本研究では、大気圧プラズマCVM（AP-PCVM）において、小径プラズマジェットを用いた高分解能な形状修正加工で問題となる高空間周波数粗さ（HSFR）の悪化メカニズムを明らかにしました。小径ジェットは加工分解能を高める一方で、基板近傍のせん断流れを強め、Kelvin–Helmholtz不安定性に由来する微小渦構造を発生させます。この近接表面渦が反応種および反応生成物の輸送を局所的に促進し、材料除去量の微小な不均一性を生じさせることで、渦状エッチピットおよび表面粗さ悪化につながることを、実験解析とCFDシミュレーションの両面から示しました。
　さらに、本研究では明らかにしたメカニズムに基づき、反応ガス組成および加工ギャップを調整することで近接表面渦の強度と発生頻度を抑制し、HSFRの悪化を効果的に低減できることを実証しました。40 mm × 40 mmの面走査加工では、改良条件により加工後の表面粗さを未加工面と同等のSa ≈ 0.1 nmまで抑制でき、渦誘起エッチピットも観察されませんでした。
　本成果は、小径プラズマジェットを用いた非接触・無歪み超精密形状修正加工において、形状精度だけでなく表面粗さまで含めたフル空間周波数領域の加工品質制御に向けた重要な指針を与えるものです。