JPH1087397A - 硬質炭素被膜、及び該被膜を用いた電気シェーバー刃 - Google Patents
硬質炭素被膜、及び該被膜を用いた電気シェーバー刃Info
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- JPH1087397A JPH1087397A JP8236802A JP23680296A JPH1087397A JP H1087397 A JPH1087397 A JP H1087397A JP 8236802 A JP8236802 A JP 8236802A JP 23680296 A JP23680296 A JP 23680296A JP H1087397 A JPH1087397 A JP H1087397A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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- C23C16/26—Deposition of carbon only
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- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B26B19/38—Details of, or accessories for, hair clippers, or dry shavers, e.g. housings, casings, grips, guards
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質炭素被膜は一般的に透明性を有するた
め、光の干渉による色調が異なる。このため、硬質炭素
被膜を電気かみそり等の外刃に形成する場合、部材毎に
その色調が異なってしまう結果、所望の色調を持った外
刃を製造することが困難であるという問題点があった。 【解決手段】 基体上に形成される硬質炭素被膜であっ
て、可視光の吸収係数が１×１０5ｃｍ-1以下であり、
且つ硬度が２０００Ｈｖ以上の特性を有する。
め、光の干渉による色調が異なる。このため、硬質炭素
被膜を電気かみそり等の外刃に形成する場合、部材毎に
その色調が異なってしまう結果、所望の色調を持った外
刃を製造することが困難であるという問題点があった。 【解決手段】 基体上に形成される硬質炭素被膜であっ
て、可視光の吸収係数が１×１０5ｃｍ-1以下であり、
且つ硬度が２０００Ｈｖ以上の特性を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気かみそり等の
刃物などの基体上に形成される硬質炭素被膜、或るいは
表面コーティング材、光ディスクの保護膜、リソグラフ
ィ用の反射防止膜に用いられる硬質炭素被膜に関する。
刃物などの基体上に形成される硬質炭素被膜、或るいは
表面コーティング材、光ディスクの保護膜、リソグラフ
ィ用の反射防止膜に用いられる硬質炭素被膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質炭素被膜は、ダイヤモンドと同様
に、硬度、抵抗率、化学的安定性等に優れているため、
基体の表面改質のためのコーティング材料として大きな
期待を集めている。
に、硬度、抵抗率、化学的安定性等に優れているため、
基体の表面改質のためのコーティング材料として大きな
期待を集めている。
【０００３】従来、硬質炭素被膜と基体との密着性を図
るべく、特開平１−３１７１９７号公報では、プラズマ
ＣＶＤ法により基体上にシリコンを主成分とする中間層
を形成し、この中間層の上にダイヤモンド状薄膜を形成
していた。
るべく、特開平１−３１７１９７号公報では、プラズマ
ＣＶＤ法により基体上にシリコンを主成分とする中間層
を形成し、この中間層の上にダイヤモンド状薄膜を形成
していた。
【０００４】更に、膜硬度の高い硬質炭素被膜を提供す
るべく、特開平２−１３３５７３号公報では、基体に負
の自己バイアス電圧を印加し乍ら、プラズマＣＶＤ法に
より基体上に硬質炭素被膜を形成していた。
るべく、特開平２−１３３５７３号公報では、基体に負
の自己バイアス電圧を印加し乍ら、プラズマＣＶＤ法に
より基体上に硬質炭素被膜を形成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、硬質炭素被
膜は一般的に透明性を有するため、その膜厚が異なれ
ば、光の干渉により色調が異なる。このため、例えば、
硬質炭素被膜を電気かみそり等の外刃に形成する場合、
部材（外刃）毎に膜厚が異なれば、その色調が異なって
しまう結果、所望の色調を持った外刃を製造することが
困難であるという問題点があった。
膜は一般的に透明性を有するため、その膜厚が異なれ
ば、光の干渉により色調が異なる。このため、例えば、
硬質炭素被膜を電気かみそり等の外刃に形成する場合、
部材（外刃）毎に膜厚が異なれば、その色調が異なって
しまう結果、所望の色調を持った外刃を製造することが
困難であるという問題点があった。
【０００６】このため、本発明者らは、斯かる問題点を
解決するべく、多数の実験を繰り返した結果、基体上に
形成された硬質炭素被膜の硬度と該被膜の可視光の吸収
係数との関係を見い出すと共に、その硬質炭素被膜の色
調を、その硬質炭素被膜を基体上に形成する際にその基
体に印加する自己バイアス電圧、及びその硬質炭素被膜
の膜厚を変化させることによって制御することができる
に至った。
解決するべく、多数の実験を繰り返した結果、基体上に
形成された硬質炭素被膜の硬度と該被膜の可視光の吸収
係数との関係を見い出すと共に、その硬質炭素被膜の色
調を、その硬質炭素被膜を基体上に形成する際にその基
体に印加する自己バイアス電圧、及びその硬質炭素被膜
の膜厚を変化させることによって制御することができる
に至った。
【０００７】従って、本発明は、基体上に形成された硬
質炭素被膜を所望の色調に制御すると共に、基体と硬質
炭素被膜との密着性に優れ、且つ高い硬度を有する硬質
炭素被膜を提供することを目的とする。
質炭素被膜を所望の色調に制御すると共に、基体と硬質
炭素被膜との密着性に優れ、且つ高い硬度を有する硬質
炭素被膜を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の硬質炭素被膜
は、基体上に形成される硬質炭素被膜であって、可視光
の吸収係数が１×１０5ｃｍ-1以下であり、前記硬質炭
素被膜の表面色を該被膜の膜厚によって制御することを
特徴とする。
は、基体上に形成される硬質炭素被膜であって、可視光
の吸収係数が１×１０5ｃｍ-1以下であり、前記硬質炭
素被膜の表面色を該被膜の膜厚によって制御することを
特徴とする。
【０００９】また、本発明の硬質炭素被膜は、基体上に
形成される硬質炭素被膜であって、可視光の吸収係数が
１×１０5ｃｍ-1以下であり、且つ硬度が２０００Ｈｖ
以上の特性を有する。
形成される硬質炭素被膜であって、可視光の吸収係数が
１×１０5ｃｍ-1以下であり、且つ硬度が２０００Ｈｖ
以上の特性を有する。
【００１０】前記硬質炭素被膜の可視光の吸収係数を、
前記硬質炭素被膜を形成する際に前記基体に印加する自
己バイアス電圧によって制御することを特徴とする。
前記硬質炭素被膜を形成する際に前記基体に印加する自
己バイアス電圧によって制御することを特徴とする。
【００１１】前記硬質炭素被膜の色調を、前記硬質炭素
被膜の膜厚を変化させることによって制御することを特
徴とする。
被膜の膜厚を変化させることによって制御することを特
徴とする。
【００１２】また、前記硬質炭素被膜の硬度を、前記硬
質炭素被膜を形成する際に前記基体に印加する自己バイ
アス電圧によって制御することを特徴とする。
質炭素被膜を形成する際に前記基体に印加する自己バイ
アス電圧によって制御することを特徴とする。
【００１３】前記基体と硬質炭素被膜との間に、中間層
が形成され、該中間層の膜厚が５０Å〜８０００Åであ
ることを特徴とする。
が形成され、該中間層の膜厚が５０Å〜８０００Åであ
ることを特徴とする。
【００１４】前記中間層は、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｒｕ、
Ｇｅの単体、及びそれらと酸素、或るいは窒素との化合
物であることを特徴とする。
Ｇｅの単体、及びそれらと酸素、或るいは窒素との化合
物であることを特徴とする。
【００１５】また、前記硬質炭素被膜の膜厚が５０Å〜
５０００Åであることを特徴とする。
５０００Åであることを特徴とする。
【００１６】前記硬質炭素被膜はプラズマを用いて形成
されることを特徴とする。
されることを特徴とする。
【００１７】前記硬質炭素被膜は非晶質のダイヤモンド
状被膜、結晶性部分を含むダイヤモンド状被膜、或るい
は結晶性被膜であることを特徴とする。
状被膜、結晶性部分を含むダイヤモンド状被膜、或るい
は結晶性被膜であることを特徴とする。
【００１８】前記硬質炭素被膜は、電気シェーバー刃の
外刃に形成されたことを特徴とする。
外刃に形成されたことを特徴とする。
【００１９】前記硬質炭素被膜は、電気シェーバー刃の
内刃に形成されたことを特徴とする。
内刃に形成されたことを特徴とする。
【００２０】前記硬質炭素被膜は非晶質のダイヤモンド
状被膜、結晶性部分を含むダイヤモンド状被膜、或るい
は結晶性被膜であることを特徴とする。
状被膜、結晶性部分を含むダイヤモンド状被膜、或るい
は結晶性被膜であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明における硬質炭素
被膜形成のための装置の一例を示す概略断面図である。
被膜形成のための装置の一例を示す概略断面図である。
【００２２】図１を参照して、真空チャンバ８には、プ
ラズマ発生室４が設けられている。プラズマ発生室４に
は、導波管２の一端が取り付けられている。導波管２の
他端には、マイクロ波供給手段１が設けられている。
ラズマ発生室４が設けられている。プラズマ発生室４に
は、導波管２の一端が取り付けられている。導波管２の
他端には、マイクロ波供給手段１が設けられている。
【００２３】マイクロ波供給手段１で発生したマイクロ
波は、導波管２及びマイクロ波導入窓３を通って、プラ
ズマ発生室４に導かれる。プラズマ発生室４には、プラ
ズマ発生室４内にアルゴン（Ａｒ）ガスなどの放電ガス
を導入させるための放電ガス導入管５が設けられてい
る。
波は、導波管２及びマイクロ波導入窓３を通って、プラ
ズマ発生室４に導かれる。プラズマ発生室４には、プラ
ズマ発生室４内にアルゴン（Ａｒ）ガスなどの放電ガス
を導入させるための放電ガス導入管５が設けられてい
る。
【００２４】また、プラズマ発生室４の周囲には、プラ
ズマ磁界発生装置６が設けられている。マイクロ波によ
る高周波磁界と、プラズマ磁界発生装置６からの磁界を
作用させることにより、プラズマ発生室４内に高密度の
プラズマが形成される。
ズマ磁界発生装置６が設けられている。マイクロ波によ
る高周波磁界と、プラズマ磁界発生装置６からの磁界を
作用させることにより、プラズマ発生室４内に高密度の
プラズマが形成される。
【００２５】真空チャンバ８内には筒状の基体ホルダ１
２が設けられている。この筒状の基体ホルダ１２は、真
空チャンバ８の壁面に対し垂直に設けられた軸（図示せ
ず）の回りに回転自在に設けられている。基体ホルダ１
２の周面には、複数の基体１３が等しい間隔で装着され
ている。
２が設けられている。この筒状の基体ホルダ１２は、真
空チャンバ８の壁面に対し垂直に設けられた軸（図示せ
ず）の回りに回転自在に設けられている。基体ホルダ１
２の周面には、複数の基体１３が等しい間隔で装着され
ている。
【００２６】尚、本実施例では、基体１３として、ニッ
ケル（Ｎｉ）からなる電気かみそりの外刃を用いてお
り、基体ホルダ１２の周面に、２４個装着している。
ケル（Ｎｉ）からなる電気かみそりの外刃を用いてお
り、基体ホルダ１２の周面に、２４個装着している。
【００２７】基体ホルダ１２には、その回転に伴ってプ
ラズマ発生室４側を向いた１つの電極７に摺接すべきブ
ラシ９が設けられ、真空チャンバ８に対して固定されて
いる。ブラシ９には第１高周波電源１０が接続されてい
る。
ラズマ発生室４側を向いた１つの電極７に摺接すべきブ
ラシ９が設けられ、真空チャンバ８に対して固定されて
いる。ブラシ９には第１高周波電源１０が接続されてい
る。
【００２８】従って、基体ホルダ１２が回転することに
よって、第１高周波電源１０からＲＦ電圧がブラシ９を
介して電極７に印加されることになる。
よって、第１高周波電源１０からＲＦ電圧がブラシ９を
介して電極７に印加されることになる。
【００２９】基体ホルダ１２の周囲には、金属製の筒状
のシールドカバー１４が所定の距離隔てて設けられてい
る。このシールドカバー１４は接地電極に接続されてい
る。
のシールドカバー１４が所定の距離隔てて設けられてい
る。このシールドカバー１４は接地電極に接続されてい
る。
【００３０】このシールドカバー１４は、硬質炭素被膜
を形成するときに、基体ホルダ１２に印加されるＲＦ電
圧によって被膜形成箇所以外の基体ホルダ１２と真空チ
ャンバ８との間で放電が発生するのを防止するために設
けられている。
を形成するときに、基体ホルダ１２に印加されるＲＦ電
圧によって被膜形成箇所以外の基体ホルダ１２と真空チ
ャンバ８との間で放電が発生するのを防止するために設
けられている。
【００３１】基体ホルダ１２とシールドカバー１４との
間の間隙は、気体分子の平均自由行程以下の距離となる
ように配置されている。気体分子の平均自由行程は、何
らかの原因で発生したイオン及び電子が電界により加速
され、衝突せずに移動できる平均距離と同じあるいはそ
れ以下の距離である。
間の間隙は、気体分子の平均自由行程以下の距離となる
ように配置されている。気体分子の平均自由行程は、何
らかの原因で発生したイオン及び電子が電界により加速
され、衝突せずに移動できる平均距離と同じあるいはそ
れ以下の距離である。
【００３２】従って、基体ホルダ１２とシールドカバー
１４との間隙を気体分子の平均自由行程以下にすること
により、イオン及び電子が気体と衝突する確率を小さく
し、連鎖的に電離が進行するのを防止している。
１４との間隙を気体分子の平均自由行程以下にすること
により、イオン及び電子が気体と衝突する確率を小さく
し、連鎖的に電離が進行するのを防止している。
【００３３】基体ホルダ１２とシールドカバー１４との
間隙は、特に気体分子の平均自由行程の１／１０以下の
距離にすることが好ましい。本実施例では、気体ホルダ
１２とシールドカバー１４との間隙を気体分子の平均自
由行程の１／１０以下である約５ｍｍとしている。
間隙は、特に気体分子の平均自由行程の１／１０以下の
距離にすることが好ましい。本実施例では、気体ホルダ
１２とシールドカバー１４との間隙を気体分子の平均自
由行程の１／１０以下である約５ｍｍとしている。
【００３４】シールドカバー１４には、第１開口部１５
が形成されている。この第１開口部１５を通って、プラ
ズマ発生室４から引き出されたプラズマが基体ホルダ１
２に装着された基体１３に放射されるようになってい
る。
が形成されている。この第１開口部１５を通って、プラ
ズマ発生室４から引き出されたプラズマが基体ホルダ１
２に装着された基体１３に放射されるようになってい
る。
【００３５】真空チャンバ８内には、反応ガス導入管１
６が設けられている。この反応ガス導入管１６の先端
は、第１開口部１５の上方に位置する。
６が設けられている。この反応ガス導入管１６の先端
は、第１開口部１５の上方に位置する。
【００３６】図２は、この反応ガス導入管１６の先端部
分近傍を示す斜視図である。
分近傍を示す斜視図である。
【００３７】図２を参照して、反応ガス導入管１６は、
外部から真空チャンバ８内にＣＨ4ガスを導入するガス
導入部１６ａと、このガス導入部１６ａと垂直方向に接
続されたガス放出部１６ｂとから構成されている。
外部から真空チャンバ８内にＣＨ4ガスを導入するガス
導入部１６ａと、このガス導入部１６ａと垂直方向に接
続されたガス放出部１６ｂとから構成されている。
【００３８】ガス放出部１６ｂは、基体ホルダ１２の回
転方向Ａに対して垂直方向に配置され、かつ第１開口部
１５の上方の回転方向の上流側に位置するように設けら
れている。ガス放出部１６ｂには、下方に向けて約４５
度の方向に複数の孔２１が形成されている。
転方向Ａに対して垂直方向に配置され、かつ第１開口部
１５の上方の回転方向の上流側に位置するように設けら
れている。ガス放出部１６ｂには、下方に向けて約４５
度の方向に複数の孔２１が形成されている。
【００３９】本実施例では、８個の孔２１が形成されて
いる。このような間隔で孔２１を形成することにより、
ガス導入部１６ａから導入されたＣＨ4ガスがそれぞれ
の孔２１からほぼ均等に放出される。
いる。このような間隔で孔２１を形成することにより、
ガス導入部１６ａから導入されたＣＨ4ガスがそれぞれ
の孔２１からほぼ均等に放出される。
【００４０】第１開口部１５の反対側には、第２開口部
４３が形成されている。第２開口部４３の下方には、中
間層を形成する材料原子からなるターゲット４６が設け
られている。
４３が形成されている。第２開口部４３の下方には、中
間層を形成する材料原子からなるターゲット４６が設け
られている。
【００４１】また、ターゲット４６には第２高周波電源
４７が接続され、これによってターゲット４６にＲＦ電
圧が印加される。
４７が接続され、これによってターゲット４６にＲＦ電
圧が印加される。
【００４２】以下、単一の元素から中間層を形成し、そ
の中間層上にダイヤモンド状被膜を形成する実施例につ
いて説明する。
の中間層上にダイヤモンド状被膜を形成する実施例につ
いて説明する。
【００４３】まず、真空チャンバ８内を１０-5〜１０-7
Ｔｏｒｒに排気して、基体ホルダ１２を約１０ｒｐｍの
速度で回転させる。次に、放電ガス導入管５からＡｒガ
スを１．５×１０-3Ｔｏｒｒで供給すると共に、Ｓｉか
らなるターゲット４６に対し、第２高周波電源４７から
１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧を印加する。このとき、タ
ーゲット４６に投入する電力を２００Ｗ、また基体１３
に発生する自己バイアスを−５０Ｖに設定した。
Ｔｏｒｒに排気して、基体ホルダ１２を約１０ｒｐｍの
速度で回転させる。次に、放電ガス導入管５からＡｒガ
スを１．５×１０-3Ｔｏｒｒで供給すると共に、Ｓｉか
らなるターゲット４６に対し、第２高周波電源４７から
１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧を印加する。このとき、タ
ーゲット４６に投入する電力を２００Ｗ、また基体１３
に発生する自己バイアスを−５０Ｖに設定した。
【００４４】以上の工程を約３０分間行い、基体１３の
表面に膜厚０．０５μｍのＳｉからなる中間層を形成し
た。
表面に膜厚０．０５μｍのＳｉからなる中間層を形成し
た。
【００４５】次に第２高周波電源４７によるＲＦ電圧の
印加を停止した後、ＥＣＲプラズマ発生装置の放電ガス
導入管５からＡｒガスを５．７×１０-4Ｔｏｒｒで供給
するとともに、マイクロ波供給手段１から２．４５ＧＨ
ｚ、１００Ｗのマイクロ波を供給して、プラズマ発生室
４に形成されたＡｒプラズマを基体１３の表面に放射す
る。これと同時に、基体１３に発生する自己バイアスが
−５０Ｖとなるように、第１高周波電源１０から１３．
５６ＭＨｚのＲＦ電圧を基体ホルダ１２に印加し、反応
ガス導入管１６からＣＨ4ガスを１．３×１０-3Ｔｏｒ
ｒで供給する。
印加を停止した後、ＥＣＲプラズマ発生装置の放電ガス
導入管５からＡｒガスを５．７×１０-4Ｔｏｒｒで供給
するとともに、マイクロ波供給手段１から２．４５ＧＨ
ｚ、１００Ｗのマイクロ波を供給して、プラズマ発生室
４に形成されたＡｒプラズマを基体１３の表面に放射す
る。これと同時に、基体１３に発生する自己バイアスが
−５０Ｖとなるように、第１高周波電源１０から１３．
５６ＭＨｚのＲＦ電圧を基体ホルダ１２に印加し、反応
ガス導入管１６からＣＨ4ガスを１．３×１０-3Ｔｏｒ
ｒで供給する。
【００４６】以上の工程を約１５分間行い、基体１３上
に形成した中間層の上に膜厚１０００Åのダイヤモンド
状被膜を形成した。
に形成した中間層の上に膜厚１０００Åのダイヤモンド
状被膜を形成した。
【００４７】本発明における硬質炭素被膜とは、非晶質
のダイヤモンド状被膜、或るいは結晶性部分を含むダイ
ヤモンド状被膜を含むものであり、更には結晶性被膜を
含むものである。
のダイヤモンド状被膜、或るいは結晶性部分を含むダイ
ヤモンド状被膜を含むものであり、更には結晶性被膜を
含むものである。
【００４８】更に、中間層、及びダイヤモンド状被膜を
形成した形成条件の下で、基体１３に印加する自己バイ
アスを−２０Ｖ、−１００Ｖ、及び−１５０Ｖに変化さ
せた際のダイヤモンド状被膜の硬度と基体に印加する自
己バイアス電圧との関係を示すと図３のようになる。
形成した形成条件の下で、基体１３に印加する自己バイ
アスを−２０Ｖ、−１００Ｖ、及び−１５０Ｖに変化さ
せた際のダイヤモンド状被膜の硬度と基体に印加する自
己バイアス電圧との関係を示すと図３のようになる。
【００４９】図３から明らかなように、自己バイアス電
圧が−２０Ｖまではダイヤモンド状被膜の硬度の立ち上
がりは急峻となり、また自己バイアス電圧が−２０Ｖか
ら−１５０Ｖに従って徐々にダイヤモンド状被膜の硬度
は硬くなっていることが分かる。
圧が−２０Ｖまではダイヤモンド状被膜の硬度の立ち上
がりは急峻となり、また自己バイアス電圧が−２０Ｖか
ら−１５０Ｖに従って徐々にダイヤモンド状被膜の硬度
は硬くなっていることが分かる。
【００５０】上述のようにして得られたダイヤモンド状
被膜について、密着性の評価試験を行った。密着性の評
価は、ビッカース圧子を用いた一定荷重（荷重＝１ｋ
ｇ）の押し込み試験により行った。サンプル数を５０個
とし、Ｎｉ基体上のダイヤモンド状被膜に剥離が発生し
た個数を数えたものを表１に示す。
被膜について、密着性の評価試験を行った。密着性の評
価は、ビッカース圧子を用いた一定荷重（荷重＝１ｋ
ｇ）の押し込み試験により行った。サンプル数を５０個
とし、Ｎｉ基体上のダイヤモンド状被膜に剥離が発生し
た個数を数えたものを表１に示す。
【００５１】表１から明らかなように、基体１３に印加
する自己バイアス電圧が−２０Ｖ以上であれば、剥離が
生じていないことが分かる。
する自己バイアス電圧が−２０Ｖ以上であれば、剥離が
生じていないことが分かる。
【００５２】
【表１】
【００５３】一方、図４は、ダイヤモンド状被膜の硬度
とその被膜の可視光の吸収係数との関係を表したもので
ある。
とその被膜の可視光の吸収係数との関係を表したもので
ある。
【００５４】図４から明らかなように、吸収係数が１．
２×１０3ｃｍ-1のときには、ダイヤモンド状被膜の硬
度は２０００Ｈｖであり、吸収係数が１×１０5ｃｍ-1
となるまで硬質炭素被膜の硬度は徐々に増加して、吸収
係数が１×１０5ｃｍ-1ではその硬度は２３００Ｈｖと
なり、吸収係数が１×１０5ｃｍ-1を越えると、その硬
度は急激に低くなる。
２×１０3ｃｍ-1のときには、ダイヤモンド状被膜の硬
度は２０００Ｈｖであり、吸収係数が１×１０5ｃｍ-1
となるまで硬質炭素被膜の硬度は徐々に増加して、吸収
係数が１×１０5ｃｍ-1ではその硬度は２３００Ｈｖと
なり、吸収係数が１×１０5ｃｍ-1を越えると、その硬
度は急激に低くなる。
【００５５】図５は、基体に印加する自己バイアス電圧
毎に、ダイヤモンド状被膜の可視光の吸収係数と波長と
の関係を表したものである。
毎に、ダイヤモンド状被膜の可視光の吸収係数と波長と
の関係を表したものである。
【００５６】図５から明らかなように、吸収係数と波長
とは線形の関係で表され、図５、及び図４の関係から分
かるように、基体に形成されたダイヤモンド状被膜の吸
収係数を変化させるには、ダイヤモンド状被膜を基体上
に形成する際にその基体に印加する自己バイアス電圧を
変化させることにより制御できることが分かる。
とは線形の関係で表され、図５、及び図４の関係から分
かるように、基体に形成されたダイヤモンド状被膜の吸
収係数を変化させるには、ダイヤモンド状被膜を基体上
に形成する際にその基体に印加する自己バイアス電圧を
変化させることにより制御できることが分かる。
【００５７】ダイヤモンド状被膜の色調に関しては、ダ
イヤモンド状被膜があまり薄いと色調による制御ができ
ず、また厚いと透過率が小さくなることから、中間層の
厚さは５０Å〜８０００Å、ダイヤモンド状被膜は５０
Å〜３０００Åの範囲であることが好ましい。更に好ま
しいのは、中間層の厚さは５０Å〜２０００Å、ダイヤ
モンド状被膜は５０Å〜２０００Åの範囲である。
イヤモンド状被膜があまり薄いと色調による制御ができ
ず、また厚いと透過率が小さくなることから、中間層の
厚さは５０Å〜８０００Å、ダイヤモンド状被膜は５０
Å〜３０００Åの範囲であることが好ましい。更に好ま
しいのは、中間層の厚さは５０Å〜２０００Å、ダイヤ
モンド状被膜は５０Å〜２０００Åの範囲である。
【００５８】また、ダイヤモンド状被膜の色調は、光の
干渉によって生じるものであり、薄膜の膜厚が変化する
と、色調も変化する。従って、本実施例の場合には、ダ
イヤモンド状被膜の厚さを徐々に厚くするに従って、ダ
イヤモンド状被膜の色調は「黄色」、「赤色」、「紫
色」、「青色」、「青緑色」、「緑」、及び「黄色」、
・・・・・の順序で周期的に変化する。
干渉によって生じるものであり、薄膜の膜厚が変化する
と、色調も変化する。従って、本実施例の場合には、ダ
イヤモンド状被膜の厚さを徐々に厚くするに従って、ダ
イヤモンド状被膜の色調は「黄色」、「赤色」、「紫
色」、「青色」、「青緑色」、「緑」、及び「黄色」、
・・・・・の順序で周期的に変化する。
【００５９】以下、中間層として、材料原子と炭素の混
合層から中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンド
状被膜を形成する実施例について説明する。この実施例
でも、図１に示す装置と同様な装置を用いる。
合層から中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンド
状被膜を形成する実施例について説明する。この実施例
でも、図１に示す装置と同様な装置を用いる。
【００６０】まず、基板ホルダ１２の周面に２４個の基
体１３を等しい間隔で装着する。真空チャンバ８内を１
０-5〜１０-7Ｔｏｒｒに排気して、基体ホルダ１２を約
１０ｒｐｍの速度で回転させる。
体１３を等しい間隔で装着する。真空チャンバ８内を１
０-5〜１０-7Ｔｏｒｒに排気して、基体ホルダ１２を約
１０ｒｐｍの速度で回転させる。
【００６１】次に、放電ガス導入管５からＡｒガスを
１．５×１０-3Ｔｏｒｒで供給し、マイクロ波供給手段
１から２．４５ＧＨｚ、１００Ｗのマイクロ波を供給し
て、プラズマ発生室４に形成されたＡｒプラズマを基体
１３の表面に放射する。
１．５×１０-3Ｔｏｒｒで供給し、マイクロ波供給手段
１から２．４５ＧＨｚ、１００Ｗのマイクロ波を供給し
て、プラズマ発生室４に形成されたＡｒプラズマを基体
１３の表面に放射する。
【００６２】これと同時に、ブラシ９に対して、第１高
周波電源１０から１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧を印加し
て、ブラシ９が摺接する電極７上の基体１３に−５０Ｖ
の自己バイアスを発生させる。
周波電源１０から１３．５６ＭＨｚのＲＦ電圧を印加し
て、ブラシ９が摺接する電極７上の基体１３に−５０Ｖ
の自己バイアスを発生させる。
【００６３】また、これと同時に、反応ガス導入管１６
からは、ＣＨ4ガスを供給する。このときのＣＨ4ガスの
供給量は、図６に示すように、時間経過とともに漸次増
加させ、１０分経過時に１００ｓｃｃｍ、即ち、１．３
×１０-3Ｔｏｒｒとなるように設定する。
からは、ＣＨ4ガスを供給する。このときのＣＨ4ガスの
供給量は、図６に示すように、時間経過とともに漸次増
加させ、１０分経過時に１００ｓｃｃｍ、即ち、１．３
×１０-3Ｔｏｒｒとなるように設定する。
【００６４】本実施例では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置
による被膜形成処理と同時に、高周波スパッタ装置によ
る中間層の形成を行う。
による被膜形成処理と同時に、高周波スパッタ装置によ
る中間層の形成を行う。
【００６５】即ち、Ｓｉからなるターゲット４６に対
し、第２高周波電源４７から１３．５６ＭＨｚの高周波
を印加し、図７に示すように、その電力を徐々に低下さ
せることで、１０分経過後には０Ｗとした。また、基体
１３に発生する自己バイアスを−５０Ｖに設定した。
し、第２高周波電源４７から１３．５６ＭＨｚの高周波
を印加し、図７に示すように、その電力を徐々に低下さ
せることで、１０分経過後には０Ｗとした。また、基体
１３に発生する自己バイアスを−５０Ｖに設定した。
【００６６】以上の工程を約３０分間行い、基体１３の
表面に膜厚０．０５μｍのＳｉとＣの混合層からなる中
間層を形成した。
表面に膜厚０．０５μｍのＳｉとＣの混合層からなる中
間層を形成した。
【００６７】図６、及び図７に示すように、時間経過と
ともに、Ｓｉの量を少なくし、炭素被膜を形成量を多く
している。従って、この中間層では、基体１３の表面か
ら離れるに従い、Ｓｉの含有量が漸次減少し、Ｃの含有
量が漸次増加する傾斜構造となっている。
ともに、Ｓｉの量を少なくし、炭素被膜を形成量を多く
している。従って、この中間層では、基体１３の表面か
ら離れるに従い、Ｓｉの含有量が漸次減少し、Ｃの含有
量が漸次増加する傾斜構造となっている。
【００６８】次に、このように形成した中間層の上にダ
イヤモンド状被膜を形成する。反応ガス導入管１６から
供給するＣＨ4ガスの供給分圧を１．３×１０-3Ｔｏｒ
ｒと一定にし、上記工程におけるＥＣＲプラズマ発生装
置による被膜形成処理を引き続き行う。この工程を約１
５分間行い、基体１３の中間層の上に膜厚１２００Åの
ダイヤモンド状被膜を形成した。
イヤモンド状被膜を形成する。反応ガス導入管１６から
供給するＣＨ4ガスの供給分圧を１．３×１０-3Ｔｏｒ
ｒと一定にし、上記工程におけるＥＣＲプラズマ発生装
置による被膜形成処理を引き続き行う。この工程を約１
５分間行い、基体１３の中間層の上に膜厚１２００Åの
ダイヤモンド状被膜を形成した。
【００６９】以上の結果、基体１３上に、傾斜構造を有
するＳｉとＣからなる中間層とダイヤモンド状被膜が積
層された積層被膜が形成された。このような傾斜構造を
有する中間層とすることにより、上記単一の元素の中間
層よりも、基体１３とダイヤモンド状被膜の密着性を更
に高めることができる。
するＳｉとＣからなる中間層とダイヤモンド状被膜が積
層された積層被膜が形成された。このような傾斜構造を
有する中間層とすることにより、上記単一の元素の中間
層よりも、基体１３とダイヤモンド状被膜の密着性を更
に高めることができる。
【００７０】次に、Ｓｉを主成分とする中間層の膜厚を
変化させてＮｉ基板上に形成したダイヤモンド状被膜を
形成する実施例について説明する。
変化させてＮｉ基板上に形成したダイヤモンド状被膜を
形成する実施例について説明する。
【００７１】真空チャンバ８内を１０-5〜１０-7Ｔｏｒ
ｒに排気して、基体ホルダ１２を約１０ｒｐｍの速度で
回転させる。次に、イオンガン４７にＡｒガスを供給し
て、Ａｒイオンを取り出し、これをＳｉからなるターゲ
ット４６の表面放射する。
ｒに排気して、基体ホルダ１２を約１０ｒｐｍの速度で
回転させる。次に、イオンガン４７にＡｒガスを供給し
て、Ａｒイオンを取り出し、これをＳｉからなるターゲ
ット４６の表面放射する。
【００７２】このときのＡｒイオンの加速電圧は９００
ｅＶ、イオン電流密度は０．４ｍＡ／ｃｍ2に設定し
た。このときのスパッタリングされたＳｉの基体上への
蒸着速度は３０Å／分であった。
ｅＶ、イオン電流密度は０．４ｍＡ／ｃｍ2に設定し
た。このときのスパッタリングされたＳｉの基体上への
蒸着速度は３０Å／分であった。
【００７３】Ｓｉスパッタリングの工程時間を種々変化
させて、Ｓｉの中間層の膜厚を、３０Å、５０Å、１０
０Å、５００Å、１０００Å、２０００Å、４０００
Å、６０００Å、及び８０００Åと変化させた（実施例
１）。
させて、Ｓｉの中間層の膜厚を、３０Å、５０Å、１０
０Å、５００Å、１０００Å、２０００Å、４０００
Å、６０００Å、及び８０００Åと変化させた（実施例
１）。
【００７４】以上のようにして得られた膜厚の異なる中
間層の上に、上記実施例と同様にして、膜厚１２００Å
のダイヤモンド状被膜を形成した。
間層の上に、上記実施例と同様にして、膜厚１２００Å
のダイヤモンド状被膜を形成した。
【００７５】上述と同様に密着性の評価試験を行った。
また、比較例として、中間層を全く形成せず、Ｎｉ基体
上に直接ダイヤモンド状被膜を形成した（比較例）。こ
の比較例についても、同様に密着性を評価した。
また、比較例として、中間層を全く形成せず、Ｎｉ基体
上に直接ダイヤモンド状被膜を形成した（比較例）。こ
の比較例についても、同様に密着性を評価した。
【００７６】表２はこれらの結果を示したものである。
【００７７】
【表２】
【００７８】表２から明らかなように、中間層の膜厚が
５０Åより薄い場合には、剥離が発生するのに対し、膜
厚が５０Å以上になると剥離は認められなかった。
５０Åより薄い場合には、剥離が発生するのに対し、膜
厚が５０Å以上になると剥離は認められなかった。
【００７９】次に、中間層としてＳｉとＣとの混合層を
形成する実施例について説明する。ＳｉとＣとの混合層
は、上述のＳｉとＣの混合層を中間層として形成する実
施例と同様にして形成した。中間層の膜厚は、３０Å、
５０Å、１００Å、５００Å、１０００Å、２０００
Å、４０００Å、６０００Å、及び８０００Åと変化さ
せた（実施例２）。また、ダイヤモンド状被膜は膜厚１
２００Åとなるように形成した。
形成する実施例について説明する。ＳｉとＣとの混合層
は、上述のＳｉとＣの混合層を中間層として形成する実
施例と同様にして形成した。中間層の膜厚は、３０Å、
５０Å、１００Å、５００Å、１０００Å、２０００
Å、４０００Å、６０００Å、及び８０００Åと変化さ
せた（実施例２）。また、ダイヤモンド状被膜は膜厚１
２００Åとなるように形成した。
【００８０】以上のようにして得られたサンプルについ
て、ダイヤモンド状被膜の密着性を評価した。密着性の
評価は、実施例１と同様にして行った。
て、ダイヤモンド状被膜の密着性を評価した。密着性の
評価は、実施例１と同様にして行った。
【００８１】表３はこの結果を示したものである。
【００８２】
【表３】
【００８３】表３から明らかなように、中間層としてＳ
ｉＣ層を形成した場合、中間層の膜厚が５０Åより薄い
場合には、剥離が発生しているのに対し、膜厚が５０Å
以上になると剥離は認められなかった。
ｉＣ層を形成した場合、中間層の膜厚が５０Åより薄い
場合には、剥離が発生しているのに対し、膜厚が５０Å
以上になると剥離は認められなかった。
【００８４】従って、中間層としてＳｉＣ層を形成する
場合にも、中間層の膜厚は５０Å以上であることが好ま
しい。
場合にも、中間層の膜厚は５０Å以上であることが好ま
しい。
【００８５】次に、図１に示すガス導入管１６から、窒
素を含む反応ガスとして窒素ガスを真空チャンバ８内に
導入することにより、中間層としてＳｉと窒素との混合
層を形成した。
素を含む反応ガスとして窒素ガスを真空チャンバ８内に
導入することにより、中間層としてＳｉと窒素との混合
層を形成した。
【００８６】窒素ガスの供給分圧は１．８×１０-4Ｔｏ
ｒｒとした。その他の条件は、上記実施例２と同様にし
て、この中間層の上にダイヤモンド状被膜を形成した。
この場合、表３に示す数値と同様の結果が得られた。
ｒｒとした。その他の条件は、上記実施例２と同様にし
て、この中間層の上にダイヤモンド状被膜を形成した。
この場合、表３に示す数値と同様の結果が得られた。
【００８７】また、中間層として、Ｓｉと酸素の混合層
を形成し、この中間層の上にダイヤモンド状被膜を形成
した。酸素を含む反応ガスとしては、酸素ガスを用い、
ガス供給分圧は１．８×１０-4Ｔｏｒｒとした。その他
の条件は上記実施例２と同様にして行った。この場合、
表３に示す数値と同様の結果が得られた。
を形成し、この中間層の上にダイヤモンド状被膜を形成
した。酸素を含む反応ガスとしては、酸素ガスを用い、
ガス供給分圧は１．８×１０-4Ｔｏｒｒとした。その他
の条件は上記実施例２と同様にして行った。この場合、
表３に示す数値と同様の結果が得られた。
【００８８】次に、中間層の材料原子として、Ｓｉに代
えて、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｒｕ、及びＧｅを用い、上記実施例
１、及び実施例２と同様にして評価した結果、表２、及
び表３とほぼ同様の結果が得られた。
えて、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｒｕ、及びＧｅを用い、上記実施例
１、及び実施例２と同様にして評価した結果、表２、及
び表３とほぼ同様の結果が得られた。
【００８９】上記本発明の実施の形態では、中間層をＲ
Ｆスパッタ法により形成しているが、中間層をプラズマ
ＣＶＤ法により形成してもよい。このような場合、反応
ガス導入管１６から中間層を構成する材料原子を含むガ
スを真空チャンバ８内に供給して、プラズマ化し、この
プラズマを基体１３上に向けて放射することによって基
体１３上に中間層を形成することができる。
Ｆスパッタ法により形成しているが、中間層をプラズマ
ＣＶＤ法により形成してもよい。このような場合、反応
ガス導入管１６から中間層を構成する材料原子を含むガ
スを真空チャンバ８内に供給して、プラズマ化し、この
プラズマを基体１３上に向けて放射することによって基
体１３上に中間層を形成することができる。
【００９０】更に、中間層をイオンビームスパッタ法に
より形成してもよいことはいうまでもない。
より形成してもよいことはいうまでもない。
【００９１】また、上記本発明の実施の形態では、プラ
ズマ発生手段としてＥＣＲプラズマ発生装置を例にして
説明したが、本発明はこれには限定されるものではな
く、例えば高周波プラズマＣＶＤ装置、或るいはＤＣプ
ラズマＣＶＤ装置などその他のプラズマＣＶＤ装置を用
いることができる。
ズマ発生手段としてＥＣＲプラズマ発生装置を例にして
説明したが、本発明はこれには限定されるものではな
く、例えば高周波プラズマＣＶＤ装置、或るいはＤＣプ
ラズマＣＶＤ装置などその他のプラズマＣＶＤ装置を用
いることができる。
【００９２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、基体上に形成された硬質炭素被膜の硬度と該被
膜の可視光の吸収係数との関係を見い出すと共に、その
硬質炭素被膜の膜厚を変化させることによって硬質炭素
被膜の色調を制御することができる結果、基体と硬質炭
素被膜との密着性に優れ、且つ高い硬度を有する硬質炭
素被膜を形成することができると共に、基体上に形成さ
れた硬質炭素被膜を所望の色調に制御することができる
効果を奏する。
よれば、基体上に形成された硬質炭素被膜の硬度と該被
膜の可視光の吸収係数との関係を見い出すと共に、その
硬質炭素被膜の膜厚を変化させることによって硬質炭素
被膜の色調を制御することができる結果、基体と硬質炭
素被膜との密着性に優れ、且つ高い硬度を有する硬質炭
素被膜を形成することができると共に、基体上に形成さ
れた硬質炭素被膜を所望の色調に制御することができる
効果を奏する。
【図１】本発明における硬質炭素被膜形成のための装置
の一例を示す概略断面図である。
の一例を示す概略断面図である。
【図２】硬質炭素被膜形成に用いる装置の反応ガス導入
管１６の先端部分近傍を示す斜視図である。
管１６の先端部分近傍を示す斜視図である。
【図３】自己バイアスを変化させた際のダイヤモンド状
被膜の硬度と基体に印加する自己バイアス電圧との関係
を示した図である。
被膜の硬度と基体に印加する自己バイアス電圧との関係
を示した図である。
【図４】硬質炭素被膜の硬度とその被膜の可視光の吸収
係数との関係を示した図である。
係数との関係を示した図である。
【図５】基体に印加する自己バイアス電圧毎に、ダイヤ
モンド状被膜の可視光の吸収係数と波長との関係を示し
た図である。
モンド状被膜の可視光の吸収係数と波長との関係を示し
た図である。
【図６】本発明に従う実施例における傾斜構造を有する
中間層を形成する際の成膜時間とＣＨ4流量との関係を
示す図である。
中間層を形成する際の成膜時間とＣＨ4流量との関係を
示す図である。
【図７】本発明に従う実施例における傾斜構造を有する
中間層を形成する場合の成膜時間と投入電力との関係を
示す図である。
中間層を形成する場合の成膜時間と投入電力との関係を
示す図である。
１・・・マイクロ波供給手段 ２・・・導波管 ３・・・マイクロ波導入窓 ４・・・プラズマ発生室 ５・・・放電ガス導入管 ６・・・プラズマ磁界発生装置 ７・・・電極 ８・・・真空チャンバ ９・・・ブラシ １０・・・第１高周波電源 １２・・・基体ホルダ １３・・・基体 １４・・・シールドカバー １５・・・第１開口部 １６・・・反応ガス導入管 ４３・・・第２開口部 ４６・・・ターゲット ４７・・・第２高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ３０Ｂ 25/02 Ｃ３０Ｂ 25/02 Ｐ (72)発明者 樽井 久樹 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 木山 精一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 基体上に形成される硬質炭素被膜であっ
て、可視光の吸収係数が１×１０5ｃｍ-1以下であり、
前記硬質炭素被膜の表面色を該被膜の膜厚によって制御
することを特徴とする硬質炭素被膜。 - 【請求項２】 基体上に形成される硬質炭素被膜であっ
て、可視光の吸収係数が１×１０5ｃｍ-1以下であり、
且つ硬度が２０００Ｈｖ以上の特性を有する硬質炭素被
膜。 - 【請求項３】 前記硬質炭素被膜の可視光の吸収係数
を、前記硬質炭素被膜を形成する際に前記基体に印加す
る自己バイアス電圧によって制御することを特徴とする
請求項２記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項４】 前記硬質炭素被膜の色調を、前記硬質炭
素被膜の膜厚を変化させることによって制御することを
特徴とする請求項２記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項５】 前記硬質炭素被膜の硬度を、前記硬質炭
素被膜を形成する際に前記基体に印加する自己バイアス
電圧によって制御することを特徴とする請求項２ないし
４のうちいずれかに記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項６】 前記基体と硬質炭素被膜との間に、中間
層が形成され、該中間層の膜厚が５０Å〜８０００Åで
あることを特徴とする請求項２ないし５のうちいずれか
に記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項７】 前記中間層は、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｒ
ｕ、Ｇｅの単体、及びそれらと酸素、或るいは窒素との
化合物であることを特徴とする請求項６記載の硬質炭素
被膜。 - 【請求項８】 前記硬質炭素被膜の膜厚が５０Å〜５０
００Åであることを特徴とする請求項２ないし７のうち
いずれかに記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項９】 前記硬質炭素被膜はプラズマを用いて形
成されることを特徴とする請求項２ないし８のうちいず
れかに記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項１０】 前記硬質炭素被膜は非晶質のダイヤモ
ンド状被膜、結晶性部分を含むダイヤモンド状被膜、或
るいは結晶性被膜であることを特徴とする請求項１ない
し９のうちいずれかに記載の硬質炭素被膜。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の硬
質炭素被膜は、電気シェーバー刃の外刃に形成されたこ
とを特徴とする硬質炭素被膜を用いた電気シェーバー
刃。 - 【請求項１２】 請求項１〜１０のいずれかに記載の硬
質炭素被膜は、電気シェーバー刃の内刃に形成されたこ
とを特徴とする硬質炭素被膜を用いた電気シェーバー
刃。 - 【請求項１３】 前記硬質炭素被膜は非晶質のダイヤモ
ンド状被膜、結晶性部分を含むダイヤモンド状被膜、或
るいは結晶性被膜であることを特徴とする請求項１１、
又は１２記載のうちいずれかに記載の硬質炭素被膜を用
いた電気シェーバー刃。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236802A JPH1087397A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 硬質炭素被膜、及び該被膜を用いた電気シェーバー刃 |
| EP97115265A EP0828014A3 (en) | 1996-09-06 | 1997-09-03 | Hard carbon film |
| KR1019970045928A KR19980024366A (ko) | 1996-09-06 | 1997-09-05 | 경질 탄소막 및 그 형성 방법 |
| CN97118531A CN1109775C (zh) | 1996-09-06 | 1997-09-08 | 一种硬碳膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236802A JPH1087397A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 硬質炭素被膜、及び該被膜を用いた電気シェーバー刃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1087397A true JPH1087397A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17006008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8236802A Pending JPH1087397A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 硬質炭素被膜、及び該被膜を用いた電気シェーバー刃 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0828014A3 (ja) |
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