(57)【要約】【課題】パッティング時に生じるゴルフボールの逆回転量を減少させ、さらに、打ち出されるゴルフボールの軌道が安定するパターヘッドを提供する。【解決手段】ゴルフボールとパターヘッドの衝突時に、フェース面１１に配置した曲面で形成された特定の面のみがゴルフボールに接触すると、ゴルフボール与えられる力は衝撃力の増大に従って接触時間内で作用する方向が連続的に変化し、よりゴルフボールの重心へと向かう。このため、逆回転を生じさせる効果となる力のモーメントの要素であるモーメントアームの距離が短くなり逆回転量が減少する。またゴルフボールに与えられる運動量がゴルフボールの重心により近く作用することで、打ち出されるゴルフボールの軌道が安定する。【選択図】図５
2018069012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェース面を断面が鋸歯状波形（のこぎり波形）状に連なる溝の群で形成しゴルフボールとの接触部を分断したことにより、フェース面に対して傾いている特定の面のみがゴルフボールに接触することで、パターヘッドからゴルフボールに与える力をフェース面に対しての垂線または法線の方向より上側に作用させ、また、ゴルフボールとフェース面との接触部がフェース面上でのゴルフボールの逆回転に対して抵抗となることを特徴とするパターヘッド。
【請求項２】
前記ゴルフボールに接触する面が曲面であり、ゴルフボールに与える力の方向を衝突している時間内で連続的に変化させて、打点から延びる力のベクトルをゴルフボールの中心（重心）に近づけることにより、パターヘッドの衝突により生じるゴルフボールの逆回転量を減少させ、打ち出されるゴルフボールの軌道を安定させることを特徴とする請求項１記載のパターヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はゴルフ用パターヘッドに係り、特にフェース面の形状に関するものである。
【技術背景】
【０００２】  パターヘッドはグリーン上でゴルフボールを転がすためものであり、打ち出されたゴルフボールは速やかに順回転を始めることが望ましい。
【０００３】  グリーン上でも、ゴルフボールは自身の重さで芝に沈んでおり、この状態で水平方向の力のみが加わると、芝が進行の抵抗となり弾み、さらには進行の向きを変えてしまう。これを防ぐ目的でパターヘッドにはゴルフボールを芝から浮かせて打ち出せるように、一般的には２°から５°のロフト角と呼ばれる勾配がフェース面に設けられている。
【０００４】  ゴルフボールにロフト角を有したパターヘッドが水平方向の運動で衝突し、打点がゴルフボールの赤道線より下になると、ゴルフボールの中心（重心）へと向かうフェース面の接触面に対する垂線方向または法線方向からの力だけでなく、ゴルフボールの表面とパターヘッドのフェース面との摩擦に起因した水平方向の力も生じる。よって、この二つの力を合成すると、打点から延びる力のベクトルはゴルフボールの重心より下側に作用するため、ゴルフボールには重心とともに行う並進と重心まわりの回転の両方の運動が生じ、ゴルフボールは逆回転で打ち出される。
【０００５】  重心まわりの回転の運動を生じさせる効果は、力のモーメントＭ（トルク）で表され、この要素となるのは、回転中心（重心）から力の作用線に直交する距離ｒ（モーメントアーム）と作用した力Ｆの大きさであり、式（１）
【数１】
2018069012.tif 000003
で表される。このことから、ゴルフボールの逆回転量は、ゴルフボールにパターヘッドが衝突し接触している時間内でモーメントアームが一定ならば、ゴルフボールにパターヘッドが与えた衝撃の大きさに比例して増加する。
【０００６】  ゴルフボールを順回転で打ち出すには、打点をゴルフボールの赤道線より上とすれば、前記の水平方向の力がゴルフボールの重心より上側に作用するため、重心まわりの順回転の運動が生じるが、同時に生じるゴルフボールの中心（重心）へと向かうパターヘッドのフェース面の接触面に対する垂線方向または法線方向からの力がゴルフボールを芝面に押しつけることになり、ゴルフボールはより強い抵抗を芝から受けることになる。よって、打点をゴルフボールの赤道線より上とすることは不適切である。
【０００７】  逆回転で打ち出されたゴルフボールは芝面へ着地した後、芝との摩擦が抵抗となり逆回転から順回転へと回転の方向を変える。このため、ゴルフボールがより速やかに順回転となるためには、打ち出されるときの逆回転量は少ないほうが望ましい。
【０００８】  逆回転を減らすことは使用者の打ち方によっても可能であり、打点でのパターヘッドのフェース面に対する垂線または法線がゴルフボールの中心（重心）からの法線に重なる軌道で打撃すれば、パターヘッドから作用する力はゴルフボールの重心（中心）に向かい重心まわりの回転運動は生じない。よって、この軌道に近い打ち方を実施すれば逆回転量は減少する。しかしながら、この軌道は直線軌道であり、パターヘッドの標準的な軌道は振り子の軌道に近いため、実施するには使用者に高い技術が要求される。
【０００９】  また、パッティング技術の指導書等には、ゴルフボールにパターヘッドが衝突した際にフェース面より与える力の向きをゴルフボールの中心に近づけ、さらに中心の上へと変化するように打つよう記載のあるものがある。このようにゴルフボールに与える力の向きを変化させることができれば、前記したモーメントアームの値が少さくなり逆回転量は減少し、さらに重心まわりの順回転方向の力が生じる可能性はある。しかしながら、ゴルフボールにパターヘッドが衝突し接触している微小な時間で、この動作を人間が意図的に実施することは略不可能である。
【００１０】  現在のゴルフボールは多層構造の樹脂製で、コアと呼ばれる芯となる部分と、カバーと呼ばれる厚さ０．８ｍｍ程度の表皮で形成されている。カバーに使用される材質はポリウレタンが主流であり、その弾性や伸縮性等の特性を利用した柔らかいカバーで硬いコアを覆うことにより打感等を向上させる仕組みである。
【００１１】  ゴルフボールのカバー表面には、ディンプルと呼ばれる円形または多角形の窪みが略均一に配置されている。ゴルフボールのコア形状は、特殊な例を除き、殆どのものが球体であるため、ディンプルの縁部と底部ではカバーの厚さが違う。そこで、打点はゴルフボール表面の任意の点となるので、打点の場所によりカバーの変形する体積に差が生じ、打感や飛距離等が相違するのではないかという疑問が暫しおきるが、この疑問は以下のように解消できる。
ゴルフボールのカバーに使用されているポリウレタンはパターヘッドのフェース面に使用される材質よりも柔らかく、パターヘッドが衝突するとカバーは弾性変形し打点は点でなく面となり、接触部が範囲を持つことは容易に想像できる。ディンプルは略均一にゴルフボールのカバー表面に配置されており、接触部の範囲にも同様の比率でディンプルの縁部と底部が含まれる。よって、任意の打点でも打感や飛距離等が相違することはない。
【００１２】  硬い板に朱肉を塗布して、カバーの材質がポリウレタンのゴルフボールを約１０ｃｍの高さから落下させゴルフボールに付着した朱肉の模様と、ゴルフボールに赤肉を塗布し同じ高さから落下させて板に付着した朱肉の模様を比較し観察した結果、前者と後者の付着範囲は直径が約４ｍｍの円形で同様であった。これを数回繰り返し観察すると、模様は其々異なるが赤肉の付着範囲は略同一であった。またゴルフボールのディンプル底面に朱肉は付着しておらず、板にはディンプルの形状がわかるように朱肉が転写されていた。このことから、接触面はディンプル底部まで及んでいないことがわかった。また、これらの観察結果により、衝撃力がパッティング程度の領域のフェース面とゴルフボールの接触範囲を推測することができた。
【００１３】  外周に線を描いたゴルフボールを、ロフト角３°を有した平面のフェース面をもつ従来のパターヘッドで打撃し、ゴルフボールが打ち出される様子を１０００ｆｐｓの速度で撮影し、ゴルフボールに描いた線の傾きを観察することでゴルフボールの動きを確認した。その結果、赤道線より下側が打点となったゴルフボールは重心の下側に力うけるため、慣性の法則によりパターヘッド側に傾いた後に、フェース面から離れて緩やかな逆回転で飛翔していくこと、また、ゴルフボールが打ち出される向きはフェース面の垂線方向よりも、やや上向きとなっていることがわかった。このことから、ゴルフボールは衝突時にフェース面に沿って転がり、あるいは、フェース面上で滑りを伴う回転をしていると考察できる。
【００１４】  従来のパターヘッドのフェース面形状は、フライス加工による通称ミーリング目と呼ばれる円弧が重なったフェース面の平面加工時の表面粗さを強調したものや、プレス加工または切削加工等で多様な形状の溝群を形成したものなど様々なものがある。これらを形成する理由としては、外観の装飾が主な目的である事に加えて、フェース面の形状が持つ機能としては、表面を粗くすることにより、雨水や霧等の水分でフェース面が濡れている状態でのゴルフボールの滑りを防ぎ、ミーリング目や溝群を設けることで、ゴルフボールとの接触面積を縮小させることにより打感が向上すると説明されている。また、溝群をもうけることにより、フェース面とゴルフボールの接触面積が縮小するので逆回転量が減少すると説明されているものもある。さらには、その表面粗さや溝の形状、または使用した材質の効果によってゴルフボールへ順回転を促すと説明されているものもある。しかしながら、その効果を生じさせる機能の説明が明確になっていないものも多いのが現状である。
【００１５】  以上のように、従来の技術ではパターヘッドの軌道を調節し、またはフェース面とゴルフボールの接触面積を縮小させることにより逆回転量を減少させることが実施されていた。しかしながら、前記の方法は使用者の技術によりゴルフボールに与える力の方向を操作するものであり、後記の方法もフェース面の機能によりゴルフボールに生じる逆回転量を減少させる効果を与えるものでは無かった。
【００１６】  また、逆回転量を減少させる目的で、ロフト角を少なく設定したパターヘッドも流通している。しかしながら、このことにより本来のロフト角を設定する目的が消失することになり、グリーンの芝の種類や刈り込み程度等によりゴルフボールがより深く沈んでいる状態では、ゴルフボールを芝から浮かせて打ち出すことが困難となり、使用者の力量によっては適切なパッティングが実施できなくなる問題が生じるため、パターヘッドには適切なロフト角が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−１５４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】  特許文献１のものは、溝群を設けることでフェース面の表面積を減らし、ゴルフボールとの接触面積を縮小させた効果により逆回転量を減少させることを目的とするものであるが、本発明は、フェース面の機能からの効果によりロフト角を有したパターヘッドの衝突でゴルフボールに生じる逆回転量を減少させ、さらに、打ち出されるゴルフボールの軌道を安定させることを課題とする。【００１９】  なお以降、ロフト角がゴルフボールに逆回転が生じる原因の一つであるが、ロフト角はパターヘッドに必須の機能であることより、パターヘッドと記載したものは注記のない限りロフト角を有したパターヘッドであるとする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】  上記課題を解決するため、第一発明は、フェース面を断面が鋸歯状波形（のこぎり波形）状に連なる溝の群で形成しゴルフボールとの接触部を分断したことにより、フェース面に対して傾いている特定の面のみがゴルフボールに接触することを特徴とするパターヘッドである。【００２１】  さらに、第二発明は、第一発明によるゴルフボールに接触する面が曲面であることを特徴とするパターヘッドである。
【発明の効果】
【００２２】  第一発明により、ゴルフボールにパターヘッドが与える力をフェース面に対しての垂線または法線の方向より上側に作用させ、また、接触部がフェース面上でのゴルフボールの逆回転に対して抵抗となる効果がある。【００２３】  第二発明により、ゴルフボールに与えられる力の方向が、衝突している時間内で連続的に変化することで、打点からの力のベクトルをゴルフボールの中心（重心）に近づける効果がある。【００２４】  第一発明および第二発明により、パターヘッドの衝突により生じるゴルフボールの逆回転量を減少させ、打ち出されるゴルフボールの軌道を安定させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  パターヘッドの正面図である。
【図２】  図１のＡ‐Ａ線拡大断面図である。
【図３】  ゴルフボールにパターヘッドが衝突し接触している状態の断面図である。
【図４】  本発明のフェース面がゴルフボールに与える力を表す図である。
【図５】  本発明のフェース面がゴルフボールに与える運動量の作用を表す図である。
【図６】  本発明の効果を確認するために製作したフェース面の面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】  以下に本発明の実施形態について図面を参照にて説明する。
【００２７】  図１および図２のように、ロフト角θ１をもつパターヘッド１０のフェース面１１に断面形状が鋸歯状波形（のこぎり波形）状に連なる溝３０の群を設け、溝３０に曲面で形成された面３１を配置する。また面３１を構成する曲線の法線は点Ｐにてフェース面１１に対しての垂線または法線に対して傾きθ２をもつ。さらに、溝３０の群の範囲ではフェース面１１の表面に平面はなく、波形の頂点である点Ｐをそれぞれ結んだ線が溝３０の群の範囲でのみかけのフェース面１１の表面、その傾きがみかけのロフト角θ１となる。なお、面３２は溝３０の内側角部ＩＣ（インコーナー）であり、面３１を形成する断面曲線の曲がる方向が変わる点ＩＰから点Ｐまでの面である。
【００２８】  図３は、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が衝突時に与える力により、カバー５１が弾性変形し、フェース面１１に設けた溝３０の群に接触している状態を断面で表した模式図である。溝３０に配置した面３１がカバー５１を圧縮すると、カバー５１の材料として主に使用されているポリウレタンは伸縮性が高いため、面３１に接触していないカバー５１の表面は面３１が圧縮している側に引っ張られ面３２には接触しない。このことから、ゴルフボール５０とフェース面１１の接触部は分断され、みかけのフェース面１１の表面に対してθ２からの勾配で傾いている面３１にのみゴルフボール５０は接触することになる。なお、本図において、曲面で形成される面３１の断面形状は半径Ｌの円弧として表したが、面３１の断面に適用する曲線の種類を円弧と限定するものではない。
【００２９】  ゴルフボール５０にロフト角θ１を有するパターヘッド１０が地面と水平に一定の速度Ｖで衝突すると、重心５２の下側に力をうけたゴルフボール５０は重心５２を支点にフェース面１１側に傾けられ、さらには、フェース面１１に沿って上方に転がり、あるいは、フェース面１１上で滑りを伴う逆回転ＢＳを始めるが、これと同時にカバー５１は弾性変形し溝３０に配置した面３１との接触部が拡大していく。接触部はみかけのフェース面１１の表面に対してθ２からの勾配で傾いているため、この勾配がゴルフボール５０の逆回転に対しての抵抗となる。
【００３０】  また面３１を曲面とすることにより、カバー５１が弾性変形して接触している状態で、ゴルフボール５０が溝３０の群の範囲上で滑りを伴う逆回転ＢＳをしているとき、面３１とカバー５１の接触部が点Ｐから始まり接触点Ｐ１へ拡大すると、其々の点に対する面３１の法線がみかけのフェース面１１に対しての垂線と交わる角度はθ２とθＰ１となり、面３１に対する其々の点での接線の傾きをみかけのフェース面１１からの勾配とすると、接触部が拡大する毎に逆回転ＢＳの方向に対して勾配が強くなる。このことから、面３１とカバー５１の接触部の増加に伴いフェース面１１上でゴルフボール５０の滑りに対する抵抗は連続的に増大する。
【００３１】  つぎに、カバー５１に面３１が与える力を面３１上の接触点Ｐ１で分解すると、カバー５１の表面と面３１との摩擦に起因したパターヘッド１０の運動方向にはたらく力ｆｖと、接触点Ｐ１に対する面３１を構成する半径Ｌの円弧の法線方向からはたらく力ｆｎの二つの成分となる。力ｆｎは面３１がみかけのフェース面１１に対してθ２からの勾配で傾いていることにより重心５２の上側に作用し、重心まわりの順回転の運動となる成分となり逆回転ＢＳに対しての抵抗となる。
【００３２】  よって、フェース面１１の溝３０に曲面で形成された面３１は、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が衝突し接触している時間で起きるゴルフボール５０の逆回転ＢＳ方向の動きに対しての抵抗となる。
【００３３】  さらに、曲面である面３１上の任意の点に対する法線方向からゴルフボール５０にはたらく力Ｆｎは、カバー５１との接触部が拡大するに従い新たに接触する点では方向が変わり、ゴルフボール５０の重心５２に対してより上側に作用する。このことから、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が衝突で与える力が作用する方向は、ゴルフボール５０にパターヘッド１０のフェース面１１が接触している時間内で連続的に変化することになる。
【００３４】  よって、本発明により、ゴルフボールに接触する面を曲面とすることで、ゴルフボールにパターヘッドが衝突で与える力が作用する方向を、衝突している時間内で連続的に変化させる効果がある。
【００３５】  以上により、本発明を実施することで、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が衝突で与える運動量の全ては面３１より与えられることになり、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が与える運動量は、面３１とカバー５１の接触部より与えた力と接触していた時間の積（力積）となる。
【００３６】  なお以降、本発明の説明には、カバー５１はゴルフボール５０の一部を構成するものであるのでカバー５１の文言は使用せず、ゴルフボール５０はカバー５１と同義とする。
【００３７】  図４は、ゴルフボールにパターヘッド１０が一定の速度と向きの運動Ｖで衝突したとき、フェース面１１に設けた溝３０に配置した面３１から与える力を説明した２次元の模式図であり、ゴルフボールと面３１の接触部が増加し、時点ｔ１で接触点ａを経由し、時点ｔ２で接触点ｂに至るまでの時間で、其々の接触点から与える力の大きさと向きを、矢印線を用いてベクトルとして説明したものである。以下に矢印線の先頭に付した符号を説明する。なお、本図において、曲面で形成される面３１の断面形状は半径Ｌの円弧として表したが、面３１の断面に適用する曲線の種類を円弧と限定するものではない。
【００３８】  ゴルフボールに其々の接触点から与える力は、Ｖと同じ向きの力と、面３１での接触点に対する法線方向から向く力の二つの成分となる。これらについて、Ｖと同じ向きの力の符号をｖ、面３１での接触点に対する法線方向から向く力の符号をｎとし、其々の接触点から各時点で与えた力について、時点ｔ１で接触点ａから与えたＶと同じ向きの力を符号ｖａｔ１、面３１での接触点ａに対する法線方向から向く力を符号ｎａｔ１とし、時点ｔ２で接触点ｂから与えた各成分の力についても前記と同様の作法にて、符号ｖｂｔ２、符号ｎｂｔ２とした。
【００３９】  また、時点ｔ２での接触点ａから与えた力は、時点ｔ１から時点ｔ２に至る時間で与え続けた力となり、各成分の向きは時点ｔ１と同一である。これらを前文の作法と同様に、時点を時間に置き換えて各成分を符号ｖａ（ｔ１‐ｔ２）と符号ｎａ（ｔ１‐ｔ２）で表すと、これらの矢印線は時点ｔ１での接触点ａから与えた各成分の力の矢印線を含むことになり、すなわち、時点ｔ２での接触点ａから与えた力積となる。
【００４０】  なお、各接触点、各時点の間においてもゴルフボールに力は与えられ時間は経過するが、その距離及び時間は微小であるとし、本図の説明には含まない。但し、時間の経過による力積は生じるものとし、また本図中の各接触点と各時点の座標は同じであるため、同接触点、同時点での力は力積と等しい。このことから、符号ｖｂｔ２、および符号ｎｂｔ２は時点ｔ２で接触点ｂから与えた力積とする。
【００４１】  よって、時点ｔ１から時点ｔ２に至る時間で、接触点ａから接触点ｂの範囲より面３１がゴルフボールに与えた力積は、各接触点から時点ｔ２で与えた力を合成したものとなり、合成した力の符号をｓとすれば、符号ｓａ（ｔ１‐ｔ２）と符号ｓｂｔ２の合成である符号ｓ（ａ‐ｂ）（ｔ１‐ｔ２）となる。このことから、運動量の変化量は受けた力積に等しいことより、符号ｓ（ａ‐ｂ）（ｔ１‐ｔ２）は面３１が時点ｔ１から時点ｔ２に至る時間でゴルフボールに与えた運動量Ｆとなる。
【００４２】  運動量Ｆは、符号ｖ（ａ‐ｂ）（ｔ１‐ｔ２）と符号ｎ（ａ‐ｂ）（ｔ１‐ｔ２）を合成したものにも等しいことから、面３１から与えたＶと同じ向きの力積と、面３１での接触点に対する法線方向から向く力積の総和となる。ここで、符号ｖ（ａ‐ｂ）（ｔ１‐ｔ２）を運動量Ｆ（ｖ）とし、符号ｎ（ａ‐ｂ）（ｔ１‐ｔ２）を運動量Ｆ（ｎ）とすると、運動量Ｆ（ｖ）となる力は、接触点が相違しても作用する方向が一定であるため、運動量Ｆ（ｖ）は任意の時点の何れでも作用する方向は同じであるが、運動量Ｆ（ｎ）となる力は、接触点が相違すれば面３１での接触点に対する法線がみかけのフェース面に交わる角度は、接触点ａではθａであるが接触点ｂではθｂとなり作用する方向が変化するため、運動量Ｆ（ｎ）はゴルフボールに面３１が接触している任意の時点では、その時点毎に作用する方向が変化していることになる。すなわち、運動量Ｆは運動量Ｆ（ｖ）と運動量Ｆ（ｎ）の合成であることにより、ゴルフボールに面３１が接触している時間で時点毎に作用する方向が変化することになる。
【００４３】  よって、面３１を曲面とすることで、ゴルフボールと面３１の接触部が時系列で連続的に拡大するに従い、面３１がゴルフボールに与える運動量が作用する方向も時系列で連続的に変化することになる。
【００４４】  また、図４により、ロフト角の角度が０°のパターヘッド１０が地面と水平に一定の速度の運動Ｖで、ゴルフボールの赤道線を打点として衝突した場合、すなわち、みかけフェース面１１が地面に対して垂直の状態でゴルフボールに衝突することで与える運動量は、パターヘッド１０がゴルフボールに接触した時点より、ゴルフボールの重心へと向かうみかけのフェース面１１の接触部に対する垂線または法線の方向よりも上側に作用することになる。
【００４５】  図５は、ゴルフボール５０にロフト角θ１を有するパターヘッド１０が打点ｈで衝突したとき、ゴルフボール５０にフェース面１１から与える運動量の作用について説明した２次元の模式図である。ここでは、ゴルフボール５０とフェース面１１の接触部は分断されているので、衝突時の衝撃力が増大しゴルフボール５０の弾性変形量も増大した場合は、運動量は複数の面３１から与えられることになるが、運動量となる力の起点は打点ｈに揃えて、矢印線Ｆでパターヘッド１０が与える運動量Ｆを表す。また、本発明の効果と比較するために、矢印一点鎖線Ｆｏはロフト角θ１を有するパターヘッドのフェース面の形状が平面で形成されている場合、または本発明のフェース面１１の溝３０に設けた面３１を平面とした場合の、このパターヘッドが打点ｈでゴルフボール５０に衝突したときに与える運動量Ｆｏを表したものである。以降、このパターヘッドを、本発明の機能を持たないパターヘッドであることにより、従来のパターヘッドと定義する。
【００４６】  なお、実際ではゴルフボールにパターヘッドが衝突するときのフェース面の傾きは、使用者によってパターヘッドの軌道に個人差があり、パターヘッドに設定したロフト角の角度と同一にはならない（これをインパクトロフトという）が、本図においては其々のパターヘッドのフェース面が、ロフト角θ１と同じ傾きでゴルフボール５０に衝突したものとする。また図５では、矢印線Ｆと矢印一点鎖線Ｆｏとの其々の向きと長さで、運動量の作用する方向と大きさについての相関関係はないものとする。
【００４７】  矢印一点鎖線Ｆｏ上に表したｆｏｔ０１はゴルフボール５０に従来のパターヘッドが衝突し接触している任意の時点で与えている運動量を示す。このパターヘッドから与える運動量が作用する方向は、ゴルフボール５０とフェース面の接触部で任意の接触点に対する垂線の向きが変わらないため、接触している接触時間内の任意の時点で与えた運動量の作用する方向も変わらない。よって、回転中心（重心）から力（運動量）の作用線に直交する距離ｒＦｏ（モーメントアーム）の値は接触時間内の何れの時点でも一定となり、力のモーメントの値は、パターヘッドがゴルフボール５０に与えた運動量に比例して大きくなる。
【００４８】  図４にて説明したとおり、ゴルフボール５０に本発明のフェース面１１が与える運動量は衝突時の接触時間内で作用する方向が変化する。このことから、ゴルフボール５０がフェース面１１と接触している任意の時点ｔ０１で与えられている運動量を矢印破線ｆｔ０１で表し、運動量ｆｔ０１のモーメントアームをｒｆｔ０１として、任意の時点ｔ０１からゴルフボール５０がフェース面１１から離れた時点ｔ０２に至る時間で与えられた運動量を矢印破線ｆ（ｔ０１‐ｔ０２）で表すと、ゴルフボール５０がフェース面１１から離れた時点で与えられた運動量が矢印線Ｆとなる。よって、運動量ＦのモーメントアームはｒＦとなり、任意の時点ｔ０１でのモーメントアームｒｆｔ０１よりも距離が短くなる。すなわち、本発明によれば、ゴルフボール５０にパターヘッド１０から与える運動量が増大するに従い、モーメントアームの値が小さくなるため、力のモーメントの値は、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が与えた力に比例して大きくはならない。
【００４９】  また図５にて、ゴルフボール５０にパターヘッド１０から与える運動量がさらに増大したと仮定すると、運動量Ｆが作用する方向は、より重心５２へ向かうためモーメントアームの値は０に近づき、やがては０となり逆回転の効果となる力のモーメントは消滅する。またさらにパターヘッド１０から与える運動量が加わるとすると、運動量Ｆは重心５２の上側に作用し、力のモーメントは順回転方向の効果となる。
【００５０】  すなわち、従来のパターヘッドでは、ゴルフボール５０に衝突で与える運動量が増大するに従い逆回転の効果となる力のモーメントの値も増加していたが、本発明のパターヘッド１０によれば、ゴルフボール５０に衝突で与える運動量が増大すると、打点ｈから延びる力のベクトルは重心５２へより近づき作用するため、力のモーメントの効果が減衰し、ゴルフボール５０の逆回転量も減少することになる。
【００５１】  よって、本発明によれば、フェース面１１の機能からの効果により、ゴルフボール５０にロフト角θ１を有すパターヘッド１０が衝突する際に生じる逆回転量を減少することができる。
【００５２】  また、本発明の効果により、ゴルフボール５０にパターヘッド１０から与えられる力が作用する方向は、衝突時の衝撃力が増大するに従い重心５２に向かうことになる。すなわち、ゴルフボールの芯を捉えるパッティングの実施に近づくことになり、打ち出されるゴルフボールの軌道は安定し、方向性が向上する。
【００５３】  なお補足として、本発明の効果を用いて、ゴルフボールを順回転で打ち出すことについて以下に説明する。
【００５４】  図４での説明により、ゴルフボール５０に本発明のフェース面１１から与える運動量は、ゴルフボール５０にパターヘッド１０が接触した時点より、みかけのフェース面１１の接触面に対する垂線方向または法線方向よりも上側に作用するので、図５により、パターヘッド１０のロフト角θ１を０°に近づけることで、打点ｈをゴルフボール５０の赤道線ｅ付近とすれば、ロフト角θ１が０°以下でなくとも、運動量Ｆはゴルフボール５０の重心５２より上側に作用することになる。このことから、打点がゴルフボール５０の赤道線ｅより下であってもゴルフボール５０を順回転で打ち出すことは可能となる。しかしながら、ロフト角θ１が小さくなると、本来のロフト角を設定する目的が消失することになる。
【００５５】  上記と同様の結果は、使用者の打ち方によっても得られる。打点でのパターヘッド１０のみかけのフェース面１１に対する垂線または法線が、ゴルフボール５０の中心（重心５２）からの法線に重ならなくとも、パターヘッド１０から与えられた運動量がゴルフボール５０の重心５２から上に作用すれば、重心まわりの順回転の運動が生じる。しかしながら、この効果を得るためには使用者の力量によらなければならない。
【００５６】  以上、本発明のフェース面１１によれば、パターヘッド１０のロフト角θ１の角度を少なく調整することと使用者の打ち方より、ゴルフボール５０の赤道線より上を打点としなくても、ゴルフボール５０を順回転で打ち出すことは可能となるが、力のモーメントが順回転方向の効果となるには、ゴルフボール５０に与える運動量の大きさも関係する。すなわち、打ち出されるゴルフボール５０の速度は与えられた運動量の大きさに比例し、その速度がゴルフボール５０からカップ（ホール）までの距離に対して適切でなければ、順回転で打ち出すことに意味はない。
【００５７】  よって、本発明は適切なロフト角を有するパターヘッドに適用すべきである。本発明によれば、同じロフト角であれば従来のパターヘッドに比べ逆回転量を減少できることにより、パターヘッドのロフト角をより大きく設定することに対しても有効となる。ロフト角を大きくすると、ゴルフボールを芝からより浮かせて打ち出すことで、荒れたグリーンに対しても効果があり、また衝突時のフェース面の左右方向の傾きによる、パターヘッドの運動方向とゴルフボールが打ち出される方向の相違に対しても許容範囲が大きくなる等の効果がある。
【００５８】  これまでに説明した内容をつぎにまとめる。ゴルフボールの逆回転は、ロフト角を有したパターヘッドがゴルフボールの赤道線より下を打点として衝突することにより、ゴルフボールに与えられる力がゴルフボールの重心より下側に作用するために生じるものである。また力の作用する方向がゴルフボールの重心から離れることで、打ち出されるゴルフボールの軌道も安定しない。本発明の目的は、フェース面の機能により、ゴルフボールに作用する力の方向をよりゴルフボールの重心へと近づけることで、ゴルフボールの逆回転量を減少させ、さらに、打ち出されるゴルフボールの軌道を安定させることである。
【００５９】  本発明は、ゴルフボールにパターヘッドが衝突したとき、フェース面１１に設けた溝３０に配置した特定の面３１のみを接触させて、その接触部の各点から与える力の向きを変えることにより、ゴルフボールに与えられる力が作用する方向を変化させることを特徴とするものである。よって、ゴルフボールにフェース面１１が接触している範囲から与える力の向きの変化を考慮して設計することが肝要である。以降、図２についてさらに詳しく説明する。
【００６０】  ゴルフボールの外径は直径４２．６７ｍｍ（１．６８０インチ）以上とルールで定められている。衝撃力がパッティング程度の領域で、ゴルフボールとフェース面の接触範囲は直径が約４ｍｍの円に近いと推測できたことより、半径２１．３ｍｍの円の弦長を４ｍｍとして矢高を求めると約０．０９ｍｍとなる。このことから、みかけのフェース面１１に対してθ２からの勾配で傾いている面３１にもゴルフボールは接触する。
【００６１】  フェース面に施す溝の形状と寸法にはルールにより制限があり、溝の幅が０．９ｍｍ（０．０３５インチ）を超え、かつ、深さが０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）を超えているものについては、溝の幅は１．５２４ｍｍ（０．０６０インチ）以下でなければならず、溝の幅と間隔Ｓとの比率は１：１以上でなければならないとされている。本発明は溝３０の群の範囲ではフェース面１１の表面には平面部をもたないことを特徴とするものであり、溝の幅Ｗ１と間隔Ｓとの比率は１：０となる。よって、ルールに適合するためＷ１は１．５２４ｍｍ以下であり、深さｄ２は０．５０８ｍｍを超えないことがフェース面１１に設ける溝３０の設計条件となる。
【００６２】  本発明は図４にて説明したように、みかけのフェース面１１に対する垂線または法線の方向よりも上側に作用する力をゴルフボール与えるために、溝３０にはゴルフボールと面３１の接触の開始から法線方向から向く力の勾配としてθ２の設定が必要であり、また接触部が拡大するに従い、みかけのフェース面１１に対する垂線または法線と面３１の接触点からの法線の交わる角度を変化させる必要がある。よって、変化量が多いほどゴルフボールに作用する力の向きを大きく変える効果はあるが、角度の変化量を多く設定すると、触部の位置がみかけのフェース面１１の表面より深くなりゴルフボールが面３１に接触しない。このことにより、溝３０の幅Ｗ１のなかで、点Ｐから点ＰＷ２の範囲をゴルフボールと面３１が接触する幅Ｗ２と想定し、面３１に対する点Ｐｗ２での法線がみかけのフェース面１１に対する垂線または法線と交わる角度をθ３とした。またｄ１はＰＷ２のみかけのフェース面からの深さを示す。よって、θ２、θ３、Ｗ２及びｄ１は相互に関係をもつ値となる。
【００６３】  以上の条件をもとに、０．１ｍｍをｄ１の基準と設定し、試作と実験を実施した結果により得た図２の各値に適用する適切な数値を以下に示す。なお、本発明の効果が実施できるなら、以下の限りとしなくてもよい。
【００６４】  Ｗ１は０．８ｍｍを超え１．５ｍｍを超えない範囲とする。この距離が０．８ｍｍ以下となると、Ｗ２も狭くなり、みかけのフェース面１１に対する垂線または法線と面３１の接触点からの法線が交わる角度の変化量を十分に確保できないことに加えて、面３１がゴルフボールに接触しない面と面３２部の幅の確保も必要なためである。
【００６５】  Ｗ２のＷ１での比率（Ｗ２／Ｗ１）は５０％から７０％が適切である。ゴルフボールのカバーは圧縮されると圧縮する力の方向に対して垂直に膨らむため、Ｗ２の比率が前記の範囲を超えると溝３０の各面全体にゴルフボールのカバーが触れてしまい接触部を分断することができなくなるためである。このことにより、点ＰＷ２から面３１の勾配を急にしてもよいが、溝の深さｄ２が０．５０８ｍｍを超えてはならない。
【００６６】  θ２はパターヘッド１０に設定したロフト角θ１に対して８０％から１２０％の範囲での角度が適切であり、θ１が０°に近づくほどθ２のθ１に対しての増加の割合を増やし、θ１とθ２の合計が７°から９°の範囲にあるとよい。
【００６７】  θ３の角度はθ２の角度に対して１６０％から１８０％の増加率とし、θ２との差を３°以上とすることが望ましい。
【００６８】  面３１の断面曲線は円弧に限定する必要は無く、Ｗ１、Ｗ２、θ２、θ３、およびｄ１の設定を満足する範囲にて、クロソイド曲線等の緩和曲線や、平面曲線であるインボリュート曲線等を用いてもよいし、また円弧を前記の曲線でつないでもよい。
【００６９】  溝３０の群の配置は断面形状が鋸歯状波形（のこぎり波形）状に連なっていれば、パターヘッド１の正面からみた溝群の配置は、図１のように地面と水平の直線状とせず、例えば、曲線状であってもＶ字型状等であってもよい。また溝３０のＷ１および面３１の断面曲線についても、本実施形態で説明した範囲であれば、其々の溝３０で変えてよい。
【００７０】  本発明のパターヘッド１０に適用する材料は、本発明の形態が実施できるものであれば材質も製造方法も問わない。また面３１にゴルフボールとの衝突による弾性変形があっても接触部の各接触点からの力の向きが変わる効果があればよい。
【００７１】  本発明はフェース面１１の形状に関するものである。よって、実施するパターヘッド１０の形状または種類は問わない。またパターヘッド１０部とフェース面１１部は材質が異なる等の別の部品としてもよい。
【実施例】
【００７２】  図６は、本発明の効果を確認するために試作した、溝３０の群を設けたフェースプレート７０の図面である。括弧で記載したＲ１４．９１６は計算値であり、同様に本図に記載の無い図２においての溝３０の各数値を計算値にて次に示す。Ｗ２は約０．８５７、Ｗ２／Ｗ１は約６１％、θ３は約８．３°、θ３のθ２（５．０°）に対しての増加率は約１６６％でθ２との差は約３．３°となり、本発明を実施するための形態にて説明した各値の範囲にある。材質はＪＩＳ規格ＳＵＳ３０３を使用し、溝３０の群は電極径０．２５ｍｍのワイヤ放電加工機により加工した。よって、面３２（ＩＣ）は加工に使用した電極の直径０．２５ｍｍとなる。【００７３】  上記のフェースプレート７０を、市販のパターのフェース面に両面テープにて固定し、外周に線を描いたゴルフボールが打ち出される様子を１０００ｆｐｓの速度で撮影して、ゴルフボールに描いた線の傾きを観察することでゴルフボールの動きを確認した。なお、使用したパターのロフト角度（θ１）はカタログ記載の値にて４°であり、θ１とθ２の合計は９°となる。また従来のパターヘッドと比較するため、フェースプレート７０の裏面、すなわち、溝３０が無い面を打面として前記のパターに取り付けて、前記と同様にゴルフボールが打ち出される様子も撮影し観察した。【００７４】  上記の確認に使用するゴルフボールは、一般に流通しているカバーの材料がポリウレタンのもので、公式競技でも使用されるものを選択し、確認場所はゴルフ場の練習グリーンで実施した。【００７５】  上記其々の設定にて、ゴルフボールからカップまでの距離を約１．５ｍ（以降、ショートパット時と記載）と約９．０ｍ（以降、ロングパット時と記載）の２種類とし、つぎに述べる項目を観察し確認した。【００７６】  確認した項目は、フェース面からゴルフボールが離れる時のゴルフボールの傾き、ゴルフボールがグリーン面に着地するまでの回転、およびゴルフボールの着地の状態の３種類とした。これらの項目を上記の其々の距離で繰り返し観察した結果をつぎに述べる。【００７７】  ショートパット時において、溝３０を有するフェースプレート７０の表面（以降、本発明のフェース面と記載）では、フェース面からゴルフボールが離れる時の傾きは確認できず、約１／３２回転でグリーン面に着地した後、グリーン面で弾むことなく滑りながら順回転へ移行した。これに対し溝３０が無い面（以降、従来のフェース面と記載）では、約１／３２回転分の傾きでゴルフボールがフェース面から離れ、約１／１６回転でグリーン面に着地した後、一回から二回弾んだ後に順回転へ移行した。【００７８】  ロングパット時において、本発明のフェース面では、フェース面からゴルフボールが離れる時の傾きはショートパット時と同様に確認できず、略無回転でグリーン面に着地した後、一回から二回弾んだ後に順回転に移行したが、弾んだ高さは前記ショートパット時の従来のフェース面より低くなっていた。これに対し従来のフェース面では、約１／３２回転分の傾きでゴルフボールがフェース面から離れ、約３／８回転でグリーン面に着地した後、二回から三回以上弾み、弾んだ高さはショートパット時の同フェース面での結果より高くなっていた。���００７９】  上記の観察にて、本発明のフェース面からゴルフボールが離れる時の傾きは確認できなかったことにより、フェースプレート７０からゴルフボールに与えた力はゴルフボールの重心により近く作用していることがわかった。【００８０】  以上により、本発明の効果でパターヘッドの衝突により生じるゴルフボールの逆回転量を減少させ、打ち出されるゴルフボールの軌道を安定させることができることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００８１】  本発明のフェース面の形状によれば、打点がゴルフボールの赤道線とならなくても、ゴルフクラブから作用する力の方向をゴルフボールの重心に近づけることができる。よって逆回転量が増大することを望まないパター以外のゴルフクラブ、例えばドライバーのフェース面に利用することも可能となる。但し、フェース面の形状に関してはゴルフのルールに適合しなければなない。
【符号の説明】
【００８２】  １０  パターヘッド
１１  フェース面
３０  溝
３１  溝３０に曲面で形成された面
３２  溝３０の内側角部
５０  ゴルフボール
５１  ゴルフボールのカバー
５２  ゴルフボールの重心
７０  フェースプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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