JP3958831B2 - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブヘッドに関し、特にヘッドに表面処理を施したゴルフクラブヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェースの表面を含めて、塗装被膜を形成したゴルフクラブヘッドが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなヘッドは土中の石、バンカーの砂、等によって塗装被膜フェースに傷が付けられ、極端な場合は、被膜が部分的に剥離してしまうことがある。その為被膜の硬度を低下し、飛距離を短縮させたり、飛球方向を狂わせたりすることがある。
本発明は、このような従来の被膜の問題を解消する為に、硬度が高く、傷付いたり剥離することのないゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブヘッド本体の少なくともフェースの表面に乾式メッキ法によりカーボン硬質被膜が形成されていることを特徴とする。
更に本発明によれば、クラブヘッドはゴルフクラブヘッド本体の表面上に形成されたチタン被膜、あるいはクロム被膜のいずれかより成る下層と、該下層の上に形成されたシリコン被膜、あるいはゲルマニウム被膜のいずれかより成る上層と、該上層の上に形成されたカーボン硬質被膜とからなる。
【０００５】
本発明によれば、更にゴルフクラブヘッド本体の表面上に形成された窒化チタン被膜と、該窒化チタン被膜の上に形成されたチタン被膜、あるいはクロム被膜のいずれかより成る下層と、該下層の上に形成されたシリコン被膜、あるいはゲルマニウム被膜のいずれかより成る上層と、該上層の上に形成されたカーボン硬質被膜とから構成される積層被膜を有することを特徴とするゴルフクラブヘッドを提供する。
【０００６】
最外被膜として、前記カーボン硬質被膜と、之と色を異にする窒化チタン被膜が隣接するように処理が施される。
窒化チタン被膜を、ＴｉＮ_X と表したとき、
Ｘ＝０．９〜１．１
であることが好ましい。
カーボン硬質被膜の膜厚は、
１．０〜２．０μｍ
である。
窒化チタン被膜の膜厚は、
１．０〜２．０μｍ
である。
積層被膜全体の膜厚は、５．０μｍを越えない。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
図１は、本発明によるゴルフクラブヘッドを斜め下側から見た斜視図である。ヘッド本体１はチタンより成り、クラブヘッドのフェース２とソール３に、カーボン硬質被膜を被覆している。ゴルフクラブヘッド本体の素材としては、チタン以外に、チタン合金、ステンレススティールなど種々の鋼材、またはそれらの組み合わせでもよい。
【０００８】
【実施例１】
カーボン硬質被膜は、乾式メッキ法、例えばＲＦＰ−ＣＶＤ法を用い、以下の条件によりチタンよりなるゴルフクラブヘッド本体１のフェースとソール３にカーボン硬質被膜を形成した。
図２はクラブヘッドの一部の拡大断面図で、クラブヘッド本体１の表面にカーボン硬質被膜４が形成されている。カーボン硬質被膜の膜厚は、１．０〜２．０μｍが好ましいが、被膜硬度によるゴルフボールに与える反発力と、成膜時間に起因する生産性の双方を考慮し、最も好ましい１．５μｍである。
＜形成条件＞
ガス種 ：メタンガス
成膜圧力 ：０．１ トール
高周波電流 ：３５０ ワット
成膜速度 ：毎分０．１３μｍ
ビッカース硬度 ：３０００〜５０００（Ｈｖ）
【０００９】
ゴルフクラブヘッド本体のフェースとソールのみにカーボン硬質被膜を形成する手段は、従来法に準じた。例えば、フェースとソールのみを露出するような金属よりなるカバーを、成膜前に予め被せておく機械的なマスク手段、あるいは、フェースとソールを除く部分に、成膜後に剥離溶液で剥離可能なマスク材を塗布しておく化学的なマスク手段である。
【００１０】
乾式メッキ法を用いることにより、密着性が高く、極めて高い硬度を有するカーボン硬質被膜４を１．５μｍ程度の極めて薄い被膜として得ることができる。例えば、湿式メッキ法により、充分に硬質なクロム被膜を得ようとするならば、３０μｍもの厚さが必要である
乾式メッキ法によるカーボン硬質被膜であれば、ゴルフクラブヘッド本体を保護するに薄い被膜で充分であるので、ゴルフクラブヘッドの重量を殆ど増すことがない。
【００１１】
特に、ゴルフクラブヘッド本体のフェース２に形成された連続した溝５の内壁にも、薄いカーボン硬質被膜が形成されるため、フェースに溝は、成膜後もそのまま顕れる。従って、バックスピンも大きく、且つ容易に掛けることができる。上記の説明ではクラブヘッド本体のフェースとソールのみにカーボン硬質被膜が形成されているが、トウ、ヒール及びネックを含むヘッド全体に形成してもよい。
【００１２】
カーボン硬質被膜は、ダイヤモンド ライク カーボン（ＤＬＣ）と言われ、その被膜は極めて高い硬度を有するため、ゴルフボールを打撃したとき、ゴルフボールに大きな反発力が加わる。従って、ボールの飛距離を大きく延ばすことができる。また、カーボン硬質被膜は優れた耐磨耗性を備えるため、打撃によって生ずるゴルフクラブヘッドの傷つきや磨耗を低減させ、その寿命を延ばし、正確なショットを保証することができる。更に、カーボン硬質被膜の備える撥水性、更には摩擦係数の低さや平面の平滑性が高いので、ゴルフクラブヘッドに水が付きにくい。よって、雨中のプレーであっても、ゴルフクラブヘッドが重くならず、またプレーヤーに不安を懐かせることがない。特に、ゴルフクラブヘッドのソールにもカーボン硬質被膜を被覆しているので、カーボン硬質被膜の備える摩擦係数の低さや平面の平滑性の高さのため、ダフッた時、又はボールが深いラフに沈んだ時でも円滑且つ容易に振り抜くことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態２】
図３は加工前のクラブヘッドを示す斜視図、図４は被膜加工後のクラブヘッドを示す斜視図である。この実施形態では、チタンより成るクラブヘッド本体１全体、即ち、フェース２、ソール３、トウ６、ヒール７、ネック８を含む全体に、チタン（Ti）被膜、及びシリコン（Si）被膜より成る中間層被膜を形成し、その上にカーボン硬質被膜を被覆する。
【００１４】
【実施例２】
図５は実施例２によるクラブヘッドの断面図である。
乾式メッキ法、例えばスパッタリング法により、クラブヘッド本体１の表面上に下層としてチタン（Ti）被膜１０を形成した。チタン（Ti）被膜１０は、０．１〜０．２μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。このチタン（Ti）被膜は、クロム（Cr）被膜に代換することもできる。
【００１５】
次に、乾式メッキ法、例えばスパッタリング法により、チタン（Ti）被膜１０の上に上層としてシリコン（Si）被膜１１を形成する。シリコン被膜１１は、０．２〜０．３μｍの厚みで被覆すれば、良好な密着力を得るに充分である。このシリコン（Si）被膜は、ゲルマニウム（Ge）被膜に代換することもできる。
シリコン（Si）被膜１１の上に、実施例１と同様に、カーボン硬質被膜１２を１．５μｍ形成する。
上記のように、中間層被膜１０、１１を介してカーボン硬質被膜１２を被覆したので、ゴルフクラブヘッドとカーボン硬質被膜の間に、極めて高い密着力を得た。
【００１６】
チタン（Ti）被膜やクロム（Cr）被膜は、ゴルフクラブヘッドのような金属の基材に対して、且つシリコン（Si）被膜やゲルマニウム（Ge）被膜に対して、高い密着力を有する。特に、活性な金属であるチタン（Ti）は密着力が高い。更に、シリコン（Si）被膜やゲルマニウム（Ge）被膜は、カーボン硬質被膜との密着性に優れる。これは、シリコン（Si）やゲルマニウム（Ge）が、カーボン硬質被膜を構成する炭素（C ）と同じく周期律ＩＶ族であり、炭素（C ）と共有結合するためである。
従って、実施の形態２によれば、ゴルフクラブヘッド本体の表面と、カーボン硬質被膜との間に中間層被膜として、上記の下層と上層を形成してあるので、クラブヘッド本体に対するカーボン硬質被膜の密着性を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態３】
チタンより成るゴルフクラブヘッド本体全体に、窒化チタン被膜より成る硬質被膜を形成し、その上にチタン被膜及びシリコン（Si）被膜より成る中間層被膜を形成し、更にカーボン硬質被膜を被覆している。
【００１８】
【実施例３】
図６は実施例３によるクラブヘッドの断面図である。
乾式メッキ法、例えばイオンプレーティング法を用いて、被膜形成装置内のプラズマ中にチタンを蒸発させ、装置内に導入された反応ガスとしての窒化ガスと反応させ、クラブヘッド本体１の表面上に窒化チタン被膜１３を形成した。窒化チタン被膜の膜厚は、１．０〜２．０μｍが好ましいが、ゴルフボールに与える反発力と、成膜時間に起因する生産性双方を考慮し、最も好ましいのは１．０μｍである。
【００１９】
窒化チタン被膜は、ＴｉＮ_X と表したとき、Ｘ＝０．９〜１．１であれば良いが、Ｘ＝１．０、即ちTiN 被膜として形成されるようにすれば、充分な硬度を備える硬質被膜を得ることができる。
窒化チタン硬質被膜の上に、実施例２と同様に、チタン（Ti）被膜１０、及びシリコン（Si）被膜１１より成る中間層被膜を形成した。そして、シリコン（Si）被膜１１の上に、カーボン硬質被膜１２を１．５μｍ形成した。
硬質層である窒化チタン（TiN ）被膜１３と下層であるチタン（Ti）被膜１０とは、極めて良好な密着力が得られる。本実施例のように、下層にチタン（Ti）被膜を形成すると、硬質層である窒化チタン被膜１３との密着性に優れるため、特に好ましい。これは、下層と硬質層双方にチタンが含まれているからである。生産性を度外視すれば、カーボン硬質被膜１２及び窒化チタン硬質被膜１３は、前述の範囲を越えた厚みで形成しても良い。しかしながら、積層被膜全体の膜厚が、５．０μｍを越えないことが好ましい。
【００２０】
実施の形態３によれば、クラブヘッドの表面と下層との間に、更に硬質な窒化チタン被膜を介在させているので、積層被膜全体の硬度を高めることができる。これにより、ゴルフボールに更に大きな反発力が加わるため、ボールの飛距離を更に延ばすことができる。
また、下層にチタン被膜を用いることにより、窒化チタン被膜との密着性を上げることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態４】
図７は実施の形態４によるクラブヘッドを示す斜視図である。
実施の形態４では、クラブヘッドのフェース２及びソール３には実施の形態３と同様な被膜構成によりカーボン硬質被膜が形成され、他の部分、即ちトウ６、ヒール７、ネック８、上面及背面には窒化チタン被膜のみが形成されている。窒化チタン被膜は金色にすることができるので、二色のクラブヘッドが形成される。
【００２２】
【実施例４】
図８に示すように、ゴルフクラブヘッド本体１の全表面上に、実施例３と同様に、窒化チタン（TiN ）被膜１３より成る１．０μｍの硬質層を被覆した。次にフェース２とソール３以外の面に、エポキシ系樹脂から成る有機マスク材、あるいはマスキングインクを印刷して、マスキング層１４を形成した（図９）。次に、実施例２と同様に、窒化チタン被膜１３及びマスキング層１４の上に中間被膜１０、１１、及び１．５μｍのカーボン硬質被膜１２を形成した（図１０）。最後にエチルメチルケトン（ＥＭＫ）、あるいはそれに蟻酸及び過酸化水素を添加した剥離溶液によりマスキング層１４を膨潤させ、リフトオフ法により、マスキング層を剥離しフェースとソールを除く表面上の積層被膜を除去することにより、実施の形態４によるクラブヘッドが形成された。
【００２３】
フェースとソールのカーボン硬質被膜は、濃青色調、あるいは黒色色調を呈し、フェースとソール以外の窒化チタン被膜表面は、金色色調を呈するツートーンのゴルフクラブヘッドが得られた。
即ち、窒化チタン被膜は、ＴｉＮ_X と表したとき、Ｘ＜１では淡黄色、Ｘ＝１で金色、Ｘ＞１で赤色となる。従って、Ｘ＝１．０、即ちTiN の被膜として形成することにより、充分な硬度を備える硬質層であると同時に、金、又は金合金の有する金色色調に最も近い色調を得ることができ、濃青色調、あるいは黒色色調との組み合わせにより、高級感のあるツートーンカラーのゴルフクラブヘッドを提供することができる。
【００２４】
ＴｉＮ_X におけるＸの値を０．９〜１．１の範囲にすることにより、ゴルフボールに充分な反発力を付与するに足る高い硬度を窒化チタン被膜に得ることができる。また、Ｘの値をこのような範囲に制御することにより、窒化チタン被膜は、金、又は金合金の有する金色色調に近い色調となる。Ｘの値が１．１を越えると、窒化チタン被膜の色調は、赤味を帯びてくる。逆に、Ｘの値が０．９を下回ると、窒化チタン被膜の色調は、淡黄色に近づいて行く。従って、各種の色を施すことができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１によるクラブヘッドは、カーボン硬質被膜が高い硬度を有するので、ボールの飛距離を大きく延ばすことができる。カーボン硬質被膜が優れた耐磨耗性を備えるので、打撃に対するゴルフクラブヘッドの傷つきや磨耗を低減させ、その寿命を延ばすことができる。カーボン硬質被膜の備える撥水性、更には摩擦係数の低さや平面の平滑性の高さのため、ゴルフクラブヘッドに水が付きにくい。よって、雨中のプレーであっても、ゴルフクラブヘッドが重くならない。
特に、ゴルフクラブヘッド本体のソールにもカーボン硬質被膜を被覆すれば、カーボン硬質被膜の備える摩擦係数の低さや平面平滑性の高さのため、ソールが地面と擦れたり、深いラフでも円滑且つ容易に振り抜くことができる。
【００２６】
請求項３によれば、ゴルフクラブヘッドの表面と、カーボン硬質被膜との間に中間層被膜として、下層と上層を形成しているので、ゴルフクラブヘッド本体に対するカーボン硬質被膜の密着性を高めることができる。チタン被膜やクロム被膜は、ゴルフクラブヘッド本体のような金属の基材に対して、且つシリコン被膜やゲルマニウム被膜に対して、高い密着力を有する。特に、活性な金属であるチタンは密着力が高い。
また、シリコン被膜やゲルマニウム被膜は、カーボン硬質被膜との密着性に優れる。これは、シリコンやゲルマニウムが、カーボン硬質被膜を構成する炭素と同じく周期律ＩＶ族であり、炭素と共有結合するためである。
【００２７】
請求項５によれば、ゴルフクラブヘッド本体の表面と下層との間に、更に硬質な窒化チタン被膜を介在させているので、積層被膜全体の硬度を高めることができる。これにより、ゴルフボールを打撃したとき、ゴルフボールに更に大きな反発力が加わるため、ボールの飛距離を延ばすことができる。
請求項６によれば、カーボン硬質被膜と窒化チタン被膜とによるツートーン処理を施すことができる。特に、窒化チタン被膜が金色色調を呈する場合は、カーボン硬質被膜が呈する濃青色調、あるいは黒色色調との組み合わせにより、高級感のあるゴルフクラブヘッドを形成することができる。ＴｉＮ_X におけるＸの値を０．９〜１．１の範囲にすることにより、ゴルフボールに充分な反発力を付与するに足る高い硬度を窒化チタン被膜に得ることができる。
【００２８】
請求項８のように、カーボン硬質被膜の膜厚を、１．０〜２．０μｍにするのが好ましい。カーボン硬質被膜は、少なくとも１．０μｍの厚みを持たなければ、ゴルフボールにに充分な反発力を付与するに足る高い硬度を得ることができない。逆に、カーボン硬質被膜の膜厚が２．０μｍを越えると、成膜時間が長くなり、生産性が低下する。
更に、窒化チタン被膜の膜厚は、１．０〜２．０μｍが好ましい。窒化チタンは、少なくとも１．０μｍの厚みを持たなければ、ゴルフボールに充分な反発力を付与するに足る高い硬度を得ることができない。逆に、窒化チタン被膜の膜厚が２．０μｍを越えると、成膜時間が長くなり、生産性が低下する。更に、成膜状態の制御が困難になる。
ゴルフクラブヘッドの重量の増加を防ぎ、且つゴルフクラブヘッドの表面形状を、成膜後もそのまま顕すためには、積層膜全体の膜厚が、５．０μｍを越えないことが好ましい。
【００２９】
【表１】

表１は各実施例の飛距離の増大を示すものである。
之はロボット試験機を用い、同じクラブ（ロフト角度１０．５°）で、一定のヘッドスピード（秒速４２．５メートル）と一定のスウイング角度で、同じボールを打ち、夫々飛距離を測定したものである。各飛距離は、夫々１００回の測定の平均をとった。気象条件は、風力０〜１メートルの追い風、気温７０Ｆであった。
表１から分かるように、本発明によれば１乃至１５ヤード飛距離を延ばすことができた。
【００３０】
【表２】

さらに、異なる場所、かつ異なる気象条件下において、飛距離の変化を再度測定した。ただし、ヘッドスピードは秒速４０．０メートルに設定した。風向きは、風力２〜３メートルの向かい風であった。
表２は、測定された夫々の飛距離と、それらの平均値を記載してある。表２からも、本発明の実施例３のクラブによれば、キャリーンの平均で約４ヤード、キャリーランの平均で８．５ヤードも飛距離を延ばせることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるゴルフクラブヘッドを斜め下側から見た斜視図である。
【図２】クラブヘッドの一部の拡大断面図である。
【図３】加工前のクラブヘッドを示す斜視図である。
【図４】被膜加工後のクラブヘッドを示す斜視図である。
【図５】実施例２によるクラブヘッドの断面図である。
【図６】実施例３によるクラブヘッドの断面図である。
【図７】実施の形態４によるクラブヘッドを示す斜視図である。
【図８】被膜形成工程を示す拡大断面図である。
【図９】被膜形成工程を示す拡大断面図である。
【図１０】被膜形成工程を示す拡大断面図である。
【図１１】被膜形成工程を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ クラブヘッド本体
２ フェース
３ ソール
４ カーボン硬質被膜
５ 溝
６ トウ
７ ヒール
８ ネック
１０ チタン被膜
１１ シリコン被膜
１２ カーボン硬質被膜
１３ 窒化チタン被膜
１４ マスキング層

Claims (5)

1. ゴルフクラブヘッド本体の表面上に形成された窒化チタン被膜と、該窒化チタン被膜の上に形成されたチタン被膜、あるいはクロム被膜のいずれかより成る下層と、該下層の上に形成されたシリコン被膜、あるいはゲルマニウム被膜のいずれかより成る上層と、該上層の上に形成されたカーボン硬質被膜と、から構成される積層被膜を有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 最外被膜として、前記カーボン硬質被膜と、之と色を異にする窒化チタン被膜が隣接するように処理が施された請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
3. 前記窒化チタン被膜を、ＴｉＮ_X と表したとき、
   Ｘ＝０．９〜１．１
   であることを特徴とする請求項１、または２に記載のゴルフクラブヘッド。
4. 前記窒化チタン被膜の膜厚が、
   １．０〜２．０μｍ
   であることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
5. 前記積層被膜全体の膜厚が、５．０μｍを越えないことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。

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