JPH10121249A - ガイドブッシュの内周面への硬質カーボン膜形成方法 - Google Patents

ガイドブッシュの内周面への硬質カーボン膜形成方法

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JPH10121249A
JPH10121249A JP9237740A JP23774097A JPH10121249A JP H10121249 A JPH10121249 A JP H10121249A JP 9237740 A JP9237740 A JP 9237740A JP 23774097 A JP23774097 A JP 23774097A JP H10121249 A JPH10121249 A JP H10121249A
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Takashi Toida
孝志 戸井田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガイドブッシュの被加工物と摺接する内周面
に膜質及び密着性がよい硬質カーボン膜を形成できるよ
うにする。 【解決手段】 ガイドブッシュ１１を真空槽内６１に配
置し、その内周面１１ｂを形成する中心開口１１ｊ内に
補助電極７１を挿入してそれを接地するか直流正電圧を
印加し、真空槽６１内を初期到達圧力に排気した後、ガ
イドブッシュ１１に直流電圧を印加するとともに、アノ
ード７９に直流正電圧を、フィラメント７８に交流電圧
を印加して、その後、ガス導入口６３から炭素を含むガ
スを該真空槽内６１に導入してプラズマを発生させ、プ
ラズマＣＶＤ法によってガイドブッシュ１１の内周面１
１ｂに硬質カーボン膜を形成しながら、初期到達圧力よ
り高い被膜形成圧力になるように制御する。

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の被
加工物と摺接する内周面への硬質カーボン膜の形成方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】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。
【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】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】この問題を解決するために、我々はこのよ
うなガイドブッシュにおける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ことにより、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提案した。
【０００８】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。
【０００９】この硬質カーボン膜をガイドブッシュの内
周面に形成する方法として、たとえば、次のようなプラ
ズマＣＶＤプロセスによる方法がある。すなわち、真空
槽内にガイドブッシュを配置し、その内部の真空度が３
×１０-5torr以下（この最初に到達する圧力を「初期到
達圧力」という）になるように真空排気する。
【００１０】そして、その真空槽内に炭素を含むガスを
導入してその内部の圧力が被膜形成圧力である５×１０
-3torrになるように調整する。その後、ガイドブッシュ
にマイナス３ｋＶの直流電圧を印加し、そのガイドブッ
シュに対向するように配置したアノードに直流電圧を、
フィラメントに交流電圧をそれぞれ印加して、真空槽内
にプラズマを発生させ、その炭素プラズマによってガイ
ドブッシュの表面に硬質カーボン膜を形成する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このプ
ラズマＣＶＤプロセスでは、ガイドブッシュの周囲領域
に発生するプラズマが主になって、炭素を含むガスを分
解して硬質カーボン膜を形成しているため、ガイドブッ
シュの外周部には、硬質カーボン膜を均一性よく形成す
ることができるが、ガイドブッシュの内周面に形成する
硬質カーボン膜は密着性が悪く、しかも硬度などの膜質
が劣るという問題がある。
【００１２】この原因は、ガイドブッシュの中心開口内
は、同電位の電極同士が対向している空間となっている
ため、その中心開口内でのプラズマはホロー放電と呼ば
れる異常放電を発生するからである。このホロー放電に
よって形成される硬質カーボン膜は、ポリマーライクな
密着性の悪い被膜であり、ガイドブッシュの内周面から
剥離しやすく、その硬度も低い。
【００１３】また、上述した硬質カーボン膜の形成方法
においては、被膜形成圧力である５×１０-3torrにて、
ガイドブッシュに直流電源からマイナス３ｋＶの直流電
圧を印加している。このような真空槽内の圧力が５×１
０-3torr程度の状態では、真空槽内の空間に電子などの
電荷が多い状態となり、空間インピーダンスが低い。こ
のためプラズマ放電が開始する瞬間に、ガイドブッシュ
に異常放電であるアーク放電が発生しやすい。
【００１４】さらに、このプラズマ放電の開始時という
のは、硬質カーボン膜の被膜形成初期でもあるため、こ
の被膜形成初期に形成される膜質によって、ガイドブッ
シュとの密着性が左右される。したがって、プラズマ放
電の最初期に、異常放電であるアーク放電が発生する
と、硬質カーボン膜の膜質及び密着性が低下し、ガイド
ブッシュの内周面から剥離するという問題が発生する。
【００１５】この発明はこれらの問題に鑑みてなされた
ものであり、ガイドブッシュの被加工物と摺接する内周
面に膜質及び密着性がよい硬質カーボン膜を形成できる
ようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、次の各工程を有す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提案する。自動旋盤
用のガイドブッシュを、排気口およびガス導入口を有
し、内部にアノードとフィラメントを設けた真空槽内に
配置し、そのガイドブッシュの被加工物と摺接する内周
面を形成する中心開口内に、接地されるか又は直流正電
圧が印加される補助電極を挿入する第１の工程、
【００１７】上記真空槽内を所定の真空度以下の初期到
達圧力に排気する第２工程、その後、上記ガイドブッシ
ュに直流電圧を印加すると共に、上記アノードに直流電
圧を印加し、フィラメントに交流電圧を印加する第３の
工程、その後、ガス導入口から上記真空槽内に炭素を含
むガスを導入して該真空槽内にプラズマを発生させ、プ
ラズマＣＶＤプロセスにより前記ガイドブッシュの内周
面に硬質カーボン膜を形成しながら、該真空槽内の圧力
が前記初期到達圧力より高い被膜形成圧力になるように
制御する第４の工程
【００１８】あるいは、真空槽として内部にアノードと
フィラメントを設けないものを使用し、上記第３の工程
に代えて、上記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する工程にしてもよい。上記
第４の工程において、真空槽内に導入する炭素を含むガ
スとしては、メタン又はベンゼンを使用することができ
る。
【００１９】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によれば、真空槽内に配置し
た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直流正電圧を印加するので、
ガイドブッシュの中心開口内にも充分なプラズマが均一
に発生する。
【００２０】しかも、真空槽内に炭素を含むガスを導入
する前に、ガイドブッシュに直流負電圧または高周波電
力を印加し、炭素を含むガスを導入して初期到達圧力か
らその圧力を徐々に増加させて被膜形成圧力にするの
で、被膜形成圧力よりも低い圧力でプラズマ放電が開始
する。すなわちプラズマ放電開始が被膜形成圧力より空
間インピーダンスの高い状態でなされるので、硬質カー
ボン膜の被膜形成初期に異常放電であるアーク放電が発
生しない。
【００２１】したがって、プラズマ放電の最初期の膜質
を左右するときに、ガイドブッシュで異常放電であるア
ーク放電が発生せず、硬質カーボン膜がガイドブッシュ
の内周面に密着性よく形成される。そのため、形成され
た硬質カーボン膜がガイドブッシュから剥離するという
現象は発生しなくなる。
【００２２】また、炭素を含むガスとしてメタン又はベ
ンゼンとアルゴンとの混合ガスを使用すると、アルゴン
はメタン又はベンゼンより放電開始電圧（電離電圧）が
低く、しかもプラズマ放電開始圧力が低いという特性を
持つので、ガイドブッシュに印加する直流負電圧または
高周波電力を従来より低くすることができ、プラズマ放
電開始の圧力も従来より低くすることが可能である。そ
れによって、プラズマ放電開始の瞬間のアーク放電の発
生を一層抑制できる。
【００２３】さらに、上記第４の工程において、真空槽
内に初期には炭素を含むガスとしてメタン又はベンゼン
とアルゴンとの混合ガスを導入してプラズマを発生さ
せ、そのプラズマが安定した後、該真空槽内に導入する
ガスをメタン又はベンゼンのみにするようにれば、プラ
ズマ放電開始時のアーク放電の発生をアルゴンの作用に
よって効果的に抑制し、プラズマが安定した後は、その
抑制を解除して硬質カーボン膜の成膜速度を速めること
ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の実
施の形態を説明する。 〔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。
【００２５】図１３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。
【００２６】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。
【００２７】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。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１３がスプリング２５のバネ力に
よって、中間スリーブ２９から飛び出すことを防止して
いる。
【００２８】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。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１３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。
【００２９】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。
【００３０】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。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。
【００３１】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。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。
【００３２】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。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。
【００３３】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。
【００３４】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。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。
【００３５】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１７の移動との合成運動によっ
て所定の切削加工を行なう。
【００３６】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１４によって説明する。この図１４にお
いて、図１３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。
【００３７】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。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２３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。
【００３８】ブッシュスリーブ２３とガイドブッシュ１
１とは、図１３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１３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。
【００３９】〔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
面に硬質カーボン膜を形成したガイドブッシュについて
説明する。図１１はそのガイドブッシュの一例を示す縦
断面図であり、図１２はその外観を示す斜視図である。
【００４０】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、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。さらに、こ
のガイドブッシュ１１の中心には開口径が異なる貫通し
た中心開口１１ｊを設けている。そして、外周テーパ面
１１ａを設けた側の内周に、被加工物５１を保持する内
周面１１ｂを形成している。そして、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。
【００４１】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１
１ａ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。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１１ａを押圧することによって、バ
ネ部１１ｄが撓み、内周面１１ｂと第１１図に仮想線で
示す被加工物５１との隙間寸法を調整することができ
る。
【００４２】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を図１３及び図１４
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。
【００４３】このガイドブッシュ１１の材料としては、
合金工具鋼（ＳＫＳ）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に、図１１
図に示すように肉厚が２ｍｍから５ｍｍの寸法を有する
超硬部材１２をロウ付け手段により固定して、被加工物
５１と摺接する内周面１１ｂを形成するとよい。
【００４４】この超硬部材としては、例えばタングステ
ン（Ｗ）が８５％〜９０％と、炭素（Ｃ）が５％〜７％
と、バインダーとしてコバルト（Ｃｏ）が３％〜１０％
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１１ａが閉じた状態で、内周面１１
ｂ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。
【００４５】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１１に保持さ
れ被加工物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。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。そ
の硬質カーボン膜１５の膜厚は１μｍから５μｍとす
る。
【００４６】この硬質カーボン膜は、前述したようにダ
イア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、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５１との焼
き付きの発生を抑制することもできる。
【００４７】ガイドブッシュ１１の基材（ＳＫＳ）の内
周面、あるいは超硬部材１２の内周面にこの硬質カーボ
ン膜を直接形成することもできるが、内周面１１ｂ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（ＴｉＣ）のような炭素
を含む化合物でもよい。
【００４８】また、この中間層として、チタン（Ｔ
ｉ），タングステン（Ｗ），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。さらに、この中間層を、チタン（Ｔｉ）又
はクロム（Ｃｒ）による下層と、シリコン（Ｓｉ）又は
ゲルマニウム（Ｇｅ）による上層との２層膜に形成して
もよい。
【００４９】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１１の基材あるいは超硬部材
１２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。こ
れらの中間層の形成膜厚は０．５μｍ程度とする。ただ
し、２層の場合は上層と下層共に０．５μｍ程度とす
る。
【００５０】〔硬質カーボン膜の形成方法〕この発明に
よるこの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について説明する。
【００５１】（第１の実施形態）まず、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する方
法の第１の実施形態を、図１および図８を参照して説明
する。図１はこの第１の実施形態に使用する装置の模式
的断面図である。また、図８はこの第１の実施形態にお
ける炭素を含むガスを導入した後の真空槽内の圧力と時
間との関係を示す線図である。
【００５２】図１において、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１
１を絶縁支持具８０に下部を固定して垂直に配置する。
【００５３】そして、このガイドブッシュ１１の中心開
口１１ｊ内には、真空槽６１を介して接地される細いロ
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１１
ｊの中央部（略軸線上）に位置するようにする。なお、
この補助電極７１はステンレス等の金属材料で作られ
る。そして、この補助電極７１は、その先端がガイドブ
ッシュ１１の開口端面（図１では上端面）から突出しな
いように、１ｍｍ程度内側に配置されるようにするのが
望ましい。
【００５４】そして、真空槽６１内を真空度が３×１０
-5torr以下の初期到達圧力になるように、排気口６５か
ら真空排気する。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。
【００５５】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。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の被膜形成圧力になるように制御
する。
【００５６】それによって、真空槽６１内の圧力は時間
とともに図８に示すように変化し、５×１０~3torrの被
膜形成圧力より低い圧力の１×１０~3torrで、真空槽６
１内のガイドブッシュ１１の周囲領域にプラズマ放電が
開始した。そして、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂ
と補助電極７１との間に形成されるプラズマの作用によ
って、硬質カーボン膜をガイドブッシュ１１の内周面１
１ｂに形成し始める。
【００５７】そして、プラズマＣＶＤプロセスによって
ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに硬質カーボン膜を
形成しながら被膜形成圧力に達し、その後はその被膜形
成圧力を維持する。このように、炭素を含むガスを真空
槽６１内に導入する前にガイドブッシュ１１に直流負電
圧を印加することにより、被膜形成圧力よりも低い圧力
でプラズマ放電が開始する。
【００５８】すなわち、プラズマ放電が被膜形成圧力よ
り空間インピーダンスの高い状態で開始されるので、異
常放電であるアーク放電は発生しない。したがって、硬
質カーボン膜の被膜形成初期に異常放電であるアーク放
電が発生しないので、硬質カーボン膜の密着性が低下す
ることはない。そのため、この発明による硬質カーボン
膜の形成方法によれば、ガイドブッシュ１１の内周面１
１ｂに形成された硬質カーボン膜が、ガイドブッシュか
ら剥離するようなことは発生しない。
【００５９】また、この第１の実施形態においては、ガ
イドブッシュ１１の中心開口１１ｊ内の中央部に接地し
た補助電極７１を配置して硬質カーボン膜１５を形成す
る。そして、ガイドブッシュ１１には負の直流電圧を印
加する。その結果、同電位の電極同士が対向しているガ
イドブッシュ１１の中心開口１１ｊ内に、接地電位の補
助電極７１を設けることになり、同電位同士が対向する
ことがなくなる。このような電位状態は、プラズマＣＶ
Ｄプロセスにとって最も望ましい状態であり、異常放電
であるホロー放電は発生しない。そのため、密着性の良
好な硬質カーボン膜をガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂ上に形成することができる。
【００６０】さらに、ガイドブッシュ１１の内周面の長
手方向で電位特性が均一になるので、内周面１１ｂに形
成する硬質カーボン膜の膜厚分布が均一になる。しか
も、成膜速度が速くなるため、開口端面側からと開口奥
側まで均一な膜厚の硬質カーボン膜を、短時間の処理で
形成することができる。
【００６１】この補助電極７１の径は、ガイドブッシュ
１１の開口径より小さければよいが、好ましくは硬質カ
ーボン膜を形成する内周面１１ｂに対して５ｍｍ程度の
隙間、すなわちプラズマ形成領域を設けるようにするの
が望ましい。この補助電極７１の径とガイドブッシュ１
１の開口径との比を１／１０以下にするのが望ましく、
補助電極７１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。
【００６２】（第２の実施形態）つぎに、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
の第２の実施形態を、図２と図９を参照して説明する。
図２はこの第２の実施形態に使用する装置の断面図であ
るが、図１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。また、図９はこの第２の実施形態
における炭素を含むガスを導入した後の真空槽内の圧力
と時間との関係を示す線図である。
【００６３】この実施形態に使用する真空槽６１は、そ
の内部にアノードおよびフィラメントを設けていない。
この第２の実施形態においても、図２に示すように、前
述した第１の実施形態の場合と同様に真空槽６１内にガ
イドブッシュ１１と補助電極７１を配置する。そして、
真空槽６１内を真空度が３×１０~5torr以下の初期到達
圧力になるように、図示しない排気手段によって排気口
６５から真空排気する。
【００６４】その後、真空槽６１内のガイドブッシュ１
１に、発振周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源６９
からマッチング回路６７を介して４００Ｗの高周波電力
を印加する。しかる後、ガス導入口６３から炭素を含む
ガスとしてメタンガス（ＣＨ4）を真空槽６１内に導入
して、真空度を０．５torrの被膜形成圧力になるように
調整する。
【００６５】それによって、真空槽６１内の圧力は時間
とともに第９図に示すように変化し、０．５torrの被膜
形成圧力より低い圧力の０．２torrにて、真空槽６１内
のガイドブッシュ１１の周囲領域にプラズマ放電が開始
した。そして、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂと補
助電極７１との間に形成されるプラズマの作用によっ
て、硬質カーボン膜をガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂ上に形成し始める。
【００６６】そして、プラズマＣＶＤプロセスによって
ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに硬質カーボン膜を
形成しながら０．５torrの被膜形成圧力に達し、その後
はその被膜形成圧力を維持する。このように、この第２
の実施形態では、炭素を含むガスを真空槽６１内部に導
入する前に、ガイドブッシュ１１に高周波電力を印加す
るようにしている。この第２の実施形態によっても、前
述した第１の実施形態と同様な作用・効果が得られ、ガ
イドブッシュ１１の内周面１１ｂに良質な硬質カーボン
膜を密着成よく均一な膜厚で速く形成することができ
る。
【００６７】（第３の実施形態）つぎに、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
の第３の実施形態を、図３と図９を参照して説明する。
図３はこの第３の実施形態に使用する装置の断面図であ
るが、図１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真空槽６
１も、その内部にアノードおよびフィラメントを設けて
いない。
【００６８】この第３の実施形態においても第３図に示
すように、前述した第１の実施形態の場合と同様に真空
槽６１内にガイドブッシュ１１と補助電極７１を配置す
る。そして、真空槽６１内を真空度が３×１０~5torr以
下の初期到達圧力になるように、図示しない排気手段に
よって排気口６５から真空排気する。その後、このガイ
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。
【００６９】しかる後、ガス導入口６３から炭素を含む
ガスとしてメタンガス（ＣＨ4）を真空槽６１内に導入
して、真空度を０．５torr の被膜形成圧力になるよう
に調整する。それによって、真空槽６１内の圧力は時間
とともに図９に示すように変化し、０．５torrの被膜形
成圧力より低い圧力の０．２torrで、真空槽６１内のガ
イドブッシュ１１の周囲領域にプラズマ放電が開始し
た。
【００７０】そして、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂと補助電極７１との間に形成されるプラズマの作用に
よって、硬質カーボン膜１５をガイドブッシュ１１の内
周面１１ｂに形成し始める。その後、プラズマＣＶＤプ
ロセスによってガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに硬
質カーボン膜を形成しながら、真空槽６１内が０．５to
rrの被膜形成圧力に達し、その後はその被膜形成圧力を
維持する。
【００７１】このように、この第３の実施形態では、炭
素を含むガスを真空槽６１内部に導入する前えに、ガイ
ドブッシュ１１に直流負電圧を印加するようにしてい
る。この第３の実施形態によっても、前述した第１の実
施形態と同様な作用・効果が得られ、ガイドブッシュ１
１の内周面１１ｂに良質な硬質カーボン膜を密着性よく
均一な膜厚で速く形成することができる。
【００７２】このように第３の実施形態では、炭素を含
むガス（メタンガス）を真空槽６１内に導入する前に、
ガイドブッシュ１１に直流負電圧を印加するようにして
いる。このようにしても、前述の第１の実施形態と同様
な作用・効果が得られ、ガイドブッシュ１１の内周面１
１ｂに良質な硬質カーボン膜を密着性よく均一な膜厚で
速く形成することができる。
【００７３】（第４の実施形態）つぎに、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
法の第４の実施形態を、図４，図５および図１０を参照
して説明する。図４はこの第４の実施形態に使用する装
置の模式的断面図であり、図１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内に嵌入さ
せた碍子８５によって、ガイドブッシュ１１に対しても
真空槽６１に対しても絶縁して支持し、その補助電極７
１に補助電極電源８３から直流正電圧（例えばプラス２
０Ｖ）を印加するようにした点である。
【００７４】また、この第４の実施形態では、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５
に示すようなリング状のダミー部材５３を使用する。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５３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。
【００７５】そして、図４に示すように、ガス導入口６
３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を配置し、その中心
開口１１ｊ内に補助電極７１を碍子８５によって絶縁支
持する。さらに、そのガイドブッシュ１１の外周テーパ
面側の開口端面（図では上端面）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５３の内周面とが一致するようにする。
【００７６】その後の各工程は、図１によって説明した
第１の実施形態の場合と同じであり、その説明は省略す
る。この実施形態において、補助電極７１に印加する直
流正電圧と、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに形成
される単位時間当たりの硬質カーボン膜の膜厚との関係
を図１０の線図に示す。
【００７７】この図１０では、補助電極７１に印加する
直流の正電圧を０Ｖから３０Ｖまで変化させ、さらにガ
イドブッシュの内周面１１ｂと補助電極７１との間の隙
間寸法が３ｍｍと５ｍｍのときに形成される硬質カーボ
ン膜の膜厚を示す。なお、曲線８８はガイドブッシュ１
１の開口内面と補助電極７１との間の隙間が３ｍｍのと
きの特性を示し、曲線９１はガイドブッシュ１１の開口
内面と補助電極７１との間の隙間が５ｍｍのときの特性
を示す。
【００７８】この曲線８８，９１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。
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８８）は、補助
電極７１に印加する電位が０Ｖの接地電圧では、ガイド
ブッシュ１１の中心開口１１ｊ内にプラズマが発生せ
ず、硬質カーボン膜は形成できない。
【００７９】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１
１の中心開口１１ｊ内の補助電極７１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。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被膜
形成処理を実施することにより、硬質カーボン膜を形成
することが可能になる。
【００８０】また、この第４実施形態において使用する
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
端面は電荷が集中しやすく、内面に比べて開口端面領域
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。
【００８１】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
の開口端面から数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。
【００８２】そこで、図４に示すようにガイドブッシュ
１１の開口端面にダミー部材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。この実施形態によ
るその他の作用・効果は前述の第１の実施形態の場合と
同じである。
【００８３】（第５，第６の実施形態）つぎに、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
形成方法の第５の実施形態を図６によって、第６の実施
形態を図７によって説明する。図６および図７は、それ
ぞれ図２および図３と同様な装置の模式的断面図であ
り、それらと異なる点は、図４に示した第４の実施形態
の場合と同様に、補助電極７１をガイドブッシュ１１の
中心開口１１ｊ内に嵌入させた碍子８５によって、ガイ
ドブッシュ１１に対しても真空槽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
点と、ダミー部材５３を使用する点だけである。
【００８４】そして、図６に示す第５の実施形態では、
ガイドブッシュ１１に、発振周波数が１３．５６ＭＨｚ
の高周波電源６９からマッチング回路６７を介して４０
０Ｗの高周波電力を印加して、真空槽６１内にプラズマ
を発生させる。また、図７に示す第６の実施形態では、
ガイドブッシュ１１に直流電源７３′からマイナス６０
０Ｖの直流電圧を印加してプラズマを発生させる。
【００８５】その他の各工程は、前述の第２，第３の実
施形態の各工程と同じであり、その作用効果も、それら
の作用効果に第４の実施形態における補助電極に直流正
電圧を印加したこと、およびダミー部材を使用したこと
による効果を加えたものである。なお、このダミー部材
５３は、補助電極７１を接地電位にする前述の第１乃至
第３の実施形態にも適用可能であり、その場合のダミー
部材５３の作用効果は、上述の第４乃至第６の実施形態
の場合と同じである。
【００８６】（その他の実施形態）つぎに、炭素を含む
ガスとして、メタン又はベンゼンとアルゴンとの混合ガ
スを使用するこの発明の他の実施形態について、前述の
各実施例と相違する点だけを説明する。まず、第１の実
施形態と同様に図１に示した装置を使用する実施形態を
説明する。
【００８７】図１に示した真空槽６１内にガイドブッシ
ュ１１と補助電極７１を配置し、真空槽６１内を真空度
が３×１０~5torr以下の初期到達圧力になるように、真
空排気する。その後、ガイドブッシュ１１には直流電源
７３からマイナス１．５ｋＶの直流電圧を印加し、アノ
ード７９にはアノード電源７５からプラス５０Ｖの直流
電圧を印加し、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。
【００８８】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）とアルゴンの混合ガスを真
空槽６１内に導入して、真空槽６１内の圧力を８×１０
~4torrの被膜形成圧力になるように制御する。なお、ベ
ンゼンとアルゴンとの流量比は５０％とする。すると、
真空槽６１内のガイドブッシュ１１の周囲領域に、５×
１０~3torrの被膜形成圧力より低い１×１０~3torrの圧
力にてプラズマ放電が開始した。
【００８９】そして、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂと補助電極７１との間に形成されるプラズマの作用に
よって、硬質カーボン膜１５をガイドブッシュ１１の内
周面１１ｂ上に形成し始める。このように、この実施形
態では、真空槽６１内部に導入するガスとして、炭素を
含むガスとアルゴンガスとの混合ガスを導入する。アル
ゴンガスは、炭素を含むガスであるベンゼンより放電開
始電圧（電離電圧）が低く、さらにプラズマ放電開始圧
力も低いという特性をもつ。
【００９０】そのため、ガイドブッシュ１１に印加する
直流負電圧を、従来より低くすることができる。また、
プラズマ放電開始圧力も従来より低くなる。このことに
よって、プラズマ放電開始の瞬間のアーク放電の発生を
一層抑制することができる。したがって、硬質カーボン
膜の密着性を一層高めることができる。さらに、硬質カ
ーボン膜の被膜形成に寄与しないアルゴンイオンが、硬
質カーボン膜形成時に膜表面に衝突して、弱い結合の成
分を叩き出すボンバード効果により、硬質カーボン膜の
膜質が向上する効果もある。
【００９１】次に、第２の実施形態と同様に図２に示し
た装置を使用する実施例について説明する。図２に示す
真空槽６１内に、第１の実施形態と同様にガイドブッシ
ュ１１と補助電極７１を配置し、その真空槽６１内を真
空度が３×１０~5torr以下の初期到達圧力になるように
真空排気する。
【００９２】その後、このガイドブッシュ１１に、発振
周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源６９からマッチ
ング回路６７を介して２５０Ｗの高周波電力を印加す
る。しかる後、ガス導入口６３から炭素を含むガスとし
てメタン（ＣＨ4）とアルゴンの混合ガスを真空槽６１
内に導入して、真空度を０．５torrの被膜形成圧力にな
るように調整する。この場合も、メタンとアルゴンとの
流量比は５０％とする。
【００９３】すると、真空槽６１内部のガイドブッシュ
１１の周囲領域に、０．５torrの被膜形成圧力より低い
圧力の０．１torrにてプラズマ放電が開始した。そし
て、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂと補助電極７１
との間に形成されるプラズマの作用によって硬質カーボ
ン膜１５をガイドブッシュ１１の内周面１１ｂに形成し
始める。この実施形態によっても、前述の実施形態の場
合と同様に、プラズマ放電開始の瞬間のアーク放電の発
生を一層抑制することができ、それによって、硬質カー
ボン膜の密着性を一層高めることができる。
【００９４】次に、第３の実施形態と同様に図３に示し
た装置を使用する実施形態について説明する。図３に示
す真空槽６１内に、第３の実施形態と同様にガイドブッ
シュ１１と補助電極７１を配置し、その真空槽６１内を
真空度が３×１０~5torr以下の初期到達圧力になるよう
に真空排気する。
【００９５】その後、このガイドブッシュ１１に直流電
源７３′からマイナス４５０Ｖの直流電圧を印加する。
しかる後、ガス導入口６３から炭素を含むガスとしてメ
タン（ＣＨ4）とアルゴンの混合ガスを真空槽６１内に
導入して、真空度を０．５torrの被膜形成圧力になるよ
うに調整する。この場合も、メタンとアルゴンとの流量
比は５０％とする。
【００９６】すると、真空槽６１内のガイドブッシュ１
１の周囲領域に、０．５torrの被膜形成圧力より低い圧
力の０．１torrにてプラズマ放電が開始した。そして、
ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂと補助電極７１との
間に形成されるプラズマの作用によって硬質カーボン膜
１５をガイドブッシュ１１に形成し始める。
【００９７】この実施形態によっても、前述の実施形態
の場合と同様に、プラズマ放電開始の瞬間のアーク放電
の発生を一層抑制することができ、それによって、硬質
カーボン膜の密着性を一層高めることができる。これら
のように、炭素を含むガスとしてベンゼン又はメタンと
アルゴンとの混合ガスを使用する硬質カーボン膜の形成
方法を、前述の第４乃至第６の実施形態と同様に、図
４，図６，および図７に示した装置を使用して実施する
こともできる。
【００９８】つぎに、炭素を含むガスとして、初期には
メタン又はベンゼンとアルゴンとの混合ガスを真空槽内
に導入してプラズマを発生させ、プラズマが安定した後
は、メタン又はベンゼンのみを真空槽内に導入して、硬
質カーボン膜の形成速度を速めるようにした実施形態に
ついて前述の各実施例と相違する点だけを説明する。
【００９９】まず、第４の実施形態と同様に図４に示す
装置を使用する実施形態について説明する。図４に示す
真空槽６１内に第４の実施形態と同様にガイドブッシュ
１１と補助電極７１とダミー部材５３を配置し、その真
空槽６１内を真空度が３×１０~5torr以下の初期到達圧
力になるように真空排気する。
【０１００】その後、ガイドブッシュ１１には直流電源
７３からマイナス１．５ｋＶ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。また、補助電極７１には補助電極電
源８３からプラス２０Ｖの直流電圧を印加する。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）とアルゴンとの混合ガスを真空槽６１内に導
入して、真空槽６１内の圧力を５×１０~3torrの被膜形
成圧力になるように制御する。なお、ベンゼンとアルゴ
ンとの流量比は５０％とする。
【０１０１】すると、真空槽６１内のガイドブッシュ１
１の周囲領域に、５×１０~3torrの被膜形成圧力より低
い圧力の８×１０~4torrにてプラズマ放電が開始した。
その後、プラズマが安定してから２分が経過した時点
で、真空槽６１に導入する炭素を含むガスをベンゼンの
みとする。それによって、ガイドブッシュ１１の内周面
１１ｂと補助電極７１との間に形成されるプラズマの作
用によって硬質カーボン膜１５がガイドブッシュ１１の
内周面１１ｂに形成される。
【０１０２】この実施形態によれば、前述の各実施形態
の場合と同様に、プラズマ放電開始の瞬間のアーク放電
の発生を一層抑制することができ、プラズマが安定した
後は、ベンゼンのみを真空槽内に導入するので、硬質カ
ーボン膜の形成速度を速めることができる。また、補助
電極７１に直流正電圧を印加すること、およびダミー部
材５３を使用することによる作用効果は、前述の第４の
実施形態の場合と同じである。
【０１０３】次に、第５の実施形態と同様に図６に示す
装置を使用する実施形態について説明する。図６に示す
真空槽６１内に、第５の実施形態と同様にガイドブッシ
ュ１１と補助電極７１とダミー部材５３を配置し、その
真空槽６１内を真空度が３×１０~5torr以下の初期到達
圧力になるように真空排気する。
【０１０４】その後、このガイドブッシュ１１に、発振
周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源６９からマッチ
ング回路６７を介して２５０Ｗの高周波電力を印加す
る。また、補助電極７１には補助電極電源８３からプラ
ス２０Ｖの直流電圧を印加する。
【０１０５】しかる後、ガス導入口６３から炭素を含む
ガスとして、メタン（ＣＨ4）とアルゴンの混合ガスを
真空槽６１内に導入して、真空度を０．５torrの被膜形
成圧力になるように調整する。なおメタンとアルゴンと
の流量比は５０％とする。すると、真空槽６１内部のガ
イドブッシュ１１の周囲領域に、０．５torrの被膜形成
圧力より低い圧力の０．２torrにてプラズマ放電が開始
した。その後、プラズマが安定してから２分経過した時
点で、真空槽６１に導入する炭素を含むガスをメタンの
みとする。
【０１０６】そして、ガイドブッシュ１１の内周面１１
ｂと補助電極７１との間に形成されるプラズマの作用に
よって、硬質カーボン膜１５がガイドブッシュ１１の内
周面１１ｂに形成される。この実施形態によっても、上
述した実施形態の場合と同等の作用効果が得られる。
【０１０７】次に、第６の実施形態と同様に図７に示し
た装置を使用する実施形態を説明する。図７に示す真空
槽６１内に、第６の実施形態と同様にガイドブッシュ１
１と補助電極７１とダミー部材５３を配置し、その真空
槽６１内を真空度が３×１０~5torr以下の初期到達圧力
になるように真空排気する。
【０１０８】その後、このガイドブッシュ１１に直流電
源７３′からマイナス４５０Ｖの直流電圧を印加する。
また、補助電極７１には補助電極電源８３からプラス２
０Ｖの直流電圧を印加する。しかる後、ガス導入口６３
から炭素を含むガスとしてメタン（ＣＨ4）とアルゴン
の混合ガスを真空槽６１内に導入して、真空度を０．５
torrの被膜形成圧力になるように調整する。この場合
も、メタンとアルゴンとの流量比は５０％とする。
【０１０９】すると、真空槽６１内のガイドブッシュ１
１の周囲領域に、０．５torrの被膜形成圧力より低い圧
力の０．１torrにてプラズマ放電が開始した。その後、
プラズマが安定してから２分経過した時点で、真空槽６
１に導入する炭素を含むガスをメタンのみとする。 そ
して、ガイドブッシュ１１の内周面１１ｂと補助電極７
１との間に形成されるプラズマの作用によって、硬質カ
ーボン膜１５がガイドブッシュ１１の内周面に形成され
る。この実施形態によっても、上述した実施形態の場合
と同等の作用効果が得られる。
【０１１０】なお、これらの実施形態と同様に、炭素を
含むガスとしてベンゼン又はメタンとアルゴンとの混合
ガスを真空槽内に導入してプラズマを発生させ、そのプ
ラズマが安定した後はベンゼン又はメタンのみを導入す
る硬質カーボン膜を形成する方法を、第１乃至第３実施
例で使用した図１乃至図３に示す装置を使用して実施す
ることもできる。
【０１１１】以上説明したこの発明による硬質カーボン
膜の形成方法の各実施形態においては、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例を説明した
が、メタン以外にエチレンなどの炭素を含むガス、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。また、上述の各実施形態によれば、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１１ｂ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。
【０１１２】その場合は、ガイドブッシュ１１の外周部
に被覆部材を配置すればよいが、簡易的にはこの被覆部
材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。
【０１１３】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
るガイドブッシュの内周面への硬質カーボン膜形成方法
によれば、プラズマ放電の開始時に異常放電であるアー
ク放電は発生することがなくなり、硬質カーボン膜の密
着性を高めることができる。また、ガイドブッシュの中
心開口内に補助電極を挿入してプラズマＣＶＤプロセス
を実行するので、異常放電であるホロー放電が発生する
ことがなくなる。それによっても、密着性の良好な硬質
カーボン膜をガイドブッシュの内周面に形成することが
できる。
【０１１４】さらに、ガイドブッシュの内周面の全域に
おいて硬質カーボン膜を均一な膜厚で形成することがで
きる。したがって、この発明の方法で内周面に硬質カー
ボン膜を形成したガイドブッシュを自動旋盤に装着して
使用すれば、切削量が大きく加工速度が速い重切削加工
を行なっても、被加工物と接触する内周面の摩耗を抑え
ることができ、被加工物へのキズの発生やガイドブッシ
ュと被加工物との焼き付きの発生も大幅に抑制すること
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内周面への硬
質カーボン膜形成方法の第１の実施形態に使用する装置
の模式的断面図である。
【図２】同じく第２の実施形態に使用する装置の模式的
断面図である。
【図３】同じく第３の実施形態に使用する装置の模式的
断面図である。
【図４】同じく第４の実施形態に使用する装置の模式的
断面図である。
【図５】図４に示した実施形態で使用するダミー部材の
模式的断面図である。
【図６】同じく第５の実施形態に使用する装置の模式的
断面図である。
【図７】同じく第６の実施形態に使用する装置の模式的
断面図である。
【図８】この発明の第１の実施形態等における真空槽内
の圧力と時間との関係を示す線図である。
【図９】この発明の第２の実施形態等における真空槽内
の圧力と時間との関係を示す線図である。
【図１０】この発明の第４乃至第６の実施形態による補
助電極の電圧と１時間あたりの硬質カーボン膜の形成膜
厚との関係を示す線図である。
【図１１】この発明によって内周面に硬質カーボン膜を
形成したガイドブッシュの縦断面図である。
【図１２】同じくその斜視図である。
【図１３】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１４】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 １１ｊ：中心開口 １２：超硬部材 １５：硬質カーボン膜 １６：中間層 ５１：被加工物 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 ７８：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 ８５：碍子
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動旋盤用のガイドブッシュを、排気口
    およびガス導入口を有し、内部にアノードとフィラメン
    トを設けた真空槽内に配置し、そのガイドブッシュの被
    加工物と摺接する内周面を形成する中心開口内に、接地
    されるか又は直流正電圧が印加される補助電極を挿入す
    る第１の工程と、 前記真空槽内を所定の真空度以下の初期到達圧力に排気
    する第２工程と、 その後、前記ガイドブッシュに直流電圧を印加すると共
    に、前記アノードに直流電圧を印加し、前記フィラメン
    トに交流電圧を印加する第３の工程と、 その後、前記ガス導入口から前記真空槽内に炭素を含む
    ガスを導入して該真空槽内にプラズマを発生させ、プラ
    ズマＣＶＤプロセスにより前記ガイドブッシュの内周面
    に硬質カーボン膜を形成しながら、該真空槽内の圧力が
    前記初期到達圧力より高い被膜形成圧力になるように制
    御する第４の工程とを有することを特徴とするガイドブ
    ッシュの内周面への硬質カーボン膜形成方法。
  2. 【請求項２】 自動旋盤用のガイドブッシュを、排気口
    およびガス導入口を有する真空槽内に配置し、そのガイ
    ドブッシュの被加工物と摺接する内周面を形成する中心
    開口内に、接地されるか又は直流正電圧が印加される補
    助電極を挿入する第１の工程と、 前記真空槽内を所定の真空度以下の初期到達圧力に排気
    する第２工程と、 その後、前記ガイドブッシュに高周波電力を印加する第
    ３の工程と、 その後、前記ガス導入口から前記真空槽内に炭素を含む
    ガスを導入して該真空槽内にプラズマを発生させ、プラ
    ズマＣＶＤプロセスにより前記ガイドブッシュの内周面
    に硬質カーボン膜を形成しながら、該真空槽内の圧力が
    前記初期到達圧力より高い被膜形成圧力になるように制
    御する第４の工程とを有することを特徴とするガイドブ
    ッシュの内周面への硬質カーボン膜形成方法。
  3. 【請求項３】 自動旋盤用のガイドブッシュを、排気口
    およびガス導入口を有する真空槽内に配置し、そのガイ
    ドブッシュの被加工物と摺接する内周面を形成する中心
    開口内に、接地されるか又は直流正電圧が印加される補
    助電極を挿入する第１の工程と、 前記真空槽内を所定の真空度以下の初期到達圧力に排気
    する第２工程と、 その後、前記ガイドブッシュに直流電圧を印加する第３
    の工程と、 その後、前記ガス導入口から前記真空槽内に炭素を含む
    ガスを導入して該真空槽内にプラズマを発生させ、プラ
    ズマＣＶＤプロセスにより前記ガイドブッシュの内周面
    に硬質カーボン膜を形成しながら、該真空槽内の圧力が
    前記初期到達圧力より高い被膜形成圧力になるように制
    御する第４の工程とを有することを特徴とするガイドブ
    ッシュの内周面への硬質カーボン膜形成方法。
  4. 【請求項４】 前記第４の工程において、前記真空槽内
    に導入する炭素を含むガスが、メタン又はベンゼンであ
    る請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガイドブッシ
    ュの内周面への硬質カーボン膜形成方法。
  5. 【請求項５】 前記第４の工程において、前記真空槽内
    に導入する炭素を含むガスが、メタン又はベンゼンとア
    ルゴンとの混合ガスである請求項１乃至３のいずれか一
    項に記載のガイドブッシュの内周面への硬質カーボン膜
    形成方法。
  6. 【請求項６】 前記第４の工程において、前記真空槽内
    に初期には炭素を含むガスとしてメタン又はベンゼンと
    アルゴンとの混合ガスを導入してプラズマを発生させ、
    そのプラズマが安定した後、該真空槽内に導入するガス
    をメタン又はベンゼンのみにする請求項１乃至３のいず
    れか一項に記載のガイドブッシュの内周面への硬質カー
    ボン膜形成方法。
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