WO1998006885A1

WO1998006885A1 - Procede d'elimination d'un film de carbone dur forme sur la surface circonferentielle interne d'une douille de guidage

Info

Publication number: WO1998006885A1
Application number: PCT/JP1997/002840
Authority: WO
Inventors: Osamu Sugiyama; Yukio Miya; Ryota Koike; Takashi Toida; Toshiichi Sekine
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 1996-08-15
Filing date: 1997-08-15
Publication date: 1998-02-19
Also published as: JP3224134B2; CN1205038A; CN1116451C; DE19780806C2; US5993680A; DE19780806T1

Description

明細書ガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法技術分野

この発明は自動旋盤に装着され、被加工物を回転可能に支持するガイドブッシュの被加工物と摺接する內周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法に関する。背景技術

自動旋盤のコラムに設けられ、丸棒状の被加工物を切削工具の近くで回転可能に保持するガイドブッシュには、回転型と固定型とがある。回転型のものは常に被加工物と共に回転しながらその被加工物を軸方向に摺動可能に保持し、固定型のものは回転せずに被加工物を回転及び軸方向に摺動可能に保持する。

いずれの型のガイドブッシュも、外周テーパ面と、それに弾力を持たせるための摺り割り、コラムに取り付けるためのネジ部と、被加工物を保持する內周面とを備えており、その内周面は常に被加工物と摺接するため摩耗しやすく、特に固定型の場合はその摩耗が激しい。

そのため、我々は先に、被加工物の回転ゃ摺動によって被加工物と摺接するガイドブッシュ內周面に硬質力一ボン膜を形成することにより、その耐摩耗性を飛躍的に高め、焼き付きを防ぐこともできるようにすることを提案している。

この硬質カーボン膜とは、水素化アモルファス ' カーボン膜であり、ダイァモンドによく似た性質をもっため、ダイアモンドライク力一ボン（D L C ) とも云われるものである。

この、硬質カーボン膜（D L C ) は、硬度が高く（ピツカ一ス硬度で 3 0 0 0 H v以上）、耐摩耗性に優れ、摩擦係数が小さく（超硬合金の 1 / 8位）、耐蝕性にも優れている。そのため、被加工物と摺接する内周面にこの硬質力一ボン膜を設けたガイドブッシュは、従来の超硬合金ゃセラミックスを内周面に設けたものに比べて、耐摩耗性が飛躍的に向上する。

したがって、これを自動旋盤の固定型のガイドブッシュとして使用して、切削量が大きく加工速度が大きな重切削を行なっても、被加工物にキズを発生させたり、焼き付きを生じたりすることがなく長期間に亘つて精度の高い加工を行なうことが可能になる。

なお、ガイドブッシュの内周面に密着性を高める中間層を介して硬質力一ボン膜を設けるとよい。

その中間層を、チタン又はクロムあるいはそのいずれかの化合物からなる下層と、シリコン又はゲ/レマニゥムあるいはそのいずれかの化合物からなる上層との 2層膜で形成すると、下層がガイドブッシュの內周面（基材の合金工具鋼）との密着性を保ち、上層が硬質力一ボン膜と強く結合するため、密着性のよい強固な硬質カーボン膜を設けることができる。

あるいは、内周面にタングステン力一バイト（W C ) などの超硬合金、あるいはシリコン力一バイト（ S i C ) などのセラミックスの焼結体等の硬質部材を介して硬質力一ボン膜を設けてもよく、その場合も、上記と同様な中間層を介して硬質力一ボン膜を設けるとさらに密着性を高めることができる。

しかし、このように内周面に硬質カーボン膜を形成したガイドブッシュであっても、成膜後の検査で成膜不良が検出された場合や、長期間の使用によって硬質力一ボン膜に損傷が発生した場合、あるいは何らかの不都合が発生した場合などに、そのガイドブッシュを再生するために、その內周面に形成された硬質力一ボン膜を剥離する必要が生じる。

このような場合に、そのガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜を、従来技術であるブラズマエッチング法を用いて剥離することが考えられる。

第 1 0図は、そのプラズマエッチング法によって硬質カーボン膜をガイドブッシュの內周面から除去する方法を説明するための図である。

図示のように、ガス導入口 6 3 と排気口 6 5を有し、内部上方にアノード 7 9 とフィラメント 8 1 を備えた真空槽 6 1 の中に、内周面に硬質カーボン膜 1 5が形成されたガイドブッシュ 1 1 を、絶縁支持具 8 0に固定して配置する。

そして、排気口 6 5から真空槽 6 1 内を図示しない排気手段によつて真空排気する。その後、このガイドブッシュ 1 1 に直流電源 7 3から直流電圧を印加するとともに、このガイドブッシュ 1 1 に対向するように配置されたァノ一ド 7 9にはァノード電源 7 5から直流電圧を印加し、フィラメント 8 1 にはフイラメント電源 7 7力ら交流電圧を印加する。

それとともに、ガス導入口 6 3から酸素を含むガスを真空槽 6 1 内に導入して、真空槽 6 1 内に酸素プラズマを発生させて、酸素と硬質カーボン膜の炭素とを反応させて、ガイドブッシュ 1 1 の內周面に形成されている硬質力一ボン膜 1 5をェツチング除去する。

しかしながら、このような剥離方法では、ガイドブッシュ 1 1 の内周面に形成された硬質カーボン膜 1 5を、その内周面全域にわたつて完全に除去することはできない。

その理由は、第 1 0図に示すような剥離方法では、ガイドブッシュ 1 1 の開口端面から中心開口 1 1 j の奥側にはプラズマが充分に入っていかず、中心開口 1 1 j 内に均一なプラズマが形成されない。そのため、ガイドブッシュ 1 1 の内周面の開口端面付近の硬質力一ボン膜は除去できるが、内周面の奥側（第 1 0図では下部）の硬質カーボン膜はェッチング除去できない。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜を、その内周面の全域に亘つて確実に除去できるようにすることを目的とする。発明の開示

この発明は上記目的を達成するため、上述のようなプラズマエツチング法によって硬質力一ボン膜をガイドブッシュの内周面から剥離する際に、ガイドブッシュの中心開口内に補助電極を挿入して、その補助電極を接地するか又はその補助電極に直流正電圧を印加することを特徴とする。

すなわち、この発明によるガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法は、被加工物と摺接する內周面に硬質力一ボン膜が形成されたガイドブッシュの中心開口内に補助電極を挿入した状態で、該ガイドブッシュを真空槽內に配置し、その補助電極を接地するか又は直流正電圧を印加し、真空槽内を排気した後、該真空槽内に酸素を含むガスを導入し、その真空槽内にプラズマを発生させて、酸素と硬質力一ボン膜の炭素とを反応させることにより、ガイドブッシュの內周面から前記硬質カーボン膜をエッチング除去する。

この真空槽内にプラズマを発生する方法としては、ガイドブッシュに直流電圧を印加するとともに、真空槽内に配置されたァノ一ドに直流電圧を、フィラメントに交流電圧をそれぞれ印加する方法と . ガイドブッシュに高周波電力を印加する方法、あるいは直流電圧のみを印加する方法などがある。

この真空槽内に導入する酸素を含むガスとしては、酸素ガスのみ, 酸素とアルゴンの混合ガス、酸素と窒素の混合ガス、あるいは酸素と水素の混合ガスを使用するとよい。

この発明の方法によれば、ガイドブッシュの中心開口内に補助電極を挿入して、それを接地するかあるいはそれに直流電圧を印加するため、直流電圧あるいは高周波電圧が印加されるガイドブッシュとの間にプラズマ放電が発生する。したがって、ガイドブッシュの中心開口内全体に酸素プラズマが生成され、その酸素と硬質カーボン膜の炭素との反応によって、ガイドブッシュの内周面全域の硬質力一ボン膜をエッチング除去することができる。なお、補助電極に直流正電圧を印加すると、補助電極の周囲領域であるガイドブッシュ内周面と補助電極との間の領域に電子を集める効果を生じ、この補助電極の周囲領域は電子密度が高くなる。それによつて、必然的に酸素を含むガス分子と電子との衝突確率が増え、ガス分子のイオン化が促進されて、その補助電極の周囲領域のプラズマ密度が高くなる。そのため、硬質カーボン膜の剥離速度が、印加電圧に応じて速くなる。

また、ガイドブッシュの開口径が小さくなつた場合でも、その中心開口内にプラズマを発生させ、その内周面に形成されている硬質力一ボン膜を剥離することが可能になる。図面の簡単な説明

第 1 図から第 6図はそれぞれこの発明によるガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法の異なる実施形態に使用する装置の模式的断面図である。

第 7図は第 4図から第 6図に示す実施形態による補助電極への印加電圧と硬質カーボン膜のェツチング速度との関係を示す線図である。

第 8図および第 9図はこの発明によってその内周面の硬質カーボン膜を剥離するガイドブッシュの縦断面図および斜視図である。第 1 0図は、従来のプラズマエッチング法によってガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜を剥離しようとする場合の第 1図と同様な模式的断面図である。

第 1 1図はガイドブッシュを用いる固定型のガイドブッシュ装置を設けた自動旋盤の主軸近傍のみを示す断面図である。

第 1 2図はガイドブッシュを用いる回転型のガイドブッシュ装置を設けた自動旋盤の主軸近傍のみを示す断面図である。、従来技術におけるガイドブッシュへの硬質力一ボン膜の剥離方法を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を用いてこの発明を実施するための最良の実施形態による、ガイドブッシュ内周面に形成した硬質カーボン膜の剥離方法を説明する。

〔ガイドブッシュを用いる自動旋盤の説明〕

先ず、この発明の対象とするガイドブッシュを用いる自動旋盤の構造について簡単に説明する。

第 1 1 図は、数値制御自動旋盤の主軸近傍のみを示す断面図である。この自動旋盤は、ガイドブッシュ 1 1 を固定して、その内周面 l i bで被加工物 5 1 (仮想線で示す）を回転自在に保持する状態で使用する固定型のガイドブッシュ装置 3 7を設けたものである。主軸台 1 7は、この数値制御自動旋盤の図示しないべッド上を、図で左右方向に摺動可能となっている。

この主軸台 1 7には、軸受 2 1 によって回転可能な状態で支持された主軸 1 9を設けている。そして主軸 1 9の先端部には、コレツトチャック 1 3を取り付けている。

このコレツトチャック 1 3は、チャックスリーブ 4 1 の中心孔内に配置する。そしてコレツトチャック 1 3の先端の外周テ一パ面 1 3 a と、チャックスリーブ 4 1 の内周テ一パ面 4 1 a とが互いに面接触している。

さらに中間スリ一ブ 2 9內のコレットチャック 1 3の後端部に、帯状のバネ材をコイル状にしたスプリング 2 5を設けている。そして、このスプリング 2 5の働きによって、中間スリーブ 2 9内からコレツトチャック 1 3を押し出すことができる。

コレットチャック 1 3の先端位 Sは、主軸 1 9の先端にネジ固定するキヤップナット 2 7に接触して位置を規制している。このため. コレツトチャック 1 3がスプリング 2 5のバネ力によって、中間スリーブ 2 9から飛び出すことを防止している。

中間スリーブ 2 9 の後端部には、この中間スリーブ 2 9 を介してチャック開閉機構 3 1 を設ける。そしてチャック開閉爪 3 3 を開閉することによって、コレツトチャック 1 3は開閉し、被加工物 5 1 を把持したり解放したりする。

すなわち、チャック開閉機構 3 1 のチャック開閉爪 3 3の先端部が相互に開くように移動すると、チャック開閉爪 3 3の中間スリ一ブ 2 9 と接触している部分が、第 1 1 図で左方向に移動して中間スリーブ 2 9を左方向に押す。この中間スリーブ 2 9の左方向への移動により、中間スリーブ 2 9の左端に接触しているチャックスリーブ 4 1が左方向に移動する。

そして、コレットチャック 1 3は、主軸 1 9の先端にネジ止めしているキャップナツト 2 7によって、主軸 1 9から飛び出すのを防止されている。一

このため、このチャックスリーブ 4 1 の左方向への移動によって- コレツトチャック 1 3の摺り割りが形成されている部分の外周テ一パ面 1 3 a と、チャックスリーブ 4 1 の內周テ一パ面 4 1 a とが強く押されて、互いにテ一パ面に沿って移動することになる。

その結果、コレツトチャック 1 3の内周面の直径が小さくなり、被加工物 5 1 を把持することができる。

コレツトチャック 1 3 の内周面の直径を大きくして被加工物 5 1 を解放するときは、チャック開閉爪 3 3の先端部が相互に閉じるように移動することにより、チャックスリーブ 4 1 を左方向に押す力を除く。

するとスプリング 2 5の復元力によって中間スリーブ 2 9 とチヤックスリーブ 4 1 とが、図で右方向に移動する。

このため、コレツトチャック 1 3の外周テーパ面 1 3 a と、チヤックスリーブ 4 1の内周テ一パ面 4 1 a との押圧力が除かれることになる。それによつて、コレットチャック 1 3は自己のもつ弾性力で内周面の直径が大きくなり、被加工物 5 1 を解放することができる。

さらに、主軸台 1 7の前方にはコラム 3 5が設けられており、そこに、ガイドブッシュ装置 3 7をその中心軸線を主軸中心線と一致させるようにして配置している。

このガイドブッシュ装置 3 7は、ガイドブッシュ 1 1 を固定してこのガイドブッシュ 1 1 の内周面 1 1 bで被加工物 5 1 を回転可能な状態で保持する固定型のガイドブッシュ装置 3 7である。

コラム 3 5に固定したホルダ 3 9の中心孔に、ブッシュスリーブ 2 3 を嵌入し、そのブッシュスリーブ 2 3の先端部には内周テ一パ面 2 3 a を設けている。

そして、このブッシュスリーブ 2 3の中心孔に、先端部に外周テ —パ面 1 1 a 及び摺り割り 1 1 c を形成したガイドブッシュ 1 1 を嵌入させて配置している。

ガイドブッシュ装置 3 7の後端部に、ガイドブッシュ 1 1 のネジ部に螺着して設けた調整ナツト 4 3を回転することによって、ガイドブッシュ 1 1 の内径と被加工物 5 1 の外形との隙間寸法を調整することができる。

すなわち、調整ナット 4 3 を右回転させると、ブッシュスリーブ 2 3に対してガイドブッシュ 1 1 が図で右方向に移動し、コレットチャック 1 3の場合と同様に、ブッシュスリーブ 2 3の內周テーパ面 2 3 a とガイドプッシュ 1 1 の外周テ一パ面 1 1 a とが相互に押圧されて、ガイドブッシュ 1 1 の先端部の内径が小さくなるためである。

ガイドブッシュ装置 3 7のさらに前方には、切削工具（刃物） 4 5 を設けている。

そして、被加工物 5 1 を主軸 1 9のコレットチャック 1 3で把持すると共に、ガイドブッシュ装置 3 7で支持し、しかもこのガイドブッシュ装置 3 7を貫通して加工領域に突き出した被加工物 5 1 を. 切削工具 4 5の前進後退と主軸台 1 7の移動との合成運動によって所定の切削加工を行なう。

つぎに、被加工物を把持するガイドブッシュを回転する状態で使用する回転型のガイドブッシュ装置について、第 1 2図によって説明する。この第 1 2図において、第 1 1 図と対応する部分には同一の符号を付している。

この回転型のガイドブッシュ装置としては、コレツトチャック 1 3 とガイドブッシュ 1 1 とが同期して回転するガイドブッシュ装置と、同期しないで回転するガイドブッシュ装置とがある。この図に示すガイドブッシュ装置 3 7は、コレットチャック 1 3 とガイドブッシュ 1 1 とが同期して回転するものである。

この回転型のガイドブッシュ装置 3 7は、主軸 1 9のキャップナット 2 7から突き出した回転駆動棒 4 7によって、ガイドブッシュ装置 3 7を駆動する。この回転駆動棒 4 7に代えて、歯車やベルトプーリによってガイドブッシュ装置 3 7を駆動するものもある。

この回転型のガイドブッシュ装置 3 7は、コラム 3 5に固定するホルダ 3 9の中心孔に、軸受 2 1 を介して回転可能な状態にブッシュスリーブ 2 3を嵌入させて配置している。さらに、このブッシュスリーブ 2 3の中心孔にガイドブッシュ 1 1 を嵌入させて配置している。

ブッシュスリーブ 2 3 とガイドブッシュ 1 1 とは、第 1 1 図によつて説明したものと同様な構成である。そしてガイドブッシュ装置 3 7の後端部に、ガイドブッシュ 1 1 のネジ部に蝶着して設けた調整ナット 4 3を回転することによって、ガイドブッシュ 1 1 の内径を小さくして、ガイドブッシュ 1 1の内径と被加工物 5 1 の外形との隙間寸法を調整することができる。

ガイドブッシュ装置 3 7が回転型である以外の構成は、第 1 1 図によって説明した自動旋盤の構成と同じであるのでそれらの説明は省略する。

〔内周面に硬質カーボン膜を形成したガイドブッシュの説明〕つぎに、この発明によってその内周面の硬質カーボン膜を剥離するガイドブッシュについて説明する。

第 8図はそのガイドブッシュの一例を示す縦断面図であり、第 9 図はその外観を示す斜視図である。 0 これらの図に示すガイドプッシュ 1 1 は、先端部が開いた自由な状態を示している。このガイドブッシュ 1 1 は、長手方向の一端部に外周テ一パ面 1 1 a を形成し、他端部にネジ部 1 1 f を有する。

さらに、このガイドブッシュ 1 1の中心には開口径が異なる貫通した中心開口 1 1 j を設けている。そして、外周テーパ面 1 1 a を設けた側の内周に、被加工物 5 1 を保持する内周面 1 1 bを形成している。そして、この内周面 1 1 b以外の領域には、內周面 1 1 b の内径より大きな内径をもつ段差部 1 1 g を形成している。

また、このガイドブッシュ 1 1 は、外周テ一パ面 1 1 a からパネ部 1 1 dにまで、外周テ一パ面 1 1 a を円周方向に 3等分するように摺り割り 1 1 c を、 1 2 0 ° 間隔で 3箇所に設けている。

そして、前述したブッシュスリーブの内周テ一パ面にこのガイドブッシュ 1 1 の外周テ一パ面 1 1 a を押圧することによって、パネ部 1 1 dが撓み、内周面 1 1 b と第 8図に仮想線で示す被加工物 5 1 との隙間寸法を調整することができる。

さらに、このガイドブッシュ 1 1 には、パネ部 1 1 d とネジ部 1 1 f との間に嵌合部 l i e を設けている。そして、この嵌合部 1 1 e を第 1 1 図及び第 1 2図に示したブッシュスリーブ 2 3の中心孔に嵌合させることによって、ガイドブッシュ 1 1 を主軸の中心線上で、しかも主軸中心線に平行に配置することができる。

このガイドブッシュ 1 1 の材料としては、合金工具鋼（ S K S ) を用い、外形形状と內形形状とを形成した後、焼き入れ処理と焼き戻し処理とを行なう。

さらに、好ましくはこのガイドブッシュ 1 1 に、第 8図に示すように肉厚が 2 m mから 5 m mの寸法を有する超硬部材 1 2をロウ付け手段により固定して、被加工物 5 1 と摺接する内周面 1 1 bを形成するとよい。

この超硬部材としては、例えばタンダステン（W ) が 8 5。/。〜 9 0 %と、炭素（C ) が 5 %〜 7 %と、バインダーとしてコバルト ( C o ) が 3 %〜 1 0 %の組成のものを用いる。しかし、このガイドブッシュ 1 1 は、外周テーパ面 1 1 a が閉じた状態で、内周面 1 1 b と被加工物 5 1 との間に半径方向で 5 / m 〜 1 0 mの隙間を設けている。それにより、被加工物 5 1 が出入りして內周面 1 1 b と摺接するため、その摩耗が問題となる。

さらに、固定型のガイドブッシュ装置に使用する場合は、固定されたガイドブッシュ 1 1 に保持され被加工物 5 1 が高速で回転して加工されるため、内周面 1 1 b と被加工物 5 1 との間で高速摺動ししかも切削負荷による内周面 1 1 bへの過大な被加工物 5 1 の押圧力によって、焼き付きを発生させる問題がある。

そのため、このガイドブッシュ 1 1 の内周面 1 1 bに、前述した硬質カーボン膜（D L C ) 1 5を形成している。その硬質力一ボン膜 1 5の膜厚は l i m力ら 5 μ πιとする。

この硬質力一ボン膜は、前述したようにダイァモンドとよく似た性質をもち、機械的強度が高く、摩擦係数が小さく潤滑性があり、腐食性にも優れている。

そのため、內周面 1 1 bに硬質力一ボン膜 1 5を設けたこのガイドブッシュ 1 1 は、耐摩耗性が飛躍的に向上し、長期間の使用や重切削加工においても、被加工物 5 1 と接触する内周面 1 1 bの摩耗を抑えることができる。また、被加工物 5 1へのキズの発生を抑えることも可能になり、ガイドブッシュ 1 1 と被加工物 5 1 との焼き付きの発生を抑制することもできる。

ガイドプッシュ 1 1 の基材（ S K S ) の内周面、あるいは超硬部材 1 2の內周面にこの硬質力一ボン膜を直接形成することもできるが、内周面 1 1 b との密着性を高めるために薄い中間層（図示はしていない）を介して、硬質カーボン膜を形成するとよい。

この中間層としては、周期律表第 I V b族のシリコン（ S i ) やゲルマニウム（G e ) 、あるいはシリコンやゲルマニウムの化合物でもよい。あるいは、シリコンカーバイト（ S i C ) やチタンカーバイト（T i C ) のような炭素を含む化合物でもよい。

また、この中間層として、チタン（ T i ) ，タングステン（ W ) ， 2 モリブデン（M o ) ，あるいはタンタル（T a ) とシリコン（ S i ) との化合物も適用できる。

さらに、この中間層を、チタン（T i ) 又はクロム（C r ) による下層と、シリコン（ S i ) 又はゲルマ二ゥム（ G e ) による上層との 2層膜に形成してもよい。

このようにすると、中間層の下層のチタンやクロムはガイドブッシュ 1 1の基材あるいは超硬部材 1 2 との密着性を保つ役割を果たし、上層のシリコンやゲルマニウムは硬質カーボン膜 1 5 と共有結合して、この硬質カーボン膜 1 5 と強く結合する役割を果たす。

これらの中間層の形成膜厚は 0. 5 μ πι程度とする。ただし、 2 層の場合は上層と下層共に 0. 5 ju m程度とする。

しかしながら、前述のように、このガイドブッシュの內周面に形成した硬質力一ボン膜を剥離しなければならない場合がある。

この発明は、その際にそのガイドブッシュ 1 1 の內周面 1 1 bの全域から硬質カーボン膜 1 5を迅速確実に剥離できるようにするのである。

〔第 1の実施形態：第 1図〕

まずその第 1の実施形態を説明する。第 1図はその第 1の実施形態で使用する装置の模式的断面図である。

第 1図に示すように、ガス導入口 6 3 と排気口 6 5 とを有し、その內部上方にアノード 7 9とフィラメント 8 1を備えた真空槽 6 1 内に、被加工物と摺接する内周面に硬質カーボン膜 1 5が形成されたガイドブッシュ 1 1 を配置する。そのガイドブッシュ 1 1は、絶縁支持具 8 0によって真空槽 6 1に対して電気的に絶縁して固定支持される。

また、このとき、ガイドブッシュ 1 1の中心開口 1 1 j 內に、口ッド状の補助電極 7 1 を挿入するように配置する。このとき、この補助電極 7 1は、ガイドブッシュ 1 1の中心開口 1 1 j の中心軸線と一致する位置になるように配置する。そして、この補助電極はステンレス鋼等の金属材料で形成されており、やはり金属材料で形成されて接地されている真空槽 6 1 に導通してしおり、真空槽 6 1 を介して接地電位となる。

そして、この真空槽 6 1 内を真空度が 3 X I 0 - ⁵ torr以下になるように、図示しない排気手段によって排気口 6 5から真空排気する ( その後、ガス導入口 6 3から酸素を含むガスとして酸素（0 ₂ ) を真空槽 6 1 内に導入して、真空槽 6 1 内の圧力を 3 X 1 0 - ³ torr になるように制御する。

そして、ガイドブッシュ 1 1 には直流電源 7 3からマイナス 3 k Vの直流電圧を印加するとともにし、アノード 7 9にはアノード電源 7 5力らプラス 5 0 Vの直流電圧を印加し、フィラメント 8 1 にはフィラメント電源 7 7から 3 0 Aの電流が流れるように 1 0 Vの交流電圧を印加する。

これによつて、真空槽 6 1 内のガイドブッシュ 1 1 の近傍領域に酸素プラズマが発生する。このとき、負の直流高電圧が印加されたガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j 内にも、その内面と接地電位の補助電極 7 1 との間にプラズマ放電が発生し、導入された酸素ガスによる多量の酸素プラズマが生成される。

したがって、その酸素と硬質力一ボン膜 1 5の炭素とが反応し、その硬質カーボン膜 1 5を内周面の全域からエッチングして剥離し除去することができる。

このように、ガイドブッシュ 1 1の中心開口 1 1 j 内の中心に補助電極 7 1 を配置すると、その中心開口 1 1 j 内の全長に亘つてプラズマ放電特性が均一になる。その結果、ガイドブッシュ 1 1 の內周面に形成されるプラズマ強度にばらつき分布の発生がなく、この均一な酸素プラズマを用いて、開口端面付近から開口奥側まで均等に硬質カーボン膜 1 5をェツチング除去することができる。

この補助電極 7 1 は、ガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j より細ければよいが、好ましくは內周面との間に 4 m m程度の隙間によるプラズマ形成領域を設けるようにするとよい。さらに、この補助 4 電極 7 1 の径とガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j の径との寸法比を 1 Z 1 0以下にすることが望ましく、補助電極 7 1 を細くする場合は線状にすることもできる。そして、この補助電極 7 1 は、ステンレス（ S U S ) のような金属材料やタングステン（W) またはタンタル（T a ) のような高融点の金属材料で作成する。

さらに、この補助電極 7 1 の断面形状は円形とし、ガイドブッシュ 1 1 に補助電極 7 1 を挿入したとき、ガイドブッシュ 1 1 の開口端面と揃えるような長さとする力、好ましくは図示のように、ガイドブッシュ 1 1の端面から補助電極 7 1 の先端が突出しないように, 1 mm〜 2 mm内側になるような長さにするとよレ、。

〔第 2の実施形態：第 2図〕

つぎに、この発明の第 2の実施形態を第 2図を用いて説明する。第 2図はこの発明の第 2の実施形態に使用する装置の模式的断面図であり、第 1図と対応する部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

この第 2の実施形態で使用する真空槽 6 1は、その內部に第 1図に示したァノ一ド 7 9 とフイラメント 8 1 に相当するものは設けていない。

この真空槽 6 1 內に、前述の第 1 の実施形態の場合と同様に、ガィドブッシュ 1 1 とその中心開口 1 1 j 内に補助電極 7 1 を配置する。

そして、真空槽 6 1 の内部を真空度が 3 X 1 0 -⁵torr以下になるように排気口 6 5から真空排気した後、ガス導入口 6 3から酸素を含むガスとして酸素（0₂) を真空槽 6 1 の内部に導入して、真空度が 0. 3 torrになるように調整する。

その後、ガイドブッシュ 1 1 には、発振周波数が 1 3. 5 6 MH z の高周波電源 6 9からマッチング回路 6 7を介して、 3 0 0Wの高周波電力を印加して、真空槽 6 1 內のガイドブッシュ 1 1 の周辺領域及び中心開口 1 1 j 内にプラズマを発生させる。 5 それによつて、前述の第 1 の実施形態の場合と同様に、ガイドブッシュ 1 1 の內周面 1 1 b全域の硬質カーボン膜 1 5 を剥離除去することができる。

その際の、補助電極 7 1 の作用および効果は、第 1 の実施形態の場合と同じであるから説明を省略する。

〔第 3の実施形態：第 3図〕

つぎに、この発明の第 3の実施形態を第 3図を用いて説明する。第 3図はこの発明の第 3の実施形態に使用する装置の模式的断面図であり、第 1図と対応する部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

この第 3の実施形態で使用する真空槽 6 1 も、その内部に第 1 図に示したアノード 7 9 とフィラメント 8 1 に相当するものは設けていない。

この真空槽 6 1 内に、前述の第 1 の実施形態の場合と同様に、ガィドブッシュ 1 1 とその中心開口 1 1 j 内に補助電極 7 1 を配置する。

そして、真空槽 6 1の内部を真空度が 3 X I 0 - ⁵ torr以下になるように排気口 6 5から真空排気した後、ガス導入口 6 3から酸素を含むガスとして酸素（0 ₂ ) を真空槽 6 1 の内部に導入して、真空度が 0 . 3 t orrになるように調整する。

その後、ガイドブッシュ 1 1 に直流電源 7 3 ' からマイナス 4 0 0 Vの直流電圧を印加して、真空槽 6 1 内のガイドブッシュ 1 1 の周辺領域及び中心開口 1 1 j 內にプラズマを発生させる。

それによつて、ガイドブッシュ 1 1 の内周面全域の硬質カーボン膜 1 5を剥離除去することができる。

この第 3の実施形態も、ガイドブッシュ 1 1 に直流電圧を印加するだけでプラズマを発生させる点を除けば、前述の第 1，第 2の実施形態と同様であり、その作用 · 効果も同じであるから説明を省略する。 6

〔第 4，第 5，第 6の実施形態：第 4図から第 7図〕

つぎに、この発明の第 4，第 5，第 6 の実施形態を第 4図から第 7図を用いて説明する。

第 4図，第 5図，およぴ第 6図は、それぞれこの発明の第 4，第 5，第 6の実施形態で使用する装置の模式的断面図であるが、それぞれ第 1 図，第 2図，および第 3図に示したものと同様なプラズマ発生方法を用いるものである。

これらの各実施形態において、前述の第 1，第 2，第 3の各実施形態と相違するのは、補助電極 7 1 を、ガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j の段差部に嵌入させた碍子等の絶縁部材 8 5によって、ガイドブッシュ 1 1 に対しても真空槽 6 1 に対しても電気的に絶縁して支持させ、その補助電極 7 1 に補助電極電源 8 3から直流正電圧を印加するようにした点だけである。

この場合の、補助電極に印加する電圧とガイドブッシュの内周面の硬質カーボン膜のエッチング速度との関係を第 7図に示す。

この第 7図は、補助電極 7 1に印加する直流正電圧をゼ口 Vから 3 0 Vまで変化させた場合の硬質カーボン膜のェツチング速度を示す。ただし、曲線 8 8はガイドプッシュ 1 1 の開口內面と補助電極 7 1 との隙間が 3 m mのときの特性を示し、曲線 9 1 はガイドブッシュ 1 1 の開口内面と補助電極 7 1 との隙間が 5 m mのときの特性を示す。

この第 7図の曲線 8 8， 9 1から分かるように、補助電極電源 8 3から補助電極 7 1 に印加する直流正電圧を增加させると、硬質力一ボン膜のエッチング速度は速くなる。また、ガイドブッシュ 1 1 の開口内面と補助電極 7 1 との間の隙間寸法が大きい方が、硬質力 —ボン膜のエッチング速度は速くなる。

そして、曲線 8 8が示すガイドブッシュ 1 1の開口内面と補助電極 7 1 との隙間寸法が 3 m mのときは、補助電極 7 1 に印加する電圧がゼロ Vの接地電圧では、ガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j 内に酸素プラズマが発生せず、硬質力一ボン膜を剥離できない。 7 しかし、ガイドブッシュ 1 1 の開口内面と補助電極 7 1 との隙間が 3 m mのときでも、補助電極 7 1 に印加する電圧を高くしていくと、ガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j 内の補助電極 7 1 の周囲に酸素プラズマが発生し、硬質カーボン膜を剥離することができるようになる。

そこで、この発明の第 4図から第 6図に示す各実施形態においては、ガイドブッシュ 1 1の中心開口 1 1 j 內の中央部に配置した補助電極 7 1 に、補助電極電源 8 3からの直流の正電圧を印加して、硬質カーボン膜 1 5をエッチング除去している。

そのため、直流正電圧が印加された補助電極 7 1 の周囲領域であるガイドブッシュ 1 1 の中心開口 1 1 j の內面と補助電極 7 1 との間の領域に電子を集める効果を生じ、この補助電極 7 1 の周囲領域は電子密度が高くなる。

このように電子密度が高くなると、必然的に酸素を含むガス分子と電子との衝突確率が増え、ガス分子のイオン化が促進されて、その補助電極 7 1 の周囲領域のプラズマ密度が高くなる。

このため、ガイドブッシュ 1 1 の内周面からの硬質カーボン膜の剥離速度は、補助電極 7 1 に電圧を印加しないときに比べて速くなる。

さらに、ガイドブッシュ 1 1 の開口径が小さくなり、中心開口 1 1 j の内面と補助電極 7 1 との隙間寸法が小さくなると、補助電極 7 1に正電圧を印加しないで硬質カーボン膜を剥離しようとしても、中心開口 1 1 j 內にはプラズマが発生せず、ェツチング除去できない。これにたいして、これらの実施形態のように、補助電極 7 1 に正電圧を印加して電子を強制的に補助電極 7 1 の周囲領域の開口內に集めることにより、補助電極 7 1 の周囲にプラズマを発生させることができる。

したがって、ガイドブッシュ 1 1 の內周面の全域から硬質カーボン膜 1 5を剥離除去することが可能になる。

この補助電極 7 1 の材質や形状は、第 1 の実施形態のものと変わ 8 らない。

〔酸素を含むガスの他の例〕

この発明の第 i から第 6の実施形態の説明においては、酸素を含むガスとして酸素ガスを用いる場合について説明したが、酸素以外に、酸素とアルゴン（A r ) との混合ガス、酸素と窒素（N ₂ ) との混合ガス、あるいは酸素と水素（H ₂ ) との混合ガスも使用することが可能である。そしてこれらの混合ガスを前述したいずれの実施形態に使用したときにも、その各実施形態と同様な効果が得られる。

さらに、酸素とアルゴン（A r ) との混合ガスを使用した場合には、酸素による反応エッチングと、アルゴンイオンによる物理エツチングの相乗効果によって、硬質カーボン膜を剥離するエッチングが促進される。

酸素と窒素の混合ガスを使用した場合も、酸素による反応エッチングと、窒素イオンによる物理エッチングの相乗効果によって、硬質カーボン膜を剥離するエッチングが促進される。窒素イオンによる物理エッチングの効果はアルゴンイオンほど大きくはないが、硬質カーボン膜が剥離した後のガイドブッシュの基材をェッチングする恐れはなレ、。

酸素と水素との混合ガスを使用する場合も、水素によって酸素と硬質力一ボン膜の炭素との反応が促進され、剥離速度が速まる。産業上の利用可能性

以上の説明で明らかなように、この発明によれば、ガイドブッシュの內周面に形成された硬質カーボン膜を、その内周面の全域に亘つて迅速かつ確実に剥離させて除去することができる。また、開口径が小さいガイドブッシュの內周面に形成された硬質力一ボン膜でも、容易にエッチング除去することができる。

したがって、ガイドブッシュの内周面に形成した硬質カーボン膜 9 に欠陥が発見されたり、ガイドブッシュの長期間の使用によりその內周面の硬質カーボン膜が劣化したような場合に、その硬質カーボン膜をガイドブッシュの內周面から効率よく確実に除去するこができる。したがって、そのガイドブッシュの被加工物と摺接する内周面に新たな硬質カーボン膜を形成することにより再生して活用することが容易になる。

Claims

請求の範囲

1 . 被加工物と摺接する内周面に硬質力一ボン膜が形成されたガイドブッシュの中心開口内に補助電極を挿入した状態で、該ガイドブッシュを、内部にアノードとフイラメントを備えた真空槽内に配置し、

前記補助電極を接地するか又は直流正電圧を印加し、

前記真空槽内を排気した後、該真空槽内に酸素を含むガスを導入し、

前記ガイドブッシュに直流電圧を印加するとともに、前記ァノ一ドに直流電圧を、前記フィラメンに交流電圧をそれぞ印加することにより前記真空槽內にプラズマを発生させて、該ガイドブッシュの内周面から前記硬質カーボン膜をエッチング除去する

ことを特徴とするガイドブッシュの内周面に形成された硬質力一ボン膜の剥離方法。

2 . 被加工物と摺接する内周面に硬質力一ボン膜が形成されたガイドブッシュの中心開口内に補助電極を挿入した状態で、該ガイドブッシュを真空槽内に配置し、

前記補助電極を接地するか又は直流正電圧を印加し、

前記ガイドブッシュに高周波電力を印加することにより前記真空槽内にプラズマを発生させて、該ガイドブッシュの內周面から前記硬質カーボン膜をエッチング除去する

ことを特徴とするガイドブッシュの內周面に形成された硬質力一ボン膜の剥離方法。

3 . 被加工物と摺接する內周面に硬質カーボン膜が形成されたガイドブッシュの中心開口内に補助電極を挿入した状態で、該ガイドブ 2 ッシュを真空槽内に配置し、

前記補助電極を接地するか又は直流正電圧を印加し、

前記ガイドブッシュに直流電圧を印加することにより前記真空槽内にプラズマを発生させて、該ガイドブッシュの内周面から前記硬質カーボン膜をエッチング除去する

4 . 前記酸素を含むガスが酸素ガスである請求の範囲第 1項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

5 . 前記酸素を含むガスが酸素ガスである請求の範囲第 2項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

6 . 前記酸素を含むガスが酸素ガスである請求の範囲第 3項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

7 . 前記酸素を含むガスが酸素とアルゴンの混合ガスである請求の範囲第 1項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

8 - 前記酸素を含むガスが酸素とアルゴンの混合ガスである請求の範囲第 2項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

9 . 前記酸素を含むガスが酸素とアルゴンの混合ガスである請求の範囲第 3項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

1 0 . 前記酸素を含むガスが酸素と窒素の混合ガスである請求の範囲第 1項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

1 1 . 前記酸素を含むガスが酸素と窒素の混合ガスである請求の範囲第 2項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

1 2 . 前記酸素を含むガスが酸素と窒素の混合ガスである請求の範囲第 3項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質力一ボン膜の剥離方法。

1 3 . 前記酸素を含むガスが酸素と水素の混合ガスである請求の範囲第 1項記載のガイドブッシュの內周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

1 4 . 前記酸素を含むガスが酸素と水素の混合ガスである請求の範囲第 2項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。

1 5 . 前記酸素を含むガスが酸素と水素の混合ガスである請求の範囲第 3項記載のガイドブッシュの内周面に形成された硬質カーボン膜の剥離方法。