(57)【要約】      （修正有）【課題】構成する部品をすべてチタン製にすることが可能で、長期間に渡ってあがきが維持され、優れた耐食性および生理学的適合性を有する金属製丁番とそれを用いた眼鏡フレームを提供する。【解決手段】チタン系材料からなる一対の連結部材を備えるとともに当該連結部材を互いに回動可能に軸支した金属製丁番であって、前記連結部材の回動時に互いに摺動する摺動対向面は、チタン系材料により形成されているとともに少なくとも一方の面に黒鉛状物質を有する摺接層３ａが形成されている金属製丁番。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン系材料からなる一対の連結部材を備えるとともに当該連結部材を互いに回動可能に軸支した金属製丁番であって、前記連結部材の回動時に互いに摺動する摺動対向面は、チタン系材料により形成されているとともに少なくとも一方の面に黒鉛状物質を有する摺接層が形成されている金属製丁番。
【請求項２】
前記連結部材の一方には第一コマ部が形成されているとともに他方には一対の第二コマ部が形成されており、前記摺動対向面は、前記第一コマ部を前記第二コマ部の間に嵌め込んで互いに当接する面となっている請求項１に記載の金属製丁番。
【請求項３】
前記摺接層は、波長５１４．５ｎｍのアルゴンレーザを励起源とするラマン分光分析により得られるラマンスペクトルおいて、波数１２００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の間に２本のピークを持つ黒鉛状物質を有する請求項１または２に記載の金属製丁番。
【請求項４】
前記摺接層は、前記摺動対向面の少なくとも一方の面のチタン材料を浸炭処理することにより生成された黒鉛状物質を有する請求項１から３のいずれかに記載の金属製丁番。
【請求項５】
前記摺接層は、前記摺動対向面の少なくとも一方の面を炭化チタンまたは炭窒化チタンで被覆してその表面を他の表面と摺動することにより生成された黒鉛状物質を有する請求項１から３のいずれかに記載の金属製丁番。
【請求項６】
前記摺接層は、前記摺動対向面の少なくとも一方の面に炭素を主成分とする材料を物理的に付着させた黒鉛状物質を有する請求項１から３のいずれかに記載の金属製丁番。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の金属製丁番を備えた眼鏡フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製丁番とそれを備えた眼鏡フレームに関するものであり、より詳細には、該丁番のあがき特性（摺動特性）や耐焼付き特性の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡には、テンプルの開閉操作を行うために丁番が備わっている。丁番は、以前は独立した部品であることが多かったが、現在では意匠性を高める等の目的で、丁番の機構をテンプルやフロント等に施してそれらと一体にしていることも増えている。
【０００３】
丁番は、テンプルの開閉操作をすると、構成する部品同士が摺動する。一般的な丁番には、１枚こま、２枚こまおよびワッシャが含まれており、この場合、２枚こまとワッシャの対向面が摺動することになる。ここで、「潤滑状態の滑らかさとは異なり、テンプルを開閉するとき丁番にある程度の摩擦力があり、一方、余り固すぎない程度の摺動性」を「あがき」（ＪＩＳＢ７２８３：１９９７眼鏡枠の繰返し耐久試験方法（２００８年９月２０日廃止））と呼び、市場では、長期間の使用に渡ってあがきが維持される丁番が求められている。また、丁番の性能については、人間の一般的な使用環境における耐食性や生理学的適合性が優れることも求められている。
【０００４】
さらに市場では、すべての部品が前記耐食性や前記生理学的適合性に優れた材料であるチタンで構成された、チタン製眼鏡フレームが常に求められているが、摺動対向面がチタン同士では、摺動させると表層の酸化膜が摩耗して活性面が露出し焼付きが起こるため、丁番が機能を満たさなくなる。
【０００５】
そこで以前から、チタン製眼鏡フレームでは、丁番の焼付きを防いであがきを維持するため、チタンと対向する摺動相手に洋白やポリアセタール等の材料を介在させて対処している。
【０００６】
また、同様にあがきを維持する目的で、特許文献１から３が提案されている。特許文献１には、リン青銅からなるワッシャが提案されている。また、特許文献２には、ポリイミド樹脂粉末を圧縮プレスと焼成で成形されたワッシャが提案されている。また、特許文献３には、導電性を有するフッ素樹脂材料を成形してなる導電性ワッシャが提案されている。
【０００７】
以上のように、チタン製眼鏡フレームと表記している商品でも、丁番の焼付きを防ぐため、実際にはワッシャ等一部に上記のチタン以外の材料を使用しているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７３６３号公報
【特許文献２】特開平６−５９２１９号公報
【特許文献３】実開平７−３４４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、チタン製眼鏡フレーム用の丁番に関しては、構成する部品がすべてチタン製で、長期間に渡ってあがきが維持され、優れた耐食性および生理学的適合性を有することが市場で求められている。
【００１０】
チタンと対向する摺動相手材を洋白やポリアセタールにすると、それらの材料はチタンに比べて軟質で活性ではないため、チタンがほとんど摩耗せず焼付きが起こることはほぼなく、短期的なあがきは維持される。しかし、反対にそれらの材料が大きく摩耗するため、長期的なあがきは維持されなくなる。さらに、洋白には、銅やニッケルが含まれているため、前記耐食性および前記生理学的適合性がチタンに比べて劣っている。
【００１１】
また、特許文献１に示された材料は、リン青銅であり銅が含まれているため、前記耐食性が劣ってしまう。また、特許文献２に示された材料は、ポリイミドの樹脂であるため、前記耐食性や前記生理学的適合性には優れると考えられるが、チタンに比べて軟質であるため、上記と同様の理由で長期的なあがきは維持されなくなってしまう。また、特許文献３に示された材料は、フッ素の樹脂であるため、前記耐食性には優れると考えられるが、チタンに比べて軟質であるため、上記と同様の理由で長期的なあがきは維持されなくなってしまう。
【００１２】
以上のとおり、上述したチタン製眼鏡フレームの丁番に対する要求に対しては、有効な対応法がないのが現状である。
【００１３】
本発明は、以上のことを鑑み、構成する部品をすべてチタン製にすることが可能で、長期間に渡ってあがきが維持され、優れた耐食性および生理学的適合性を有する金属製丁番とそれを用いた眼鏡フレームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明は以下のような特長を有する。
（１）チタン系材料からなる一対の連結部材を備えるとともに当該連結部材を互いに回動可能に軸支した金属製丁番であって、前記連結部材の回動時に互いに摺動する摺動対向面は、チタン系材料により形成されているとともに少なくとも一方の面に黒鉛状物質を有する摺接層が形成されている金属製丁番。
【００１５】
（２）前記連結部材の一方には第一コマ部が形成されているとともに他方には一対の第二コマ部が形成されており、前記摺動対向面は、前記第一コマ部を前記第二コマ部の間に嵌め込んで互いに当接する面となっている（１）に記載の金属製丁番。
【００１６】
（３）前記摺接層は、波長５１４．５ｎｍのアルゴンレーザを励起源とするラマン分光分析により得られるラマンスペクトルおいて、波数１２００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の間に２本のピークを持つ黒鉛状物質を有する（１）または（２）に記載の金属製丁番。
【００１７】
（４）前記摺接層は、前記摺動対向面の少なくとも一方の面のチタン材料を浸炭処理することにより生成された黒鉛状物質を有する（１）から（３）のいずれかに記載の金属製丁番。
【００１８】
（５）前記摺接層は、前記摺動対向面の少なくとも一方の面を炭化チタンまたは炭窒化チタンで被覆してその表面を他の表面と摺動することにより生成された黒鉛状物質を有する（１）から（３）のいずれかに記載の金属製丁番。
【００１９】
（６）前記摺接層は、前記摺動対向面の少なくとも一方の面に炭素を主成分とする材料を物理的に付着させた黒鉛状物質を有する（１）から（３）のいずれかに記載の金属製丁番。
【００２０】
（７）（１）から（６）のいずれかに記載の金属製丁番を備えた眼鏡フレーム。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、摺動対向面の少なくとも一方の面に黒鉛状物質を有する摺接層を形成したので、構成する部品をすべてチタン製にした場合でも長期間にわたってあがき（良好な摺動特性）が維持され、優れた耐食性および生理学的適合性を有するようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】眼鏡フレーム用の丁番に関する分解斜視図である。
【図２】丁番に関する一部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施例１および２の丁番のあがき試験の方法を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施例１によって得られたあがき試験結果図である。
【図５】本発明の実施例２によって得られたあがき試験結果図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、眼鏡フレーム用の丁番に関する分解斜視図であり、図２は、丁番に関する一部拡大断面図である。丁番５は、連結部材である１枚こま１および２枚こま２を備えており、１枚こま１には、第一コマ部１ａの両側にワッシャ３が嵌め込まれて２枚こま２の一対の第二コマ部２ａおよび２ｂの間に挿入され、止めねじ４により１枚こま１および２枚こま２が互いに回動可能に連結されるようになっている。
【００２５】
この例では、１枚こま１、２枚こま２およびワッシャ３は、チタン系材料からなっている。ここで、チタン系材料としては、チタン金属、チタン合金等が挙げられる。
【００２６】
ワッシャ３と第二コマ部２ａおよび２ｂの互いに対向する当接面が摺動対向面となっており、１枚こま１および２枚こま２が互いに回動する際に摺動対向面同士が摺接するようになる。ワッシャ３の摺動対向面には、図２に示すように、黒鉛状物質を有する摺接層３ａが形成されている。
【００２７】
ここで、黒鉛状物質とは、波長５１４．５ｎｍのアルゴンレーザを励起源とするラマン分光分析により得られるラマンスペクトルおいて、波数１２００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の間に２本のピークを持つ物質である。２本のピークは、一方が波数１２００ｃｍ−１から１５００ｃｍ−１の間に、他方が波数１５００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の間に、それぞれピーク位置が存在する。波数１２００ｃｍ−１から１５００ｃｍ−１の間に存在するピークについて、ガウス関数でピークフィットし、ピークフィットしたガウス関数の半値幅が純粋な黒鉛の値（２３ｃｍ−１）より大きいラマンスペクトルを示す黒鉛状物質は、純粋な黒鉛よりも摺動特性が優れているため、摺動対向面の摩耗が所定量以上には進みにくく優れた摺動特性を有するようになり、長期間に渡ってあがきが維持される丁番となる。
【００２８】
摺接層は、摺動対向面の表面を浸炭処理することにより黒鉛状物質を生成して層状に形成することができる。浸炭処理は、一般的な方法で行うと、表面に黒鉛状物質が生成されないが、これを過浸炭条件で行うと、表面に確実に黒鉛状物質が生成されるようになる。また、過浸炭の程度で黒鉛状物質の量が変わるので、適宜条件設定すればよい。
【００２９】
また、摺接層は、摺動対向面の表面を炭化チタンまたは炭窒化チタンで被覆し、さらに炭化チタンまたは炭窒化チタンの表面を他の表面に当接して摺動させることにより黒鉛状物質を生成して層状に形成することもできる。炭化チタンや炭窒化チタンは、被覆したままの表面には黒鉛状物質が生成されない。また、炭化チタンや炭窒化チタンは硬質であるため、被覆したまま摺動すると、摺動する面を傷つけて大きく摩耗させてしまう可能性がある。しかし、炭化チタンまたは炭窒化チタン被覆後に表面を他の表面と摺動すると、摩擦熱により摺動対向面に黒鉛状物質が生成される。黒鉛状物質の生成量は、摺動面圧や摺動時間で変わるので、適宜必要な条件を設定すればよい。
【００３０】
また、摺接層は黒鉛を主成分とする材料を摺動対向面に例えば擦り付けなどの物理的な手段で形成することができる。この方法は特別な装置を必要とせず好ましいのであるが、黒鉛状物質を形成できるのであれば蒸着など他の方法を用いても構わない。
【００３１】
この例では、ワッシャ３の第二コマ部２ａおよび２ｂと当接する摺動対向面に摺接層３ａを形成しているが、第二コマ部２ａおよび２ｂの摺動対向面の表面にも摺接層を形成してもよく、また、第二コマ部の摺動対向面のみに摺接層を形成することもできる。また、ワッシャ３を取り付けることなく第一コマ部１ａと第二コマ部２ａおよび２ｂとが直接当接するように構成することも可能で、この場合には、両コマ部が当接する面の少なくとも一方の摺動対向面に黒鉛状物質を有する摺接層を形成すればよい。
【００３２】
また、摺動対向面は、一方が浸炭処理、他方が炭化チタン被覆のような異なる組み合わせであってもよく、摺動対向面の少なくとも一方の面に黒鉛状物質を有する摺接層を形成すればよい。
【００３３】
眼鏡フレーム用の丁番５では、長期間の使用に渡ってあがきが維持されることが求められている。図３は、本発明の実施形態である丁番５のあがき試験の方法を示したものである。まず、あがき試験片６について説明する。本あがき試験片６は、丁番５の１枚こま１と２枚こま２の底面にそれぞれ開閉用チタン板７と固定用チタン板８をろう付けして製作する。実際の眼鏡商品では、開閉用チタン板７と固定用チタン板８のなす角度が１８０°になるように丁番５を開くと、開閉用チタン板７と固定用チタン板８が接触するようにろう付けされていることが多く、これが止めねじ４の緩みの要因になっている。止めねじ４が緩むとあがきが維持されなくなってしまう。本実施形態では、摺動対向面の効果のみを測定したいので、図３に示すように、開閉用チタン板７と固定用チタン板８が接触しないようにろう付けを行う。また、止めねじ４の緩みを完全に抑えるため、丁番５の止めねじ４を任意のトルクで締め付けた後、２枚こま２の外側からシスロックナット（手賀精工株式会社製）で固定する。
【００３４】
次に、製作したあがき試験片６の開閉操作方法を説明する。開閉操作の説明図を図３（ａ）に示す。開閉操作は、ＪＩＳＢ７２８３：１９９７眼鏡枠の繰返し耐久試験方法（２００８年９月２０日廃止）に準拠した装置を用いて行う。まず、あがき試験片６の開閉用チタン板７と固定用チタン板８のなす角度を１８０°にし、固定用チタン板８を前記装置に固定する。その後、丁番５の回転軸の中心から８０ｍｍの距離に２本の円柱形のピン９を配置し、開閉用チタン板７を両ピン９で挟むようにする。次に、前記回転軸を中心として、開閉用チタン板７と固定用チタン板８のなす角度が閉じる方向に１００°になるまでピン９を動かし、その後、開閉用チタン板７と固定用チタン板８のなす角度が元の１８０°に戻るまでピン９を動かす。開閉するスピードは任意である。本開閉操作を任意の回数行う。
【００３５】
次に、前記開閉操作を行った後の曲げモーメント測定方法を説明する。曲げモーメントの測定方法の説明図を図３（ｂ）に示す。任意の条件で前記開閉操作を行った後、２本のピン９をはずし、開閉用チタン板７と固定用チタン板８のなす角度が閉じる方向に１６０°になるように開閉用チタン板７を動かす。その後、開閉用チタン板７の前記回転軸から開閉用チタン板７の方向へ４０ｍｍの位置に、先端が半径４ｍｍの半球状になっているフォースゲージ１０を開閉用チタン板７と垂直になるように配置する。その後、フォースゲージ１０をその先端が開閉用チタン板７に接触する方向へ連続的に動かし、開閉用チタン板７に接触してから任意の速度で３ｍｍ動いたところで停止する。そして、この移動の間のフォースゲージ１０にかかる最大荷重を測定する。その最大荷重と前記回転軸からフォースゲージ１０の先端までの距離（４０ｍｍ）の積により曲げモーメントを得る。この曲げモーメントの値が０．０１Ｎ・ｍを超えている間は、前記ＪＩＳや眼鏡フレーム業界においてあがきが維持されていると考えられている。
【００３６】
以下、本発明の代表的な実施例について説明する。実施例は、黒鉛状物質を有する摺接層を摺動対向面の一方の面のみ存在させる例（実施例１）と、両方の面に存在させる例（実施例２）の二例を示す。実施例１は、摺動対向面の組み合わせの中で最もあがき試験に厳しい例であるが、後記のとおり十分な効果を得ることができる。したがって、実施例１以外の摺動対向面の組み合わせにおいても、同様の効果を有することは明らかである。
【実施例１】
【００３７】
図１の構成の丁番５（手賀精工株式会社製）を用いて、ワッシャ３の２枚こま２との摺動対向面の表層を浸炭処理した。浸炭処理した対向面を、波長５１４．５ｎｍのアルゴンレーザを励起源とするラマン分光分析をして得られたラマンスペクトルには、波数１２００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の間に２本のピークが存在し、波数１２００ｃｍ−１から１５００ｃｍ−１の間に存在するピークについて、ガウス関数でピークフィットしたところ、ピークフィットした前記ガウス関数の半値幅が５５．７３１ｃｍ−１である黒鉛状物質の存在が確認され、黒鉛状物質を有する摺接層が形成されていたことがわかる。
【００３８】
次に、この丁番５に、開閉用チタン板７と固定用チタン板８をそれぞれろう付けし、トルクドライバ（株式会社東日製作所製）を用いて締め付けトルク２０ｃＮ・ｍで止めねじ４を締め付け、２枚こま２の外側からシスロックナットで固定した。その後、前記装置に固定用チタン板８を固定し、図３（ａ）の開閉操作を開閉周波数０．５Ｈｚの条件で１００回行った。その後、前記と同条件で止めねじの締め付け、シスロックナットの固定、開閉操作をもう１セット行った後、再度、前記と同条件で止めねじの締め付け、シスロックナットの固定を行いあがき試験片６を準備した。
【００３９】
次に、このあがき試験片６を用いて、図３に示した方法であがき試験を行った。図３（ａ）の開閉動作は、開閉周波数０．５Ｈｚの条件で行ない、図３（ｂ）の曲げモーメント測定は、フォースゲージ（株式会社イマダ製）の移動速度０．５ｍｍ／ｓの条件で行った。曲げモーメントの測定は、開閉１００回毎に行い、合計１０００回以降は開閉５００回毎に行った。試験は、前記ＪＩＳや眼鏡フレーム業界においてあがきが維持されなくなったと判断される曲げモーメント０．０１Ｎ・ｍ以下になるまで行った。
【００４０】
また、比較のため、ワッシャ３を浸炭処理せず、摺動対向面をチタン同士にしたものと、ワッシャ３を洋白にしたものについても同様の条件であがき試験を行った。
【００４１】
図４にあがき試験の結果を示す。摺動対向面をチタン同士にしたものは、開閉操作の初回１００回開閉中に固定用チタン板８と２枚こま２のろう付けが剥がれ、測定できなかったため図示していない。これは、開閉により摺動対向面に大量の摩耗粉が生成し、焼付いたためと考えられる。前記開閉操作前（開閉操作０回）の曲げモーメントの値が異なるのは、丁番５の各部品の寸法精度や浸炭処理による表面性状の変化等に起因するものである。この結果より、本発明は従来のものに比べて格段に安定的にあがきが長期間に渡って維持されることがわかった。
【実施例２】
【００４２】
実施例１と同様の構成の丁番５を用いて、２枚こま２およびワッシャ３の対向面をそれぞれ炭化チタンで被覆し、その対向面同士を摺動させた。代表してワッシャ３の前記摺動後の対向面を、実施例１と同様のラマン分光分析をして得られたラマンスペクトルには、波数１２００ｃｍ−１から１８００ｃｍ−１の間に２本のピークが存在し、波数１２００ｃｍ−１から１５００ｃｍ−１の間に存在するピークについて、ガウス関数でピークフィットしたところ、ピークフィットした前記ガウス関数の半値幅が２５７．６５４ｃｍ−１である黒鉛状物質の存在が確認され、黒鉛状物質を有する摺接層が形成されていたことがわかる。
【００４３】
次に、実施例１と同様の手順、条件であがき試験片６を製作して図３のあがき試験を行った。図５にその結果を示す。この結果より、本発明は従来のものに比べて格段に安定的にあがきが長期間に渡って維持されることがわかった。
【符号の説明】
【００４４】
１      １枚こま
１ａ    １枚こまの第一コマ部
２      ２枚こま
２ａ    ２枚こまの第二コマ部
２ｂ    ２枚こまの第二コマ部
３      ワッシャ
３ａ    黒鉛状物質を有する摺接層
４      止めねじ
５      丁番
６      あがき試験片
７      開閉用チタン板
８      固定用チタン板
９      ピン
１０    フォースゲージ
【図１】
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【図２】
2019132883.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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