DE102013210277A1

DE102013210277A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Schneidengrats und Instrument mit bearbeitetem Schneidengrat

Info

Publication number: DE102013210277A1
Application number: DE201310210277
Authority: DE
Inventors: Akinobu Sato; Akiko Suzuki
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: US20140007752A1; CN103526160B; CN103526160A; US20140182440A9; JP2014012310A; DE102013210277B4; US9289910B2; JP5956855B2

Abstract

Zwei eine Schneide bildende Oberflächen und ein entlang der Grenze zwischen den beiden einander schneidenden Oberflächen vorliegender Grat einer Schneide werden gleichzeitig mit einem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt, wobei die maximale Höhe des Profils der beiden Oberflächen kleiner als oder gleich 1 μm ist. Eine Wate wird am Grat der Schneide neu gebildet, indem die Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl auf eine solche Weise durchgeführt wird, dass die beiden Oberflächen nicht senkrecht, sondern schräg mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt werden und mindestens ein Teil des Grats der Schneide senkrecht mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide und ein Instrument mit einem bearbeiteten Grat der Schneide, das auf eine breite Vielfalt von Instrumenten mit einer Schneide, wie Bearbeitungsinstrumente, wie zum Beispiel Schneidwerkzeuge und Fräser, Kücheninstrumente, wie zum Beispiel Küchenmesser, und medizinische Instrumente, wie zum Beispiel Skalpelle, angewendet werden kann.
STAND DER TECHNIK
Wie wohlbekannt ist, hängt die Leistungsfähigkeit einer Schneide in hohem Maß davon ab, zu welcher Form der Grat der Schneide verarbeitet ist. Mit schärfer werdendem Grat verbessert sich das Schneidvermögen, während die Dauerhaftigkeit dazu neigt, sich zu verschlechtern, wie es wahrscheinlicher wird, dass es am Grat zum Ausbrechen eines Stückchens kommt. Um die Dauerhaftigkeit zu verbessern oder um zu verhindern, dass Material am Grat ausbricht, ist es gängige Praxis, den Grat zu runden. Zum Beispiel offenbart Patentliteratur 1 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-112523 ) ein Beispiel, bei welchem eine Kante einer Glasscheibe durch Nassätzen gerundet wird. Patentliteratur 2 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2005-224419 ) offenbart ein Beispiel, bei welchem die Schneiden einer Schere durch Lappen gerundet werden.
Außerdem ist es auch gängige Praxis, ein Abschrägen wie ein Bilden einer Wate oder Fase durchzuführen, um die Festigkeit des Grats der Schneide zu erhöhen. Zum Beispiel offenbart Patentliteratur 3 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2004-58168 ) ein Beispiel, bei welchem eine Fase an einer Schneide gebildet wird. Wenn das Abschrägen durchgeführt wird, um die Wate oder die Fase zu bilden, kann die Dauerhaftigkeit verbessert werden, ohne das Schneidvermögen merklich zu verschlechtern.
Als ein Verfahren zum genauen Polieren von kleineren Flächen als den Flächen, auf welche das Nassätzen und das Lappen angewendet werden können, wurde ein mit einem Gascluster-Ionenstrahl arbeitendes Verfahren vorgeschlagen. Patentliteratur 4 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2011-512173 ) offenbart ein Beispiel, bei welchem ein chirurgisches Skalpell mit einem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird, um dessen Grat zu schärfen. Die Energie des Gascluster-Ionenstrahls ist in der Nähe der Oberfläche des Materials konzentrierter als diejenige des Monomer-Ionenstrahls, und daher hat der Gascluster-Ionenstrahl einen Vorteil, dass er eine Bearbeitung bei geringen Schäden leisten kann. Daher kann selbst eine extrem scharfe Schneide bearbeitet werden, ohne der Schneide Schäden wie kleine Risse zuzufügen.
Außerdem offenbart Patentliteratur 5 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-36297 ) ein Ergebnis einer Bestrahlung einer Schneide mit einem Gascluster-Ionenstrahl. Diese Literatur schlägt ein Verfahren vor, welches einen Gascluster-Ionenstrahl verwendet, um die Oberfläche eines Diamantbeschichtungs-Überzugs, dessen Profil in einem 10-μm-Quadrat eine maximale Höhe Rz aufweist, welche größer als 1 μm ist, zu glätten (Rz ist gemäß den japanischen Industrienormen 60601:2001 definiert. Die maximale Höhe Rz des Profils ist eine Summe des Maximalwerts der Profilspitzenhöhe Zp über dem Mittelwert der Konturlinie und des Maximalwerts der Profiltaltiefe Zv unter dem Mittelwert). Als Einwirkungen auf den Grat der Schneide wird gezeigt, dass die ursprünglich am diamantbeschichteten Werkzeug gebildeten Fasen bestehenbleiben, der Grat der Schneide nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl nicht gerundet ist und die Oberflächenrauhigkeit sich nicht merklich ändert, auch wenn der Grat der Schneide senkrecht mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird.
Wenn ein Kristallwerkstoff durch Nassätzen oder Monomer-Ionenstrahl-Ätzen geätzt wird, kann eine bestimmte Kristallfläche wegen der Anisotropie des Kristallwerkstoffs selektiv erscheinen. In manchen Fällen kann die Anisotropie wirkungsvoll genutzt werden. Wenn Nassätzen oder Monomer-Ionenstrahl-Ätzen für ein genaues Instrument verwendet wird, tritt jedoch ein Problem auf, dass die Form des Grats der Schneide nicht wie gewünscht gesteuert werden kann. Im Fall eines amorphen Werkstoffs statt des Kristallwerkstoffs besteht ein Problem, dass das Ätzen wegen einer Phasenentmischung oder verschiedener Defekte im Werkstoff uneinheitlich sein kann, und die Uneinheitlichkeit verringert die mechanische Dauerhaftigkeit der Schneide merklich.
Läppen oder ein anderes, ähnliches Verfahren ist ein Prozess des Abtragens der Oberfläche des Schneidenwerkstoffs mit Schleifkorn und verursacht daher zwangsläufig feine Schäden an der Oberfläche des Schneidenwerkstoffs beim Abtragen der Oberfläche mit dem Schleifkorn und verringert die mechanische Dauerhaftigkeit der Schneide.
Wenn eine Wate oder eine Fase (im folgenden zusammengefasst als eine Wate bezeichnet) zum Abschrägen am Grat der Schneide gebildet wird, kann die mechanische Dauerhaftigkeit in einem gewissen Maß verbessert werden. Soweit dieser Prozess unter Nutzung eines herkömmlichen Verfahrens wie Nassätzen, Monomer-Ionenstrahl-Ätzen, Laserstrahl-Bearbeitung oder Läppen durchgeführt wird, besteht jedoch ein Problem, dass ein kleiner Kratzer oder Riss oder eine versprödete Schicht in der Wate auftritt und die genügende mechanische Dauerhaftigkeit nicht erreicht werden kann.
Die Gascluster-Ionenstrahl-Technik kann eine Bearbeitung bei geringen Schäden leisten. Jedoch wurde bis jetzt nur eine Technik zum Schärfen einer Schneide offenbart. Wenn die Schneide geschärft wird, besteht ein Problem, dass die mechanische Dauerhaftigkeit der Schneide eher ungenügend ist. Obwohl der Grat der Schneide mittels der Gascluster-Ionenstrahl-Technik stumpf gemacht werden kann, besteht ein Problem, dass einfaches Stumpfmachen des Grats der Schneide den Schneidwiderstand erhöht oder das Schneidvermögen anderweitig verringert.
Patentliteratur 5 offenbart ein Ergebnis einer Bestrahlung einer Schneide mit einem Gascluster-Ionenstrahl wie oben beschrieben. Gemäß Patentliteratur 5 wird jedoch die Oberfläche eines Diamantbeschichtungs-Überzugs, dessen Profil in einem 10-μm-Quadrat eine maximale Höhe aufweist, welche größer als 1 μm ist, mit dem Gascluster-Ionenstrahl geebnet und kann keine Wate an der Oberfläche gebildet werden, selbst wenn die Oberfläche geebnet werden kann. Darüber hinaus schlägt Patentliteratur 5 kein Bearbeitungsverfahren vor, welches die Form eines Grats einer Schneide genau steuern kann.
Wie oben beschrieben, wurde kein herkömmliches Bearbeitungsverfahren vorgeschlagen, welches die Form eines Grats einer Schneide genau steuern und eine ideale Wate bilden kann, ohne einer Schneide auch nur feine Schäden zuzufügen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Angesichts solcher Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren, welches eine Bearbeitung bei geringen Schäden leisten und eine ideale Wate an einem Grat einer Schneide bilden kann, und ein Instrument mit einem in dem Bearbeitungsverfahren bearbeiteten Grat einer Schneide bereitzustellen.
Gemäß einem Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zwei eine Schneide bildende Oberflächen und ein entlang einer Grenze zwischen den beiden einander schneidenden Oberflächen vorliegender Grat einer Schneide mit einem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt, wobei die maximale Höhe des Profils der beiden Oberflächen kleiner als oder gleich 1 μm ist, und wird am Grat der Schneide eine Wate neu gebildet, indem die Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl auf eine solche Weise durchgeführt wird, dass die beiden Oberflächen nicht senkrecht, sondern schräg mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt werden und mindestens ein Teil des Grats der Schneide senkrecht mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im ersten Aspekt eine Ebnungsbearbeitung zum Verringern der maximalen Höhe des Profils der beiden Oberflächen auf einen Wert kleiner als oder gleich 1 μm durch Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl durchgeführt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im ersten oder zweiten Aspekt ein Gas, welches nicht mit einem Werkstoff der Schneide chemisch reagiert, als ein Gas des Gascluster-Ionenstrahls verwendet.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Gas im dritten Aspekt ein beliebiges der Gase Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid oder eine Kombination derselben.
Ein Instrument gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Grat einer Schneide, welcher mittels eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide gemäß beliebigen der ersten vier Aspekte der vorliegenden Erfindung bearbeitet ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind im fünften Aspekt eine Vielzahl von Waten gebildet.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist im fünften oder sechsten Aspekt mindestens ein Teil der Wate(n) eine gekrümmte Oberfläche.
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ideale Wate an einem Grat einer Schneide bei geringen Schäden bilden. Daher kann eine hohes Schneidvermögen und hohe Dauerhaftigkeit aufweisende Schneide mit hoher Produktivität hergestellt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 sind schematische Zeichnungen zur Veranschaulichung, wie eine schräge Oberfläche an einer Kante durch Bestrahlen der Kante mit einem Gascluster-Ionenstrahl gebildet wird, wobei 1(a) zeigt, wie eine Ecke eines Materials abgetragen wird, 1(b) zeigt, wie eine Querbewegung einer Substanz in der Nähe der Ecke des Materials auftritt, 1(c) zeigt, wie die Ecke des Materials weiter zugerichtet wird, und 1(d) eine an der Ecke des Materials gebildete schräge Oberfläche zeigt;
die 2 sind schematische Zeichnungen zur Veranschaulichung der Bildung einer Wate durch Bestrahlung einer Kante mit dem Gascluster-Ionenstrahl, wobei 2(a) zeigt, wie ein Cluster entlang der schrägen Oberfläche fließt, und 2(b) zeigt, wie die schräge Oberfläche geebnet wird;
die 3 sind schematische Zeichnungen, welche zeigen, dass eine Wate gebildet wird, wenn die Oberflächenrauhigkeit der mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlten Oberflächen gering ist, wobei 3(a) das Material vor der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt und 3(b) das Material nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt;
die 4 sind schematische Zeichnungen, welche zeigen, dass keine Wate gebildet wird, wenn die Oberflächenrauhigkeit der mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlten Oberflächen hoch ist, wobei 4(a) das Material vor der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt und 4(b) das Material nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt;
die 5 sind schematische Zeichnungen zur Veranschaulichung, wie an einem Grat der Schneide durch Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl Waten gebildet werden, wobei 5(a) zeigt, wie eine Schneide mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird, 5(b) den Grat der Schneide in einer frühen Phase der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt, 5(c) den Grat der Schneide in einer späteren Phase der Bearbeitung als der in 5(b) gezeigten Phase zeigt, 5(d) den Grat der Schneide in einer späteren Phase der Bearbeitung als der in 5(c) gezeigten Phase zeigt, 5(e) den Grat der Schneide in einer späteren Phase der Bearbeitung als der in 5(d) gezeigten Phase zeigt und 5(f) die Schneide nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt;
die 6 sind Zeichnungen zur Veranschaulichung von in dem Fall, in welchem zwei die Schneide bildende Oberflächen in gleichen Bestrahlungswinkeln mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt werden, gebildeten Waten, wobei 6(a) die Schneide vor der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt und 6(b) die Schneide nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt;
die 7 sind Zeichnungen zur Veranschaulichung von in dem Fall, in welchem zwei die Schneide bildende Oberflächen in verschiedenen Bestrahlungswinkeln mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt werden, gebildeten Waten, wobei 7(a) die Schneide vor der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt und 7(b) die Schneide nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt;
die 8 sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Beispiels 1, wobei 8(a) ein Bild ist, welches den von oben gesehenen Grat der Schneide in einem Anfangszustand zeigt, 8(b) eine vergrößerte Darstellung von 8(a) ist, 8(c) eine Zeichnung ist, welche eine Seitenansicht der in 8(b) gezeigten Schneide zeigt, 8(d) ein Bild ist, welches den von oben gesehenen Grat der Schneide nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl zeigt, und 8(e) eine Zeichnung ist, welche eine Seitenansicht der in 8(d) gezeigten Schneide zeigt;
die 9 sind Zeichnungen zur Veranschaulichung des Beispiels 1, wobei 9(a) ein Bild ist, welches einen Zustand des Grats der Schneide nach der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl von einer Seite gesehen zeigt, 9(b) ein Bild ist, welches den in 9(a) gezeigten Zustand des Grats der Schneide von oben gesehen zeigt, 9(c) eine schematische Zeichnung der in 9(a) gezeigten Schneide ist und 9(d) eine schematische Zeichnung des in 9(b) gezeigten Grats der Schneide ist; und
die 10 sind Zeichnungen, welche Einzelheiten der 9 zeigen, wobei 10(a) eine vergrößerte Darstellung von 9(a) ist und 10(b) eine schematische Zeichnung des in 10(a) gezeigten Grats der Schneide ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zunächst werden zur vorliegenden Erfindung führende Umstände und wichtige Punkte der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der wichtigste Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass ein neues Phänomen gefunden wurde, bei welchem (zwei) Waten an einem Grat einer Schneide gebildet werden, wenn der Grat der Schneide mit einem Gascluster-Ionenstrahl (im folgenden als GCIB abgekürzt) bestrahlt wird.
Gemäß dem herkömmlichen Wissen wird eine GCIB-bestrahlte Schneide geschärft (siehe Patentliteratur 4), kann sie stumpf werden (eine kurze Erwähnung dieses Phänomens steht in Patentliteratur 4) oder wird sie geebnet (siehe Patentliteratur 5).
Die Schneide wird wahrscheinlich wegen der Zurichtwirkung eines Gascluster-Ionenstrahls je nach der Bestrahlungsrichtung (d. h. nur der bestrahlte Teil wird abgetragen) oder wegen der Anisotropie der Sputterhöhe geschärft. Die Schneide wird wahrscheinlich wegen der quergerichteten Sputterwirkung (wie Abtragen einer Spitze und Auffüllen eines Tals mit den Abtragungen) stumpf. Die Schneide wird wahrscheinlich geebnet, weil ein Vorsprung selektiv GCIB-bestrahlt wird und selektiv wegpoliert wird (infolge der Zurichtwirkung schräger Bestrahlung).
Jedoch kann eine Veränderung an einem Prozess der GCIB-Bestrahlung eine effiziente Nutzung der ”asymmetrischen Querbewegung einer Substanz an einer Kante” ermöglichen, wodurch die Bildung einer Wate ermöglicht wird. Die Erfinder haben diese Tatsache und einen das Phänomen betreffenden Mechanismus entdeckt.
Die 1 zeigen einen Mechanismus einer asymmetrischen Querbewegung einer Substanz an einer Kante, und die 2 zeigen einen Mechanismus einer Bildung einer Wate an einer Kante. In den 1 und 2 bezeichnet Bezugszeichen 10 einen Cluster in einem Gascluster-Ionenstrahl und bezeichnet Bezugszeichen 20 ein GCIB-bestrahltes Material.
Bei einem herkömmlichen Ebnungsmodell ist es nicht möglich, zu sehen, was geschieht, wenn eine Kante eines Materials GCIB-bestrahlt wird. Wenn eine Kante eines Materials unter bestimmten Bedingungen GCIB-bestrahlt wird, wird jedoch an der Kante eine schräge Oberfläche gebildet. Dies geschieht durch den in den 1 gezeigten Mechanismus einer asymmetrischen Querbewegung einer Substanz.
Spezieller, wenn eine Kante des Materials 20 unter bestimmten Bedingungen GCIB-bestrahlt wird, bewegt sich die Substanz an der Oberfläche, während die Ebenheit eines Gebiets 21 aufrechterhalten wird wie in den 1(a) bis 1(d) gezeigt. Sobald an der Kante eine schräge Oberfläche 22 gebildet ist wie in den 1(d) und 2(a) gezeigt, fließt der Cluster 10 entlang der schrägen Oberfläche 22, so dass die schräge Oberfläche 22 wächst, wodurch ihre Länge zunimmt. In anderen Worten, die Substanz an der Oberfläche des Materials bewegt sich so, dass der lokale ebene Bereich der Materialoberfläche wächst. Darüber hinaus schärft der in 2(a) gezeigte Fluss des Clusters 10 die Kanten von Enden 22a und 22b der schrägen Oberfläche 22. In 2(b) wird die Ebenheit des Gebiets 21 aufrechterhalten.
Um durch Nutzen der asymmetrischen Querbewegung einer Substanz an einer Kante aufeinanderfolgende Waten zu bilden, muss die Oberflächenrauhigkeit der die Kante, an welcher die Waten zu bilden sind, bildenden Flächen gering sein. Die erforderliche Oberflächenrauhigkeit kann nicht leicht aus herkömmlicherweise verfügbaren Informationen geschätzt werden. Jedoch ist zu vermuten, dass die Oberflächenrauhigkeit größer als 10 nm sein kann, was ungefähr die Größe eines durch einen Cluster in einem Gascluster-Ionenstrahl gebildeten Kraters ist. Zum Beispiel wenn die maximale Höhe Rz des Profils mehrere zehn Nanometer beträgt, kann eine Ebnung durch GCIB-Bestrahlung wahrscheinlich relativ leicht vorangetrieben werden. Was in dem Fall geschieht, in welchem die Oberflächenrauhigkeit der die Kante bildenden Flächen größer als der oben beschriebene Wert ist, lässt sich nach gewissenhafter Untersuchung wie folgt vermuten.
Eine hohe Oberflächenrauhigkeit bedeutet, dass große Unregelmäßigkeiten irgendeiner Art vorliegen. Die an der Oberfläche vorliegenden Unregelmäßigkeiten selbst wirken wie Kanten. Und die asymmetrische Querbewegung einer Substanz tritt an jeder der durch die Unregelmäßigkeiten gebildeten Kanten auf. Das heißt, die asymmetrische Querbewegung einer Substanz tritt nicht nur an der Kante des Materials, sondern auch an jedem kleineren kantenähnlichen Teil an den die Kante bildenden Oberflächen auf. Unter einer solchen Bedingung kann eine zusammenhängende Oberfläche zum Bilden einer Wate nicht wachsen, und daher wird keine Wate gebildet. Ob eine Wate gebildet wird, hängt davon ab, ob ein Fluss des Clusters entlang einer schrägen Oberfläche der Kante gebildet wird. Bei geringer Oberflächenrauhigkeit wird ein Fluss des Clusters 10 entlang einer schrägen Oberfläche (der schrägen Oberfläche 22) der Kante wie in den 3 gezeigt gebildet. Bei hoher Oberflächenrauhigkeit wird jedoch kein Fluss des Clusters 10 entlang einer schrägen Oberfläche der Kante gebildet und wird keine Wate gebildet, wie in den 4 gezeigt.
Durch verschiedene Untersuchungen haben die Erfinder nachgewiesen, dass die maximale Höhe Rz des Profils als ein Indikator der Oberflächenrauhigkeit wünschenswerterweise kleiner als oder gleich 1 μm ist, damit eine zusammenhängende Oberfläche zum Bilden einer Wate wachsen kann.
Jedoch wird die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt, wenn ein üblicher Ansatz wie das Erhöhen der Dosis zur Bildung einer Wate führt. Und natürlich ist ein wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung, dass an einem Grat einer Schneide durch GCIB-Bestrahlen des Grats der Schneide eine Wate neu gebildet wird.
Die 5 sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Mechanismus der ”asymmetrischen Querbewegung einer Substanz” in dem Fall, in welchem ein Grat einer Schneide GCIB-bestrahlt wird. In den 5 bezeichnet Bezugszeichen 30 eine Schneide und bezeichnen die Bezugszeichen 31 und 32 zwei die Schneide 30 bildende Oberflächen. Bezugszeichen 33 bezeichnet einen an der Grenze zwischen den beiden einander schneidenden Oberflächen 31 und 32 gebildeten Grat einer Schneide. Wie in 5(a) gezeigt, wird ein Gascluster-Ionenstrahl auf eine solche Weise gleichzeitig auf die beiden Oberflächen 31 und 32 und den Grat der Schneide 33 gerichtet, dass der Gascluster-Ionenstrahl nicht senkrecht, sondern schräg auf die beiden Oberflächen 31 und 32 gerichtet wird und senkrecht auf mindestens einen Teil des Grats der Schneide 33 gerichtet wird. Bei GCIB-Bestrahlung bewegt sich die Substanz an der Oberfläche wie in den 5(b) bis 5(e) gezeigt und werden zwei Waten 33a und 33b am Grat der Schneide 33 gebildet wie in 5(f) gezeigt.
Die auf diese Weise gebildeten Waten 33a und 33b gehen fließend in die Oberflächen der Schneide 30 über oder haben, anders ausgedrückt, eine annähernd gekrümmte Oberfläche, so dass es unwahrscheinlich ist, dass eine Spannungskonzentration auftritt. Dies ist eine äußerst wichtige Eigenschaft, welche dazu beiträgt, die mechanische Dauerhaftigkeit zu erhöhen. Die annähernd gekrümmte Oberfläche der Wate rührt im wesentlichen von der ”asymmetrischen Querbewegung einer Substanz”, welche an einem Kantenabschnitt auftritt, her. Dieses Phänomen tritt zunächst am Kantenabschnitt auf, wodurch eine schräge Oberfläche gebildet wird. Sobald die schräge Oberfläche gebildet ist, wird die Querbewegung der Substanz merklicher als ohne Bildung einer schrägen Oberfläche. Die so gebildete schräge Oberfläche wächst auf eine solche Weise, dass, wie in 2(b) gezeigt, der Neigungswinkel in näher am Ende 22a der schrägen Oberfläche liegenden Teilen im wesentlichen größer als in näher am Ende 22b liegenden Teilen ist. Andererseits wird ein Fluss eines Gascluster-Ionenstrahls entlang der schrägen Oberfläche gebildet, wie in 3(b) gezeigt, und bewirkt dieser eine Ebnung der Oberfläche der Wate. Die tatsächliche Form der Wate wird durch das Gleichgewicht zwischen den im Wettstreit stehenden Vorgängen bestimmt. Durch diesen Mechanismus nähert sich die Oberfläche der Wate im wesentlichen einer gekrümmten Oberfläche an. Die ursprünglichen Oberflächen des Grats der Schneide und die Oberflächen der beiden erzeugten Waten gehen auf diese Weise fließend ineinander über, so dass es unwahrscheinlich ist, dass eine Spannungskonzentration auftritt, und die mechanische Dauerhaftigkeit verbessert wird. Darüber hinaus können auch die herkömmlicherweise bekannten Vorteile eines Gascluster-Ionenstrahls, die Bearbeitung bei geringen Schäden und die Ebnungswirkung bereitgestellt werden, so dass die mechanische Dauerhaftigkeit weiter verbessert wird.
Übrigens wird in manchen Fällen eine Wate gebildet und werden in anderen Fällen zwei Waten gebildet. Eine mögliche Ursache hierfür lautet wie folgt.
Die Asymmetrie der Querbewegung einer Substanz an einer Kante hängt von dem Kantenwinkel und dem Bestrahlungswinkel des Gascluster-Ionenstrahls ab. Je größer der Kantenwinkel, desto geringer wird die Asymmetrie. Und je kleiner der Kantenwinkel, desto größer wird die Asymmetrie. Je schräger der Bestrahlungswinkel des Gascluster-Ionenstrahls, desto größer wird die Bewegung der Substanz in der Laufrichtung des Strahls und desto geringer wird die Bewegung der Substanz in der der Laufrichtung des Strahls entgegengesetzten Richtung. Das heißt, die Asymmetrie der Querbewegung der Substanz an der Kante kann durch Vergrößern des Winkels des bestrahlenden Gascluster-Ionenstrahls bezüglich der Kante (oder Schrägermachen des Winkels) erhöht werden.
Bei diesem Mechanismus werden wahrscheinlich zwei Waten gebildet, wenn die beiden den Grat der Schneide bildenden Oberflächen in gleichen Winkeln GCIB-bestrahlt werden. Im Gegensatz dazu wird wahrscheinlich eine einzige Wate gebildet, wenn eine der beiden den Grat der Schneide bildenden Oberflächen in einem größeren (oder kleineren) Winkel GCIB-bestrahlt wird als die andere. Darüber hinaus können in dem Fall, in welchem zwei Waten gebildet werden, die zwei Waten asymmetrisch gebildet werden, so dass sie verschiedene Formen wie verschiedene Breiten haben, indem der Winkel des auf den Grat der Schneide gerichteten Gascluster-Ionenstrahls gesteuert wird.
Die 6 und 7 zeigen, wie die Formen der beiden Waten je nach dem Bestrahlungswinkel des Gascluster-Ionenstrahls variieren. Die 6 zeigen einen Fall, in welchem die beiden die Schneide 30 bildenden Oberflächen 31 und 32 in gleichen Bestrahlungswinkeln GCIB-bestrahlt werden. In diesem Fall werden die beiden Waten 33a und 33b symmetrisch gebildet. Andererseits zeigen die 7 einen Fall, in welchem die beiden die Schneide 30 bildenden Oberflächen 31 und 32 in verschiedenen Winkeln GCIB-bestrahlt werden. In diesem Fall werden die beiden Waten 33a' und 33b' asymmetrisch gebildet wie in 7(b) gezeigt.
Damit die asymmetrische Querbewegung der Substanz an der Kante auftritt, um Waten zu bilden, ist die maximale Höhe Rz des Profils der GCIB-bestrahlten Oberfläche der Schneide wünschenswerterweise kleiner als oder gleich 1 μm. Wenn die Oberflächenebnungswirkung der GCIB-Bestrahlung genutzt werden kann, kann jedoch eine Oberfläche, deren Profil eine maximale Höhe Rz aufweist, welche größer als oder gleich 1 μm ist, durch GCIB-Bestrahlung geebnet werden, um die maximale Höhe Rz des Profils auf einen Wert kleiner als oder gleich 1 μm zu verringern, und dann können durch die Wirkung der vorliegenden Erfindung Waten an der Oberfläche gebildet werden.
Nun wird beschrieben, wie die Bearbeitung beschleunigt werden kann.
Entsprechend dem herkömmlichen Wissen über die GCIB-Technologie werden wahrscheinlich Maßnahmen zum Erhöhen der Dosis pro Zeiteinheit wie das Erhöhen der Beschleunigungsspannung, das Erhöhen des Gasdrucks oder das Nutzen der chemischen Reaktionsfähigkeit ergriffen. Jedoch werden solche Maßnahmen nicht funktionieren. Das Erhöhen der Beschleunigungsspannung oder das Nutzen der chemischen Reaktionsfähigkeit führt eher zu einer Erhöhung der Sputter-Rate als zu einer Verstärkung der Querbewegung der Substanz und führt somit zu nachteiligen Wirkungen. Um die oben beschriebene asymmetrische Querbewegung der Substanz an der Kante wirksam zu erzielen, welche ein wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung ist, ist der Kompromiss zwischen dem Sputtern und der Querbewegung der Substanz von Bedeutung.
Speziell wenn das Sputtern verringert wird, während die Querbewegung der Substanz zunimmt, können Waten durch Verringern des Ätzabtrags der Schneide effizient gebildet werden, was ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist. Ein möglicher Ansatz, um dies zu erreichen, ist, die chemische Reaktionsfähigkeit des Werkstoffs der Schneide mit einem Gascluster-Ionenstrahl herabzusetzen. Wenn der Werkstoff der Schneide mit dem Gascluster-Ionenstrahl chemisch reagiert, nimmt die scheinbare Sputter-Rate zu. In dieser Hinsicht ist ein Gas für einen Gascluster-Ionenstrahl bevorzugt ein inertes Gas, welches keine chemische Reaktionsfähigkeit mit irgendeinem Werkstoff aufweist. Alternativ werden auch Kombinationen eines Oxids oder eines Nitrids als der Werkstoff der Schneide und von Sauerstoff oder Stickstoff als das Gas für den Gascluster-Ionenstrahl bevorzugt, da Sauerstoff und Stickstoff weniger wahrscheinlich mit einem Oxid beziehungsweise Nitrid reagieren.
Wenn in einem Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Grat einer Schneide Waten gebildet werden, weist der Grat der Schneide hohes Schneidvermögen und hohe mechanische Dauerhaftigkeit auf. Dies liegt daran, dass die folgenden beiden Wirkungen gleichzeitig erzielt werden:
nur der Winkel des Scheitels des Grats der Schneide wird ohne Reduzierung (oder im Gegenteil durch Verbesserung) der tatsächlichen Schärfe des Grats der Schneide vergrößert; und
verschiedene Defekte einschließlich kleiner Risse und Kratzer an den Oberflächen der Schneide einschließlich der Waten werden entfernt.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung speziell beschrieben.
Als eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide gemäß der vorliegenden Erfindung kann in erster Linie zum Beispiel die in der folgenden Literatur 1 beschriebene GCIB-Vorrichtung verwendet werden.

Literatur 1: Eingetragenes japanisches Patent Nr. 3994111

Eine allgemeine Konfiguration der in Literatur 1 beschriebenen GCIB-Vorrichtung wird nachfolgend beschrieben.
Ein Ausgangsstoff-Gas wird durch eine Düse in eine im Zustand eines Vakuums befindliche Clustererzeugungskammer eingespritzt, in welcher die Gasmoleküle zusammengeballt werden, um einen Cluster zu erzeugen. Die Cluster werden als ein Gascluster-Strahl durch einen Skimmer in eine Ionisationskammer geführt. In der Ionisationskammer verwendet ein Ionisator einen Elektronenstrahl zum Beispiel aus Thermoelektronen, um den neutralen Cluster zu ionisieren. Der ionisierte Gascluster-Strahl wird durch eine Beschleunigungselektrode beschleunigt. Der auftreffende Gascluster-Ionenstrahl wird durch eine Blende auf einen vordefinierten Strahldurchmesser verringert und dann auf eine Oberfläche einer Probe gerichtet. Im Fall des Ebnens einer Oberfläche einer aus einem elektrischen Isolator bestehenden Probe kann das Gascluster-Ion vorher mit Elektronen neutralisiert werden. Der Winkel, in welchem der Grat der Schneide mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird, kann durch Schrägstellen der Probe gesteuert werden. Darüber hinaus kann die Probe in jeder beliebigen Richtung mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt werden, indem die Probe mittels eines X-Y-Tischs in der Längsrichtung oder Querrichtung bewegt wird oder mittels eines Drehmechanismus gedreht wird.
[Beispiel 1]
Um ein Diamantschneidwerkzeug herzustellen, wurde ein Block mit einer Länge von 2 mm, einer Breite von 2 mm und einer Dicke von 1 mm mittels Laserstrahl-Bearbeitung aus einem Einkristalldiamant-Werkstoff geschnitten. Die Oberflächen des Blocks wurden mit einer Diamantschleifscheibe geschliffen und zugerichtet, und der Schneidenteil wurde mit einer ”Scaife” poliert und fertiggestellt. Der Winkel der Schneide war 65 Grad, und der Krümmungsradius des Scheitels der Schneide war ungefähr 50 nm. Die Oberflächenrauhigkeit der beiden die Schneide bildenden Oberflächen wurde in einem 10-μm-Quadrat mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen: das arithmetische Mittel der Rauhigkeit Ra war 2 nm, und die maximale Höhe Rz des Profils war 100 nm.
Die Schneide wurde in einem solchen Winkel GCIB-bestrahlt, dass die beiden die Schneide bildenden Oberflächen beide in einem Winkel von 147,5 Grad mit dem einzelnen Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wurden. Die Bestrahlungswinkel werden unter Bezugnahme auf 6(a) beschrieben. Der Winkel der Oberfläche 31 der Schneide bezüglich der (durch den Pfeil gezeigten) Richtung der GCIB-Bestrahlung und der Winkel der Oberfläche 32 der Schneide bezüglich der Richtung der Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl waren beide 147,5 Grad. Darüber hinaus war der Winkel des Grats der Schneide 33 bezüglich der Richtung der GCIB-Bestrahlung ein rechter Winkel. Auf diese Weise können die beiden die Schneide bildenden Oberflächen und der Grat der Schneide mit dem einzelnen Gascluster-Ionenstrahl gleichzeitig auf eine solche Weise bestrahlt werden, dass die beiden die Schneide bildenden Oberflächen nicht senkrecht, sondern schräg GCIB-bestrahlt werden. Darüber hinaus wird ein Teil des Grats der Schneide 33 nahe dessen Scheitel senkrecht GCIB-bestrahlt. Die beiden Waten werden auf den entgegengesetzten Seiten des senkrecht GCIB-bestrahlten Teils gebildet. Das verwendete Ausgangsstoff-Gas war Argon, die Beschleunigungsspannung war 20 kV, und die Bestrahlungdosis war 3 × 10¹⁸ Ionen/cm². Die 8 zeigen Ergebnisse einer Untersuchung des Grats der Schneide vor und nach der Bestrahlung mit einem Rasterelektronenmikroskop.
8(a) ist ein Bild, welches den von oben gesehenen Grat der Schneide 33 vor der GCIB-Bestrahlung zeigt, und 8(b) ist ein Bild, welches eine vergrößerte Ansicht von 8(a) zeigt. 8(d) ist ein Bild, welches den Grat der Schneide 33 nach der GCIB-Bestrahlung zeigt. Die 8(c) und 8(e) sind Seitenansichten des in den 8(b) beziehungsweise 8(d) gezeigten Grats der Schneide 33. Wie aus dem Bild in 8(d) ersichtlich ist, wurden die beiden Waten 33a und 33b am Grat der Schneide 33 gebildet. Die Breite der Waten 33a und 33b war 0,6 μm.
Die 9 sind Bilder und den Bildern entsprechende schematische Zeichnungen, welche einen den 8(d) und 8(e) entsprechenden Zustand des Grats der Schneide 33 nach der GCIB-Bestrahlung zeigen. 10(a) ist eine vergrößerte Ansicht des Bilds aus 9(a). 9(c) ist eine schematische Zeichnung des Bilds aus 9(a). Wie aus den 10(a) und 10(b) ersichtlich, waren Teile der Waten gekrümmte Oberflächen.
Eine Gleitprüfung dieser Schneide wurde mit einer Gleitprüfvorrichtung durchgeführt. Die Schneide wurde mit einer Belastung von 100 Gramm gegen einen Quarzblock gedrückt und einhundertmal mit einer Frequenz von 60 pro Minute eine Strecke von 10 mm vor- und zurückbewegt. Dann wurde der Grat der Schneide untersucht und auf das Vorhandensein einer Ausbruchstelle kontrolliert, aber es wurde keine Ausbruchstelle festgestellt. Außerdem wurde der Schnitt in den Quarzblock untersucht. Der Schnitt war extrem scharf und wies keine Ausbruchstelle auf.
[Vergleichsbeispiel 1]
Eine Probe wurde, abgesehen davon, dass die GCIB-Bestrahlung nicht durchgeführt wurde, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und die Gleitprüfung wurde an der Probe durchgeführt. Der Grat der Schneide wurde untersucht, und es wurden viele Ausbruchstellen festgestellt. Der Schnitt in den Quarzblock war scharf, aber es wurden Ausbruchstellen festgestellt.
[Vergleichsbeispiel 2]
Eine Probe wurde, abgesehen davon, dass die GCIB-Bestrahlung nicht durchgeführt wurde, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und dann wurden durch Polieren mit einer ”Scaife” zwei Waten gebildet. Die Breite der Waten war 1 μm. Die Waten wurden als eine glatte, ebene Oberfläche gebildet. Dann wurde die gleiche Gleitprüfung wie in Beispiel 1 durchgeführt. Der Grat der Schneide wurde untersucht, und es wurde eine geringere Anzahl Ausbruchstellen festgestellt als in Vergleichsbeispiel 1. Der Schnitt in den Quarzblock war nicht scharf, und es wurden Ausbruchstellen festgestellt.
[Beispiel 2]
Eine Probe wurde, abgesehen vom Bestrahlungswinkel des Gascluster-Ionenstrahls, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und die Gleitprüfung wurde durchgeführt. Die hergestellte Schneide wurde auf eine solche Weise GCIB-bestrahlt, dass die beiden die Schneide bildenden Oberflächen in einem Winkel von 117,5 Grad und einem Winkel von 177,5 Grad mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wurden. Zwei Waten wurden am Scheitel der Schneide gebildet, und die an der in 117,5 Grad GCIB-bestrahlten Oberfläche gebildete Wate hatte eine größere Breite von 0,8 μm. Die Breite der an der in 177,5 Grad GCIB-bestrahlten Oberfläche gebildeten Wate war 0,4 μm. Das Ergebnis der Gleitprüfung zeigte, dass am Grat der Schneide keine Ausbruchstelle festgestellt wurde. Der Schnitt in den Quarzblock war extrem scharf, und es wurde keine Ausbruchstelle festgestellt.
[Vergleichsbeispiel 3]
Eine Probe wurde, abgesehen davon, dass die GCIB-Bestrahlung nicht durchgeführt wurde, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Dann wurde ein polykristalliner Diamantüberzug mit einer Dicke von 10 μm mittels eines CVD-Prozesses aufgebracht. Die Rauhigkeit des polykristallinen Diamantüberzugs wurde in einem 10-μm-Quadrat mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen: das arithmetische Mittel der Rauhigkeit Ra war 120 nm, und die maximale Höhe Rz des Profils war 1,1 μm. Dann wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 eine GCIB-Bestrahlung durchgeführt. Am Grat der Schneide wurde keine Wate gebildet. Das Ergebnis der Gleitprüfung zeigte, dass Ausbruchstellen am Grat der Schneide festgestellt wurden, und in dem Schnitt in den Quarzblock wurden viele Ausbruchstellen festgestellt.
[Beispiel 3]
Eine Probe wurde, abgesehen davon, dass die GCIB-Bestrahlung nicht durchgeführt wurde, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Dann wurde ein diamantähnlicher Kohlenstoffüberzug mit einer Dicke von 10 μm mittels eines CVD-Prozesses aufgebracht. Die Rauhigkeit des diamant-ähnlichen Kohlenstoffüberzugs wurde in einem 10-μm-Quadrat mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen: das arithmetische Mittel der Rauhigkeit Ra war 3 nm, und die maximale Höhe Rz des Profils war 0,5 μm. Dann wurde eine GCIB-Bestrahlung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Zwei Waten wurden am Grat der Schneide gebildet, und beide hatten eine Breite von 0,3 μm. Das Ergebnis der Gleitprüfung zeigte, dass am Grat der Schneide keine Ausbruchstelle festgestellt wurde. Der Schnitt in den Quarzblock war extrem scharf, und es wurde keine Ausbruchstelle festgestellt.
[Beispiel 4]
Eine Probe wurde, abgesehen davon, dass die Probe nicht aus dem Einkristalldiamant-Werkstoff, sondern aus einem bindemittelfreien cBN-(kubisch kristallines Bornitrid)Werkstoff bestand, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Oberflächenrauhigkeit der beiden die Schneide bildenden Oberflächen vor der GCIB-Bestrahlung wurde in einem 10-μm-Quadrat mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen: das arithmetische Mittel der Rauhigkeit Ra war 4 nm, und die maximale Höhe Rz des Profils war 300 nm. Zwei Waten wurden durch GCIB-Bestrahlung am Grat der Schneide gebildet. Die Breite der Waten war 0,6 μm. Teile der Waten waren gekrümmte Oberflächen.
Die Gleitprüfung dieser Schneide wurde mit einer Gleitprüfvorrichtung durchgeführt. Am Grat der Schneide wurde keine Ausbruchstelle festgestellt. Der Schnitt in den Quarzblock war extrem scharf und wies keine Ausbruchstelle oder dergleichen auf.
[Beispiel 5]
Die gleiche Bearbeitungsprüfung wie in Beispiel 1 wurde für verschiedene Werkstoffe durchgeführt.
Die für die Prüfung verwendeten Werkstoffe waren Sinterdiamant, ein superharter Werkstoff, Einkristall-Silizium und Quarzglas. Bei allen Werkstoffen wurden am Grat der Schneide Waten ähnlich denjenigen in Beispiel 1 gebildet.
[Beispiel 6]
Wie in Beispiel 1 wurde, um ein Sinterdiamantwerkzeug und ein cBN-Werkzeug herzustellen, ein Block mit einer Länge von 2 mm, einer Breite von 2 mm und einer Dicke von 1 mm mittels Laserstrahl-Bearbeitung aus einem Sinterdiamantwerkstoff beziehungsweise einem cBN-Werkstoff geschnitten. Dann wurden die Oberflächen der Blöcke mit einer Diamantschleifscheibe geschliffen und zugerichtet und wurden die Schneidenteile mit einer ”Scaife” poliert und fertiggestellt. In diesem Prozess wurden Proben, welche sich hinsichtlich der maximalen Höhe Rz des Profils in der Oberflächenrauhigkeit unterscheiden, unter Ändern der ”Scaife”-Polierbedingungen hergestellt. Die maximale Höhe Rz des Profils der hergestellten Proben reichte von 100 nm bis 2 μm. Diese Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 GCIB-bestrahlt. Die Schneiden wurden auf Bildung von Waten untersucht. Dann wurden für die aus beiden Werkstoffen hergestellten Werkzeuge an den Proben, deren Rz kleiner als oder gleich 1 μm ist, Waten gebildet, während an den Proben, deren Rz größer als 1 μm ist, keine Wate gebildet wurde.
[Beispiel 7]

Proben wurden, abgesehen davon, dass die Kombination des Werkstoffs des Werkzeugs und des Ausgangsstoff-Gases des Gascluster-Ionenstrahls variiert wurde, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und die Beziehung zwischen der Watenbreite und dem Ätzabtrag der Oberfläche der Schneide wurde untersucht. Folgendes ist das Ergebnis.

WERKSTOFF DES WERKZEUGS	AUSGANGSSTOFFGAS	WATENBREITE (μm)	ÄTZABTRAG (μm)
SILIZIUM	ARGON	0,7	0,1
SILIZIUM	SF₆	0,8	1,2
SILIZIUM	SAUERSTOFF	0,6	1,1
SILIZIUM	STICKSTOFF	0,6	1,0
QUARZGLAS	SAUERSTOFF	0,7	0,1
QUARZGLAS	STICKSTOFF	0,6	1,0
QUARZGLAS	ARGON	0,5	0,1
SILIZIUMNITRID	STICKSTOFF	0,6	0,1
SILIZIUMNITRID	SAUERSTOFF	0,5	1,1

[Beispiel 8]
Die gleiche Bearbeitungsprüfung wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, abgesehen davon, dass die maximale Höhe Rz des Profils der beiden die Schneide bildenden Oberflächen 1,2 μm war, und zusätzlich wurde eine Bearbeitung zum Ebnen der Oberflächen der Schneide durch GCIB-Bestrahlung durchgeführt. Zuerst wurde die maximale Höhe Rz des Profils der die Schneide bildenden Oberflächen durch die Ebnungsbearbeitung auf 0,5 μm verringert. Danach wurde der gleiche Prozess wie in Beispiel 1 durchgeführt. Zwei Waten wurden am Grat der Schneide der bearbeiteten Probe gebildet, und beide Waten hatten eine Breite von 0,3 μm. Das Ergebnis der Gleitprüfung zeigte, dass am Grat der Schneide keine Ausbruchstelle festgestellt wurde, und der Schnitt in den Quarzblock war extrem scharf und wies keine Ausbruchstelle auf.
[Beispiel 9]
Die vorliegende Erfindung wurde auf ein (aus Einkristall-Diamant bestehendes) Schneidwerkzeug eines handelsüblichen Glasschneiders angewendet. Das Ergebnis war, dass die Standzeit des Werkzeugs dreimal länger war als diejenige des herkömmlichen Werkzeugs, auf welches die vorliegende Erfindung nicht angewendet wurde.
Die oben beschriebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele führen zu den folgenden Schlussfolgerungen.
Aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 ist ersichtlich, dass, wenn der Grat der Schneide GCIB-bestrahlt wird, um Waten zu bilden, am Grat der Schneide keine Ausbruchstelle auftritt und die mechanische Dauerhaftigkeit beachtlich verbessert wird. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass die Bearbeitungsqualität des bearbeiteten Materials verbessert wird.
Aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 ist ersichtlich, dass, wenn Waten in anderen Prozessen als GCIB-Bestrahlung gebildet werden, die mechanische Dauerhaftigkeit des Grats der Schneide nicht verbessert wird. Das heißt, die Wirkung der vorliegenden Erfindung wird nicht nur durch Bilden von Waten am Grat der Schneide erzielt.
Aus Beispiel 1 und Beispiel 2 ist ersichtlich, dass die Breite der beiden gebildeten Waten oder andere Faktoren durch Ändern der Richtung der GCIB-Bestrahlung gesteuert werden können.
Aus Beispiel 1, Beispiel 3 und Beispiel 8 ist ersichtlich, dass, wenn die chemische Reaktionsfähigkeit des Werkstoffs der Schneide mit dem Gascluster-Ionenstrahl herabgesetzt wird, Waten bei einem geringen Ätzabtrag des Werkstoffs der Schneide gebildet werden können.
Aus Beispiel 1, Beispiel 4, Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 3 ist ersichtlich, dass, wenn die maximale Höhe Rz des Profils der Oberfläche der Schneide größer als 1 μm ist, keine Wate gebildet wird, selbst wenn die GCIB-Bestrahlung durchgeführt wird, und die mechanische Dauerhaftigkeit des Grats der Schneide nicht verbessert wird.
Aus Beispiel 1 und den Beispielen 4 bis 6 ist ersichtlich, dass, ungeachtet des Werkstoffs der Schneide, durch GCIB-Bestrahlung Waten an der Schneide gebildet werden. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass die Asymmetrie und die Strecke der durch die GCIB-Bestrahlung bewirkten Querbewegung der Substanz an der Kante nicht vom Werkstoff abhängen, und steht im Einklang mit dem herkömmlicherweise bekannten Mechanismus der Kraterbildung durch GCIB-Bestrahlung.
Aus Beispiel 1 und Beispiel 9 ist ersichtlich, dass, selbst wenn die maximale Höhe Rz des Profils der Oberfläche der Schneide größer als 1 μm ist, wenn die maximale Höhe Rz des Profils durch GCIB-Bestrahlung soweit verringert wird, dass sie kleiner als oder gleich 1 μm ist, die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um Waten zu bilden, und die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann.
Es ist offensichtlich, dass beliebige Gestaltungsfaktoren einschließlich der Bedingungen der GCIB-Bestrahlung und verschiedener die Werkstoffe betreffender Bedingungen möglich sind, soweit das Prinzip und der Mechanismus der vorliegenden Erfindung funktionieren können.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie soll weder erschöpfend sein noch die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. Veränderungen oder Varianten sind im Licht der obigen Unterweisungen möglich. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Grundgedanken der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu veranschaulichen und um einen Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Veränderungen, wie sie für die betrachtete besondere Verwendung geeignet sind, zu verwenden. Alle derartigen Veränderungen und Varianten liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung wie durch die beigefügten Ansprüche bestimmt, wenn sie in Übereinstimmung mit der Breite, welche ihnen fairerweise, gesetzlicherweise und billigerweise zusteht, ausgelegt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-112523 [0002]
JP 2005-224419 [0002]
JP 2004-58168 [0003]
JP 2011-512173 [0004]
JP 2010-36297 [0005]
JP 3994111 [0055]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

japanischen Industrienormen 60601:2001 [0005]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide, wobei eine maximale Höhe eines Profils von zwei die Schneide bildenden Oberflächen kleiner als oder gleich 1 μm ist und der Grat der Schneide entlang einer Grenze zwischen den beiden einander schneidenden Oberflächen vorliegt, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt des neuen Bildens einer Wate an dem Grat der Schneide durch Bestrahlen der beiden Oberflächen und des Grats der Schneide mit einem Gascluster-Ionenstrahl auf eine solche Weise, dass die beiden Oberflächen nicht senkrecht, sondern schräg mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt werden und mindestens ein Teil der Schneide senkrecht mit dem Gascluster-Ionenstrahl bestrahlt wird.
Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide nach Anspruch 1, wobei die beiden Oberflächen, deren Profil eine maximale Höhe aufweist, welche kleiner als oder gleich 1 μm ist, durch Bestrahlung mit dem Gascluster-Ionenstrahl geebnete Oberflächen sind.
Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Gas des Gascluster-Ionenstrahls ein Gas ist, welches nicht mit einem Werkstoff der Schneide chemisch reagiert.
Verfahren zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide nach Anspruch 3, wobei das Gas ein beliebiges der Gase Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid oder eine Kombination derselben ist.
Instrument mit einem Grat einer Schneide, welcher mittels eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Grats einer Schneide gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 bearbeitet ist.
Instrument nach Anspruch 5, bei welchem eine Vielzahl von Waten gebildet sind.
Instrument nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem mindestens ein Teil der Wate eine gekrümmte Oberfläche ist.