(57)【要約】【課題】  部分的に鏡面研磨したＣＶＤ（気相合成）ダイヤモンドあるいはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングした円板を回転することにより、油潤滑や固体潤滑がかかえていた従来の問題を解決することを課題とする。【解決手段】  直径５ｃｍ、厚さ１ｍｍの多結晶ケイ素基板にマイクロ波ＣＶＤ法（出力１ｋＷ）を用いて厚さ１０μｍのＣＶＤダイヤモンド膜をコーティングして製造した２枚のコーティング板どうしを刷り合わせることによって表面あらさを約０.２μｍとし、このように部分的に鏡面研磨したＣＶＤダイヤモンドコーティング円板を小型のラジアルモーターに固定する。この円板を圧延アルミニウム板上に置き、モーターを回転させて回転数が１２００ｒｐｍに達すると、モーターは静止しながら浮上状態となり、軽く押すだけで任意の方向に移動させることができる。【選択図】      図１
2006144979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止基板上でＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣをコーティングした円板を回転させる
ことを特徴とする回転円板と静止基板間の摩擦低減方法。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦低減方法において、
前記方法は、ＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣコーティング面を研磨して表面あらさＲａ０．０５〜０．５μｍとした
ことを特徴とする摩擦低減方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の摩擦低減方法において、
前記方法は、回転板の周辺速度が毎秒１ｍ以上である
ことを特徴とする摩擦低減方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の摩擦低減方法において、
前記方法は、回転円板の基板材料が炭化チタンＴｉＣ、チタンシリコン炭化物Ｔｉ３ＳｉＣ２、ケイ素Ｓｉ、炭化ケイ素ＳｉＣ、チッ化ケイ素Ｓｉ３Ｎ４である
ことを特徴とする摩擦低減方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の摩擦低減方法において、
前記方法は、静止基板が金属、セラミックス、プラスチックスである
ことを特徴とする摩擦低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
滑りを利用する軸受けや物を移動する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータのように直線運動をする機器、平面研削盤のような工作機械、光記録装置の書き込み／読み取り部分、精密測定装置はいずれも振動と騒音のない滑りによる移動を活用している。これらに共通な問題として摩擦の低減がある。
【０００３】
滑り面の摩擦を減らす方法としては油潤滑が広く用いられている。油潤滑は長い歴史を有するきわめて優れた方法であるが、以下のような問題がある。１）汚れる。２）補給が必要、３） 高温や低温で使用できない。４） 温度によって摩擦係数が変化する、５） 真空や減圧下では油が蒸発する。これらの問題点を解決するために黒鉛、二硫化モリブデン、チッカホウ素、テフロン（登録商標）などの固体潤滑材が用いられている。これらはいずれも軟らかく滑りやすい物質であるが、強度が低い、粉が飛び散るなどの問題がある。
【０００４】
一方、最も硬い物質であるダイヤモンドの摩擦係数は０．０５程度と非常に小さな値であることは以前から良く知られていた。しかし、ダイヤモンドは高価な材料なので固体潤滑の目的に使用されることはなかった。
【０００５】
先に本発明の発明者らは、鏡面研磨したＣＶＤ（気相合成）ダイヤモンドを摺動面として使用する技術で特許出願している（特願２００２−３２３２８５）。さらに、部分的に鏡面研磨すると摩擦係数が０．０１以下となることを見出して特許出願している（特願２００２−３１５０７５）。
【０００６】
特許文献１には、摩擦を低減させるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティング膜の研磨方法についての記載がある。
特許文献２には、セラミックスからなり、フラット面及び曲面にシリコンウエーハとの摩擦係数０．３以下のＤＬＣコーティングを施したシリコンウエーハ研磨治具について記載されている。
特許文献３には、ポンプまたはモーターなどのピストンの摺動面に、表面硬化処理をして硬化処理層を形成し、その硬化処理層の表面にＤＬＣをコーティングして、ＤＬＣ層を形成する発明について記載されている。
しかし、本発明は、回転を利用して滑り摩擦全般に関する問題点を解決する方法を内容としており、これら発明とは異なるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２５６９１２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６０６３３号公報
【特許文献３】特開２０００−３２０６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、部分的に鏡面研磨したＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣコーティングした円板を回転することにより、空気浮上のような低摩擦による摺動を実現し、油潤滑や固体潤滑がかかえていた従来の問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
請求項１に記載の回転円板と静止基板間の摩擦低減方法では、静止基板上でＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣをコーティングした円板を回転させることを特徴とする。
請求項２に記載の摩擦低減方法では、さらに、前記方法は、ＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣコーティング面を研磨して表面あらさＲａ０．０５〜０.５μｍとしたことを特徴とする。
請求項３に記載の摩擦低減方法では、さらに、前記方法は、回転板の周辺速度が毎秒１ｍ以上であることを特徴とする。
請求項４に記載の摩擦低減方法では、さらに、前記方法は、回転円板の基板材料が炭化チタンＴｉＣ、チタンシリコン炭化物Ｔｉ３ＳｉＣ２、ケイ素Ｓｉ、炭化ケイ素ＳｉＣ、チッ化ケイ素Ｓｉ３Ｎ４であることを特徴とする。
請求項５に記載の摩擦低減方法では、さらに、前記方法は、静止基板が金属、セラミックス、プラスチックスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の回転ダイヤモンド摺動体では、固体と固体が直接に接触する摺動面において、潤滑油や潤滑用の粉末を用いることなしに、極めて低い摩擦を実現することができる。この結果、油、粉末、磨耗粉による環境汚染の少ない潤滑が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ダイヤモンドあるいはＤＬＣの摩擦係数が０.０５程度と小さな値であることは公知である。しかし、凹凸のある基板表面に生成するＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣは膜の成長に伴って基板の表面よりもあらさが大きくなる。したがってコーティングした状態のＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣは０.１〜０.３と比較的大きな摩擦係数を示す。
また、コーティング面を鏡面に研磨すると相手材表面の形状によっては、よく滑る場合と、真空の作用で面どうしが吸着してあまり滑らない場合がある。これに対して表面を部分的に鏡面研磨（表面あらさが０.２μｍ程度）とし、鏡面研磨される微小な島状部分の高さが同じになるような構造とすると、浮上に近い小さな摩擦係数（０.０１以下）が得られることが判った（特願２００２−３１５０７５）。
【００１２】
このように小さな摩擦係数は基板とＣＶＤダイヤモンドあるいはＤＬＣ面の相対速度が毎秒１ｍ以下の場合には発現せず、ダイヤモンドの摩擦係数である０.０５程度の値が得られる。これらの実験結果から、運動時のきわめて小さな摩擦係数は、相手材表面とコーティング面の微細なくぼみに含まれる空気が流体潤滑のような作用をすると考えられる。
運動するダイヤモンドコーティング面による小さな摩擦状態は、圧縮空気の噴出しによ  る空気浮上と同じ応用が考えられる。そのためには台とダイヤモンドコーティング面の相対的な移動速度がゼロの場合、すなわちダイヤモンドコーティング円板面が台に対し並進運動を行わない場合にも浮上しているような低摩擦状態を維持していることが必要である。
このような状態を発現させるために実験を繰り返した。この結果、ダイヤモンドコーティング面を回転させて、その周辺速度が毎秒１ｍを超えると摩擦係数が急激に減少することを見出して、本発明をするに至った。
【００１３】
本発明は、静止基板上で気相合成ダイヤモンド（ＣＶＤダイヤモンド）あるいはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をコーティングした円板を回転させることによって、回転円板と静止基板間の摩擦を低減する方法についてのものである。
回転ダイヤモンド摺動体は軽量であるほど積載できる荷重を増すことができるので有利である。従って、ダイヤモンドをコーティングする基板は軽量高強度なＴｉＣ、ＳｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、Ｓｉ３Ｎ４などのセラミックスやＳｉの薄板が適する。これと、薄型で軽量化が可能なラジアル型のモーターの組み合わせは、本発明を実施するための最良の形態の一つである。また、静止基板の材質としては、金属、セラミックス、プラスチックス
が好ましい。
【００１４】
［実施例］      
直径５ｃｍ、厚さ１ｍｍの多結晶ケイ素基板にマイクロ波ＣＶＤ法（出力１ｋＷ）を用いて厚さ１０μｍのＣＶＤダイヤモンド膜をコーティングした。原料ガスが水素９８％、メタン２％、ガス流量毎分１００ｍｌ、基板温度９００℃、コーティング時間は１０時間である。コーティング終了時の表面あらさは約１μｍであり、ラマンスペクトル分光法によればコーティング膜はＣＶＤダイヤモンドとＤＬＣが混合した組成であった。
【００１５】
このようにして製造した２枚のコーティング板どうしを刷り合わせることによって表面あらさを約０.２μｍとした。このように部分的に鏡面研磨したＣＶＤダイヤモンドコーティング円板を小型のラジアルモーターに固定して、圧延アルミニウム板上に置いた。  
モーターを回転させて回転数が１２００ｒｐｍに達すると、モーターは静止しながら浮上状態となり、軽く押すだけで任意の方向に移動させることができた。この場合のＣＶＤダイヤモンドコーティング円板の周辺速度は約３.２ｍ／ｓであり、円板の平均回転速度は約１.６ｍ／ｓであった。
【００１６】
［比較例］
上記の実験において、表面を研磨しないダイヤモンドコーティング面を用いた場合は、回転数が１５００ｒｐｍでも浮上状態は得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例を示すダイヤモンド摺動体の構成概略図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ラジアルモーター
２  回転円板基板
３  部分的に研磨したＣＶＤダイヤモンド
４  圧延アルミニウム平板
【図１】
2006144979.tif 000003