JP2007261266A - サテン仕上げ表面を形成する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】硬質材料、特にセラミックス製の物体／部品に、局部的にサテン仕上げを行う方法を提案し、これによりパターンを表面上に形成できるようにする方法を提供する。
【解決手段】ＸＹ面に相対的に移動可能になるよう、物体／部品とパルス・レーザを支持するステップと、微細クレータを形成するよう、研磨表面を局部的に溶解させるのに十分なエネルギーのレーザからのパルスに、研磨表面を局部的にさらすステップと、研磨表面に微細溝を形成するために、物体／部品を、レーザに対し相対的に動かしながら、レーザ・パルスを繰り返し放出するステップとを有し、微細溝は、部分的にオーバーラップした一連の微細クレータが整合することにより形成され、微細溝は、互いに平行且つ等間隔であるサテン仕上げ表面を形成する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロテクノロジに関し、特に、硬質材料からなる物体／部品を局部的に装飾する方法に関する。本明細書において、用語「硬質材料」とは、ビッカース硬度（Vickers hardness）が１００ＨＶ以上の材料を指す。
セラミックス（例、ジルコニア（zirconia）ＺＲＯ２、アルミナ（alumina ）Ａｌ２Ｏ３）と硬質材料は、傷の付きづらいケースとリストバンドを製造する時計産業で幅広く採用されている。これらの物体／部品の表面状態は、通常研磨され、この部分にピカピカの外観を与えている。このような部品の機械的サテン（艶のある）仕上げは、やっかいな作業であるが、その理由は、これらの部品／物体は非常に硬く、機械加工することが困難な為である。さらにまた、このようなサテン仕上げによりパターンを形成することができない。その理由は、仕上げが表面全体に行われてしまうからである。
本発明は、硬質材料、特にセラミックス製の物体／部品に、局部的にサテン仕上げを行う方法を提案し、これにより、パターンを表面上に形成できるようにする。
より具体的には、本発明は、ビッカース硬度（Vickers hardness）が１０００ＨＶ以上の材料から形成され、少なくとも１つの研磨表面を有する物体／部品上に、サテン仕上げ表面を形成する方法に関し、この方法は、ＸＹ面に相対的に移動可能になるよう、前記物体／部品とパルス・レーザを支持するステップと、微細クレータを形成するよう、前記研磨表面を局部的に溶解させるのに十分なエネルギーの前記レーザからのパルスに、前記研磨表面を局部的にさらすステップと、前記研磨表面に微細溝を形成するために、前記物体／部品を、前記レーザに対し相対的に動かしながら、前記レーザ・パルスを繰り返し放出するステップとを有し、前記微細溝は、部分的にオーバーラップした一連の微細クレータが整合することにより、形成され、前記微細溝は、互いに平行且つ等間隔である。
本発明は、ビッカース硬度が１０００ＨＶ以上の材料から製造される部品に関する。特に、この部品は、ほぼ平行で且つ等間隔の微細溝が存在することにより、局部的にサテン仕上げに見える研磨表面を有する。
着色されたジルコニアＺｒＯ２製の部品が本発明の方法用に使用された。着色されたジルコニアＺｒＯ２とは、ジルコニアの安定化処理のために、酸化イットリウム（yttrium oxide）、カルシウム（calcium）、マグネシウム（magnesium）、スカンジウム（scandium）をドーピングされ、金属酸化物を含む酸化ジルコニアＺｒＯ２を意味する。本発明の変形例では、別のセラミックあるいはサーメット（cermet）も用いることができる。例えば、二酸化アルミニウム（aluminium oxide）Ａｌ２Ｏ３、チタンカーバイド（titanium carbide）ＴｉＣ、あるいは機械部品を製造するのに適した他のセラミックあるいはサーメットである。この部品の一例は、時計ケースあるいはブレスレットのリンクである。この物体は、少なくとも当業者に公知の方法により、研磨された表面を有する。
本発明の方法は、部品の研磨された表面をレーザで局部的に照射するステップを含む。このため、部品は支持部材上でレーザ・ビームの通り道に配置される。レーザは、ＸＹ面で動かし、その動きはコンピュータにより制御される。レーザは、パルス型のＮｄ：ＹＡＧレーザで、１．０６μｍの波長で７５Ｗの光学強度で、光学的にポンピングされる。レーザは、Ｑスイッチモードで使用される。レーザのスポットサイズは１００μｍで、パルス周波数は２０−４０ｋＨｚであり、パルス幅は１１μｓである。走査速度は５００−８００ｍｍ／ｓである。パターンが選択され、適宜のソフトウェアで、一連のレーザ移動コマンドに変換される。この部品の表面は、レーザ・ビームにより走査され、選択されたパターンを形成する。
かくして、処理された部品の表面の走査型電子顕微鏡で見た写真を図１に示す。レーザ・パルスの影響により、十分なエネルギーが局部的に加えられ、照射された表面は、局部的に溶融し、約５０μｍの直径の微細クレータ１０が形成される。レーザの動きと組み合わせてパルスを連続に照射することにより、ほぼ線形の微細溝１２が書き込まれる（trace）される。この微細溝１２は、部分的にオーバーラップした一連の微細クレータ１０を整列／整合させることにより、形成される。微細溝１２の中心には、微細クレータ１０がほぼ等間隔で形成されている。微細溝１２は、互いに平行で、等間隔で、部分的に重なり合っている。
これらが組合わさって、顕微鏡レベルでの組織化された凹凸面が形成される。マクロスケールでは、この表面は、特に魅力的なサテン表面仕上げを有するが、これは、ほぼ平行で且つ等間隔の微細溝が存在するからである。研磨表面とレーザによりサテン仕上げされた表面との間のコントラストにより、選択されたパターンが形成される。
特に上記の局部的なサテン仕上げ方法では、微細クレータ１０が大きく重なり合う。本発明の変形例として、微細クレータ１０は、若干重なり合いながら、且つ微細溝１２を形成するよう整合している。さらにまた、微細溝１２は並列配置されるか、あるいは平行且つ等間隔を維持しながら、互いに若干離れて配置することもできる。しかしサテン仕上げの外観は、変化することはない。
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号（付されている場合）は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
本発明の方法により処理された部品のサテン仕上げ表面を示す拡大図。
符号の説明
１０ 微細クレータ
１２ 微細溝

Claims (6)

  1. ビッカース硬度が１０００ＨＶ以上の材料から形成され、少なくとも１つの研磨表面を有する物体／部品上に、サテン仕上げ表面を形成する方法において、
    （Ａ） ＸＹ面に相対的に移動可能になるよう、前記物体／部品とパルス・レーザを支持するステップと、
    （Ｂ） 微細クレータ（１０）を形成するよう、前記研磨表面を局部的に溶解させるのに十分なエネルギーの前記レーザからのパルスに、前記研磨表面を局部的にさらすステップと、
    （Ｃ） 前記研磨表面に微細溝（１２）を形成するために、前記物体／部品を、前記レーザに対し相対的に動かしながら、前記レーザ・パルスを繰り返し放出するステップと
    を有し、
    前記微細溝（１２）は、部分的にオーバーラップした一連の微細クレータ（１０）が整合することにより、形成され、
    前記微細溝（１２）は、互いに平行且つ等間隔である
    ことを特徴とするサテン仕上げ表面を形成する方法。
  2. 前記レーザの前記物体／部品に対する相対的動きは、前記サテン仕上げ表面が前記研磨表面に対しコントラストとなるようなパターンを形成するように、制御される
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 前記材料は、セラミック材料である
    ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 前記セラミック材料は、金属酸化物である
    ことを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 互いに平行で且つ等間隔の微細溝（１２）の存在により、局部的にサテン仕上げの外観を示すような研磨表面を有する、ビッカース硬度が１０００ＨＶ以上の材料から形成される
    ことを特徴とする物体。
  6. 前記微細溝（１２）は、部分的にオーバーラップし、等間隔の微細クレータ（１０）を整合させることにより、形成される
    ことを特徴とする請求項５記載の物体。
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