(57)【要約】切断用替刃、特に剃刀刃又は外科用刃であって、２つの合流する表面１４、１６の交点で定義される刃先１２を有するダイヤモンド１０の層を備え、前記合流する表面はダイヤモンドライクカーボンＤＬＣの層１８で被覆される、切断用替刃。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの合流表面の交点で定義される刃先を有するダイヤモンドの層を備え、前記合流する表面がダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）の層で被覆されている、切断用替刃。
【請求項２】
前記ＤＬＣ層が前記刃先も被覆する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
剃刀刃である、請求項１又は２に記載の切断用替刃。
【請求項４】
外科用刃である、請求項１又は２に記載の切断用替刃。
【請求項５】
前記ＤＬＣ層が薄い層である、前記請求項のいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項６】
前記ＤＬＣ層の前記厚さが１μｍより薄い、前記請求項のいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項７】
前記ＤＬＣ層の前記厚さが０．５μｍより薄い、前記請求項のいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項８】
前記ＤＬＣ層の前記厚さが０．１〜０．４μｍの範囲にある、前記請求項のいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項９】
前記ダイヤモンド層がモノリシックである、前記請求項のいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項１０】
前記ダイヤモンド層が、互いに結合された複数の部片又はセグメントを備える、請求項１から８までのいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項１１】
前記ＤＬＣ被覆がＳｉＯを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の切断用替刃。
【請求項１２】
添付の図１又は図２を参照して本明細書で実質上説明したような、切断用替刃。
【請求項１３】
実施例１又は実施例２を参照して本明細書で実質上説明したような、切断用替刃。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド製切断用替刃（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｉｎｓｅｒｔ）、より詳しくはダイヤモンド製剃刀刃に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の剃刀刃は鋼から製造され、髭剃り中に鈍くなる。鋼の刃の寿命を改善する技術には、例えば、硬質被覆の付着又は鋼のイオン注入による処理がある。これらの機能強化技術は有効ではあるが、寿命（刃の切れ味が鋭く保たれる時間の長さ）の改善はささやかなものでしかない。
【０００３】
鋼の剃刀刃の寿命を、刃の刃先をセラミックなどの硬い材料で被覆することによって改善することができることは、提案されてきている。
【０００４】
セラミックなどの鋼より硬い材料は、一般により長寿命の刃をもたらすことも認められてきている。刃先が損傷し、又は欠けたりしなければ、材料が硬いほど刃は永く使用できる。
【０００５】
仏国特許第２５３６６９１号は、各々が鋭利な端部を有する複数のダイヤモンドの単結晶から製造されるダイヤモンド製剃刀刃を開示する。
【０００６】
米国特許第４，７２０，９１８号は、刃先まで続く特定の形状を有する鋼の刃を開示している。この鋼の刃は被覆することができる。また、この明細書中でこの鋼の刃は、サファイア、炭化チタン、ダイヤモンドなどのより硬い刃の材料で置き換えることができることも示唆されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による切断用替刃、特に剃刀刃又は外科用刃は、２つの合流する表面の交点で定義される刃先を有するダイヤモンドの層を備え、その合流する表面は、ある層、一般にダイヤモンド様炭素（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）（ＤＬＣ）の薄い層によって被覆されている。
【０００８】
ＤＬＣ層は、刃先を覆うことも、或いは刃先の丁度手前で終わることもできる。したがって、極めて鋭い刃先が所望される場合は、刃先はダイヤモンドの層によって形成され、ＤＬＣ被覆は刃先の丁度手前の各々の、合流する表面上で終端する。或いは、刃先をＤＬＣの層で覆うこともできる。この層の厚さは、特定の目的を達成するために、調整することができる。非常に鋭い刃先が所望される場合は、この層は極めて薄く製作することができる。或いは、それほど鋭い刃先が所望されない場合は、より厚いＤＬＣ層をその上に設けることができる。
【０００９】
このダイヤモンド層はモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）にすることができ、その場合は、刃先は連続し、結合区域によって中断されない。ダイヤモンド層は、互いに結合された複数のダイヤモンド部片又はセグメントを備えることもできる。この場合は、刃先は結合区域で定義される１つ又は複数の非連続部を有する。ダイヤモンド層がモノリシックの場合は、ＣＶＤダイヤモンドであることが好ましい。
【００１０】
ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）（又はα：Ｃ又はα：Ｃ−Ｈとそれらは時に呼ばれる）は、炭素及び水素から構成される非晶質材料である。この構造は、有意なＣ−Ｈ結合を含むｓｐ３及びｓｐ２結合カーボンの混合物であり、長距離秩序を有さない。ダイヤモンド様炭素という術語は、一般に８〜１００００ｋｇ／ｍｍ２であるダイヤモンドの硬度より低いが、例えば、ビッカース硬度で６〜８０００ｋｇ／ｍｍもの硬度であり、極めて硬いことに起因している。
【００１１】
ＤＬＣ層は、一般にイオン衝撃の条件下で成長し、高い応力が掛かっている。
【００１２】
ＤＬＣの厚さは、切断用替刃の性質によって変わるが、一般に１μｍより薄く、より典型的には０．５μｍより薄い。厚さ範囲の一例は、０．１〜０．４μｍである。
【００１３】
ダイヤモンド刃先へ続く合流表面上のＤＬＣ被覆は、以下の利点及び利益を有する。
１）  摩擦特性が改変され、例えば、髭剃りにより適したものになる。
２）  先端半径を制御下で改変することによって、鋭利さを制御し、刃先先端部を強化し厚くすることができる。
３）  ＤＬＣは非晶質であるので欠けを示さず、この被覆は下層のダイヤモンド端部の欠けを抑制する。
４）  ＤＬＣ被覆は自己平坦化する傾向がある。したがって、被覆された表面の最終粗さは、当初の粗さより小さくなり得る。これは、ダイヤモンドを被覆する際に、擦り傷又は他の研磨傷を「充填する」ので有用である。
【００１４】
ダイヤモンドへのＤＬＣ被覆は、以下の利点ももたらす。
ａ）  ダイヤモンドとＤＬＣの間で化学的同一性があるので、ひときわ優れた接着性をもたらす。
ｂ）  ダイヤモンドは、ＤＬＣの固有応力をよく支持することができる。これらの応力は一般的に引っ張り応力であるので、ダイヤモンドを圧縮応力の下に置き、単結晶のダイヤモンドにおいてさえ、脆性破壊を抑制する。
ｃ）  ダイヤモンドとＤＬＣの熱膨張率及び他の多くの特性が、従来のＤＬＣ用基板と比べ、ずっとよく合致している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の切断用替刃は、様々な形態をとり、様々な応用分野で有用である。例示すると、
ａ）刃先へ続く表面及び刃先がＤＬＣの層によって被覆されている、ダイヤモンド製替刃、より典型的にはＣＶＤダイヤモンド製替刃を備える、レーザを利用した外科手術（ｌａｓｅｒ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｓｕｒｇｅｒｙ）（ＬＡＳ）に使用される切断用替刃又は刃。ＣＶＤダイヤモンドは、化学的気相成長法によって製造されるダイヤモンドである。レーザを利用した外科手術では、切断された組織を焼灼（ｃａｕｔｅｒｉｓｅ）するために、レーザエネルギーが刃を通して投射される。この応用分野では、ＤＬＣ被覆は、血漿（フィブリン、フィブリノーゲン）、組織液及び赤血球から凝固した蛋白質に対し、安定した、長期間非固着特性を持つように最適化される。さらに、この被覆は、刃に接着した体物質を取り除くために使用される手術後の洗浄処置中に、保護をもたらす。被覆の厚さは通常０．１〜０．１５μｍであり、層内の有意な干渉色及び光吸収を避けながら、層に所望の内部特性（ｂｕｌｋ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）をもたらす。この種の応用分野では、レーザによって誘発された凝固物が、刃に固着する物質になるという問題が最大の関心事である。したがって、この応用分野では、ＤＬＣ被覆は通常、被覆の非固着性質をさらに改善し、加えるに、層中での応力を最小にし、したがって、その接着性を最大にする目的で、その潜在的に可能な範囲のより柔らかい方の限界になるように調整される。そのような層は、一般により高分子的であり、より多くのＨ２又はＳｉＯを含む。
ｂ）刃先に続く表面及び刃先自体がＤＬＣ層によって被覆されている、ダイヤモンド製替刃、より典型的にはＣＶＤダイヤモンド製替刃を備える、一般的な外科手術に使用される切断用替刃。この場合も、層は通常０．１〜０．１５μｍの厚さであり、干渉色のない、ダイヤモンド基板に良好な接着性を有する層をもたらす。非固着特性は重要ではあるが、レーザを利用した外科手術に対するほど、被覆の最適化において支配的ではない。比較的柔らかなＤＬＣ被覆がやはり一般に使用されるが、これらはＬＡＳ用よりも硬くすることができる。
使用においては、これらの種類の外科用刃は共に、相当に改良された切開特性と、この性能を維持するために必要な清浄作業間でより永い寿命を示してきており、使用時の刃の有用性を高めている。
ｃ）ＤＬＣ層で被覆された、ダイヤモンド替刃、より典型的にはＣＶＤダイヤモンド替刃を備える、人間の髭剃り、特に顔の髭剃りに使用される切断用替刃。ＤＬＣ被覆は、市場に応じて受け入れられ、又は受け入れられないかも知れない特定の干渉色を発生させ、かつ、脂肪の微粒子の接着を防ぎ、それによって皮膚の抵抗を最小限に抑える非固着性質を実現するように調整することができる。ＤＬＣ被覆の湿潤性も、髭剃りで使用する水／石鹸による潤滑を改良するように、例えば、被覆のシリカ（ＳｉＯ）成分を増大させることによって調整することができる。他の設計上の問題は、刃先先端部の鋭利さである。ＤＬＣ被覆の均一性を制御して、被覆又は層が刃先の最先端部又は刃先でより薄く又は存在しないようにすることができる。同様な断面は、刃先に最終的な研磨工程を適用する前に、ＤＬＣによって刃を被覆することによって発生させることもできる。ダイヤモンドは髭剃りに望ましいよりも鋭利な刃先を持つことができる。ＤＬＣ層を制御して刃先の丸みが増大するように調整し、刃先を欠け落ちにくくするのみならず、理想的な刃先の鋭利さを提供することができる。
【００１６】
次に本発明の切断用替刃の実施例を、添付の図面の図１及び２を参照して説明する。図１を参照すると、切断用替刃は２つの合流表面１４、１６の交点で定義される刃先１２を有するダイヤモンド層１０を備える。合流表面１４、１６の各々は、ＤＬＣの層１８を備える。層１８は刃先１２の手前で終了しており、したがって、刃先はダイヤモンド刃先となる。
【００１７】
図２の実施例では、合流表面２４、２６の交点で定義される刃先２２を有するダイヤモンドの層２０が設けられている。合流表面２４、２６及び刃先２２は全て、ＤＬＣの層２８で被覆されている。
【００１８】
ＤＬＣ被覆は、当分野で知られた方法によってダイヤモンド刃先に付着させることができる。ＤＬＣ被覆の付着に適した広い範囲のパラメータ及び方法が知られている。しばしば、基板の感受性によって、従来のＤＬＣ適用のための成長条件に対する制限が課されるが、ダイヤモンドは、ずっと広い範囲の付着条件、被覆厚さ、及び被覆特性に対して寛容である。
【００１９】
本発明を以下の実施例によってさらに説明する。
【実施例】
【００２０】
実施例１
ダイヤモンドの刃を取り、用意された３ｍｍ厚さの金属ホルダの溝内に取り付ける。ホルダは、刃の法線に対し７０度の角度で刃を保持し、刃最上部の刃先の片側を露出させる。次いでこの金属ホルダを、対向電極と電気的かつ熱的に密着した金属基台と一緒に、高周波（ＲＦ）バイアスを掛けられた物理的気相成長システムの対向電極上に置く。気相成長工程は、製造されるＤＬＣ被覆の正確な特性と組成の調整に使用できる条件範囲に亘って動作させることができる。一般に、この工程はＨ２、ＣＨ４及び多分Ａｒなどの不活性ガス、及びこの混合物を１〜５００ｍＴｏｒｒ（０．１２〜６５Ｐａ）の範囲、より典型的には５〜５０ｍＴｏｒｒ（０．６６〜６．６Ｐａ）の範囲の圧力に保つことを含む。高周波、一般に１３．５６ＭＨｚを使用してプラズマを発生させ、２つの電極の相対的な面積に関連する結合コンデンサを使用して、電極バイアスを生じさせる。使用される一般的なバイアス電圧は、１００〜１０００Ｖ、より典型的には４００〜７００Ｖの範囲にある。基板温度は、一般に２００℃より低く、好ましくは１５０℃より低く維持する。刃は次いで、刃先の第２の面を露出させるため取り付け直し、気相成長工程を繰り返す。
【００２１】
代替方法は、イオン銃を使用することであり、この場合炭素イオンと水素のイオンのビームを発生させ、刃の刃先の区域に向ける。
【００２２】
実施例２
多結晶のＣＶＤダイヤモンドの板から、高出力レーザを使用して、多量の刃の外形寸法を切り出した。刃は適切な厚さ（０．６ｍｍ）まで研磨した。ダイヤモンドのレーザ切断技術は、この分野では周知である。次いで、各刃上に２つの小面を研磨し、小面の交点で刃の刃先を形成させた。研磨は、当分野では周知のダイヤモンド粒を樹脂内に埋め込んだ鋼、鋳鉄又はエポキシ樹脂から作られたスカイフ（ｓｃａｉｆｅ）上に、刃をある角度で押し付けることによって行った。刃を製造する他の方法には、板に小面をレーザ切断し、次いでこのレーザ切断された小面を研磨するものがある。この時点で、刃は被覆される準備のできた形状になった。
【００２３】
強固に接着した被覆を得るために刃の表面を洗浄し、全ての埃又は吸着した物体（有機質及び無機質共に）を取り除いた。洗浄は、通常、硝酸、硫酸、塩酸などの高濃度の酸を使用して行い、次いで脱塩水ですすぎ、さらにメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコールですすぎ、６０〜１００℃の温度で炉乾燥させた。一具体例では、濃硫酸を使用し、水及びプロパノールですすぎ、刃は６０℃で１時間乾燥した。
【００２４】
さらなる洗浄段階として、刃が高濃度の酸素ラジカルを含む、マイクロ波プラズマ放電に曝された。これらの酸素ラジカルは、ダイヤモンドの表面上の全ての残留汚染物と反応し、それらを除去する。このエッチングは、ダイヤモンド自体も侵食され得るので、刃はプラズマに短時間のみ、一般には１／２時間を超えない時間曝された。一事例では、刃はマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）発生プラズマに１５分間のみ曝され、反応チャンバ内の酸素圧力は１ｍｂａｒ（１×１０２Ｐａ）であった。放出出力は、負荷サイクル２０％で、最高出力約６００Ｗであった。
【００２５】
エッチングに続き、ＤＬＣ被覆が刃の小面及び刃先に気相成長された。これは、炭素源、水素、及び酸素源を商業的に使用可能な配合で含むガス混合物を使用して行った。いくつかの場合には、この混合物はまた、ＤＬＣ被覆内にいくらかのシリカを導入するために、シランなどのシリコン源を少量含んでいた。ガスは次いでマイクロ波プラズマによって分解され、刃の小面及び刃先に、通常約２００ｎｍ厚さのＤＬＣ層を付着させた。他の場合には、約４ミクロン厚さに達する、より厚いＤＬＣ被覆を付着させたが、一般に厚さ１μｍより厚いＤＬＣ被覆からは限られた利益しか得られない。ＤＬＣ被覆のビッカース硬度は、ほぼ１２００〜１５００ＶＨであった。
【００２６】
脂肪質の物質（人間の皮膚内の脂質又は他の脂肪質の物質など）は、ＤＬＣタイプの層に対し非常に弱い接着性を有するが、ダイヤモンドには強く接着するので、ＤＬＣで被覆した刃は、髭剃り中は被覆なしのダイヤモンド刃より皮膚の抵抗が相当低くなる。金属などの通常の物質について行われた摩擦試験は、ＤＬＣで被覆されたダイヤモンドは被覆なしのダイヤモンドより相当低い摩擦係数を有することを示した。一例では、鋼上のＤＬＣ被覆ダイヤモンドに対する摩擦係数の測定値は０．０５より少なく、一方、被覆なしのダイヤモンドは、０．４〜０．８の範囲の摩擦係数であった。
【００２７】
ＤＬＣ被覆は、ダイヤモンド状の構造を有するので、ダイヤモンドへの付着性は並外れて強く、ダイヤモンドの固有の強度と相俟って、被覆に並外れて優れた長寿命をもたらす。ＤＬＣ層のいくつかにシリカを加えることは、層内の応力を減少させ、接着性と磨耗特性をさらに改良するためのものであった。試験では、刃を準備するために使用されるような（研削（ａｂｒａｓｉｖｅ））研磨技術以外の機械的手段で、ＤＬＣ被覆をダイヤモンドから取り除くことは不可能であった。被覆の粗度は非常に低く（通常これは０．２ｎｍより小さい）、したがって、２ｎｍ又はそれより小さな研磨された刃の当初の粗度に対し、ほとんど或いは何も加えず、いくつかの例では、全体的な粗度は減少した。
【００２８】
刃の皮膚との摩擦特性を制御するには、被覆を刃先まで延ばす必要はない。そのような刃を製作した。製作の最も簡単な方法は、ＤＬＣ被覆をした後で刃先のＤＬＣ被覆を取り除くことによって、機械的に最終刃先を準備することである。この構造の特別な利点は、丁度刃先先端部でのダイヤモンドの磨耗が、ＤＬＣ被覆の磨耗より低いことである。
【００２９】
しかしながら、ダイヤモンド刃先の非常に近くまで又はその周りを被覆することによって、欠け落ちの抑制が得られる、又は抑制が強化されるなどの他の利益が得られる。切断形状への影響は、刃先先端部の半径とこの点における被覆の厚さの相対的寸法によって変わるが、被覆を付着させた後でＤＬＣ被覆された刃先を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の切断用替刃の実施例の概略側面断面図である。
【図２】本発明の切断用替刃の実施例の概略側面断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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