表面粗さの基本と測定方法　粗さ計の原理をわかりやすく解説

作成日：2025年11月19日　更新日：2025年12月08日　著者：広報チーム

この記事でわかること

この記事は、「表面粗さそのものや粗さ計の仕組み・測り方を理解したい方」へおすすめです。
製品の性能や品質を左右する重要な要素の一つに「表面粗さ」があります。部品や製品の表面は一見滑らかに見えても、実際には微細な凹凸が存在しており、これが摩耗、摩擦、塗装の付着性などに影響を与えます。

本記事では、表面粗さの基本的な考え方や、実際にどのように測定されるのかをわかりやすく解説します。測定原理や測定方法を理解することで、製品の品質管理や設計の精度向上に役立ちます。初めての方でも理解しやすい内容で、粗さ計による測定の仕組みも丁寧に紹介します。

表面粗さとは

表面粗さとは、部品や材料の表面の凹凸の状態を数値化したものです。金属やプラスチックなどの材料を加工する際、どんなに滑らかに見える表面でも、ミクロのレベルで見るとわずかな凹凸が必ず存在します。この目に見えない微細な凹凸を数値化したものが表面粗さです。

この凹凸が大きいほど表面は粗く、小さいほど表面は滑らかです。表面粗さは、加工方法や切削条件、使用する工具などによって変化します。

表面粗さを把握することで、製造工程の品質管理や改良の余地を探ることができます。一般的には、滑らかな表面ほど耐摩耗性や疲労強度が向上し、製品の耐久性を高めやすくなります。逆に粗さが大きいと、摩擦が増すだけでなく、錆などの腐食リスクも高まる恐れがあります。

つまり、表面粗さは製品の性能や寿命に直接影響を与える重要なファクターです。適切に管理することで、トラブルを未然に防ぎ、信頼性の高いものづくりを実現できます。

表面粗さを測定する最も大きな理由は、製品の機能や品質を管理するためです。これは、表面粗さが製品の性能に大きく影響するためです。適切な表面粗さでないと、以下のような問題を引き起こす可能性があります。

摩擦・摩耗の増大: 表面が粗いと、部品同士が接触した際の摩擦が大きくなり、摩耗が早く進みます。これにより、部品の寿命が短くなったり、エネルギー損失増加の原因となります。
気密性の低下: パッキンやシールを使用する部品など、気密性が必要な部分の表面が粗いと、隙間から液体や気体が漏れにつながります。
美観の低下: 自動車のボディや精密機器の外装など、美しさが求められる製品では、表面の滑らかさが重要です。
部品の組立不良: 凹凸が大きいと、部品同士がスムーズに組み合わなかったり、ガタつきの原因になったりします。

これらの問題を回避するために、自動車部品、電子機器、医療機器、航空宇宙産業など、さまざまな分野で表面粗さの測定が欠かせません。

ここからは、触針の先端を測定対象に接触させて部品の表面の状態を測定する「接触式表面粗さ計」について説明します。

接触式の表面粗さ計では、ダイヤモンド製の硬い触針が表面をなぞり、触針の上下変位を電気的な信号に変換して粗さを算出します。触針の先端は極めて細く、表面の微細な凹凸を追従していくため、比較的高精度での測定が可能です。

接触式表面粗さ計の測定方法についても、ステップごとに説明していきましょう。

測定対象（部品の加工面）を固定し、安定した測定環境を整えます。
測定機器の触針を、対象面に静かに接触させます。
測定機器が触針を対象面上で一定速度になぞり走査し、触針先端の上下変位（変位量）を読み取ります。
取得した上下変位データから粗さ曲線が得られ、その曲線をもとに「算術平均粗さ（Ra）」「最大高さ（Rz）」などの指標を算出します。これらの指標で加工面の状態を定量評価します。
測定後、触針の状態（摩耗、圧痕発生の有無など）をチェックし、測定結果に影響がないか確認します。