ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびにゴルフクラブ
【課題】ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら形成された様々な形態や材質の金属層を有するゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブを提供する。
【解決手段】ゴルフクラブヘッドは、金属製外殻構造のヘッド本体と、該ヘッド本体の一部表面であるフェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に形成された第１と第２金属層２１，２２とを備える。第１金属層２１は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、フェースパーツ２０の内側表面２０ａに局所的に食込むように該内側表面２０ａと密着して形成されている。
【解決手段】ゴルフクラブヘッドは、金属製外殻構造のヘッド本体と、該ヘッド本体の一部表面であるフェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に形成された第１と第２金属層２１，２２とを備える。第１金属層２１は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、フェースパーツ２０の内側表面２０ａに局所的に食込むように該内側表面２０ａと密着して形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびにゴルフクラブに関し、特にヘッド表面上に形成された金属層を備えたゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平８−５２２４３号公報をはじめとする幾つかの特許文献において、ゴルフクラブヘッドの外表面上に低温溶射により被覆層を形成することが提案されている。
【０００３】
上記特開平８−５２２４３号公報には、設計の自由度、強度の向上、製造の容易化のために、摩擦を受ける面を粗面に形成し、該粗面に略４０℃〜１００℃での低温溶射により表装金属の被覆層を形成することが記載されている。
【０００４】
また、特開２００２−３２５８６９号公報には、フェースの引張り強度を高くして硬度を上げるべく、ゴルフクラブヘッドの打撃面上に、４０℃前後での超硬合金の低温溶射により被覆層を形成することが記載されている。
【０００５】
さらに、特開２００２−３６０７４８号公報には、フェースを、穴開き板体と、その少なくとも片面を覆う被覆体とで形成したゴルフクラブヘッドにおいて、被覆体を４０℃前後での超硬合金の低温溶射により形成し、フェースのベースとなる穴開き板体の補強や穴の閉鎖を容易に行えるようにすることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−５２２４３号公報
【特許文献２】特開２００２−３２５８６９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６０７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記各特許文献に記載の低温溶射では、一旦金属材料を融点以上に加熱して溶融させた上で上述のような温度で溶射するので、被覆層の形成により母材であるゴルフクラブヘッドに熱影響を及ぼしてしまう。特に、被覆層を厚く形成した場合に、熱影響が顕著となり、当該被覆層を形成した部分が変質する等して特性が劣化することが懸念される。また、このような望ましくない熱影響を軽減すべく、別途熱処理を行なう等の処理が必要となる場合もある。
【０００７】
したがって、上記各特許文献に記載の手法では、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら、ゴルフクラブヘッドの表面上に様々な形態や材質の金属層を形成することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら形成された様々な形態や材質の金属層を有するゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るゴルフクラブヘッドは、金属製外殻構造のヘッド本体と、該ヘッド本体の一部表面上に形成された金属層とを備える。金属層は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている。ここで、上記「金属製外殻構造」とは、本願明細書では、金属を主体とした材質で外殻が形成されていることを意味し、非金属部分が含まれていてもよい。また、上記「変質層」とは、本願明細書では、溶融状態の材料を用いて金属層を形成したことが影響して、金属層とヘッド本体との少なくとも一方が変質もしくは脆弱な化合物が生成することで形成された層のことをいう。
【００１０】
上記金属層は、同じ材質の複数の金属層を積層したものであってもよいが、材質の異なる複数の金属層を積層したものであってもよい。たとえばヘッド本体の表面上に形成された第１金属層と、該第１金属層の表面上に形成され第１金属層とは異なる材質の第２金属層とを含むものであってもよい。また、金属層の厚みを局所的あるいは金属層全体にわたって変化させてもよい。
【００１１】
ヘッド本体は、たとえば内部空間と、フェース部とを含むものであってもよい。この場合、フェース部において内部空間に向く側の表面である内側表面上に上記金属層を形成することができる。また、ヘッド本体は、内部空間と、ソール部とを含むものであってもよいが、この場合、ソール部において内部空間に向く側の表面である内側表面上に上記金属層を形成することができる。さらに、上記ソール部において外側に向く側の表面である外側表面上に上記金属層を形成してもよい。また、ヘッド本体は、表面に凹部を含むものであってもよい。この場合、該凹部内に上記金属層を形成することができる。
【００１２】
本発明に係るゴルフクラブヘッドは、他の局面では、金属製外殻構造のヘッド本体と、ヘッド本体の一部表面上に形成され金属とセラミックの複合材料で形成された複合材料層とを備え、該複合材料層は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている。
【００１３】
本発明に係るゴルフクラブは、上述のいずれかの構成を有するゴルフクラブヘッドを備える。
【００１４】
本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は、次の各工程を備える。金属製外殻構造のヘッド本体の少なくとも一部を作製する。金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度でありかつ超音速で流れる作動流体を用いて、固相状態の前記金属粉末を加速して上記ヘッド本体の一部表面に吹き付けることで、上記一部表面上に金属層を形成する。なお、上記ヘッド本体は、１つのパーツで構成してもよく、複数のパーツで構成してもよい。また、上記金属粉末は、ヘッド本体の一部表面に近い位置から吹き付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブでは、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく金属層が形成されているので、ゴルフクラブヘッドは、該金属層の形成による熱影響が抑制され、所望の特性を備えたものとなる。また、金属層は、たとえば下記のような手法で形成可能である。したがって、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら様々な形態や材質の金属層を形成することが可能となる。
【００１６】
本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法によれば、金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度でありかつ超音速で流れる作動流体を用いて、固相状態の金属粉末を加速して上記ヘッド本体の一部表面に吹付けることで、ヘッド本体の一部表面上に金属層を形成しているので、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら様々な形態や材質の金属層を形成することができる。
【００１７】
本発明によれば、ゴルフクラブヘッドの表面上に、上記のように様々な形態や材質の金属層を形成できるので、従来では予想もできなかったような各部の構成を採用してゴルフクラブヘッドの特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の幾つかの実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。本発明の実施の形態におけるゴルフクラブは、後述するゴルフクラブヘッドと、シャフトと、グリップとを備える。なお、シャフトおよびグリップとしては周知のものを採用可能である。また、本発明は、ウッドゴルフクラブに有用であるが、アイアンゴルフクラブやパターに適用することも可能である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるゴルフクラブヘッド１の分解斜視図である。図１に示すように、本実施の形態１におけるゴルフクラブヘッド１は、金属製外殻構造のヘッド本体を備える。該ヘッド本体の材料としては、チタンやチタン合金をはじめとする様々な金属材料を使用可能である。
【００１９】
なお、図１の例では、内部空間を維持した中空構造のゴルフクラブヘッド１を例示しているが、内部空間に発泡材等の物質を充填するようにしてもよい。また、金属部材と非金属部材とを組み合せてゴルフクラブヘッド１を作製することも可能である。
【００２０】
ヘッド本体は、フェース部２と、ソール部４と、クラウン部５と、ソール部４とクラウン部５とを接続するサイド部６とを備える。図１の例では、ヘッド本体は、複数のパーツを組合せて形成されている。具体的には、ヘッド本体は、該ヘッド本体の主要部を構成するヘッド本体基部と、該ヘッド本体基部に固着されるフェースパーツ２０とを備える。
【００２１】
図１に示すヘッド本体は、フェース部２の中央部に開口部３を有し、該開口部３にフェース部２の中央部を形成するフェースパーツ２０が固着される。なお、開口部３の位置や数を変更したり、ヘッド本体を、ヘッド本体基部と、該ヘッド本体基部に装着される２種以上のパーツとで作製してもよい。たとえば、ヘッド本体基部として、クラウン部５の中央部に開口部を有し、クラウン部５の周縁部と、フェース部２と、サイド部６と、ソール部４とが一体成形されたものや、フェース部２とクラウン部５の中央部にそれぞれ開口部を有し、フェース部２およびクラウン部５の周縁部と、サイド部６と、ソール部４とが一体成形されたもの等が考えられる。なお、フェース部２、ソール部４、クラウン部５およびサイド部６の少なくとも一つに単数または複数の開口部を設けることも考えられる。
【００２２】
上記ヘッド本体基部の材質としては、たとえば鋳造成形が可能となる材料であるチタン合金（たとえばαβチタン合金：Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等）を挙げることができる。他方、ヘッド本体基部の開口部を閉じるように装着される金属製パーツとしては、チタン合金やマグネシウム合金等からなる金属製板材等を挙げることができる。また、ヘッド本体基部の開口部を閉じるように装着される非金属製パーツとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の非金属製板材等も使用することができる。
【００２３】
本実施の形態１では、フェースパーツ２０の材質として、αβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）やβ系チタン合金（Ｔｉ−２２Ｖ−４Ａｌ，Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−４Ｖ−４Ａｌ等）を使用し、フェースパーツ２０を溶接等によりヘッド本体基部に接合することが考えられる。このフェースパーツ２０は、鍛造や圧延等により作製することができる。
【００２４】
クラウン部５に開口部を設ける場合には、ヘッド本体基部よりも低比重の金属材料からなるクラウンパーツを、ヘッド本体基部に接着等の手法で固着することが考えられる。また、ヘッド本体基部よりも低比重であるＦＲＰ等の非金属材料でクラウンパーツを作製することも考えられる。このようにクラウンパーツを低比重の材料で作製することにより、ヘッドの低重心化を図ることができる。なお、ヘッド本体基部と同様の材料からなる板材をクラウンパーツとして使用してもよい。
【００２５】
サイド部６やソール部４に開口部を設けた場合も、ヘッド本体基部と比重の異なる材質で構成されるパーツをヘッド本体基部に固着し、ゴルフクラブヘッドの質量分布等を調整するようにしてもよい。
【００２６】
図２に、本実施の形態１におけるフェースパーツ２０の１つの構造例を示し、図３に、フェースパーツ２０の他の構造例を示す。
【００２７】
図２や図３に示すように、本実施の形態１では、金属製外殻構造のヘッド本体の一部表面上に金属層を形成している。より詳しくは、ヘッド本体の一部を構成するフェースパーツ２０の表面であって、ヘッド本体の内部空間側を向く内側表面２０ａ上に複数の金属層を形成している。
【００２８】
図２に示すフェースパーツ２０は、圧延されたαβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の板材にプレス加工を施して所定形状の板材を得た後に、該板材に曲げ加工を施すことで作製することができる。
【００２９】
フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に、フェースパーツ２０の外周に沿う外形を有する第１金属層２１を形成する。図２の例では、フェースパーツ２０の外周縁と、第１金属層２１の外周縁とを離隔させている。この離隔量は、任意に設定可能である。
【００３０】
上記の第１金属層２１は、フェースパーツ２０との間に熱に起因する変質層を介在することなく、内側表面２０ａに局所的に食込むように該内側表面２０ａと密着して形成されている。
【００３１】
このように、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく第１金属層２１を形成しているので、フェースパーツ２０への熱影響を抑制することができる。また、第１金属層２１は、後述のように金属材料を吹付ける等して形成可能であるので、様々な形態や材質のものとすることができる。したがって、ゴルフクラブヘッド１への熱影響を抑制しながら所望の形態や材質の金属層をゴルフクラブヘッド１の表面上に形成することが可能となる。それにより、反発特性や耐久性を思い通りにコントロールすることができる。
【００３２】
第１金属層２１は、フェースパーツ２０の材質とは異なる材質、たとえば純チタンで構成する。第１金属層２１の厚みは任意に設定可能であるが、本実施の形態１では、第１金属層２１の厚みを０．５ｍｍ程度とする。これに対し、フェースパーツ２０の厚みは、２ｍｍ程度とすればよい。
【００３３】
上記の第１金属層２１上に第２金属層２２を形成する。第２金属層２２の外形は、図２の例では略楕円形状であるが、任意の形状とすることができる。この第２金属層２２も、第１金属層２１と同じ材質である純チタンで０．５ｍｍ程度の厚みに形成される。該第２金属層２２と第１金属層２１との間の界面状態も、フェースパーツ２０と第１金属層２１との間の界面状態と同様の状態となる。
【００３４】
上記のように、フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に、第１金属層２１と第２金属層２２とを形成することにより、フェースパーツ２０の厚みをその中央部に向かって段階的に厚くすることができる。つまり、鍛造等によりフェースパーツ２０の厚みを段階的に厚くした場合と等価な状態を実現することができる。また、各金属層の厚みを高精度かつ複雑に変化させることもできるので、フェース部２の反発特性を調整することも可能となる。
【００３５】
なお、図２の例では、第１金属層２１の材質と第２金属層２２の材質とを同一としたが、第１金属層２１の材質と第２金属層２２の材質とを異ならせてもよい。たとえば、第１金属層２１の材質を純チタンとし、第２金属層２２の材質をアルミニウムとすることも可能である。
【００３６】
本実施の形態１では、フェースパーツ２０の材質と各金属層の材質をも異ならせているが、このようにフェースパーツ２０上に異なる材質の金属層を形成することにより、従来では考えられなかったようなフェース部２の極端な剛性分布を実現することもできる。それにより、フェース部２の反発特性を多様に制御することもできる。
【００３７】
また、図２の例では、第１金属層２１の厚みと第２金属層２２の厚みとを同一としたが、第１金属層２１の厚みと第２金属層２２の厚みとを異ならせてもよい。たとえば、第１金属層２１の厚みを０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度と薄くし、第２金属層２２の厚みを０．７ｍｍ〜０．８ｍｍ程度として第１金属層２１の厚みよりも厚くすることが考えられる。
【００３８】
また、第１金属層２１と第２金属層２２とを積層することなく、これらが共にフェースパーツ２０の内側表面２０ａと接するように内側表面２０ａ上に形成してもよい。たとえば第１金属層２１と第２金属層２２とを隣り合う位置に配置してもよく、これらを離隔して形成してもよい。
【００３９】
次に、図３を用いて、本実施の形態１の変形例について説明する。図３に示すように、本変形例では、３層の金属層を形成している。より詳しくは、フェースパーツ２０の内側表面２０ａの中央部上に、略円形の外形形状を有する第１〜第３金属層２１〜２３を形成している。第１〜第３金属層２１〜２３の外形で囲まれる領域の面積は、第１〜第３金属層２１〜２３の順に小さくなる。第１〜第３金属層２１〜２３も、０．５ｍｍ程度の厚みの純チタンで構成する。この第１〜第３金属層２１〜２３の場合も、各層の材質や厚みを異ならせてもよい。たとえば、第１金属層２１をチタンで構成し、第２金属層２２をアルミニウムで構成し、第３金属層２３を銅で構成することも可能である。
【００４０】
次に、図２に示す本実施の形態１におけるゴルフクラブヘッドの製造方法について説明する。
【００４１】
まず、鋳造等の既知の手法で、αβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製のヘッド本体を作製する。また、上述のように、圧延されたαβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の板材にプレス加工を施して所定形状の板材を作製した後に、該板材に曲げ加工を施すことでフェースパーツ２０を作製する。なお、複数のパーツを組合せてゴルフクラブヘッドを作製する場合には、各パーツを上記手法や、鍛造等の上記以外の適切な既知の手法で作製すればよい。
【００４２】
そして、フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に、純チタンで構成された第１と第２金属層２１，２２を順次０．５ｍｍの厚みに形成する。これらの金属層の形成するには、たとえば図７に示すようなスプレーヘッドを有する装置を使用すればよい。この装置は、図７に示す加熱部（ヒーター）１２、金属粉末供給部１３およびノズル部１４を備える。
【００４３】
上記のスプレーヘッドに、図示しない作動ガス供給源からＨｅやＮ２等の高圧（たとえば０．５〜３．０ＭＰａ程度）の作動ガスを供給し、加熱部１２で２００℃〜３００℃程度の温度（融点または軟化温度よりも低い温度）に加熱する。この加熱された高圧の作動ガスが、ノズル部１４で超音速に加速される。そして、超音速に加速された作動ガス中に金属粉末供給部１３から金属粉末材料である純チタン粉末（たとえば１０μｍ以下程度の粒径）を投入し、この純チタン粉末を加速してターゲットであるフェースパーツ２０の内側表面２０ａに吹き付ける。
【００４４】
このとき、純チタン粉末の速度が上記のように非常に速く、また溶融せず固相状態のままなので、純チタン粉末は、熱によって変質することなく、フェースパーツ２０の内側表面２０ａに強く衝突し、当該表面に減り込んだような状態で塑性変形する。
【００４５】
それにより、フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に緻密な純チタンの層である第１金属層２１を形成することができる。また、第１金属層２１がフェースパーツ２０の表面に局所的に入り込んだような状態で形成される（投錨効果）ので、第１金属層２１とフェースパーツ２０との接触面積を増大することができ、第１金属層２１とフェースパーツ２０との密着強度を高くすることもできる。
【００４６】
第１金属層２１を形成するに際し、フェースパーツ２０の内側表面２０ａに予めブラスト処理を施す等して表面を粗面化しておいてもよい。この場合には、さらに第１金属層２１とフェースパーツ２０との接触面積を増大することができ、第１金属層２１とフェースパーツ２０との密着強度を向上させることができる。したがって、上記のような粗面化処理は、フェースパーツ２０のようにボールを打撃した際の衝撃や変形量が大きな部分上に金属層を形成する場合に有効である。
【００４７】
さらに、純チタン粉末が溶融せず固相状態のままフェースパーツ２０の内側表面２０ａに吹き付けられて第１金属層２１が形成されるので、フェースパーツ２０との間に熱に起因する変質層や脆弱な化合物が形成されるのを効果的に抑制することもできる。
【００４８】
また、材料を吹き付ける速度や時間を制御することで、第１金属層２１の厚み制御も容易である。さらに第１金属層２１の厚みを極端に変化させることも可能であり、鍛造では不可能であると考えられる程度の厚み分布（偏肉）とすることも可能である。また、たとえばマスク部材の形状を変化させるだけで、第１金属層２１の平面形状を任意の形状とすることができる。
【００４９】
さらに、フェースパーツ２０の材質に関係なく、第１金属層２１の材質を選択することも可能である。たとえば、フェースパーツ２０と第１金属層２１の組合せを、鉄系材料、チタン、アルミニウム、マグネシウム、銅等の中から任意に選択することができる。
【００５０】
その上、たとえばフェースパーツ２０の一部の厚みが設計値よりも薄くなった場合に、その厚みの薄い箇所に第１金属層２１のような金属層を形成することで、フェースパーツ２０の厚みを設計値に合わせるようにすることもできる。つまり、ゴルフクラブヘッドの各部の局所的な厚みが設計値よりも薄くなった場合に、それを補完することができる。それにより、量産品の反発係数のばらつきを抑制して不良率を低減することができ、コスト削減を図ることもできる。
【００５１】
ここで、第１金属層２１の外周形状を図２に示すような形状とするには、環状のマスク部材をフェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に接着して、フェースパーツ２０の内側表面２０ａを選択的に露出させた状態で、純チタン粉末を吹き付ければよい。
【００５２】
また、スプレーヘッドをフェースパーツ２０の内側表面２０ａに近づけた状態で、純チタン粉末の上記吹付けを行なうことが好ましい。たとえば、フェースパーツ２０の内側表面２０ａを、ノズル部１４の先端開口部の中心から１５ｍｍ程度離隔した状態で、純チタン粉末の上記吹付けを行なうことが好ましい。
【００５３】
比較的広い範囲にわたって第１金属層２１を形成する場合には、スプレーヘッドを移動させながら第１金属層２１を形成することとなるが、その際のスプレーヘッドの移動速度は、たとえば１００ｍｍ／ｓ程度の速度でよい。
【００５４】
上記のようにして第１金属層２１を形成した後に第２金属層２２を形成することとなるが、この第２金属層２２の場合も、基本的に第１金属層２１の場合と同様の手法で形成することができる。
【００５５】
すなわち、第１金属層２１の形成後に、第１金属層２１形成用のマスクを取り外し、第２金属層２２の形成用の環状のマスクをフェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に接着する。そして、第１金属層２１の場合と同様の手法で第２金属層２２を形成すればよい。その際のスプレーヘッドの移動速度は、厚みを考慮しながら任意に設定可能である。
【００５６】
上記のようにしてフェースパーツ２０の表面上に金属層を形成した後、必要に応じてフェースパーツ２０に熱処理を施す。その後、ヘッド本体とフェースパーツ２０とを接合する。本実施の形態の場合、溶接によってヘッド本体とフェースパーツ２０とを接合する。その後、表面処理や、装飾等の様々な工程を経て、ゴルフクラブヘッド１を作製することができる。ゴルフクラブヘッド１を作製した後は、該ゴルフクラブヘッド１とシャフトおよびグリップとを結合し、ゴルフクラブを作製することができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態２におけるゴルフクラブヘッド１の断面図である。
【００５７】
本実施の形態２では、ゴルフクラブヘッド１の外表面の少なくとも一部上に、単数または複数の金属層を形成する。この金属層の材質としては、実施の形態１の場合と同様のものを採用可能である。このようにゴルフクラブヘッド１の外表面上に金属層を形成することにより、各部の補強や質量分布の調整を行なえるが、ゴルフクラブヘッド１の形状修正や外観修正をも行なうことができる。
【００５８】
図４の例では、ソール部４の底面上に選択的に金属層７を形成し、該金属層７の厚みをフェース部から離れるにつれて増大させている。このような金属層７を形成することにより、ゴルフクラブヘッド１のロフト角やライ角を調整することができる。
【００５９】
金属層７は、フェース面上、クラウン部５の外表面上、サイド部６の外表面上に形成することもできる。フェース面に金属層７を形成することにより、見た目のフェース角度を調整することができ、クラウン部５やサイド部６の外表面上に金属層７を形成することにより、様々な外観上の変化を付与することができる。
【００６０】
また、ゴルフクラブヘッド１の外表面にピンホールのような不良箇所が存在する場合には、当該箇所を覆うように金属層７を形成し、その後金属層７に研磨等の表面処理を施すことも考えられる。この場合には、ピンホールのような不良箇所を目立たなくすることができ、不良率を低減することができる。また、鋳造でヘッド本体等を作製した場合であって鋳肌の状態が悪い場合にも、当該箇所を覆うように金属層７を形成し、適切な表面処理を施すことで、外観不良を低減することもできる。
【００６１】
さらに、たとえばチタンフェースアイアンのフェース部とヘッド本体との間の隙間のようなゴルフクラブヘッド１の各部の間の隙間（凹部）が目立たないようにすべく、当該隙間（凹部）に金属層７を形成した後に、研磨処理を施して隙間（凹部）に金属層７を埋め込むことも考えられる。この場合には、外観不良を低減できることに加え、外観を向上することもできる。
【００６２】
さらに、ソール部４の底面上とクラウン部５の外表面上との少なくとも一方の表面上に金属層７を形成した場合には、ソール部４やクラウン部５の剛性を調整することができ、打球音を改善することもできる。たとえば、リブ状または帯状の金属層７を、ソール部４の底面上とクラウン部５の外表面上とに形成することが考えられる。この場合に、金属層７の材質、幅、長さ、高さ等を適切に調整することにより、打球音を微調整することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図５および図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態３におけるゴルフクラブヘッド１の部分断面図であり、図６は、本実施の形態３の変形例におけるゴルフクラブヘッド１の部分断面図である。
【００６３】
本実施の形態３では、ゴルフクラブヘッド１の外表面と内表面の少なくとも一方の表面上に金属層を形成する。このとき、前述の手法で金属層を形成することにより、高い成形精度で金属層を形成することができる。それにより、上述の各実施の形態の場合と同様に金属層を形成した部分のゴルフクラブヘッド１を補強できることに加えて、ゴルフクラブヘッド１の質量調整を行なうことができる。
【００６４】
金属層の厚みは数μｍ〜５ｍｍ程度と薄くすることも、５〜５０ｍｍ程度に比較的厚い値とすることも、５０〜１００ｍｍ以上程度とかなり厚くすることも理論的には可能である。そして、金属層を比較的厚く形成することで、該金属層を錘部として有効に機能させることができる。この場合には、従来のようにゴルフクラブヘッド１に錘部材を別途装着する必要がなくなり、従来と比較すると格段に容易に錘部を設けることができる。
【００６５】
また、ゴルフクラブヘッドの内側表面を含む表面上に金属層を形成するだけでよいので、ソール部４、クラウン部５、サイド部６のいずれにも容易に金属層を形成することができる。つまり、ゴルフクラブヘッド１の質量調整部を、ゴルフクラブヘッド１の表面上の任意の箇所（単数でも複数でもよい）に、必要な量および数（単数でも複数でもよい）だけ容易に形成することができる。
【００６６】
図５の例では、ソール部４の表面に凹部８を設け、該凹部８内に金属層１０を形成している。金属層１０を積層する量により、ゴルフクラブヘッド１の重心高さを制御することができる。また、凹部８をフェース部から離れた側であるバック部側に配置することで、金属層１０を積層する量によって重心深度を制御することができ、たとえばボールの弾道を高くすることができる。
【００６７】
金属層１０の材質としては、ヘッド本体を構成する材質よりも比重の大きな材質を使用することが好ましい。たとえばヘッド本体をαβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）のようなチタン合金で構成した場合には、銅のような比重の比較的大きな材質で金属層１０を構成することが考えられる。それにより、ゴルフクラブヘッド１の重心位置を容易に調整することができる。
【００６８】
金属層１０の材料は、銅以外にも、鉄、ニッケル等様々なものが考えられる。また、各種金属材料を組合せて錘部を形成することもできる。たとえば、鉄とチタン、ニッケルと銅、鉄と銅等の様々な異素材の組合せも考えられる。
【００６９】
凹部８には、デザイン性に富んだカバープレート９を装着することも可能で、それにより、デザイン上の外観を向上できることに加えて、凹部８内に異物が入ることをも抑制することができる。カバープレート９を装着するに際し、図５に示すように、凹部８の内壁にカバープレート９を支持可能な段差部（支持部）を設けることが好ましい。それにより、カバープレート９を安定した状態でゴルフクラブヘッド１に装着することができる。
【００７０】
図６に示すように、ソール部４においてゴルフクラブヘッド１の内部空間に向く側の表面である内側表面４ａ上に、ブロック状の金属層１１を形成してもよい。この金属層１１の厚みは、たとえば１０〜２０ｍｍ程度である。このような厚みにすることで、金属層１１を錘部として有効に機能させることができる。
【００７１】
なお、ソール部４の内側表面４ａ上にプレート状やリブ状の金属層１１を形成してもよい。この場合には、金属層１１を極端に厚くすることなく必要な質量を確保することができる。本実施の形態の金属層１１を採用することで、金属層１１を任意の質量の錘としてソール面上に配置する場合に、ソール面の段差等の影響を受けず、任意の位置に配置することができる。
【００７２】
また、錘部として機能する金属層１１をゴルフクラブヘッド１のヒール部側に任意の形態で形成してもよい。それにより、ゴルフクラブヘッド１の重心位置をヒール部側にシフトさせることができ、インパクト時にゴルフクラブヘッドが返り易くなり、ボールの捕まりの良好なゴルフクラブが得られる。
【００７３】
また、上記とは反対に、錘部として機能する金属層１１をゴルフクラブヘッド１のトウ部側に任意の形態で形成してもよい。この場合には、ゴルフクラブヘッド１の重心位置をトウ部側にシフトさせることができ、インパクト時にゴルフクラブヘッドを返り難くすることができる。それにより、ゴルフクラブヘッドが返り易いプレイヤーに有用なゴルフクラブが得られる。
【００７４】
さらに、ソール部４、クラウン部５、サイド部６（バック部、ヒール部、トウ部を含む）の少なくとも２箇所に、錘部として機能する金属層１１を任意の形態で形成してもよい。
【００７５】
上述の各実施の形態では、金属製外殻構造のヘッド本体の一部表面上に金属層を形成する場合について説明したが、金属と異素材との複合材料で構成された複合材料層を、ヘッド本体の一部表面上に形成することも考えられる。具体的には、たとえば金属とセラミックの複合材料で形成された複合材料層を、ヘッド本体の一部表面上に形成することが考えられる。この場合、上記複合材料層は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成される。なお、複合材料としては、たとえばＷＣ−Ｃｏ系粉末、Ａｌ−ＳｉＣ系粉末、Ｃｕ−ＳｉＣ系粉末を使用可能である。
【００７６】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組合わせることも当初から予定している。また、上述の実施の形態中の構成は全てが必須というものでもない。
【００７７】
さらに、今回開示した実施の形態はすべての点での例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるゴルフクラブヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるフェースパーツを示す斜視図である。
【図３】図２に示すフェースパーツの変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるゴルフクラブヘッドの部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるゴルフクラブヘッドの部分断面図である。
【図６】図５に示す構造の変形例を示す部分断面図である。
【図７】金属層の形成装置の一部を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ ゴルフクラブヘッド、２ フェース部、３ 開口部、４ ソール部、４ａ，２０ａ 内側表面、５ クラウン部、６ サイド部、７，１０，１１ 金属層、８ 凹部、９ カバープレート、１２ 加熱部、１３ 金属粉末供給部、１４ ノズル部、２０ フェースパーツ、２１ 第１金属層、２２ 第２金属層、２３ 第３金属層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびにゴルフクラブに関し、特にヘッド表面上に形成された金属層を備えたゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平８−５２２４３号公報をはじめとする幾つかの特許文献において、ゴルフクラブヘッドの外表面上に低温溶射により被覆層を形成することが提案されている。
【０００３】
上記特開平８−５２２４３号公報には、設計の自由度、強度の向上、製造の容易化のために、摩擦を受ける面を粗面に形成し、該粗面に略４０℃〜１００℃での低温溶射により表装金属の被覆層を形成することが記載されている。
【０００４】
また、特開２００２−３２５８６９号公報には、フェースの引張り強度を高くして硬度を上げるべく、ゴルフクラブヘッドの打撃面上に、４０℃前後での超硬合金の低温溶射により被覆層を形成することが記載されている。
【０００５】
さらに、特開２００２−３６０７４８号公報には、フェースを、穴開き板体と、その少なくとも片面を覆う被覆体とで形成したゴルフクラブヘッドにおいて、被覆体を４０℃前後での超硬合金の低温溶射により形成し、フェースのベースとなる穴開き板体の補強や穴の閉鎖を容易に行えるようにすることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−５２２４３号公報
【特許文献２】特開２００２−３２５８６９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６０７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記各特許文献に記載の低温溶射では、一旦金属材料を融点以上に加熱して溶融させた上で上述のような温度で溶射するので、被覆層の形成により母材であるゴルフクラブヘッドに熱影響を及ぼしてしまう。特に、被覆層を厚く形成した場合に、熱影響が顕著となり、当該被覆層を形成した部分が変質する等して特性が劣化することが懸念される。また、このような望ましくない熱影響を軽減すべく、別途熱処理を行なう等の処理が必要となる場合もある。
【０００７】
したがって、上記各特許文献に記載の手法では、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら、ゴルフクラブヘッドの表面上に様々な形態や材質の金属層を形成することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら形成された様々な形態や材質の金属層を有するゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るゴルフクラブヘッドは、金属製外殻構造のヘッド本体と、該ヘッド本体の一部表面上に形成された金属層とを備える。金属層は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている。ここで、上記「金属製外殻構造」とは、本願明細書では、金属を主体とした材質で外殻が形成されていることを意味し、非金属部分が含まれていてもよい。また、上記「変質層」とは、本願明細書では、溶融状態の材料を用いて金属層を形成したことが影響して、金属層とヘッド本体との少なくとも一方が変質もしくは脆弱な化合物が生成することで形成された層のことをいう。
【００１０】
上記金属層は、同じ材質の複数の金属層を積層したものであってもよいが、材質の異なる複数の金属層を積層したものであってもよい。たとえばヘッド本体の表面上に形成された第１金属層と、該第１金属層の表面上に形成され第１金属層とは異なる材質の第２金属層とを含むものであってもよい。また、金属層の厚みを局所的あるいは金属層全体にわたって変化させてもよい。
【００１１】
ヘッド本体は、たとえば内部空間と、フェース部とを含むものであってもよい。この場合、フェース部において内部空間に向く側の表面である内側表面上に上記金属層を形成することができる。また、ヘッド本体は、内部空間と、ソール部とを含むものであってもよいが、この場合、ソール部において内部空間に向く側の表面である内側表面上に上記金属層を形成することができる。さらに、上記ソール部において外側に向く側の表面である外側表面上に上記金属層を形成してもよい。また、ヘッド本体は、表面に凹部を含むものであってもよい。この場合、該凹部内に上記金属層を形成することができる。
【００１２】
本発明に係るゴルフクラブヘッドは、他の局面では、金属製外殻構造のヘッド本体と、ヘッド本体の一部表面上に形成され金属とセラミックの複合材料で形成された複合材料層とを備え、該複合材料層は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている。
【００１３】
本発明に係るゴルフクラブは、上述のいずれかの構成を有するゴルフクラブヘッドを備える。
【００１４】
本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は、次の各工程を備える。金属製外殻構造のヘッド本体の少なくとも一部を作製する。金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度でありかつ超音速で流れる作動流体を用いて、固相状態の前記金属粉末を加速して上記ヘッド本体の一部表面に吹き付けることで、上記一部表面上に金属層を形成する。なお、上記ヘッド本体は、１つのパーツで構成してもよく、複数のパーツで構成してもよい。また、上記金属粉末は、ヘッド本体の一部表面に近い位置から吹き付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブでは、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく金属層が形成されているので、ゴルフクラブヘッドは、該金属層の形成による熱影響が抑制され、所望の特性を備えたものとなる。また、金属層は、たとえば下記のような手法で形成可能である。したがって、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら様々な形態や材質の金属層を形成することが可能となる。
【００１６】
本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法によれば、金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度でありかつ超音速で流れる作動流体を用いて、固相状態の金属粉末を加速して上記ヘッド本体の一部表面に吹付けることで、ヘッド本体の一部表面上に金属層を形成しているので、ゴルフクラブヘッドへの熱影響を抑制しながら様々な形態や材質の金属層を形成することができる。
【００１７】
本発明によれば、ゴルフクラブヘッドの表面上に、上記のように様々な形態や材質の金属層を形成できるので、従来では予想もできなかったような各部の構成を採用してゴルフクラブヘッドの特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の幾つかの実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。本発明の実施の形態におけるゴルフクラブは、後述するゴルフクラブヘッドと、シャフトと、グリップとを備える。なお、シャフトおよびグリップとしては周知のものを採用可能である。また、本発明は、ウッドゴルフクラブに有用であるが、アイアンゴルフクラブやパターに適用することも可能である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるゴルフクラブヘッド１の分解斜視図である。図１に示すように、本実施の形態１におけるゴルフクラブヘッド１は、金属製外殻構造のヘッド本体を備える。該ヘッド本体の材料としては、チタンやチタン合金をはじめとする様々な金属材料を使用可能である。
【００１９】
なお、図１の例では、内部空間を維持した中空構造のゴルフクラブヘッド１を例示しているが、内部空間に発泡材等の物質を充填するようにしてもよい。また、金属部材と非金属部材とを組み合せてゴルフクラブヘッド１を作製することも可能である。
【００２０】
ヘッド本体は、フェース部２と、ソール部４と、クラウン部５と、ソール部４とクラウン部５とを接続するサイド部６とを備える。図１の例では、ヘッド本体は、複数のパーツを組合せて形成されている。具体的には、ヘッド本体は、該ヘッド本体の主要部を構成するヘッド本体基部と、該ヘッド本体基部に固着されるフェースパーツ２０とを備える。
【００２１】
図１に示すヘッド本体は、フェース部２の中央部に開口部３を有し、該開口部３にフェース部２の中央部を形成するフェースパーツ２０が固着される。なお、開口部３の位置や数を変更したり、ヘッド本体を、ヘッド本体基部と、該ヘッド本体基部に装着される２種以上のパーツとで作製してもよい。たとえば、ヘッド本体基部として、クラウン部５の中央部に開口部を有し、クラウン部５の周縁部と、フェース部２と、サイド部６と、ソール部４とが一体成形されたものや、フェース部２とクラウン部５の中央部にそれぞれ開口部を有し、フェース部２およびクラウン部５の周縁部と、サイド部６と、ソール部４とが一体成形されたもの等が考えられる。なお、フェース部２、ソール部４、クラウン部５およびサイド部６の少なくとも一つに単数または複数の開口部を設けることも考えられる。
【００２２】
上記ヘッド本体基部の材質としては、たとえば鋳造成形が可能となる材料であるチタン合金（たとえばαβチタン合金：Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等）を挙げることができる。他方、ヘッド本体基部の開口部を閉じるように装着される金属製パーツとしては、チタン合金やマグネシウム合金等からなる金属製板材等を挙げることができる。また、ヘッド本体基部の開口部を閉じるように装着される非金属製パーツとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の非金属製板材等も使用することができる。
【００２３】
本実施の形態１では、フェースパーツ２０の材質として、αβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）やβ系チタン合金（Ｔｉ−２２Ｖ−４Ａｌ，Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−４Ｖ−４Ａｌ等）を使用し、フェースパーツ２０を溶接等によりヘッド本体基部に接合することが考えられる。このフェースパーツ２０は、鍛造や圧延等により作製することができる。
【００２４】
クラウン部５に開口部を設ける場合には、ヘッド本体基部よりも低比重の金属材料からなるクラウンパーツを、ヘッド本体基部に接着等の手法で固着することが考えられる。また、ヘッド本体基部よりも低比重であるＦＲＰ等の非金属材料でクラウンパーツを作製することも考えられる。このようにクラウンパーツを低比重の材料で作製することにより、ヘッドの低重心化を図ることができる。なお、ヘッド本体基部と同様の材料からなる板材をクラウンパーツとして使用してもよい。
【００２５】
サイド部６やソール部４に開口部を設けた場合も、ヘッド本体基部と比重の異なる材質で構成されるパーツをヘッド本体基部に固着し、ゴルフクラブヘッドの質量分布等を調整するようにしてもよい。
【００２６】
図２に、本実施の形態１におけるフェースパーツ２０の１つの構造例を示し、図３に、フェースパーツ２０の他の構造例を示す。
【００２７】
図２や図３に示すように、本実施の形態１では、金属製外殻構造のヘッド本体の一部表面上に金属層を形成している。より詳しくは、ヘッド本体の一部を構成するフェースパーツ２０の表面であって、ヘッド本体の内部空間側を向く内側表面２０ａ上に複数の金属層を形成している。
【００２８】
図２に示すフェースパーツ２０は、圧延されたαβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の板材にプレス加工を施して所定形状の板材を得た後に、該板材に曲げ加工を施すことで作製することができる。
【００２９】
フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に、フェースパーツ２０の外周に沿う外形を有する第１金属層２１を形成する。図２の例では、フェースパーツ２０の外周縁と、第１金属層２１の外周縁とを離隔させている。この離隔量は、任意に設定可能である。
【００３０】
上記の第１金属層２１は、フェースパーツ２０との間に熱に起因する変質層を介在することなく、内側表面２０ａに局所的に食込むように該内側表面２０ａと密着して形成されている。
【００３１】
このように、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく第１金属層２１を形成しているので、フェースパーツ２０への熱影響を抑制することができる。また、第１金属層２１は、後述のように金属材料を吹付ける等して形成可能であるので、様々な形態や材質のものとすることができる。したがって、ゴルフクラブヘッド１への熱影響を抑制しながら所望の形態や材質の金属層をゴルフクラブヘッド１の表面上に形成することが可能となる。それにより、反発特性や耐久性を思い通りにコントロールすることができる。
【００３２】
第１金属層２１は、フェースパーツ２０の材質とは異なる材質、たとえば純チタンで構成する。第１金属層２１の厚みは任意に設定可能であるが、本実施の形態１では、第１金属層２１の厚みを０．５ｍｍ程度とする。これに対し、フェースパーツ２０の厚みは、２ｍｍ程度とすればよい。
【００３３】
上記の第１金属層２１上に第２金属層２２を形成する。第２金属層２２の外形は、図２の例では略楕円形状であるが、任意の形状とすることができる。この第２金属層２２も、第１金属層２１と同じ材質である純チタンで０．５ｍｍ程度の厚みに形成される。該第２金属層２２と第１金属層２１との間の界面状態も、フェースパーツ２０と第１金属層２１との間の界面状態と同様の状態となる。
【００３４】
上記のように、フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に、第１金属層２１と第２金属層２２とを形成することにより、フェースパーツ２０の厚みをその中央部に向かって段階的に厚くすることができる。つまり、鍛造等によりフェースパーツ２０の厚みを段階的に厚くした場合と等価な状態を実現することができる。また、各金属層の厚みを高精度かつ複雑に変化させることもできるので、フェース部２の反発特性を調整することも可能となる。
【００３５】
なお、図２の例では、第１金属層２１の材質と第２金属層２２の材質とを同一としたが、第１金属層２１の材質と第２金属層２２の材質とを異ならせてもよい。たとえば、第１金属層２１の材質を純チタンとし、第２金属層２２の材質をアルミニウムとすることも可能である。
【００３６】
本実施の形態１では、フェースパーツ２０の材質と各金属層の材質をも異ならせているが、このようにフェースパーツ２０上に異なる材質の金属層を形成することにより、従来では考えられなかったようなフェース部２の極端な剛性分布を実現することもできる。それにより、フェース部２の反発特性を多様に制御することもできる。
【００３７】
また、図２の例では、第１金属層２１の厚みと第２金属層２２の厚みとを同一としたが、第１金属層２１の厚みと第２金属層２２の厚みとを異ならせてもよい。たとえば、第１金属層２１の厚みを０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度と薄くし、第２金属層２２の厚みを０．７ｍｍ〜０．８ｍｍ程度として第１金属層２１の厚みよりも厚くすることが考えられる。
【００３８】
また、第１金属層２１と第２金属層２２とを積層することなく、これらが共にフェースパーツ２０の内側表面２０ａと接するように内側表面２０ａ上に形成してもよい。たとえば第１金属層２１と第２金属層２２とを隣り合う位置に配置してもよく、これらを離隔して形成してもよい。
【００３９】
次に、図３を用いて、本実施の形態１の変形例について説明する。図３に示すように、本変形例では、３層の金属層を形成している。より詳しくは、フェースパーツ２０の内側表面２０ａの中央部上に、略円形の外形形状を有する第１〜第３金属層２１〜２３を形成している。第１〜第３金属層２１〜２３の外形で囲まれる領域の面積は、第１〜第３金属層２１〜２３の順に小さくなる。第１〜第３金属層２１〜２３も、０．５ｍｍ程度の厚みの純チタンで構成する。この第１〜第３金属層２１〜２３の場合も、各層の材質や厚みを異ならせてもよい。たとえば、第１金属層２１をチタンで構成し、第２金属層２２をアルミニウムで構成し、第３金属層２３を銅で構成することも可能である。
【００４０】
次に、図２に示す本実施の形態１におけるゴルフクラブヘッドの製造方法について説明する。
【００４１】
まず、鋳造等の既知の手法で、αβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製のヘッド本体を作製する。また、上述のように、圧延されたαβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の板材にプレス加工を施して所定形状の板材を作製した後に、該板材に曲げ加工を施すことでフェースパーツ２０を作製する。なお、複数のパーツを組合せてゴルフクラブヘッドを作製する場合には、各パーツを上記手法や、鍛造等の上記以外の適切な既知の手法で作製すればよい。
【００４２】
そして、フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に、純チタンで構成された第１と第２金属層２１，２２を順次０．５ｍｍの厚みに形成する。これらの金属層の形成するには、たとえば図７に示すようなスプレーヘッドを有する装置を使用すればよい。この装置は、図７に示す加熱部（ヒーター）１２、金属粉末供給部１３およびノズル部１４を備える。
【００４３】
上記のスプレーヘッドに、図示しない作動ガス供給源からＨｅやＮ２等の高圧（たとえば０．５〜３．０ＭＰａ程度）の作動ガスを供給し、加熱部１２で２００℃〜３００℃程度の温度（融点または軟化温度よりも低い温度）に加熱する。この加熱された高圧の作動ガスが、ノズル部１４で超音速に加速される。そして、超音速に加速された作動ガス中に金属粉末供給部１３から金属粉末材料である純チタン粉末（たとえば１０μｍ以下程度の粒径）を投入し、この純チタン粉末を加速してターゲットであるフェースパーツ２０の内側表面２０ａに吹き付ける。
【００４４】
このとき、純チタン粉末の速度が上記のように非常に速く、また溶融せず固相状態のままなので、純チタン粉末は、熱によって変質することなく、フェースパーツ２０の内側表面２０ａに強く衝突し、当該表面に減り込んだような状態で塑性変形する。
【００４５】
それにより、フェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に緻密な純チタンの層である第１金属層２１を形成することができる。また、第１金属層２１がフェースパーツ２０の表面に局所的に入り込んだような状態で形成される（投錨効果）ので、第１金属層２１とフェースパーツ２０との接触面積を増大することができ、第１金属層２１とフェースパーツ２０との密着強度を高くすることもできる。
【００４６】
第１金属層２１を形成するに際し、フェースパーツ２０の内側表面２０ａに予めブラスト処理を施す等して表面を粗面化しておいてもよい。この場合には、さらに第１金属層２１とフェースパーツ２０との接触面積を増大することができ、第１金属層２１とフェースパーツ２０との密着強度を向上させることができる。したがって、上記のような粗面化処理は、フェースパーツ２０のようにボールを打撃した際の衝撃や変形量が大きな部分上に金属層を形成する場合に有効である。
【００４７】
さらに、純チタン粉末が溶融せず固相状態のままフェースパーツ２０の内側表面２０ａに吹き付けられて第１金属層２１が形成されるので、フェースパーツ２０との間に熱に起因する変質層や脆弱な化合物が形成されるのを効果的に抑制することもできる。
【００４８】
また、材料を吹き付ける速度や時間を制御することで、第１金属層２１の厚み制御も容易である。さらに第１金属層２１の厚みを極端に変化させることも可能であり、鍛造では不可能であると考えられる程度の厚み分布（偏肉）とすることも可能である。また、たとえばマスク部材の形状を変化させるだけで、第１金属層２１の平面形状を任意の形状とすることができる。
【００４９】
さらに、フェースパーツ２０の材質に関係なく、第１金属層２１の材質を選択することも可能である。たとえば、フェースパーツ２０と第１金属層２１の組合せを、鉄系材料、チタン、アルミニウム、マグネシウム、銅等の中から任意に選択することができる。
【００５０】
その上、たとえばフェースパーツ２０の一部の厚みが設計値よりも薄くなった場合に、その厚みの薄い箇所に第１金属層２１のような金属層を形成することで、フェースパーツ２０の厚みを設計値に合わせるようにすることもできる。つまり、ゴルフクラブヘッドの各部の局所的な厚みが設計値よりも薄くなった場合に、それを補完することができる。それにより、量産品の反発係数のばらつきを抑制して不良率を低減することができ、コスト削減を図ることもできる。
【００５１】
ここで、第１金属層２１の外周形状を図２に示すような形状とするには、環状のマスク部材をフェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に接着して、フェースパーツ２０の内側表面２０ａを選択的に露出させた状態で、純チタン粉末を吹き付ければよい。
【００５２】
また、スプレーヘッドをフェースパーツ２０の内側表面２０ａに近づけた状態で、純チタン粉末の上記吹付けを行なうことが好ましい。たとえば、フェースパーツ２０の内側表面２０ａを、ノズル部１４の先端開口部の中心から１５ｍｍ程度離隔した状態で、純チタン粉末の上記吹付けを行なうことが好ましい。
【００５３】
比較的広い範囲にわたって第１金属層２１を形成する場合には、スプレーヘッドを移動させながら第１金属層２１を形成することとなるが、その際のスプレーヘッドの移動速度は、たとえば１００ｍｍ／ｓ程度の速度でよい。
【００５４】
上記のようにして第１金属層２１を形成した後に第２金属層２２を形成することとなるが、この第２金属層２２の場合も、基本的に第１金属層２１の場合と同様の手法で形成することができる。
【００５５】
すなわち、第１金属層２１の形成後に、第１金属層２１形成用のマスクを取り外し、第２金属層２２の形成用の環状のマスクをフェースパーツ２０の内側表面２０ａ上に接着する。そして、第１金属層２１の場合と同様の手法で第２金属層２２を形成すればよい。その際のスプレーヘッドの移動速度は、厚みを考慮しながら任意に設定可能である。
【００５６】
上記のようにしてフェースパーツ２０の表面上に金属層を形成した後、必要に応じてフェースパーツ２０に熱処理を施す。その後、ヘッド本体とフェースパーツ２０とを接合する。本実施の形態の場合、溶接によってヘッド本体とフェースパーツ２０とを接合する。その後、表面処理や、装飾等の様々な工程を経て、ゴルフクラブヘッド１を作製することができる。ゴルフクラブヘッド１を作製した後は、該ゴルフクラブヘッド１とシャフトおよびグリップとを結合し、ゴルフクラブを作製することができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態２におけるゴルフクラブヘッド１の断面図である。
【００５７】
本実施の形態２では、ゴルフクラブヘッド１の外表面の少なくとも一部上に、単数または複数の金属層を形成する。この金属層の材質としては、実施の形態１の場合と同様のものを採用可能である。このようにゴルフクラブヘッド１の外表面上に金属層を形成することにより、各部の補強や質量分布の調整を行なえるが、ゴルフクラブヘッド１の形状修正や外観修正をも行なうことができる。
【００５８】
図４の例では、ソール部４の底面上に選択的に金属層７を形成し、該金属層７の厚みをフェース部から離れるにつれて増大させている。このような金属層７を形成することにより、ゴルフクラブヘッド１のロフト角やライ角を調整することができる。
【００５９】
金属層７は、フェース面上、クラウン部５の外表面上、サイド部６の外表面上に形成することもできる。フェース面に金属層７を形成することにより、見た目のフェース角度を調整することができ、クラウン部５やサイド部６の外表面上に金属層７を形成することにより、様々な外観上の変化を付与することができる。
【００６０】
また、ゴルフクラブヘッド１の外表面にピンホールのような不良箇所が存在する場合には、当該箇所を覆うように金属層７を形成し、その後金属層７に研磨等の表面処理を施すことも考えられる。この場合には、ピンホールのような不良箇所を目立たなくすることができ、不良率を低減することができる。また、鋳造でヘッド本体等を作製した場合であって鋳肌の状態が悪い場合にも、当該箇所を覆うように金属層７を形成し、適切な表面処理を施すことで、外観不良を低減することもできる。
【００６１】
さらに、たとえばチタンフェースアイアンのフェース部とヘッド本体との間の隙間のようなゴルフクラブヘッド１の各部の間の隙間（凹部）が目立たないようにすべく、当該隙間（凹部）に金属層７を形成した後に、研磨処理を施して隙間（凹部）に金属層７を埋め込むことも考えられる。この場合には、外観不良を低減できることに加え、外観を向上することもできる。
【００６２】
さらに、ソール部４の底面上とクラウン部５の外表面上との少なくとも一方の表面上に金属層７を形成した場合には、ソール部４やクラウン部５の剛性を調整することができ、打球音を改善することもできる。たとえば、リブ状または帯状の金属層７を、ソール部４の底面上とクラウン部５の外表面上とに形成することが考えられる。この場合に、金属層７の材質、幅、長さ、高さ等を適切に調整することにより、打球音を微調整することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図５および図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態３におけるゴルフクラブヘッド１の部分断面図であり、図６は、本実施の形態３の変形例におけるゴルフクラブヘッド１の部分断面図である。
【００６３】
本実施の形態３では、ゴルフクラブヘッド１の外表面と内表面の少なくとも一方の表面上に金属層を形成する。このとき、前述の手法で金属層を形成することにより、高い成形精度で金属層を形成することができる。それにより、上述の各実施の形態の場合と同様に金属層を形成した部分のゴルフクラブヘッド１を補強できることに加えて、ゴルフクラブヘッド１の質量調整を行なうことができる。
【００６４】
金属層の厚みは数μｍ〜５ｍｍ程度と薄くすることも、５〜５０ｍｍ程度に比較的厚い値とすることも、５０〜１００ｍｍ以上程度とかなり厚くすることも理論的には可能である。そして、金属層を比較的厚く形成することで、該金属層を錘部として有効に機能させることができる。この場合には、従来のようにゴルフクラブヘッド１に錘部材を別途装着する必要がなくなり、従来と比較すると格段に容易に錘部を設けることができる。
【００６５】
また、ゴルフクラブヘッドの内側表面を含む表面上に金属層を形成するだけでよいので、ソール部４、クラウン部５、サイド部６のいずれにも容易に金属層を形成することができる。つまり、ゴルフクラブヘッド１の質量調整部を、ゴルフクラブヘッド１の表面上の任意の箇所（単数でも複数でもよい）に、必要な量および数（単数でも複数でもよい）だけ容易に形成することができる。
【００６６】
図５の例では、ソール部４の表面に凹部８を設け、該凹部８内に金属層１０を形成している。金属層１０を積層する量により、ゴルフクラブヘッド１の重心高さを制御することができる。また、凹部８をフェース部から離れた側であるバック部側に配置することで、金属層１０を積層する量によって重心深度を制御することができ、たとえばボールの弾道を高くすることができる。
【００６７】
金属層１０の材質としては、ヘッド本体を構成する材質よりも比重の大きな材質を使用することが好ましい。たとえばヘッド本体をαβチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）のようなチタン合金で構成した場合には、銅のような比重の比較的大きな材質で金属層１０を構成することが考えられる。それにより、ゴルフクラブヘッド１の重心位置を容易に調整することができる。
【００６８】
金属層１０の材料は、銅以外にも、鉄、ニッケル等様々なものが考えられる。また、各種金属材料を組合せて錘部を形成することもできる。たとえば、鉄とチタン、ニッケルと銅、鉄と銅等の様々な異素材の組合せも考えられる。
【００６９】
凹部８には、デザイン性に富んだカバープレート９を装着することも可能で、それにより、デザイン上の外観を向上できることに加えて、凹部８内に異物が入ることをも抑制することができる。カバープレート９を装着するに際し、図５に示すように、凹部８の内壁にカバープレート９を支持可能な段差部（支持部）を設けることが好ましい。それにより、カバープレート９を安定した状態でゴルフクラブヘッド１に装着することができる。
【００７０】
図６に示すように、ソール部４においてゴルフクラブヘッド１の内部空間に向く側の表面である内側表面４ａ上に、ブロック状の金属層１１を形成してもよい。この金属層１１の厚みは、たとえば１０〜２０ｍｍ程度である。このような厚みにすることで、金属層１１を錘部として有効に機能させることができる。
【００７１】
なお、ソール部４の内側表面４ａ上にプレート状やリブ状の金属層１１を形成してもよい。この場合には、金属層１１を極端に厚くすることなく必要な質量を確保することができる。本実施の形態の金属層１１を採用することで、金属層１１を任意の質量の錘としてソール面上に配置する場合に、ソール面の段差等の影響を受けず、任意の位置に配置することができる。
【００７２】
また、錘部として機能する金属層１１をゴルフクラブヘッド１のヒール部側に任意の形態で形成してもよい。それにより、ゴルフクラブヘッド１の重心位置をヒール部側にシフトさせることができ、インパクト時にゴルフクラブヘッドが返り易くなり、ボールの捕まりの良好なゴルフクラブが得られる。
【００７３】
また、上記とは反対に、錘部として機能する金属層１１をゴルフクラブヘッド１のトウ部側に任意の形態で形成してもよい。この場合には、ゴルフクラブヘッド１の重心位置をトウ部側にシフトさせることができ、インパクト時にゴルフクラブヘッドを返り難くすることができる。それにより、ゴルフクラブヘッドが返り易いプレイヤーに有用なゴルフクラブが得られる。
【００７４】
さらに、ソール部４、クラウン部５、サイド部６（バック部、ヒール部、トウ部を含む）の少なくとも２箇所に、錘部として機能する金属層１１を任意の形態で形成してもよい。
【００７５】
上述の各実施の形態では、金属製外殻構造のヘッド本体の一部表面上に金属層を形成する場合について説明したが、金属と異素材との複合材料で構成された複合材料層を、ヘッド本体の一部表面上に形成することも考えられる。具体的には、たとえば金属とセラミックの複合材料で形成された複合材料層を、ヘッド本体の一部表面上に形成することが考えられる。この場合、上記複合材料層は、ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成される。なお、複合材料としては、たとえばＷＣ−Ｃｏ系粉末、Ａｌ−ＳｉＣ系粉末、Ｃｕ−ＳｉＣ系粉末を使用可能である。
【００７６】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組合わせることも当初から予定している。また、上述の実施の形態中の構成は全てが必須というものでもない。
【００７７】
さらに、今回開示した実施の形態はすべての点での例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるゴルフクラブヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施の形態１におけるフェースパーツを示す斜視図である。
【図３】図２に示すフェースパーツの変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるゴルフクラブヘッドの部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるゴルフクラブヘッドの部分断面図である。
【図６】図５に示す構造の変形例を示す部分断面図である。
【図７】金属層の形成装置の一部を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ ゴルフクラブヘッド、２ フェース部、３ 開口部、４ ソール部、４ａ，２０ａ 内側表面、５ クラウン部、６ サイド部、７，１０，１１ 金属層、８ 凹部、９ カバープレート、１２ 加熱部、１３ 金属粉末供給部、１４ ノズル部、２０ フェースパーツ、２１ 第１金属層、２２ 第２金属層、２３ 第３金属層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製外殻構造のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の一部表面上に形成された金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）とを備え、
前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）は、前記ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、前記ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている、ゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）は、前記ヘッド本体の表面上に形成された第１金属層（２１）と、該第１金属層（２１）の表面上に形成され前記第１金属層（２１）とは異なる材質の第２金属層（２２）とを含む、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）の厚みを変化させた、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
前記ヘッド本体は、内部空間と、フェース部（２）とを含み、
前記フェース部（２）において前記内部空間に向く側の表面である内側表面（２０ａ）上に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
前記ヘッド本体は、内部空間と、ソール部（４）とを含み、
前記ソール部（４）において前記内部空間に向く側の表面である内側表面（４ａ）上に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
前記ヘッド本体は、ソール部（４）を含み、
前記ソール部（４）において外側に向く側の表面である外側表面上に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項５のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項７】
前記ヘッド本体は、表面に凹部（８）を含み、
前記凹部（８）内に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項６のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項８】
金属製外殻構造のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の一部表面上に金属とセラミックの複合材料で形成された複合材料層とを備え、
前記複合材料層は、前記ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、前記ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている、ゴルフクラブヘッド。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドを備えた、ゴルフクラブ。
【請求項１０】
金属製外殻構造のヘッド本体を少なくとも一部を作製する工程と、
金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度でありかつ超音速で流れる作動流体を用いて、固相状態の前記金属粉末を加速して前記ヘッド本体の一部表面に吹付けることで、該一部表面上に金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成する工程と、
を備えた、ゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項１】
金属製外殻構造のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の一部表面上に形成された金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）とを備え、
前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）は、前記ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、前記ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている、ゴルフクラブヘッド。
【請求項２】
前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）は、前記ヘッド本体の表面上に形成された第１金属層（２１）と、該第１金属層（２１）の表面上に形成され前記第１金属層（２１）とは異なる材質の第２金属層（２２）とを含む、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項３】
前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）の厚みを変化させた、請求項１に記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
前記ヘッド本体は、内部空間と、フェース部（２）とを含み、
前記フェース部（２）において前記内部空間に向く側の表面である内側表面（２０ａ）上に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
前記ヘッド本体は、内部空間と、ソール部（４）とを含み、
前記ソール部（４）において前記内部空間に向く側の表面である内側表面（４ａ）上に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項４のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
前記ヘッド本体は、ソール部（４）を含み、
前記ソール部（４）において外側に向く側の表面である外側表面上に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項５のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項７】
前記ヘッド本体は、表面に凹部（８）を含み、
前記凹部（８）内に前記金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成した、請求項１から請求項６のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
【請求項８】
金属製外殻構造のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の一部表面上に金属とセラミックの複合材料で形成された複合材料層とを備え、
前記複合材料層は、前記ヘッド本体との間に熱に起因する変質層を介在することなく、前記ヘッド本体の一部表面に局所的に食込むように該一部表面と密着して形成されている、ゴルフクラブヘッド。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドを備えた、ゴルフクラブ。
【請求項１０】
金属製外殻構造のヘッド本体を少なくとも一部を作製する工程と、
金属粉末の融点または軟化温度よりも低い温度でありかつ超音速で流れる作動流体を用いて、固相状態の前記金属粉末を加速して前記ヘッド本体の一部表面に吹付けることで、該一部表面上に金属層（７，１０，１１，２１，２２，２３）を形成する工程と、
を備えた、ゴルフクラブヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１１９００１（Ｐ２００９−１１９００１Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９５５４４（Ｐ２００７−２９５５４４）
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（０００００５９３５）美津濃株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（０００００５９３５）美津濃株式会社 (239)
【Ｆターム（参考）】
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