JP6609043B2 - 塗膜構造、塗膜構造の形成方法および車両用ホイール - Google Patents

Description

本発明は、金属素地に形成される塗膜構造、この塗膜構造を形成する方法、この塗膜構造を有する車両用ホイールに関する。

アルミ製の車両用ホイールに形成される一般的な塗膜構造は、粉体塗装による下地塗膜と、この下地塗膜に重ねられるカラー塗膜と、さらにこのカラー塗膜に重ねられる透明なクリア塗膜からなる。この塗膜構造は薄いため、外部からはカラー塗膜の色のみならず、その下層の下地塗膜の色が加味されて視認されるが、塗膜構造全域において同一の色味で無模様であり意匠性に乏しい。

下記の特許文献１には、車両用ホイールのアルミ合金の金属素地に下地塗膜とカラー塗膜を形成した後、レーザーで特定領域の下地塗膜とカラー塗膜を除去して金属素地を露出させ、その後で全域にクリア塗膜を形成する技術が開示されている。これによれば、金属素地が露出した光輝面領域と、下地塗膜とカラー塗膜によって呈される色を有するカラー領域が混在し、カラー領域と光輝面領域のコントラストで、意匠性を向上させることができる。

特開２００９−２９３３３号公報

しかし、特許文献１の車両用ホイールでは、微妙な色味の変化や模様を楽しみたいというユーザーの要求を満足することはできない。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その一態様では、素地に複数の塗膜を積層してなる塗膜構造において、選択された塗膜は特定領域においてその外側の面に凹部または欠落部を有し、上記選択された塗膜の外側に隣接する塗膜は、上記特定領域において上記凹部または欠落部に入り込む凸部を有していることを特徴とする。
より具体的な一態様では、金属素地に積層された下塗塗膜と、上記下塗塗膜に積層された少なくとも１層のカラー塗膜と、上記カラー塗膜に積層された最外層のクリア塗膜とを備えた塗膜構造において、上記下塗塗膜と上記カラー塗膜のうちの選択された塗膜は、特定領域においてその外側の面に凹部を有し、上記選択された塗膜の外側に隣接する上記カラー塗膜または上記クリア塗膜は、上記特定領域において上記凹部に入り込む凸部を有していることを特徴とする。
より具体的な他の態様では、金属素地に積層された下塗塗膜と、上記下塗塗膜に積層された少なくとも１層のカラー塗膜と、上記カラー塗膜に積層された最外層のクリア塗膜とを備えた塗膜構造において、上記下塗塗膜と上記カラー塗膜のうちの選択された塗膜は、特定領域において欠落部を有しており、上記選択された塗膜の外側に隣接する上記カラー塗膜または上記クリア塗膜は、上記特定領域において上記欠落部に入り込む凸部を有していることを特徴とする。
上記本発明の一態様および他の態様の構成によれば、特定領域での凹部と凸部により模様を描くことができ、意匠性が向上する。

好ましくは、上記下塗塗膜と上記少なくとも１層のカラー塗膜のうち、互いに隣接する２層の塗膜が異なる色を呈し、上記互いに隣接する２層の塗膜のうちの一方が上記選択された塗膜として提供される。
上記構成によれば、特定領域とその他の領域では、異なる色を呈する塗膜の厚みの比が異なるため、類似系統の異なる色味を発現させることができ、意匠性をさらに向上させることができる。

好ましくは、上記塗膜構造において、第１カラー領域と第２カラ―領域を含み、上記第１カラー領域は複数の上記特定領域を含み、上記第２カラー領域は上記特定領域を含まない構成とする。
これによれば、近くで見ると第１カラー領域において特定領域とその他の領域の色味の相違による模様を楽しむことができ、遠目では第１カラー領域と第２カラ―領域の色味の相違による模様を楽しむことができる。

上記塗膜構造を形成する方法では、上記選択された塗膜を積層した後、当該選択された塗膜の上記特定領域にレーザーを照射することにより上記凹部または欠落部を形成し、その後で上記カラー塗膜または上記クリア塗膜を積層する。
上記方法によれば、レーザーにより種々の大きさの凹部または欠落部を形成することができる。

上記塗膜構造を車両用ホイールの意匠面に形成してもよい。

本発明によれば、類似系統の色の模様が発現するため意匠性を向上させることができる。

本発明の塗膜構造が適用される車両用ホイールの意匠面を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る塗膜構造の拡大断面図である。 図２の塗膜構造の第２カラー領域をさらに拡大して示す断面図である。 図２の塗膜構造の第１カラー領域をさらに拡大して示す断面図である。 上記塗膜構造の形成方法において、車両用ホイールの金属素地に粉体塗装により下塗塗膜を形成する工程を示す断面図である。 図５Ａの工程の後で、上記下塗塗膜にレーザーにより凹部を形成する工程を示す断面図である。 図５Ｂの工程の後で、下塗塗膜にカラー塗膜を積層させる工程を示す断面図である。 第１実施形態による実験例の測定結果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る塗膜構造の第１カラー領域の拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る塗膜構造の形成方法において、下塗塗膜にカラ―塗膜の第１層を形成する工程を示す断面図である。 図８Ａの工程の後で、上記カラー塗膜の第１層にマスキングを用いて同じカラ―塗膜の第２層を形成する工程を示す断面図である。 図８Ｂの工程の後で、クリア塗膜を形成する工程を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る塗膜構造の第１カラー領域の拡大断面図である。 本発明の第５実施形態に係る塗膜構造の第１カラー領域の拡大断面図である。 本発明の第６実施形態に係る塗膜構造の第１カラー領域の拡大断面図である。 本発明の第７実施形態に係る塗膜構造の第１カラー領域の拡大断面図である。 本発明の第８実施形態に係る塗膜構造の第１カラー領域の拡大断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、アルミ合金を鋳造することにより得られた車両用ホイール１の意匠面（車両側とは反対側の面）を示す。この意匠面において、スポーク２の面領域や飾り窓３の周囲を囲む面領域には塗膜構造が形成されている。

図２、図３に示すように、この塗膜構造１０は、一般的な車両用ホイールと同様に、金属素地１１に形成された粉体塗装による下塗塗膜１２と、この下塗塗膜１２に積層されたカラー塗装によるカラー塗膜１３と、このカラー塗膜１３に積層されたクリア塗装による透明なクリア塗膜１５とを有している。下塗塗膜１２とカラー塗膜１３は異なる色を有している。なお、本願において「色」とは、赤、黄、青等の他、黒、白、灰色を含む。

塗膜構造１０には色味の変化による模様が形成されている。具体的には、図２に示すように、第１カラー領域１０ａと第２カラー領域１０ｂにより二次元の模様が形成されている。第１カラー領域１０ａと第２カラー領域１０ｂは、その内部構造の相違により色味が異なっている。
図３に示す第２カラー領域１０ｂは、カラー塗膜１３、クリア塗膜１５が略均一の厚さで広がっており、下塗塗膜１２とカラー塗膜１３の色と、下塗塗膜１２の厚さＴ_２とカラー塗膜１３の厚さＴ_２’の比に応じた第２の色を呈する。

図４に示す第１カラー領域１０ａでは、紙面と直交する方向に延びる多数の線状の特定領域１０ｘが配置されている。この特定領域１０ｘでは、下塗塗膜１２の外側の面に、溝すなわち線状に延びる凹部１２ａが形成されており、カラー塗膜１３の内側の面にはこの凹部１２ａに入り込んだ凸部１３ａが形成されている。そのため、特定領域１０ｘでの下塗塗膜１２の底部の厚さＴ１とカラー塗膜１３の厚さＴ１’の比は、第２カラー領域１０ｂとは大きく異なっており、上記第２の色と類似系統であるが異なる第１の色を呈する。第１カラー領域１０ａにおいて特定領域１０ｘ以外の他の領域１０ｙでは、下塗塗膜１２の厚さとカラー塗膜１３の厚さの比が第２カラー領域１０ｂと同様であり、第２の色を呈する。凹部１２ａの幅は例えば約５０ミクロンであるが、これより小さくしたり大きくしたりすることもできる。なお、特定領域１０ｘは、散点状に分散して配置してもよい。この場合、凹部１２ａは特定領域１０ｘ毎に点として形成される。

第１カラー領域１０ａにおいて、特定領域１０ｘは微細であり、近くで見ると、特定領域１０ｘと他の領域１０ｙの色味の相違を視認できる。遠目で見ると、第１カラー領域１０ａは、特定領域１０ｘと他の領域１０ｙの色を合わせた色（第１の色＋第２の色）として視認される。このように、類似系統で色味が相違する第１カラー領域１０ａと第２カラー領域１０ｂの模様を楽しむことができ、車両用ホイールの意匠性を向上させることができる。

次に、上記塗膜構造１０を形成する方法について、図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら説明する。
図５Ａに示すように、車両用ホイール１の意匠面側の金属素地１１の表面を荒らし、粉体塗料を塗布して焼き付けることにより下塗塗膜１２を形成する。下塗塗膜１２の外面は平滑である。

次に、図５Ｂに示すように、上記下塗塗膜１２の外面において上記第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘに、レーザービームを照射することにより、凹部１２ａを形成する。

次に、図５Ｃに示すように、カラー塗料を塗布し焼き付けることによりカラー塗膜１３を形成する。このカラー塗料を塗布する際に，カラー塗料が下塗塗膜１２の凹部１２ａに入り込むので、カラー塗膜１３は、上記凹部１２ａに入り込んだ凸部１３ａを有する。
最後に、クリア塗料を塗布し焼き付けることにより、図４に示すようにクリア塗膜１５を形成する。

[実験例]
上記方法で実際に形成した塗膜構造を切断し、顕微鏡写真で隣接する特定領域１０ｘ（レーザー照射部）と他の領域１０ｙ（レーザー非照射部）での膜厚を測定したところ、表１の結果を得た。

図６は、上記表１をグラフで表したものである。

上記測定により、レーザーにより形成された下塗塗膜１２の凹部１２ａにカラー塗膜１３の凸部１３ａが隙間なく充填されていること、および凹部１２ａの形成にも拘わらず特定領域１０ｘと他の領域１０ｙの膜厚が殆ど変らず塗膜構造１０の表面が滑らかであることが確認できた。

以下、本発明の他の実施形態について図を参照しながら説明する。これら図において先行する実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
図７に示す第２実施形態では、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘにおいて、下塗塗膜１２に凹部を形成する代わりに、カラー塗膜１３にレーザーにより、溝すなわち線状に延びる凹部１３ｂを形成している。クリア塗料がこの凹部１３ｂに入り込むことによりクリア塗膜１５には凸部１５ａが形成されている。図示しない第２カラ―領域では凹部１３ｂが形成されず、塗膜１２，１３，１５は他の領域１０ｙと同様の厚さ比を有している。また、レーザーの加工条件により特定領域１０ｘと他の領域１０ｙの幅については制御することができる。なお、凹部１３ｂは散点状に分散して形成してもよい。

上記第２実施形態でも、第１カラー領域１０ａにおける特定領域１０ｘでのカラー塗膜１３の厚さが、第１カラー領域１０ａの他の領域１０ｙおよび第２カラー領域での厚さより薄いので、特定領域１０ｘは、他の領域１０ｙおよび第２カラー領域１０ｂと類似系統の色でありながら異なる色味を発現することができる。

図８Ａ〜図８Ｃに示す第３実施形態では、レーザーの代わりにマスキングを用いてカラ―塗膜１３に凹部１３ｂを形成している。詳述すると、図８Ａに示すように、下塗塗膜１２にカラ―塗膜の第１層１３’を形成する。次に図８Ｂに示すように、上記第１層１３’の特定領域１０ｘをマスキングした状態で同じカラ―塗膜の第２層１３”を形成する。その結果、上記第１層１３’と第２層１３”により、凹部１３ｂを有するカラー塗膜１３が得られる。その後で、図８Ｃに示すようにクリア塗膜１３を形成する。これによれば、図７に示す第２実施形態に似た塗膜構造が得られる。

第１実施形態において、下塗塗膜１２に、レーザーの代わりにマスキングを用いて凹部１２ｂを形成することもできる。この工程では、下塗塗膜１２の第１層を形成した後で、特定領域をマスキングして下塗塗料の第２層を形成する。

図９に示す第４実施形態では、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘでは、カラー塗膜１３に、レーザーやマスキングによりカラー塗膜１３を貫通する溝または穴１３ｃ（欠落部）が形成されており、この溝または穴１３ｃにはクリア塗膜１５の凸部１５ａが入り込んでいる。この実施形態において、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘでは下塗塗膜１２の色が発現され、第１カラー領域１０ａの他の領域１０ｙおよび第２カラ―領域１０ｂでは、下塗塗膜１２の色とカラー塗膜１３の色を組み合わせた色を呈する。この実施形態では、第１、第２実施形態よりコントラストが強いが、類似の系統で色味が異なる模様を得ることができる。

図１０に示す第５実施形態では、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘにおいて下塗塗膜１２に、レーザーにより下塗塗膜１２を貫通する溝または穴１２ｃ（欠落部）が形成されており、この穴１２ｃにはカラー塗膜１３の凸部１３ａが入り込んでいる。この実施形態において、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘではカラー塗膜１３の色が発現され、第１カラー領域１０ａの他の領域１０ｙおよび第２カラ―領域では、下塗塗膜１２とカラー塗膜１３を組み合わせた色を呈する。この実施形態では、第１、第２実施形態よりコントラストが強いが、類似の系統で色味が異なる模様を得ることができる。

本発明は複数のカラー塗膜を有する塗膜構造にも適用できる。
図１１に示す第６実施形態では、下塗塗膜１２とクリア塗膜１５との間に２つのカラー塗膜１３，１４が積層されており、これら下塗塗膜１２とカラー塗膜１３、１４は互いに異なる色を呈する。
この実施形態において、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘでは、レーザーにより下塗塗膜１２に凹部１２ａが形成され、内側のカラー塗膜１３にこれら凹部１２ａに入り込む凸部１３ａが形成されている。この特定領域１０ｘでは、下塗塗膜１２と内側のカラー塗膜１３の厚さの比が、他の領域１０ｙおよび第２カラー領域と異なっている。

図１２に示す第７実施形態では、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘにおいて、レーザーにより内側のカラー塗膜１３に凹部１３ｂが形成され、外側のカラー塗膜１４にこの凹部１３ｂに入り込む凸部１４ａが形成されている。この特定領域１０ｘでは、内側のカラー塗膜１３と外側のカラー塗膜１４の厚さの比が、他の領域１０ｙおよび第２カラー領域と異なっている。

図１３に示す第８実施形態では、第１カラー領域１０ａの特定領域１０ｘにおいて、レーザーにより外側のカラー塗膜１４に凹部１４ｂが形成され、クリア塗膜１５にこの凹部１４ｂに入り込む凸部１５ａが形成されている。この特定領域１０ｘでは、外側のカラー塗膜１４の厚さが、他の領域１０ｙおよび第２カラ―領域と異なっている。

図１１〜１３に示す実施形態において、凹部１２ａ，１３ｂ，１４ｂの代わりに、レーザーにより、選択された塗膜を貫通する溝または穴（欠落部）を形成してもよい。

本発明は上記実施形態に制約されず、種々の形態を採用可能である。例えば、塗膜構造は、上記実施形態の第１カラー領域１０ａだけで構成してもよい。この場合でも、特定領域１０ｘとその他の領域１０ｙでの色味の変化を楽しむことができる。

上記第１カラー領域１０ａにおいて、微小の特定領域１０ｘを均等に分散配置してもよいし、密度を変化させてもよい。後者の場合、例えば特定領域１０ｘの密度を第１カラー領域１０ａの中央部で高く周辺部に向かうにしたがって低くすれば、ボカシ効果が得られる。

上記実施形態では、第１カラー領域１０ａにおいて複数の特定領域１０ｘを配置したが、この第１カラー領域１０ａ全域を特定領域にして、選択された塗膜に広い面積の凹部、溝または穴を形成してもよい。凹部の場合、中央を深くし周辺部に向かうにしたがって浅くすることにより、ボカシ効果を得ても良い。

塗膜構造は、３種以上のカラー領域を有しても良い。例えば第１、第２のカラー領域を上述した実施形態と同様にし、第３のカラー領域ではその全域を特定領域にして、選択された塗膜に広い面積の凹部、溝または穴を形成してもよい。このようにすれば、類似系統で色味が異なる３種以上のカラー領域で複雑な模様を得ることができる。

同様に、塗膜構造が３種以上のカラー領域を有する場合、例えば、図３、図４と同様の２つのカラー領域の他に、図７〜図９のいずれかの第１カラー領域と同様のカラー領域を有していてもよい。

塗膜構造は、下塗塗膜とクリア塗膜との間に、カラー塗膜の他に、金属フレークを含む塗膜層を有していてもよい。この層は、塗膜に比べて非常に薄く１ミクロン以下である。凹部や穴を形成すべき選択された塗膜の上に積層する場合には、レーザー照射による凹部や穴を形成した後に金属フレークを含む塗膜層を形成してもよい。この場合には、凹部や穴と凸部との間に金属フレークを含む塗膜層が介在される。また、選択された塗膜に金属フレークを含む塗膜層を形成した後にレーザー照射により凹部や穴を形成してもよい。この場合には凹部や穴と凸部の間に金属フレークを含む塗膜層が介在されない。

カラ―塗膜が複数層ある場合、互いに隣接する２層の塗膜だけが異なる色を呈するようにし、この２層の塗膜のうちの一方を選択された塗膜として提供し、この選択された塗膜に凹部、溝または穴を形成してもよい。

第１実施形態〜第４実施形態において、下塗り塗膜とカラー塗膜を同一色、例えば黒色にしてもよい。この場合、同一系統の色であっても、凹部、溝または穴と凸部との境界が模様として表れるので意匠性を向上できる。
同様に、図１０〜図１２に示すような複数層のカラー塗膜を有する塗膜構造において、凹部、溝または穴を有する塗膜と凸部を有する塗膜が、同一色であってもよい。

凸部は凹部や欠落部を完全に満たさなくてもよい。
塗膜構造の外面、すなわちクリア塗膜の外面は、その内側の塗膜の凹凸の影響を受けて緩やかに起伏を有していてもよい。

使用するレーザービームとして、Ｙｂレーザービームの他、種々のレーザービームを用いることができる。
凹部、溝、穴は、切削、マスキング等の方法で形成してもよい。
本発明の塗膜構造は、車両用ホイールの意匠面以外の金属素地に形成してもよい。また金属以外の材料からなる素地に本発明の塗膜構造を適用してもよい。
上述した実施形態の下塗塗膜、カラー塗膜、クリア塗膜に限らずあらゆる種類の塗膜の積層構造に本発明を適用することもできる。

本発明は、車両用ホイール等の塗膜構造に適用することができる。

Claims (2)

1. 意匠面に塗膜構造を有する車両用ホイールであって、
   上記塗膜構造が、金属素地（１１）に積層された下塗塗膜（１２）と、上記下塗塗膜に積層された少なくとも１層のカラー塗膜（１３，１４）と、上記少なくとも１層のカラー塗膜に積層された最外層のクリア塗膜（１５）とを備え、
   上記少なくとも１層のカラー塗膜は、上記下塗塗膜に隣接し上記下塗塗膜と異なる色を呈する隣接カラー塗膜（１３）を含み、
   上記下塗塗膜（１２）は、特定領域（１０ｘ）においてその外側の面に凹部（１２ａ）を有し、
   上記隣接カラー塗膜（１３）は、上記特定領域（１０ｘ）において上記凹部（１２ａ）に充填された凸部（１３ａ）を有し、
   上記下塗塗膜（１２）の上記特定領域（１０ｘ）での肉厚は、他の領域（１０ｙ）より薄く、
   上記隣接カラー塗膜（１３）の上記特定領域（１０ｘ）での肉厚は、上記他の領域（１０ｙ）より厚く、
   上記特定領域（１０ｘ）での上記下塗塗膜（１２）と上記隣接カラー塗膜（１３）の肉厚比が、上記他の領域（１０ｙ）での上記下塗塗膜と上記隣接カラー塗膜の肉厚比と異なり、
   上記塗膜構造は、第１カラー領域（１０ａ）と第２カラー領域（１０ｂ）を含み、上記第１カラー領域は複数の上記特定領域（１０ｘ）と複数の上記他の領域（１０ｙ）を含み、上記第２カラー領域は上記特定領域（１０ｘ）を含まず上記他の領域（１０ｙ）のみで構成されていることを特徴とする車両用ホイール。
2. 上記第１領域（１０ａ）において、上記特定領域（１０ｘ）が線状に延びており、上記凹部（１２ａ）が溝として提供される請求項１に記載の車両用ホイール。

Images