(57)【要約】【課題】金属対象物の摺動面の摩擦抵抗を現状以上に低減することが可能なようにする。【構成】金属対象物Ｗの摺動面ｓｆに照射すべきフェムト秒レーザを出力するレーザ光発生部１０と、レーザ光発生部１０の光軸上に配置されており且つ金属対象物Ｗを載置するステージ５０等を備え、ステージ５０上の金属対象物Ｗの摺動面ｓｆにフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成し、これにより摺動面ｓｆの摩擦抵抗を低減させるようにする。微細周期構造を形成するに当たり、フェムト秒レーザを所定回数照射するようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の金属対象物が摺動接触する場合の摺動面の摩擦抵抗を低減させる方法であって、第１又は第２の金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成するようにしたことを特徴とする金属摺動面表面処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属摺動面表面処理方法において、第１又は第２の金属対象物の摺動面に微細周期構造を形成するに当たり、フェムト秒レーザを所定回数照射することを特徴とする金属摺動面表面処理方法。
【請求項３】
第１、第２の金属対象物が摺動接触する場合の摺動面上の摩擦抵抗を低減させる装置であって、第１又は第２の金属対象物の摺動面に照射すべきフェムト秒レーザを出力するレーザ光発生部と、レーザ光発生部の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物を載置するステージとを備え、ステージ上の第１又は第２の金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成する構成となっていることを特徴とする金属摺動面表面処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の金属摺動面表面処理装置において、レーザ光発生部とステージとの間の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物の摺動面に形成される微細周期構造の周期又は形状深さを制御するために当該摺動面に照射されるフェムト秒レーザのエネルギーを光学的に調整するエネルギー調整部を備えたことを特徴とする金属摺動面表面処理装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の金属摺動面表面処理装置において、レーザ光発生部とステージとの間の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物の摺動面に形成される微細周期構造の方向を制御するために当該摺動面に照射されるフェムト秒レーザの偏光方向を光学的に調整する偏光方向調整部を備えたことを特徴とする金属摺動面表面処理装置。
【請求項６】
請求項３、４又は５記載の金属摺動面表面処理装置において、レーザ光発生部とステージとの間の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物の摺動面に照射されるフェムト秒レーザを光学的に集光させる集光部を備えたことを特徴とする金属摺動面表面処理装置。
【請求項７】
請求項３、４、５又は６記載の金属摺動面表面処理装置において、ステージが水平方向及び／又は光軸方向に移動可能な構成となっていることを特徴とする金属摺動面表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザを用いた加工方法に係り、機械部品等の摺動面を表面処理する新規な金属摺動面表面処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品等の摺動面を表面処理してその摩擦抵抗を低減させる方法として、バレル研磨法（例えば、特許文献１等）や放電加工法（例えば、特許文献２等）等が周知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−０６９６５８号公報
【特許文献２】
特開平１１−０６２９９０号公報
【０００４】
一方、レーザを用いて機械部品等の面上に微細周期構造を形成する方法が数多く報告されている（例えば、フェムト秒レーザを用いた例として特許文献３、微細周期構造の形状変化に関して非特許文献１〜５、ナノ秒レーザーを用いた例として非特許文献６〜９等がある。
【０００５】
【特許文献３】
特開２０００−０５７４２２号公報
【非特許文献１】
橋田昌樹、藤田雅之、節原裕一、フェムト秒レーザーによる物質プロセッシング、光学、Ｖｏｌ．３１，  Ｎｏ．８（２００２），  ｐｐ．６２１−６２８．
【非特許文献１】
Ｍ．Ｈａｓｈｉｄａ，Ｍ．Ｆｕｊｉｔａ，Ｙ．Ｉｚａｗａ，Ａ．Ｆ．Ｓｅｍｅｒｏｋ，Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｔａｌｓ：ｐｒｅｃｉｓｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｃｒａｔｅｒ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  （ＬＡＭＰ２００２），Ｍａｙ  ２７−３１，Ｏｓａｋａ  （２００２）．
【非特許文献２】
Ｎ．Ｙａｓｕｍａｒｕ，Ｋ．Ｍｉｙａｚａｋｉ，Ｊ．Ｋｉｕｃｈｉ，ａｎｄ  Ｈ．Ｍａｇａｒａ，Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｏｎ  ｈａｒｄ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｌａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅｓ，Ｔｈｅ  Ｔｈｉｒｄ  Ａｓｉａｎ  Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  （ＡＰＬＳ２００２），Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２７−３１，  Ｏｓａｋａ，  ＷｅＰＢ２９  （２００２）．
【非特許文献３】
Ｎ．Ｙａｓｕｍａｒｕ，Ｋ．Ｍｉｙａｚａｋｉ，  Ｊ．Ｋｉｕｃｈｉ，ａｎｄ  Ｈ．Ｍａｇａｒａ，Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ−ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｏｎ  ｈａｒｄ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｆ  ＴｉＮ  ａｎｄ  ＤＬＣ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｎ  Ｌａｓｅｒ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  （ＬＡＭＰ２００２），Ｍａｙ  ２７−３  １，  Ｏｓａｋａ（２００２）
【非特許文献４】
Ｊ．  Ｒｅｉｔ，Ｆ．Ｃｏｓｔａｃｈｅ，Ｍ．Ｈｅｎｙｋ，Ｓ．Ｖ．Ｐａｎｄｅｌｏｖ，Ｒｉｐｐｌｅ  ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ：ｎｏｎ−ｃｌａｓｉｃａｌ  ｍｏｒｏｐｈｏｒｏｇｙ  ａｔ  ｔｈｅ  ｂｏｔｔｏｍ  ｏｆ  ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ  ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｃｒａｔｅｒｓ  ｉｎ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ”，  Ａｐｐｌ．  Ｓｕｒｆ．  Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．１９７−１９８，  （２００２），  ｐｐ．８９１−８９５．
【非特許文献５】
Ｅ．Ｅ．Ｂ．Ｃａｍｐｂｅｌｌ，Ｄ．Ａｓｈｋｅｎａｓｉ  ａｎｄ  Ａ．  Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，“Ｕｌｔｒａ−ｓｈｏｒｔ−ｐｕｌｓｅ  ｌａｓｅｒ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ  ａｎｄａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，”Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ，Ｖｏｌ．３０１，  （１９９９），  ｐｐ．  １２３−１４４．
【非特許文献６】
Ｍ．Ｂｉｒｎｂａｕｍ，  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄａｍａｇｅ  ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｒｕｂｙ  ｌａｓｅｒ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．３６，（１９６５），ｐｐ．３６８８−３６８９．
【非特許文献７】
Ａ．Ｍ．Ｂｏｎｃｈ−Ｂｒｕｅｖｉｃｈ，Ｍ．Ｎ．Ｌｉｂｅｎｓｏｎ，Ｖ．Ｓ．Ｍａｒｋｉｎ，ａｎｄ  Ｖ．Ｔｒｕｂａｅｖ，Ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｗａｖｅｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃｓ，Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．，Ｖｏｌ．３１，（１９９２），ｐｐ．７１８−７３０．
【非特許文献８】
Ｄ．Ｃ．Ｅｍｍｏｎｙ，Ｒ．Ｐ．Ｈｏｗｓｏｎ，ａｎｄ  Ｌ．Ｊ．Ｗｉｌｌｉｓ，Ｌａｓｅｒ  ｍｉｒｒｏｒ  ｄａｍａｇｅ  ｉｎ  ｇｅｒｍａｎｉｕｍ  ａｔ  １０．６ｍｍ，Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２３，（１９７３）  ｐｐ．５９８−６００．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による場合、バレル研磨法や放電加工法のいずれについても、加工サイズの不均一性が大きく制御性も低いことから、特に機械部品の摺動面が複雑な三次元形状であるときには、摺動摩擦抵抗を現状以上に低減することが非常に困難である。そのため、摺動面を有する機械部品の性能を向上させることも困難であった。
【０００７】
なお、レーザを用いた精密加工（例えば、切断な穴開け等）の研究が進んでいるものの、機械部品の摺動面の摩擦抵抗を低減させるという報告に関しては皆無である。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、金属対象物の摺動面の摩擦抵抗を現状以上に低減することが可能な金属摺動面表面処理方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属摺動面表面処理方法は、第１、第２の金属対象物が摺動接触する場合の摺動面の摩擦抵抗を低減させる方法であって、第１又は第２の金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成するようにする。また、金属対象物の摺動面に微細周期構造を形成するに当たり、フェムト秒レーザを所定回数照射するようにしても良い。
【００１０】
本発明の金属摺動面表面処理装置は、第１、第２の金属対象物が摺動接触する場合の摺動面上の摩擦抵抗を低減させる装置であって、第１又は第２の金属対象物の摺動面に照射すべきフェムト秒レーザを出力するレーザ光発生部と、レーザ光発生部の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物を載置するステージとを備え、ステージ上の第１又は第２の金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成する構成となっている。
【００１１】
好ましくは、レーザ光発生部とステージとの間の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物の摺動面に形成される微細周期構造の周期又は形状深さを制御するために当該摺動面に照射されるフェムト秒レーザのエネルギーを光学的に調整するエネルギー調整部を備えることが望ましい。また、レーザ光発生部とステージとの間の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物の摺動面に形成される微細周期構造の方向を制御するために当該摺動面に照射されるフェムト秒レーザの偏光方向を光学的に調整する偏光方向調整部を備えることが望ましい。さらに、レーザ光発生部とステージとの間の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物の摺動面に照射されるフェムト秒レーザを光学的に集光させる集光部を備えることが望ましい。ステージに関しては、水平方向及び／又は光軸方向に移動可能な構成なものを用いることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは機械製品に数多く使用されている摺動部材の代表例である軸受（図２中金属対象物Ｗ１）と軸（図２中金属対象物Ｗ２）との間の摺動面の摩擦抵抗を低減させるに当たり、図１に示すような金属摺動面表面処理装置を用いて金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆを表面処理する場合について説明する。
【００１３】
同装置は、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに照射すべきフェムト秒レーザを出力するレーザ光発生部１０と、フェムト秒レーザのエネルギーを光学的に調整するエネルギー調整部２０と、フェムト秒レーザの偏光方向を光学的に調整する偏光方向調整部３０と、フェムト秒レーザを集光させる集光部４０と、金属対象物Ｗ１を載置するステージ５０とを備え、ステージ５０上の金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆにフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成する基本構成となっている。
【００１４】
なお、装置全体を制御する制御部や必要な設定値等を入力するための入力部については図示省略されている。
【００１５】
レーザ光発生部１０はフェムト秒レーザをパルスとして出力するレーザ発生装置であって、上記制御部により制御されており、上記入力部を通じてフェムト秒レーザの出力回数が設定可能になっている。
【００１６】
エネルギー調整部２０は、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに形成される微細周期構造の周期又は形状深さを制御するために摺動面ｓｆに照射されるフェムト秒レーザのエネルギーを光学的に調整する役目を果たす光学素子である。例えば、偏光板や半波長板等を組み合わせたものを用いるようにすると良い。エネルギー調整部２０は、レーザ光発生部１０とステージ５０との間の光軸上に配置されるが、ここではレーザ光発生部１０の出力側に配置している。
【００１７】
偏光方向調整部３０は、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに形成される微細周期構造の方向を制御するために摺動面ｓｆに照射されるフェムト秒レーザの偏光方向を光学的に調整する役目を果たす光学素子である。例えば、偏光板や１／  ４  波長板等を組み合わせたものを用いるようにすると良い。偏光方向調整部３０は、レーザ光発生部１０とステージ５０との間の光軸上に配置されるが、ここではエネルギー調整部２０と集光部４０との間に配置している。
【００１８】
集光部４０は、フェムト秒レーザを集光させて金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆを表面処理するに足りる照射フルーエンスを実現するために備えられた光学素子である。例えば、摺動面ｓｆに合わせた面積を有するシリンドリカルレンズ等を用いると良い。集光部４０は、レーザ光発生部１０とステージ５０との間の光軸上に配置されるが、ここではステージ５０の手前に配置している。
【００１９】
ステージ５０は金属対象物Ｗ１を移動可能に載置する移動テーブルである。ここでは金属対象物Ｗ１の形状に関係なくその摺動面ｓｆを表面処理するために水平方向及び光軸方向に移動可能な３軸用のものを用いている。また、ステージ５０は上記制御部により制御されており、上記入力部を通じて金属対象物Ｗ１の形状や大きさ等が設定入力可能になっている。即ち、レーザ光発生部１０が動作すると、ステージ５０も金属対象物Ｗ１の形状等の設定に対応して予め用意されたパターンで動作し、金属対象物Ｗ１の移動によりフェムト秒レーザが金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの全面に均一に照射されるようになっている。
【００２０】
次に、上記のように構成された金属摺動面表面処理装置の動作について説明する。まず、ステージ５０に金属対象物Ｗ１をセットする。そして上記した必要な設定値等を上記入力部に設定入力する。この状態で同装置を動作させると、レーザ光発生部１０が動作する。即ち、レーザ光発生部１０からフェムト秒レーザが出力され、これがエネルギー調整部２０、偏光方向調整部３０及び集光部４０を介してステージ５０上の金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに照射される。
【００２１】
ここではレーザ光発生部１０が間欠動作し、フェムト秒レーザが金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの同一箇所に設定回数照射される。その後、ステージ５０が１ステップ移動した後に再びレーザ光発生部１０が間欠動作し、フェムト秒レーザが摺動面ｓｆの上記の隣り箇所に設定所定回数照射される。同様の動作が繰り返し行われて、フェムト秒レーザがステージ５０上の金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの全面に均一に照射されると、同装置の動作が終了となる。即ち、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの表面処理が完了となる。
【００２２】
このようなフェムト秒レーザの照射により金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆには図２及び図３に示すような微細周期構造が形成される。この場合のレーザーフルーエンス（Ｊ／ｃｍ２  ）  とその周期間隔（ｎｍ）との関係は図４に示す通りである（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ９  ｔｈｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｌｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ｔｅｃｎｏｌｏｇｙ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ”，ｐｐ．５１７−２２２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ６−７，２００３，Ｙｏｋｏｈａｍａ）。
【００２３】
銅製の金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに波長８００ｎｍ  、パルス幅１００ｆｓ  、照射フルーエンス０．１６Ｊ／ｃｍ２  のフェムト秒レーザを４０回照射して微細周期構造を形成したところ、金属対象物Ｗ１と金属対象物Ｗ２との間の摩擦抵抗が１０％以上低下したことが実験により確かめられた。また、同フェムト秒レーザを１２０回照射して微細周期構造を形成したところ、摺動面ｓｆ上の凹凸の不規則な粗さがｒｍｓ  １００ｎｍ  であったものがｒｍｓ  １５ｎｍにまで改善され、同様に摩擦抵抗が低下したことが実験により確かめられた。
【００２４】
金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの表面処理により摩擦抵抗が低減するのは、摺動面ｓｆに微細周期構造が形成されるからである。また、摺動面ｓｆが不規則な粗さを有している場合、その粗さが平滑化されることも摩擦抵抗の低減に寄与している。
【００２５】
このように金属対象物Ｗ１と金属対象物Ｗ２との間の摩擦抵抗は、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに形成された微細周期構造の方向、周期間隔又は形状深さ等により、金属対象物Ｗ２の摺動面の表面構造等の関係で相対的に決定される。微細周期構造の周期又はその形状深さを設定するには、エネルギー調整部２０においてフェムト秒レーザの波長、パルス幅又は照射回数を調整したり、集光部４０においてその光学定数を調整するようにすると良い。また、微細周期構造の方向を設定するには、偏光方向調整部３０においてその光学定数を調整したり又はステージ５０の移動方向を変化させるようにすると良い。このような調整を行いつつ実験を行って、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆに最適な微細周期構造を形成するようにすると、結果として金属対象物Ｗ１と金属対象物Ｗ２との間の摩擦抵抗を低減することが可能になる。これは、金属対象物Ｗ１ではなく金属対象物Ｗ２の摺動面に上記と同様の方法で微細周期構造を形成して表面処理した場合も全く同様である。この効果は金属対象物の材質や形状等に関係なく得られる。
【００２６】
上記従来例による場合、バレル研磨法や放電加工法のいずれについても、加工サイズの不均一性が大きく制御性も低く、これが金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの摩擦抵抗を低減する上で大きな問題になっていた。ところが、本装置を用いて金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆの表面処理を行うと、その性質上、加工サイズの均一性が大きく制御性も高いことから、この問題が一挙に解消される。特に、金属対象物Ｗ１の摺動面ｓｆが三次元形状であるときであっても何ら支障がない。このように本装置を用いると、どのような大きさ、形状、材質の金属対象物Ｗ１であってもその摺動面ｓｆの摩擦抵抗を低減させることが可能であることから、摺動面を有する機械部品の性能を向上させる上で大きな意義がある。
【００２７】
なお、本発明に係る金属摺動面表面処理方法及びその装置は、上記実施形態に限定されず、次のように設計変更してもかまわない。
【００２８】
まず、金属摺動面表面処理方法に関しては、第１、第２の金属対象物が摺動接触する場合の摺動面の摩擦抵抗を低減させるに当たり、第１又は第２の金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成する内容である限り、どのような方法を用いても良く、フェムト秒レーザの波長、パルス幅又は照射フルーエンス等が限定されないことは勿論のこと、フェムト秒レーザを連続出力して表面処理を行うようにしてもかまわない。また、金属対象物の摺動面に微細周期構造を形成するに当たり、金属対象物を載置するステージを順次移動させるのではなく、フェムト秒レーザを走査させて金属対象物の摺動面上の照射ポイントを順次移動させるようにしてもかまわない。
【００２９】
金属摺動面表面処理装置に関しては、第１又は第２の金属対象物の摺動面に照射すべきフェムト秒レーザを出力するレーザ光発生部と、レーザ光発生部の光軸上に配置されており且つ第１又は第２の金属対象物を載置するステージとを備え、ステージ上の第１又は第２の金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成する構成である限り、どのような構成であっても良く、エネルギー調整部、偏光方向調整部又は集光部を省略したり又はこれらの機能をレーザ光発生部に含めるようにしてもかまわない。また、ステージについては固定式であっても良く、その代わりにレーザ光発生部の光軸上に反射ミラー等を配置し、この反射ミラー等の角度を順次変化させてフェムト秒レーザを走査し、金属対象物の摺動面上の照射ポイントを順次変化させるようにしてもかまわない。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１又は２に係る金属摺動面表面処理方法による場合、金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成し、これにより当該摺動面の摩擦抵抗を低減させる構成となっているので、その性質上、加工サイズの均一性が大きく制御性も高いことから、金属対象物の摺動面の摩擦抵抗を現状以上に低減することが可能になり、摺動面を有する機械部品の性能を向上させる上で大きなメリットがある。
【００３１】
本発明の請求項３乃至７に係る金属摺動面表面処理装置による場合、金属対象物の摺動面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成し、これにより当該摺動面の摩擦抵抗を低減させる構成となっているので、その性質上、加工サイズの均一性が大きく制御性も高いことから、金属対象物の摺動面の摩擦抵抗を現状以上に低減することが可能になる。また、どのような大きさ、形状、材質の金属対象物であってもその摺動面の摩擦抵抗を低減させることが可能であることから、摺動面を有する機械部品の性能を向上させる上で大きなメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であって金属摺動面表面処理装置の構成図である。
【図２】同装置を用いて金属対象物の摺動面に形成された微細周期構造を示す模式的断面図である。
【図３】同装置を用いて金属対象物の摺動面に形成された微細周期構造を示した拡大平面図であって、高分解能走査型反射電子顕微鏡の写真である。
【図４】金属対象物の表面にフェムト秒レーザを照射して微細周期構造を形成した場合のレーザーフルーエンスと周期間隔との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ１  金属対象物
ｓｆ  摺動面
１０  レーザ光発生部
２０  エネルギー調整部
３０  偏光方向調整部
４０  集光部
５０  ステージ
【図１】
2004360011.tif 000003
【図２】
2004360011.tif 000004
【図３】
2004360011.tif 000005
【図４】
2004360011.tif 000006