性モーメントはさほど変わらないが、１．７倍になると回転同期するまでの時間が極端に長くなる。よって、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの慣性モーメントの１．０以上１．６倍以下とすることで、超硬合金製搬送ローラの強度と回転起動のし易さが両立できる。
〔搬送部の被案内面の表面硬さと、搬送ローラの外周面の表面硬さとの関係について〕
図９の装置に、表面硬さがＨＲＡ９０．８であるＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製の搬送ローラ１と、表面硬さが異なる４種類（ＨＲＡ８３．８〜９０．８）の円板６１Ａを取り付けて、軸姿勢が水平、真空、常温の環境で、１分間に１５０回の回転速度で搬送ローラ１を回転させ、２０００万回の時点で、搬送ローラ１の走行跡の表面粗さ（最大高さ）を測定した。その結果を図１１にグラフで示す。
【００５３】
このグラフから分かるように、円板６１Ａの表面硬さがＨＲＡ８５．５〜８９．０の場合に、搬送ローラ１の走行跡の表面粗さが低く、搬送ローラ１の摩耗量が少なくなっている。この結果から、搬送ローラの外周面の表面硬さが、搬送部の被案内面の表面硬さよりＨＲＡで１．８以上５．３以下の範囲で硬く形成されていることで、搬送ローラの外周面と搬送部の被案内面の両方の摩耗を少なくできることが分かる。
〔転がり軸受の潤滑被膜（フッ素油被膜）について〕
図１２の試験装置で潤滑剤のガス放出性について調べた。この装置は、オリフィス７１を介して左右に分けられた第１の真空槽７２および第２の真空槽７３と、ターボポンプ７４と補助ポンプ７５とヒータ７６と各真空槽７２，７３に設けた真空計７７，７８とからなる。ヒータ７６は、第１の真空槽７２に設けた転がり軸受２を置く台７９を加熱する。
【００５４】
ヒータ７６により第１の真空槽７２内に設置した転がり軸受２を１００℃に加熱し、ターボポンプ７４と補助ポンプ７５で、第２の真空槽７３の圧力Ｐ２を８×１０-6Ｐａとなるようにする。転がり軸受２から放出されたガスはオリフィス７１を通過して、第２の真空槽７３に移動する。第１の真空槽７２の真空計７７で測定された圧力Ｐ１と、第２の真空槽７３の真空計７８で測定された圧力Ｐ２から下記の（１）式により、オリフィス７１を通過したガス量Ｑが算出できる。Ｃはオリフィス７１のコンダクタンスである。
【００５５】
Ｑ＝Ｃ（Ｐ１−Ｐ２）‥‥（１）
この装置を使用して、転がり軸受２の軌道面にフッ素油の被膜を、０．５ｇ／ｍ2 、１．０ｇ／ｍ2 、１．５ｇ／ｍ2 、２．０ｇ／ｍ2 、３．０ｇ／ｍ2 、５．０ｇ／ｍ2 、１０．０ｇ／ｍ2 、１５．０ｇ／ｍ2 の各量となるように形成した場合の、１００℃での放出ガス量を測定した。その結果を図８のグラフに曲線Ａで示す。図１３のグラフの直線Ｂは、転がり軸受２の軸受空間にフッ素グリースを充填して、図１２の装置を用いて放出ガスを測定した場合の結果を示す。
【００５６】
このグラフから、フッ素油被膜量が１２ｇ／ｍ2 以上になると、フッ素油被膜からの放出ガス量がフッ素グリースの場合の放出ガス量より多くなる。よって、フッ素油被膜量は１０ｇ／ｍ2 以下とすることが好ましい。
また、転がり軸受２の軌道面に０．５ｇ／ｍ2 、１．０ｇ／ｍ2 、１．５ｇ／ｍ2 のフッ素油被膜を形成して、回転試験を行った。試験条件は、軸受姿勢：水平軸、回転速度：１５０ｍｉｎ-1、温度：１００℃、圧力環境：真空であり、軸受トルクが初期値の２倍を超えた時の総回転数を寿命とした。また、総回転数が１．０×１０7 を超えても軸受トルクが初期値の２倍を超えない場合は、その時点で試験を打ち切った。
【００５７】
その結果も図１３に「△」で示してある。図１３において矢印は試験打ち切りを意味し、フッ素油被膜量が１．０ｇ／ｍ2 以上で、良好な耐久性が得られることが分かる。
これらの結果から、フッ素油被膜量は１．０ｇ／ｍ2 以上１０ｇ／ｍ2 以下とすることが好ましい。
〔転がり軸受の潤滑被膜（ＤＦＯ潤滑被膜）について〕
転がり軸受２の軌道面に２．０ｇ／ｍ2 のＤＦＯ潤滑被膜を形成して、上記と同じ方法で１００℃での放出ガス量を測定したところ、ＰＦＰＥ基油で２．１×１０-8Ｐａ・ｍ3 ／ｓであり、ＭＡＣ基油で１．３×１０-8Ｐａ・ｍ3 ／ｓであり、２．０ｇ／ｍ2 のフッ素油被膜を形成した場合の３．０×１０-8Ｐａ・ｍ3 ／ｓよりも放出ガス量が少なかった。
【００５８】
また、これらの各転がり軸受を縦軸の回転試験機に取り付けて、回転方向を１回ごとに逆向きにして寿命を調べた。試験条件は、回転速度：１５０ｍｉｎ-1、温度：１００℃、圧力環境：真空であり、軸受トルクが初期値の２倍を超えた時の総サイクル数を寿命とした。また、総サイクル数が５×１０6 を超えても軸受トルクが初期値の２倍を超えない場合は、その時点で試験を打ち切った。
【００５９】
その結果を図１４のグラフに示す。この結果から、転がり軸受の潤滑被膜をＤＦＯ潤滑被膜とした方がフッ素油被膜とした場合よりも耐久性に優れていることが分かる。
〔搬送ローラの形状について〕
図１５および１６に示すように、搬送ローラ１の外周面を凸状に形成し、レール４ａを凹状に形成することにより、レール４ａが搬送ローラ１から外れにくくなる。図１５の例では、搬送ローラ１の凸部１１のアールの曲率をレール４ａの凹部４ｂのアールの曲率よりも小さくしている。図１６の例では、搬送ローラ１の凸部１１をアール状とし、レール４ａの凹部４ｂをＶ字状としている。
【００６０】
なお、この実施形態では、搬送ローラ１が転がり軸受２とは別体で、搬送ローラ１が転がり軸受の外輪に外嵌されている例について説明しているが、図１７に示すように、転がり軸受２の外輪２１を搬送ローラとする場合もあり、その場合は、外輪２１の外周面の表層部に、絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力を導入する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に相当する真空搬送装置を示す断面図である。
【図２】搬送ローラのボールミル工程で使用する遊星ボールミルのミルポットを示す断面図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図３】耐久性を調べるために使用した試験装置を示す概略構成図（ａ）とそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【図４】第１実施例で行った試験の結果を、搬送ローラの総回転数と走行跡の表面粗さ（最大高さ）との関係で示すグラフである。
【図５】Ｘ線回折によるピークの半値幅と破壊靱性値との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施例で行った試験の結果を、搬送ローラの総回転数と走行跡の表面粗さ（最大高さ）との関係で示すグラフである。
【図７】ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラおよび超硬合金製搬送ローラの総回転数と、走行跡の表面粗さ（最大高さ）との関係で示すグラフである。
【図８】ＷＣ−Ｃｏ（ＷＣを主成分とし、Ｃｏをバインダとした超硬合金）の場合のＣｏ含有率と破壊靱性値および硬さ（ＨＲＡ）との関係を示すグラフである。
【図９】超硬合金製搬送ローラの回転同期試験を実施するために使用した試験装置を示す図である。
【図１０】超硬合金製搬送ローラ１が円板６１Ａと同期回転速度に達するまでの時間の比と、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの場合を「１」とした慣性モーメントの比との関係を示すグラフである。
【図１１】図９の装置の円板６１Ａの表面硬さを変化させて２０００万回回転させたの時点での、搬送ローラ１の走行跡の表面粗さ（最大高さ）を示すグラフである。
【図１２】転がり軸受の潤滑剤からのガス放出性を調べる試験装置を示す概略構成図である。
【図１３】転がり軸受の軌道面に形成したフッ素油の被膜量と、転がり軸受からの放出ガス量および転がり軸受の寿命との関係を示すグラフである。
【図１４】転がり軸受の軌道面に形成する潤滑被膜が異なる場合の試験温度と寿命との関係を示すグラフである。
【図１５】搬送ローラの外周面を凸状に形成し、レールを凹状に形成した第一の例を示す断面図である。
【図１６】搬送ローラの外周面を凸状に形成し、レールを凹状に形成した第二の例を示す断面図である。
【図１７】転がり軸受の外輪を搬送ローラとする例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 搬送ローラ
１１ 搬送ローラの凸部
２ 転がり軸受
３ 回転軸
Ｄ ディスクメディア
４ 台車（搬送部）
４ａ レール（被案内面）
４ｂ レールの凹部
４０ ミルポット
４１ ハウジング
４２ 転がり軸受
４３ 回転軸
４４ 搬送ローラを外嵌する円柱体
５ ボール
６１ａ 段
６１ カム
６１Ａ 円板
６２ カムの回転軸
６３ 直動装置
６４ バネ
７１ オリフィス
７２ 第１の真空槽
７３ 第２の真空槽
７４ ターボポンプ
７５ 補助ポンプ
７６ ヒータ
７７，７８真空計
７９ 転がり軸受を置く台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送部の被案内面に筒状体の外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラと、これを備えた真空搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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として、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真空処理装置がある。そして、これらの真空処理装置は、基板等の被処理品を真空状態で搬送する真空搬送装置を備えている。
前記真空処理装置の一例として、基板が設置された搬送部をガスプラズマの放電領域を通過させて、前記基板に膜を形成するインライン真空成膜装置がある。この装置は、前記搬送部の被案内面を搬送ローラで案内する真空搬送装置を備えている。
【０００３】
この真空搬送装置の搬送ローラとしては、従来、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）製で、焼き入れ・焼き戻し処理が施されたものが使用されている。また、この搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受としては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）製でフッ素系グリースで潤滑されたものが使用されている。
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は、表面に微細な粒子（異物）が付着することで機能が損なわれる。そのため、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、製品としての歩留まりを向上させるために、清浄度の高い環境で製造することが求められている。
【０００４】
また、これらの製品を製造する設備のメンテナンスに係る費用を低減すること（メンテナンスフリーにするか、メンテナンス周期を長くすること）が、製品の製造コストの低減に繋がる。そのため、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造コストを低減することを目的として、前述の真空処理装置および真空搬送装置の耐久性を向上することが要求されている。
【０００５】
この要求に応えるための技術として本出願人は、真空搬送装置の搬送ローラの外周面にＤＬＣ膜を設け、この搬送ローラを支持する転がり軸受の軌道面に潤滑膜を設けることを提案した（下記の特許文献１参照）。また、この搬送ローラの搬送部の被案内面に接触させる外周面を含む部分を、セラミックス材料で形成することを提案した（下記の特許文献２参照）。これらの提案によれば、真空搬送装置の発塵低減と耐久性向上に一定の効果があるが、更なる改善の余地がある。
【０００６】
例えば、ディスクメディアの真空搬送装置は、図１に示すように、ディスクメディアＤを取り付ける台車４の下部にレール４ａが固定され、搬送ローラ１は、このレール（被案内面）４ａに外周面を接触させて回転することにより台車（搬送部）４を案内する。
この台車４が、図示されない駆動装置によって、例えば図１の紙面の右から左に送られる場合、先ず、２個あるうちの右側の搬送ローラ１ａにレール４ａが接触することで、右側の搬送ローラ１ａが回転を開始する。次に、左側に移動した台車のレールがさらに左側の搬送ローラ１ｂと接触することで、左側の搬送ローラ１ｂが回転を開始する。そして、台車の進行速度と搬送ローラの回転速度が同じになった時点で搬送ローラの回転が安定する。この安定回転となった後の耐久性は前述の提案の方法で改善されるが、レールと搬送ローラの接触開始時に、搬送ローラにレールからの衝撃力が加わる。前述の提案の方法では、この時の耐衝撃性の向上が不充分であり、さらに耐久性を改善する必要がある。
【０００７】
下記の特許文献３には、セラミックス製品の表面強靱化方法として、硬さが、Ｈｖ（ビッカース硬さ）で５００以上、且つ、対象となるセラミックス製品のＨｖに５０を足した値以下であり、平均粒子サイズが０．１μｍ〜２００μｍであり、表面が凸曲面の微粒子からなる噴射材（ショット）を用いて、セラミックス製品の表面に均一に分布した直線状の転位組織を形成する方法が記載されている。
【０００８】
また、下記の特許文献４には、駆動力によって回転する公転軸を中心として回転する公転回転アームと、垂直から前記公転軸側へ傾斜した自転軸を介して前記公転回転アームに自転自在に支持されているミルポットと、前記公転軸の周りの全周に亘って前記公転回転アームの上方に固定して配置され、前記公転回転アームの回転に伴って公転する前記ミルポットの外周面が接触して前記ミルポットに自転を生じさせる外周ポット受けと、を有することを特徴とする遊星ボールミルが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２３９６５号公報
【特許文献２】特開２００６−１５３１８７号公報
【特許文献３】特開２００４−１３６３７２号公報
【特許文献４】特開２００６−４３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、超硬合金製であることを特徴とする搬送ローラを提供する。
本発明の搬送ローラによれば、超硬合金製とすることにより、従来のＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラと比較して、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
【００１１】
超硬合金としては、ＷＣを主成分とし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方をバインダとして３質量％以上２５質量％以下の範囲で含有するものが好ましい。
例えば、ＷＣにバインダＣｏを１０質量％の含有率で加えて得られた超硬合金の硬度はＨｖで１１５０程度であり、Ｓｉ3 Ｎ4 焼結体（セラミックス）のＨｖ１７００〜１８００程度よりは低いが、破壊靱性値はＳｉ3 Ｎ4 焼結体の６〜７ＭＰａ・√ｍに対して、１２〜１３ＭＰａ・√ｍと格段に大きい。つまり、超硬合金は耐摩耗性に優れるだけでなく、耐衝撃性にも優れている。
【００１２】
本発明の搬送ローラは、外周面の表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されていることが好ましい。これにより、本発明の搬送ローラは、Ｃｏ含有率が少なく硬い超硬合金に対して圧縮残留応力を導入することで、硬さを維持しながら破壊靱性値も高くできる。そして、このような圧縮残留応力が導入されていない超硬合金製搬送ローラと比較して、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
【００１３】
なお、「絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力」は「−１５００ＭＰａ以上−５０ＭＰａ以下の残留応力」に相当する。「−」の残留応力は圧縮残留応力であることを意味する。
超硬合金製搬送ローラの外周面の表層部の圧縮残留応力が、絶対値で５０ＭＰａ未満であると、靱性が不充分となる場合がある。また、１５００ＭＰａを超えると、チッピングやクラックが生じやすくなる。
【００１４】
外周面の表層部に圧縮残留応力が導入された搬送ローラは、遊星ボールミルのミルポット内に、複数個のセラミックス製または超硬合金製ボールと外周面が露出した搬送ローラを入れて遊星ボールミルを作動させ、前記ボールに、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記ボールを前記搬送ローラの外周面に衝突させてその表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行って得ることができる。
【００１５】
前記ボールミル工程を、ミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けた遊星ボールミル（搬送ローラ回転支持装置をミルポット内に備えた遊星ボールミル）を用い、前記円柱体に搬送ローラを外嵌して遊星ボールミルを作動させることで行って得ることが好ましい。
前記ボールミル工程は、例えば、特許文献３に記載の遊星ボールミルのミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けたものを使用して行うことができる。
【００１６】
なお、前記ボールミル工程を、搬送ローラ回転支持装置を備えない通常のミルポットで行う場合は、搬送ローラを、外周面が露出し、端面と内面がボールの衝突から保護された状態で、ミルポット内に入れる必要がある。また、搬送ローラがミルポットの内壁に衝突しないように、遊星ボールミルの回転速度や処理時間などをより綿密に調整する必要がある。
【００１７】
ミルポットの材質としては、クロム鋼製、またはステンレススチール製でメノー、アルミナ、ジルコニア、クロム鋼、または窒化珪素からなる内張り材が設けてあるものが挙げられる。
遊星ボールミルの作動条件としては、公転速度：３００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下（より好ましくは５００ｒｐｍ以上７００ｒｐｍ以下）、自転速度：６００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下（より好ましくは１０００ｒｐｍ以上１４００ｒｐｍ以下）で、回転時間：１時間以上８時間以下（より好ましくは３時間以上５時間以下）が好ましい。
【００１８】
また、ミルポット内へ入れるセラミックス製ボールの量は、最密充填量（ミルポットに最も密に充填した場合に入る量）の５０％以上９０％以下であることが好ましい。最密充填量の５０％未満であると、衝突エネルギーが大きいためボールミル工程の処理時間を短くできるが、ポット内でのセラミック製ボールの動きが激しくなりすぎるため均一な表面が得られにくい。最密充填量の９０％を超えると、ポット内でセラミック製ボールの動ける範囲が小さくなるため衝突回数は増えるが、衝突エネルギーが小さくなって処理に時間がかかるようになる。最密充填量の５０％以上９０％以下とすることで、衝突回数と衝突エネルギーのバランスがとれて効果的に処理できるようになる。より好ましい範囲は、最密充填量の７０％以上９０％以下である。
【００１９】
前記仕上げ研磨加工は、研削盤による加工等の一般的な方法で行うことができる。
このようなボールミル工程と仕上げ研磨工程からなる方法以外で、「表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入された超硬合金製製搬送ローラ」を得る方法としては、ショットブラスト処理による方法がある。
ショットブラスト処理は、被処理物の表面に噴射材を噴射する処理であるが、処理時の環境温度は常温であることが好ましく、噴射材は超硬合金よりも硬さが低く且つ表面が凸曲面でエッジを有していない微粒子（例えばジルコニア粒子）であることが好ましい。
【００２０】
また、ショットブラスト処理前後の被処理物の表面粗さＲａの変化が、０．１μｍ未満であることが好ましい。表面粗さＲａの変化が０．１μｍ以上となると、表面の摩耗量が大き過ぎる。また、被処理物の表面粗さはできるだけ小さい方が好ましいが、コストも考慮して一般的な値であるＲａで１．６μｍ以下、好ましくは０．４μｍ以下とする。なお、ショットブラスト処理の後にバレル処理やホーニング処理を施して、表面粗さを良好にしてもよい。
【００２１】
表面粗さＲａの変化が０．１μｍ未満となるようにするためには、ショットブラスト処理の条件を以下のように設定することが好ましい。
噴射材の平均粒径：５０μｍ以上１００μｍ以下
噴射圧：０．１ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下（より好ましくは０．２ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下）
噴射速度：３０ｍ／ｓ以上９０ｍ／ｓ以下
噴射量：２００ｇ／ｍｉｎ以上８００ｇ／ｍｉｎ以下
このような条件でショットブラスト処理を施せば、圧縮残留応力をより好ましい値である１５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下で導入することができる。
【００２２】
本発明の搬送ローラは、外径、内径、最大幅の各寸法がすべて同じＳＵＳ４４０Ｃ製の搬送ローラの慣性モーメントの１．０倍以上１．６倍以下の慣性モーメントを有することが好ましい。
超硬合金はＳＵＳ４４０Ｃより比重が大きく、ＳＵＳ４４０Ｃは７．７であるのに対して、超硬合金は組成によって異なるが１３．６〜１４．９程度である。そのため、同寸法の物体で比較すると、超硬合金製のものは慣性モーメントがＳＵＳ４４０Ｃ製のものの約２倍になる。そのため、止まっている状態から回転を開始するのに同じ寸法のものでは、より大きな力が必要である。この点を考慮した超硬合金製搬送ローラの軽量化と強度との兼ね合いから、後述の試験を経て、超硬合金製の搬送ローラの慣性モーメントを前記範囲とした。超硬合金製搬送ローラは、外周面以外の部分でローラの幅を狭くするなどの工夫により軽量化することで、慣性モーメントを低下できる。
【００２３】
本発明の搬送ローラは、外周面の表面硬さが、搬送部の被案内面の表面硬さよりＨＲＡで１．８以上５．３以下の範囲で硬く形成されていることが好ましい。これにより、搬送ローラの外周面と搬送部の被案内面の両方の摩耗を少なくすることができる。
本発明はまた、本発明の搬送ローラと、前記搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受と、前記搬送ローラの外周面に接触させる被案内面を備えた搬送部と、を備え、内部を真空にして使用する真空搬送装置において、前記転がり軸受の軌道面に、以下の３種の潤滑被膜（以下「ＤＦＯ潤滑被膜」と称する）のいずれか一つが形成されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。
【００２４】
(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
本発明の真空搬送装置によれば、搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受の軌道面にＤＦＯ潤滑被膜が形成されているため、フッ素油やフッ素系グリースを用いた場合と比較して、良好な潤滑性能を確保しながらガス放出量を少なくでき、転がり軸受の耐久性も良好となる。
【００２５】
なお、本発明の真空搬送装置は、搬送ローラが転がり軸受に外嵌される場合と、転がり軸受の外輪の外周部分が搬送ローラをなす場合がある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の搬送ローラによれば、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
本発明の真空搬送装置によれば、搬送ローラの耐久性が高く、転がり軸受の潤滑性能を良好にしながら、高い清浄度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当する真空搬送装置を示す正面図（ａ）と、その部分断面図（ｂ）である。
この真空搬送装置は、搬送ローラ１と、転がり軸受２と、真空搬送装置内の壁から水平に延びる回転軸３と、ディスクメディアＤを取り付ける台車（搬送部）４と、を備えている。搬送ローラ１は、転がり軸受２により回転軸３に対して回転自在に支持されている。台車４の下部にＳＵＳ４４０Ｃ製のレール（被案内面）４ａが固定されている。搬送ローラ１は、レール４ａに外周面を接触させて回転することにより台車４を案内する。
【００２８】
この搬送ローラ１は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成され、外周面の表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されたものである。この搬送ローラ１の外周面の表面硬さはＨＲＡで８９．０（ＨＶ：１３５０）であり、レール４の表面硬さはＨＲＡで８７．０（ＨＶ：１１５０）である。また、この搬送ローラの形状を内径から外径に向かう間で幅を狭くすることで、その慣性モーメントを、ＳＵＳ４４０Ｃ製の場合の慣性モーメントの１．６倍にした。さらに、転がり軸受２の軌道面には、フッ素グリースよりもガス放出量が少ないＤＦＯ潤滑被膜が形成されている。
【００２９】
したがって、この真空搬送装置によれば、台車４レール４ａが搬送ローラ１ａ，１ｂに衝突した時の耐久性が改善されるとともに、転がり軸受２の潤滑剤からのガス放出量が少ないため、ディスクメディアＤの歩留まりが高く、メンテナンスに係る費用を低減することができる。
この搬送ローラ１は、図２に示すミルポットを備えた遊星ボールミルを用いたボールミル工程と、仕上げ研磨加工を行うことで得られる。
【００３０】
図２のミルポット４０は、４個の搬送ローラ１を同時に処理できるものであって、ミルポット４０の底面に、４個のハウジング４１が、ミルポット４０の自転円と同心の円に沿って等間隔に固定されている。また、各ハウジング４１に、転がり軸受４２を介して回転軸４３が取り付けられ、この回転軸４３の上部に、搬送ローラ１を外嵌する円柱体４４が軸をずらして一体化されている。
【００３１】
遊星ボールミルの駆動により、このミルポット４０は、図２（ｂ）に矢印で示すように自転しながら、図示されない軸を中心に公転する。これに伴って、円柱体４４が慣性力により相対的に回転するため、これに外嵌された搬送ローラ１はランダムに向きを変えながら回転する。
よって、このミルポット内４０にボール５を入れて遊星ボールミルを駆動すると、ボール５に、ミルポット４０内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力が付与されて、ボール５がミルポット４０内を跳ね回って、ランダムに向きを変えながら回転する搬送ローラ１の外周面に衝突する。その結果、搬送ローラ１の外周面の表層部に圧縮残留応力が導入される。
〔第１実施例〕
この実施例では、図２のクロム鋼製で容積が１２００ｍｌであるミルポット４０内に、表面粗さ（Ｒａ）が０．００２μｍでＨｖ１５００の直径４．７６８ｍｍのジルコニア製ボール５を、ミルポット４０の最密充填量の５０体積％となる量だけ入れ、各円柱体４４に表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍでＨｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製の搬送ローラ１を外嵌して、遊星ボールミルを下記の条件で作動させた。
【００３２】
公転速度：５００ｒｐｍ（No. １−１）、３００ｒｐｍ（No. １−２）
自転速度：１０００ｒｐｍ（No. １−１）、６００ｒｐｍ（No. １−２）
回転時間：７時間（No. １−１）、４時間（No. １−２）
このボールミル工程を行った後に、円柱体４４から搬送ローラ１を外し、ボールラップ盤で仕上げ研磨工程を行い、搬送ローラ１の表層部を３μｍの厚さで除去した。また、ボール５についてもボールラップ盤で仕上げ研磨工程を行い、表層部を３μｍの厚さで除去して直径４．７６２ｍｍとした。
【００３３】
このようにして得られた４個の搬送ローラ１のうちの２個（No. １−１、No. １−２）と、Ｈｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製の搬送ローラ１であって、ボールミル工程を行わない以外は同じ方法で得られたもの（No. １−３）について、その耐久性を、図３の耐久試験装置を用いて調べた。
図３の試験装置は、段６１ａが付いたカム６１と、カム６１の回転軸６２と、直動装置６３と、バネ６４とで構成されている。バネ６４は、その上端が壁面から垂直に延びる部材に固定され、下端に直動装置６３が固定されている。この直動装置６３から垂直に延びる回転軸３に転がり軸受２を介して搬送ローラ１を取り付け、カム６１の周面に搬送ローラ１の外周面が常に接触するようにして、回転軸６２の駆動によりカム６１を回転する。
【００３４】
カム６１の図３（ａ）に示す矢印方向への回転に伴って、搬送ローラ１は図３（ａ）の状態からカム６１により押し下げられながら回転し、カム６１の段６１ａの位置が通り過ぎた時に搬送ローラ１の外周面に衝撃が加わる。
この試験装置を用い、真空、常温の環境で、１分間に１５０回の回転速度で搬送ローラ１を回転させ、５００万回の時点と１０００万回の時点で、走行跡の表面粗さ（最大高さ）を測定した。その結果を図４にグラフで示す。
【００３５】
なお、仕上げ研磨後の表面粗さを、ＨＲＡ８９．０（Ｈｖ１３５０）のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製で、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板状試験片を用いて測定した。すなわち、No. １−１と１−２では、この試験片の表面に対して、上述のNo. １−１と１−２と同じ方法でボールミル工程と仕上研磨工程を行ったものを用いた。No. １−３ではこの試験片をそのまま用いた。
【００３６】
また、ＨＲＡ８９．０（Ｈｖ１３５０）のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製のビッカース硬さ測定用試験片に対して、上述のNo. １−１と１−２と同じ方法でボールミル工程と仕上研磨工程を行ったものを用いて、ビッカース硬さを測定したところ、No. １−１では１４４０、No. １−２では１４２０であった。No. １−３は処理を行っていないので１３５０のままである。
【００３７】
また、No. １−１〜１−３のボールミル工程と仕上研磨工程を行った試験片を用いて、破壊靱性値を測定したところ、No. １−１では１８ＭＰａ・√ｍ、No. １−２では１３ＭＰａ・√ｍ、No. １−３では７ＭＰａ・√ｍであった。破壊靱性値は、ダイヤモンド圧子の押し込み条件を１９６Ｎ、２０秒とし、発生した圧痕とクラックの大きさを測定し、その測定値から求めた。
【００３８】
また、破壊靱性値を試験片の表面から各深さ位置で測定したところ、破壊靱性値が一定の値に収束する位置（強靱化深さ）はNo. １−１で４０μｍ、No. １−２で３０μｍであり、No. １−３の破壊靱性値は深さ方向で一定であった。
また、No. １−１〜１−３の試験片の圧縮残留応力をＸ線回折により測定したところ、圧縮残留応力の絶対値で、No. １−１では１２００ＭＰａ、No. １−２では３００ＭＰａ、No. １−３では０ＭＰａであった。搬送ローラ１の圧縮残留応力も試験片と同じになっていると推定される。
【００３９】
これらの結果を下記の表１にまとめて示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
図４のグラフから、圧縮残留応力を導入しているNo. １−１と１−２の搬送ローラ１は、１０００万回回転後の走行跡の表面粗さが２〜３μｍであったのに対して、圧縮残留応力を導入していないNo. １−３の搬送ローラ１は６．５μｍ程度と大きく、No. １−１と１−２の搬送ローラ１は耐摩耗性に優れていることが分かる。
また、窒化珪素製試験片のＸ線回折によるピークの半値幅を測定して、破壊靱性値との関係を調べたところ図５のグラフが得られた。Ｘ線回折の条件は、ＣｒＫα線、電圧４０ｋＶ、電流４０ｍＡ、無歪回折角２θ0 ＝１２５．４０°（β−Ｓｉ3 Ｎ4 （４１１））、コリメータレンズ直径１ｍｍ、測定時間１２０秒である。
【００４２】
圧縮残留応力の絶対値はＸ線回折ピークの半値幅に比例するため、図５のグラフから破壊靱性値が高いほど圧縮残留応力の絶対値が大きいことが分かる。
〔第２実施例〕
まず、ＨＲＡ８９．０（Ｈｖ１３５０）のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製で、１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ５ｍｍの板状試験片に、平均粒径１００μｍのジルコニア粒子（Ｈｖ１３００）を噴射材として用いたショットブラスト処理を施して、それによる強靱化，高硬度化，及び表面粗さＲａの変化の度合いをそれぞれ評価した。
【００４３】
ショットブラスト処理の条件及び評価結果を表２に示す。なお、破壊靱性値は、「ＪＩＳ Ｒ １６０７」に規定された方法により測定した。
【００４４】
【表２】
【００４５】
No. ２−１と２−２は、ショットブラスト処理が施され、圧縮残留応力が絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の範囲内となっている。そして、ショットブラスト処理が施されていないNo. ２−３の数値から分かるように、ショットブラスト処理によりビッカース硬さ及び破壊靱性値が上昇している。
No. ２−４は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力が絶対値で５０ＭＰａ未満であるので、ショットブラスト処理の効果が現れておらず、ビッカース硬さ及び破壊靱性値が変化しなかった。また、No. ２−５は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力が絶対値で１５００ＭＰａを超えるので、破壊靱性値の測定の際に大きなクラックが発生して試験片が破損した。
【００４６】
次に、図１の搬送ローラ１をＨｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成したもの（No. ２−３）と、これに対してNo. ２−１、２−２、２−４と同じ方法で処理を行ったものについて、その耐久性を、第１実施例と同じ条件で図３の耐久試験装置を用いて調べた。その結果を図６にグラフで示す。
図６のグラフから、圧縮残留応力が本発明の範囲内であるNo. ２−１と２−２の搬送ローラ１は、１０００万回回転後の走行跡の表面粗さが４〜５μｍ程度であったのに対して、圧縮残留応力が本発明の範囲外であるNo. ２−３と２−４の搬送ローラ１は７μｍ程度と大きく、No. ２−１と２−２の搬送ローラ１は耐摩耗性に優れていることが分かる。
〔ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラと超硬合金製搬送ローラの差について〕
本発明には、上述のような外周面に圧縮残留応力を導入した超硬合金製の搬送ローラだけでなく、圧縮残留応力を導入しない超硬合金製の搬送ローラも含まれる。
【００４７】
No. ３−１およびNo. ３−２として、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成して、表面硬さがＨＲＡで８９．０（ＨＶ：１３５０）であり、圧縮残留応力を導入していない搬送ローラを作製した。
No. ３−３およびNo. ３−４として、ＳＵＳ４４０Ｃで形成して、表面硬さがＨＲＡで５７．０（ＨＶ：６５０）であり、圧縮残留応力を導入していない搬送ローラを作製した。
【００４８】
これらについて、第１実施例と同じ条件で図３の耐久試験装置を用いて調べた。その結果を図７にグラフで示す。
図７のグラフから、超硬合金製であるNo. ３−１と３−２の搬送ローラ１は、１０００万回回転後の走行跡の表面粗さが５〜６μｍ程度であったのに対して、ＳＵＳ４４０Ｃ製であるNo. ３−３と３−４の搬送ローラ１は１５〜１７μｍ程度と大きく、No. ３−１と３−２の搬送ローラ１はNo. ３−３と３−４の搬送ローラ１との比較で、耐摩耗性に優れていることが分かる。
〔使用する超硬合金について〕
また、圧縮残留応力を導入する前の超硬合金自体の破壊靱性値が高いほど、圧縮残留応力を導入した後の破壊靱性値が高くなる。超硬合金としては、ＷＣを主成分とし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方をバインダとして３質量％以上２５質量％以下の範囲で含有するものが好ましい。
【００４９】
バインダの含有率が少なくなるに従って、破壊靱性値が小さくなって耐衝撃性が低下する。バインダの含有率が多くなるに従って、硬度が小さくなって耐摩耗性が低下する。ＷＣ−Ｃｏ（ＷＣを主成分とし、Ｃｏをバインダとした超硬合金）の場合のＣｏ含有率と破壊靱性値および硬さ（ＨＲＡ）との関係を図８にグラフで示す。
このグラフから分かるように、破壊靱性値はＣｏ含有率が２５質量％の時が最も高く、Ｃｏ含有率がこれより多いと低くなる。硬さはＣｏ含有率が２５質量％より多いと極端に低くなる。Ｃｏ含有率が２５質量％の時に、破壊靱性値と硬さの両方が良好な値となって、それより多いといずれも低くなるため、Ｃｏ含有率２５質量％を上限値とした。下限値に関しては、Ｃｏ含有率が３質量％より少なくなると、硬さは格段に上昇するが、破壊靱性値は極端に減少するため、Ｃｏ含有率３質量％を下限値とした。
〔超硬合金製搬送ローラの慣性モーメントについて〕
図９の試験装置を用いて、超硬合金製搬送ローラ１の回転同期試験を実施した。
【００５０】
先ず、Ｈｖ１３５０のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製搬送ローラ１の外周面でない面を削る等して、慣性モーメントがＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラ１と同じもの、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラ１の慣性モーメントの１．２倍のもの、１．４倍のもの、１．５倍のもの、１．６倍のもの、１．７倍のものを用意した。
図９の試験装置は、ＳＵＳ４４０Ｃ製で表面粗さがＲａで０．１μｍである円板６１Ａと、円板６１Ａの回転軸６２と、直動装置６３と、バネ６４とで構成されている。バネ６４は、その上端が壁面から垂直に延びる部材に固定され、下端に直動装置６３が固定されている。この直動装置６３から垂直に延びる回転軸３に転がり軸受２を介して搬送ローラ１を取り付け、円板６１Ａの周面に搬送ローラ１の外周面が常に接触するようにして、回転軸６２の駆動により円板６１Ａを回転する。
【００５１】
円板６１Ａを、下記の条件で、図９（ａ）に示す矢印方向への回転させて、これに接触している超硬合金製搬送ローラ１が円板６１Ａと同期回転速度に達するまでの時間を、ストップウオッチを用い、ストロボによって回転同期を確認する方法で測定した。この測定値をＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの場合の値（同期回転速度に達するまでの時間）で除算し、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの場合を「１」とした比を求めた。その結果を図１０にグラフで示す。
＜試験条件＞
環境：真空
軸姿勢：水平
温度：常温
回転速度：１５０回／分
荷重条件：純ラジアルを、直動装置６３を一定荷重で引っ張り、搬送ローラ１を円板６１に押し付けることで負荷する。
【００５２】
超硬合金は曲げ強度が大きい（３点曲げ強度で２０００〜３０００ＭＰａ）ため、軽量化をしても強度不足にはなりにくいが、限界があるため、図１０のグラフから、１．０倍から１．６倍までの慣性モーメントはさほど変わらないが、１．７倍になると回転同期するまでの時間が極端に長くなる。よって、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの慣性モーメントの１．０以上１．６倍以下とすることで、超硬合金製搬送ローラの強度と回転起動のし易さが両立できる。
〔搬送部の被案内面の表面硬さと、搬送ローラの外周面の表面硬さとの関係について〕
図９の装置に、表面硬さがＨＲＡ９０．８であるＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製の搬送ローラ１と、表面硬さが異なる４種類（ＨＲＡ８３．８〜９０．８）の円板６１Ａを取り付けて、軸姿勢が水平、真空、常温の環境で、１分間に１５０回の回転速度で搬送ローラ１を回転させ、２０００万回の時点で、搬送ローラ１の走行跡の表面粗さ（最大高さ）を測定した。その結果を図１１にグラフで示す。
【００５３】
このグラフから分かるように、円板６１Ａの表面硬さがＨＲＡ８５．５〜８９．０の場合に、搬送ローラ１の走行跡の表面粗さが低く、搬送ローラ１の摩耗量が少なくなっている。この結果から、搬送ローラの外周面の表面硬さが、搬送部の被案内面の表面硬さよりＨＲＡで１．８以上５．３以下の範囲で硬く形成されていることで、搬送ローラの外周面と搬送部の被案内面の両方の摩耗を少なくできることが分かる。
〔転がり軸受の潤滑被膜（フッ素油被膜）について〕
図１２の試験装置で潤滑剤のガス放出性について調べた。この装置は、オリフィス７１を介して左右に分けられた第１の真空槽７２および第２の真空槽７３と、ターボポンプ７４と補助ポンプ７５とヒータ７６と各真空槽７２，７３に設けた真空計７７，７８とからなる。ヒータ７６は、第１の真空槽７２に設けた転がり軸受２を置く台７９を加熱する。
【００５４】
ヒータ７６により第１の真空槽７２内に設置した転がり軸受２を１００℃に加熱し、ターボポンプ７４と補助ポンプ７５で、第２の真空槽７３の圧力Ｐ２を８×１０-6Ｐａとなるようにする。転がり軸受２から放出されたガスはオリフィス７１を通過して、第２の真空槽７３に移動する。第１の真空槽７２の真空計７７で測定された圧力Ｐ１と、第２の真空槽７３の真空計７８で測定された圧力Ｐ２から下記の（１）式により、オリフィス７１を通過したガス量Ｑが算出できる。Ｃはオリフィス７１のコンダクタンスである。
【００５５】
Ｑ＝Ｃ（Ｐ１−Ｐ２）‥‥（１）
この装置を使用して、転がり軸受２の軌道面にフッ素油の被膜を、０．５ｇ／ｍ2 、１．０ｇ／ｍ2 、１．５ｇ／ｍ2 、２．０ｇ／ｍ2 、３．０ｇ／ｍ2 、５．０ｇ／ｍ2 、１０．０ｇ／ｍ2 、１５．０ｇ／ｍ2 の各量となるように形成した場合の、１００℃での放出ガス量を測定した。その結果を図８のグラフに曲線Ａで示す。図１３のグラフの直線Ｂは、転がり軸受２の軸受空間にフッ素グリースを充填して、図１２の装置を用いて放出ガスを測定した場合の結果を示す。
【００５６】
このグラフから、フッ素油被膜量が１２ｇ／ｍ2 以上になると、フッ素油被膜からの放出ガス量がフッ素グリースの場合の放出ガス量より多くなる。よって、フッ素油被膜量は１０ｇ／ｍ2 以下とすることが好ましい。
また、転がり軸受２の軌道面に０．５ｇ／ｍ2 、１．０ｇ／ｍ2 、１．５ｇ／ｍ2 のフッ素油被膜を形成して、回転試験を行った。試験条件は、軸受姿勢：水平軸、回転速度：１５０ｍｉｎ-1、温度：１００℃、圧力環境：真空であり、軸受トルクが初期値の２倍を超えた時の総回転数を寿命とした。また、総回転数が１．０×１０7 を超えても軸受トルクが初期値の２倍を超えない場合は、その時点で試験を打ち切った。
【００５７】
その結果も図１３に「△」で示してある。図１３において矢印は試験打ち切りを意味し、フッ素油被膜量が１．０ｇ／ｍ2 以上で、良好な耐久性が得られることが分かる。
これらの結果から、フッ素油被膜量は１．０ｇ／ｍ2 以上１０ｇ／ｍ2 以下とすることが好ましい。
〔転がり軸受の潤滑被膜（ＤＦＯ潤滑被膜）について〕
転がり軸受２の軌道面に２．０ｇ／ｍ2 のＤＦＯ潤滑被膜を形成して、上記と同じ方法で１００℃での放出ガス量を測定したところ、ＰＦＰＥ基油で２．１×１０-8Ｐａ・ｍ3 ／ｓであり、ＭＡＣ基油で１．３×１０-8Ｐａ・ｍ3 ／ｓであり、２．０ｇ／ｍ2 のフッ素油被膜を形成した場合の３．０×１０-8Ｐａ・ｍ3 ／ｓよりも放出ガス量が少なかった。
【００５８】
また、これらの各転がり軸受を縦軸の回転試験機に取り付けて、回転方向を１回ごとに逆向きにして寿命を調べた。試験条件は、回転速度：１５０ｍｉｎ-1、温度：１００℃、圧力環境：真空であり、軸受トルクが初期値の２倍を超えた時の総サイクル数を寿命とした。また、総サイクル数が５×１０6 を超えても軸受トルクが初期値の２倍を超えない場合は、その時点で試験を打ち切った。
【００５９】
その結果を図１４のグラフに示す。この結果から、転がり軸受の潤滑被膜をＤＦＯ潤滑被膜とした方がフッ素油被膜とした場合よりも耐久性に優れていることが分かる。
〔搬送ローラの形状について〕
図１５および１６に示すように、搬送ローラ１の外周面を凸状に形成し、レール４ａを凹状に形成することにより、レール４ａが搬送ローラ１から外れにくくなる。図１５の例では、搬送ローラ１の凸部１１のアールの曲率をレール４ａの凹部４ｂのアールの曲率よりも小さくしている。図１６の例では、搬送ローラ１の凸部１１をアール状とし、レール４ａの凹部４ｂをＶ字状としている。
【００６０】
なお、この実施形態では、搬送ローラ１が転がり軸受２とは別体で、搬送ローラ１が転がり軸受の外輪に外嵌されている例について説明しているが、図１７に示すように、転がり軸受２の外輪２１を搬送ローラとする場合もあり、その場合は、外輪２１の外周面の表層部に、絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力を導入する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に相当する真空搬送装置を示す断面図である。
【図２】搬送ローラのボールミル工程で使用する遊星ボールミルのミルポットを示す断面図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図３】耐久性を調べるために使用した試験装置を示す概略構成図（ａ）とそのＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【図４】第１実施例で行った試験の結果を、搬送ローラの総回転数と走行跡の表面粗さ（最大高さ）との関係で示すグラフである。
【図５】Ｘ線回折によるピークの半値幅と破壊靱性値との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施例で行った試験の結果を、搬送ローラの総回転数と走行跡の表面粗さ（最大高さ）との関係で示すグラフである。
【図７】ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラおよび超硬合金製搬送ローラの総回転数と、走行跡の表面粗さ（最大高さ）との関係で示すグラフである。
【図８】ＷＣ−Ｃｏ（ＷＣを主成分とし、Ｃｏをバインダとした超硬合金）の場合のＣｏ含有率と破壊靱性値および硬さ（ＨＲＡ）との関係を示すグラフである。
【図９】超硬合金製搬送ローラの回転同期試験を実施するために使用した試験装置を示す図である。
【図１０】超硬合金製搬送ローラ１が円板６１Ａと同期回転速度に達するまでの時間の比と、ＳＵＳ４４０Ｃ製搬送ローラの場合を「１」とした慣性モーメントの比との関係を示すグラフである。
【図１１】図９の装置の円板６１Ａの表面硬さを変化させて２０００万回回転させたの時点での、搬送ローラ１の走行跡の表面粗さ（最大高さ）を示すグラフである。
【図１２】転がり軸受の潤滑剤からのガス放出性を調べる試験装置を示す概略構成図である。
【図１３】転がり軸受の軌道面に形成したフッ素油の被膜量と、転がり軸受からの放出ガス量および転がり軸受の寿命との関係を示すグラフである。
【図１４】転がり軸受の軌道面に形成する潤滑被膜が異なる場合の試験温度と寿命との関係を示すグラフである。
【図１５】搬送ローラの外周面を凸状に形成し、レールを凹状に形成した第一の例を示す断面図である。
【図１６】搬送ローラの外周面を凸状に形成し、レールを凹状に形成した第二の例を示す断面図である。
【図１７】転がり軸受の外輪を搬送ローラとする例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 搬送ローラ
１１ 搬送ローラの凸部
２ 転がり軸受
３ 回転軸
Ｄ ディスクメディア
４ 台車（搬送部）
４ａ レール（被案内面）
４ｂ レールの凹部
４０ ミルポット
４１ ハウジング
４２ 転がり軸受
４３ 回転軸
４４ 搬送ローラを外嵌する円柱体
５ ボール
６１ａ 段
６１ カム
６１Ａ 円板
６２ カムの回転軸
６３ 直動装置
６４ バネ
７１ オリフィス
７２ 第１の真空槽
７３ 第２の真空槽
７４ ターボポンプ
７５ 補助ポンプ
７６ ヒータ
７７，７８真空計
７９ 転がり軸受を置く台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、
超硬合金製であることを特徴とする搬送ローラ。
【請求項２】
ＷＣを主成分とし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方をバインダとして３質量％以上２５質量％以下の範囲で含有する超硬合金からなる請求項１記載の搬送ローラ。
【請求項３】
前記外周面の表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されていることを特徴とする請求項１または２記載の搬送ローラ。
【請求項４】
遊星ボールミルのミルポット内に、複数個のセラミックス製または超硬合金製ボールと外周面が露出した搬送ローラを入れて遊星ボールミルを作動させ、前記ボールに、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記ボールを前記搬送ローラの外周面に衝突させてその表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行って得られたものである請求項３記載の搬送ローラ。
【請求項５】
請求項４のボールミル工程を、ミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けた遊星ボールミルを用い、前記円柱体に搬送ローラを外嵌して遊星ボールミルを作動させることで行って得られた請求項３記載の搬送ローラ。
【請求項６】
外径、内径、最大幅の各寸法がすべて同じＳＵＳ４４０Ｃ製の搬送ローラの慣性モーメントの１．０倍以上１．６倍以下の慣性モーメントを有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の搬送ローラ。
【請求項７】
外周面の表面硬さが、搬送部の被案内面の表面硬さよりＨＲＡで１．８以上５．３以下の範囲で硬く形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送ローラ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の搬送ローラと、前記搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受と、前記搬送ローラの外周面に接触させる被案内面を備えた搬送部と、を備え、内部を真空にして使用する真空搬送装置において、
前記転がり軸受の軌道面に、以下の３種の潤滑被膜のいずれか一つが形成されていることを特徴とする真空搬送装置。
(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１】
搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、
超硬合金製であることを特徴とする搬送ローラ。
【請求項２】
ＷＣを主成分とし、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方をバインダとして３質量％以上２５質量％以下の範囲で含有する超硬合金からなる請求項１記載の搬送ローラ。
【請求項３】
前記外周面の表層部に絶対値で５０ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が導入されていることを特徴とする請求項１または２記載の搬送ローラ。
【請求項４】
遊星ボールミルのミルポット内に、複数個のセラミックス製または超硬合金製ボールと外周面が露出した搬送ローラを入れて遊星ボールミルを作動させ、前記ボールに、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記ボールを前記搬送ローラの外周面に衝突させてその表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行って得られたものである請求項３記載の搬送ローラ。
【請求項５】
請求項４のボールミル工程を、ミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けた遊星ボールミルを用い、前記円柱体に搬送ローラを外嵌して遊星ボールミルを作動させることで行って得られた請求項３記載の搬送ローラ。
【請求項６】
外径、内径、最大幅の各寸法がすべて同じＳＵＳ４４０Ｃ製の搬送ローラの慣性モーメントの１．０倍以上１．６倍以下の慣性モーメントを有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の搬送ローラ。
【請求項７】
外周面の表面硬さが、搬送部の被案内面の表面硬さよりＨＲＡで１．８以上５．３以下の範囲で硬く形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の搬送ローラ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の搬送ローラと、前記搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受と、前記搬送ローラの外周面に接触させる被案内面を備えた搬送部と、を備え、内部を真空にして使用する真空搬送装置において、
前記転がり軸受の軌道面に、以下の３種の潤滑被膜のいずれか一つが形成されていることを特徴とする真空搬送装置。
(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１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
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【図１１】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２１００１４（Ｐ２００９−２１００１４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３２０４（Ｐ２００８−５３２０４）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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