JPH0491874A - 金属表面の虹色発色加工方法 - 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、金属表面に入射光の角度や見る方向によって
反射光沢の色合いが虹色様に多彩に変化する模様ないし
領域を形成する虹色発色加工方法に関するものであり、
例えば金属製装飾品、金属製Ｖ庭電化用品、金属製Ｔ業
用品等の表面加飾手段として利用される。

（従来の技術） 金属表面に可視光の波に域に近い１μ虜程度あるいはそ
れ以Ｆといった微細な凹凸を密に形成した場合、該表面
が回折格子と同様に作用して入射光を分光して反射する
ため、反射光沢の色合いが入射光の方向や見る角度によ
って虹色様に多彩に変化することになる。従って、この
ような微細凹凸加圧は、金属表面に塗装や化学的着色で
は不可能な美麗な多色ｌ１ｌＪ変発色を与える加飾手段
とと７で極めて有望である。

しかるに、近年において金属の各種加工に多用されてい
る通常のレーザビームによる加Ｊ″、手段では、一般に
集光レンズにて収束可能な最小スポット径が数μＩＩ〜
１０μ鋼程度であるため、上述のような１μ−以下とい
った微細な凹凸は形成不能である。また仮に上記スポッ
ト径を１μ−程度に絞り込めたとしても、−回の走査で
一本の溝を形成できるだけであるから、凹凸部分を肉眼
で見える輻あるいは面状に形成するには膨大な加工時間
を要することになる。

そこで、本発明者らは先に、特願平１−８４３２６号お
よび特願平１−２２９５６７号として、レーザの干渉光
の照射によって金属表面に該干渉光の干渉縞の強度分布
に対応した微細凹凸を形成するというａ期的な手段を提
案している。すなわち、これら提案手段によれば、レー
ザ光の強さを干渉縞の明部で金属が溶融、蒸発するエネ
ルギー密度に設定することにより、金属表面に該明部を
凹、暗部を凸とした凹凸が形成されるため、１回の走査
で相互の間隔が１μｍ程度あるいはそれ以下といった微
細な数百本もの凹凸条を一挙に形成できる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、本発明者らの上記提案より継続する実験
研究の結果、°上述のようなレーザ光の干渉縞に対応す
る微細凹凸が非常に細かいことから、レーザ干渉光を照
射する金属表面の表面状態によって形成される微細凹凸
の鮮明度が大きく左右され、通常の手段では良好な紅色
発色を表出する加工物を安定して得られないことが判明
した。

本発明は、かかる情況に鑑みて、良好な虹色発色を表出
する加工物が安定的に得られる加工方法を提供し、もっ
て加飾加工の歩留まりおよび加飾品質の向上を実現する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る金属表面の虹色発色加工方法の第１は、上
記目的を達成する手段として、金属表面を電解研摩によ
って鏡面化し、この鏡面化された表面にレーザの干渉光
を照射することにより、干渉縞の強度分布に対応した微
細凹凸を形成することを特徴とする構成を採用するもの
である。

また、本発明に係る金属表面の虹色発色加工方法の第２
は、上記の第１の方法における電解研摩を行う金属表面
がレーザの刻み込み加工による描画を施した面である構
成を採用するものである。

（作　用） 本発明方法では、被加工物である金属の表面にレーザ干
渉光の照射による微細凹凸を形成する前に該表面を鏡面
化するが、この鏡面化手段として電解研摩を採用するこ
とを最大の特徴としている。

ここで、金属表面の鏡面化手段としてはパフ研摩を始め
とする各種ｉ械的研摩や化学研摩もあるが、本発明で目
的とする良好な虹色発色を表出させる上で必要な鏡面と
は、所謂表面粗さとして定義し得る表面の凹凸度合いの
小さい面ではな（、凹凸の度合いが多少は大きくとも鋭
い容重のない面であり、そのために本発明では電解研摩
を必要とする。すなわち、電解研摩では、金属表面が電
気的溶解によって平滑化するが、電解の開始と共に粘性
の研摩膜を生成して凹部が保護され、凹部に電流が集中
して優先的に溶出が進むため、大きな起伏が残っても鋭
さのないなだらかな表面が得られる。

しかして、レーザ干渉を照射した場合、上記のように表
面になだらかで大きな起伏が存在しても、該起伏に沿っ
て干渉縞に対応する微細凹凸が忠実に形成されるが、他
の研摩手段とりわけ機械的研摩によって得られるような
細かな鋭い起伏のある表面では形成すべき微細凹凸が該
起伏に影響されて明瞭さを喪失することになる。また、
化学研摩では電解研摩に領た鏡面化作用を生じるが、処
理前番こ予備研摩を施す必要があり、加えて薬品コスト
が高く付くという難点がある。

なお、虹色発色を行うための上記微細凹凸と共に、製品
としての仕様によって金属表面に通常のレーザの刻み込
み加工による描画を施す場合、該描画を電解研摩の前に
行うのがよい。すなわち、上記刻み込み加工においては
一般的に加工溝を中心に酸化被膜が形成され、ステンレ
ス鋼等では該被膜が茶色っぽい色合いとなってそのまま
では地肌の美しさや虹色発色の鮮明さを損なうことにな
るが、電解研摩を経ることによって該被膜が除去される
ため好都合である。

（実施例） 以下、本発明方法を図示実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図（Ａ）は虹色発色加工を施すべき金属板Ｍの未処
理状態での表面部を示す拡大図であり、図示の如（表面
ＳＩには大小様々な鋭い凹凸が存在している。

しかるに、本発明では、このような金属板Ｍの表面Ｓｌ
庖電解研摩によっこ鏡面化する。ずなわち、この電解研
摩（７よれば、まず第１図（Ｂ）の如く電解の開始４共
に／１１．た研摩膜Ｐが特に凸部を覆い、凸部に電流が
集中して優先的に凸部からの）岩田が行われる。しかし
て研摩膜Ｐも徐々に溶解するが　新しい凸部が現れると
その部分より集中的に溶出するため、第１　ＩＡ（Ｃ）
　（Ｄ）の如く次第Ｃ，“平滑化が進み、最終約６こな
だらかな大きな起伏を残すが鋭い凹凸のない表面ト；１
、となる。

このような電解研Ｎニオ常法に準し、で行えばよいが、
研摩液組成、電流、液温、電解時間等の条件は、六うま
でもなく金属板Ｍの材質によって異なる。イの例としで
、下表にステンレス鋼を対象と４−る場合の研摩液と処
理条件を二側示す。

、、／ ／ 一余白 ／／ ／・″ なお、上記の電解研摩を行う金属表面に予め通常のレー
ザの刻み込み加工による描画が施されている場合、その
加工溝を中心として酸化被膜が存在するが、このような
酸化膜は電解研摩の過程で除去されることになる。従っ
て該酸化膜による地肌の着色や虹色発色−・の悪影響を
防止できる。

本発明では、上記の電解研摩にて表面を鏡面化した後、
その表面にレーザの干渉光を照射し、その干渉縞の強度
分布に対応した微細凹凸を形成する。

第２図はレーザ加工Ｔ程を示しており、ＺＹデープルＴ
１に金属板Ｍが載置され、そのＩ−力に設けた加工用集
光し・ンズ［５によってレーザビ−ムの干渉光Ｂ、が収
束されて該レンズＩ、の佳、点よりも遠い位置で金属機
Ｍの鏡面化し、た表向Ｓ、！ご照射される。従って、Ｘ
ＹテーブルＴをＸ方向に移動さセるごと乙ごより金属板
Ｍの表面が収束された丁渉光丁３２にて走査されるから
、この−回の走査終了ごと番ごＸＹテーブル］゛をＹ方
向に移動さセることによって平行線状あるいは面状の走
査パターンが得られる。しかして、−回の走査ごとに金
属板Ｍの表面Ｓ２には、照射スボント径の幅内に第２図
の仮ゼ、線円内に示す拡大図のように１渉パターンの干
渉縞の明部に対応しまた数１１本の四条Ｉが形成される
。

ここで、干渉光Ｂ、ば、既述の特願ｆ１〜８４３２６号
に開示されるように低次のマルチモードのレーザビーム
における明パターン成分相互の重なり、もしくは単一の
レーザビームより分割された複数本のビーム相互の重な
りによって構成するか、あるいは同しく既述の特願平１
−２２９５６７号に開示されるよりに、レーザビームの
−・部を横ずれ変位させて元のビーム成分に重ねること
によって構成すればよい。しかして、これら干渉光Ｂ、
を生じさせるための具体的な装置構成については、ト記
両特許出願にて開示されている。

なお、ＸＹテーブルＴのＸＹ両方向の移動を連動制御す
るか、あるいは干渉光Ｂ１の光軸方向をＸＹスキャナー
等の光学制御機構にて変化させることにより、走査線を
曲線状としたり複雑な模様をなす軌跡を描くように設定
でき、更にＺ方向変位二手段の組み合わせによって曲面
等の三次元形状の金属表面に対する微細凹凸部］も可能
となる。

また干渉光Ｂ２の照射位置はレンズ１．の焦点Ｆよりも
浅い位置に設定してもよい。しかし７て干渉光Ｂ１の収
束手段には凹面鏡も利用できる。

第３図はかくして虹色発色加］゛を施した金属板Ｍの表
面部を示す。図のように鏡面化された表面Ｓｔがなだら
かで大きい起伏を有していても、レーザ走査線に対応す
る微細凹凸部Ｕの各凹条■は明瞭に刻設されることにな
る。そして、この微細凹凸部Ｕは、入射光の角度や見る
方向によって色合いが虹色様に多彩に変化する反射光沢
を表出する。なお、このような微細凹凸Ｕを密に形成し
、面として虹色発色を生じるようにしてもよい。

（発明特有の効果） 本発明方法によれば、レーザ干渉光の照射によって金属
表面に干渉縞の強度分布に対応した微細凹凸を形成する
前に、該金属表面を電解研摩によって鏡面化することか
ら、明瞭な上記微細凹凸を確実に形成することが可能と
なり、もって入射光の角度や見る方向によって色合いが
虹色様に多彩に変化する独特の虹色発色として鮮明さに
優れた発色を生じる加飾物を安定的に製作できるという
利点がある。

また本発明の請求項（２）の構成によれば、金属表面に
上記虹色発色を生しる加飾と共に通常のレーザの刻み込
み加工による描画を施す場合に、該刻み込み加工に伴う
被膜が電解研摩で除去されるから、該被膜による地肌の
着色や虹色発色へ悪影響を格別は処理を要することなく
防止できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に用いる金属板の未処理の表面部
を示す拡大断面図、第１図（Ｂ）〜（Ｄ）は電解研摩に
おける同金属板の表面部を段階的に示す拡大断面図、第
２図はレーザ干渉光による微細凹凸の形成工程を示す概
略斜視図、第３図は上記微細凹凸を形成した金属板の表
面部の拡大断面図である。 Ｂ１．Ｂｚ・・・レーザの干渉光、Ｍ・・・金属板、Ｓ
・・・未処理表面、Ｂ２・・・鏡面化した表面、Ｕ・・
・微細凹凸部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、金属表面を電解研摩によって鏡面化し、この鏡
   面化された表面にレーザの干渉光を照射することにより
   、干渉縞の強度分布に対応した微細凹凸を形成すること
   を特徴とする金属表面の虹色発色加工方法。
2. （２）、電解研摩を行う金属表面がレーザの刻み込み加
   工による描画を施した面である請求項（１）記載の金属
   表面の虹色発色加工方法。