(57)【要約】手術用の刃、ワイヤ・ダイス、ダイヤモンド・アンビル、レーザ窓等のダイヤモンド物品をマーキング又は色付けして、後で熱処理技法により修正、還元、又は除去することのできる基準マークを生成する方法。色付け方法は、電子、イオン、中性子、又はガンマ線等の粒子を使用し、これらの粒子は、好ましくは高エネルギーで、好ましくは制御されたビームの形態である。色付け処理は、この処理に使用される粒子又はビームにより、局所的な損傷または欠陥が材料に集中し、このような欠陥の集中後に所望の色又はマークを生成するように行われる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド物品にマーキングする方法において、
（１）ダイヤモンド本体を提供する段階と、
（２）前記ダイヤモンド本体を、前記ダイヤモンド物品の所望の形状に形成する段階と、
（３）前記ダイヤモンド本体に少なくとも１つの表示を生成するか、或いは前記ダイヤモンド本体又はその一部に色付けする段階であって、前記表示又は色付けが修正、還元、又は除去できるものである段階とを含むダイヤモンド物品にマーキングする方法。
【請求項２】
前記ダイヤモンド本体又はその一部の前記表示及び／又は色付けが、電子、イオン、中性子、及びガンマ線を含む群から選択された粒子を使用する色付け処理により生成される請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記使用される粒子が高エネルギーである請求項２に記載された方法。
【請求項４】
前記粒子が、制御されたビームの形態である請求項２又は請求項３に記載された方法。
【請求項５】
色付け処理に使用する前記粒子又はビームにより、局所的な損傷または欠陥を材料に集中させ、このような欠陥の集中により所望の色を生成するように前記色付け処理を行う請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項６】
前記色付け処理により生じた欠陥を熱処理により修正又は除去することができ、前記ダイヤモンドに生成された関連する色を、修正又は除去できる請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項７】
前記表示が、前記物品に施された基準マーク、デザイン・コード、ブランド・マーク、その他の記号のマーキングである請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項８】
前記ダイヤモンドを化学的気相蒸着法により製造する請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項９】
前記ダイヤモンドが単結晶ダイヤモンドである請求項８に記載された方法。
【請求項１０】
前記ダイヤモンドが多結晶ダイヤモンドである請求項８に記載された方法。
【請求項１１】
前記ダイヤモンド物品を、手術器具用挿入部材、超薄刃ナイフ、ワイヤ・ダイス、ダイヤモンド・アンビル、又はレーザ窓を含む群から選択する請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１２】
前記挿入部材が手術用の刃であり、前記手術器具がメス又は手術用ナイフである請求項１１に記載された方法。
【請求項１３】
前記刃の縁及び形状の視覚による認識を向上させるために、前記ダイヤモンド本体の前記色付けをほぼ均一にする請求項１２に記載された方法。
【請求項１４】
前記手術用の刃に先端を形成し、基準マークを、前記先端から適切な距離をおいて前記色付け処理により生成し、前記刃に切込み深さの印を施す請求項１２又は請求項１３に記載された方法。
【請求項１５】
前記色付け処理を使用して、前記先端から所与の距離にある線までの先端全体を色付けし、色付けした領域が、前記線に沿った境界を有し、前記境界が前記基準マークを形成する請求項１４に記載された方法。
【請求項１６】
前記色付け処理を使用して、前記先端から所与の距離をおいて、明確な線を前記本体に生成し、前記線が前記基準マークを形成する請求項１４に記載された方法。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載されたマーキング方法により生成された、１つ又は複数の現存する表示又は一般的な色付けを有するダイヤモンド物品を再加工する方法において、
（ｉ）ダイヤモンド本体又はその一部を所望の形状に再形成する段階と、
（ｉｉ）（ａ）熱処理及び／又は前記色付け処理の使用により生成された現存のマークを除去して、１つ又は複数の新しいマークを生成するか、又は色付けした領域を修正する段階、
（ｉｉ）（ｂ）前記現存のマーク及び／又は色付けが前記ダイヤモンドの背景色に溶け込むように前記既存のマーク及び／又は色付けを還元又は修正し、その後、前記色付け処理をさらに使用して、１つ又は複数の新しいマークを生成するか又は一般的な色付けを行う段階、或いは
（ｉｉ）（ｃ）現存の色の領域の境界が基準マークを形成する場合に、前記色付け処理をさらに適用することにより前記領域を拡大して、新しい領域の境界に基準マークを形成させる段階のうちのいずれかの段階とを含む方法。
【請求項１８】
例示した実施例のいずれか１つを参照して実質的に説明した通りの、請求項１に記載された方法。
【請求項１９】
例示した実施例のいずれか１つを参照して実質的に説明した通りの、請求項１７に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド物品に可逆的にマーキングする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドは、光透過性、熱伝導性、剛性、耐磨耗性、及び電子特性を含む、ある範囲の固有の特性を提供する。したがって、この固有の特性を利用して、ダイヤモンドを広範囲の用途に使用することができる。しかし、ダイヤモンドの使用には比較的費用がかかるため、ダイヤモンド製品は比較的高価である。ある用途では、ダイヤモンド製品を磨き直すことができ、これが望ましいことは明らかである。しかし、このような磨き直しにより、ダイヤモンドの特性又は他の性質が変化したり、悪影響を受ける虞がある。
【０００３】
ダイヤモンド製品の製造において、例えば、サイズ仕様、加工履歴、現在の等級、施された刃先の種類等を含む製品仕様を示すように、製品にマーキングすることもしばしば有用である。現行のマーキング・システムとして、例えば、レーザ・スクライビング（刻み付け）があるが、これは部品の強度に悪影響を与える虞があるため、ある用途には効果がない。さらに、従来のマーキング・システムは、容易に元に戻すことができないため、製品を再研磨することにより製品の性質に悪影響を及ぼしたり変化したりする用途ではとりわけ有用でない。
【０００４】
例として、ダイヤモンドは、手術用メスに最適な材料として１９７０年代初頭から使用され、成果を上げている。ダイヤモンドの硬度、強度、及び完全な結晶性により、例えば１００倍の顕微鏡検査でも欠陥の見つからない刃先を製造することができる。ダイヤモンド・メスを備えた手術器具は、切断抵抗を下げて、切断される組織の変形を少なくすることにより、手術をより正確に行うことができるため、鋼製メスよりも性能が優れている。さらに、切除手術中の組織の損傷が少ないため、傷の治癒がはるかに早くなる。
【０００５】
天然ダイヤモンドは比較的高価であり、この非常に硬い材料の加工に費用がかかるため、用途は、特定の市場分野に限られていた。
【０００６】
近年、天然ダイヤモンドよりもはるかに安価な、多結晶ダイヤモンド膜の合成が進んでおり、まだ、比較的高価であると考えられているものの、手術用の刃の製造にダイヤモンドを使用することが多くなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ダイヤモンド製の手術用の刃の使用に関する問題は、現在に至るまで、メス又はダイヤモンド・ナイフに切込み深さの印を付けるようなマーキングがうまくできないことである。使い捨ての鋼製の手術用の刃にはマーキングが施されているため、手術用の刃にマーキングする利点は公知であるが、このようなダイヤモンドのマーキング・システムは、現在、刃の分野では商用化されていない。ダイヤモンド表面へのマーキングは、使用が不安定であり、汚染の原因となり得るが、レーザ・カット等の器具の本体へのマークは、永続的なものであり、除去するには研磨等の処理が必要である。このことは、手術用の刃の縁又は形状を再加工することにより、マーキングが不適切なものになる場合に特に問題である。
【０００８】
さらに、欠陥のないダイヤモンドは透明な材料である。このことは、一部の用途には有利であるが、手術用刃先の場合、ダイヤモンドに何らかの色を付けることにより、縁がよく見えるようにすることがしばしば有利である。例えばホウ素を使用して均一なドーピングを行うことにより、合成ダイヤモンドに色を付けることができるが、このような処理は合成中に行う必要があり、常に望ましいわけではない。色付きの天然ダイヤモンドは通常、十分に濃い色ではなく、一般に、費用の面から商用化されていない。
【０００９】
したがって、特に、ダイヤモンド物品を可逆的にマーキングするための実用的なマーキング・システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、ダイヤモンド物品にマーキングする方法は、
（１）ダイヤモンド本体を提供する段階と、
（２）ダイヤモンド本体を、ダイヤモンド物品の所望の形状に形成する段階と、
（３）ダイヤモンド本体に少なくとも１つの表示を生成するか、或いはダイヤモンド本体又はその一部に色付けする段階であって、表示又は色付けが修正、減少、又は除去することができるものである段階とを含む。
【００１１】
ダイヤモンド本体又はその一部の表示及び／又は色付けは、一般に、電子、イオン、中性子、又はガンマ線等の粒子、好ましくは電子、中性子、又はガンマ線、より好ましくは電子又はガンマ線、さらに好ましくは電子を使用する処理により生成される。使用される粒子は、好ましくは高エネルギーで、好ましくは制御されたビームの形態である。処理は、処理に使用される粒子又はビームにより、局所的な損傷や欠陥が材料に集中し、このような欠陥の集中により所望の色を生成するものである。本明細書の目的として、上記の処理を色付け処理と称する。
【００１２】
色付け処理により生じた欠陥の性質としては、熱処理により欠陥を修正又は除去することができ、ダイヤモンドに生成された関連する色を、修正、又は除去できることである。これは、損傷が最初に電子、中性子、又はガンマ線により、或いは炭素原子を使用することにより生じた場合に、特に当てはまる。したがって、表示又は色付けを熱処理により、任意選択的に更なる色付け処理との組合せにより、除去することができる。
【００１３】
表示は、物品に施された基準マーク、デザイン・コード、ブランド・マーク、その他の記号のマーキングとすることができる。
【００１４】
ダイヤモンド物品は、例えば、手術器具用インサート（挿入部材）、超薄切刃ナイフ、ワイヤ・ダイス、ダイヤモンド・アンビル、又はレーザ窓とすることができる。
【００１５】
本発明の一具体例では、挿入部材が手術用の刃であり、器具がメス、手術用ナイフ、又は同様の手術器具である。
【００１６】
別個のマーキングを施す場合を除いて、ダイヤモンド本体の色付けは、好ましくはほぼ均一になされ、刃の縁及び形状が良好に視覚で認識される。
【００１７】
好ましくは、手術用の刃に先端が形成され、基準マークが、先端から適切な距離をおいて色付け処理により生成されて、刃に切込み深さの印が施される。
【００１８】
本発明の一具体例では、色付け処理を使用して、先端から所与の距離にある線までの先端全体が色付けされ、色付けされた領域は、線に沿って境界を有し、この境界が基準マークを形成する。
【００１９】
本発明の代替例では、色付け処理を使用して、先端から所与の距離をおいて、明確な線が本体に形成され、この線が基準マークを形成する。
【００２０】
本発明は、本発明のマーキング方法により生成された、１つ又は複数の現存する表示又は広い意味でいう色付けを有するダイヤモンド物品を再加工する方法にも及ぶ。この方法は、
（ｉ）ダイヤモンド本体又はその一部を所望の形状に再形成する段階と、
（ｉｉ）（ａ）熱処理及び／又は前記色付け処理の使用により生成された現存のマークを除去して、１つ又は複数の新しいマークを生成するか、又は色付けした領域を修正する段階、
（ｉｉ）（ｂ）現存のマーク及び／又は色付けがダイヤモンドの背景色に溶け込むように現存のマーク及び／又は色付けを還元又は修正し、その後、前記色付け処理をさらに使用して、１つ又は複数の新しいマークを生成するか又は広い意味の色付けを行う段階、或いは
（ｉｉ）（ｃ）現存の色の領域の境界が基準マークを形成する場合に、前記色付け処理をさらに適用することにより領域を拡大して、新しい領域の境界が基準マークを形成するようにする段階のうちのいずれかとを含む。
【００２１】
当業者であれば、上記したこれらの構成段階が行われる正確な順序を変更できることを理解するだろう。例えば、ダイヤモンドの再マーキングを再形成の前に行って、再形成を制御する方法の一部をなすことができる。
【実施例】
【００２２】
本発明の核心は、手術用の刃、ワイヤ・ダイス、ダイヤモンド・アンビル、レーザ窓等のダイヤモンド物品をマーキング又は色付けして、後で熱処理技術により修正、還元、又は除去することのできる、基準マークを生成する方法を提供することである。提供される色付け方法は、電子、イオン、中性子、又はガンマ線等の粒子、好ましくは電子、中性子、又はガンマ線、より好ましくは電子又はガンマ線、さらに好ましくは電子を使用する処理である。使用される粒子は、好ましくは高エネルギーで、好ましくは制御されたビームの形態である。処理は、この処理に使用される粒子又はビームにより、局所的な損傷又は欠陥が材料に集中し、このような欠陥の集中により所望の色又はマークを生成するように行われる。
【００２３】
特にビームが高エネルギーの場合に、粒子又は他のビームをダイヤモンドに当てて、局所的に色を生成させることは公知である。特に、高エネルギーの電子、イオン、中性子、及びガンマ線の使用により、このような効果を生じさせることが公知である。したがって、この種の技法を使用して、一般にダイヤモンド物品に施された基準マーク、デザイン・コード、ブランド・マーク、その他の適切な記号マーキングの形の表示を設けるか又は生成することができ、或いは、例えばダイヤモンド物品に色付けできることがわかっている。ダイヤモンドの大部分の色の修正について、色が最初からあるものでも、高エネルギー粒子による処理から生じたものでも、本発明においても有用な熱処理により修正できることも公知である。
【００２４】
便宜上、色付け処理を使用して基準マークを生成することに関連して、本発明について説明するが、他の種類のマーキング又は色付けを使用できることは明らかである。処理工程の第１の段階は、（天然ダイヤモンドの場合には）選択により、（ＣＶＤ又はＨＰＨＴダイヤモンドの場合には）合成により、所要のダイヤモンド組成（すなわち、不純物）及び所要の当初の色を有する適切なダイヤモンド本体を提供することである。その後、ダイヤモンド本体が、手術用の刃等の適切なダイヤモンド物品に組み込まれる。
【００２５】
本発明は、種々のダイヤモンド物品のマーキングに及ぶが、以下の大部分において、便宜上、ダイヤモンド製の手術用の刃のマーキングに関連して、本発明について説明する。
【００２６】
必要であれば、ダイヤモンドのバルク（体積部）の色を修正することができる。これは、刃の縁及び形状が良好に視覚で認識されることが重要な場合に、特に行われる。色付け処理を使用して、ダイヤモンドのバルク内又は表面領域近くで、より濃い色の局所的なマーク又は領域が生成される。
【００２７】
色付け処理により生成される色付けパターンの制御は、種々の方法で達成される。簡単な技法は、色付け処理に使用される粒子又はビームの経路内にマスクを配置することである。マスクの局所的な密度によって、下にあるダイヤモンドが色付け処理の作用を受ける度合が決まる。
【００２８】
この技法により、基準の記号マーキングと共に、均一な背景色を同時に生成できる。この技法の利点は、バルク加工技法を使用できる点である。或いは、所望の特徴をダイヤモンドに直接書き込む方向付けられたビームにより、色付け処理を行うことができる。
【００２９】
手術用の刃の形状又は縁の使用及び再加工の後に、適切な熱処理技術により、任意選択として更なる色付け処理と組み合せて、基準マークを修正、又は、ダイヤモンドのより薄い背景色に溶け込ませるように還元でき、或いは、完全に除去することができる。修正は、領域の境界が背景色に対して、濃い色の領域を延長することからなり、それにより対象点をマーキングする。マークの除去を、更なる色付け処理により支援することができる。この処理は、好ましくは、試料全体に均一に施されて、バルク加工性を高め、以前の使用による影響を受けずに更なるマーキングに置き換えることができる。
【００３０】
したがって、処理の各段階で、ダイヤモンドの色及び状態を最適化して、可逆的又は修正可能なマーキング・システムが、任意選択で有用なより薄い背景色と組み合わされて動作できる。背景色は、各再マーキング・サイクルの前後で同一である必要はないが、同様の色であることが好ましい。必要な要件は、新たに適用された濃い色のマーキングが、適用するのに十分に明瞭であること、不要になった古いマーキングを新しいマーキングと混同することがなく、好ましくは、対象となる前の点を容易に識別することができないこと、および、背景色が実質的に使用の適用を妨害にならず、好ましくはインサートの全体形状を明確化することにより支援することのみである。
【００３１】
更なる利点は、使用される特定の方法に応じて、マークの書込みは１個ずつ行うことができるが、マークの除去は実質的に一括して行うことができる点である。
【００３２】
マーキング・システムの特定の利点は、例えばレーザ・スクライビングにより生じるような悪影響を部品強度に与えることがない点である。
【００３３】
本発明は、あらゆる形のダイヤモンドに適用可能であるが、特に合成ダイヤモンド、詳細にはＣＶＤ合成ダイヤモンドに適している。これは、マーキングすることが一般に有利である用途において、この種類のダイヤモンドが再生可能な工業材料となるためである。この方法は、多結晶ＣＶＤダイヤモンドと単結晶ＣＶＤダイヤモンドの両方で使用することができるが、例えば、熱処理温度が高すぎる場合に生じる結晶粒界の黒鉛化によるダイヤモンドの構造全体の有害な劣化を避けるために、多結晶ダイヤモンドの場合には、マークを除去するための熱処理に注意が必要である。
【００３４】
上記したように、本発明のマーキング・システムは、広範囲のダイヤモンド製品に適用することができる。これらの製品として、例えば、以下のものがある。
ｉ）超薄刃ナイフ
これは、縁の先端の研ぎ直し又は除去のために返品される。個々の細目、加工履歴、現在の等級、施された刃先の種類等を描くために、マーキングすることができる。
ｉｉ）ワイヤ・ダイス
これは、摩耗発生時により大きな孔サイズになるよう再加工することができるため、新しい仕様を再びマーキングする必要がある。
ｉｉｉ）ダイヤモンド・アンビル
これは、損傷を除去するように再加工することができ、それに応じて製品仕様コードを変更する必要がある。
ｉｖ）レーザ窓
これは、化学エッチングと光学エッチングとの組合せにより、又は（レーザ切断によって）窓に当たる飛散した材料により、損傷を受ける虞があるため、再研磨が必要である。可逆的マーキングを、例えば、光の反射損失等の問題に悪影響を与える窓の光学的厚さを記録するために使用することができる。
【００３５】
以下に挙げる非限定的な例を参照しながら、本発明について、例としてのみ説明する。
【００３６】
「実施例１」
ａ）ＣＶＤダイヤモンド層を実質的に無色になるよう成長させた。
ｂ）その後、ＣＶＤダイヤモンド層から、矩形板を含む手術用の刃を形成し、次にその矩形板の短辺の一方から、対称な斜側面を有する中心線上の先端を形成し、これらの側面を板面に対してある角度をなすよう研磨して刃先を形成した。
ｃ）高エネルギー電子ビームを使用することにより、ダイヤモンドに境界を形成して、先端から所与の距離にある、元の矩形の長辺に垂直な線までダイヤモンドの刃の先端全体を色付けした。使用した色付け処理の条件は、１．５ＭｅＶのエネルギーで電子４×１０１８個／ｃｍ２であり、ダイヤモンドに濃い青色が生成された。
ｄ）使用し再研磨することにより、上記のマーキングされた元の境界を越える部分の切断先端の長さが変化すると、同一の条件を使用して、先端から所与の距離にある、元の矩形の長辺に垂直な線までダイヤモンドの刃の先端全体にわたる色付け処理をさらに使用することにより、境界が再びマーキングされた。この新しい境界が、元の境界の後方の、無色のダイヤモンドに形成された。色付け処理により生成された色はかなり濃いため、古い境界はほとんど見えなかった。ダイヤモンド先端の色が適用時に補助となって、先端をはっきりと目で認識することができた。
【００３７】
「実施例２」
ａ）ＣＶＤダイヤモンド層を実質的に無色になるよう成長させた。
ｂ）その後、ＣＶＤダイヤモンド層から、矩形板を含む手術用の刃を形成し、次にその矩形板の短辺の一方から、対称な斜側面を持つ中心線上の先端を形成し、これらの側面を板面に対してある角度をなすよう研磨して刃先を形成した。
ｃ）色付け処理を使用することにより、ダイヤモンドに境界を形成して、先端から測定距離だけ後方にあり、元の矩形の長辺に垂直な、ダイヤモンドの刃を横切る線を色付けした。使用した色付け処理の条件は、１．５ＭｅＶのエネルギーで電子４×１０１８個／ｃｍ２であり、ダイヤモンドに濃い青色が生成された。
ｄ）使用後の再研磨により、前記元のマークを越える切断用先端の長さが変化した。その後、試料を１４００℃で４時間熱処理して、マークを実質的に無色に還元した。次に、さらに使用できるよう、同一の条件を使用して正確な位置にさらに色付け処理を行うことにより、新しいマークが生成された。
【国際調査報告】
2006516487.tif 000002
2006516487.tif 000003