OHTSUBO HIROSHI (JP)
KAI R&D CENTER CO LTD (JP)
UEMURA KENSUKE (JP)
OHTSUBO HIROSHI (JP)
WO2007116522A1 | 2007-10-18 |
JP2007307673A | 2007-11-29 | |||
JPH01109648A | 1989-04-26 | |||
JPH03171630A | 1991-07-25 | |||
JPH11191208A | 1999-07-13 | |||
JPS5428379B1 | 1979-09-17 | |||
JP2007061212A | 2007-03-15 |
真空チャンバー内において、刃体群の刃縁に対し、プラズマイオンガンを用い、アルゴンを媒体として、アルゴンガス圧0.1~1Pa、刃体群に対するバイアス電圧0.1~1000V、処理時間5~300分でイオンビーム加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、刃縁の尖端角10°~35°、刃縁のばりの高さ0.1~10μmの刃体群の刃縁に対し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素プラズマによりプラズマイオン注入加工を施した後に、プラズマイオンガンを用い、アルゴンを媒体としてイオンビーム加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、刃体群の刃縁に対し、プラズマイオンガンを用い、アルゴンを媒体として、刃縁の尖端からの深さ0.1~1.5μm、刃縁の厚み方向の深さ0.1~1.5μmでイオンビーム加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、串を挿入して水平方向に沿って積層した複数の刃体群を互いに公転させながらそれぞれ自転させ、各刃体群の刃縁に対し、プラズマイオンガンを用いアルゴンを媒体としてイオンビーム加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、串を挿入して水平方向に沿って積層した複数の刃体群を公転させるとともにそれぞれ自転させる回転体と、並設された複数のプラズマイオンガンとを備え、各プラズマイオンガンを用い各刃体群の刃縁に対しアルゴンを媒体としてイオンビーム加工を施すことを特徴とする刃部材の刃縁の加工装置。 |
真空チャンバー内において、刃体群の刃縁に対し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素プラズマにより、窒素圧0.5~5Pa、刃体群に対するバイアス電圧0.1~1000V、フィラメント電流100~200A、処理時間10~1000分でプラズマイオン注入加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、刃縁の尖端角10°~35°、刃縁のばりの高さ0.1~10μmの刃体群の刃縁に対し、プラズマイオンガンを用い、アルゴンを媒体としてイオンビーム加工を施した後に、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素プラズマによりプラズマイオン注入加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、刃体群の刃縁に対し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素プラズマにより、刃縁の尖端からの深さ0.1~1.5μm、刃縁の厚み方向の深さ0.1~1.5μmでプラズマイオン注入加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、串を挿入して水平方向に沿って積層した複数の刃体群を互いに公転させながらそれぞれ自転させ、各刃体群の刃縁に対し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素プラズマによりプラズマイオン注入加工を施したことを特徴とする刃部材。 |
真空チャンバー内において、串を挿入して水平方向に沿って積層した複数の刃体群を公転させるとともにそれぞれ自転させる回転体と、プラズマイオンガン及びプラズマイオン注入ガンとを備え、そのプラズマイオンガンを用い、アルゴンを媒体として各刃体群の刃縁に対して施すイオンビーム加工と、そのプラズマイオン注入ガンを用い窒素プラズマにより各刃体群の刃縁に対し施すプラズマイオン注入加工とを施すことを特徴とする刃部材の刃縁の加工装置。 |
本発明は、剃刀等に利用する刃部材、並 に、その刃部材の刃縁を加工する装置に関 るものである。
従来、この種の刃部材の刃縁は、皮砥によ
加工されて刃縁のばりなどが除去されてい
。そのため、刃縁の鋭利性が損なわれて切
味が悪くなるとともに、刃縁の硬度及び剛
が低くなっていた。
そこで、上記特許文献1に開示の技術では 、切断刃にイオン注入処理を施して切断刃の 硬度を改良している。また、特許文献2に開 の技術では、刃縁にリアクティブイオンエ チングを施して刃縁の鋭利性を高めている
この発明は、イオンビーム加工やプラズ イオン注入加工による処理技術を改良して より一層優れた刃縁を有する刃部材、並び 、そのような刃縁を効率的に加工すること できる加工装置を提供することを目的とし いる。
本発明の第1の態様における刃部材におい ては、真空チャンバー内で、刃体群の刃縁に 対し、プラズマイオンガンを用い、アルゴン を媒体として、アルゴンガス圧0.1~1Pa、刃体 に対するバイアス電圧0.1~1000V、処理時間5~300 分でイオンビーム加工を施した。それにより 、刃縁の鋭利性を上げて切れ味を高めること ができる。
本発明の第2の態様の刃部材においては、 真空チャンバー内で、刃縁の尖端角10°~35°、 刃縁のばりの高さ0.1~10μmの刃体群の刃縁に対 し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素プ ラズマによりプラズマイオン注入加工を施し た後に、プラズマイオンガンを用い、アルゴ ンを媒体としてイオンビーム加工を施した。
それにより、同じ真空チャンバー内でプ ズマイオン注入加工後にイオンビーム加工 連続させて、刃縁の加工を効率的に行い、 縁に硬化層を残して剛性を高めることがで 、かつ、刃縁11で刃線全体を均質に仕上げ 切れ味を高めることができる。このプラズ イオン注入加工とその後に行うイオンビー 加工とを繰り返してもよい。
本発明の第3の態様の刃部材においては、 真空チャンバー内で、刃体群の刃縁に対し、 プラズマイオンガンを用い、アルゴンを媒体 として、刃縁の尖端からの深さ0.1~1.5μm、刃 の厚み方向の深さ0.1~1.5μmでイオンビーム加 を施した。それにより、刃縁11の鋭利性を げて切れ味を高めることができる。
本発明の第4の態様の刃部材においては、 真空チャンバー内で、串を挿入して水平方向 に沿って積層した複数の刃体群を互いに公転 させながらそれぞれ自転させ、各刃体群の刃 縁に対し、プラズマイオンガンを用いアルゴ ンを媒体としてイオンビーム加工を施した。 この場合、各刃体群がプラズマイオンガンに 対し公転しながら自転するため、イオンビー ム加工が各刃体群に平均的に施され、刃縁の 全体で平均的に鋭利性を上げて切れ味を高め ることができる。
本発明の第5の態様にかかる刃部材の刃縁 の加工装置においては、真空チャンバー内で 、串を挿入して水平方向Hに沿って積層した 数の刃体群を公転させるとともにそれぞれ 転させる回転体と、その回転体に並設した ラズマイオンガンとを備え、プラズマイオ ガンを用い、各刃体群の刃縁に対しアルゴ を媒体としてイオンビーム加工を施す。こ 場合、各刃体群が各プラズマイオンガンに し公転しながら自転するため、各刃体群の 縁に対しイオンビーム加工を平均的に施す とができる。
本発明の第6の態様にかかる刃部材におい ては、真空チャンバー内で、刃体群の刃縁に 対し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素 プラズマにより、窒素圧0.5~5Pa、刃体群に対 るバイアス電圧0.1~1000V、フィラメント電流10 0~200A、処理時間10~1000分でプラズマイオン注 加工を施した。この場合、刃縁の硬度を上 て剛性を高めることができる。
本発明の第7の態様にかかる刃部材におい ては、真空チャンバー内で、刃縁の尖端角10 ~35°、刃縁のばりの高さ0.1~10μmの刃体群の刃 縁に対し、プラズマイオンガンを用い、アル ゴンを媒体としてイオンビーム加工を施した 後に、プラズマイオン注入ガンを用い窒素プ ラズマによりプラズマイオン注入加工を施し た。この場合、同じ真空チャンバー内でイオ ンビーム加工後にプラズマイオン注入加工を 連続させて刃縁の加工を効率的に行い、刃縁 の全体で十分に硬化層を設けて剛性を高める ことができる。このイオンビーム加工とその 後に行うプラズマイオン注入加工とを繰り返 してもよい。
本発明の第8の態様にかかる刃部材におい ては、真空チャンバー内で、刃体群の刃縁に 対し、プラズマイオン注入ガンを用い、窒素 プラズマにより、刃縁の尖端からの深さ0.1~1. 5μm、刃縁の厚み方向の深さ0.1~1.5μmでプラズ イオン注入加工を施した。この場合、刃縁 硬度を上げて剛性を高めることができる。
本発明の第9の態様の刃部材においては、 真空チャンバー内で、串を挿入して水平方向 Hに沿って積層した複数の刃体群を互いに公 させながらそれぞれ自転させ、各刃体群の 縁に対し、プラズマイオン注入ガンを用い 窒素プラズマによりプラズマイオン注入加 を施した。この場合、各刃体群がプラズマ オン注入ガンに対し公転しながら自転する め、プラズマイオン注入加工が平均的に施 れ、刃縁の全体で平均的に硬度を上げて剛 を高めることができる。
本発明の第10の態様の刃部材の刃縁の加 装置は、真空チャンバー内で、串を挿入し 水平方向Hに沿って積層した複数の刃体群を 転させるとともにそれぞれ自転させる回転 と、プラズマイオンガン及びプラズマイオ 注入ガンとを備えている。加工装置は、そ プラズマイオンガンを用いアルゴンを媒体 して各刃体群の刃縁に対して施すイオンビ ム加工と、そのプラズマイオン注入ガンを い窒素プラズマにより各刃体群の刃縁に対 て施すプラズマイオン注入加工とを施す。 の場合、各刃体群がプラズマイオンガン及 プラズマイオン注入ガンに対し公転しなが 自転するため、各刃体群の刃縁に対しイオ ビーム加工を平均的に施すことができると もに、各刃体群の刃縁に対しプラズマイオ 注入加工を平均的に施すことができる。ま 、同じ真空チャンバー内でイオンビーム加 とプラズマイオン注入加工とを施すことが きるので、それらの加工を互いに連続させ 刃縁の加工を効率的に行うことが可能とな 。例えば、このイオンビーム加工とプラズ イオン注入加工とのうち一方の加工後に他 の加工を施したり、このプラズマイオン注 加工とその後に行うイオンビーム加工とを り返したり、このイオンビーム加工とその に行うプラズマイオン注入加工とを繰り返 たりしてもよい。
以下、本発明の一実施形態について図面を
照して説明する。
図1で概略的に示す加工装置1において、真
チャンバー2内の下部には刃体取付台3が設け
らている。真空チャンバー2内の上部にはア
ゴンを媒体としてイオンビーム加工を施す
ラズマイオンガン4と、窒素プラズマにより
ラズマイオン注入加工を施すプラズマイオ
注入ガン5とがそれらの位置を固定した状態
で並設されている。この刃体取付台3におい
は、公転軸6aを中心に回転する回転体として
の公転台6が支持されている。、その公転台6
には、自転軸7aを中心に回転する回転体と
ての複数の自転台7が支持されている。各自
台7上で公転軸6aの周囲には、刃部材として
複数の刃体10に串8が挿入されて各刃体10が
平方向Hに沿って積層された複数の刃体群9が
取り付けられている。刃体10の積層方向は、
記公転軸6a及び自転軸7aと直交している。
公転台6及び自転台7が回転すると、各刃 群9は公転するとともに自転し、その状態で 例えば図4(a)、(b)、(c)、(d)に示す加工手順に より、各刃体群9にイオンビーム加工が施さ るとともにプラズマイオン注入加工が施さ る。公転台6と自転台7とは、それぞれ、同一 向きの回転(正回転)ばかりでなく、正回転と 回転とを交互に繰り返してもよい。
図4(a)に示す第1の加工手順では、複数の 体10(10A)が長手方向に沿って連結された帯状 刃体素材において、各刃体10の刃縁11に生じ ている高さ0.1~10μmのばり12が皮砥により除去 れて、その刃縁11が極僅かに鈍角化される そして、その帯状の刃体素材が各刃体10(10B) とに切断される。その後、各刃体10(10C1)の 縁11にイオンビーム加工を施してその刃縁11 鋭利化し、さらに各刃体10(10D1)の刃縁11にプ ラズマイオン注入加工を施してその刃縁11を 化させる。なお、この帯状刃体素材の厚み 0.05mm以上が好ましい。
図4(b)に示す第2の加工手順では、複数の 体10(10A)が連結された同様な帯状刃体素材で 刃体10の刃縁11に生じている高さ0.1~10μmのば り12が皮砥により除去されて、その刃縁11が 僅かに鈍角化され、その刃体素材を各刃体10 (10B)ごとに切断する。その後、各刃体10(10D2) 刃縁11にプラズマイオン注入加工を施してそ の刃縁11を硬化させ、さらに各刃体10(10C2)の 縁11にイオンビーム加工を施して、その刃縁 11を鋭利化する。
図4(c)に示す第3の加工手順では、複数の 体10(10A)が連結された同様な帯状刃体素材で 前記皮砥をせずに各刃体10の刃縁11に生じて いるばり12を残したまま、その刃体素材を各 体10ごとに切断する。その後、各刃体10(10C3) の刃縁11にイオンビーム加工を施してその刃 11を鋭利化するとともにばり12を除去し、さ らに各刃体10(10D3)の刃縁11にプラズマイオン 入加工を施してその刃縁11を硬化させる。
図4(d)に示す第4の加工手順では、複数の 体10(10A)が連結された同様な帯状刃体素材で 前記皮砥をせずに各刃体10の刃縁11に生じて いるばり12を残したまま、その刃体素材を各 体10ごとに切断する。その後、各刃体10(10D4) の刃縁11にプラズマイオン注入加工を施して の刃縁11を硬化させるとともに、例えば皮 しない場合の高さの半分以下の高さのばり12 を残し、さらに各刃体10(10C4)の刃縁11にイオ ビーム加工を施して、その刃縁11を鋭利化す るとともに、ばり12を除去する。
図4(c)の加工手順や図4(d)の加工手順によ 加工された刃縁11では、山13aと谷13bとが交互 に連続して刃線13が波形状になり、その山13a 谷13bとの高低差が0.1~1μmになるとともに、 わたり10μmあたり山13aまたは谷13bが5~30回、 成されている。この刃縁11の尖端角θについ は、特に皮砥をしない場合、20度以下が好 しく、さらには16度以下が好ましい。なお、 前記イオンビーム加工あるいはプラズマイオ ン注入加工後に真空チャンバー2内のクリー ングを行う。
前記イオンビーム加工においては、図2に原 理を示すように、前記各プラズマイオンガン 4にアルゴンガスが導入されてアルゴンイオ (Ar + )と電子e - とが電離したプラズマ状態となる。磁気フィ ールド(図示略)によりアルゴンイオンのみが 出されて刃縁に照射され、そのアルゴンイ ンが刃縁の金属をはじき飛ばすように、羽 を加工して刃縁を鋭利化する。ちなみに、 のイオンビーム加工において、イオン化電 は2~3kV、刃体群9に対するバイアス電圧は0.1~ 1000V、アルゴン圧力は0.1~1Pa、処理時間は5~300 に設定される。イオンビーム加工は、図5に 示す両刃面11bに沿う距離1~30μmにわたり、刃 11の尖端11aからの深さ0.1~1.5μm、刃縁11の厚み 方向の深さ0.1~1.5μmで行われ、刃縁11の温度は 150℃以上になる。
前記プラズマイオン注入加工においては、 3(a)、(b)に原理を示すように、真空チャンバ ー2に窒素ガスを注入しながらタングステン ィラメントWに電流を流すと、窒素ガスがプ ズマ状態となる。その状態で、刃体にマイ スバイアスをかけると、窒素プラズマ(N + )が刃縁に衝突及び注入されてFe 4 Nが生成され、刃縁を硬化させる。ちなみに そのプラズマイオン注入加工において、フ ラメント電流は100~200A、ディスチャージ電流 は100~300A、刃体群9に対するバイアス電圧は0.1 ~1000V、窒素圧力は0.5~5Pa、処理時間は10~1000分 設定される。ディスチャージ電流とは窒素 ラズマ(N + )を刃縁に衝突及び注入させるために、イオ ガンと刃体群との間に流される電流である
プラズマイオン注入加工は、図5に示す両 刃面11bに沿う長さ0.1~3mmの範囲で、刃縁11の全 長にわたり、刃縁11の尖端11aからの深さ0.1~1.5 μm、刃縁11の厚み方向の深さ0.1~1.5μmで行われ 、刃縁11の温度は200℃以上になり、刃縁11の 度は1200~2000Hvになる。
前述したように図4(a)、(b)、(c)、(d)に示す 手順により加工した刃縁11については、図5に 示すように、両刃面11bが互いに交差して形成 された尖端11aからの距離L(深さ)で両刃面11b間 の厚みをTとし、その距離Lにおける厚みTの値 を表1に示す。
すなわち、刃縁11の理想的な形状は、表1 示すように、尖端11aからの距離Lが0.5μm、1μ m、2μm,4μm,10μm,20μm、30μm、50μmの各位置にお て、刃体10の両刃面11b間の厚みが、最大厚 Tmax(0.5μm、0.85μm、1.4μm、2.5μm、4.5μm、7.5μm 11.0μm、16.5μm)と、最小厚みTmin(0.4μm、0.65μm 1.1μm、2.1μm、4.0μm、6.5μm、9.0μm、14.0μm)との 間の範囲にある場合に得られる。
尖端11aからの距離Lが4μmまでは、刃縁11が 比較的厚くなって耐久性を向上させることが でき、尖端11aからの距離Lが4μm以降では刃縁1 1が比較的薄くなって切断抵抗を小さくする とができる。
そのような刃縁11に対し、DLC(Diamond Like C arbon)やTiCrAlNなどの成膜処理を施して刃縁11の 強度を向上させるとともに、刃縁11の尖端11a 曲率半径20~50nmの丸みを付けて皮膚へのくい 込みを防止し、さらにその刃縁11にフッ素樹 コーティング処理を施す。
図6に示すフエルト切断試験では、このよ うな後処理を施した本発明の刃体10と、皮砥 行った後に同様な後処理を施した従来の刃 とについて、フエルトの切断試験を行い、 断回数ごとに切断荷重を測定して平均値を した。その結果、本発明にかかる刃体10の 断荷重が従来の刃体の切断荷重よりも小さ なって、本発明にかかる刃体10の切れ味とそ の切れ味についての耐久性とが向上したこと が分かる。
表2に示す官能試験では、このような後処 理を施した本発明の刃体10と、皮砥を行った に同様な後処理を施した従来の刃体とにつ て、30人の試験者が同じ条件で5回にわたり 髭の剃り味試験を行った。各回ごとに切れ について5点を満点として点数を付け、各回 ごとに30人の点数の平均値を示した。その結 、本発明にかかる刃体10の点数が従来の刃 の点数よりも高くなって、本発明にかかる 体10の切れ味が向上したことが分かる。