JPH11244307A

JPH11244307A - 歯並矯正用具及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11244307A
Application number: JP5226298A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Nakahigashi; 孝浩中東; Osamu Imai; 今井　　修; Koji Okamoto; 康治岡本; Yasuo Soejima; 康夫副島
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性、潤滑性及び撥水性に優れるととも
に、これらの特性を長期にわたり維持できる歯並矯正用
具及びその製造方法を提供する。【解決手段】表面の一部又は全部Ｓ１に耐摩耗性、潤
滑性及び撥水性のある炭素膜（ＤＬＣ膜）Ｆが形成され
ている歯並矯正用具、及び、歯並矯正用具の基体Ｓを形
成する工程と、その基体Ｓの表面の一部又は全部Ｓ１に
耐摩耗性、潤滑性及び撥水性のある炭素膜Ｆを形成する
工程とを含む歯並矯正用具の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯科領域におい
て、歯並びを矯正するために用いる歯並矯正用具及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯並矯正は種々の用具を用いて行われて
いるが、動かそうとする歯に接着したブラケットをアー
チワイヤで繋いで該ブラケットに左右又は上下方向の持
続的な力をかけることで歯並びを矯正するマルチブラケ
ット法が主流である。マルチブラケット法に用いられる
一組の歯並矯正用具の１例を図１（Ａ）に示す。この一
組の歯並矯正用具は、複数のブラケットＢ、バッカルチ
ューブＴ、アーチワイヤＡ、結紮用ワイヤＷを有する。
このブラケットＢはミニダイヤモンドブラケットと呼ば
れるタイプのもので、その裏面が動かそうとする歯に接
着剤を用いて接着される略四角形の台座Ｂ１を有し、台
座Ｂ１上の四隅にはそれぞれ結紮用ワイヤＷを掛けるた
めの掛止部Ｂ２を有する。台座Ｂ１と掛止部Ｂ２とは一
体的に形成されている。２対の掛止部Ｂ２の間に形成さ
れた二つの溝Ｂ３にはアーチワイヤＡが嵌め通される。
また、バッカルチューブＴは大臼歯に固定されるもの
で、後述する大臼歯に巻かれたバンドにその裏面が溶着
される台座Ｔ１を有し、台座Ｔ１上にはアーチワイヤＡ
を通すための孔Ｔ２’を有するガイド部Ｔ２及びゴムチ
ューブ等を掛けるための掛止部Ｔ３を有する。台座Ｔ
１、ガイド部Ｔ２及び掛止部Ｔ３は一体的に形成されて
いる。

【０００３】この歯並矯正用具を用いて歯並びを矯正す
るにあたっては、図１（Ｂ）に示すように、動かそうと
する歯ＸにそれぞれブラケットＢの台座Ｂ１が接着され
る。また、大臼歯Ｙには金属製のバンドＤが巻かれ、バ
ンドＤ上にバッカルチューブＴの台座Ｔ１が溶着され
る。また、アーチワイヤＡがブラケットＢの溝Ｂ３及び
バッカルチューブＴのガイド部Ｔ２の孔Ｔ２’に嵌め通
される。さらにブラケットＢに嵌められたアーチワイヤ
ＡはブラケットＢの四隅に形成された掛止部Ｂ２に結紮
用ワイヤＷを掛けることでブラケットＢと結紮される。

【０００４】さらに、歯間を広げたり狭めたりするため
には、アーチワイヤＡにコイルＣを巻き付けたり、アー
チワイヤＡにループＡ１を形成したり、大臼歯Ｙに取り
付けられたバッカルチューブＴの掛止部Ｔ３と動かそう
とする歯に取り付けられたブラケットＢとの間にゴムチ
ューブＲを掛けることで、左右方向の持続的な力をブラ
ケットＢにかけ、それによりブラケットＢが取り付けら
れた歯を移動させる。この他、口腔内温度で所定の形状
となるよう記憶させた形状記憶合金を用いてアーチワイ
ヤ自体にバネの機能を持たせたものを用いることも行わ
れている。

【０００５】また、審美的見地から、図１（Ａ）のミニ
ダイヤモンドブラケットに代えて、図１（Ｃ）に示すよ
うなスマイルブラケットと呼ばれる小さいタイプのブラ
ケットも用いられている。スマイルブラケットＳＢは、
略四角形の台座ＳＢ１を有し、その上にアーチワイヤＡ
を嵌め通すための溝ＳＢ３を有する半円筒状のガイド部
ＳＢ２が形成されている。台座ＳＢ１とガイド部ＳＢ２
とは一体的に形成されている。使用にあたり、スマイル
ブラケットＳＢも台座ＳＢ１が歯に接着されたのち溝Ｓ
Ｂ３にアーチワイヤＡが嵌め通されるが、スマイルブラ
ケットＳＢとアーチワイヤＡとの結紮はワイヤを用いず
通常樹脂製の半円筒状のカバーＳＢ４を被せることで行
われる。

【０００６】マルチブラケット法では、歯の移動に伴い
ブラケットとアーチワイヤとの間、アーチワイヤと結紮
用ワイヤとの間が擦れるが、加えた力を効果的に歯に伝
えるためにはこれらの間の摩擦係数が小さいことが求め
られる。一方、ブラケット、アーチワイヤ、結紮用ワイ
ヤの材料には金属やセラミックが用いられる。しかし、
金属やセラミックからなるブラケット等は表面粗度が大
きく、そのため互いの摩擦係数が大きくなり、歯の移動
を効果的に行い難いとともに、摩擦によりその表面が摩
耗し易い。さらに、撥水性が悪いために歯垢が付着し易
いという難点もある。

【０００７】また、歯に力を掛けるためのゴムチューブ
は歯や金属製等のブラケット等との接触により摩耗し易
く、数カ月或いはさらに長期にわたり矯正を行う場合に
その取替えを頻繁に行わなければならず、手間がかか
る。また、スマイルブラケットに被せる樹脂製カバーは
金属製等のブラケットやアーチワイヤとの摩擦係数が大
きく、そのため表面が摩耗し易い。さらに、ゴムや樹脂
からなる歯並矯正用具の場合も撥水性が悪く歯垢が付着
し易いという難点がある。

【０００８】ブラケットとアーチワイヤとの間の摩擦係
数を低減することができる歯並矯正用具として、例えば
特開平５−１４６４５８号公報によると、アモルファス
合金をイオンプレーティング、蒸着、イオン注入、めっ
き等の方法でコーティングしたブラケット及びアーチワ
イヤが開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平５−１４６４５８号公報が教える歯並矯正用具で
は、数カ月或いはさらに長期にわたり装着する場合にそ
の摩耗を防止できるだけの十分な潤滑性、耐摩耗性は得
られない。また、撥水性が良くないため歯垢の付着防止
効果は望めない。さらに、イオンプレーティング、蒸
着、イオン注入、めっき等の方法でコーティングされた
アモルファス合金膜はブラケット等の基体との密着性が
悪く、長期にわたり使用すると部分的な膜剥離が生じる
ことがあり、該膜形成の効果を持続し難い。

【００１０】そこで本発明は、耐摩耗性、潤滑性及び撥
水性に優れるとともに、これらの特性を長期にわたり維
持できる歯並矯正用具及びその製造方法を提供すること
を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、表面の一部又は全部に耐摩耗性、潤滑性及
び撥水性のある炭素膜が形成されていることを特徴とす
る歯並矯正用具を提供する。また本発明は、歯並矯正用
具の基体を形成する工程と、該基体の表面の一部又は全
部に耐摩耗性、潤滑性及び撥水性のある炭素膜を形成す
る工程とを含むことを特徴とする歯並矯正用具の製造方
法を提供する。

【００１２】前記歯並矯正用具における炭素膜を形成す
る「表面」としては、他物品との接触面、外表面等を挙
げることができる。本発明に係る歯並矯正用具は、歯並
矯正用具の基体の表面の一部又は全部に耐摩耗性、潤滑
性を有する炭素膜が形成されているため、その部分は他
物品（組み合わせ使用される他の歯並矯正用具等）との
滑りが良く、またその部分は他物品との摩擦、接触によ
り摩耗、劣化し難い。さらに、該炭素膜が摩耗し難いこ
とから良好な潤滑性が長期にわたり維持される。また、
該炭素膜が撥水性を有しているため、数カ月或いはさら
に長期にわたり口腔内で使用しても歯垢等の汚れが付着
し難い。

【００１３】前記歯並矯正用具としては、マルチブラケ
ット法で用いる各種ブラケット、バッカルチューブ、ア
ーチワイヤ、結紮用ワイヤ、大臼歯に取り付けられるバ
ンド、歯に持続的な力を加えるために用いるコイルやゴ
ムチューブ、矯正した歯並びを保持するために用いるリ
テーナ、歯並拡大のために用いるクワッドヘリックス、
スマイルブラケットとアーチワイヤとの結紮に用いるカ
バー等を挙げることができる。本発明の歯並矯正用具は
これらに限らず、単独で歯並矯正に用いられるもの、そ
の部品、部分等のいずれでもよい。

【００１４】本発明における歯並矯正用具の基体は、少
なくとも膜形成面が、金属、セラミック、ゴム及び樹脂
から選ばれた少なくとも１種の材料からなるものとする
ことができる。前記例示した歯並矯正用具のうち、ゴム
チューブの他、結紮用カバーの基体には樹脂製のものが
よく用いられる。前記金属としてはステンレスチール、
コバルト−クロム（Ｃｏ−Ｃｒ）合金、チタン、チタン
合金、ニッケル、ニッケル合金等を例示できる。また、
前記セラミックとしてはアルミナ、ジルコニア（酸化ジ
ルコニウム）等を例示できる。

【００１５】また、ゴムとしては天然ゴム、ブチルゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、塩素
化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリ
ルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴ
ム、フッ素ゴム等を例示できる。また、樹脂としては熱
硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも採用でき、熱硬
化性樹脂としては、フェノール・ホルムアルデヒド樹
脂、尿素樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、エポ
キシ樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等
を例示できる。

【００１６】熱可塑性樹脂では、ビニル系樹脂（ポリ塩
化ビニル、ポリ２塩化ビニル、ポリビニルブチレート、
ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルホ
ルマール等）、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエーテ
ル、ポリエステル系樹脂（ポリスチレン、スチレン・ア
クリロニトリル共重合体等）、ＡＢＳ、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアセタール、アクリル系樹脂（ポ
リメチルメタクリレート、変性アクリル等）、ポリアミ
ド系樹脂（ナイロン６、６６、６１０、１１等）、セル
ロース系樹脂（エチルセルロース、酢酸セルロース、プ
ロピルセルロース、酢酸・酪酸セルロース、硝酸セルロ
ース等）、ポリカーボネート、フェノキシ系樹脂、フッ
素系樹脂（３フッ化塩化エチレン、４フッ化エチレン、
４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン、フッ化ビニリ
デン等の樹脂）、ポリウレタン等を例示できる。

【００１７】この他、炭素繊維も縒り合わせてアーチワ
イヤや結紮用ワイヤ等のワイヤの基体を構成する材料と
して用いたり、ブラケット等のブロック状の基体の材料
として用いることができる。本発明における炭素膜とし
ては、代表例としてＤＬＣ(Diamond Like Carbon、ダイ
ヤモンド状炭素）膜を挙げることができる。ＤＬＣ膜
は、潤滑性良好であり、また、他物品との摩擦により摩
耗し難く、且つ、その厚さを調整することにより、基体
が柔軟性を有するものである場合にも該基体本来の柔軟
性を損なわない程度にすることができる適度な硬度を有
する炭素膜である。また、撥水性が良好である。さら
に、比較的低温で形成できる等、成膜を容易に行うこと
ができる。

【００１８】いずれにしても前記炭素膜の膜厚は、基体
上に密着性良好に形成でき、さらに基体の保護膜として
十分機能できるとともに、基体が柔軟性を有するもので
ある場合にも該基体本来の柔軟性を損なわない範囲内で
あればよい。また、本発明に係る歯並矯正用具は、歯並
矯正用具の基体の膜形成面が金属又はセラミックからな
る場合、該基体と炭素膜との間にシリコン、チタン、炭
化ケイ素、炭化チタン、窒化チタンからなる群より選ば
れた少なくとも１種の材料からなる中間膜が形成された
ものとすることができる。これらの中間膜材料は炭素
膜、金属及びセラミックの双方との整合性が良いため、
炭素膜の基体への密着性を向上させることができる。同
様に、本発明方法においても、歯並矯正用具の基体の膜
形成対象面が金属又はセラミックからなる場合、炭素膜
形成に先立ち、該膜形成対象面上に前記材料からなる中
間膜を形成することができる。

【００１９】前記中間膜の膜厚は１００Å〜２０００Å
程度とすることが望ましい。これは、１００Åより薄く
なってくると均一に成膜することが困難になるからであ
り、２０００Åより厚くなってくると生産性が低下する
からである。また、本発明における炭素膜形成方法とし
ては、少なくともその膜形成対象面の材料としてゴム、
樹脂等の比較的耐熱性に劣る材料を用いた基体に熱的損
傷を与えない温度範囲で膜形成できる方法として、プラ
ズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法等を挙げることができるが、特にプラズマＣＶＤ法
を用いる場合は、後述するプラズマによる前処理と炭素
膜形成とを同一の装置を用いて行うことができる。

【００２０】プラズマＣＶＤ法により炭素膜を形成する
場合のプラズマ原料ガスとしては、炭素膜形成に一般に
用いられるメタン（ＣＨ₄）、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プ
ロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）、アセチレン
（Ｃ₂Ｈ₂）、ベンゼン（Ｃ ₆Ｈ₆）等の炭化水素化合
物ガス及び必要に応じて、これらの炭化水素化合物ガス
にキャリアガスとして水素ガス、不活性ガス等を混合し
たものを用いることができる。

【００２１】プラズマＣＶＤ法により炭素膜を形成する
場合、成膜圧力を１００ｍＴｏｒｒ程度とし、成膜温度
を１００℃以下にするとＤＬＣ膜が形成される。成膜温
度を高くするほど形成される膜の硬度が向上し、５００
℃以上では非常に耐摩耗性に優れる炭素膜が形成され
る。９００℃以上ではダイヤモンド膜が形成される。ま
た前記中間膜は、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法等により形成することができる。

【００２２】また、本発明に係る歯並矯正用具の製造方
法において、前記炭素膜形成に先立ち、前処理として、
歯並矯正用具の基体の膜形成対象面を前処理用ガス、例
えばフッ素（Ｆ）含有ガス、水素（Ｈ₂）ガス及び酸素
（Ｏ₂）ガスから選ばれた少なくとも１種の前処理用ガ
スのプラズマに曝すことができる。前記フッ素含有ガス
としては、フッ素（Ｆ₂）ガス、３フッ化窒素（Ｎ
Ｆ₃）ガス、６フッ化硫黄（ＳＦ₆）ガス、４フッ化炭
素（ＣＦ₄）ガス、４フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄）ガス、
６フッ化２ケイ素（Ｓｉ₂Ｆ₆）ガス、３フッ化塩素
（ＣｌＦ₃）ガス、フッ化水素（ＨＦ）ガス等を挙げる
ことができる。

【００２３】なお、前記中間膜を形成する場合は、中間
膜形成前に基体の膜形成対象面を前記前処理用ガスのプ
ラズマに曝すこと又は（及び）中間膜形成後に該中間膜
を該前処理用ガスのプラズマに曝すことができる。歯並
矯正用具の基体や中間膜を前記前処理用ガスのプラズマ
に曝すことにより、基体や中間膜の表面が清浄化され、
又はさらに基体や中間膜の表面粗度が向上する。これら
は、炭素膜や中間膜の密着性向上に寄与し、高密着性炭
素膜を得ることができる。

【００２４】また、歯並矯正用具の基体の膜形成対象面
がゴム、樹脂等の有機材料からなる場合、フッ素含有ガ
スプラズマを採用するときは、これによって基体表面が
フッ素終端され、水素ガスプラズマを採用するときはこ
れによって基体表面が水素終端される。フッ素−炭素結
合及び水素−炭素結合は安定であるため、このような終
端処理を施した面上に炭素膜を形成する場合は、膜中の
炭素原子が基体表面部分のフッ素原子又は水素原子と安
定に結合を形成する。そしてこれらのことから、その後
形成する炭素膜と前記基体との密着性を向上させること
ができる。

【００２５】また、酸素ガスプラズマを採用するとき
は、基体や中間膜表面に付着した有機物等の汚れを特に
効率良く除去でき、これらのことからその後形成する炭
素膜や中間膜の密着性を向上させることができる。本発
明方法において、プラズマによる前処理は同種類のプラ
ズマを用いて或いは異なる種類のプラズマを用いて複数
回行っても構わない。例えば、歯並矯正用具基体の膜形
成面がゴム、樹脂等の有機材料からなる場合、該基体を
酸素ガスプラズマに曝した後、フッ素含有ガスプラズマ
又は水素ガスプラズマに曝し、その上に炭素膜を形成す
るときには、基体表面がクリーニングされた後、該面が
フッ素終端又は水素終端されて、その後形成する炭素膜
と該基体表面との密着性は非常に良好なものとなる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は本発明に係る歯並矯正用具
の製造に用いることができる成膜装置の１例の概略構成
を示す図である。また、図３（Ａ）は本発明に係る歯並
矯正用具の１例（ブラケット）の断面図であり、図３
（Ｂ）は本発明に係る歯並矯正用具の他の例（スマイル
ブラケットのカバー）の断面図である。

【００２７】図１の装置は、排気装置１１が接続された
真空チャンバＣ１を有し、チャンバＣ１内には電極２及
びこれに対向する位置に電極３が設置されている。電極
３は接地され、電極２にはマッチングボックス２２を介
して高周波電源２３が接続されている。また、電極２に
はその上に支持される被成膜基体を成膜温度に加熱する
ためのヒータ２１が付設されている。また、チャンバＣ
１にはガス供給部４が付設されて、内部にプラズマ原料
ガスを導入できるようになっている。ガス供給部４には
マスフローコントローラ、弁及びプラズマ原料ガスのガ
ス源が含まれるが、これらは図示を省略している。チャ
ンバＣ１は炭素膜形成用のチャンバである。

【００２８】また、チャンバＣ１にはゲート弁Ｇを介し
て中間膜形成用のチャンバＣ２が連設されている。チャ
ンバＣ２には排気装置１１’が接続されている。チャン
バＣ２内には電極２’及びこれに対向する位置に電極
３’が設置されている。電極３’は接地電極である。電
極２’にはマッチングボックス２２’を介して高周波電
源２３’が接続されている。電極２’上にはスパッタタ
ーゲットＳＴが設置されている。スパッタターゲットＳ
Ｔの材料としてはシリコン、チタン、炭化ケイ素、炭化
チタン、窒化チタン又はこれらを混合したものを用い
る。また、チャンバＣ２にはガス供給部４’が付設され
て、内部にプラズマ原料ガスを導入できるようになって
いる。ガス供給部４’にもマスフローコントローラ、弁
及びプラズマ原料ガスのガス源が含まれるが、これらは
図示を省略している。

【００２９】この装置を用いて本発明に係る歯並矯正用
具（ここではブラケット）を製造する方法の１例につい
て説明する。先ず、ここでは別途に予め形成しておいた
金属からなるブラケット基体Ｓを、歯に接着されない面
を電極２’の方に向けて、チャンバＣ２内の接地電極
３’上に設置する。次いで、排気装置１１’の運転によ
りチャンバＣ２内を所定圧力に調整した後、ガス供給部
４’からプラズマ原料ガスを導入する。ここではプラズ
マ原料ガスとして不活性ガスを用いる。また、電極２’
に高周波電源２３’からマッチングボックス２２’を介
してガスプラズマ化用の高周波電力を供給する。

【００３０】これにより前記導入した原料ガスがプラズ
マ化され、プラズマ中の正イオンがスパッタターゲット
ＳＴに衝突することでスパッタターゲットＳＴからスパ
ッタ粒子が放出される。放出された粒子が基体Ｓの歯へ
の装着時に口腔内に露出される外表面Ｓ１上に堆積して
中間膜が形成される。なお、この中間膜形成は行うこと
が望ましいが、必ずしも要しない。

【００３１】次いで、ゲート弁Ｇを開けて、排気装置１
１の運転にて所定圧力に調整されたチャンバＣ１内に中
間膜が形成された基体を搬入し、電極２上に載置する。
この後ゲート弁Ｇを閉じる。次いで、必要に応じてチャ
ンバＣ１内圧力を再調整した後、ガス供給部４からチャ
ンバＣ１内にフッ素含有ガス、水素ガス及び酸素ガスの
うち１種以上のガスを前処理用ガスとして導入するとと
もに高周波電源２３からマッチングボックス２２を介し
て電極２に高周波電力を供給し、これにより前記導入し
た前処理用ガスをプラズマ化し、該プラズマの下で基体
Ｓの外表面Ｓ１の前処理を行う。なお、この表面処理
（前処理）は行うことが望ましいが、必ずしも要しな
い。

【００３２】次いで、必要に応じてチャンバＣ１内を再
び真空引きし、さらに圧力を再調整した後、ガス供給部
４からチャンバＣ１内に成膜用原料ガスとして炭化水素
化合物ガスを導入するとともに高周波電源２３からマッ
チングボックス２２を介して電極２に高周波電力を供給
し、これにより前記導入した炭化水素化合物ガスをプラ
ズマ化し、該プラズマの下で基体Ｓの外表面Ｓ１に炭素
膜を形成する。

【００３３】このようにして、図３（Ａ）に示すよう
に、金属製のブラケット基体Ｓの装着時に口腔内に露出
する外表面Ｓ１上に中間膜Ｍ及び炭素膜Ｆが形成された
炭素膜被覆ブラケットが得られる。この炭素膜被覆ブラ
ケットは、基体Ｓの外表面Ｓ１に耐摩耗性、潤滑性を有
する炭素膜Ｆが形成されているため、他物品例えばアー
チワイヤや結紮用ワイヤとの滑りが良く、かかる他物品
との摩擦、接触により摩耗、劣化し難い。さらに、該炭
素膜Ｆが摩耗し難いことから良好な潤滑性が長期にわた
り維持される。また、該炭素膜Ｆが撥水性を有している
ため、数カ月或いはさらに長期にわたり口腔内で使用し
ても歯垢等の汚れが付着し難い。さらに、中間膜Ｍを形
成したり、プラズマによる前処理を施すときには、炭素
膜Ｆの密着性が向上するため、良好な耐摩耗性、潤滑
性、撥水性が一層長期にわたり維持される。

【００３４】また、図２の装置を用いて、本発明に係る
歯並矯正用具（ここではスマイルブラケットのカバー）
を製造する方法の他の例について説明する。この場合、
カバー基体として樹脂製のものを用い、チャンバＣ２内
での中間膜の形成は行わず、チャンバＣ１内でカバー基
体Ｓ’の外表面Ｓ１’全体に前記と同様にしてプラズマ
による前処理及び炭素膜形成を行う。なお、基体Ｓ’の
外表面Ｓ１’全体に略均一に表面処理及び膜形成を行う
ため、基体Ｓ’の向きを変えて２回づつ表面処理及び膜
形成を行う。この場合も、プラズマによる前処理は行う
ことが望ましいが、必ずしも要しない。

【００３５】このようにして、図３（Ｂ）に示すよう
に、樹脂製のカバー基体Ｓ’の外表面Ｓ１’全体に炭素
膜Ｆが形成された炭素膜被覆カバーが得られる。この炭
素膜被覆カバーについても、耐摩耗性、潤滑性及び撥水
性が長期にわたり維持されることは前記炭素膜被覆ブラ
ケットの場合と同様である。なお、ここでは炭素膜被覆
ブラケット及び炭素膜被覆スマイルブラケットカバーの
例について説明したが、この他いずれの歯並矯正用具に
ついても同様の方法で炭素膜を形成することができ、同
様の効果が得られる。

【００３６】次に、図２の装置を用いて、ブラケット等
の材料として多用されるステンレススチールＳＵＳ３０
４からなる試験片の外表面にＤＬＣ膜を形成した実験例
１、シリコン中間膜及びＤＬＣ膜を形成した実験例２及
びプラズマによる前処理を施した後ＤＬＣ膜を形成した
実験例３〜６について説明する。実験例１前述の図２の装置を用いた成膜方法において、中間膜形
成及び前処理用ガスプラズマによる試験片の前処理を行
わず、チャンバＣ１内で該試験片の外表面に直接ＤＬＣ
膜を形成した。試験片材質ステンレススチールＳＵＳ３０４サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１ｍｍ高周波電極サイズ直径２８０ｍｍＤＬＣ膜形成の成膜条件成膜用原料ガスメタン（ＣＨ₄）、５０ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、１５０Ｗ成膜圧力０．０１Ｔｏｒｒ成膜温度２５℃ 成膜時間６０ｍｉｎ実験例２前記実験例１において、チャンバＣ１内でのＤＬＣ膜形
成に先立ち、チャンバＣ２内で試験片の外表面にシリコ
ンからなる中間膜を形成した。ＤＬＣ膜の成膜条件は前
記実験例１と同様とした。高周波電極サイズ直径２００ｍｍスパッタターゲット材料シリコン（Ｓｉ）中間膜形成の成膜条件プラズマ原料ガスアルゴン（Ａｒ）、５０ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗ成膜圧力０．０５Ｔｏｒｒ成膜温度２５℃ 成膜時間１０ｍｉｎ実験例３前記実験例１において、ＤＬＣ膜形成に先立ち、試験片
に次の条件で水素ガスプラズマによる前処理を施した。
成膜条件は前記実験例１と同様とした。前処理条件前処理用ガス水素（Ｈ₂）、１００ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理圧力０．１Ｔｏｒｒ処理時間５ｍｉｎ実験例４前記実験例１において、ＤＬＣ膜形成に先立ち、試験片
に次の条件でフッ素化合物ガスプラズマによる前処理を
施した。成膜条件は前記実験例１と同様とした。前処理条件前処理用ガス６フッ化硫黄（ＳＦ₆）、１００ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理圧力０．１Ｔｏｒｒ処理時間５ｍｉｎ実験例５前記実験例１において、ＤＬＣ膜形成に先立ち、試験片
に次の条件で酸素ガスプラズマによる第１の前処理を施
し、さらに水素ガスプラズマによる第２の前処理を施し
た。成膜条件は前記実験例１と同様とした。第１前処理条件前処理用ガス酸素（Ｏ₂）、１００ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理圧力０．１Ｔｏｒｒ処理時間５ｍｉｎ第２前処理条件前処理用ガス水素（Ｈ₂）、１００ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理圧力０．１Ｔｏｒｒ処理時間５ｍｉｎ実験例６前記実験例１において、ＤＬＣ膜形成に先立ち、試験片
に次の条件で酸素ガスプラズマによる第１の前処理を施
し、さらにフッ素化合物ガスプラズマによる第２の前処
理を施した。成膜条件は前記実験例１と同様とした。第１前処理条件前処理用ガス酸素（Ｏ₂）、１００ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理圧力０．１Ｔｏｒｒ処理時間５ｍｉｎ第２前処理条件前処理用ガス６フッ化硫黄（ＳＦ₆）、１００ｓｃｃｍ高周波電力１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ処理圧力０．１Ｔｏｒｒ処理時間５ｍｉｎ次に、前記実験例１及び２により得られた各ＤＬＣ膜被
覆試験片及び未処理の試験片（比較例）について、ＳＵ
Ｓ３０４材との摩擦係数を測定した。摩擦係数は、物品
表面に先端曲率半径Ｒ１８ｍｍのＳＵＳ３０４からなる
ピン状物品の該先端部を当接させ、且つ、該ピン状物品
に１０ｇの荷重をかけた状態でこのピンを１０ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で移動させたときの値を測定した。１０回測
定した平均値を次表に示す。

【００３７】このように、ＳＵＳ３０４からなる試験片にＤＬＣ膜を
被覆することでＳＵＳ３０４材との摩擦係数が非常に小
さくなったことが分かる。

【００３８】また、前記実験例１及び２により得られた
各ＤＬＣ膜被覆試験片及び未処理の試験片（比較例）に
ついて、ヌープ硬度を測定した。ヌープ硬度は、実験例
１及び２では２ｇヌープ硬度を測定し、比較例では０．
５ｇヌープ硬度を測定した。結果を次表に示す。このように、ＳＵＳ３０４からなる試験片にＤＬＣ膜を
被覆することで、硬度が高くなったことが分かる。

【００３９】また、前記実験例１及び２により得られた
各ＤＬＣ膜被覆試験片及び未処理の試験片（比較例）に
ついて、表面段差計を用いて表面粗さを測定した。最大
高さＲｍａｘの値を次表に示す。このように、ＳＵＳ３０４からなる試験片にＤＬＣ膜を
被覆することで、表面粗さが小さくなったことが分か
る。

【００４０】また、前記実験例１〜６により得られた各
ＤＬＣ膜被覆試験片について膜の密着性を評価した。膜
密着性は、試験片上に形成された膜を１ｍｍ平方の正方
形状に区切り、テープを貼った後剥がしてどの程度膜が
剥離するかを調べるＪＩＳテープ剥離試験法（メッシュ
法）により評価した。結果を次表に示す。このように、ＤＬＣ膜形成に先立ちＳＵＳ３０４からな
る試験片表面にプラズマによる前処理を施すことで膜密
着性が向上したことが分かる。また、シリコン中間膜を
形成することで膜密着性が向上したことも分かる。

【００４１】また、前記実験例１及び２により得られた
各ＤＬＣ膜被覆試験片及び未処理の試験片（比較例）に
ついて、撥水性を評価した。撥水性は各試験片上に純水
の水滴を置きその接触角を測定することで評価した。な
お、接触角は、空気中にある固体面上に液体があると
き、固体、液体、気体の３相の接触点で液体に引いた接
線と固体面のなす角のうち液体を含む方の角をいい、大
きいほど撥水性がよいことを示す。

【００４２】このように、ＳＵＳ３０４からなる試験片にＤＬＣ膜を
被覆することで、撥水性が向上したことが分かる。

【００４３】以上のことから、表面の一部又は全部に炭
素膜（特にＤＬＣ膜）を形成した本発明の歯並矯正用具
は、その部分の潤滑性、耐摩耗性及び撥水性に優れるこ
とが分かる。また、耐摩耗性に優れることから良好な潤
滑性及び撥水性を長期にわたり維持できることが分か
る。また、中間膜を形成する場合や前処理としてプラズ
マ処理を行う場合は、炭素膜の密着性を向上させること
ができ、その分良好な耐摩耗性、潤滑性及び撥水性を一
層長期にわたり維持できることが分かる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によると、耐摩耗
性、潤滑性及び撥水性に優れるとともに、これらの特性
を長期にわたり維持できる歯並矯正用具及びその製造方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（Ａ）、図（Ｂ）及び図（Ｃ）はそれぞれ従
来用いられている歯並矯正用具の例或いはさらにその使
用状況を示す図である。

【図２】本発明の歯並矯正用具の製造に用いることがで
きる成膜装置の１例の概略構成を示す図である。

【図３】図（Ａ）及び図（Ｂ）はそれぞれ本発明に係る
歯並矯正用具の実施形態の断面図である。

【符号の説明】

Ｃ１、Ｃ２真空チャンバ１１、１１´ 排気装置２、２’ 高周波電極２１ヒータ２２、２２’ マッチングボックス２３、２３’ 高周波電源３接地電極４、４´ プラズマ原料ガス供給部ＳＴスパッタターゲットＧゲート弁Ｓ歯並矯正用具（ブラケット）基体Ｓ１基体Ｓの装着時に口腔内に露出する外表面Ｓ’ 歯並矯正用具（スマイルブラケットのカバー）基
体Ｓ１’ 基体Ｓ’の外表面Ｆ炭素膜Ｍ中間膜ＢミニダイヤモンドブラケットＢ１台座Ｂ２掛止部Ｂ３溝ＡアーチワイヤＡ１ループＷ結紮用ワイヤＴバッカルチューブＴ１台座Ｔ２ガイド部Ｔ２’ ガイド部Ｔ２の孔Ｔ３掛止部ＤバンドＣコイルＲゴムチューブＳＢスマイルブラケットＳＢ１台座ＳＢ２ガイド部ＳＢ３溝ＳＢ４カバーＸ動かそうとする歯Ｙ大臼歯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者副島康夫京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面の一部又は全部に耐摩耗性、潤滑性
及び撥水性のある炭素膜が形成されていることを特徴と
する歯並矯正用具。
【請求項２】前記炭素膜がＤＬＣ膜である請求項１記
載の歯並矯正用具。
【請求項３】前記歯並矯正用具の基体の膜形成面が金
属、セラミック、ゴム又は樹脂からなるものである請求
項１又は２記載の歯並矯正用具。
【請求項４】前記歯並矯正用具の基体の膜形成面が金
属又はセラミックからなり、該基体と前記炭素膜との間
にシリコン、チタン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チ
タンからなる群より選ばれた少なくとも１種の材料から
なる中間膜が形成されている請求項１、２又は３記載の
歯並矯正用具。
【請求項５】歯並矯正用具の基体を形成する工程と、
前記基体表面の一部又は全部に耐摩耗性、潤滑性及び撥
水性のある炭素膜を形成する工程とを含むことを特徴と
する歯並矯正用具の製造方法。
【請求項６】前記炭素膜をＤＬＣ膜とする請求項５記
載の歯並矯正用具の製造方法。
【請求項７】前記炭素膜をプラズマＣＶＤ法により形
成する請求項５又は６記載の歯並矯正用具の製造方法。
【請求項８】前記歯並矯正用具の基体の膜形成対象面
を金属、セラミック、ゴム又は樹脂で形成する請求項
５、６又は７記載の歯並矯正用具の製造方法。
【請求項９】前記炭素膜形成に先立ち、前処理として
前記歯並矯正用具の基体の膜形成対象面をフッ素（Ｆ）
含有ガス、水素（Ｈ₂）ガス及び酸素（Ｏ₂）ガスから
選ばれた少なくとも１種のガスのプラズマに曝す請求項
５から８のいずれかに記載の歯並矯正用具の製造方法。
【請求項１０】前記歯並矯正用具の基体の膜形成対象
面を金属又はセラミックで形成し、前記炭素膜形成に先
立ち、前記歯並矯正用具の基体の炭素膜形成対象面上に
シリコン、チタン、炭化ケイ素、炭化チタン、窒化チタ
ンからなる群より選ばれた少なくとも１種の材料からな
る中間膜を形成する請求項５から８のいずれかに記載の
歯並矯正用具の製造方法。