以下、図面に基づいて本発明の実施の形� ��を説明する。なお、以下の図面において同� ��または相当する部分には同一の参照番号を� ��し、その説明は繰返さない。

 (実施の形態1)
 図1を参照して、本発明の実施の形態1にお� �る気体軸受スピンドル1を説明する。

 図1に示すように、実施の形態1の気体軸� �スピンドル1は、回転軸10と、軸受スリーブ30 と、ハウジング20とを備える。軸受スリーブ3 0は、回転軸10の外周面11Aの一部を取り囲む貫 通穴である軸受スリーブ貫通穴33が形成され� ��円筒状の部材である。ハウジング20は、軸� �スリーブ30を取り囲み、弾性部材としてのゴ ム製のOリング41~44を介して軸受スリーブ30を� ��持する。回転軸10と軸受スリーブ30とは、10� �m以上40μm以下程度のジャーナル軸受隙間13を 隔てて配置されている。

 回転軸10は、円筒状(棒状)の軸部11と、軸� ��11の一方の端部に形成された、軸部11より直 径の大きい円板状の形状を有するフランジ部 12とを有している。軸部11の他方の端部には� �具などを保持するための保持部19が形成され ている。そして、軸受スリーブ30には、複数� ��ジャーナルノズル51が形成されている。ジ� �ーナルノズル51は、軸受スリーブ30の周壁に� ��成される。ジャーナルノズル51は、軸受ス� �ーブ貫通穴33の内周面と回転軸10の軸部11の� �周面11Aとの間に設けられたジャーナル軸受� �間13に軸受用気体を供給する。

 ジャーナルノズル51は、軸受スリーブ貫� �穴33の内周面において円周方向に延びる2つ� �列を構成するように配置されている。ジャ� �ナルノズル51は、軸受スリーブ貫通穴33の延� ��る方向(回転軸10の軸部11における軸方向)に� ��ける軸受スリーブ30の中央部を挟む両側の� �れぞれに1列ずつ形成されている。ジャーナ� ��ノズル51は、軸受スリーブ30の周壁に形成さ れたスリーブ給気路52と接続されている。

 以上の構成により、軸受スリーブ30は、� �ウジング20に対して回転軸10をラジアル方向( 軸部11の軸方向に垂直な方向)に非接触に軸支 する気体ジャーナル軸受として機能する。な お、軸部11の軸方向における軸受スリーブ30� �中央部から両側のジャーナルノズル51までの 距離がほぼ等しくなるように、ジャーナルノ ズル51は形成されていることが好ましい。こ� ��により、ジャーナル軸受隙間13内の圧力分� �が軸方向における軸受スリーブ30の中央部に 対して対称となる。このようにすれば、回転 軸10は軸受スリーブ30に対して、軸方向にバ� �ンスよく軸支される。

 ジャーナルノズル51は、スリーブ給気路52 と、軸受スリーブ30、ハウジング20およびOリ� ��グ42、43により閉じられた空間である環状空 間(周状空間22のうちOリング42、43により囲ま� ��た一部の空間)とを介して、ハウジング20内� ��形成された軸受用気体供給路21に接続され� �いる。

 ハウジング20の内部には、円環状の形状� �有する気体スラスト軸受部材60が配置されて いる。気体スラスト軸受部材60は、回転軸10� �フランジ部12の両側の端面12Aのそれぞれに対 して、一方の端面が対向するように配置され ている。気体スラスト軸受部材60と回転軸10� �フランジ部12とは、10μm以上50μm以下程度の� �ラスト軸受隙間14を隔てて配置されている。 気体スラスト軸受部材60には、フランジ部12� �対向する当該一方の面と、これに対向する� �ランジ部12の端面12Aとの間に設けられたスラ スト軸受隙間14に気体を供給するため、複数� ��のスラストノズル61が形成されている。ス� �ストノズル61は、フランジ部12の周方向に沿� ��た方向に複数個形成されている。スラスト� ��ズル61は、気体スラスト軸受部材60に形成さ れたスラスト軸受給気路62に接続されている� ��また、スラスト軸受給気路62はハウジング20 に形成された軸受用気体供給路21に接続され� ��いる。つまり、スラストノズル61は、スラ� �ト軸受給気路62を介して軸受用気体供給路21� ��接続されている。そして、軸受用気体供給� ��21は、空気などの高圧の気体を供給する機� �を有し、気体軸受スピンドル1の外部に配置� ��れた図示しないエアコンプレッサなどの軸� ��用気体供給源に接続されている。

 フランジ部12の一部(外周部)には、フラン ジ部12内において当該外周部に隣接する部分( たとえばスラストノズル61と対向するフラン� ��部12の部分)よりも軸方向の厚みの薄い薄肉� ��12Bが形成されている。薄肉部12Bの一方の面� ��は、フランジ部12の円周方向に沿って配列� �れた複数のタービン翼15が形成されている。 タービン翼15は、板状の形状を有し、吹き付� ��られた気体を受けて回転軸10をフランジ部12 の周方向に回転させるためのものである。

 また、ハウジング20の内部には、フラン� �部12の外周側に配置され、タービン翼15に対� ��する位置に開口を有し、ハウジング20の内� �からタービン翼15に向けて圧縮空気などの駆 動用気体を噴出できるように構成されたター ビンノズル73が形成されている。タービンノ� ��ル73は、フランジ部12の外周に沿った方向に 延びるように形成された円周溝72に接続され� ��いる。円周溝72は駆動用気体供給路71に接続 されている。つまり、タービンノズル73は、� ��周溝72を介して駆動用気体供給路71に接続さ れている。駆動用気体供給路71は、高圧の空� ��などの気体を供給する機能を有し、気体軸� ��スピンドル1の外部に配置された図示しない エアコンプレッサなどの駆動用気体供給源に 接続されている。

 ハウジング20には、駆動用気体排出路75が 形成されている。駆動用気体排出路75は、フ� ��ンジ部12の薄肉部12Bにおいてタービン翼15が 形成された側の面であって、タービン翼15が� ��成された領域よりも内周側の領域に対向す� ��位置に一方の開口を有し、ハウジング20の� �壁に他方の開口を有する。

 上記構造において軸受スリーブ30は、軸� �部であるベース体31と、後述する質量調整用 部品32とを含む。ベース体31は、軸受スリー� �貫通穴33を有し、この軸受スリーブ貫通穴33� ��内周面が回転軸10の外周面11Aに対向する。� �受スリーブ貫通穴33の延びる方向(回転軸10の 軸方向)における軸受スリーブ30の両端面と外 径側面の端面側には、弾性部材であるゴム製 のOリング41~44がはめ込まれている。軸受スリ ーブ30は、上記Oリング41~44を介してハウジン� ��20に対して保持されている。この弾性部材� �してのOリング41~44によって、軸受スリーブ30 と回転軸10との相対振動を減衰させることが� ��きる。

 ここで、軸受スリーブ30は、回転軸10の側 面の少なくとも一部に対向するように配置さ れる。軸受スリーブ30において回転軸10と対� �する部分であるベース体31は、カーボンと、 カーボンと線膨張係数の異なる材料との混合 体を含む。より具体的には、軸受スリーブ30� ��ベース体31は、カーボンと、当該カーボン� �線膨張係数の異なる材料との混合体を成形� �た成形体により構成される。たとえば、軸� �スリーブ30のベース体31は、カーボンと樹脂� ��の混合体からなる成形材、またはカーボン� ��金属との焼結材によって形成されている。� ��た、回転軸10の円筒状の軸部11は、カーボン より線膨張係数の大きな材料の一例である鉄 鋼系金属(たとえばステンレス鋼など)により� ��成されている。なお、上記カーボンと混合� ��せる樹脂はたとえばフェノール系樹脂を用� ��ることができる。また、当該カーボンと樹� ��との混合体からなる成形材では、たとえば� ��ーボンの組成比率は体積比で65%以上のもの� ��使用する。この場合、樹脂の組成やカーボ� ��の組成比率を調整することで軸受スリーブ3 0において回転軸10と対向する部分(ベース体31 )の線膨張係数を調整する自由度を大きくで� �る。なお、カーボンと樹脂との混合体にお� �るカーボンの組成比率の下限として体積比� �65%としたのは、その比率より低下すると軸� �スリーブ30と回転軸10との接触時における耐� ��付性能が低下するからである。またカーボ� ��の組成比率が多いほど上記耐焼付性能は良� ��となるが、スリーブの線膨張係数が低くな� ��、カーボンのみで形成されたスリーブに対� ��る線膨張係数の改善効果が期待できなくな� ��(つまり以上から軸受の運転条件に応じて最 適な組成比率を選定する)。

 またカーボンと金属との焼結材に関して� ��、カーボンと混合させる金属はたとえば鉄( Fe)又は銅(Cu)を用いることができる。また、� �記焼結材において、たとえばカーボンの混� �比率は体積比で25%以下である。この場合、� �ーボンの組成比率や金属の種類を選択する� �とで、軸受スリーブ30におけるベース体31の� ��膨張係数を任意に調整することができる。� ��お、カーボンと金属との焼結体におけるカ� ��ボンの混合比率の上限を体積比で25%とした� ��は、これ以上カーボンが増加すると正常な� ��属の焼結が出来難くなるからである。

 このように、図1に示した気体軸受スピン ドル1では、カーボンを用いることで軸受ス� �ーブ30での軸受スリーブ貫通穴33の表面にお� ��る潤滑性を確保するとともに、軸受スリー� ��30全体としての線膨張係数を調整すること� �できる。このため、回転軸10と軸受スリーブ 30との線膨張係数の差を、軸受スリーブ30が� �ーボンのみから構成される場合より小さく� �ることが可能になる。この場合、回転軸10の 回転に伴う気体摩擦による熱で回転軸10およ� ��軸受スリーブ30が熱膨張したときに、カー� �ンのみからなる軸受スリーブを用いた場合� �り、回転軸10と軸受スリーブ30との熱膨張に� ��る寸法変化の差を小さくできる。この結果� ��当該寸法変化に起因して回転軸10と軸受ス� �ーブ30との間のジャーナル軸受隙間13が無く� ��り、回転軸10と軸受スリーブ30が接触すると いう不良の発生を抑制できる。

 上記軸受スリーブ30の両端面には回転軸� �対して軸対称となるよう、例えば円周状に� �複数個のタップ穴34が形成されている。固定 用孔としての当該タップ穴34の内周面にはネ� ��加工が施されている。タップ穴34には、質� �調整用部品32が挿入固定されている。質量調 整用部品32の外周部にはネジ加工部が形成さ� ��ている。つまり、質量調整用部品32は、タ� �プ穴34にねじ込まれることにより固定されて おり、別の観点から言えば質量調整用部品32� ��軸受スリーブ30に対して着脱可能に設置さ� �ている。また別の観点から言えば、質量調� �用部品32の少なくとも一部が軸受スリーブ30( 具体的にはベース体31)に嵌め込まれることに より、質量調整用部品32は軸受スリーブ30に� �定されている。この様な構成により、質量� �整用部品32を軸受スリーブ30に容易に固定す� ��ことができるとともに、質量調整用部品32� �装着や離脱により、軸受スリーブ30の質量や 重心の位置を容易に調整することができる。 なお、この質量調整用部品32は、上記タップ� ��34にねじ込まれる前に軸受スリーブ30の重さ や重心位置が最適となるよう、その長さを調 整されている。

 なお、この質量調整用部品32を構成する� �料の線膨張係数は軸受スリーブ30を構成する ベース体31を構成する材料(軸受スリーブ30に� ��いて質量調整用部品32以外の部分を構成す� �材料)の線膨張係数と同等またはそれより大� ��いことが好ましい。この場合、回転軸10の� �転中に軸受スリーブ30の温度が上昇した場合 に、タップ穴34が形成されたベース体31の熱� �張による寸法変化(たとえばタップ穴34の径� �拡大)より質量調整用部品32の熱膨張による� �法変化(たとえば質量調整用部品32の径の拡� �)の方が大きいため、質量調整用部品32がタ� �プ穴34から抜けることを抑制できる。

 また、上記気体軸受スピンドル1において 、図1に示すように質量調整用部品32は軸受ス リーブ30に複数個設置されていてもよい。軸� ��スリーブ30の中心軸に沿った方向における� �軸受スリーブ30の重心の位置は、軸受スリー ブ30の中心軸に沿った方向における中央部に� ��置している。この場合、上記重心の位置が� ��受スリーブ30の中心軸に沿った方向におけ� �中心部からずれた場合に発生し得る、軸受� �リーブ30での異常振動の発生を抑制すること ができる。

 また、複数の質量調整用部品32は軸受ス� �ーブ30の中心軸に対して軸対称な位置に配置 されている。具体的には、たとえば軸受スリ ーブ30の中心軸を中心として円周上に等間隔� ��並ぶように、複数の質量調整用部品32は配� �される。この場合、回転軸10の回転に伴い軸 受スリーブ30が振動するような際に、質量調� ��用部品32が軸受スリーブ30の中心軸に対して 非対称な位置(偏った位置)に配置されること� ��起因する異常振動の発生を抑制できる。

 次に、図1に示した気体軸受スピンドル1� �動作について説明する。図示しない軸受用� �体供給源から供給された圧縮空気などの軸� �用気体は、軸受用気体供給路21、周状空間22� ��スリーブ給気路52およびジャーナルノズル51 を通じてジャーナル軸受隙間13に供給される� ��さらに、図示しない軸受用気体供給源から� ��給された軸受用気体は、軸受用気体供給路2 1、スラスト軸受給気路62およびスラストノズ ル61を通じてスラスト軸受隙間14に供給され� �。これにより、ジャーナル軸受隙間13および スラスト軸受隙間14においては、供給された� ��受用気体により気体膜(気体層)が形成され� �。その結果、回転軸10は、回転軸10を軸方向� ��垂直な方向(ラジアル方向)および軸方向(ア� ��シアル方向)において、ハウジング20に対し� ��非接触かつ回転自在に軸支される。

 また、図示しないエアコンプレッサなど� ��駆動用気体供給源から供給された駆動用気� ��は、駆動用気体供給路71から円周溝72を通じ てタービンノズル73に供給される。タービン� ��ズル73に供給された駆動用気体は、タービ� �翼15に向けて噴出される。そして、噴出した 駆動用気体をタービン翼15で受けることによ� ��、フランジ部12には回転軸10の軸まわりに回 転する駆動力(トルク)が与えられる。この結� ��、回転軸10が軸まわりに回転する。回転軸10 に駆動力を与えた駆動用気体は、駆動用気体 排出路75から気体軸受スピンドル1の外部へと 排出される。

 以上のように、図1に示した気体軸受スピ ンドル1の軸受スリーブ30は、ベース体31がカ� ��ボンと樹脂との成型材、またはカーボンと� ��属との焼結材によって形成されているため� ��樹脂や金属の種類や配合率を調整すること� ��、ベース体31が黒鉛単体により形成された� �合に比較して、軸受スリーブ30の線膨張係数 を黒鉛より鉄鋼系金属の線膨張係数により近 くすることができる。このため、比較的安価 な鉄鋼系金属材料を回転軸10に採用しても、� ��転時の軸受部の発熱による軸受隙間(ジャー ナル軸受隙間13)の減少量は少なく、安定した 軸受性能が得られる。

 例えば、黒鉛の線膨張係数が約4×10 ^-6 /℃であるのに対して、カーボンと樹脂との� �形材においてカーボンの混合比率を上記の� �積比の条件内で適宜に選定すれば、線膨張� �数を約15×10 ^-6 /℃とすることができ、また、カーボンと金� �との焼結材においても同様に、上記の体積� �の条件内でカーボンの混合比率を適宜に選� �すれば、線膨張係数を約12×10 ^-6 /℃とすることができる。

 なおここで、樹脂系の成形材は、たとえ� ��粉末状カーボンと液体状のフェノール系樹� ��が上記比率で混合され、熱圧成形されて製� ��されており、また金属系の焼結体は、カー� ��ン粉と金属粉が上記比率で混合され、金型� ��で加圧されて成形され、その後炉内でその� ��属の融点より低い温度で加熱され固体化さ� ��て製造されている。

 なお、上記軸受スリーブ30を構成するベ� �ス体31の材料はカーボンと他の材質とが混合 された成型材もしくは焼結材であり、カーボ ンが含まれているため、従来の黒鉛単体から 成るベース体31と同様に、回転軸10と軸受ス� �ーブ30との接触事故時における耐焼付き性は 良好に保たれている。さらに耐食性や耐摩耗 性を向上させるために、上記回転軸10の表面� ��硬質クロムめっきなどのめっき処理のよう� ��表面処理層を形成してもよい。

 また、軸受スリーブ30は、Oリング41~44に� �ってハウジング20に支持されている。また、 軸受スリーブ30のベース体31には質量調整用� �品32が付加されている。質量調整用部品32の� ��さ(すなわち質量調整用部品32の重さ)を任意 に調整することにより、軸受スリーブ30の質� ��を最適な値に近づけることができる。また� ��当該質量調整用部品32の重さや配置を調整� �ることにより、軸受スリーブ30の軸方向にお ける重心の位置を調整することができる。こ のため、回転中における軸受スリーブ30の振� ��を効果的に減衰させることができる。した� ��って、回転軸10の振れ回り量が小さく、ス� �スト軸受部のフランジ部12と気体スラスト軸 受部材60との接触を防止でき、且つ回転軸10� �軸端の振れ回り量も抑えることができる。

 以上のように、実施の形態1の気体軸受ス ピンドル1によれば、回転軸10の軸受隙間(ジ� �ーナル軸受隙間13)の変化量が小さいため軸� �性能が安定し、且つ回転軸10の振れ回り振動 を効率的に減衰させることが可能である。

 (実施の形態2)
 図2を参照して、本発明の実施の形態2にお� �る気体軸受スピンドル1を説明する。

 図2に示した気体軸受スピンドル1は、基� �的には図1に示した気体軸受スピンドル1と同 様の構成を備える。ただし、図2に示した気� �軸受スピンドル1では、軸受スリーブ30の両� �面部でなく、軸受スリーブ30の軸方向に対す る側面(円周状の外周側面)に質量調整用部品3 2が配置されている点が図1に示した気体軸受� ��ピンドル1と異なっている。つまり、図2に� �した気体軸受スピンドル1では、軸受スリー� ��30を構成するベース体31の外周側面において 、軸受スリーブ30の軸方向における中央部に� ��ップ穴34が形成され、当該タップ穴34に質量 調整用部品32がねじ込まれて固定されている� ��

 このような構成によっても、図1に示した 気体軸受スピンドル1と同様の効果を得るこ� �ができる。

 (実施の形態3)
 図3を参照して、本発明の実施の形態3にお� �る気体軸受スピンドル1の構成について説明� ��る。

 図3に示した気体軸受スピンドル1も、基� �的には図1に示した気体軸受スピンドル1と同 様の構成を備える。ただし、図3に示した気� �軸受スピンドル1では、軸受スリーブ30を構� �するベース体31の外周側面の両端部にネジ加 工部45が形成されている。当該ネジ加工部45� �、上記ベース体31の外周側面の両端部におい て円周状に形成された凹部内に形成されてい る。より具体的には、円周状に形成された凹 部の、軸受スリーブ30の中心軸に沿った壁面� ��ネジ加工部45が形成されている。当該凹部� �、リング状で内側にねじ加工された質量調� �用部品32が固定されている。当該質量調整用 部品32はたとえば金属製である。

 図3に示した気体軸受スピンドル1では、� �1に示した気体軸受スピンドル1と同様の効果 を得ることができる。さらに、図3に示した� �体軸受スピンドル1では、軸受スリーブ30の� �端にリング状の質量調整用部品32が設置され ているため、ハウジング20に対して軸受スリ� ��ブ30を抜き差しする工程を実施する際に、� �ース体31の両端外径側の隅をハウジング20等� ��当てて損傷させる心配がなく、上記の工程� ��作業を容易に行なうことができる。

 なお、上記実施の形態1~3においては、本� ��明の気体軸受スピンドルの一例として、ジ� ��ーナルノズル51が2列に形成された場合につ� ��て説明したが、本発明の気体軸受スピンド� ��はこれに限られず、ジャーナルノズル51が3� ��上の列を成すように形成されたものであっ� ��もよい。また、実施の形態1~3においては、� ��受スリーブ30の端面側および外径側面側の� �れぞれに1つずつ、合計4つの溝が形成され、 弾性部材としてのOリング41~44が嵌め込まれた 場合について説明したが、気密性向上などを 目的として、溝が3本以上形成され、3つ以上� ��弾性部材(たとえばOリング)がそれぞれ当該� ��に嵌め込まれていてもよい。

 また、溝は、軸受スリーブ30のベース体31 における端面側に複数形成してもよいし、ベ ース体31の外周側側面(周状空間22と対向する� ��面)に複数形成してもよい。この場合、軸受 スリーブ30および回転軸10の振れ回り振動を� �り確実に弾性部材としてのOリングにより吸� ��することができる。また逆に、弾性部材の� ��性を小さくすること等を目的として、弾性� ��材一個を、軸受スリーブ30の両端面におけ� �外径側角部に嵌め込んでもよい。具体的に� �、軸受スリーブ30を構成するベース体31の両� ��面における外径側(外周側)の端部の角を削� �ように溝を形成し、当該溝に弾性部材を配� �する。このようにすれば、ジャーナル軸受� �の弾性部材とスラスト軸受用の弾性部材の� �能を当該1つの弾性部材(たとえばOリング)で� ��用可能となる。

 今回開示された実施の形態はすべての点� ��例示であって制限的なものではないと考え� ��れるべきである。本発明の範囲は上記した� ��明ではなくて請求の範囲によって示され、� ��求の範囲と均等の意味および範囲内でのす� ��ての変更が含まれることが意図される。