(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬鋼、ステンレス鋼、工具鋼、セラミックのいずれか１つを材料とする刃物本体に刃先を形成してなるパン、菓子類のスライサー用刃物、野菜類のカット用刃物、乾物類のカット用刃物等の食品用刃物において、
前記刃物本体の少なくとも刃先の表面にカーボン硬質被膜を形成する際、
前記刃先の表面と前記カーボン硬質被膜との間に、２層からなる中間層を設け、
前記中間層は、第１の層がＴｉまたはＣｒ、第１の上層の第２の層がＳｉまたはＧｅであることを特徴とする食品用刃物。
【請求項２】
前記中間層は、第１の層が０．１〜０．２μｍの厚みで形成され、第２の層が０．２〜０．３μｍの厚みで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の食品用刃物。
【請求項３】
前記カーボン硬質被膜は、およそ１μｍの厚みで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の食品用刃物。
【請求項４】
前記刃物本体に複数の貫通孔を形成し、これらの貫通孔の内面にも前記カーボン硬質被膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の食品用刃物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パン、菓子類のスライサー用刃物、乾物類のカット用刃物、野菜類のカット用刃物等の食品用刃物及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の食品用刃にあっては、炭素工具鋼（ＳＫ材）を焼き入れした材料、ステンレス鋼、超硬鋼の材料を用いて刃物形状に加工して製作されており、刃物の寿命を延ばすために、刃先又は刃物全体に硬質クロムメッキを施したものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の食品用刃にあっては、刃物としての寿命が短く食品の種類によっては、食品が刃物にくっついてしまうという問題点があった。すなわち、パン、菓子類のスライサー用刃物にあっては、相手材がパン、カステラ等であるから、刃先の摩耗はないが、糖分、油脂のこびり付きによって切断面の肌が荒れてしまう、また、作業中断時に錆が発生するという問題点があった。また、乾物類の、超硬鋼を材料にしたカット用刃物にあっては、実験の結果、約３０時間で刃先が摩耗して使用不可能になり、再研磨する必要があり、研磨回数１０〜１５回で刃先が消耗してしまうという問題点があった。また、野菜類のカット用刃物にあっては、葱切りの場合、葱粘液が刃物に付着して切れ味を著しく阻害され、毎日作業終了後、熱湯に４〜５分浸し、布でよく拭き取る作業が必要になるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その第１の目的とするところは、刃物本体の少なくとも刃先の表面の摩耗を低減させ、刃物寿命を延ばすことができるばかりか、切断された被切断体が付着したり、引っ掛かったりすることがなく、また、クリーニングが容易で、錆の発生がない食品用刃物を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の第２の目的とするところは、容易に且つ確実に食品用刃物の表面に、チタン、クロム、シリコン、ゲルマニウムのうちの少なくとも１つの被膜を形成し、且つ被膜の表面にカーボン硬質被膜を形成することができる食品用刃物の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係る食品用刃物は、超硬鋼、ステンレス鋼、工具鋼、セラミックのいずれか１つを材料とする刃物本体に刃先を形成してなるパン、菓子類のスライサー用刃物、野菜類のカット用刃物、乾物類のカット用刃物等の食品用刃物において、前記刃物本体の少なくとも刃先の表面にカーボン硬質被膜を形成する際、前記刃先の表面と前記カーボン硬質被膜との間に、２層からなる中間層を設け、前記中間層は、第１の層がＴｉまたはＣｒ、第１の上層の第２の層がＳｉまたはＧｅであることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成により、カーボン硬質被膜が備える優れた耐摩耗性のため、切断された被切断体と擦れ合う食品用刃物の刃物本体の少なくとも刃先の表面の摩耗を低減させ、食品用刃物の寿命を延ばすことができる。
【０００８】
また、カーボン硬質被膜が備える摩擦係数の低さや平面の平滑性の高さにより、切断された被切断体が食品用刃物に付着したり、引っ掛かったりすることがなく、また、クリーニングが容易になる。また、錆の発生がなくなる。
【０００９】
また、上記の目的を達成するために、請求項２の発明に係る食品用刃物は、請求項１に記載の食品用刃物において、前記中間層が、第１の層が０．１〜０．２μｍの厚みで形成され、第２の層が０．２〜０．３μｍの厚みで形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、請求項３の発明に係る食品用刃物は、請求項１に記載の食品用刃物において、前記カーボン硬質被膜が、およそ１μｍの厚みで形成されたことを特徴とする。
【００１９】
また、上記の目的を達成するために、請求項４の発明に係る食品用刃物は、請求項１に記載の食品用刃物において、前記刃物本体に複数の貫通孔を形成し、これらの貫通孔の内面にも前記カーボン硬質被膜を設けたことを特徴とする。
【００２０】
かかる構成により、上記した請求項１の発明の作用効果と同様な作用効果を奏し得るばかりか、刃物本体に複数の貫通孔があることと、これらの貫通孔の内面にもカーボン硬質被膜が設けてあることにより、被切断体の切断性を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
本発明に係る食品用刃物の第１の実施の形態を図１乃至図７に示す。
図１は、本発明に係る食品用刃物の第１の実施の形態としてのパン、菓子類の家庭用スライサー用刃物の平面図、図２は、同スライサー用刃物の被覆部分の拡大断面図、図３は、イオンボンバード／スパッタリング処理装置の構成説明図、図４は、カーボン硬質被膜形成装置の構成説明図、図５は、同実施例に於ける業務用スライサー用装置の斜視図、図６は、同装置に使用する糸鋸タイプのスライサー用刃物の平面図、図７は、同装置に使用する円盤タイプのスライサー用刃物の平面図である。
【００２８】
本発明に係る食品用刃物の第１の実施の形態としてのパン、菓子類のスライサー用刃物である食品用刃物１は、刃物本体２の一側縁部に波状の刃先３を形成したものである。この食品用刃物１には、その刃先３の形状及び刃先３の山部３ａのピッチを変えたものが１０種類程度ある。
【００２９】
そして、食品用刃物１は工具鋼（ＳＫ材）の基材４を備えている。そして、この食品用刃物１の刃先３の両面に、第１の層であるチタン（Ｔｉ）被膜５および第２の層であるシリコン（Ｓｉ）被膜６よりなる中間層７を介してカーボン硬質被膜８が被覆してある。
【００３０】
食品用刃物１の刃先３にのみに選択的にカーボン硬質被膜８を形成する手段は、従来法に準じればよい。例えば、食品用刃物１の刃先３以外の部分を機械的なマスク手段、あるいは、被覆後に剥離溶液で剥離可能なマスク剤を塗布しておく化学的なマスク手段などが考えられる。
【００３１】
その成膜方法は、以下の通りである。
まず、イオンボンバード／スパッタリング処理法を用いて、食品用刃物１の刃先３の両面にチタン（Ｔｉ）被膜５を形成した。このチタン（Ｔｉ）被膜は、０．１〜０．２μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。また、チタン（Ｔｉ）被膜５は、クロム（Ｃｒ）被膜５−１に代換えるすることもできる。
【００３２】
次に、イオンボンバード／スパッタリング処理法を用いて、チタン（Ｔｉ）被膜５の上に上層としてシリコン（Ｓｉ）被膜６を形成した。このシリコン（Ｓｉ）被膜６は、０．２〜０．３μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。また、シリコン（Ｓｉ）被膜６は、ゲルマニウム（Ｇｅ）被膜６−１に代換えるすることもできる。
【００３３】
イオンボンバード／スパッタリング処理法は、図３に示すように真空槽９内に品物（食品用刃物１の刃先３）１０を配置した後、真空槽９内を３×１０- 5 ｔｏｒｒ以下まで排気し、アルゴン（Ａｒ）ガスを導入し３×１０- 4 ｔｏｒｒになるように調節する。品物１０を回転させながら、直流電源１１で５００Ｖの負の電位を印加してイオンボンバードを、例えば５分間行い、品物１０の表面を清浄化する。イオンボンバード終了後、同一槽内においてチタン（Ｔｉ）側スパッタリング装置１２によりチタン（Ｔｉ）を微粒子として飛散させて品物１０である食品用刃物１の刃先３に衝突させ、チタン（Ｔｉ）被膜５を生成する。
【００３４】
また、チタン（Ｔｉ）被膜５の上に上層としてシリコン（Ｓｉ）被膜６を形成するには、同じイオンボンバード／スパッタリング処理法で、イオンボンバード終了後、同一槽内においてシリコン（Ｓｉ）側スパッタリング装置１３によりシリコン（Ｓｉ）を微粒子として飛散させて品物１０である食品用刃物１の刃先３のチタン（Ｔｉ）被膜５に衝突させ、シリコン（Ｓｉ）被膜６を生成する。
【００３５】
次に、シリコン（Ｓｉ）被膜６の上に上層としてカーボン硬質被膜８を約１μｍの厚みで形成した。すなわち、乾式メッキ法、例えば、ＲＦＰ−ＣＶＤ法を用いて、シリコン（Ｓｉ）被膜６の上に上層としてカーボン硬質被膜８を形成した。
【００３６】
ＲＦＰ−ＣＶＤ法は図４に示すように、ガス導入口１４を有する真空槽１５内に品物（チタン（Ｔｉ）被膜５とシリコン（Ｓｉ）被膜６とを形成した、品物（食品用刃物１の刃先３）１６を配置し、真空槽１５内を３×１０- 5 ｔｏｒｒ以下まで排気した後、ガス導入口１４から炭素を含むガスとしてメタン（ＣＨ4 ）ガスを導入し、０．１ｔｏｒｒになるように調節する。そして、品物１６にマッチング回路１７を介して１３．５６ＭＨｚの発信周波数を有する高周波電源１８から４００Ｗの高周波電圧を印加し、約１μｍの厚さのカーボン硬質被膜８を形成した。このカーボン硬質被膜８はＤＬＣ（ダイヤモンド  ライク  カーボン）被膜あるいはアモルファス・カーボンとも言われる硬質の炭素被膜である。
【００３７】
上記した第１の実施の形態にあっては、カーボン硬質被膜８が備える優れた耐摩耗性のため、切断された被切断体と擦れ合う食品用刃物１の刃物本体２の少なくとも刃先３の表面の摩耗を低減させ、食品用刃物１の寿命を延ばすことができる。
【００３８】
また、カーボン硬質被膜８が備える摩擦係数の低さや平面の平滑性の高さにより、切断された被切断体が食品用刃物１に付着したり、引っ掛かったりすることがなく、また、クリーニングが容易になる。また、錆の発生がなくなる。
【００３９】
また、前記刃物本体２の少なくとも刃先３の表面とカーボン硬質被膜８との間に、第１の層であるチタン（Ｔｉ）被膜５および第２の層であるシリコン（Ｓｉ）被膜６よりなる中間層７を介在させたことにより、刃先３の表面に対するカーボン硬質被膜８の密着性を高めることができる。特に、シリコンまたはゲルマニウムの層（被膜）はカーボン硬質被膜８との密着性に優れる。
【００４０】
また、中間層７であるチタン（Ｔｉ）被膜やクロム（Ｃｒ）被膜は、刃物本体２の基材に対して高い密着力を有する。シリコン（Ｓｉ）被膜やゲルマニウム（Ｇｅ）被膜は、カーボン硬質被膜８との密着性に優れる。これは、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）がカーボン硬質被膜８を構成する炭素（Ｃ）と同じく周期律IVであり、共有結合するためである。
【００４１】
また、カーボン硬質被膜８は、刃物本体２の刃先３の片面に設けてもよい。また、刃物本体２に複数の貫通孔（図示せず）を形成し、これらの貫通孔の内面にもカーボン硬質被膜８を設けてもよい。この場合、被切断体の切断性を高めることができる。また本実施例は、図５乃至図７に示すようにパン屋、工場等多量にスライスする業務用スライサー用装置Ｓに使用する糸鋸タイプの食品用刃物１−２及び円盤タイプの食品用刃物１−３に適用することにより、その効果がより顕著に現れ、食品用刃物１−２（１−３）の磨耗による交換が大幅に低下し、コストダウンが可能となった。
【００４２】
また、食品用刃物１の製造方法は、上記したように食品用刃物１を洗浄する洗浄工程と、食品用刃物１を真空槽９内にセットして排気する排気工程と、真空槽９内にアルゴンガスを導入し食品用刃物１の表面をイオンボンバードするイオンボンバード工程と、食品用刃物１の表面に、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のうちの少なくとも１つの金属または金属間化合物の被膜からなる中間層７を形成する被膜形成工程と、アルゴンガスを排気し真空槽９内に炭素を含むガスを導入するガス導入工程と、被膜の表面にカーボン硬質被膜８を形成するカーボン硬質被膜形成工程とを備えている。また、上記した食品用刃物１の中間層７の金属間化合物の被膜形成は、炭素、窒素、酸素の中の１つを含むガスを真空槽９内に導入して行う。
【００４３】
したがって、食品用刃物１を洗浄し、この食品用刃物１を真空槽９内にセットして排気して真空にして、真空槽９内にアルゴンガスを導入し食品用刃物１の表面をイオンボンバードし、食品用刃物１の表面に、チタン、クロム、シリコン、ゲルマニウムのうちの少なくとも１つの被膜を形成し、アルゴンガスを排気し、真空槽内に炭素を含むガスを導入して、被膜の表面にカーボン硬質被膜８を形成するように、容易に且つ確実に食品用刃物１の表面に、チタン、クロム、シリコン、ゲルマニウムのうちの少なくとも１つの被膜を形成し、且つ被膜の表面にカーボン硬質被膜８を形成することができる。
尚、上記実施の形態で使用した装置は、イオンボンバード／スパッタリング処理機能とカーボン硬質被膜形成機能とを持ったものである。（イオンボンバード／スパッタリング処理装置とカーボン硬質被膜形成装置をそれぞれ使用しても良い。）また、刃物本体２の刃先３の表面のみにカーボン硬質被膜８を形成したが、刃物本体２すべてにカーボン硬質被膜８を形成しても良い。
【００４４】
上記した食品用刃物１の摩耗試験において、食パン２００００本以上の切断の使用に耐えることが判明した。従来のスライサー用刃物にあっては食パン５０００〜６０００本の切断の使用が限度であった。
【００４５】
（第２の実施の形態）
本発明に係る食品用刃物の第２の実施の形態を図８乃至図１２に示す。図８は本発明に係る食品用刃物の第２の実施の形態としてのカンナ刃の斜視図、図９は同カンナ刃の刃先における被覆部分の拡大断面図、図１０はカンナ刃の刃先にのみに選択的にカーボン硬質被膜を形成する手段の説明図である。
【００４６】
本発明に係る食品用刃物の第２の実施の形態としてのカンナ刃（長さ８０ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）２０は、カンナ刃物本体２１の先部に刃先２２を形成したものである。このカンナ刃２０は超硬鋼材の基材２３よりなる。このカンナ刃２０の刃先２２の両面に金属間化合物としての炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜２４よりなる中間層２５を介してカーボン硬質被膜２６を被覆した。
【００４７】
このカンナ刃２０の刃先２２にのみに選択的にカーボン硬質被膜２６を形成する手段は、図１０に示すように複数枚のカンナ刃２０を、その平面部を互いに密着させて積層し、且つ刃先２２を除く部分を成膜治具２７に当接させて保持し、この状態で成膜雰囲気中に配置して行うことが好ましい。
【００４８】
その成膜方法は、以下の通りである。
まず、イオンボンバード／スパッタリング処理法を用いて、第１の実施の形態と同様に、真空槽９内に品物を配置した後、イオンボンバードで品物１０の表面を清浄化する。次に、品物１０であるカンナ刃２０の刃先２２に炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜２４を形成した。この時、真空槽９内には炭素を含むガス例えば、炭化水素ガスのエチレンガスが導入された成膜雰囲気中で処理が行われている。この炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜２４は、０．１〜０．２μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。また、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜２４は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）および鉄（Ｆｅ）の炭化物、窒化物または酸化物もしくはケイ素（Ｓｉ）の炭化物、窒化物からなる金属間化合物に代換えるすることもできる。これらの金属の炭化物、窒化物または酸化物を中間層２５として使用する理由は、シリコンがアルカリに弱いためで、カーボン硬質被膜２６を形成した食品用刃物１をアルカリ溶液で洗浄等の必要のあるものについて行う。
【００４９】
次に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜２４の上に上層としてカーボン硬質被膜２６を約１μｍの厚みで形成した。このカーボン硬質被膜２６の形成には、第１の実施の形態の場合と同様に乾式メッキ法、例えば、ＲＦＰ−ＣＶＤ法を用いた。尚、被膜形成条件等は、第１の実施の形態と同様であるので省略する。
【００５０】
上記したカンナ刃２０の摩耗試験において、運転時間として９０時間以上の切断の使用に耐えることが判明した。従来のカンナ刃２０にあっては運転時間として３０時間が限度であった。
【００５１】
（第３の実施の形態）
本発明に係る食品用刃物の第３の実施の形態を図１１及び図１２に示す。図１１は本発明に係る食品用刃物の第３の実施の形態としての葱切り刃の平面図、図１２は同葱切り刃の被覆部分の拡大断面図である。
【００５２】
本発明に係る食品用刃物の第３の実施の形態としての葱切り刃（直径１２０ｍｍ）３０は、Ｓ字形状の刃物本体３１の側縁部に刃先３２を形成したものである。この葱切り刃３０はステンレス鋼材の基材３３よりなる。そして、この葱切り刃３０の刃先３２にクロム（Ｃｒ）被膜３４およびゲルマニウム（Ｇｅ）被膜３５よりなる中間層被膜３６を介してカーボン硬質被膜３７を被覆した。
【００５３】
葱切り刃３０の刃先３２にのみに選択的に被膜を形成する手段は、上記した本発明の第１の実施の形態の場合と同様にして行われる。
【００５４】
その成膜方法は、以下の通りである。
まず、イオンボンバード／スパッタリング処理法を用いて、第１の実施の形態と同様に、真空槽９内に品物１０を配設した後、イオンボンバードで品物１０を清浄化する。次に、品物１０である葱切り刃３０の刃先３２の両面にクロム（Ｃｒ）被膜３４を形成した。このクロム（Ｃｒ）被膜３４は、０．１〜０．２μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。
【００５５】
次に、イオンボンバード／スパッタリング処理法を用いて、クロム（Ｃｒ）被膜３４の上に上層としてゲルマニウム（Ｇｅ）被膜３５を形成した。このゲルマニウム（Ｇｅ）３５は、０．２〜０．３μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。
【００５６】
イオンボンバード／スパッタリング処理法は、上記した本発明の第１の実施の形態の場合と同様にして行われる。
【００５７】
次に、ゲルマニウム（Ｇｅ）被膜３５の上に上層としてカーボン硬質被膜３７を約１μｍの厚みで形成した。このカーボン硬質被膜２５の形成には、第１の実施の形態の場合と同様に乾式メッキ法、例えば、ＲＦＰ−ＣＶＤ法を用いた。
【００５８】
上記した葱切り刃３０の摩耗試験において、運転時間として８０時間以上の切断の使用に耐えることが判明した。従来の葱切り刃にあっては運転時間として８時間が限度であった。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る食品用刃物によれば、超硬鋼、ステンレス鋼、工具鋼、セラミックのいずれか１つを材料とする刃物本体に刃先を形成してなるパン、菓子類のスライサー用刃物、野菜類のカット用刃物、乾物類のカット用刃物等の食品用刃物において、刃物本体の少なくとも刃先の表面にカーボン硬質被膜を形成したことにより、このカーボン硬質被膜が備える優れた耐摩耗性のため、切断された被切断体と擦れ合う食品用刃物の刃物本体の少なくとも刃先の表面の摩耗を低減させ、食品用刃物の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００６０】
また、カーボン硬質被膜が備える摩擦係数の低さや平面の平滑性の高さにより、切断された被切断体が食品用刃物に付着したり、引っ掛かったりすることがなく、また、クリーニングが容易になる。また、錆の発生がなくなる。
【００６１】
また、本発明に係る食品用刃物の製造方法によれば、食品用刃物を洗浄し、この食品用刃物を真空槽内にセットして排気して真空にして、真空槽内にアルゴンガスを導入し食品用刃物の表面をイオンボンバードし、食品用刃物の表面に、チタン、クロム、シリコン、ゲルマニウムのうちの少なくとも１つの被膜を形成し、アルゴンガスを排気し、真空槽内に炭素を含むガスを導入して、被膜の表面にカーボン硬質被膜を形成するように、容易に且つ確実に食品用刃物の表面に、チタン、クロム、シリコン、ゲルマニウムのうちの少なくとも１つの被膜を形成し、且つ被膜の表面にカーボン硬質被膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る食品用刃物の第１の実施の形態としてのパン、菓子類の家庭用スライサー用刃物の平面図である。
【図２】同スライサー用刃物の被覆部分の拡大断面図である。
【図３】イオンボンバード／スパッタリング処理装置の構成説明図である。
【図４】カーボン硬質被膜形成装置の構成説明図である。
【図５】同実施例に於ける業務用スライサー用装置の斜視図である。
【図６】同装置に使用する糸鋸タイプのスライサー用刃物の平面図である。
【図７】同装置に使用する円盤タイプのスライサー用刃物の斜視図である。
【図８】本発明に係る食品用刃物の第２の実施の形態としてのカンナ刃の斜視図である。
【図９】同カンナ刃の刃先における被覆部分の拡大断面図である。
【図１０】カンナ刃の刃先にのみに選択的にカーボン硬質被膜を形成する手段の説明図である。
【図１１】本発明に係る食品用刃物の第３の実施の形態としての葱切り刃の平面図である。
【図１２】同葱切り刃の被覆部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１、１−２、１−３  食品用刃物
２、２１、３１  刃物本体
３、２２、３２  刃先
４、２３、３３  基材
５  チタン（Ｔｉ）被膜
６  シリコン（Ｓｉ）被膜
７、２５、３６  中間層
８、２６、３７  カーボン硬質被膜
９、１５  真空槽
１０、１６  品物
１１  直流電源
１２  チタン（Ｔｉ）側スパッタリング装置
１３  シリコン（Ｓｉ）側スパッタリング装置
１４  ガス導入口
１７  マッチング回路
１８  高周波電源
２０  カンナ刃
２４  炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜
３０  葱切り刃
３４  クロム（Ｃｒ）被膜
３５  ゲルマニウム（Ｇｒ）被膜
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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