(57)【要約】髪や髭等の被切断物の切断抵抗が従来のカミソリ刃に比べて小さく、且つその使用時における安全性が改善されたカミソリ刃を提供する。このカミソリ刃は、Ｓｉ薄板としてＳｉウエハーのような単結晶Ｓｉ材料や比較的大きいＳｉ結晶粒を含む多結晶Ｓｉ材料を用い、このＳｉ薄板に少なくとも１個の開口を化学エッチングにより形成し、次いで、機械加工を用いることなく、イオンビームエッチングを用いてノーズＲが０．５μｍもしくはそれ以下、特に好ましくは０．１μｍもしくはそれ以下となるように前記開口に突出するＳｉ単結晶の刃先を形成することにより得ることができる。
2002098619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの開口と、前記開口に突出する刃先とを有するＳｉ薄板でなるカミソリ刃であって、前記刃先はＳｉ単結晶で形成され、前記刃先のノーズＲは０．５μｍもしくはそれ以下であることを特徴とするカミソリ刃。
【請求項２】
上記Ｓｉ薄板は、Ｓｉ単結晶からなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項３】
上記刃先のノーズＲは、０．１μｍもしくはそれ以下であることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項４】
上記カミソリ刃は、複数の開口と、開口の各々に突出する上記刃先とを有するＳｉ薄板でなるネット刃であることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項５】
上記カミソリ刃は、複数の開口と、開口の各々に突出する上記刃先とを有するＳｉ薄板であって、上記開口の各々は長方形状であって、隣接する開口とその長手方向に略平行に配列されてなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項６】
上記刃先は、開口の各々の長手方向に形成されることを特徴とする請求項５に記載のカミソリ刃。
【請求項７】
上記開口の長手方向に形成される刃先は、刃形成領域と刃未形成領域とが交互に配置されてなることを特徴とする請求項６に記載のカミソリ刃。
【請求項８】
上記カミソリ刃の底面と、上記開口内をカミソリ刃の上面から前記底面に向かって延出する傾斜面との間に定義される刃先角度は、１０°〜４５°の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項９】
上記開口は略矩形形状であり、上記刃先は開口の一辺にのみ形成されることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１０】
上記開口は略矩形形状であり、上記刃先は開口の対向する２辺にのみ形成されることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１１】
上記刃先にＳｉ酸化物層を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１２】
上記刃先に金属層および合金層の少なくとも一種を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１３】
上記刃先にアモルファスＳｉ層を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１４】
上記刃先のノーズＲを除く領域に多結晶シリコン層を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１５】
上記カミソリ刃の使用時に肌が接触する表面に微小な凹凸を設けることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１６】
上記カミソリ刃の使用時に肌が接触する表面に、肌とカミソリ刃との間の接触抵抗を減らす形状の溝を設けることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１７】
上記カミソリ刃の使用時に肌が接触する表面に、開口への被切断物の導入を促進する形状の溝を設けることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１８】
上記カミソリ刃の使用時に肌が接触する表面にＳｉ酸化物層を設けることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【請求項１９】
上記開口の少なくとも１つに圧力センサーが装着されてなることを特徴とする請求項１に記載のカミソリ刃。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、髭や髪等の被切断物の切断性能と安全性に優れたカミソリ刃、特に、刃先がＳｉ単結晶で形成され、極めて小さいノーズＲを有するカミソリ刃に関するものである。
背景技術
薄い鋼材シートの一側に延出する直線状のエッジに刃先が形成されてなる従来のカミソリ刃は、その使用時に誤って肌を傷つける場合があり、その安全性の改善が課題とされている。そこで、このカミソリ刃に細いワイヤーを一定間隔で巻きつけて、肌に与えるダメージを抑制することも試みられているが、髭や髪等の被切断物の優れた切断性能を維持しながら、その安全性を改善するという点で必ずしも満足のいくレベルに達していない。
また、安全性のさらなる改善を図れるものとして、種々のネット刃が提案されている。例えば、そのようなネット刃は、米国特許４，８７５，２８８やヨーロッパ特許０  ５４１  ７２３  Ｂ１に記載されている。しかし、金属材料でこのようなネット刃を作製する場合は、刃部を機械加工にて形成するため、ノーズＲの小さい刃先の形成には限界がある。例えば、研削加工で刃先に発生した研削バリをラッピングなどの精密研磨で除去する場合でも、刃先のノーズＲを１μｍ以下とすることは難しい。そのため、ステンレス製のネット刃で、ステンレスシートの研削加工で得られる刃先ノーズＲが約０．１μｍの直線状の刃先を有するカミソリ刃のようにスムーズに髪や髭を剃ることを実現できていない。さらに、市販のカミソリ刃を含めて、刃先のノーズＲを０．１μｍ以下にする技術は未だ十分に確立されていない。
発明の開示
そこで、本発明の主たる目的は、ノーズＲが０．５μｍ以下の刃先を有し、従来のカミソリ刃に比して、髪や髭等の被切断物の切断抵抗が小さく、且つ使用時における安全性が格段に向上されたカミソリ刃を提供することにある。
すなわち、本発明のカミソリ刃は、少なくとも１つの開口と、前記開口に突出する刃先とを有するＳｉ薄板でなるカミソリ刃であって、前記刃先はＳｉ単結晶で形成され、前記刃先のノーズ半径は０．５μｍもしくはそれ以下、特に好ましくは０．１μｍもしくは以下であることを特徴とする。
上記した本発明のカミソリ刃において、Ｓｉ薄板がＳｉウエハーのようなＳｉ単結晶材料であることが好ましい。この場合は、以下に述べるようなネット状カミソリ刃や複数のスリットを有するカミソリ刃をシリコンマイクロマシニング技術を用いて効率よく製造することができる。
また、本発明の好ましい実施形態に基づくカミソリ刃は、複数の開口と、前記開口の各々に突出する刃先とを有するＳｉ薄板でなるネット刃、もしくは、複数の開口と、前記開口の各々に突出する刃先とを有するＳｉ薄板であって、開口の各々は長方形状であって、隣接する開口とその長手方向に略平行に配列されてなるものであることが好ましい。
本発明のさらなる特徴およびそれがもたらす効果は，以下に詳述する発明を実施するための最良の形態に基づいてより明確に理解されるだろう。
発明を実施するための最良の形態
本発明のカミソリ刃は、ＳｉウエハーのようなＳｉ単結晶材料や比較的大きなＳｉの結晶粒を含むＳｉ多結晶材料を用い、機械的研削や研磨を一切用いることなく、シリコンマイクロマシニング技術によってＳｉ単結晶の刃先を形成してなるものである。シリコンマイクロマシニング技術とは、イオンビームエッチングのような物理エッチング、化学エッチング（異方性エッチング）およびその両方のエッチング技術を組み合わせることによって超微細な３次元構造を形成する技術である。
一般に、単結晶では、原子配列が長距離範囲において規則的であるとともに、原子同士の結合の方向依存性（Ｓｉは共有結合）も長距離範囲において規則的である。したがって、原子配列面の交差、すなわち、結晶面の交差が長距離範囲にわたって維持されることから、この交差部を刃先とすれば、極めて小さいノーズＲを有する刃先を得ることが理論上可能となる。そして、このような超ファインエッジは、上記したシリコンマイクロマシニング技術を用いた超微細形状加工によって実現することができる。尚、Ｓｉ原子１個づつを積み上げて原子配列の交差部を形成していく手法によって、カミソリ刃の単結晶刃先を形成することも本発明の技術思想に含まれるものである。
さて、本発明では、単に微小な開口を複数個設けてなるカミソリ刃を提供するものではなく、上記したように、Ｓｉの単結晶特性を考慮し、開口（刃穴）の各々に突出するノーズＲが０．５μｍもしくはそれ以下、特に好ましくは０．１μｍもしくはそれ以下のＳｉ単結晶でなる刃先を形成することで優れた切削性能と安全性を兼ね備えたカミソリ刃とすることができることを見出し、成功に至ったものである。
本発明のカミソリ刃は、上記したように、シリコンマイクロマシニング技術を用いて製造される。具体的には、半導体技術分野においてＳｉの加工に利用されている化学エッチングおよびイオンビームエッチングの少なくとも一方を用いることが好ましい。しかしながら、製造効率と要求される刃先精度の両方を満たすため、以下にその好ましい製造方法の一例を紹介する。すなわち、化学エッチングによりＳｉ薄板に少なくとも１個の開口を形成した後、機械加工を用いることなく、イオンビームエッチングによりノーズＲが０．５μｍもしくはそれ以下となるように前記開口に突出するＳｉ単結晶の刃先を形成するのである。
また、本発明のカミソリ刃は、上記した刃先が突出する少なくとも１つの開口を有するものであるが、実用的には、複数の開口を種々のパターンに配置形成してなる。例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、Ｓｉ薄板としてＳｉウエハーを用い、これに刃先１０が突出する開口２０を複数個所定パターンに配置してなるネット刃１を例示することができる。この例では、各開口２０は略正方形であり、この正方形の４辺すべてに刃先が形成されている。したがって、カミソリ刃を３６０°いずれの方向に移動させても髭を剃ることができる。尚、図１Ｃにカミソリ刃の刃先のＳＥＭ写真を示す。
また、図２に示すように、Ｓｉ薄板に上記した刃先１０を有する複数の開口２０を所定パターンに配置するにあたり、開口の各々を長方形状とし、隣接する開口とはその長手方向において略平行となるように配列されてなることが好ましい。図では、この長方形を形成する４辺すべてに刃先が形成されているが、開口の長手方向に延出する対向する２辺にのみ刃先を形成しても良い。
尚、図１Ｂに示すように、カミソリ刃の底面１２と、開口２０内をカミソリ刃の上面１１から底面１２に向かって延出する傾斜面１３との間に定義される刃先角度（θ）は、１０°〜４５°、特に２０°〜３５°の範囲であることが好ましい。この範囲であれば、髭剃り時においてより好ましい切断性能を提供することができる。例えば、図３Ａに示すように、カミソリ刃の底面１２を肌１００に密着させて髭１１０を剃る場合は、鋭角な刃先１０が髭１１０を根元から切断することができる。また、図３Ｂに示すように、カミソリ刃の上面１１を肌１００に密着させながら髭１１０を剃る場合は、電気カミソリを使用する場合と同様に、刃穴２０において髭が絞り出されるので、鋭角な刃先１０で深剃りが可能となる。尚、カミソリ刃を形成するためのＳｉ薄板の厚みに特に限定はない。したがって、カミソリ刃の剛性が重視される場合は、比較的厚いＳｉ板を使用し、深剃り用のカミソリ刃とする場合は、比較的薄いＳｉ板（例えば、約３５μｍ程度）を使用すれば良い。
また、図４Ａに示すように、開口２０の長手方向に形成される刃先１０は、刃形成領域１４と刃未形成領域１５とが交互に配置されてなることが好ましい。図４Ｂに刃形成領域１４の断面図を、図４Ｃに刃先未形成領域１５の断面図をそれぞれ示す。この場合は、図４Ａ中の矢印によって示されるように、髭剃り時にカミソリ刃１全体を刃先１０と平行に誤って移動させても肌を切り難くく、本発明のカミソリ刃のさらなる安全性の向上を図る上で効果的である。尚、このような構造は、以下に述べる実施例から理解されるように、シリコンマイクロマシニング技術を用いて比較的容易に設計加工することができる。
また、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、個々の開口２０が略矩形形状であり、矩形開口の一辺にのみ刃先１０を配置しても良い。この場合は、図５Ａの矢印で示す方向にカミソリ刃を移動させることにより髭を切断することが可能になるので、カミソリ刃の移動方向が限定されることになるが、刃先の形成領域が減るのでカミソリ刃全体の剛性を高めることができる。また、開口をより高い密度で配置させることで、カミソリ刃の開口率を上げることができる。
あるいは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、開口２０が略矩形形状であり、矩形開口の対向する２辺にのみ刃先１０を配置することも好ましい。この場合は、図６Ｂ中の矢印で示すように２方向（往復方向）にカミソリ刃１を移動させることで髭を切断することになるので、カミソリ刃の移動方向が限定されることになるが、刃先の形成領域を減らせるのでカミソリ刃全体の剛性を高めることができる。また、カミソリ刃の移動方向と略平行な方向には刃先が形成されないので、高い密度で開口を配置させてより大きい開口率を有するカミソリ刃を提供することができる。
また、本発明のカミソリ刃の刃先１０に表面層３０としてＳｉ酸化物層、金属層および合金層の少なくとも一種、アモルファスＳｉ層を設けることが好ましい。特に、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、カミソリ刃の底面１２からノーズＲを介して開口２０内の傾斜面１３到る所定領域、および開口２０内において隣接する傾斜面１３の交差領域（＝結晶面方位が異なる傾斜面の交差線を含む領域）に、表面層３０を設けることが好ましい。尚、刃先１０に種々の表面層３０を形成する場合は、刃先のノーズＲを０．１μｍ以下に保つためにその厚さを数１０ｎｍより大きくしないことが望ましい。
表面層３０として、Ｓｉ酸化物層を設ける場合、髭剃り時にカミソリ刃全体あるいは部分的に作用する微小な応力集中による割れなどの破壊に対する抵抗力を高めることができる。例えば、開口２０が略正方形である場合、開口内において傾斜面は９０°で交差するが、この交差線に沿ってＳｉ酸化物を形成する。尚、カミソリ刃の使用時に肌と接触する表面にＳｉ酸化物層があると、肌とカミソリ刃との間の接触抵抗を減らせるので、肌にやさしいカミソリ刃とすることができる。Ｓｉ酸化物層は、カミソリ刃を構成するＳｉを選択酸化することによってその最表面に形成することができる。
また、表面層３０として、金属層もしくは合金層を形成しても良い。例えば、延性および耐食性に優れたＡｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌなどの金属を単独あるいはそれらの合金の状態で物理蒸着することにより形成することができる。この場合においても、上記と同様に、髭剃り時にカミソリ刃全体あるいは部分的に作用する微小な応力集中による割れなど対する抵抗力を高めることができる。また、上記Ｓｉ酸化物層の代りに、アモルファスシリコン層を形成しても良い。例えば、アモルファスシリコン層は、レーザー光照射による再溶融と急冷方法、あるいは電子線や中性子線などの照射損傷法、あるいはイオン注入法等により形成することができる。
また、上記刃先のノーズＲを除く領域に多結晶シリコン層を形成しても良い。多結晶シリコン層は、アモルファスシリコン層の場合と同様の方法を用いてその条件を制御することで形成することができる。この場合は、多結晶シリコン層を刃先に形成するとその粒界部でのマイクロチッピングを誘発する恐れがあるが、ノーズＲを除く領域に多結晶シリコン層を形成することで、カミソリ刃全体の割れなど破壊に対する抵抗力を高めることができる。
また、カミソリ刃１の使用時に使用者の肌が接触する表面であって、刃先近傍を除く表面に微小な凹凸５０（図６Ｂ）を設けることが好ましい。この場合は、髭剃り時のカミソリ刃と肌の接触面積を減らせるので、よりスムーズに髭を剃ることが可能になる。また、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、カミソリ刃の底面、すなわち、カミソリ刃の使用時に肌が接触する表面の所定位置に溝５２，５４を設けて髭剃り時のカミソリ刃と肌の接触面積を減らしても良い。さらに、開口２０への被切断物の導入を促進するため、カミソリ刃の使用時に肌が接触する表面に溝を設けることが好ましい。例えば、図５Ｂに示すように、刃先を矩形開口の一辺のみに配置する場合は、開口２０を介して刃先１０に対向する側に溝５６を設けることが好ましい。伸びた髭を着実に開口２０内に導入でき、溝５６の対向位置に設けた刃先１０で効率よく髭を切断することができる。
本発明のカミソリ刃は、図９Ａや図９Ｂに示すように、専用の治具や接着剤等を用いてカミソリ刃１を種々のボディ６０，６２に取り付けて使用することができるが、カミソリ刃１を微振動させる手段を有する電気カミソリ（図示せず）用の刃として使用しても良い。カミソリ刃の微震動が伸びた髭を効率よく開口（刃穴）に導入するので、より迅速且つスムーズに髭剃りを完了することができる。また、カミソリ刃の開口の少なくとも１つに圧力センサー（図示せず）を装着すれば、過剰な圧力でカミソリ刃が肌に押し付けられた時、警告音などで使用者に危険を知らせることができるので、刃穴への髭の絞り出し量が過剰に多くなって肌を傷つけるような不具合の発生を防いでさらなる高い安全性を確保することができる。
（実施例１）
結晶粒の大きさが約１０ｍｍの多結晶Ｓｉブロックから厚さ０．３ｍｍで７ｍｍｘ７ｍｍ角の板状のＳｉ単結晶を切り出し、１．５ｍｍｘ１．５ｍｍの正方形開口（刃穴）を図１に示すようなパターンに化学エッチングにより形成した。次いで、Ａｒを使用したイオンビームエッチングにより刃先角度２０°で各開口２０に突出する刃先１０を形成した。この場合、正方形開口２０の４辺それぞれに刃先１０が形成されている。また、隣り合う刃穴２０の中心間距離を２．０ｍｍとした。刃穴は平面上、最密充填となるように配置され、図１の点線で示すように、隣り合う３つの開口の中心は１辺の長さが０．７ｍｍの正三角形の各頂点に位置することになる。
得られたカミソリ刃１の刃先１０の先端を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下であった。髪一本の切断抵抗は１ｇｆであり、比較として用いた刃先角度が約２０°である市販のカミソリ刃を使用した場合における髪一本の切断抵抗が１０ｇｆであったことから、本実施例のカミソリ刃は従来の１／１０の小さい切断抵抗を示すことを確認した。また、このカミソリ刃を５個並列に並べ、所定のボディに接着剤により固定装着し、肌に押し当てて髭を剃ったところ、開口寸法が非常に小さいため、肌を傷つけることなくスムーズに髭を剃れることを確認できた。
（実施例２）
結晶粒の大きさが約１０ｍｍの多結晶Ｓｉブロックから厚さ０．３ｍｍで７ｍｍｘ７ｍｍ角の板状のＳｉ単結晶を切り出し、１．５ｍｍｘ５ｍｍの長方形状の開口（刃穴）を図２に示すようなパターンに化学エッチングにより形成した。次いで、Ａｒを使用したイオンビームエッチングにより刃先角度が２０°で各開口２０に突出する刃先１０を形成した。この場合、長方形開口の４辺それぞれに刃先１０が形成されている。また、隣り合う開口の中心間距離を２．０ｍｍとした。
得られたカミソリ刃の刃先先端を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下であった。実施例１と同様に、市販のカミソリ刃の髪一本の切断抵抗と比較したところ、本実施例のカミソリ刃は従来の１／１０の小さい切断抵抗を示すことがわかった。また、このカミソリ刃を３個並列に並べ、所定にボディに専用の治具を用いて固定装着し、肌に押し当てて髭を剃ったところ、開口寸法が非常に小さいため、肌を傷つけることなくスムーズに髭を剃れることを確認できた。
（実施例３）
（１１０）単結晶Ｓｉブロックから薄板状に切り出した厚さ０．３ｍｍのＳｉウエハーを使用し、（１１１）面の化学エッチング（選択エッチング）により、１．５ｍｍｘ１．５ｍｍの正方形状の開口（刃穴）を図１に示すようなパターンに形成した。この場合、（１１０）面と（１１１）面の交差で刃先角度３５。４°の刃先１０を形成した（図１Ｃ）。この刃先を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下であった。このカミソリ刃を使用して髪一本を切断する際の切断抵抗は３ｇｆであり、比較として用いた刃先角度が約２０°である市販のカミソリ刃を使用した場合における髪一本の切断抵抗（１０ｇｆ）よりも小さいことがわかった。また、髭剃り時に肌を傷つけることもなかった。さらに、このカミソリ刃を用いて、図３Ｂに示すようにカミソリ刃１の上面１１を肌に接触させて湿式条件下で髭剃り試験を実施した。その結果、髭を根元から切断することができ、髭の切断面はその長さ方向に対して略垂直であった。また、本実施例のカミソリ刃では、正方形開口の４辺すべてに刃先が配置されているので、カミソリ刃をあらゆる方向に動かしても髭を剃ることができた。
さらに、モーターの使用により振幅を約０．２ｍｍ、振動数を５０Ｈｚでこのカミソリ刃を微振動させることができる電動髭剃り器を試作した。カミソリ刃全体を微振動させることにより、比較的長い髭を切断する時であっても、髭を確実に刃穴に導入して効率よく髭を切断することができた。尚、安全装置として、このカミソリ刃の刃穴の一つに圧力センサーを組み込んだ。これによりカミソリ刃全体を肌に押し付けた時の圧力値を読み取ることが可能になり、過剰な圧力でカミソリ刃が肌に押し付けられた時、警告音などにより使用者に警告することができた。
さらに、本実施例の追加試験として、本実施例のカミソリ刃の使用時に肌に接触する底面１２に、厚さ１０ｎｍのＳｉ酸化物層を形成した。この場合は、図３Ａに示すように、カミソリ刃の底面１２を肌に接触させて髭剃り試験したところ、カミソリ刃の底面と肌の摩擦力は、Ｓｉ酸化物層を形成しない場合に比べて約４０％減少することを確認できた。
（実施例４）
結晶粒の大きさが約１０ｍｍの多結晶Ｓｉブロックから厚さ０．３ｍｍで７ｍｍｘ７ｍｍ角の板状のＳｉ単結晶を切り出し、１．５ｍｍｘ１０ｍｍの長方形状の開口（刃穴）を図２に示すようなパターンに化学エッチングにより形成した。次いで、刃を形成したくない領域をマスキングし、Ａｒを用いたイオンビームエッチングにより刃形成工程を行うことで、図４Ａに示すように、刃先の形成される刃形成領域１４と刃先を形成しない刃未形成領域１５とを長方形開口の長手方向に交互に設けた。この時、刃形成領域１４の長手方向の寸法は０．５ｍｍであり、刃先未形成領域１５の長手方向における寸法は０．３ｍｍである。尚、形成した刃先の刃先角度は２０°であり、隣り合う開口（刃穴）の中心間距離を２．０ｍｍであった。
得られたカミソリ刃の刃先先端を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下であった。本実施例のように、長方形開口の長手方向に交互に刃形成部１４と刃未形成部１５を交互に配置することで、開口の長手方向の寸法を大きくした場合であっても、カミソリ刃１全体を刃先と平行に動かすことによる肌の切断は生じなかった。
（実施例５）
（１１０）単結晶Ｓｉブロックから板状に切り出した厚さ０．３ｍｍのＳｉウエハーを使用し、（１１１）面の化学エッチング（選択エッチング）により、０．６ｍｍｘ０．６ｍｍの正方形状の開口（刃穴）を図１に示すようなパターンに形成した。この場合、（１１０）面と（１１１）面の交差で刃先角度３５。４°の刃先を形成した。この刃先を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下であった。このカミソリ刃を図３Ｂに示すように、肌に接触させながら湿式条件で髭を剃ったところ（ＷＥＴ剃り）、刃穴での髭が絞り出され、深剃りすることができた。
（実施例６）
（１１０）単結晶Ｓｉブロックから板状に切り出した厚さ０．３ｍｍのＳｉウエハーを使用し、（１１１）面の化学エッチング（選択エッチング）により、１．５ｍｍｘ１．５ｍｍの正方形状の開口（刃穴）を図５Ａに示すようなパターンに形成した。本実施例では、正方形開口２０の一辺にのみ刃先が形成されるように、開口２０の他の３辺についてはマスキング処理を実施した。次いで、Ａｒを用いたイオンビームエッチングにより刃形成工程を行うことで、（１１０）面と（１１１）面の交差で刃先角度３５．４°の刃先を形成した。この刃先を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先Ｒは１０ｎｍ以下であった。本実施例の場合、髭剃り時のカミソリ刃の移動方向を一方向に限定されるが、カミソリ刃全体の剛性を確保し易く、隣接する刃穴間の距離を小さくしてネット刃全体の開口率を大きくすることができる。尚、本カミソリ刃を用いた湿式条件下での髭剃り試験では、髭剃り時に肌を傷つけることもなく、良好な髭剃り性能を達成できた。
（実施例７）
（１１０）単結晶Ｓｉブロックから板状に切り出した厚さ０．３ｍｍのＳｉウエハーを使用し、（１１１）面の化学エッチング（選択エッチング）により、１．５ｍｍｘ１．５ｍｍの正方形状の開口（刃穴）を図６Ａに示すようなパターンに形成した。本実施例では、正方形開口２０の対向する二辺にのみ刃先１０が形成されるように、開口の他の対向する２辺についてはマスキング処理を実施した。次いで、Ａｒを用いたイオンビームエッチングにより刃形成工程を行うことで、（１１０）面と（１１１）面の交差で刃先角度３５．４°の刃先１０を形成した。この刃先を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下であった。本実施例の場合、髭剃り時のカミソリ刃の移動方向は２方向（往復方向）に限定されるが、実施例６の場合と同様に、カミソリ刃全体の剛性を確保し易く、隣接する刃穴間の距離を小さくしてネット刃全体の開口率を大きくすることができる。尚、本カミソリ刃を用いた湿式条件下での髭剃り試験では、髭剃り時に肌を傷つけることもなく、良好な髭剃り性能を達成できた。
（実施例８）
実施例３と同様の方法により作製したカミソリ刃１に対して選択酸化を実施し、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、刃先付近および刃先を構成する傾斜面の交差部のＳｉを選択的に酸化させた。酸化層の厚さは約１０ｎｍである。走査電子顕微鏡により刃先１０を観察したところ、刃先のノーズＲは１０ｎｍ以下に維持されていた。この酸化層の形成により、酸化層を形成しない場合に比べ約２０％カミソリ刃の強度を向上できた。
（実施例９）
実施例３と同様の方法により作製したカミソリ刃に対して金（Ａｕ）の真空蒸着を実施し、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、刃先付近および刃先を構成する傾斜面の交差部（傾斜面同士の境界）に金を２０ｎｍ蒸着した。走査電子顕微鏡により刃先を観察したところ、刃先１０のノーズＲは約１５ｎｍであった。この金蒸着層の形成により、金蒸着層を形成しない場合に比べ約４０％カミソリ刃の強度を向上できた。
（実施例１０）
実施例３と同様の方法により作製したカミソリ刃に対して、電子線照射処理を実施し、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、刃先付近および刃先を構成する傾斜面の交差部（傾斜面同士の境界）に約１０ｎｍのアモルファスシリコン層を形成した。電子線の照射条件は、２ＭｅＶ、１０２２／ｃｍ２・ｓｅｃである。走査電子顕微鏡により刃先を観察したところ、刃先のノーズＲは約１０ｎｍ以下に保たれていた。このアモルファスシリコン層の形成により、アモルファスシリコン層を形成しない場合に比べ約４０％カミソリ刃の強度を向上できた。
（実施例１１）
実施例３と同様の方法により作製したカミソリ刃に対して、電子線照射処理を実施し、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、刃先のノーズＲを除く傾斜面および底面の所定領域に約１０ｎｍの多結晶Ｓｉ層を形成した。電子線の照射条件は、２ＭｅＶ、１０１９／ｃｍ２・ｓｅｃである。走査電子顕微鏡により刃先を観察したところ、刃先のノーズＲは約１０ｎｍ以下であった。この多結晶シリコン層の形成により、多結晶シリコン層を形成しない場合に比べ約３０％カミソリ刃の強度を向上できた。
（実施例１２）
実施例７と同様の方法により作製したカミソリ刃１に、その使用時に肌に接触する底面１２のうち刃先近傍以外の領域に深さ０．０５ｍｍ、幅０．０５ｍｍの窪みを０．１ｍｍ間隔で設け、図６Ｂに示すように、底面に凹凸５０を形成した。このカミソリ刃１を肌に接触させて髭剃り試験を行ったところ、カミソリ刃の底面と肌の摩擦力は、上記の窪みを形成しない場合に比べて約３０％減少した。
（実施例１３）
実施例３と同様の方法により作製したカミソリ刃１に、その使用時に肌に接触する底面１２に、図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、深さ０．０５ｍｍ、幅が隣接する刃穴間の上面１１の約１／２である溝５２，５４を設けた。このカミソリ刃の底面１２を肌に接触させて髭剃り試験を行ったところ、カミソリ刃の底面と肌の摩擦力は、上記の窪みを形成しない場合に比べて約４０％減少した。尚、本実施例では、Ｓｉ単結晶薄板ではなく、各刃先１０をＳｉ単結晶で形成できる程度の大きさのＳｉ単結晶粒を複数個含む多結晶Ｓｉ薄板を使用した。図８Ａ中、番号１９は、Ｓｉ単結晶粒子の境界を示す粒界である。このように、多結晶Ｓｉ薄板を使用する場合は、開口２０の配置に際して粒界の位置を考慮に入れる必要があるが、この実施例は、Ｓｉ単結晶薄板以外の多結晶Ｓｉ薄板を用いても本発明のカミソリ刃を製造可能であることを示している。
（実施例１４）
実施例６と同様の方法により作製したカミソリ刃１に、図５Ｂに示すように、その使用時に肌に接触する底面１２で開口２０を介して刃先１０に対向する側に深さ０．０５ｍｍの所定幅を有する溝５６を形成した。このカミソリ刃１の底面１２を肌に接触させて髭剃り試験を行ったところ、カミソリ刃の底面と肌の摩擦力は、上記の溝を形成しない場合に比べて約４０％減少した。また、この溝を形成したことで、伸びた髭を剃る場合であっても、開口２０に着実に髭を導入でき、開口を介して溝の対向位置にある刃先１０で髭を効率よく切断することができた。
（比較例１）
Ｓｉ単結晶で刃先を形成できない程度に細かいＳｉ結晶粒でなる多結晶Ｓｉ薄板から厚さ０．３ｍｍで７ｍｍｘ７ｍｍ角の多結晶薄板を切り出し、１．５ｍｍｘ１．５ｍｍの正方形状の開口を化学エッチングにより図１と同様のパターンに形成した。次いで、Ａｒを使用したイオンビームエッチングにより刃先角度２０°で開口に突出する刃先を形成した。この場合、隣り合う刃穴の中心間距離を２．０ｍｍとした。
得られたカミソリ刃の刃先先端を走査型電子顕微鏡で観察したところ、刃先はＳｉ多結晶で形成されており、多結晶を構成する粒界でのマイクロチッピングによる凹状の窪みができ、シャープな刃先を形成することができなかった。
（比較例２）
ステンレス鋼製の厚さ３５μｍのシートに機械加工で１．５ｍｍｘ１．５ｍｍの正方形状の開口（刃穴）を設けると共に、刃先角度３０°でその開口に突出する刃先を形成した。得られたカミソリ刃をＨｖ６５０になるように焼入れ硬化させた。このカミソリ刃の髭剃り時に肌に接触する表面をラッピングした。走査型電子顕微鏡で刃先を観察したところ刃先のノーズＲは約１μｍであり、このカミソリ刃を用い、湿式条件下、髭を剃ったところ刃先の髭への切り込みが不十分で良好な切断性能は得られなかった。また、髭剃り試験中に肌を傷つけるアクシデントの発生があった。
産業上の利用可能性
本発明によれば、単結晶Ｓｉや比較的大きいＳｉ結晶粒を含有するＳｉ多結晶からなるＳｉ薄板を用い、少なくとも１つの開口、より好ましくは複数の開口をそのＳｉ薄板に形成し、次いで、機械加工を用いることなく、ノーズＲが０．５μｍもしくはそれ以下、より好ましくは０．１μｍもしくはそれ以下となるように開口に突出するＳｉ単結晶の刃先を形成することによって、髪や髭の切断抵抗を従来のカミソリ刃に比べ格段に低減するとともに、肌を誤って切るようなアクシデントの発生を抑えて安全性を高めたカミソリ刃を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づくカミソリ刃の上面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＭ−Ｍにおける部分断面図であり、図１Ｃは、同カミソリ刃の刃先のＳＥＭ写真である。
図２は、本発明の好ましい実施形態に基づく別のカミソリ刃の上面図である。
図３Ａおよび図３Ｂは、本発明のカミソリ刃による髭剃り時の様子を示す概略図である。
図４Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づく別のカミソリ刃の上面図であり、図４Ｂは図４ＡのＮ−Ｎにおける部分断面図であり、図４Ｃは図４ＡのＰ−Ｐにおける部分断面図である。
図５Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づく別のカミソリ刃の上面図であり、図５Ｂは図５ＡのＱ−Ｑにおける部分断面図である。
図６Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づくさらに別のカミソリ刃の上面図であり、図６Ｂは図６ＡのＲ−Ｒにおける部分断面図である。
図７Ａは、本発明のカミソリ刃の刃先に形成した表面層を示す上面図、および図７Ｂは図７ＡのＳ−Ｓにおける部分断面図である。
図８Ａは、本発明の好ましい実施形態に基づくカミソリ刃の上面図であり、図８Ｂは図８ＡのＴ−Ｔにおける部分断面図であり、図８Ｃは図８ＡのＵ−Ｕにおける部分断面図である。
図９Ａおよび図９Ｂは、本発明のカミソリ刃を種々のボディに装着した状態を示す斜視図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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