JP3043669B2 - ガイドブッシュおよびその内周面に硬質カーボン膜を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動旋盤に装着
され、丸棒状の被加工物を切削工具（刃物）の近くで回
転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュと、
そのガイドブッシュの被加工物と摺接する内周面に硬質
カーボン膜を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動旋盤の自動旋盤コラムに設けられ、
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。

【０００３】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内周
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。

【０００４】そのため、この被加工物の回転や摺動によ
り被加工物と摺接するガイドブッシュの内周面に、超硬
合金やセラミックスをロー付けなどによって固着して設
けるものが、たとえば特開平４−１４１３０３号公報に
見られるように提案されている。このように、耐摩耗性
や耐熱性に優れた超硬合金やセラミックスをガイドブッ
シュの内周面に設けることにより、ある程度のその摩耗
を抑制する効果が認められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに超硬合金やセラミックスを内周面に設けても、自動
旋盤で切削量が大きく加工速度が大きな重切削に対して
は、超硬合金やセラミックスも摩擦係数が大きく熱伝導
率が低いため、被加工物にキズが発生したり、ガイドブ
ッシュと被加工物との直径方向の隙間寸法が減少して焼
き付きが発生したりするという問題があり、切削量及び
加工速度を上げることができなかった。

【０００６】固定型のガイドブッシュの方が、被加工物
をその軸心のブレがなく保持できるので、真円度が高く
精度のよい加工ができ、しかも騒音が少なく、自動旋盤
の構造も複雑にならずコンパクトにできるなどの利点が
ある。しかしながら、ガイドブッシュの内周面の摩耗
は、回転型の場合よりはるかに大きくなるため、一層切
削量及び加工速度を上げることが困難であるという問題
があった。

【０００７】したがって、この発明はこのような問題を
解決して、ガイドブッシュの被加工物と接触する内周面
の耐摩耗性を飛躍的に高め、被加工物へのキズの発生や
焼き付きを発生することなく、自動旋盤による切削量及
び加工速度を上げることができるようにすることを目的
とする。また、そのようなガイドブッシュを効率よく製
造できるようにすることも目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため、この発明によ
るガイドブッシュは、軸方向に中心開口を有する略円筒
状に形成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接
する内周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着された
とき、上記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の
近くで回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッ
シュであって、上記被加工物と摺接する内周面に、硬質
カーボン膜を、その膜厚が該内周面の開口端近傍では内
部よりも厚くなるように形成したものである。

【０００９】この硬質カーボン膜は、水素化アモルファ
ス・カーボンからなり、ダイアモンドによく似た性質を
もつため、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）とも
云われるものである。この、硬質カーボン膜（ＤＬＣ）
は、硬度が高く（ビッカース硬度で３０００Ｈｖ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。

【００１０】そのため、被加工物と摺接する内周面にこ
の硬質カーボン膜を設けたこの発明によるガイドブッシ
ュは、従来の超硬合金や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、長期間に亘って精度の高い加工
を行なうことが可能になる。

【００１１】しかも、ガイドブッシュの内周面の被加工
物との摺接度が高く特に摩耗が激しい開口端近傍部の膜
厚が内部（開口端から奥に入った部分）よりも厚くなる
ように硬質カーボン膜を形成したので、その耐摩耗性を
一層高めることができる。なお、上記ガイドブッシュの
内周面に、密着性を高める中間層を介して、あるいは前
述した超硬合金やセラミクスなどの硬質部材と中間層と
を介して硬質カーボン膜を設けると、さらに耐久性を高
めるこができる。

【００１２】また、この発明によるガイドブッシュの内
周面に硬質カーボン膜を形成する方法は、次の手順によ
る。硬質カーボン膜を形成する前のガイドブッシュを、
ガス導入口及び排気口を備えた真空槽内に配置し、その
ガイドブッシュの内周面を形成する中心開口内に、先端
部が他の部分より細い段付きロッド状の補助電極を、そ
の先端部がこのガイドブッシュの被加工物と摺接する内
周面の開口端近傍に位置するように挿入して、該補助電
極を接地電位に保つ。

【００１３】そして、この真空槽内を排気した後、ガス
導入口から炭素を含むガスを該真空槽内に導入し、この
真空槽内にプラズマを発生させて、プラズマＣＶＤ法に
より上記ガイドブッシュの内周面に水素化アモルファス
・カーボンによる硬質カーボン膜を形成する。このよう
にして、ガイドブッシュの被加工物と摺接する内周面
に、硬質カーボン膜を、その膜厚が該内周面の開口端近
傍では内部よりも厚くなるように、強固に形成すること
ができる。

【００１４】補助電極は、先端部に先細りのテーパ部を
形成したロッド状の補助電極を、そのテーパ部の先端が
ガイドブッシュの上記内周面の開口端近くに位置するよ
うに中心開口内に挿入して使用してもよい。これらの補
助電極を接地電位に保つ変わりに、これらの補助電極に
直流正電圧を印加してもよい。

【００１５】また、真空槽内にプラズマを発生させるに
は、真空槽内にアノード及びフィラメントを設け、ガイ
ドブッシュに直流電圧を加すると共に、アノードに直流
電圧を印加し、フィラメントに交流電圧を印加してプラ
ズマを発生させる方法がある。あるいは、真空槽内にア
ノード及びフィラメントを設けず、ガイドブッシュに高
周波電力を印加するか、または直流電圧を印加してプラ
ズマを発生させることもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。 〔この発明のガイドブッシュを用いる自動旋盤の説明〕
先ず、この発明によ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。

【００１７】図２２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１１を固定して、その内周面１１ｂで被加工物５１
（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３７を設けたものである。
主軸台１７は、この数値制御自動旋盤の図示しないベッ
ド上を、図で左右方向に摺動可能となっている。

【００１８】この主軸台１７には、軸受２１によって回
転可能な状態で支持された主軸１９を設けている。そし
て主軸１９の先端部には、コレットチャック１３を取り
付けている。このコレットチャック１３は、チャックス
リーブ４１の中心孔内に配置する。そしてコレットチャ
ック１３の先端の外周テーパ面１３ａと、チャックスリ
ーブ４１の内周テーパ面４１ａとが互いに面接触してい
る。

【００１９】さらに中間スリーブ２９内のコレットチャ
ック１３の後端部に、帯状のバネ材をコイル状にしたス
プリング２５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２９内からコレットチ
ャック１３を押し出すことができる。

【００２０】コレットチャック１３の先端位置は、主軸
１９の先端にネジ固定するキャップナット２７に接触し
て位置を規制している。このため、コレットチャック１
３がスプリング２５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２９
の後端部には、この中間スリーブ２９を介してチャック
開閉機構３１を設ける。そしてチャック開閉爪３３を開
閉することによって、コレットチャック１３は開閉し、
被加工物５１を把持したり解放したりする。

【００２１】すなわち、チャック開閉機構３１のチャッ
ク開閉爪３３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３３の中間スリーブ２９と接触している
部分が、図２２で左方向に移動して中間スリーブ２９を
左方向に押す。この中間スリーブ２９の左方向への移動
により、中間スリーブ２９の左端に接触しているチャッ
クスリーブ４１が左方向に移動する。

【００２２】そして、コレットチャック１３は、主軸１
９の先端にネジ止めしているキャップナット２７によっ
て、主軸１９から飛び出すのを防止されている。このた
め、このチャックスリーブ４１の左方向への移動によっ
て、コレットチャック１３の摺り割りが形成されている
部分の外周テーパ面１３ａと、チャックスリーブ４１の
内周テーパ面４１ａとが強く押されて、互いにテーパ面
に沿って移動することになる。

【００２３】その結果、コレットチャック１３の内周面
の直径が小さくなり、被加工物５１を把持することがで
きる。コレットチャック１３の内周面の直径を大きくし
て被加工物５１を解放するときは、チャック開閉爪３３
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４１を左方向に押す力を除く。

【００２４】するとスプリング２５の復元力によって中
間スリーブ２９とチャックスリーブ４１とが、図で右方
向に移動する。このため、コレットチャック１３の外周
テーパ面１３ａと、チャックスリーブ４１の内周テーパ
面４１ａとの押圧力が除かれることになる。それによっ
て、コレットチャック１３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５１を解放することがで
きる。

【００２５】さらに、主軸台１７の前方にはコラム３５
が設けられており、そこに、ガイドブッシュ装置３７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３７は、ガイドブッ
シュ１１を固定して、このガイドブッシュ１１の内周面
１１ｂで被加工物５１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３７である。

【００２６】コラム３５に固定したホルダ３９の中心孔
に、ブッシュスリーブ２３を嵌入し、そのブッシュスリ
ーブ２３の先端部には内周テーパ面２３ａを設けてい
る。そして、このブッシュスリーブ２３の中心孔に、先
端部に外周テーパ面１１ａ及び摺り割り１１ｃを形成し
たガイドブッシュ１１を嵌入させて配置している。ガイ
ドブッシュ装置３７の後端部に、ガイドブッシュ１１の
ネジ部に螺着して設けた調整ナット４３を回転すること
によって、ガイドブッシュ１１の内径と被加工物５１の
外形との隙間寸法を調整することができる。

【００２７】すなわち、調整ナット４３を右回転させる
と、ブッシュスリーブ２３に対してガイドブッシュ１１
が図で右方向に移動し、コレットチャック１３の場合と
同様に、ブッシュスリーブ２３の内周テーパ面２３ａと
ガイドブッシュ１１の外周テーパ面１１ａとが相互に押
圧されて、ガイドブッシュ１１の先端部の内径が小さく
なるためである。

【００２８】ガイドブッシュ装置３７のさらに前方に
は、切削工具(刃物)４５を設けている。 そして、被加
工物５１を主軸１９のコレットチャック１３で把持する
と共に、ガイドブッシュ装置３７で支持し、しかもこの
ガイドブッシュ装置３７を貫通して加工領域に突き出し
た被加工物５１を、切削工具４５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。

【００２９】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、図２３によって説明する。この図２３にお
いて、図２２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、コレッ
トチャック１３とガイドブッシュ１１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３７は、コレットチャック１３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。

【００３０】この回転型のガイドブッシュ装置３７は、
主軸１９のキャップナット２７から突き出した回転駆動
棒４７によって、ガイドブッシュ装置３７を駆動する。
この回転駆動棒４７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３７を駆動するものもある。

【００３１】この回転型のガイドブッシュ装置３７は、
コラム３５に固定するホルダ３９の中心孔に、軸受２１
を介して回転可能な状態にブッシュスリーブ２３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１１を嵌入させて配置して
いる。

【００３２】ブッシュスリーブ２３とガイドブッシュ１
１とは、図２２によっ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３７の後端部に、ガイド
ブッシュ１１のネジ部に螺着して設けた調整ナット４３
を回転することによって、ガイドブッシュ１１の内径を
小さくして、ガイドブッシュ１１の内径と被加工物５１
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３７が回転型である以外の構成は、図２２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。

【００３３】〔この発明によるガイドブッシュの説明〕
つぎに、この発明によるガイドブッシュの構成を、種々
の実施形態について説明する。図１はこの発明によるガ
イドブッシュの一例を示す縦断面図であり、図２はその
外観を示す斜視図である。

【００３４】これらの図に示すガイドブッシュ１１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１１は、軸方向に中心開口１１ｊを有する略円筒
状に形成され、長手方向の一端部に外周テーパ面１１ａ
を形成し、他端部にネジ部１１ｆを有する。

【００３５】そして、このガイドブッシュ１１の中心開
口１１ｊは、外周テーパ面１１ａを設けた一端部の内側
に、被加工物５１を保持する内周面１１ｂを形成し、こ
の内周面１１ｂ以外の領域には、内周面１１ｂの内径よ
り大きな内径をもつ段差部１１ｇを形成している。ま
た、このガイドブッシュ１１は、外周テーパ面１１ａか
らバネ部１１ｄにまで、外周テーパ面１１ａを円周方向
に３等分するように摺り割り１１ｃを、１２０°間隔で
３箇所に設けている。

【００３６】そして、前述したブッシュスリーブの内周
テーパ面にこのガイドブッシュ１１の外周テーパ面１１
ａを押圧することによって、バネ部１１ｄが撓み、内周
面１１ｂと図１に仮想線で示す被加工物５１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１１には、バネ部１１ｄとネジ部１１ｆとの間に嵌合
部１１ｅを設けている。そして、この嵌合部１１ｅを第
２２図及び第２３図に示したブッシュスリーブ２３の中
心孔に嵌合させることによって、ガイドブッシュ１１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。

【００３７】このガイドブッシュ１１の材料としては、
合金工具鋼（ＳＫＳ鋼）を用い、外形形状と内形形状と
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１１の内周
面１１ｂに、第３図に示すように肉厚が２ｍｍから５ｍ
ｍの寸法を有する超硬部材１２をロウ付け手段により固
定するとよい。この超硬部材１２としては、タングステ
ン（Ｗ）が８５％〜９０％、炭素（Ｃ）が５％〜７％、
バインダーとしてコバルト（Ｃｏ）が３％から１０％の
組成のものを用いる。

【００３８】しかし、このガイドブッシュ１１は、外周
テーパ面１１ａが閉じた状態で、内周面１１ｂと被加工
物５１との間に半径方向で５μｍ〜１０μｍの隙間を設
けている。それにより、被加工物５１が出入りして内周
面１１ｂと摺接するため、その摩耗が問題となる。

【００３９】さらに、図２２に示したような固定型のガ
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１１に保持されて被加工物５１が高速で回転し
て加工されるため、内周面１１ｂと被加工物５１との間
で高速摺動し、しかも切削負荷による内周面１１ｂへの
過大な被加工物５１の押圧力によって、焼き付きを発生
させる問題がある。

【００４０】そのため、このガイドブッシュ１１の内周
面１１ｂに、前述した硬質カーボン膜（ＤＬＣ）１５を
形成している。しかも、この硬質カーボン膜１５は、内
周面１１ｂの全域にわって均一膜厚に設けるのではな
く、その内周面の端面１１ｈ側の開口端１１ｋの近傍部
分１５ａの膜厚を内部（段差部１１ｇ側の部分）１５ｂ
より厚く形成している。

【００４１】図１の例では、ガイドブッシュ１１の基材
（合金工具鋼）上に後述する中間層を介して硬質カーボ
ン膜１５を形成し、図３の例では、超硬部材１２上に直
接あるいは後述する中間層を介して硬質カーボン膜１５
を形成する。この硬質カーボン膜はダイアモンドとよく
似た性質をもつ。すなわち機械的強度が高く、摩擦係数
が小さく潤滑性があり、さらに良好な電気的絶縁性や高
い熱伝導率をもち、腐食性にも優れているという特徴点
を備えている。

【００４２】そのため、内周面１１ｂに硬質カーボン膜
１５を設けたこのガイドブッシュ１１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５１と接触する内周面１１ｂの摩耗を抑えるこ
とができる。また、被加工物５１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１１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。

【００４３】さらに、前述のように、ガイドブッシュ１
１の内周面１１ｂの硬質カーボン膜に軸方向で膜厚差を
設け、開口端１１ｋの近傍部分１５ａの硬質カーボン膜
１５を厚く形成することにより、以下のの理由によって
ガイドブッシュの長期信頼性が一層向上する。

【００４４】すなわち、ガイドブッシュ１１が被加工物
５１を把持するときには、その機構上、内周面１１ｂの
全域で均一に被加工物５１を把持しているわけでなく、
端面１１ｈ側の内周面１１ｂの微小領域で被加工物５１
を把持し、段差部１１ｇ側の領域では被加工物５１と内
周面１１ｂとの間に微小な隙間がある。そのため、この
ガイドブッシュ１１で被加工物５１を把持しながら被加
工物を摺動させるときには、内周面１１ｂの開口端１１
ｋの近傍部の方が内部（段差部１１ｇ側の部分）より摩
耗しやすい。

【００４５】そこで、この発明によるガイドブッシュに
おいては、その内周面１１ｂに設ける硬質カーボン膜１
５の膜厚を、開口端１１ｋの近傍部分１５ａでは内部１
５ｂより厚くしている。したがって、このガイドブッシ
ュ１１によれば、内周面１１ｂの硬質カーボン膜１５が
厚く形成された部分で被加工物５１を把持するので、ガ
イドブッシュの耐摩耗性が著しく向上する。

【００４６】その結果、被加工物５１の摺動に起因する
摩耗の発生を大幅に抑制することができ、ガイドブッシ
ュの長期信頼性を飛躍的に向上させることができ、固定
型のガイドブッシュ装置にも充分使用できる。ここで、
このガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの硬質カーボン
膜１５を形成した部分の各種の構成例を、図１及び図３
に円Ａで囲んだ部分に相当する拡大断面図である図４乃
至図６と、その図５の一部を拡大して中間層の構成例を
示す図７を参照して説明する。

【００４７】図４は図１のＡ部の拡大図に相当し、ガイ
ドブッシュ１１の内周面１１ｂの基材上に、密着性を高
めるための中間層１６を介して、硬質カーボン膜を形成
している。その膜厚を開口端の近傍部分１５ａでは、内
部１５ｂ（膜厚１μｍから５μｍ）より３０％から５０
％厚くする。なお、ガイドブッシュ１１の基材の材質に
よっては、中間層１６を介さずに直接その表面に硬質カ
ーボン膜１５を形成することも可能である。

【００４８】図５及び図６は図３のＡ部の拡大図に相当
し、いずれもガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの基材
上に、肉厚が２ｍｍ〜５ｍｍの超硬部材１２をロー付け
等によって固着し、その内周面に硬質カーボン膜１５を
形成している。このようにすれば、ガイドブッシュ１１
の耐久性が一層向上する。図５に示した例では、超硬部
材１２の内周面にさらに密着性を高める中間層１６を介
して、硬質カーボン膜１５を形成している。

【００４９】これらの例において、硬質カーボン膜１５
の下層に設ける超硬部材１２として、タングステンカー
バイト（ＷＣ）などの超硬合金や、シリコンカーバイト
（ＳｉＣ）などのセラミクスの焼結体を使用することも
できる。セラミックスの焼結に際しては、通常Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｃｏなどをバインダとして添加するが、その添加が
少ない場合には、中間層１６を介さずに硬質カーボン膜
１５を直接その超硬部材１２上に形成することもでき
る。

【００５０】ここで、この超硬部材１２として用いるシ
リコンカーバイト（ＳｉＣ）の形成方法の一例を説明す
る。原子パーセントでシリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）と
が１対１のシリコンカーバイト粉末を、リング状の金型
に入れ、０．５から３トンの圧力を加えて加圧成型す
る。次いで、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲
気中で焼成処理を行う。

【００５１】その後、シリコンカーバイトの融点近くの
温度１４００℃から１７００℃で加熱し、この加熱と同
時に加圧処理を行い、シリコンカーバイト中のピンホー
ルをなくす。この加熱加圧処理によってシリコンカーバ
イトは緻密化がすすみ、超硬部材１２としてその密度と
硬度が向上し、ビッカース硬度で２０００から３０００
になる。

【００５２】その後、このリング状の超硬部材１２にチ
タン（Ｔｉ）を主成分とするメタライズ層を形成する。
そしてガイドブッシュ１１の内周面１１ｂにその超硬部
材１２を配置して加熱処理を行い、メタライズ層を溶融
させてガイドブッシュ１１の基材と接合させる。そし
て、その超硬部材１２の内周を研磨加工した後、そのガ
イドブッシュ１１に摺り割り１１ｃを形成する加工を行
なう。

【００５３】中間層１６としては、周期律表第ＩＶｂ族
のシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）、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（ＳｉＣ）やチタンカーバイト（Ｔｉ
Ｃ）のような炭素を含む化合物でもよい。また、この中
間層１６として、チタン（Ｔｉ）やタフングステン
（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）あるいはタンタル（Ｔａ）
とシリコン（Ｓｉ）との化合物も適用できる。

【００５４】さらに、この中間層１６を、図７に示すよ
うに、チタン（Ｔｉ）又はクロム（Ｃｒ）による下層１
６ａと、シリコン（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）に
よる上層１６ｂとの２層膜に形成してもよい。このよう
にすると、中間層１６の下層１６ａのチタンやクロムは
ガイドブッシュ１１の基材との密着性を保つ役割を果た
し、上層１６ｂのシリコンやゲルマニウムは硬質カーボ
ン膜１５と共有結合して、この硬質カーボン膜１５と強
く結合する役割を果たす。

【００５５】さらにまた、この中間層１６としては、チ
タン化合物又はクロム化合物の下層とシリコン化合物又
はゲルマニウム化合物の上層との２層膜で形成してもよ
い。あるいは、チタン又はクロムの下層とシリコン化合
物又はゲルマニウム化合物の上層との２層膜で形成して
もよい。さらに、チタン化合物又はクロム化合物の下層
とシリコン又はゲルマニウムの上層との２層膜としても
よい。これらの中間層１６の形成膜厚は０．５μｍ程度
とする。ただし、２層の場合は上層と下層共に０．５μ
ｍ程度とする。

【００５６】そして、この中間層１６の形成方法として
は、スパッタリング法やイオンプレーティング法、ある
いは化学気相成長（ＣＶＤ）法や溶射法を適用すればよ
い。なお、前述した硬質部材１２としてシリコンカーバ
イト（ＳｉＣ）を用いる場合には、この中間層１６の形
成を省略することができる。なぜなら、シリコンカーバ
イトは周期律表の第ＩＶｂ族のシリコンと炭素との化合
物であり、その表面に形成される硬質カーボン膜１５と
共有結合して、高い密着性が得られるからである。

【００５７】〔ガイドブッシュの内周面に硬質カーボン
膜を形成する方法の説明〕つぎに、この発明によるガイ
ドブッシュの内周面に硬質カーボン膜を形成する方法の
実施形態を説明する。図３に示したガイドブッシュ１１
の内周面１１ｂに硬質カーボン膜（ＤＬＣ）１５を形成
する方法を説明する。

【００５８】図３に示したガイドブッシュ１１は、合金
工具鋼を用いて切削加工を行なって、外周テーパ面１１
ａとバネ部１１ｄと嵌合部１１ｅとネジ部１１ｆと、中
心開口１１ｊによる内周面１１ｂとそれより内径が大き
い段差部１１ｇとを形成する。その後、円筒形状の超硬
部材１２をこのガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに、
ロウ付けにより接合して固着する。

【００５９】そして、放電加工を行なって、このガイド
ブッシュ１１の外周テーパ面１１ａ側に１２０゜間隔で
摺り割り１１ｃを形成する。さらに研磨加工を行なっ
て、内周面１１ｂと外周テーパ面１１ａと嵌合部１１ｅ
との研磨を行ない、硬質カーボン膜を形成する前のガイ
ドブッシュ１１を得る。その後、このガイドブッシュ１
１に硬質カーボン膜１５を形成する。硬質カーボン膜１
５を形成する第１の装置は、図８に示すように構成され
ている。

【００６０】６１は、ガス導入口６３と排気口６５とを
有する真空槽で、その中の中央上部に、アノード７９と
フィラメント８１が配設されている。この真空槽６１内
の中央下部に、前述したガイドブッシュ１１を絶縁支持
具８０に下部を固定して垂直に配置する。

【００６１】そして、このガイドブッシュ１１の中心開
口１１ｊ内には、接地された導電性の真空槽６１の内面
に支持される細いロッド状の補助電極７１を挿入するよ
うに配設する。このとき補助電極７１がガイドブッシュ
１１の中心開口１１ｊの中央部（略軸線上）に位置する
ようにする。この補助電極は、真空槽６１を介して接地
電位に保たれる。なお、この補助電極７１はステンレス
等の金属材料によって、先端部７１ａが他の部分７１ｂ
より細い（径が小さい）段付きロッド状に形成されてい
る。

【００６２】そして、この補助電極７１は、その先端部
７１ａがガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの開口端近
傍に位置するように挿入される。このとき、先端がガイ
ドブッシュ１１の端面１１ｈから突出しないように、１
ｍｍ程度内側に配置されるようにするのが望ましい。そ
して、真空槽６１内を真空度が３×１０-⁵torrになるよ
うに、排気口６５から真空排気する。

【００６３】そしてさらに、ガス導入口６３から炭素を
含むガスとしてベンゼンを真空槽６１内に導入して、真
空槽６１内の圧力を５×１０-³torrになるように制御す
る。その後、このガイドブッシュ１１に直流電源７３か
ら負の直流電圧を印加し、アノード７９にはアノード電
源７５から正の直流電圧を印加し、さらにフィラメント
８１にはフィラメント電源７７から交流電圧を印加す
る。

【００６４】このとき、直流電源７３からガイドブッシ
ュ１１に印加する直流電圧はマイナス３ｋＶ、アノード
電源７５からアノード７９に印加する直流電圧はプラス
５０Ｖ程度とする。また、フィラメント電源７７からフ
ィラメント８１に印加する交流電圧は、３０Ａの電流が
流れるように１０Ｖ程度の交流電圧を印加する。

【００６５】このようにして、真空槽６１内に配置した
ガイドブッシュ１１の周囲領域にプラズマを発生させ
て、プラズマＣＶＤ法によりガイドブッシュ１１の表面
に硬質カーボン膜を形成する。このとき、ガイドブッシ
ュ１１の内周面１１ｂに形成する硬質カーボン膜１５の
膜厚は、段差部１１ｇ側の内部１５ｂは１μｍから５μ
ｍの厚さに形成し、端面１１ｈ側の開口端の近傍部分１
５ａは、内部１５ｂより３０％から５０％程度厚く形成
する。

【００６６】この実施例によるガイドブッシュの内周面
に硬質カーボン膜を形成する方法では、ガイドブッシュ
１１の中心開口１１ｊの中央部に補助電極７１を配置し
て、それを接地電位に保持し、その補助電極の径寸法を
軸方向で変化させる。すなわち、ガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂに厚く硬質カーボン膜１５を形成したい領
域では、補助電極７１と内周面１１ｂとの隙間寸法を大
きくするように、補助電極７１の先端部７１ａの径を他
の部分７１ｂより小さくしている。

【００６７】このように、補助電極７１をガイドブッシ
ュ１１の中心開口１１ｊ内に挿入することにより、ガイ
ドブッシュ１１の外周部だけでなく、内周部にもプラズ
マを形成することができる。そして、中心開口１１ｊ内
において同電位同士が対向することが無くなる。それに
よって、異常放電であるホロー放電が発生することがな
くなり、硬質カーボン膜１５の密着性が向上する。

【００６８】その際、この実施例のようにガイドブッシ
ュ１１の内周面１１ｂと補助電極７１との間の隙間寸法
が軸方向において均一でないと、ガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂと補助電極７１との間に発生するプラズマ
密度も均一でなくなる。すなわち、ガイドブッシュ１１
の内周面１１ｂと補助電極７１との間のプラズマ密度
は、隙間寸法が大きい領域の方が、隙間寸法が小さい領
域より高くなる。

【００６９】そして、プラズマ密度が高い領域では、プ
ラズマ密度が低い領域より硬質カーボン膜の形成速度が
速ため、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの補助電極
７１の細い先端部７１ａと対向する開口端の近傍部分の
膜厚を、太径のその他の部分７１ｂと対向する内部より
厚くすることができる。補助電極７１はステンレスで形
成すると説明したが、タングステン（Ｗ）やタンタル
（Ｔａ）のような高融点の金属材料で作成してもよい。
また、この補助電極７１の断面形状は円形とする。

【００７０】つぎに、上述の方法とは異なる実施形態に
よるガイドブッシュの内周面に硬質カーボン膜を形成す
る方法を、図９によって説明する。図９において、図８
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。この実施形態に使用する第２の装置の真空槽
６１は、その内部にアノード及びフィラメントを設けて
いない。

【００７１】この装置を使用する硬質カーボン膜形成方
法において、図８に示した装置を使用する硬質カーボン
膜形成方法と相違する点は、真空槽６１内に接地された
段付きロッド状の補助電極７１を挿入して配置したガイ
ドブッシュ１１に、マッチング回路６７を介して１３．
５６ＭＨｚの発振周波数を有する高周波電源６９から４
００Ｗの高周波電力を印加するようにした点と、炭素を
含むガスとして、メタン(ＣＨ₄）ガスを真空槽６１内４
に導入し、真空度が０.１ Torrになるように調整するよ
うにした点だけである。

【００７２】このようにしても、前述の実施形態の場合
と同様にプラズマＣＶＤ法により、ガイドブッシュ１１
の内周面１１ｂに硬質カーボン膜をその内部には１μｍ
から５μｍの厚さで形成し、開口端近傍部分にはそれよ
り３０％から５０％厚く形成することができる。

【００７３】つぎに、上述の方法とはまた異なる実施形
態によるガイドブッシュの内周面への硬質カーボン膜形
成成方法を、図１０によって説明する。図１０において
も、図８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。この実施形態で使用する第３の装置
も、真空槽６１内にアノード及びフィラメントは設けて
いない。

【００７４】この装置を使用する硬質カーボン膜形成方
法において、図８図に示した装置を使用する硬質カーボ
ン膜形成方法と相違する点は、真空槽６１内に接地され
た段付きロッド状の補助電極７１を挿入して配置したガ
イドブッシュ１１に、直流電源７３′からマイナス６０
０Ｖの直流電圧だけを印加するようにした点と、炭素を
含むガスとして、メタン(ＣＨ₄）ガスを真空槽６１内４
に導入し、真空度が０.１ Torrになるように調整するよ
うにした点だけである。

【００７５】このようにしても、前述の各実施形態の場
合と同様にプラズマＣＶＤ法により、ガイドブッシュ１
１の内周面１１ｂに硬質カーボン膜を形成することがで
きる。上述した各硬質カーボン膜の形成方法では、ガイ
ドブッシュ１１の外周面と内周面の両方に硬質カーボン
膜が形成されるが、内周面にのみ硬質カーボン膜を形成
するようにすることもできる。

【００７６】その場合は、図１１に示すように、ガイド
ブッシュ１１の外周部に被覆部材８２を配置すればよい
が、簡易的にはこの被覆部材８２としてアルミニウム箔
をガイドブッシュ１１の外周部に巻き付けるようにして
もよい。

【００７７】図１１は、図８に示した第１の装置を使用
した例で、ガイドブッシュ１１の外周部に被覆部材８２
を配置した例を示しているが、図９又は図１０に示した
第２，あるいは第３の装置を使用する場合でも、同様に
ガイドブッシュの外周面にアルミ箔等の被覆部材８２を
配置して、内周面にのみ厚さが変化する硬質カーボン膜
を強固に形成することができる。

【００７８】また、これらの硬質カーボン膜形成方法
は、図４乃至図７によって説明したガイドブッシュ１１
の内周面１１ｂへの種々の層構成による硬質カーボン膜
１５の形成に、同様に適用することができる。さらに、
上述の各実施形態によるガイドブッシュへの内周面への
硬質カーボン膜形成方法では、炭素を含むガスとしてメ
タンガスやベンゼンガスを用いると説明したが、メタン
以外にエチレンなどの炭素を含むガスや、あるいはヘキ
サンなどの炭素を含む液体の蒸発蒸気も使用することが
できる。

【００７９】これらの実施形態によるガイドブッシュへ
の硬質カーボン膜形成方法では、ガイドブッシュの開口
内に、硬質カーボン膜を形成すべき内周面１１ｂに、接
地電位の補助電極を配置して硬質カーボン膜を形成して
いるので、同電位の電極同士が対向している内周面間
に、接地電位の補助電極を設けることとなり、同電位同
士が対向することがなくなり、異常放電であるホロー放
電が発生しない。そのため、密着の良好な硬質カーボン
膜をガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに形成すること
ができる。

【００８０】次に、この発明によるガイドブッシュへの
内周面への硬質カーボン膜形成方法の他の実施形態を、
図１２乃至図１５を参照して説明する。図１２，図１
４，及び図１５は、それぞれ前述の図８，図９，及び図
１０に示した第１，第２，及び第３の装置と同じ装置を
使用してガイドブッシュ１１に硬質カーボン膜を形成す
る例を示している。したがって、これらの各図と同じ部
分には同一符号を付してあり、それらの説明は省略す
る。

【００８１】ここで、前述の方法と異なる点は、ガイド
ブッシュ１１の内周面１１ｂの径と略同じ内径をもつ図
１３に示すようなリング状のダミー部材５３を使用する
点だけである。このダミー部材５３も、補助電極７１と
同様にステンレスによって形成する。このダミー部材５
３の外径寸法は、ガイドブッシュ１１の開口端面の大き
さと略同じ大きさとする。

【００８２】そして、図１２に示すように、ガス導入口
６３と排気口６５とを有する真空槽６１内に、硬質カー
ボン膜を形成するガイドブッシュ１１を配置する。この
ときガイドブッシュ１１の外周テーパ面側の端面１１ｈ
上にダミー部材５３を載置する。このとき、ガイドブッ
シュ１１の内周面とダミー部材の内周面とが一致するよ
うにする。このガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに
は、前述のように予め硬質部材を固着したり、中間層を
形成しておく。

【００８３】そして、前述の場合と同様にこのガイドブ
ッシュ１１の中心開口１１ｊ内の中心に、接地電位にな
された段付きロッド状の補助電極７１を挿入するように
設ける。このとき、補助電極７１の先端がダミー部材５
３の上端面から突出せず、幾分内側に位置するようにす
るのがよい。

【００８４】その他については図８によって説明した方
法と同様であるが、念のため説明すると、真空槽６１内
を真空度が３×１０-⁵torrになるように、排気口６５か
ら真空排気する。その後、ガス導入口６３から炭素を含
むガスとしてベンゼン（Ｃ₆Ｈ₆）を真空槽６１内に導入
して、真空槽６１内の圧力を５×１０-³torrになるよう
に制御する。

【００８５】そして、ガイドブッシュ１１に直流電源７
３からマイナス３ｋＶの直流電圧を印加し、アノード７
９にはアノード電源７５からプラス５０Ｖの直流電圧を
印加し、さらにフィラメント８１にはフィラメント電源
７７から３０Ａの電流が流れるように１０Ｖの交流電圧
を印加する。それによって、真空槽６１内のガイドブッ
シュ１１の周囲領域にプラズマを発生させて、ガイドブ
ッシュ１１の第１図に示した内周面１１ｂを含む表面に
硬質カーボン膜を形成する。

【００８６】その際の補助電極７１の作用は前述の場合
と同様であるが、ダミー部材５３は次のような作用をな
す。すなわち、このようなガイドブッシュ１１への硬質
カーボン膜の形成方法においては、ガイドブッシュ１１
の内面と外周部とにプラズマが発生する。そして、ガイ
ドブッシュ１１の端面１１ｈは電荷が集中しやすく、内
面に比べて端面領域は電位が高い状態、いわゆるエッジ
効果が発生する。ここでガイドブッシュ１１の端面１１
ｈの近傍のプラズマ強度は他の領域より大きく、しかも
不安定でもある。

【００８７】さらに、ガイドブッシュ１１の端部領域
は、内面のプラズマと外周部のプラズマとの双方のプラ
ズマの影響を受けることになる。そして、このような状
態で硬質カーボン膜を形成すると、ガイドブッシュ１１
の端面１１ｈから数ｍｍ奥側の領域と他の領域とでは、
硬質カーボン膜の密着性が若干異なり、さらに膜質も若
干異なる。

【００８８】そこで、図１２に示すように、ガイドブッ
シュ１１の端面１１ｈにダミー部材５３を配置して硬質
カーボン膜を形成すれば、この膜質や密着性が異なる領
域はガイドブッシュ１１の内面に形成されず、ダミー部
材５３の開口内面に形成されることになる。

【００８９】実験によれば、図８に示した方法でガイド
ブッシュ１１に硬質カーボン膜を形成した場合には、ガ
イドブッシュ１１の端面１１ｈから４ｍｍ程度奥側に、
幅寸法が１ｍｍから２ｍｍの膜質や密着性が若干異なる
領域が形成された。しかし、図１２に示すように、ガイ
ドブッシュ１１の開口寸法とほぼ同じ開口寸法をもち、
長さ寸法が１０ｍｍのダミー部材５３をガイドブッシュ
１１の端面１１ｈに載置して、前述の硬質カーボン膜の
形成条件で被膜形成を行なった結果、膜質や密着性が異
なる領域はダミー部材５３に形成され、ガイドブッシュ
１１の内面の膜質や密着性が向上した。

【００９０】図１４図に示す硬質カーボン膜形成方法
は、図９に示した硬質カーボン膜形成方法と同様に、ガ
イドブッシュ１１に、マッチング回路６７を介して１
３．５６ＭＨｚの発振周波数を有する高周波電源６９か
ら４００Ｗの高周波電力を印加することによって、真空
槽６１内にプラズマを発生させる点と、炭素を含むガス
としてメタン(ＣＨ₄）ガスを真空槽６１内４に導入し、
真空度が０.１ Torrになるように調整するようにした点
が、上述の方法と異なるだけである。

【００９１】また、図１５に示す硬質カーボン膜形成方
法も、ガイドブッシュ１１に、直流電源７３′からマイ
ナス６００Ｖの直流電圧を印加することによって、真空
槽６１内にプラズマを発生させる点が上述の方法と異な
るだけである。これらの場合も補助電極７１およびダミ
ー部材５３を使用することによって、ガイドブッシュ１
１の内周面１１ｂに所要の膜厚で膜質及び密着性が均一
な硬質カーボン膜を能率よく形成することができる。

【００９２】さらに、図１１に示した例のように、ガイ
ドブッシュ１１の外周に被覆部材８２を配置することに
よって、内周面にのみ硬質カーボン膜を形成することも
できる。なお、これらの硬質カーボン膜の形成方法にお
いては、補助電極７１の先端をダミー部材５３の開口端
面より１ｍｍ程度内側になるように配置している。この
ため補助電極７１の先端がダミー部材５３の開口端面か
ら露出している場合に発生する補助電極７１の先端の異
常放電を抑制することができ、膜質が良好な硬質カーボ
ン膜１５をガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに形成す
ることができる。

【００９３】次に、この発明によるガイドブッシュの内
周面に硬質カーボン膜を形成する方法のさらに他の実施
形態を、図１６乃至図２０を参照して説明する。図１６
乃至図１８はこの実施形態を示す図であるが、それぞれ
前述の図１２，図１４，及び図１５と対応する図であ
り、それらの各図と同じ部分には同一符号を付し、それ
らの説明は省略する。

【００９４】ここで、前述の方法と異なる点は、補助電
極７１をガイドブッシュ１１の中心開口１１ｊに嵌入さ
せたガイシ８５によって、ガイドブッシュ１１に対して
も真空層６１に対しても絶縁して支持し、その補助電極
７１に補助電極電源８３から直流正電圧（例えばプラス
２０Ｖ）を印加するようにした点である。この補助電極
７１に印加する直流正電圧と、ガイドブッシュ１１の開
口内面に形成される硬質カーボン膜厚との関係を、図１
９の線図に示す。

【００９５】この図においては、補助電極７１に印加す
る直流正電圧をゼロＶから３０Ｖまで変化させ、さらに
ガイドブッシュ１１の開口内面と補助電極７１との間の
隙間寸法が３ｍｍと５ｍｍのときの硬質カーボン膜の膜
厚を示す。なお、曲線ａは上記隙間が３ｍｍのときの特
性を、曲線ｂは上記隙間が５ｍｍのときの特性をそれぞ
れ示す。

【００９６】この曲線ａ，ｂに示されるように、補助電
極７１に印加する直流正電圧を増加させると、硬質カー
ボン膜の膜形成速度は向上する。また、ガイドブッシュ
１１の開口内面と補助電極７１との間の隙間寸法が大き
いほど、硬質カーボン膜の膜形成速度は向上する。従っ
て、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂにおいて、補助
電極７１の細くなった先端部７１ａと対向する領域に
は、硬質カーボン膜が厚く形成される異になる。

【００９７】そして、ガイドブッシュ１１の開口内面と
補助電極７１との間の隙間寸法が３ｍｍのとき（曲線
ａ）は、補助電極７１に印加する電位がゼロＶの接地電
圧では、ガイドブッシュ１１の中心開口１１ｊの内面に
プラズマが発生せず、硬質カーボン膜は形成できない。
しかし、この場合でも補助電極７１に印加する直流正電
圧を高くしていくと、ガイドブッシュ１１の中心開口１
１ｊ内の補助電極７１の周囲にプラズマが発生し、硬質
カーボン膜を形成することができる。

【００９８】したがって、中心開口１１ｊの径が小さい
ガイドブッシュの内周面にも、補助電極７１に直流正電
圧を印加して使用するこの実施形態によれば、硬質カー
ボン膜の被膜形成が可能になる。このような作用は、図
１６乃至図１８に示すいずれの方法によって、ガイドブ
ッシュ１１に硬質カーボン膜を形成する場合でも同様で
ある。

【００９９】また、図８乃至図１０によって説明したよ
うに、ダミー部材５３を使用せずに硬質カーボン膜を形
成する場合でも、補助電極７１に直流高電圧を印加する
ことにより、上述の作用が得られる。これらの方法を実
施する場合に、補助電極７１をガイドブッシュ１１内に
絶縁して支持するための具体的な構造例を図２０に示
す。

【０１００】図２０において、セラミックスからなる絶
縁材料であるガイシ８５をガイドブッシュ１１の段差部
１１ｇに挿入する。このガイシ８５には、内径が異なる
第１の孔８５ａと第２の孔８５ｂとがその中心部に形成
されている。そして、このガイシ８５の第１の孔８５ａ
に補助電極７１を挿通させ、第２の孔８５ｂにその補助
電極７１に結合した太径の接続電極８７を嵌入して保持
させる。この補助電極７１は、ステンレス鋼等の金属材
料によって、先端部７１ａが他の部分７１ｂよりも細い
段付きロッド状に形成されている。

【０１０１】なお、補助電極７１の太径の部分７１ｂの
外形寸法とガイシ８５の第１の孔８５ａとの間に０.０
１ｍｍから０.０３ｍｍの隙間を設けるように構成す
る。さらに、ガイドブッシュ１１の段差部１１ｇとガイ
シ８５の外径寸法との間にも０.０１ｍｍから０.０３ｍ
ｍの隙間を設け、ガイシ８５がある隙間寸法をもって段
差部１１ｇに挿入されるように構成する。

【０１０２】また、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂ
の近傍に円筒状の内挿治具５７を配置する。この内挿治
具５７には、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂの径と
略同じ内径を有する。この内挿治具５７をガイシ８５と
ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂとの間に装着し、さ
らにガイドブッシュ１１の開口端面にダミー部材５３を
装着すると、ガイドブッシュ１１の硬質カーボン膜１５
を形成する内周面１１ｂの近傍には段差がなくなる。

【０１０３】すなわち、硬質カーボン膜１５を形成する
内周面１１ｂの近傍と補助電極７１との間の隙間寸法
は、補助電極７１の径によって決まり、細径の先端部７
１ａとの間の間隔寸法は大きくなる。このように、ガイ
ドブッシュ１１の段差部１１ｇにガイシ８５を介して補
助電極７１を配置すると、ガイドブッシュ１１の中心開
口１１ｊの中心に正確に補助電極７１を配置することが
できる。

【０１０４】補助電極７１がガイドブッシュ１１の開口
中心からずれて配置された場合は、補助電極７１と開口
内壁との間に発生するプラズマはそのバランスがくず
れ、硬質カーボン膜１５の膜厚や膜質のばらつきを生じ
る。そこで、このようにガイドブッシュ１１の段差部１
１ｇの内径寸法に合うようにガイシ８５を挿入し、さら
にガイシ８５の第１の孔８５ａで補助電極７１を位置制
御すると、ガイドブッシュ１１の開口中心に正確に補助
電極７１を配置することができ、硬質カーボン膜１５の
膜厚や膜質のばらつきが発生しない。

【０１０５】この補助電極７１に接続電極８７を介して
直流正電圧を印加して使用すれば、前述の図１６乃至図
１８によって説明した硬質カーボン膜形成方法を実施で
きる。その場合は、補助電極７１が電子を集めるので、
ガイドブッシュ１１の中心開口１１ｊ内のプラズマ密度
が高くなり、プラズマＣＶＤ法による硬質カーボン膜の
形成速度が速くなる。

【０１０６】また、この補助電極７１を接続電極８７を
介して接地電位に接続して使用すれば、前述した図８乃
至図１５によって説明した硬質カーボン膜形成方法を実
施することもできる。あるいは、この補助電極に、ガイ
ドブッシュ１１に印加するよりも小さな（１／１０ぐら
い）負電圧を印加するようにしてもよい。それによっ
て、ガイドブッシュ１１内の電子の運動をより激しくす
ることができるので、プラズマ密度が上がり、硬質カー
ボン膜の形成速度が速くなる。

【０１０７】さらに、この補助電極７１を絶縁状態のま
まの浮遊電位にしておくこともできる。そうすると、プ
ラズマとの相互作用により、補助電極に負の電位が発生
する。従って、上述の小さい負電圧を印加した場合と同
様な効果が得られる。

【０１０８】ここで、この発明によりガイドブッシュの
内周面に硬質カーボン膜を形成する際に使用する補助電
極の他の形状例を図２１に示す。この補助電極７１′
は、先端部に先細りのテーパ部７１ｃを形成したロッド
状をなし、前述の補助電極７１と同様にステンレス鋼等
の金属材料によって形成されている。なお、テーパ部７
１の最大径と最小径の差は１ｍｍ程度とする。

【０１０９】前述した各実施形態において、補助電極７
１に代えてこの図２１に示す補助電極７１′を用いて硬
質カーボン膜を形成しても、前述した各実施形態の場合
と同様な効果が得られる。すなわち、ガイドブッシュ１
１の内周面１１ｂに硬質カーボン膜を均一な膜質で強固
に形成することができ、且つその硬質カーボン膜の膜厚
を開口端の近傍部分では内部よりも厚くすることができ
る。そして、この補助電極７１′を使用した場合には、
その膜厚が無段階に徐々に変化する。

【０１１０】なお、これらの硬質カーボン膜形成方法の
各実施形態は、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに硬
質部材１２を設けて、その表面に硬質カーボン膜１５を
形成する場合の例で説明した。しかし、これらの硬質カ
ーボン膜形成方法は、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂに硬質部材１２を設けずに、直接あるいは前述した各
種の中間層１６を介して硬質カーボン膜１５を形成する
場合、あるいは硬質部材１２上にさらに中間層１６を介
して硬質カーボン膜１５を形成する場合にも同様に適用
することができる。

【０１１１】また、上述したこの発明によるガイドブッ
シュの内周面への硬質カーボン膜形成方法の各実施形態
では、炭素を含むガスとしてメタン（ＣＨ₄）あるいは
ベンゼン（Ｃ₆Ｈ₆）を用いる例で説明したが、エチレン
（Ｃ₂Ｈ₄）やヘキサン（Ｃ₆Ｈ₁₄）などを使用すること
もできる。

【０１１２】さらに、これらの炭素を含むガスを、アル
ゴン（Ａｒ）などの電離電圧の低い不活性ガスで希釈し
て使用することもできる。その場合っ、ガイドブッシュ
の円筒内のプラズマが更に安定する効果がある。あるい
はまた、硬質カーボン膜の生成時に少量（１％以下）の
添加物を加えることにより、潤滑性や硬度を高めること
ができる。

【０１１３】例えば、フッ素（Ｆ）又はボロン（Ｂ）を
添加すると潤滑性が増し、クロム（Ｃｒ），モリブデン
(Ｍｏ)又はタングステン(Ｗ)を添加すると硬度が増す。
また、真空槽内にガイドブッシュを配置した後、硬質カ
ーボン膜を形成する前に、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ
₂）などのプラズマを発生させてガイドブッシュの円筒
内面をボンバードし、その後メタンやベンゼンなどの炭
素を含むガスによるプラズマを発生させて、硬質カーボ
ン膜を形成するとよい。

【０１１４】このように、不活性ガスによるボンバード
の前処理を行なうことにより、ガイドブッシュの円筒内
壁の温度が上昇して活性状態となる。同時に円筒内壁の
表面の不純物がたたき出され、表面がクリーニングされ
る。これらの効果により、プラズマＶＣＤ法によってガ
イドブッシュの内周面に形成される硬質カーボン膜の密
着性が一層向上する。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
るガイドブッシュを自動旋盤の回転型あるいは固定型の
ガイドブッシュ装置に使用することにより、被加工物に
対して切り込み量の大きな切削加工をキズの発生や焼き
付きを生ずることなく正常に行なうことができ、加工効
率を大幅に高められる。また、その耐久性の大幅な向上
により、連続加工可能な時間が長くなり、自動旋盤の稼
動効率も飛躍的に向上する。また、固定型のガイドブッ
シュ装置に使用することにより、加工精度（特に真円
度）の高い切削加工を効率よく行なうことができる。

【０１１６】また、この発明によるガイドブッシュの内
周面に硬質カーボン膜を形成する方法によれば、ガイド
ブッシュの被加工物と摺接する内周面にダイアモンドと
よく似た性質をもつ硬質カーボン膜（ＤＬＣ）を、短時
間で密着性よく、開口端近傍部分には内部よりも厚い膜
厚で形成することができる。したがって、上述のように
自動旋盤のガイドブッシュ装置に有用な耐久性の高いガ
イドブッシュを生産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるガイドブッシュの一例を示す縦
断面図である。

【図２】同じくその外観を示す斜視図である。

【図３】この発明によるガイドブッシュの他の例を示す
縦断面図である。

【図４】図１に円Ａで囲んで示す部分に相当する拡大断
面図である。

【図５】図３に円Ａで囲んで示す部分に相当する拡大断
面図である。

【図６】図３に円Ａで囲んで示す部分に相当する他の例
の拡大断面図である。

【図７】図５の一部をさらに拡大して中間層の構成例を
示す図である。

【図８】この発明によるガイドブッシュの内周面への硬
質カーボン膜形成方法を実施する第１の装置の概略断面
図である。

【図９】この発明によるガイドブッシュの内周面への硬
質カーボン膜形成方法を実施する第２の装置の概略断面
図である。

【図１０】この発明によるガイドブッシュの内周面への
硬質カーボン膜形成方法を実施する第３の装置の概略断
面図である。

【図１１】図８の実施形態に被覆部材を追加した場合の
図８と同様な断面図である。

【図１２】この発明による硬質カーボン膜形成方法の他
の実施形態を示す図８と同様な概略断面図である。

【図１３】図１２の実施形態で使用するダミー部材の斜
視図である。

【図１４】この発明による硬質カーボン膜の形成方法の
他の実施形態を示す第９図と同様な概略断面図である。

【図１５】この発明による硬質カーボン膜の形成方法の
他の実施形態を示す図１０と同様な概略断面図である。

【図１６】この発明による硬質カーボン膜形成方法のさ
らに他の実施形態を示す図１２と同様な概略断面図であ
る。

【図１７】この発明による硬質カーボン膜形成方法の他
の実施形態を示す図１４と同様な概略断面図である。

【図１８】この発明による硬質カーボン膜形成方法の他
の実施形態を示す図１５と同様な概略断面図である。

【図１９】補助電極に印加する直流正電圧と形成される
硬質カーボン膜の膜厚との関係を示す線図である。

【図２０】補助電極の形状とその支持構造の具体例を示
す断面図である。

【図２１】他の形状の補助電極をガイドブッシュの中心
開口内に挿入した状態を示す断面図である。

【図２２】この発明による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。

【図２３】この発明による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。

【符号の説明】

１１：ガイドブッシュ １１ａ：外周テーパ面 １１ｂ：内周面 １１ｃ：すり割 １１ｄ：バネ部 １１ｅ：嵌合部 １１ｆ：ネジ部 １１ｇ：段差部 １１ｈ：端面 １１ｊ：中心開口 ５３：ダミー部材 ６１：真空槽 ６３：ガス導入孔 ６５：排気孔 ６７：マッチング回路 ６９：高周波電源 ７１：補助電極 ７３，７３′：直流電源 ７５：アノード電源 ７７：フィラメント電源 ７９：アノード ８０：絶縁支持具 ８１：フィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸井田 孝志 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シチズン時計株式会社所沢事業所内 (72)発明者 関根 敏一 東京都田無市本町６丁目１番12号 シチ ズン時計株式会社田無製造所内 (56)参考文献 特開 平７−88709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182278（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−225944（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 13/12 C23C 16/00 - 16/56 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
   成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
   周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
   前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
   回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュで
   あって、 前記被加工物と摺接する内周面に水素化アモルファス・
   カーボンによる硬質カーボン膜が形成され、その硬質カ
   ーボン膜の膜厚が該内周面の開口端近傍では内部よりも
   厚くなっていることを特徴とするガイドブッシュ。
2. 【請求項２】 前記硬質カーボン膜が、前記内周面に密
   着性を高める中間層を介して形成されている請求項１記
   載のガイドブッシュ。
3. 【請求項３】 前記硬質カーボン膜が、前記内周面に超
   硬部材を介して形成されている請求項１記載のガイドブ
   ッシュ。
4. 【請求項４】 前記硬質カーボン膜が、前記内周面に超
   硬部材と該超硬部材上に形成された密着性を高める中間
   層とを介して形成されている請求項１記載のガイドブッ
   シュ。
5. 【請求項５】 軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
   成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
   周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
   前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
   回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュの
   内周面に硬質カーボン膜を形成する方法であって、 前記ガイドブッシュを、ガス導入口及び排気口を備えた
   真空槽内に配置し、 そのガイドブッシュの前記内周面を形成する中心開口内
   に、先端部が他の部分より細い段付きロッド状の補助電
   極を、その先端部が該ガイドブッシュの前記内周面の開
   口端の近傍に位置するように挿入して、該補助電極を接
   地電位に保ち、 前記真空槽内を排気した後、前記ガス導入口から炭素を
   含むガスを該真空槽内に導入し、 前記真空槽内にプラズマを発生させて、プラズマＣＶＤ
   法により前記ガイドブッシュの前記内周面に水素化アモ
   ルファス・カーボンによる硬質カーボン膜を形成するこ
   とを特徴とするガイドブッシュの内周面に硬質カーボン
   膜を形成する方法。
6. 【請求項６】 軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
   成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
   周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
   前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
   回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュの
   内周面に硬質カーボン膜を形成する方法であって、 前記ガイドブッシュを、ガス導入口及び排気口を備えた
   真空槽内に配置し、 そのガイドブッシュの前記内周面を形成する中心開口内
   に、先端部が他の部分より細い段付きロッド状の補助電
   極を、その先端部が該ガイドブッシュの前記内周面の開
   口端の近傍に位置するように挿入して、該補助電極に直
   流正電圧を印加し、 前記真空槽内を排気した後、前記ガス導入口から炭素を
   含むガスを該真空槽内に導入し、 前記真空槽内にプラズマを発生させて、プラズマＣＶＤ
   法により前記ガイドブッシュの前記内周面に水素化アモ
   ルファス・カーボンによる硬質カーボン膜を形成するこ
   とを特徴とするガイドブッシュの内周面に硬質カーボン
   膜を形成する方法。
7. 【請求項７】 軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
   成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
   周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
   前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
   回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュの
   内周面に硬質カーボン膜を形成する方法であって、 前記ガイドブッシュを、ガス導入口及び排気口を備えた
   真空槽内に配置し、 そのガイドブッシュの前記内周面を形成する中心開口内
   に、先端部に先細りのテーパ部を形成したロッド状の補
   助電極を、そのテーパ部の先端が該ガイドブッシュの前
   記内周面の開口端近くに位置するように挿入して、該補
   助電極を接地電位に保ち、 前記真空槽内を排気した後、前記ガス導入口から炭素を
   含むガスを該真空槽内に導入し、 前記真空槽内にプラズマを発生させて、プラズマＣＶＤ
   法により前記ガイドブッシュの前記内周面に水素化アモ
   ルファス・カーボンによる硬質カーボン膜を形成するこ
   とを特徴とするガイドブッシュの内周面に硬質カーボン
   膜を形成する方法。
8. 【請求項８】 軸方向に中心開口を有する略円筒状に形
   成され、一端部に外周テーパ面と被加工物と摺接する内
   周面と摺り割りとを有し、自動旋盤に装着されたとき、
   前記中心開口に挿入された被加工物を切削工具の近くで
   回転及び軸方向に摺動可能に保持するガイドブッシュの
   内周面に硬質カーボン膜を形成する方法であって、 前記ガイドブッシュを、ガス導入口及び排気口を備えた
   真空槽内に配置し、 そのガイドブッシュの前記内周面を形成する中心開口内
   に、先端部に先細りのテーパ部を形成したロッド状の補
   助電極を、そのテーパ部の先端が該ガイドブッシュの前
   記内周面の開口端近くに位置するように挿入して、該補
   助電極に直流正電圧を印加し、 前記真空槽内を排気した後、前記ガス導入口から炭素を
   含むガスを該真空槽内に導入し、 前記真空槽内にプラズマを発生させて、プラズマＣＶＤ
   法により前記ガイドブッシュの前記内周面に水素化アモ
   ルファス・カーボンによる硬質カーボン膜を形成するこ
   とを特徴とするガイドブッシュの内周面に硬質カーボン
   膜を形成する方法。
9. 【請求項９】 請求項５乃至８のいずれか一項に記載の
   ガイドブッシュの内周面に硬質カーボン膜を形成する方
   法において、 前記真空槽として、内部にアノードとフィラメントを備
   えたものを使用し、 前記ガイドブッシュに直流電圧を印加するとともに、前
   記アノードに直流電圧を、前記フィラメントに交流電圧
   をそれぞれ印加して、前記真空槽内にプラズマを発生さ
   せるようにしたガイドブッシュの内周面に硬質カーボン
   膜を形成する方法。
10. 【請求項１０】 請求項５乃至８のいずれか一項に記載
    のガイドブッシュの内周面に硬質カーボン膜を形成する
    方法において、 前記ガイドブッシュに高周波電力を印加して、前記真空
    槽内にプラズマを発生させるようにしたガイドブッシュ
    の内周面に硬質カーボン膜を形成する方法。
11. 【請求項１１】 請求項５乃至８のいずれか一項に記載
    のガイドブッシュの内周面に硬質カーボン膜を形成する
    方法において、 前記ガイドブッシュに直流電圧を印加して、前記真空槽
    内にプラズマを発生させるようにしたガイドブッシュの
    内周面に硬質カーボン膜を形成する方法。