JP2010104774A - 装身具、装身具製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化ジルコニウム基材を用いながらも、色彩豊かな装身具を作成する。
【解決手段】表面に凹部が形成された酸化ジルコニウム基材を用意し、この凹部に有色材料を挿入して色彩を持たせるようにして、装身具を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネックレスや指輪、ピアス等に代表される装身具、及び該装身具の製造方法に関する。

従来、装身具としては、金、銀、プラチナ等の基材に対してダイヤモンド等を配置して装飾性を高めたものが普及している。また、最近は、酸化ジルコニウムを主成分としたセラミック基材（以下、酸化ジルコニウム基材）を用いた装身具も開発されている。この酸化ジルコニウム基材は、白又は黒の発色が美しく、また表面を研磨することで綺麗な光沢が得られる。酸化ジルコニウム基材は、外部の衝撃に強く傷がつきにくいことから、長年に亘って使用する装身具素材として好適である。なお、酸化ジルコニウムへの彩色方法としては、添加剤を用いて焼結させる方法が主である。これにより水色やクリーム色の酸化ジルコニウム基剤等も開発されている。

上述の通り、酸化ジルコニウム基材は、装身具の材料として利点が多いが、単色素材であり、また高硬度であって脆いという特徴がある。従って、加工性が極めて悪いため、結局、焼結時の成形型によって、酸化ジルコニウム基材の形状を決定し、その後は表面研磨を行うのみで用いなければならないという問題があった。

例えば、本出願時において未公知の加工実験によると、マシニングセンタを用いてダイヤモンド電着工具で切削加工すると、ダイヤモンド粒子間にスラッジによる目づまりが発生した。更に、切削性能の低下に加えて、ダイヤモンド層の剥離による工具摩耗が助長されるという問題があった。更に、マシニングセンタによる仕上がり時には、その脆弱性から、酸化ジルコニウム基材にチッピング（かけ）やクラック（ひび割れ）が生じてしまうという問題もあった。従って、酸化ジルコニウム基材に対して繊細なデザインを施すことが困難であった。

また、酸化ジルコニウム基材は単色であり、複数色やマーブル調の模様を人工的に施すことが困難であり、装身具としての利用に限界があるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、酸化ジルコニウム基材に対して着色効果を発揮させ、装飾性の高い装身具を得ることを目的としている。

本発明は、以下の手段によって、上記課題を解決したものである。

上記目的を達成する本発明は、表面に凹部が形成された酸化ジルコニウム基材と、前記凹部に挿入される有色材料と、を備えることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記有色材料が、前記凹部の輪郭と略一致する天然石であることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記天然石が、光透過性を有する素材であることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記天然石が、着色された瑪瑙であることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記有色材料が、前記酸化ジルコニウム基材の熱膨張率と略一致するように、釉薬の成分をが調整されることで得られる七宝を含んで構成されていることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、焼結後の前記酸化ジルコニウム基材を加工工具の回転軸方向に対して傾斜配置し、該酸化ジルコニウム基材に対して前記加工工具を片当たりさせた状態で、前記凹部が加工形成されたものであることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、ダイヤモンド砥石が先端に形成される加工工具を回転させると共に、該加工工具を回転軸方向に超音波振動させることで、焼結後の前記酸化ジルコニウム基材の前記凹部が加工形成されたものであることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記凹部に挿入される前記有色材料に孔を施すことで、前記孔を介して、前記酸化ジルコニウム基材の前記凹部の底面を外部に露出させることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記凹部内に、加工工具による加工紋が残存されていることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記酸化ジルコニウム基材が白色等の発色材料であると共に、前記凹部の底面は、前記酸化ジルコニウム基材の表面と水平となる平面に加工されており、前記凹部に挿入される前記有色材料を光透過性を有する素材とすることで、前記酸化ジルコニウム基材の前記平面の発色と、前記有色材料の発色を混合させることを特徴とする装身具である。

上記目的を達成する本発明は、酸化ジルコニウム基材に対して凹部を形成し、前記凹部に有色材料を挿入することを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記有色材料として、前記凹部の輪郭と略一致する天然石を用いることを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記天然石が、光透過性を有する素材であることを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記天然石が、着色された瑪瑙を用いることを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記有色材料として、七宝を用いることを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、焼結後の前記酸化ジルコニウム基材を加工工具の回転軸方向に対して傾斜配置し、該酸化ジルコニウム基材に対して前記加工工具を片当たりさせた状態で、前記凹部を加工形成することを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、ダイヤモンド砥石が先端に形成される加工工具を回転させると共に、該加工工具を回転軸方向に超音波振動させることで、焼結後の前記酸化ジルコニウム基材の前記凹部を加工形成することを特徴とする装身具製造方法である。

上記目的を達成する本発明は、上記発明において、前記加工工具の先端径は、１．５ｍｍ以下に設定されることを特徴とする装身具製造方法である。

本発明によれば、酸化ジルコニウム基材を用いながらも美しい色彩が付加された装身具を得ることが可能となる。

本発明の実施形態に係る装身具の分解図である。 同装身具の正面図及び斜視図である 同装身具を製造する際の荒削り工程を示す図である。 同装身具の仕上げ工程を示す図である。 同装身具の酸化ジルコニウム基材と瑪瑙の嵌め合い状態を示す断面図である。 本発明の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の実施形態の他の例を示す図である。 本発明の実施形態の他の例の加工紋を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。

図１には、本発明の実施の形態の例に係る装身具１の分解図が示されている。この装身具１は、酸化ジルコニウム基材１０と、有色材料の一種である瑪瑙２０を有して構成されている。酸化ジルコニウム基材１０は、白色酸化ジルコニウムを主原料としたセラミックの板状部材で構成されている。また、瑪瑙２０は、天然状態の瑪瑙にオレンジ色のマーブル調に着色した板状部材で構成されている。瑪瑙２０は、石英を含んでいることから光透過性を有している。ここでは、瑪瑙２０の輪郭を、錦鯉の輪郭となるように装飾している。

酸化ジルコニウム基材１０の外形は、装飾を施した複雑な形状となっている。また、酸化ジルコニウム基材１０の表面には、瑪瑙２０を収容するための凹部１２が形成されている。また、中央には装飾目的の開口１６が形成されている。凹部１２の外形は、瑪瑙２０と略一致する錦鯉の輪郭となっている。なお、凹部１２と瑪瑙２０の嵌め合い精度は、例えば、Ｈ７程度に設定されている。

図２は、酸化ジルコニウム基材１０と瑪瑙２０を嵌め合わせた状態の写真である。瑪瑙２０単体では、その光透過性によって様々な背景が映ってしまい装飾性は低い。しかし、極めて明るい白色を発色する酸化ジルコニウム基材１０に挿入されると、瑪瑙２０のオレンジ色のマーブル調が綺麗に視認できるようになる。つまり、酸化ジルコニウム基材１０の白色を背景として、鮮やかな錦鯉が浮かび上がる。このように、従来着色が困難であった酸化ジルコニウム基材１０に対して、天然石等の有色材料を埋め込むことで、間接的に着色した状態を生成することができる。

図３は、焼結後の酸化ジルコニウム基材１０に対して、凹部１２を荒削りする加工工程が示されている。

本実施形態では、凹部１２を形成するために、超音波ロータリー加工機１００を使用する。超音波ロータリー加工機１００のスピンドルは、先端に形成されるダイヤモンド砥石部１１０と、このダイヤモンド砥石部１１０を同軸状態で保持する超音波ホーン部１２０と、この超音波ホーン部１２０の後端側に配置される超音波振動子１３０を有している。これらのスピンドルは、特に図示しない回転駆動装置によって、全体が回転するようになっている。超音波振動子１３０は、軸方向に超音波振動を生じさせる部品である。この超音波振動は、超音波ホーン部１２０の共振によって増幅され、先端のダイヤモンド砥石部１１０に伝達される。従って、ダイヤモンド砥石部１１０は、回転と同時に回転軸方向に超音波振動しながら、酸化ジルコニウム基材１０を叩くようにして研削していく。ダイヤモンド砥石１１０の直径は、１．５ｍｍ以下に設定されている。

更に、本加工工程では、酸化ジルコニウム基材１０を固定するために、背面側に酸化アルミニウムプレート１５０を治具として配置する。なお、酸化ジルコニウム基材１０と酸化アルミニウムプレート１５０は、機械的に固定しても良く、接着剤を用いて固定しても良い。更に、酸化ジルコニウム基剤１０は、ダイヤモンド砥石部１１０の研削方向（進行方向／回転軸方向に対して垂直方向）に対して、切削表面を３０度以上傾斜させる。このようにすると、ダイヤモンド砥石部１１０の先端が片当たり状態となる。この荒削り工程によって、凹部１２の全域を、一定の深さで切削することが出来る。

酸化ジルコニウム基材１０を傾斜させて、超音波ロータリー加工を行うと、超音波振動するダイヤモンド砥石部１１０の環状の角部が、酸化ジルコニウム基材１０に突き刺すようにして研削していく。これにより、ダイヤモンド砥石部１１０の底面が面接触する場合より、工具に作用する負荷（反力）が小さくなり、且つ、削りカス等も円滑に外側に排出されて目づまりが抑制される。従って、ダイヤモンド砥石部１１０の摩耗も極端に少なくなる。同時に、酸化ジルコニウム基材１０に作用する衝撃や外力も小さくなることから、カケやひび割れが殆ど生じない。実際に、直径１ｍｍ以下の砥石を利用可能となる。また、酸化ジルコニウム基材１０の凹部１２深さを３．０ｍｍとした場合に、その周壁の厚みを０．４ｍｍまで薄く加工しても、カケやひび割れを生じさせないで済むことが本発明者の実験により明らかとなっている。

荒削り完了後は、凹部１２の底面を平面研削してもよい。この平面研削は、底面の微細凹凸を仕上げるだけで済むので、任意の加工方法で適宜行うことが可能である。

なお、通常のマシニングセンタにおいて、１．５ｍｍ以下の工具を利用して酸化ジルコニウム基材１０を荒削り加工する場合、工具の摩耗や酸化ジルコニウム基材のチッピング量等が大きすぎて、加工時間やコストを考えると現実的ではない。一方、本実施形態では、マシニングセンタよりも３倍以上の速度で、極めて高精度に荒削り加工する事が可能となっている。

図４には、凹部１２の外壁加工工程が示されている。凹部１２の外壁１２Ａを加工する際は、更に小さいダイヤモンド砥石部１１０を用いる。この際、酸化ジルコニウム基材１０を微少傾斜させることで、凹部１２の開口側が狭く、底面１２Ｂ側が広くなるように外壁１２Ａを形成する。これにより、瑪瑙２０等の有色材料を挿入する際に、焼きばめによって瑪瑙２０の脱落を防止できる。更に、ダイヤモンド砥石部１１０の先端を利用して、基底１２Ｂの外縁に逃がし溝１２Ｃを形成する。これにより、瑪瑙２０の角と、凹部１２の角が接触して、瑪瑙２０が浮き上がってしまうことを防止できる。更に逃がし溝１２Ｃ内に接着剤を充填することで、瑪瑙２０と凹部１２を接着することが可能となる。

凹部１２と瑪瑙２０の嵌め合い状態を、図５に拡大して示す。凹部１２に対して瑪瑙２０を嵌め込む際には、酸化ジルコニウム基剤２０を加熱して膨張させ、更に、逃がし溝１２Ｃに接着剤を充填した状態で、凹部１２内に瑪瑙２０を挿入する。酸化ジルコニウム基剤２０が冷めると、凹部１２の外壁１２Ａの開口側が狭くなり、瑪瑙２０が脱落しなくなる。また、凹部１２の底面１２Ｂ側の周縁に逃がし溝１２Ｃが形成されているので、瑪瑙２０の背面側の角部２０Ａとの干渉が回避されて、瑪瑙２０の浮き上がりが抑制される。また、この逃がし溝１２Ｃ内の接着剤が、瑪瑙２０と一緒に硬化して両者を接着させる。

なお、本実施形態では、凹部１２の外壁１２Ａを傾斜させ、焼きばめを利用して瑪瑙２０を固定する場合を示したが、接着剤のみを利用する場合は、外壁１２Ａを略垂直に形成することも勿論可能である。

以上、本実施形態では、有色材料として、天然石である瑪瑙２０を利用する場合に限って示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示されるように、酸化ジルコニウム基材１０の凹部１２内を、七宝３０によって着色することも可能である。この際、凹部１０内に釉薬（鉱物質の微粉末を水とフノリでペースト状にしたもの）を乗せ、高温（８００度前後）で釉薬を焼成させる。この結果、釉薬がガラス様あるいはエナメル様の美しい彩色を放つ。この際も、凹部１２の外壁を傾斜させることで、七宝の脱落を防止することが可能となる。なお、七宝の熱膨張率と酸化ジルコニウム基材１０の熱膨張率が略一致するように、釉薬の成分を調整することが望ましい。

また、本実施形態では、瑪瑙２０の外形（輪郭）を錦鯉の形に加工する場合を示したが、本発明はこれに限定されない。図７に示されるように、瑪瑙２０の内部に孔２０Ｃ等を施して、酸化ジルコニウム基材１０の凹部１２の底面１２Ｂを外部に露出させることも好ましい。これにより、瑪瑙２０の着色効果と、酸化ジルコニウム本来の単色の美しさを混在させることが可能となり、より装飾的の高い装身具を得ることができる。この際、底面１２Ｂを艶出し研磨しても良いが、一方で、荒削りや表面加工した際の研削工程又は研磨工具の軌跡（加工紋）を残しておくことも好ましい。加工紋は、光を一定の模様で乱反射させることから、図８に示されるように、見る角度によって虹のように輝かせることが可能となる。

本実施形態では、天然石として瑪瑙を用いたが、本発明はこれに限定されず、他の天然石を嵌め込むことも可能である。好ましい天然石としては、光透過性を有する石英質含有材料である。また、酸化ジルコニウム基材の形状や凹部の形状、それに対応する有色材料の形状についても、本実施形態に限定されることはなく、適宜変更することが可能である。

更に本実施形態では、加工工具としてダイヤモンド砥石を示したが、このダイヤモンド砥石の形成方法としては、例えば、単結晶ダイヤモンド、メタルボンドダイヤモンド、ビトリファイドダイヤモンド、レジンボンドダイヤモンド、電着ダイヤモンド、電鋳、ダイヤモンドコートなどを用いることが出来る。また、加工工具の種類としては、例えば、穴あけ用ドリルの他、ミーリング用工具、切断用ブレード工具、研磨用工具、研削用ブレード工具等を用いることも可能である。

また本実施形態では、天然石の加工方法については特に示していないが、勿論、超音波ロータリー加工機を用いて加工する事が好ましい。また、その際には天然石を傾斜させて加工すると、カケやひび割れを抑制することが出来る。

本発明は、指輪、ネックレス、ピアス、ベルトのバックルや、ペンダント等の様々な装身具に利用可能である。

１ 装身具
１０ 酸化ジルコニウム基材
１２ 凹部
２０ 瑪瑙
１００ 超音波ロータリー加工機
１１０ ダイヤモンド砥石部
１２０ 超音波ホーン部
１３０ 超音波振動子

Claims (19)

1. 表面に部が形成された酸化ジルコニウム基材と、
   前記凹部に挿入される有色材料と、を備えることを特徴とする装身具。
2. 前記有色材料が、前記凹部の輪郭と略一致する天然石であることを特徴とする請求項１に記載の装身具。
3. 前記天然石が、光透過性を有する素材であることを特徴とする請求項２に記載の装身具。
4. 前記天然石が、着色された瑪瑙であることを特徴とする請求項２又は３に記載の装身具。
5. 前記有色材料が、前記酸化ジルコニウム基材の熱膨張率と略一致するように、釉薬の成分をが調整されることで得られる七宝を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装身具。
6. 焼結後の前記酸化ジルコニウム基材を加工工具の回転軸方向に対して傾斜配置し、該酸化ジルコニウム基材に対して前記加工工具を片当たりさせた状態で、前記凹部が加工形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の装身具。
7. ダイヤモンド砥石が先端に形成される加工工具を回転させると共に、該加工工具を回転軸方向に超音波振動させることで、焼結後の前記酸化ジルコニウム基材の前記凹部が加工形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装身具。
8. 前記凹部に挿入される前記有色材料に孔を施すことで、前記孔を介して、前記酸化ジルコニウム基材の前記凹部の底面を外部に露出させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の装身具。
9. 前記凹部内に、加工工具による加工紋が残存されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の装身具。
10. 前記酸化ジルコニウム基材が白色等の発色材料であると共に、前記凹部の底面は、前記酸化ジルコニウム基材の表面と水平となる平面に加工されており、
    前記凹部に挿入される前記有色材料を光透過性を有する素材とすることで、前記酸化ジルコニウム基材の前記平面の発色と、前記有色材料の発色を混合させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の装身具。
11. 酸化ジルコニウム基材に対して凹部を形成し、前記凹部に有色材料を挿入することを特徴とする装身具製造方法。
12. 前記有色材料として、前記凹部の輪郭と略一致する天然石を用いることを特徴とする請求項１１に記載の装身具製造方法。
13. 前記天然石が、光透過性を有する素材であることを特徴とする請求項１２に記載の装身具製造方法。
14. 前記天然石が、着色された瑪瑙を用いることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装身具製造方法。
15. 前記有色材料として、七宝を用いることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の装身具製造方法。
16. 焼結後の前記酸化ジルコニウム基材を加工工具の回転軸方向に対して傾斜配置し、該酸化ジルコニウム基材に対して前記加工工具を片当たりさせた状態で、前記凹部を加工形成することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかに記載の装身具製造方法。
17. ダイヤモンド砥石が先端に形成される加工工具を回転させると共に、該加工工具を回転軸方向に超音波振動させることで、焼結後の前記酸化ジルコニウム基材の前記凹部を加工形成することを特徴とする請求項１１乃至１６いずれかに記載の装身具製造方法。
18. 前記加工工具の先端径は、１．５ｍｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の装身具製造方法。
19. 前記凹部内に、加工工具による加工紋を残存させることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれかに記載の装身具製造方法。