(57)【要約】  本発明は、毛剃装置に使用される切断部材（7）に関する。切断部材は、切断端部（9）を備える鋼基材（15）を有する。切断端部を含む基板の表面（27）の少なくとも一部には、鋼基材よりも高い硬度を有する保護コーティング（19）が設置される。本発明では、コーティング（19）が設置された基材（15）の表面（27）の一部は、窒化硬化される。その結果、基材には、コーティングに対する改善された機械的支持機能が付与される。この方法では、コーティングおよび切断端部（9）への機械的負荷の影響によって生じる、基材の変形によりコーティングが破壊する危険性が著しく抑制される。窒化物（硬化鋼基材（15））との組み合わせに適したコーティング（19）の例は、ダイヤモンド状カーボン、およびカーボンと例えばCr等の金属を有する超格子構造を持つコーティングである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
毛剃装置に使用される切断部材であって、当該切断部材は、切断端部を備える鋼基材を有し、該基材の表面の少なくとも一部は、コーティングが設置された前記切断端部を有し、前記コーティングは、前記鋼基材の硬度よりも大きな硬度を有し、前記コーティングが設置された前記基材の前記表面の前記少なくとも一部は、窒化硬化されることを特徴とする切断部材。
【請求項２】
前記コーティングが設置された前記基材の前記表面の前記一部は、プラズマ窒化されることを特徴とする請求項1に記載の切断部材。
【請求項３】
前記基材は、ステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項1に記載の切断部材。
【請求項４】
前記コーティングは、複数の積層された層組を有し、各組は、主としてカーボンを有する第1の層と、主として金属を有する第2の層とを有し、各組の厚さは、1から10nmの間にあることを特徴とする請求項1に記載の切断部材。
【請求項５】
前記第2の層はCr、Nb、Mo、Ti、VまたはWを有することを特徴とする請求項4に記載の切断部材。
【請求項６】
前記コーティングは、50から200nmの間の厚さを有することを特徴とする請求項4に記載の切断部材。
【請求項７】
前記コーティングは、ダイヤモンド状カーボン（DLC）を有することを特徴とする請求項1に記載の切断部材。
【請求項８】
切断端部を備える鋼基材を有する切断部材を有する毛剃装置であって、前記基材の表面の少なくとも一部は、コーティングが設置された前記切断端部を有し、前記コーティングは、前記鋼基材の硬度よりも大きな硬度を有し、前記切断部材は、請求項1、2、3、4、5、6または7のいずれか1つに記載の切断部材であることを特徴とする毛剃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毛剃装置に使用される切断部材に関し、当該切断部材は、切断端部を備える鋼基材を有し、該基材の表面の少なくとも一部は、コーティングが設置された前記切断端部を有し、前記コーティングは、前記鋼基材の硬度よりも大きな硬度を有する。
【０００２】
また本発明は、切断端部を備える鋼基材を有する切断部材を有する毛剃装置に関し、前記基材の表面の少なくとも一部は、コーティングが設置された前記切断端部を有し、前記コーティングは、前記鋼基材の硬度よりも大きな硬度を有する。
【背景技術】
【０００３】
最初の段落で示した種類の切断部材および毛剃装置は、欧州特許出願第EP−B−0591339号で知られている。従来の切断部材は、直線楔形切断端部を備える、ステンレス鋼製の刃形基材を有するカミソリ刃である。従来の毛剃装置は、そのような従来のカミソリ刃を2枚の有する安全カミソリであり、カミソリ刃は、使い捨て式のシェービングヘッドに配置されている。切断端部を有する基材表面の一部には、ダイヤモンド状カーボン（DLC）コーティングが設置され、基材とDLCコーティングの間には、基材とコーティングの密着性を向上させるため、モリブデン中間層が設置される。DLCコーティングは、比較的高硬度で良好な耐摩耗性を有するため、切断部材、特に楔状切断端部の耐摩耗性は、著しく向上し、切断部材の寿命は、著しく延伸する。さらに、DLCコーティングでは、切断部材と剃毛との間の摩擦係数が比較的低くなり、この結果として、切断部材の毛剃感は、有意に改善される。
【０００４】
従来の切断部材および従来の毛剃装置の問題は、鋼基材のコーティングに対する機械的支持が不十分なことである。切断部材に比較的大きな機械的負荷が加わった場合、鋼基材は、比較的硬度および剛性が低いため変形する。この場合、コーティングは比較的硬度が大きいため、コーティングが損壊してしまう可能性がある。前記不十分な機械的支持は、特に切断端部近傍に生じやすい。この箇所では、鋼基材が比較的薄いためである。
【特許文献１】欧州特許出願第EP−B−0591339号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、最初の段落で示したような種類の切断部材および毛剃装置を提供することであり、鋼基材のコーティングに対する機械的支持機能が改善され、高機械的負荷の影響下で、コーティングが損壊する危険性が抑制される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を達成するため、本発明による切断部材は、コーティングが設置された基材表面の少なくとも一部が、窒化硬化されることに特徴がある。
【０００７】
この課題を達成するため、本発明による毛剃装置は、装置に使用される切断部材が、本発明による切断部材であることに特徴がある。
【０００８】
本発明による切断部材の製造処理の間、後続の製造処理のステップにおいて、コーティングが設置される鋼基材表面の一部は、該表面の一部に窒素原子あるいは窒素イオンを導入することによって、窒化硬化される。窒化処理とも呼ばれるこの窒化硬化処理の結果、基材表面の前記一部の直下には、窒化鉄を有する上部層が形成され、前記上部層の下側には拡散層が形成される。前記上部層は、鋼基材よりも大きな硬度および剛性を有し、この硬度および剛性は、鋼基材よりもコーティングの硬度および剛性に近い。前記拡散層は、上部層から基材内部に向かう方向で見たとき、徐々に低下する硬度および剛性を有する。その結果、コーティング直下の領域では、鋼基材の硬度および剛性は、比較的コーティングに近い硬度および剛性から、基材内部に存在する鋼基材の未処理ベース材料部の比較的低い硬度および剛性へと次第に低下する。鋼基材の硬度および剛性の前記漸減は、大きな機械的負荷がコーティングに加わった場合の、コーティング直下の前記領域での鋼基材の変形量を著しく抑制し、鋼基材のコーティングに対する機械的支持機能は、有意に改善され、高機械的負荷下でコーティングが損壊する危険性は、有意に抑制される。窒化硬化基材の更なる利点は、基材の耐食性が向上することである。
【０００９】
本発明による切断部材の特定の実施例には、コーティングが設置された基材表面の一部が、プラズマ窒化されることに特徴がある。プラズマ窒化処理では、窒化鉄を有する上部層と、該上部層の下の拡散層とを有する基材表面が提供され、両層は、鋼基材の硬度よりも大きな硬度を有する大部分のコーティングに対して、鋼基材が十分な機械的支持機能を提供できるような厚さを有する。
【００１０】
本発明による切断部材の特定の実施例は、基材がステンレス鋼で構成されることに特徴がある。窒化硬化ステンレス鋼基材は、ステンレス鋼の硬度よりも大きな硬度を有する大部分のコーティングに対して、十分な機械的支持機能を提供する。
【００１１】
本発明による切断部材の特定の実施例は、コーティングが、複数の積層された層組を有することに特徴があり、各組は、主としてカーボンを有する第1の層と、主として金属を有する第2の層とを有し、各組は、1から10nmの厚さを有する。前記コーティングは、超格子コーティングと呼ばれ、切断部材の耐摩耗性が著しく改善され、すなわち切断部材の寿命が著しく延伸されるとともに、切断部材の毛剃感が有意に改善され、すなわち切断部材と毛の間の摩擦係数が有意に低下し、切断に必要な力が有意に減少する。特にこのコーティングの場合、窒化硬化鋼基材が、優れた機械的支持機能を示すことは明らかである。
【００１２】
本発明による切断部材の別の実施例は、第2の層がCr、Nb、Mo、Ti、VまたはWを有することに特徴がある。前記金属は、コーティングに、他の従来のコーティングの平均硬度よりも大きな硬度を提供する。その結果この実施例では、窒化硬化基材の機械的支持機能によって、高機械的負荷環境下での耐久性が大きく改善されたコーティングが得られる。
【００１３】
本発明による切断部材の別の実施例は、コーティングの厚さが50から200nmの間にあることに特徴がある。コーティングの全厚が、50から200nmの間にある場合、コーティングは、一方では超格子コーティング特性を得る上で十分な数の層組を有することができ、他方では、コーティング厚さは十分に薄く、コーティングされた切断端部は、十分な鋭角を有し、さらには切断に必要な力が十分に低下することが確認されている。
【００１４】
本発明による切断部材の特定の実施例は、コーティングが、ダイヤモンド状カーボン（DLC）を有することに特徴がある。前記コーティングは、切断部材の耐摩耗性を向上させ、すなわち切断部材の寿命を延伸させるとともに、切断部材の毛剃感を改善し、すなわち切断部材と毛との間の摩擦係数を低下させ、切断に必要な力を減少させる。特にこのコーティングの場合、窒化硬化鋼基材は、改良された機械的支持機能を有することは明らかである。更なる利点として、窒化硬化処理は、切断部材の製造処理におけるDLCコーティングの成膜中に発生する高温の影響下で生じる、鋼基材の機械的なおよび他の特性の劣化に対する耐性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明による切断部材および毛剃装置の実施例について説明する。
【００１６】
図1に示す本発明による毛剃装置は、いわゆる安全カミソリであって、グリップ3を有する基部1を有する。また本装置は、使い捨て式シェービングヘッド5を有し、このヘッドは、基部1に脱着可能な状態で装着される。シェービングヘッド5は、本発明による3枚のステンレス鋼切断部材7、7’、7”を有し、これらの各々には、直線切断端部9、9’、9”が設けられる。切断端部9、9’、9”は、相互に平行な向きに配置され、シェービングヘッド5が剃毛のある肌の上を移動する際の切断方向Ｘを定め、該切断方向Ｘは、切断端部9、9’、9”に対して垂直に延びている。さらにシェービングヘッド5は、第1の肌支持部材11を有し、この肌支持部材は、シェービングヘッド5が切断方向Ｘに移動する際に、切断部材7、7’、7”の前方に来るように形状化され、肌の伸長効果が得られる。第2の肌支持部材13は、シェービングヘッド5において、切断部材7、7’、7”の後方になるように配置される。
【００１７】
図2には、切断部材7を詳しく示す。切断部材7’および7”も、切断部材7と同様である。切断部材7は、ステンレス鋼で構成された刃形基材15を有する。切断部材9は、基材15の楔形部分17の先端を構成する。示された実施例では、基材の最大厚さＴは約0.1mmであり、楔形部分17の主先端角αは約12゜であり、楔形部分17の長さＬは、約0.5mmとなる。図2では細部が見えていないが、楔形部分17の先端は面取りされ、端部径は、約100nm以下であるため、十分に鋭角の切断端部9が提供される。前記端部径の好適値は、約40nmである。
【００１８】
図2に示すように、楔形部分17の主要表面部分には、保護コーティング19が設置され、前記部分は、切断端部9を有する。図3に示すように、コーティング19は、複数の積層された層組21を有する。各層組21は、主としてカーボン（C）を有する第1の層23と、主としてクロム（Cr）を有する第2の層25とを有する。図3に示す実施例では、各層組21の厚さTpは、約1.8nmであり、第1の層23および第2の層25は、ほぼ等しい厚さであって、コーティング19の全厚は、約100nmである。従ってコーティング19は、ナノスケールの多層化構造を有し、各層23、25は、単一の原子径を何倍かした厚さしかない。そのような構造では、コーティング19の隣接層23、25内に存在する原子は、いわゆる超格子に配置される。そのような超格子の多くの物理的特性は、層23、25の材料が個々に有する物理的特性、および個々の層23、25が十分に厚い場合にコーティング19が有する物理的特性に比べて優れている。図3に示す実施例では、各層組21の第1の層23は、主としてカーボンを有するため、コーティング19によって、切断部材7と剃毛の間の摩擦係数は、コーティング19が存在しない場合の摩擦係数に比べて有意に低くなる。図3に示す実施例では、各層組21の第2の層25は、主としてCrを有するため、コーティング19は、Crの硬度のほぼ4倍に等しい硬度を有し、コーティング19の硬度は、結果的にステンレス鋼基材15の硬度よりも大きくなる。その結果、コーティング19によって、寿命が有意に延伸し、毛剃感が有意に改善された切断部材7が提供される。
【００１９】
ステンレス鋼基材15は、コーティング19を機械的に支持する。ステンレス鋼基材15の硬度および剛性は、コーティング19の硬度および剛性よりも低いため、切断部材7に機械的負荷が加わる影響下では、他の因子を考慮しなければ、基材15の変形は、コーティング19の変形に比べて著しく大きくなる。基材15の変形は比較的大きいため、基材15の前記機械的支持機能が低下し、結果的に、比較的高い機械的負荷の下で、コーティング19が損壊する危険性が高まる。この危険性は、特に、基材15が比較的薄い切断端部9近傍の領域において、顕著となる。
【００２０】
基材15のコーティング19に対する機械的支持機能を向上させるため、および切断端部9に大きな機械的負荷が加わる影響下で、コーティング19が損壊する危険性を低減するため、コーティング19が設置される基材15の表面の一部には、窒化硬化処理が行われる。このため、切断部材7の製造処理の間、基材15の表面の前記部分には、次の製造ステップにおいてその部分にコーティング19が設置される前に、プラズマ窒化硬化処理が施される。プラズマ窒化硬化処理は、プラズマ窒化処理とも呼ばれ、優れた表面硬化処理であり、この処理によって、基材15の表面の前記部分に窒素イオンが導入される。前記処理では、窒素ガスを含む処理室内に設置された、基材15の表面の前記部分と電極との間に大きな静電場が構成される。電場の結果として、窒素ガスがイオン化され、窒素イオンが基材15の方に向かって加速され、基材15の表面の前記部分に拡散する。その結果、図3に示すように、窒化鉄を有する上部層29が、基材15の表面27の前記部分の直下に形成され、拡散層31が、前記上部層29の下側に形成される。上部層29の通常の厚さの値は、数十ナノメートルから5ミクロンの範囲にあり、拡散層31の通常の厚さの値は、数ミクロンから200ミクロンの範囲にある。図3に示す実施例では、上部層29と拡散層31の厚さは、前記範囲の下限に近くなっている。図3では、コーティング19の層組21と、上部層29と、拡散層31との厚さは、正確な寸法で示されていないことに留意する必要がある。上部層29は、ステンレス鋼基材15の未処理ベース材料部33よりも有意に大きな硬度および剛性を有し、これらの硬度および剛性は、前記未処理ベース材料部33よりも、コーティング19の硬度および剛性に近い。拡散層31は、コーティング19から未処理ベース材料部33に向かう方向で見たとき、上部層29の硬度および剛性から未処理ベース材料部33の硬度および剛性にかけて、徐々に減少する硬度および剛性を有する。その結果、コーティング19の直下の領域では、硬度および剛性の値は、基材15の表面27が窒化硬化されていないときのように階段的には減少せず、徐々に減少することになる。その結果、コーティング19に機械的負荷が加わる影響下での、コーティング19の直下の前記領域でのステンレス鋼基材15の変形量は、著しく減少し、基材15のコーティング19に対する機械的支持機能は、かなり改善される。
【００２１】
プラズマ窒化処理は、優れた表面硬化処理であり、この処理によって、基材15にコーティング19に対して十分な機械的支持機能が得られるような、上部層29と拡散層31の厚さの値が得られる。ただし、本発明による切断部材の製造処理において、液体窒化処理等の他の種類の窒化処理を用いることも可能である。また本発明は、ステンレス鋼で構成された基材には限定されず、基材として、炭素鋼のような別の種類の鋼を使用しても良いことに留意する必要がある。
【００２２】
さらにコーティング19の層組21は、厚さTpが、図3の実施例の1.8nmとは異なる値であっても良いことに留意する必要がある。コーティング19の硬度は、層組21の厚さTpに依存し、この硬度は、層の厚さTpが1.6から2.0nmの間にある場合、Crの硬度のほぼ4倍の最大値を有することが確認されている。ただし厚さTpがこの範囲外の場合も、コーティング19は、依然としてCrの硬度よりも大きな硬度を有する。そのような大きな硬度は、特に、コーティング19が超格子構造となるような厚さTpのときに得られる。カーボンとクロムの層の超格子コーティングは、厚さTpが1から10nmの間にあるときに得られることが確認されている。さらにコーティング19は、図3の実施例のような100nmとは異なる全厚を有しても良いことに留意する必要がある。一方では、コーティング19の全厚は、コーティング19が、超格子コーティング特性を得る上で十分な数の層組21を有するようにしなければならない。全厚は、十分な数の層組21を得るため、最小値が50nmである必要のあることが確認されている。他方では、コーティング19の全厚は、十分に小さくして、コーティング切断端部9に十分な鋭角が得られ、切断部材7の切断に必要な力が十分に小さくなるようにする必要がある。切断に必要な力の許容値は、コーティング19の全厚が200mm以下の場合に得られることが確認されている。特にコーティング19のような超格子構造を有するコーティングの場合、窒化硬化ステンレス鋼基材15が、優れた機械的支持機能を発揮することは明らかである。特に、窒化硬化ステンレス鋼基材15は、カーボンと、クロム以外の別の金属との超格子構造を有するコーティングに対しても、優れた機械的支持機能を有することが確認されている。特にニオビウム（Nb）、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）、バナジウム（V）またはタングステン（W）を含む場合、超格子コーティングに大きな硬度が得られる。ただし当業者は、カーボンとの組み合わせによって、大きな硬度が得られる他の適当な金属を見出すことができる。
【００２３】
図4には、本発明による切断部材37の第2の実施例の保護コーティング35の断面を概略的に示す。この例では、前述の切断部材7の代わりに、切断部材37が、本発明による毛剃装置に使用される。図4では、切断部材37の切断部材7と対応する部分には、対応する参照符号が付されている。以下、切断部材37と切断部材7の間の主な差異点についてのみ、簡単に説明する。
【００２４】
切断部材37が切断部材7と大きく異なる点は、保護コーティング35が、ダイヤモンド状カーボン（DLC）の均一層を有することである。示された実施例では、DLCのコーティング35は、約100nmの厚さを有する。結果的にコーティング35では、切断部材37の耐磨耗性が向上し、すなわち切断部材37の寿命延伸が可能となるとともに、切断部材37の毛剃感が改善され、すなわち切断部材37と剃毛との間の摩擦係数が低下し、切断に必要な力が減少する。この実施例ではさらに、窒化硬化ステンレス鋼基材15’によって、機械的支持機能が向上する。更なる利点は、窒化硬化処理の結果、切断部材37の製造処理におけるDLCコーティング35の成膜中に発生する高温の影響下で生じる、ステンレス鋼基材15’の機械的なおよび他の特性の劣化に対する耐性が、有意に向上することである。
【００２５】
また本発明は、前述の切断部材7および37のコーティング19および35の材料以外の材料のコーティングが設置された切断部材に及ぶことに留意する必要がある。通常、そのようなコーティングは、鋼基材に比べて著しく大きな硬度を有する必要があり、コーティングによって、少なくとも切断部材の耐久性が向上する。そのようなコーティングの代替例は、タングステンカーバイド、窒化チタンおよび窒化ホウ素であるが、当業者には、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物もしくは金属ホウ化物またはこれらの混合物を有するコーティング等、多くの他の例が見出される。通常、本発明による切断部材の窒化硬化鋼基材は、基材表面直下の領域に存在する硬度および剛性の勾配によって、全ての種類のコーティングに対して、改良された機械的支持機能を提供する。
【００２６】
図1の実施例では、本発明による毛剃装置は、使い捨て式のシェービングヘッド5を有し、このヘッドには、本発明による3枚の切断部材7、7’、7”が配置され、前記シェービングヘッド5は、脱着可能な状態で、基部1に取り付けられる。さらに本発明は、1または2以上の切断部材が、基部から脱着することができないシェービングヘッドに配置された実施例にも及ぶことに留意する必要がある。さらに本発明は、毛剃装置が、本発明による切断部材を3枚以外の枚数、例えば切断部材を1、2、または4枚有する実施例にも及ぶ。さらに、請求項に記載の「毛剃装置」という用語は、図1に示すような、シェービングヘッドに取り付けられた切断部材を有する基部を有する種類の装置に限られるものではなく、図1に示すシェービングヘッド5のような、少なくとも1つの本発明による切断部材を有し、シェーバーまたはカミソリの基部の装着に適した、使い捨て式のあるいは使い捨て式ではない、シェービングヘッドを包含することに留意する必要がある。
【００２７】
図1の実施例では、切断部材7、7’、7”は、シェービングヘッド5の実質的に一定の位置に取り付けられまたは固定される。さらに本発明は、本発明による1または2以上の切断部材が、装置に設けられた適当な駆動機構によって、装置の基部に対して移動する毛剃装置の実施例にも及ぶことに留意する必要がある。切断部材は、作動中、例えば基部に対して、往復運動や回転運動をしても良く、これにより例えば、切断に必要な力が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による毛剃装置を示す図である。
【図２】図1の装置に用いられる、本発明による切断部材の第1の実施例を示す図である。
【図３】図2の切断部材の保護コーティングの断面を概略的に示す図である。
【図４】本発明による切断部材の第2の実施例の保護コーティングの断面を概略的に示す図である。
【図１】
2007518444.tif 000003
【図２】
2007518444.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007518444.tif 000006
【国際調査報告】
2007518444.tif 000007
2007518444.tif 000008
2007518444.tif 000009