JPH03287757A - 有色製品の製造方法及び有色製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車のボディに取付けられるオーナ
メント等の装飾品等として利用され、透明基材の裏面に
反応性スパッタリングを施すことによって着色層を形成
した有色製品の製造方法及び有色製品に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、樹脂、金属、ガラス等の基材表面に金属によって
加飾を施すための方法として、無電解めっき法、真空蒸
着法、スパッタリング法等が知られている。これらの方
法によって基材に金属層を形成する場合、通常基材の表
面側に適用され、それによって基材とは異なる装飾感を
発揮するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来の方法においては、基材表面に施さ
れる金属層は変化に乏しく、基材の裏面側に適用される
場合にも金属層はいまだ装飾性の低いものであるという
問題点があった。

本発明の目的は、透明基材の裏面に形成される着色層が
一層装飾性に富んだ有色製品の製造方法及び有色製品を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明における第１の発
明では、酸素の存在下でチタン単独又はチタン及びアル
ミニウムのスパッタリングを行うことにより、透明基材
の裏面側に着色層を形成した後、同着色層上に金属層を
形成するという手段を採用している。

また、第２の発明では、酸素の分圧が１０〜２０％の範
囲の雰囲気中でスパッタリングを行い暗発色の着色層を
形成するという手段を採用している。

さらに、第３の発明では、透明基材の裏面に、スパッタ
リングにより少なくとも一部が酸化されたチタン単独の
層又は同チタン及び少なくとも一部が酸化されたアルミ
ニウムの混合層からなる着色層が設けられ、同着色層上
に金属層が設けられているという手段を採用している。

〔作用〕

上記手段を採用したことにより、第１の発明では、酸素
の存在下でチタン単独又はチタン及びアルミニウムによ
るスパッタリングを行うことによって、透明基材の裏面
にチタン、アルミニウムの酸化物による半透膜又は黒色
膜が形成され、これらの膜は酸化チタン（ＴｉＯｘ）の
膜又は酸化チタン（ＴｉＯｘ）　、酸化アルミニウム（
Ａ１０ｙ）の混合薄膜であり、半透膜によって透明基材
を介して見る角度により色が異なるいわゆる玉虫色の色
調が得られ、黒色膜により原色の色調が得られ、従って
変化に富んだ色調が得られ、装飾性が向上する。

第２の発明では、スパッタリングを行うに際し、酸素の
分圧が１０〜２０％の雰囲気であると、透明基材の裏面
の着色層は玉虫色や原色等の暗発色の色調を呈する。

第３の発明では、有色製品を構成する透明基材の裏面に
、スパッタリングにより少なくとも一部が酸化されたチ
タン単独の層又は同チタン及び少なくとも一部が酸化さ
れたアルミニウムの混合層からなる着色層が形成されて
いるので、同着色層を透明基材を介して見ると、見る角
度により異なる色調が得られ、この着色層の色調がその
裏面に設けられた金属層１こよって浮かび上がったり、
変化したりして一層深みのある特異な色調が得られる。

〔実施例〕

以下に本発明を自動車の装飾品としてのオーナメントに
具体化した一実施例を第１〜１３図に基づいて説明する
。

第３図は本実施例で使用した反応性二元スパッタリング
装置の概略断面図である。四角箱状の容器１には、アル
ゴン及び酸素の供給口２，３が形成されるとともに、こ
れら供給口２，３と対向する位置にはガスが排出される
排出口４が形成されている。同容器１内の下部には、タ
ーゲットとしてのチタン５及びアルミニウム６が配置さ
れ、それぞれ電源７の陰極８に接続されている。また、
容器１内上部には、取付板１０に固定された基材１１が
配置され、電源７の陽極９に接続されている。

そして、一定の酸素の圧力下で陰陽極８，９間に電圧を
印加するとグロー放電が起こり、放電によるアルゴン正
イオンが陰極８に接続されたチタン５及びアルミニウム
６に衝突してチタン５及びアルミニウム６が飛び比して
これらが反応し、第１図に示すように、陽極９に接続さ
れた透明基材１１の裏面側に酸化チタン及び酸化アルミ
ニウムの反応性の着色層１２か形成されるようになって
いる。上記透明基材１１としては、ポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）　、ポリカーボネート（Ｐ　Ｃ）等
の透明樹脂を使用することができる。

さらに、同着色層１２上にはスパッタリング、蒸着、イ
オンプレーテインク等の乾式めっき等の手段により金属
層１３が設けられ、第２図に示すようなオーナメント１
４が形成されるようになっている。

上記のようなスパッタリング装置を使用して以下のよう
な試験を行い、着色層の厚さ、色調を測定した。なお、
本試験における基材１１としては透明なもの以外のもの
も含まれている。

（１）酸素分圧を一定にしてチタン５及びアルミニウム
６の電流を変化させた試験。

到達真空度：　３　Ｘ　１０　”−’Ｔｏｒｒ、ガス圧
＝７×１０　”−’Ｔｏｒｒ、スパッタ時間：３０分、
ターゲット：チタン（純度５Ｎ）、アルミニウム（純度
５Ｎ）。

その他下記表−１に示すような条件で行った。なお、基
材１１が金属表面を有する場合というのは、基材１１と
して樹脂表面に湿式めっきによって反射層としての金属
膜を形成したものであるが、金属自体に適用することも
できる。このようにしてチタン５及びアルミニウム６の
反応性スパッタリングを行うことにより、上記金属膜上
に酸化チタン（ＴｉＯ□等）及び酸化アルミニウム（Ａ
１２０３　等）の反応性の着色層１２が形成される。

このように反応性スパッタリングを行うことによって、
例えば前記透明基材１１の裏面に着色層１２が形成され
、さらにその裏面側にめっき等の手段によって金属層１
３を形成することにより、第２図に示すようなオーナメ
ント１４が得られる。

このようにして製造されたオーナメント１４は、以下に
示すようなスパッタリングの条件に従って着色層１２が
種々の色調を示すとともに、着色層１２の裏面に形成さ
れた金属層１３によって着色層１２の色調が浮かび上が
ったり、変化したりするので、深みがあり高級感のある
特異な装飾性が発揮される。

上記表−１かられかるように、ターゲットがアルミニウ
ム６だけの場合（Ｎｏ　１）には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ
２）の屈折率が低い（ｎ＝１．６）ため、光の干渉によ
る色調（干渉色）が見られない。チタン５の含有量が増
えると、酸化チタン（Ｔｉ０２）の屈折率が高い（ｎ＝
２．２）ため、干渉色が現れるようになる。チタン５単
独の場合（Ｎｏ　６）には、干渉色は見られるが、黒色
膜や玉虫色の色調は見られない。このように、干渉色は
屈折率の高い薄膜を形成することにより現れるが、玉虫
色や黒色は、酸化チタン（ＴｉＯｘ）と酸化アルミニウ
ム（ＡＩＯｙ）の混合薄膜によって現れ、酸化チタン単
独や酸化アルミニウム単独では現れない。なお、ＴｉＯ
ｘのＸ及びＡｌ０ｙのｙは黒色の方が玉虫色より値が小
さい、即ち黒色膜は玉虫色を生成する膜よりも酸素欠陥
が大きいことになる。また、この際チタン成分よりアル
ミニウム成分が多いことが好適である。

第４図は上記Ｎｏｌ〜Ｎｏ６について、分光透過率を測
定したグラフである。この図から、Ｎｏｌ及びＮｏ２で
は可視光線の範囲（波長が約３８０〜８００ｎｍの範囲
）において、透過率の変化は少なく直線的であり、干渉
色は得られにくい。

第５図はＮｏ３の場合について、分光透過率と反射率の
変化を示すグラフである。光は、透過率十反射率＋吸収
率＝１．０の関係が成立する。第５図より透過率十反射
率＝１．０であるから、吸収率はほとんど０となり、膜
の光吸収はほとんどない。

従って、チタン５及びアルミニウム６とも完全に酸化さ
れた状態で存在するものと考えられる。

第６図はＮｏ３の場合について、ガラス及び金属上での
分光反射率の変化を示したグラフである。

この図から双方の反射率が大きく異なっているが、これ
は基材１１であるガラスと金属の屈折率が異なることに
基づくものである。従って、干渉色が見えるのは、膜に
色がついているのではなく、光の干渉によって色がつい
て見えるのである。

（２）スパッタ電流を一定にして酸素分圧を変化させた
試験。

スパッタ時間が２０分の場合の条件について、下記表−
２に示す。

また、スパッタ時間が３０分の場合の条件について、下
記表−３に示す。

下記表−２及び表−３かられかるように、酸素分圧が１
５〜２０％の場合（Ｎｏ７〜９及びＮ０ＩＩ〜１３）に
は、基材１１がガラス又は金属のいずれであっても干渉
色が得られ、特に基材１１が金属表面でスパッタ時間が
長い場合（Ｎｏｌｌ、　１２）には、玉虫色の色調を呈
する。

また、酸素分圧が１５％以下、通常１０〜１５％の場合
（ＮｏｌＯ）には、黒色膜が形成されて特に基材１１が
光沢面の場合に漆調の色調を呈する。

第７図はＮｏ７〜９の場合について、分光透過率を測定
した結果を示すグラフである。Ｎｏ７はＮｏ８、Ｎｏ９
に比べて透過率が低く、従って色調は暗く見える。

第８図はＮｏ９の場合について、分光透過率と反射率と
の関係を示すグラフである。この図に見られるように、
透過率と反射率の曲線が対称形ではな（、従って膜の光
吸収が存在することがわかる。

これは、チタン５及びアルミニウム６の酸化が不完全で
あることを示している。即ち、ＴｉＯｘにおいてｘ＜１
．８、Ａｌ０ｙにおいてｙ＜ｔ、３であると推定される
。

第９図はＮｏ９の場合について、基材１１がガラス又は
金属であるときの分光反射率を示すグラフである。この
図から、両基材１１上で膜の反射光がほぼ同一の色調と
なる。これは、膜内体に色がついているためで、光の干
渉による効果は少ないものと考えられる。

第１０図はＮｏ１Ｏ〜１３の場合について、分光透過率
の変化を示すグラフである。この図から、スパッタリン
グの雰囲気中の酸素濃度が小さくなると（Ｎｏ１３から
Ｎｏｌ０の方向）、透過率が低下する。これは、膜の酸
素欠陥が大きくなり、チタン５とアルミニウム６の酸化
物からチタン５とアルミニウム６の合金へと変化するた
めと考えられる。

第１１図はＮｏ１２の場合について、分光透過率と反射
率の関係を示すグラフである。この図から透過率の曲線
と反射率の曲線が互いに対称となっておらず、膜内体の
光吸収があることがわかる。これは、チタン５及びアル
ミニウム６の酸化が不十分なためと考えられる。

第１２図はＮｏ１２の場合について、ガラス及び金属上
での分光反射率の変化を示すグラフである。

この図に見られるように、ガラスと金属では反射色が異
なり、光の干渉色が見られる。

第１３図はＮ０１２の場合について、金属上で入射角５
°と４５°における分光反射率を示すグラフである。こ
の図かられかるように、光の入射角の違いによって反射
色が異なる。これは、光路差の違いにより、光の吸収、
光の干渉作用が変化するためと考えられる。

第１５図は光の波長と反射率との関係を表す図であって
、第１図において透明基材１１であるガラスの裏面に着
色層１２として酸化チタンの膜を形成し、その裏面に金
属層１３として厚さ５００人のチタンの膜を形成した構
成で光がチタンの膜で反射した反射光Ｒ１について測定
したものである。図中の数字は酸化チタンの膜厚を示す
。この膜厚が７００人の場合ブルーの色調を呈し、１０
５０人の場合パープルの色調を呈し、１４００人の場合
イエローグリーンの色調を呈する。

次に、第１図及び第１４図に示すように、透明基材１１
としてガラスを用い、その裏面に着色層１２として酸化
チタンと酸化アルミニウムの混合層を形成し、さらに第
１図の場合には金属層１３としてアルミニウムの層を形
成し、これに光を照射して着色層１２の表面の反射光Ｒ
１，Ｒ３の色調を測定した。その結果を表−４に示す。

次に、第１６図は前記試料Ｎｏ９について、第１図及び
第１４図において透明基材１１としてガラスを用い、そ
の裏面に着色層１２として酸化チタンと酸化アルミニウ
ムの混合層を用い、第１図における金属層１３として厚
さ１０００人のアルミニウム層を形成し、第１図におけ
る金属層１３からの反射光Ｒ１と第１４図における着色
層１２からの反射光Ｒ８に関し、光の波長と反射率の関
係を示したものである。全般に反射光Ｒ１の方が反射光
Ｒ３よりも反射率が大きく、得られる色調が変化するこ
とがわかる。

第１７図は前記試料Ｎ０１２について、第１６図と同様
に光の波長と反射率の関係を示したものである。反射光
Ｒ１の方が反射光Ｒ３よりも反射率が相当大きく、得ら
れる色調が大きく変化することがわかる。

第１８図は前記試料Ｎ０１２について、第１図の構成で
光の入射角が５°の場合と４５″の場合に関する光の波
長と反射率の関係を示したものである。光の入射角の違
いにより反射率が順次変化し、見る角度によって色調が
変化してくることがわかる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
装飾品として自動車に装着されるマーク、エンブレム等
に適用することもできる。

〔発明の効果〕

本発明の第１の発明によれば、チタン単独又はチタン及
びアルミニウムのスパッタリングを行うことにより透明
基材の裏面に半透膜又は黒色膜が形成され、これらの膜
は酸化チタンの膜又は酸化チタン及び酸化アルミニウム
の混合薄膜であり、半透膜によって見る角度により色が
異なるいわゆる玉虫色の色調が得られ、黒色膜により原
色の色調が得られ、従って変化に富んだ色調が得られ、
装飾性が向上するという効果を奏する。

第２の発明によれば、スパッタリングに際し、酸素の分
圧が１０〜２０％の雰囲気であると、透明基材の裏面の
着色層は玉虫色や原色等の暗発色の色調を呈し、優れた
装飾性が発揮されるという効果を奏する。

第３の発明によれば、有色製品は透明基材の裏面に形成
された少なくとも一部か酸化されたチタン単独の層又は
同チタン及び少なくとも一部が酸化されたアルミニウム
からなる着色層により、透明基材を通して見る角度によ
って異なる色調が得られるとともに、この着色層の色調
がその裏面の金属層によって浮かび上がったり、変化し
たりして特異な色調を呈し、装飾性に優れたものとなる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜１８図は本発明の実施例を示す図であって、第１
図は透明基材の裏面に反応性スパッタリングによる着色
層を設け、さらにその裏面に金属層を設けた状態を示す
断面図、第２図はオーナメントを示す正面図、第３図は
反応性スパッタリング装置を示す概略断面図、第４図は
光の波長と透過率の関係を示すグラフ、第５図は光の波
長と透過率又は反射率の関係を示すグラフ、第６図は基
材が金属とガラスの場合の光の波長と透過率の関係を示
すグラフ、第７図は光の波長と透過率の関係を示すグラ
フ、第８図は光の波長と透過率又は反射率の関係を示す
グラフ、第９図は基材が金属とガラスの場合の光の波長
と反射率の関係を示すグラフ、第１０図は酸素濃度を変
えた場合の光の波長と透過率の関係を示すグラフ、第１
１図は光の波長と透過率又は反射率の関係を示すグラフ
、第１２図は基材が金属とガラスの場合の光の波長と反
射率の関係を示すグラフ、第１３図は入射角の違いによ
る光の波長と反射率の関係を示すグラフ、第１４図は透
明基材の裏面に着色層を形成した状態を示す断面図、第
１５図は着色層の厚さを変化させた場合の光の波長と反
射率の関係を示すグラフ、第１６図及び第１７図は着色
層の表面で反射する場合と金属層の表面で反射する場合
の光の波長と反射率の関係を示すグラフ、第１８図光の
入射角度が異なる場合の光の波長と反射率の関係を示す
グラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．酸素の存在下でチタン（５）単独又はチタン（５）
   及びアルミニウム（６）のスパッタリングを行うことに
   より、透明基材（１１）の裏面側に着色層（１２）を形
   成した後、同着色層（１２）上に金属層（１３）を形成
   することを特徴とする有色製品の製造方法。
2. ２．酸素の分圧が１０〜２０％の範囲の雰囲気中でスパ
   ッタリングを行い暗発色の着色層（１２）を形成するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の有色製品の製造方法。
3. ３．透明基材（１１）の裏面に、スパッタリングにより
   少なくとも一部が酸化されたチタン（５）単独の層又は
   同チタン（５）及び少なくとも一部が酸化されたアルミ
   ニウム（６）の混合層からなる着色層（１２）が設けら
   れ、同着色層（１２）上に金属層（１３）が設けられて
   いる有色製品。