【事件の表示】
　特許第３１４２６８９号「疲労強度の優れたばね」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１４２６８９号の請求項１ないし２に係る特許を取り消す。
【理　由】
１．手続の経緯
　　　　　　　　　　　　
　　　特許出願　　　　　平成５年６月２９日
　　　特許設定登録　　　平成１２年１２月２２日
　　　特許異議申立て（申立人：坂口敬）
　　　　　　　　　　　　平成１３年９月６日
　　　取消理由通知　　　平成１４年６月２６日付け
　　　訂正請求　　　　　平成１４年９月３日    
　　　 　　　　　　（平成１５年８月２７日に取り下げ）
　　　取消理由通知　　　平成１５年６月２３日付け
　　　訂正請求　　　　　平成１５年８月２７日
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２．訂正の適否
（１）訂正の内容
・訂正事項ａ：
　請求項１における記載「重量比で　Ｃ：０．４〜０．８％　　Ｓｉ：０．８〜４．０％　　Ｍｎ：０．２〜２．０％　　Ｃｒ：０．４〜３．０％を含有し、更に　　Ｖ：０．０５〜０．５０％　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｎｉ：０．２〜２％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、」を
「重量比で　Ｃ：０．４〜０．８％　　Ｓｉ：０．８〜４．０％　　Ｍｎ：０．２〜２．０％　　Ｃｒ：０．４〜３．０％    Ｎｉ：０．２〜２％を含有し、更に　Ｖ：０．０５〜０．５０％　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み（ＶとＭｏとを同時に含有する場合を除く）、」に訂正する。
・訂正事項ｂ：
　段落０００７における記載
「上記課題を解決することのできた本発明に係るばねの構成は、重量比で　Ｃ：０．４〜０．８％　　Ｓｉ：０．８〜４．０％　　Ｍｎ：０．２〜２．０％　Ｃｒ：０．４〜３．０％を含有し、更に　Ｖ：０．０５〜０．５０％　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｎｉ：０．２〜２％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、」を
「上記課題を解決することのできた本発明に係るばねの構成は、重量比で　Ｃ：０．４〜０．８％　Ｓｉ：０．８〜４．０％　　Ｍｎ：０．２〜２．０％　Ｃｒ：０．４〜３．０％   Ｎｉ：０．２〜２％を含有し、更に　Ｖ：０．０５〜０．５０％　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み（ＶとＭｏとを同時に含有する場合を除く）、」に訂正する。
・訂正事項ｃ：
　段落００２０における「表１」の「備考」欄を削除する。
・訂正事項ｄ：
　段落００２３における「表３」の「備考」欄を削除する。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無および特許請求の範囲の拡張・変更の存否
　訂正事項ａは、本件特許の請求項１に係る発明のばねの化学成分について、選択成分であるＶ、　Ｎｂ、　Ｎｉ、　Ｍｏのうち、Ｎｉを必須成分とするとともに、ＶとＭｏとが所定量で同時に含有されることを除くものであり、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。また、本件明細書の段落００１０〜００１３に「本発明で用いる鋼材は上記４元素に加えて、・・・Ｖ，Ｎｂ，ＮｉおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有させることが必要である。・・・困難になる。」と記載されているから、訂正事項ａは願書に添付した添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。　
　訂正事項ｂは訂正事項１に整合させるものであるから、明瞭でない記載の釈明を目的とするものであり、また、訂正事項ａと同様に、願書に添付した明細書又は図面に添付した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　訂正事項ｃおよび訂正事項ｄは、上記の訂正事項ａにより、本件明細書の実施例として開示されたばねのうち、本件特許発明の実施例から外れるものが生じるため、特許請求の範囲と発明の詳細な説明の記載とを整合させるものであり、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、願書に添付した明細書又は図面に添付した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（３）訂正の適否についての結論
　以上のとおりであるから、上記の訂正請求は、特許法１２０条の４第２項および第３項の規定で準用する特許法第１２６条第２項および第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
３．特許異議の申立てについての判断
（１）本件発明
　上記の訂正が認められるから、本件請求項１及び２に係る発明は、上記の訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１及び２に記載された次のとおりのものである（以下それぞれの発明を「本件発明１」、「本件発明２」という）。
（請求項１）
「重量比で　Ｃ：０．４〜０．８％　Ｓｉ：０．８〜４．０％　Ｍｎ：０．２〜２．０％　Ｃｒ：０．４〜３．０％  Ｎｉ：０．２〜２％を含有し、更に　Ｖ：０．０５〜０．５０％　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み（ＶとＭｏとを同時に含有する場合を除く）、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を窒化処理してなり、表面から１０μｍ以内の窒素量が０．５〜２％、窒素拡散深さが０．０７ｍｍ以上、内部硬さがビッカース硬さで４７０以上であることを特徴する疲労強度に優れたばね。」　　　　
（請求項２）
「表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）の関係が、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓである請求項１記載の疲労強度に優れたばね。」
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（２）取消理由の概要
　本件特許の請求項１および２に係る発明は刊行物１〜６に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件請求項１および２に係る発明の特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
　　　　　　　　　　　
（３）引用された刊行物に記載の事項
（３）−１．刊行物１：特開昭６３−３０３０３６号公報
　　　　　　（異議申立人が提示した甲第１号証の刊行物に同じ。）
　刊行物１には以下の事項が記載されている。
・摘示１−ａ：
「重量比でＣ：０．６０〜０．８０％、Ｓｉ：１．３０〜１．７０％、Ｍｎ：０．４０〜０．７０％、Ｃｒ：０．４０〜１．００％、Ｖ：０．２０〜０．６０％、Ｍｏ：０．１０〜０．２５％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とする高強度鋼線。」（特許請求の範囲）
・摘示１−ｂ：
「（産業上の利用分野）本発明はばね、ピストンリングあるいは各種ファスナーなどの製造に使用される高強度鋼線、及びばねなどに成形後窒化処理により高応力、高温度あるいは高繰返し速度といった過酷な使用条件においても、十分な耐疲労性と耐へたり性を有せしめうる耐熱性高強度鋼線に関するものである。」（第１頁左欄１１〜１７行）
・摘示１−ｃ：
「また、ばねなどの疲労強度を高める方法のひとつに窒化処理があり、近年はその利用範囲が広がってきている。この窒化処理方法にはガス雰囲気で行なう方法あるいは塩浴中で処理する方法など種々の方法があるが、いずれの方法においてもより高温度で処理する方が安定した窒化特性が得られる。弁ばねの分野で窒化処理をする場合には、従来、弁ばね用鋼線の中で最も耐熱性のある弁ばね用シリコンクロム鋼オイルテンパー線に対しばね成形後、窒化処理を行っているが、この場合、線の内部硬さの低下を防ぐため３８０℃〜４２０℃の温度で窒化処理を行っており、特に４５０℃以上の温度で窒化処理をすると線の内部硬さが低下し、ばねの耐へたり性が劣化するため、ばねとしての性能が低下してしまう。従って、ばねとしての使用上の観点からのみならず、ばね製造上からも耐熱性のある高強度鋼線の出現が切望されている。」（第１頁右欄下から９行〜第２頁左上欄９行）
・摘示１−ｄ：
「（発明が解決しようとする問題点）本発明はエンジン回転数の高速化およびばね使用雰囲気の高温化に伴うばねやピストンリング等の疲労強度の低下およびへたりの増大を伴うことがなく、また疲労強度向上、耐摩耗性の向上を目的として行われる窒化処理に際しても従来より高温で安定した窒化処理が可能である耐熱性の優れた高強度鋼線を提供することを目的とする。」
（第２頁左欄１０〜１７行）
・摘示１−ｅ：
「（実施例）・・・本発明鋼線の窒化特性を比較鋼線Ｉと比較した結果を第１図に示した。比較鋼線Ｉには４２０℃と５００℃で本発明鋼線には５００℃の温度において窒化処理を行ない、線表層部の硬さ分布により窒化特性を評価したところ、本発明鋼線においては表面硬さも高く、かつ、硬化深さも比較鋼線より深い。また、本発明鋼線は比較鋼線より高温で窒化処理をしているにもかかわらず内部硬さは比較鋼線と同等であり、本発明鋼線の耐熱性がすぐれていることがわかる。」（第３頁左上欄下から２行〜同頁左下欄末行）
・摘示１−ｆ：
「第１図」（「特許法第１７条の２の規定による補正の掲載」の頁における補正後の第１図）
　第１図には、「本発明鋼線Ａ」の窒素拡散深さが少なくとも０．１ｍｍ以上、内部硬さがＨｖ５９０前後、表面の硬さがＨｖ８００〜９００であり、そして、「比較鋼線Ｉ（４２０℃処理）」の内部硬さがＨｖ５１０前後であることが示されている。
　　　　　　　　　　　　　　
（３）−２．刊行物３：特開昭６２−１０７０４４号
　刊行物３には以下の事項が記載されている。
・摘示３−ａ：
「重量％でＣ　０．５０〜０．８０％、Ｓｉ　１．５０〜２．５０％、Ｍｎ　０．５〜１．５％、Ｃｒ　０．１０〜０．９０％とＶ　０．０５〜０．５０％、Ｎｂ　０．０５〜０．５０％、Ｍｏ　０．０５〜０．５０％のうち１種又は２種以上を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、さらに非金属介在物の総量がＪＩＳ法で０．２０％以下で、かつその組成がＡｌ２Ｏ３　２０％以下、ＭｎＯ　１０〜８０％、ＳｉＯ２　２０〜６０％及びＭｇＯ　１５％以下又はＣａＯ　５０％以下の一方又は両方を含むことを特徴とする疲労強度のすぐれたばね鋼」（特許請求の範囲）
・摘示３−ｂ：
「（産業上の利用分野）本発明は疲労強度の優れたばね鋼に係り、特に耐へたり性に加えてばね疲労強度も優れたばね鋼に関するものである。」（第１頁右欄６〜９行）
・摘示３−ｃ：
「以上が本発明の対象とする鋼の基本成分であるが、本発明においてはばねの耐へたり性改善の目的でＶ，Ｎｂ，Ｍｏの１種又は２種以上を含有する。」（第３頁左上欄１〜３行）
・摘示３−ｄ：「第１表」（第４頁）
　第１表には、「本発明例」Ａ１〜Ａ７には、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏのうち、ＶあるいはＭｏを含有するが両成分を同時には含有しない発明例やＮｂとＭｏを同時に含有する発明例、ＶとＭｏを同時に含有する発明例が示されている。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（３）−３．刊行物４：特開平４−２４７８２４号公報
　刊行物４には以下の事項が記載されている。
・摘示４−ａ：
「重量％でＣ　：０．５５〜０．７５％、Ｓｉ：１．００〜２．５０％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％と、Ｎｉ：１．００〜４．００％、Ｃｒ：０．５０〜２．５０％、Ｍｏ：０．１０〜１．００％のうち２種ないし３種と、Ｖ：０．０５〜０．６０％、Ｎｂ：０．０５〜０．６０％のうち１種ないし２種を含有し、残部は不可避不純物およびＦｅからなる引張強さ２００Ｋｇｆ／ｍｍ２　以上を有する焼入・焼戻し鋼線を、１００℃以上５５０℃以下の温度に加熱し、ばねに成形加工することを特徴とする高強度ばねの製造方法。」（特許請求の範囲の請求項１）
・摘示４−ｂ：
「【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンの弁ばね、あるいは自動車の懸架ばね用等に用いられる疲労強度の優れた高強度ばねの製造方法に関するものである。」（段落０００１）
・摘示４−ｃ：
「【従来の技術】・・・ところで近年自動車エンジンの高出力化、車体の軽量化の要望が極めて高く、これに対応するため高疲労強度のばねが強く求められているが、これらはＪＩＳで規定されている既存の材料では、この要求を満たすことが難しくなってきている。この疲労強度向上の要望に応えるため、材料的には、合金元素量を増したばね鋼が提案されている（・・・）。また、ばね製造上からは、窒化処理、ショットピーニング等により表面を硬化させ適当な圧縮の残留応力を付与するのが一般的になってきている。」（段落０００２）
・摘示４−ｄ：
「Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、焼入性を上げ、あるいは焼き戻し軟化抵抗を高め、あるいは微細な炭化物を析出することにより、ばねの強度と靭性を向上せしめる元素であり、その２種ないし３種を複合して添加することが必要である。・・・Ｍｏは焼き戻し軟化抵抗を高め、また微細な炭化物を析出することにより、ばねに強度と靭性を付与する効果もあるため、０．１０〜１．００％の添加するが、０．１０％未満ではその効果が認められずまた１．００％を越えても効果が飽和してしまうので除外する。Ｖ、Ｎｂは結晶粒の微細化、析出硬化により、強度の向上、へたり性の改善を行うために添加する元素であり、０．０５％以上０．６０％以下の範囲で１種または２種を複合して添加するが、それぞれの成分が０．０５％未満では効果がなく、０．６０％を越えて添加しても効果は飽和する。」（段落００１０）
・摘示４−ｅ：
「表７」（段落００２４）
　表７には、組成が重量％でＣ：０．５６、Ｓｉ：１．８０、Ｍｎ：０．８５、Ｐ：０．００９、Ｓ：０．００９、Ｎｉ：１．５０、Ｃｒ：０．９５、Ｍｏ：０．３５、Ｖ：０．２１、残部Ｆｅからなる鋼線が示されている。
　　　　　　　　　　　　　　　　　
（３）−４．刊行物６：特開平５−１５６３５１号公報
　刊行物６には以下の事項が記載されている。
・摘示６−ａ：
「鉄鋼線材をコイリング成形し、窒化処理により窒化層を形成し、電解研磨処理により窒化層最表面の白層を除去し、ショットピーニング処理により残留応力付与することを特徴とするオイルテンパー線によるコイルばねの製造方法。」（特許請求の範囲）
・摘示６−ｂ：
「【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンに使用される弁ばね等の高強度高耐疲労ばねの製造方法に関する。」（段落０００１）
・摘示６−ｃ：
「高強度高耐疲労ばねを製造する方法として、・・・方法が記載されている。さらに、特開昭６３−７６７３０号公報には、鉄鋼線材をコイリング成形し、窒化処理し、ショットピーニングの粒度を順次小さくした数段階のショットピーニングを施すコイルばねの製造方法が記載されている。」（段落０００２）
・摘示６−ｄ：
「【発明が解決しょうとする課題】高強度高耐疲労ばねを得るために、コイリング成形の後に窒化処理してコイルばねの表面部分の硬度を高めることか必須の手段として採用されている。」（段落０００３）
摘示６−ｅ：「本発明のオイルテンパー線によるコイルばねの製造方法は、鉄鋼線材をコイリング成形し、窒化処理により窒化層を形成し、電解研磨処理により窒化層最表面の白層を除去し、ショットピーニング処理により残留応力付与することを特徴とする。」（段落０００５）
・摘示６−ｆ：
「窒化処理は表面より約０．２ｍｍ程度の深さまで窒化し、表面より０．０５から０．１ｍｍまでの表面部の硬度をＨｖ８００から９００程度とするものである。窒化処理そのものは従来と同様に実施することができる。例えば、アンモニア雰囲気中に４２０から５５０℃で２から６時間処理することにより所定の窒化層を形成できる。」（段落００１０）
・摘示６−ｇ：
「この後、コイルばね素形材の端面を切削して仕上げ処理し、続いて直径０．８ｍｍのカットワイヤを使用し、６０分間の翼車遠心式加速装置を用いてショットピーニングを実施し、コイル表面に圧縮残留応力を付与した。その後に２５０℃１５分間の低温焼鈍を実施した。これにより本実施例のコイルばねを得た。このコイルばねの表面荒さはＲｍａｘ　３．０μｍ、窒化層の深さは１４５μｍであった。」（段落００１８）
・摘示６−ｈ：
「なお、比較例１として、同じ合金鋼オイルテンパー線を使用し、電解研磨処理のみを実施せず、その他は実施例１と全く同じ方法でオイルテンパー線によるコイルばねを製造した。この比較例１の方法で得られたコイルばねの表面荒さはＲmax ３．１μｍ、窒化層の深さは１５０であった。」（段落００１９〜００２０）
　　　　　　　　　　　　　　
（４）対比・判断
（４）−１．本件発明１について
　刊行物４には、疲労強度に優れたばね材の発明について記載されており（摘示４−ｂ）、その実施例として、重量％でＣ：０．５６、Ｓｉ：１．８０、Ｍｎ：０．８５、Ｐ：０．００９、Ｓ：０．００９、Ｎｉ：１．５０、Ｃｒ：０．９５、Ｍｏ：０．３５、Ｖ：０．２１、残部がＦｅからなるばねの発明が記載されている（摘示４−ｅ）。以下において、この発明を「刊行物４発明」という。
　本件発明１と刊行物４発明を対比すると、刊行物４発明のばね材のＰとＳは本件発明１のばね材の不可避不純物に属するものであり、本件発明１のばね材も、不可避不純物としてＰとＳを刊行物４発明と同程度に含有しているといえるので、両発明は
「重量％で Ｃ：０．５６、Ｓｉ：１．８０、Ｍｎ：０．８５、Ｃｒ：０．９５、Ｎｉ：１．５０および不可不純物を含む鋼からなる疲労強度に優れたばね」の点で共通し、次の点で相違する。
・相違点１：
　化学組成に関して、本件発明１では、「更にＶ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、かつ、ＶとＭｏとを同時には含有しない」のに対して、刊行物４発明では、「更にＶとＭｏとを同時にそれぞれ重量％で０．２１％、０．３５％含有している」点
・相違点２：
　ばね材料の窒化処理後の特性に関して、本件発明１では、「ばねの表面から１０μｍ以内の窒素量が０．５〜２％、窒素拡散深さが０．０７ｍｍ以上、内部硬さがビッカース硬さで４７０以上である」のに対して、刊行物４発明ではこれらの特性については規定されていない点
　そこで以下において相違点１及び２について検討する。
（相違点１について）
　刊行物４の摘示４−ｄには、刊行物４発明のばね材の化学成分Ｖ、Ｍｏ等について「Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏは、焼入性を上げ、あるいは焼き戻し軟化抵抗を高め、あるいは微細な炭化物を析出することにより、ばねの強度と靭性を向上せしめる元素であり、その２種ないし３種を複合して添加することが必要である。・・・Ｍｏは焼き戻し軟化抵抗を高め、また微細な炭化物を析出することにより、ばねに強度と靭性を付与する効果もあるため、０．１０〜１．００％の添加するが、０．１０％未満ではその効果が認められずまた１．００％を越えても効果が飽和してしまうので除外する。Ｖ、Ｎｂは結晶粒の微細化、析出硬化により、強度の向上、へたり性の改善を行うために添加する元素であり、０．０５％以上０．６０％以下の範囲で１種または２種を複合して添加するが、それぞれの成分が０．０５％未満では効果がなく、０．６０％を越えて添加しても効果は飽和する。」と記載されており、重量％で（以下同じ）、ＶあるいはＮｂを０．０５〜０．６０％、Ｍｏを０．１０〜１．００％含有し、ＶとＭｏとを同時に含有しなくともよいことが示されている。そして、刊行物４の特許請求の範囲の請求項１にも同様のことが示されている（摘示４−ａ）。また、刊行物３には、疲労強度にすぐれたばね鋼に関して、Ｎｉを含有しないものの、その他の化学成分については化学組成が本件発明１と重複するばね鋼についての発明が記載されており（摘示３−ａ、３−ｂ）、その実施例として、Ｖ　０．０５〜０．５０％、Ｎｂ　０．０５〜０．５０％、Ｍｏ　０．０５〜０．５０％のうち１種又は２種以上を含有する発明例が記載されており、ＶあるいはＭｏを含有するが両成分を同時には含有しない発明例やＮｂとＭｏを同時に含有する発明例、ＶとＭｏを同時に含有する例が示されている（摘示３−ｄ）。なお、本件の訂正後の明細書には、ＶとＭｏとを同時に含まない場合に、ＶとＭｏとを同時に含む場合に比べて、どのような効果等の差異があるのか具体的に説明する記載は見出せない。
　以上のことを踏まえると、刊行物４発明において、ＶのかわりにＮｂを０．０５〜０．６０％含有させてＶとＭｏとを同時に含有しないようにして、Ｎｂを０．０５〜０．６０％、Ｍｏを０．１０〜１．００％含有させることやＭｏを含有しないようにしてＶを０．０５〜０．６０％含有させることは、当業者には容易になし得るものであり、したがって、刊行物４発明において、 Ｖ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ：０．０５〜０．５０％　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み、かつ、ＶとＭｏとを同時には含有しないようにすることは当業者には容易になし得るものである。
（相違点２について）
　相違点２に関して、本件発明では
（イ）窒素拡散深さが０．０７ｍｍ以上、
（ロ）内部硬さがビッカース硬さで４７０以上
（ハ）ばねの表面から１０μｍ以内の窒素量が０．５〜２％
であることが規定されている。
　刊行物４や刊行物１、６に記載されているようにばね鋼材に窒化処理を施して耐疲労特性を改善することは周知である（摘示４−ｃ、１−ｃ、６−ｂ、６−ｄ）。そして、刊行物１には、本件発明１と化学的組成が類似し、ばねに使用される鋼線に窒化処理を施すことが記載されており（摘示１−ａ、１−ｂ、１−ｄ）、窒化処理後の鋼線について、その第１図には「本発明鋼線Ａ」の窒化特性が示されている摘示１−ｅ、１−ｆ）。
（イ）について
　刊行物１の第１図によれば、「本発明鋼線Ａ」の窒素拡散深さは少なくとも０．１ｍｍ以上であり、本件発明の窒素拡散深さが０．０７ｍｍ以上の条件を満たしている。また、刊行物６にも、「窒化処理は表面より約０．２ｍｍ程度の深さまで窒化し、表面より０．０５から０．１ｍｍまでの表面部の硬度をＨｖ ８００から９００程度とするものである。」と記載されており（摘示６−ｆ）、ばね鋼の窒化処理において、窒素拡散深さを０．０７ｍｍ以上とすることは格別のものではなく、当業者には容易になし得るものである。
（ロ）について
　また、内部硬さについても、刊行物１の「本発明鋼線Ａ」は前記の第１図によれば、内部硬さはＨｖ５９０前後であり、また、「比較鋼線Ｉ（４２０℃処理）」のそれもＨｖ５１０前後であり（摘示１−ｆ）、窒化処理後のばね鋼の内部硬さをＨｖ４７０以上とすることは格別のものではなく、当業者には容易になし得るものである。
（ハ）について
　相違点２に関して、本件発明１では更に「表面から１０μｍ以内の窒素量が０．５〜２％」であることが規定されているが、本件明細書の段落００１４、００１５にはそれぞれ、「窒化処理によって表層部の硬さと圧縮残留応力が増加するが、これらは表層部の窒素量に対応しており」、「窒化処理材の表層から１０μｍ以内における窒素量が０．５％以上になると表層硬さの増加が大きく、疲労寿命が著しく向上する。しかし、２％以上になると表層硬さは更に高くなるが、表面に硬質で脆弱な窒化物の形成が著しくなるため疲労寿命は逆に低下することが分かった。そこで本発明では、表層から１０μｍ以内における窒素量範囲を０．５〜２％と定めた。」と記載されており、表面硬度は、表層部の窒素量と対応し、適切な範囲が存在することが表明されている。すなわち、本件明細書の図１には、表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）と「表面硬さＨｖ」との関係が図示されており、Ｎｓが０．５〜２％は「表面硬さＨｖ」がおよそ８００〜１０００に対応している。
　一方、刊行物１の第１図に示される「本発明鋼線Ａ」の表面硬度はＨｖ８００〜９００の間である（摘示１−ｆ）。また、刊行物６にも、「窒化処理は・・・表面より０．０５から０．１ｍｍまでの表面部の硬度をＨｖ８００から９００程度とするものである。」と記載されている（摘示６−ｆ）。この表面硬さの値は本件発明１の表面硬さ（およそＨｖ８００〜１０００）と重複している。この表面硬さは表層部の窒素量に対応しているのであるから、これらの刊行物１や刊行物６には、窒化処理により、「表面から１０μｍ以内の窒素量」を本件発明１と同程度にすることが記載されているといえる。
　そうであってみれば、窒化処理によりばね鋼の「表面から１０μｍ以内の窒素量」を０．５〜２％程度にすることは、当業者が容易になし得るものである。
　以上のとおり、本件発明１は、刊行物２、５を引用するまでもなく、刊行物１、３、４および６に記載の発明に基づいて当業者が容易になし得るものである。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（４）−２．本件発明２について
　本件発明２は、本件発明１を引用し本件発明１のばねに「表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）の関係が、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓである」構成が加わったものであるので、本件発明２と刊行物４発明とを対比すると、本件発明２と刊行物４発明は前記の相違点１及び２に加えて下記の相違点３の点で相違する。
・相違点３：
　表面粗さとＮｓの関係について、「本件発明２では、表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）の関係が、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓであるのに対して、刊行物４発明ではこの関係については規定がない」点。
　相違点１、２についてはすでに検討したので、以下において相違点３を検討する。
　表面粗さについて、本件明細書の段落００１７には、「 窒化処理後に行なわれるショットピーニング処理の条件によって残留応力や表面あらさは変化するが、・・・窒素量に応じて適正な表面粗度が存在することが分かった。そして種々実験結果から表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）との関係を整理したところ図２に示す結果が得られ、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓとすることにより、高レベルの疲労寿命がより安定して得られることが確認された。」と記載されており、表面あらさを付与する手段としてショットピーニングが挙げられている。
　窒化処理後のばね材にすショットピーニングを施すことは刊行物４や刊行物６に記載されているように周知の技術である（摘示４−ｃ、６−ａ、６−ｃ、６−ｅ）。そして、刊行物６には、１５０μｍの窒化層が形成されたコイルばねにショットピーニングを施して、表面粗さをＲｍａｘを３．０μｍ、３．１μｍにすることが記載されている（摘示６−ｇ、６−ｈ）。本件発明２における条件式Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／ＮｓにおいてＮｓを上限の２％とすると（下限の０．２％の値を採用すると、この条件はさらに緩くなる。）、Ｒｍａｘ（μｍ）≦７．５となり、刊行物６に記載のものはＲｍａｘが３．０μｍ、３．１μｍであるので、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓを満たしている。
　このように、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓの条件も従来のショットピーニングにより満足されていたものであり、刊行物４に記載のばね材に、窒化処理後に、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓである関係を満たすようにすること当業者には容易になし得るものである。
　以上のように、本件発明２は、刊行物２、５を引用するまでもなく、刊行物１、３、４及び６に記載の発明に基づいて当業者が容易になし得るものである。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（５）むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１および本件発明２は、上記刊行物１、３、４および６に記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、本件発明１および本件発明２についての特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
　したがって、本件発明１及び本件発明２についての特許は、特許法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年１月２８日（２００４．１．２８）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
疲労強度の優れたばね
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　重量比で
　Ｃ：０．４〜０．８％
　Ｓｉ：０．８〜４．０％
　Ｍｎ：０．２〜２．０％
　Ｃｒ：０．４〜３．０％
　
Ｎｉ：０．２〜２％
　を含有し、更に
　Ｖ：０．０５〜０．５０％
　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％
　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み
（ＶとＭｏとを同時に含有する場合を除く）
　【請求項２】　表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）の関係が、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓである請求項１記載の疲労強度に優れたばね。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は耐疲労性に優れたばねに関し、このばねはとりわけ高い疲労強度が要求される自動車エンジン弁ばね用などとして有用である。
　【０００２】
　【従来の技術】
　近年、自動車の軽量化や高出力化が進むにつれて、エンジンやサスペンション等に使用される弁ばねや懸架ばね等のばねにおいても、高応力設計が指向されており、負荷応力の増加に対応するため、耐疲労性や耐へたり性においても優れたものが強く望まれている。
　【０００３】
　特に弁ばねにおいてはとりわけ高い疲労強度が要求されており、ＪＩＳに規定されている従来のばね鋼のうち疲労強度の優れたＳＷＯＳＣ−Ｖ（ＪＩＳ　Ｇ３　５６６）でも対応が困難になってきた。そこでこうした問題に対処するため、素材の高強度化に加えて非金属介在物の小型化等によって疲労強度を高める方法が提案されている（例えば特開昭６３−２１６９５１号、特開昭６０−２４７４５３号等）。
　【０００４】
　一般的に鋼材の疲労は、材料の表面または内部に存在する介在物等の欠陥を起点としてクラックが発生・進展し破壊に至る。ここで、素材を高強度化することにより表面硬さを高めたり、あるいは非金属介在物を小型化することによって、従来よりも疲労強度の高いばねが得られるようになってきた。特に最近では、製鋼技術の向上によってばね用鋼の介在物量は著しく減少し、介在物を起点とする疲労破壊の発生は希になってきており、疲労破壊が生じる場合はほとんどが表面起点となっている。従って、疲労強度を更に向上させるには表面を強化する必要があるが、合金元素の増量添加によって素材強度を上げるにしても、ばね素線の製造面で限界がある。
　そのため、窒化等の表面処理によって表層部のみを強化する方法が検討され、窒化処理条件を規定したばねの製造方法が提案されている（例えば特開昭５２−１０８３３号、特開昭６３−１７６４３０号等）。
　【０００５】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかし本発明者らが種々研究を行なったところによると、単に窒化処理等を施すだけでは必ずしも疲労強度の大幅な改善効果が得られないこともあり、例えば窒化条件が同じであっても窒化後の表面硬さが同じになるとはかぎらず、所要の疲労特性が得られないこともある。従って、耐疲労性や耐へたり性において安定した品質のばね製品を得るには、これらの特性に及ぼす鋼材の化学成分および窒化処理後のばね特性を明確にする必要がある。
　【０００６】
　本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、用いる鋼材の化学成分を特定すると共に窒化処理後のばね特性を明確にし、それにより優れた耐疲労性や耐へたり性を安定して発揮し得る様なばねを提供しようとするものである。
　【０００７】
　【課題を解決するための手段】
　上記課題を解決することのできた本発明に係るばねの構成は、重量比で
　Ｃ：０．４〜０．８％
　Ｓｉ：０．８〜４．０％
　Ｍｎ：０．２〜２．０％
　Ｃｒ：０．４〜３．０％
　Ｎｉ：０．２〜２％
　を含有し、更に
　Ｖ：０．０５〜０．５０％
　Ｎｂ：０．０５〜０．５０％
　Ｍｏ：０．１〜１．０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含み（ＶとＭｏとを同時に含有する場合を除く）、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を窒化処理してなり、表面から１０μｍ以内の窒素量が０．５〜２％、窒素拡散深さが０．０７ｍｍ以上、内部硬さがビッカース硬さで４７０以上であるところに要旨を有するものである。また、上記ばねにおいて、表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）の関係がＲｍａｘ≦１５／Ｎｓであるものは、耐疲労性において一層優れた性能を発揮する。
　【０００８】
　【作用】
　上記の様に本発明では、使用する鋼材の化学成分を特定すると共に、窒化処理後の表層部の窒素量と窒素拡散深さおよび内部硬さを特定し、あるいはこれらに加えて表面あらさと表層部の窒素量との関係を特定することによって、安定した耐疲労性と耐へたり性を確保するものであり、以下、それらの設定理由を詳述する。
　【０００９】
　まず、鋼材の化学成分を定めた理由について述べる。
　Ｃは、高応力が負荷されるばね鋼として十分な強度を付与するために不可欠の元素であり、０．４％以上含有させなければならない。しかし、０．８％を超えると靭延性が極端に劣化しばね成形時に折損し易くなるので、Ｃ含有量は０．４〜０．８％とする。
　Ｓｉは、製鋼時の脱酸に必要であり、しかも窒化処理における軟化抵抗を上げてばねの内部硬さを確保するのに必要な元素であり、０．８％未満ではその効果が有効に発揮されない。しかし４．０％を超えると靭延性の低下が顕著になるので、Ｓｉ含有量は０．８〜４．０％とした。
　【００１０】
　Ｍｎも鋼の脱酸に有効であり、また焼入れ性を高めて素線の内部硬さを確保するのに必要な元素であるが、０．２％未満ではその効果が不十分であり、一方２．０％を超えると靭延性が劣化するため、Ｍｎ含有量は０．２〜２．０％の範囲とした。
　Ｃｒは、窒化物を形成し易く窒化による表面硬さの増加に有効であり、且つ窒化処理における軟化抵抗を上げてばねの内部硬さを確保するために欠くことのできない元素であり、０．４％未満ではこれらの効果を十分に発揮させることができない。しかし、３．０％を超えると靭延性が劣化するので、その範囲は０．４〜３．０％とした。
　本発明で用いる鋼材は上記４元素に加えて、下記の特徴を与えるためＶ，Ｎｂ，ＮｉおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有させることが必要である。
　【００１１】
　ＶおよびＮｂは、焼入れ・焼戻し等の熱処理において結晶粒を微細化し、靭延性の向上に寄与する。更に窒化処理工程で二次析出強化して内部硬さを高めると共に、窒化物を形成し易い元素であるため添加されるもので、これらの効果は夫々０．０５％以上含有させることによって有効に発揮される。しかし夫々０．５％を超えて過剰に含有させると、鋼材の段階で粗大な炭化物や窒化物を析出し易くなって靭延性に悪影響を及ぼす様になる。
　【００１２】
　Ｎｉは、焼入れ・焼戻し後の靭延性の向上に有効な元素で、また焼入れ性向上効果によって素線の内部硬さを高める作用も有しており、それらの効果は０．２％以上含有させることによって有効に発揮される。しかし、それらの効果は２．０％で飽和し、しかも熱間圧延時にベイナイトあるいはマルテンサイト組織が発生し易くなって靭延性の劣化を招くので、それ以上の添加はかえって不利益となる。
　【００１３】
　Ｍｏも、窒化処理時に二次析出強化して内部硬さを高める作用があり、０．１％以上含有させることが有効である。しかし、１％を超えると熱処理時にベイナイトあるいはマルテンサイト組織が生成し易くなって素線の製造が困難になる。
　【００１４】
　次に、窒化処理後のばねの特性についてその限定理由を説明する。
　本発明者らは前記従来技術で指摘した様な問題点に鑑み、上記成分組成を満足する鋼材を用いた窒化ばねの内部特性と疲労特性の関係について従来よりも高負荷応力下において研究を重ねた結果、以下に示す知見を得た。
　（１）窒化処理によって表層部の硬さと圧縮残留応力が増加するが、これらは表層部の窒素量に対応しており、疲労特性に対して適正な窒素量範囲が存在する。
　【００１５】
　そして、窒化処理材の表層から１０μｍ以内における窒素量が０．５％以上になると表層硬さの増加が大きく、疲労寿命が著しく向上する。しかし、２％以上になると表層硬さは更に高くなるが、表面に硬質で脆弱な窒化物の形成が著しくなるため疲労寿命は逆に低下することが分かった。そこで本発明では、表層から１０μｍ以内における窒素量範囲を０．５〜２％と定めた。
　ちなみに図１は、表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）と内部硬さ、表面硬さ、窒素の拡散深さおよび疲労寿命の関係を調べた結果をグラフ化して示したものであり、上記窒素量（Ｎｓ）を０．５〜２％とすることによって高い疲労寿命を確保し得ることが分かる。但し、疲労寿命の試験法は後述する通りである。
　【００１６】
　また、窒素拡散深さが０．０７ｍｍ以上になると表層部の圧縮残留応力の増加が著しくなり、疲労寿命の向上効果が顕著に現われてくる。従って窒素の拡散深さを０．０７ｍｍ以上と定めたが、約０．５ｍｍでその効果は飽和するので、窒化処理の生産性を考慮すると、上限は０．５ｍｍが望ましい。
　上記の様に表層部が強化されると、疲労破壊は内部から発生し易くなるが、これを抑制し全体として高レベルの耐疲労特性を確保するには、表面から０．５ｍｍ以上の深さ位置おける内部硬さをＨｖ４７０以上にすることが必要となる。
　【００１７】
　（２）また、窒化処理後に行なわれるショットピーニング処理の条件によって残留応力や表面あらさは変化するが、耐疲労特性の一層の向上を図るには、表層部において８８０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力を有することが望ましい。
　しかし、本発明者らが確認したところによると、圧縮残留応力の増加を狙って過度のショットピーニングを施すと、表面粗度が大きくなって疲労強度は逆に低下する。そしてこの低下度合いは窒素量が高いほど大きくなり、窒素量に応じて適正な表面粗度が存在することが分かった。そして種々実験結果から表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表面から１０μｍ以内の窒素量（Ｎｓ）との関係を整理したところ図２に示す結果が得られ、Ｒｍａｘ（μｍ）≦１５／Ｎｓとすることにより、高レベルの疲労寿命がより安定して得られることが確認された。
　【００１８】
　【実施例】
　以下、実施例を挙げて本発明の構成および作用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で変更して実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
　【００１９】
　実施例１
　表１に示す化学組成の鋼を熱間圧延により７φｍｍ径の線材とした後、下記の工程で３．２φｍｍのばね用素線を作製し、表２に示す諸元のばねを製造した。
　圧延線材→焼鈍→皮削り→パテンティング→伸線→焼入れ焼戻し→ばね成形
　【００２０】
　【表１】
　【００２１】
　表１からも明らかである様に、本発明の規定要件を満たす鋼Ａ１〜Ａ５は、いずれも支障なくばね状に成形できたが、比較鋼Ｂ３はばね成形中に折損が多発し、比較鋼Ｂ４は伸線加工中に断線が多発してばね成形ができなかった。また成形できたばねについて下記の工程で疲労試験用ばねを作製し、表２に示す条件で疲労試験を行なうと共に、ばね素線断面内の窒素量分布および硬さ分布を測定した。なお、全試料とも窒化条件およびショットピーニング条件は同一とした。結果を表３に示す。
　ばね→歪取り焼鈍→デスケーリング→窒化処理→ショットピーニング→低温焼鈍
　【００２２】
　【表２】
　【００２３】
　【表３】
　【００２４】
　表３からも明らかである様に、比較鋼Ｂ１は内部硬さが低く、Ｂ２は窒素量が低いため疲労強度が劣る。これに対し本発明の実施例ばねはいずれも非常に優れた疲労寿命を有しており、１×１０７回でも折損が発生しない。
　【００２５】
　実施例２
　実施例１に示したＡ３鋼から製造したばねを使用し、窒化処理条件を変えた試料ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ４を製作してばね疲労試験を行なった。尚疲労試験ばねの製造工程は前記と同じである。供試ばねの特性を表４に、また疲労試験結果を図１に示す。
　【００２６】
　【表４】
　【００２７】
　表４および図１からも明らかである様に窒素量（Ｎｓ）、窒素拡散深さ（Ｎｄ）が不足するｂ１，Ｂ２およびｂ３の疲労寿命は低いの対し、Ｎｓ，Ｎｄ両者を満足する本発明ばねａ１〜ａ３は優れた疲労寿命を示している。また、Ｎｓが２％を超えるもの（ｂ４）も、疲労寿命が明らかに低下している。
　【００２８】
　実施例３
　前記表１に示した鋼Ａ３から製造したばねを使用し、窒化処理条件およびショットピーニング条件を変えて処理し、窒素量と表面あらさ（Ｒｍａｘ）を変化させた試料ａ４〜ａ１４を製作し、疲労試験を行なった。結果は図２および表５に示す通りであり、表面あらさ（Ｒｍａｘ）と表層部の窒素量（Ｎｓ）が「Ｒｍａｘ≦１５／Ｎｓ」であるものは、安定して優れた疲労寿命を発揮し得ることが分かる。
　【００２９】
　【表５】
　【００３０】
　【発明の効果】
　本発明は以上の様に構成されており、鋼材の化学成分を特定すると共に、窒化処理後の表層側の窒素量と窒素拡散深さ及び内部硬さを特定し、表面および内部の両方からの疲労破壊を抑制する内部特性を与えることによって、従来材に比べ高い疲労強度を達成することができ、信頼性の高いばねを提供することになった。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　表面から１０μｍ以内の窒素量と表面硬さや疲労寿命の関係を示すグラフである。
　【図２】
　表面から１０μｍ以内の窒素量と表面粗さが疲労寿命に及ぼす影響を示すグラフである。