JPH06198466A

JPH06198466A - 虹色発色加工方法

Info

Publication number: JPH06198466A
Application number: JP5002782A
Authority: JP
Inventors: Itsuo Nagata; 伍雄永田; Takashi Nakanishi; 隆中西; Ichiro Oshima; 市郎大島; Tokihiko Oshima; 時彦大島; Shigekazu Hirata; 繁一平田; Yoshikazu Okano; 良和岡野
Original assignee: Osaka Prefecture; Osaka Fuji Corp
Current assignee: Osaka Prefecture; Osaka Fuji Corp
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1994-07-19
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH0811309B2

Abstract

(57)【要約】【目的】金属表面に、入射光の方向や見る角度によっ
て反射光沢の色合いが虹色様に多彩に変化する加飾加工
を施す、虹色発色加工方法を提供する。【構成】反応性ガス中において、金属材料からなる被
加工物Ｗの表面に、収束したパルスレーザ光Ｌを同位置
に多数回のパルスが当たるように照射することにより、
この照射の前段で被加工物Ｗの表面にその金属成分と上
記ガス成分との反応物からなる薄膜Ｐを形成すると共
に、該照射の後段で前記薄膜Ｐを導波路として面方向に
伝搬するレーザ光Ｌａと照射レーザ光ｌとを干渉させ、
その干渉縞の強度分布に対応した微細凹凸Ｇを前記被加
工物Ｗの表面に形成する、虹色発色加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料の表面に入射
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、例えば装飾品、家庭電化用
品、工業用品等の表面加飾手段として好適に利用され
る。

【０００２】

【従来の技術】金属等の材料表面に可視光の波長域に近
い１μｍ程度あるいはそれ以下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工は、材料表
面に塗装や化学的着色では不可能な美麗な多色可変発色
を与える加飾手段として極めて有望である。

【０００３】しかるに、近年において金属を始めとする
各種材料の加工に多用されている通常のレーザ加工手段
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μｍ〜１０μｍ程度であるため、上述のような１μ
ｍ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１μｍ程度に絞り込めたとしても、一
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幅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。

【０００４】そこで、本発明者らは先に、特開平２−２
６３５８９号および特開平３−９４９８６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画期
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の提案
手段では、レーザ光を干渉光として照射することから、
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
成分相互を重ねたり、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を重ねる（特願平１−８４３２６
号）か、あるいはレーザビームの一部を横ずれ変位させ
て元のビーム成分に重ねる（特願平１−２２９５６７
号）必要があり、そのために使用するレーザ発振器の機
種や装置構成上の制約が大きい上、上記の分割や変位を
行うための光学系の調整が難しく、且つ可干渉性のよい
レーザ光を選択しても干渉パターンの明瞭性を充分に高
められず、虹色発色の鮮明度向上に限界があった。

【０００６】しかるに、本発明者らの更に引き続く研究
の結果、予め干渉光としていないパルスレーザ光を用い
ても、その照射中に金属表面を特定の状態に変成するこ
とにより、照射面で干渉を生じさせることができ、最終
的に前記同様に干渉縞の明部を凹、暗部を凸とした微細
凹凸が形成され、しかもレーザ光の干渉性が極めて良好
であり、非常に鮮明な虹色発色を生じる加飾加工を施せ
ることを究明し、本発明をなすに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の請求
項１に係る虹色発色加工方法は、反応性ガス中におい
て、金属材料からなる被加工物Ｗの表面に、収束したパ
ルスレーザ光Ｌを同位置に多数回のパルスが当たるよう
に照射することにより、この照射の前段で被加工物Ｗの
表面にその金属成分と上記ガス成分との反応物からなる
薄膜Ｐを形成すると共に、該照射の後段で前記薄膜Ｐを
導波路として面方向に伝搬するレーザ光Ｌａと照射レー
ザ光ｌとを干渉させ、その干渉縞の強度分布に対応した
微細凹凸Ｇを前記被加工物Ｗの表面に形成する構成を採
用したものである。

【０００８】また本発明の請求項２は、上記請求項１の
虹色発色加工方法において、パルスレーザ光Ｌを収束手
段Ｓの焦点Ｆよりも深浅一方向にずれた位置で照射する
構成を採用したものである。

【０００９】本発明の請求項３は、上記請求項１又は２
の虹色発色加工方法において、被加工物Ｗが熱伝導率１
００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の金属材料である構成を採用したも
のである。

【００１０】本発明の請求項４は、上記請求項１〜３の
いずれかの虹色発色加工方法において、パルスレーザ光
Ｌがシングルモードのレーザビームからなる構成を採用
したものである。

【００１１】本発明の請求項５は、上記請求項１〜４の
いずれかの虹色発色加工方法において、パルスレーザ光
Ｌを走査しつつ連続的に微細凹凸Ｇを形成する構成を採
用したものである。

【００１２】本発明の請求項６は、上記請求項５の走査
方式による虹色発色加工方法において、レーザ光Ｌの光
路にシリンドリカルレンズＳＬを介在させることによ
り、該レーザ光Ｌの円形ビームをビーム走査方向に対し
て直交する方向に長いビームパターンに変換する構成を
採用したものである。

【００１３】

【発明の細部構成と作用】反応性ガス中において、金属
材料からなる被加工物Ｗの表面に収束したパルスレーザ
光Ｌを同位置に多数回のパルスが当たるように照射する
と、その照射の前段で熱せられた被加工物Ｗの金属成分
と上記ガス成分とが反応し、図１（Ａ）で示すように、
その反応物の被膜Ｐが該被加工物Ｗの表面に形成され
る。しかして、この被膜Ｐの屈折率が両側の物質つまり
被加工物Ｗの素材金属及び雰囲気ガスの屈折率よりも高
い場合、この被膜Ｐは、言わば光ファイバーのコア部を
平面化（板状化）したものに相当し、導波路として作用
することになる。

【００１４】しかして、上記被膜Ｐが形成された面に更
にパルスレーザ光Ｌが照射されると、同図（Ｂ）の矢印
で示すようにそのレーザ光の一部Ｌａが該薄膜Ｐの微小
な傷や結晶粒界から当該薄膜Ｐ内に侵入して面方向に進
み、この面方向に進むレーザ光Ｌａと照射しているレー
ザ光Ｌとが干渉して被加工物Ｗの表面で干渉縞を生じ
る。このとき、レーザ光Ｌの強さを干渉縞の明部で表面
の溶融・蒸発するに充分なパワー密度に設定することに
より、図１（Ｃ）で示すように、被加工物Ｗの表面に干
渉縞の明部を凹、暗部を凸とした微細凹凸Ｇが形成され
る。

【００１５】なお、図２に示すように実際には面方向に
伝搬するレーザ光Ｌａの殆どが薄膜Ｐをはみ出して進む
が、薄膜Ｐが存在しない場合は言うまでもなく照射した
レーザ光Ｌの非吸収分は単にスネルの法則にしたがって
反射するだけであり、面方向へ伝搬しないために干渉を
生じない。

【００１６】形成された微細凹凸Ｇの溝間隔Δｘは、共
に波長λのレーザ光ＬとＬａが角度θで交差して干渉す
るとすれば、Δｘ＝λ／ｓｉｎθで与えられ、この場合
の交差角度θは９０度であるからｓｉｎθ＝１となり、
Δｘ＝λ、つまり照射レーザ光の波長と同じとなる。従
って、この微細凹凸Ｇは可視光の波長域に近い１μｍ程
度あるいはそれ以下といった非常に細かいピッチの凹凸
条より構成されることになり、回折格子として入射光を
分光して反射し、反射光沢の色合いが入射光の方向や見
る角度によって多彩に変化する虹色発色を生じることに
なる。

【００１７】しかして、上記の面方向に進むレーザ光Ｌ
ａと照射しているレーザ光Ｌとはレーザ光源から干渉位
置までの光路差（距離差）が殆どないために極めて干渉
性がよい上、形成初期の微細凹凸Ｇがグレーティングカ
プラとして導波路の薄膜Ｐ中へのレーザ光Ｌａの導入効
率を高めるように作用し、しかもシングルモードのレー
ザビームを使用できるので、照射スポット全体に非常に
明瞭な干渉縞を生じさせることが可能となり、形成され
る微細凹凸Ｇは鮮明度の高い虹色発色が得られるものと
なる。

【００１８】なお、理論的には薄膜Ｐを伝搬するレーザ
光Ｌａが干渉縞の１ピッチ分さえ面方向に進行すれば照
射レーザ光Ｌと干渉を生じることになり、この１ピッチ
は１μｍ程度あるいはそれ以下といった短い幅であるか
ら、この幅内では通常不透明とされる殆どの物質が透光
性として振る舞う。従って導波路となる薄膜Ｐは、通常
の概念でいう透明性物質である必要はないが、当然に照
射レーザ光Ｌと導波路を進むレーザ光Ｌａの強度比が
１：１の場合に最も強い干渉を生じることになるから、
あまりに光減衰の大きい物質では良好な干渉縞が得られ
ない。

【００１９】このような虹色発色加工は、レーザ光Ｌの
照射位置を変えずに照射スポットの範囲毎に微細凹凸Ｇ
を形成する方式でもよいが、レーザ光を走査（スキャ
ン）しつつ連続的に微細凹凸を形成する走査方式がより
好適である。すなわち、この走査方式では、レーザ光Ｌ
のパルスが被加工物の同位置に多数回当たるように走査
速度を設定するが、図３に示すように、移動する照射ス
ポットの進行方向の前半部分で導波路の薄膜Ｐが形成さ
れ、後半部分で干渉縞に対応した溶融・蒸発により微細
凹凸Ｇが仕上がる。この場合、薄膜Ｐを伝搬するレーザ
光Ｌａは、微小な傷や結晶粒界から薄膜Ｐへ潜り込まな
くても、後半部分で既に出来上がった微細凹凸Ｇをグレ
ーティングカプラとして非常に効率よく該薄膜Ｐ内に入
り込めるため、照射スポットを停止した状態で加工する
方式よりも照射レーザ光Ｌとの干渉が強くなり、より明
瞭な微細凹凸Ｇを形成できる。

【００２０】しかして、照射するパルスレーザ光Ｌはレ
ーザ発振器より出射したレーザビームを凸レンズや凹面
鏡等の収束手段を介して収束した形で用いるが、一般的
な金属加工用のレーザ加工装置を用いた場合、照射面を
収束手段の焦点近傍に位置させると通常の溝切り加工の
ように照射スポットの領域全体が一様に溶融・蒸発して
しまうため、干渉縞に対応した明瞭な微細凹凸Ｇを形成
するには上記焦点よりも深浅一方向にずれた位置で照射
されるように設定する必要がある。図４は上記の加工条
件を例示したもので、パルスレーザ光Ｌを収束するレン
ズＳの焦点Ｆを含むＺ₀の範囲がダメージ領域であり、
その上下に好適な加工領域Ｚ₁，Ｚ₂がある。

【００２１】ところで、レーザ発振器より出射されるレ
ーザ光Ｌは一般に円形断面のビームパターンであるた
め、走査方式の加工においては、加工ラインの中央部ほ
どレーザ光が広い幅で当たりつつ通過するので、中央部
と両側部では溝形成条件が異なることになり、ビーム強
度が強い場合は加工ライン中央部の微細凹凸がエネルギ
ー過多により潰れ易くなる一方、ビーム強度が弱い場合
は加工ライン周辺部の微細凹凸がエネルギー不足により
不明瞭になる傾向があり、加工ライン全体に均一な微細
凹凸を形成しにくい。しかるに、図５の如く、レーザ光
Ｌの光路にシリンドリカルレンズＳＬを、その長手方向
がビーム走査方向と直交する形で介在させれば、円形の
ビームパターンが走査方向に対して直交する方向に長い
ビームパターンに変換されるから、加工ラインの中央部
と両側部とで照射スポットの走査方向に沿う幅の差が小
さくなり、ライン幅方向の照射エネルギーが均等化する
と共に、照射スポット全体としても走査方向に沿う幅が
狭いため、走査中に形成された微細凹凸に必要以上のレ
ーザ光が当たるのを防止でき、もって加工ラインの幅全
体に均一で且つ明瞭な微細凹凸Ｇを形成することが可能
となる。

【００２２】なお、図５中のＤＰはレーザ光の光路中に
介在させたドーペプリズムであり、その回転により偏光
面を回転させずに透過像を２倍の角度で回転させる機能
を持つ。しかして、上記シリンドリカルレンズＳＬを介
在させて走査方式で微細凹凸Ｇを形成する際、レーザビ
ームのＸ−Ｙ方向の移動指令に基づいて移動のベクトル
方向を演算し、これに基づいてドーペプリズムＤＰを回
転制御することにより、シリンドリカルレンズＳＬによ
る長いビームパターンの長径方向が走査方向と常に直交
するように調整することができる。

【００２３】被加工物Ｗの金属材料としては、特に制限
はなく、レーザ光照射による加熱下での種々の気相反応
により導波路となる高屈折率の被膜を生成し得るもので
あればよいが、熱伝導率の低いものがより好適である。
すなわち、この虹色発色加工では、レーザ光Ｌを照射し
た表面を干渉縞のパターン通りに、つまり干渉縞の明部
を凹、暗部を凸とする状態に溶融・蒸発させ、その微細
凹凸状態を表面に残すため、加工中の素材が急速加熱・
急速冷却される必要があり、従って熱伝導率の低い方が
良好な微細凹凸Ｇを形成し易い。

【００２４】しかして、パルス幅５０〜２００程度の一
般的なレーザ光を用いる場合の好適な金属材料として
は、熱伝導率〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕を（）内に付記して、例
えばニクロム合金（１３）、ステンレス（Ｃｒ１８−Ｎ
ｉ８で１５）、チタン（２０）、けい素鋼（２５）、Ｎ
ｉ−Ｃｒ鋼（Ｎｉ３．６−Ｃｒ０．８で３３）、白金イ
リジウム（Ｐｔ９０−Ｉｒ１０で３１）、白金ロジウム
（Ｐｔ９０−Ｒｈ１０で４６）、炭素鋼（Ｃ０．８−Ｍ
ｎ０．３で５０）、白金（７２）、クロム（８７）、ニ
ッケル（９４）等の熱伝導率〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕１００以下
のものが挙げられ、これらの中でも特に該熱伝導率５０
以下のものが好適である。ただし、レーザ光のパルス幅
が短いほど急速加熱・急速冷却を生じ易いため、使用す
るレーザの種類によって適用し得る金属材料の熱伝導率
の上限に差があり、例えばパルス幅が１０ｎｓ以下のレ
ーザ光を用いる場合は上記熱伝導率が数百程度の金属材
料でも加工可能となる。

【００２５】一方、使用するパルスレーザー光の条件と
しては、上記の急速加熱・急速冷却のためにパルス幅が
短いこと、描画速度面よりパルスの繰り返しが速いこ
と、シングルモード（ＴＥＭ₀₀）であって特にレーザ光
の強度分布がガウス分布よりも台形モードに近いこと等
が挙げられる。現在のところ、このような条件を満たす
レーザとして、Ｑスイッチ付きのＣＷ（連続発振）励起
ＹＡＧレーザ（パルス幅１００ｎｓ程度、繰り返し数Ｋ
Ｈｚ、発振波長１．０６μｍ）、ポッケセルによりパル
ス発振可能としたパルス励起ＹＡＧレーザ（パルス幅１
０ｎｓ以下、繰り返し５００Ｈｚ程度）、パルス励起炭
酸ガスレーザ（繰り返し１ＫＨｚ程度、発振波長１０．
６μｍ）、エキシマレーザ（パルス幅２〜５０ｎｓ、繰
り返し１ＫＨｚ程度、発振波長＝紫外、ＡｒＦ＝０．１
９３μｍ、ＫｒＦ＝０．２４９μｍ、ＸｅＣｌ＝０．３
０８μｍ、ＸｅＦ＝０．３５１μｍ）、ルビーレーザ
（繰り返し５００Ｈｚ程度、発振波長０．６９４３μ
ｍ）、チタン・サファイヤレーザ（発振波長０．６８〜
１．１μｍまで可変）等が挙げられる。しかして、これ
らの中でも、特にＱスイッチ付きのＣＷ（連続発振）励
起ＹＡＧレーザは、繰り返しが速く、発振波長及びパル
ス幅も適度でなることから推奨される。

【００２６】

【実施例】

実施例１直線偏光のＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ（シングルモ
ード、波長１．０６μｍ、パルス幅１００ｎｓ、レーザ
出力０．５ｍＪ）のパルスレーザ光をスイッチ操作によ
り１パルスずつ照射できるように構成すると共に、照射
位置を対物レンズの焦点よりも上方８ｍｍに設定し、こ
のパルスレーザー光を照射位置でのパワー密度が２２Ｍ
Ｗ／ｃｍ²となるように集光して、鏡面研磨した１８−
８ステンレス鋼板の表面の同位置に空気中で１パルスず
つ照射を重ねていったところ、照射スポット内の表面が
次第に酸化され、導波路となるＣｒ₂Ｏ₃を主体（Ｎｉ
Ｏを含む）とした酸化被膜が形成され、照射回数３４回
で干渉縞の明部に対応する微小な溝の集団が浅く形成さ
れ始め、照射回数を増すごとに溝の深さが増し、照射回
数約１００回で約９０μｍ径のスポット全面に一様に良
好な微細凹凸が形成された。この微細凹凸は、溝幅約
０．５μｍ、溝深さ０．０３〜０．０４μｍ、ピッチ約
１μｍであり、非常に鮮明な虹色発色を生じるものであ
った。しかるに、更にパルスレーザー光の照射を重ねる
と、照射スポットの中央部より溝が消滅し、この消滅領
域が次第に周辺へ拡大した。

【００２７】なお、パルスレーザー光のパワー密度を２
８ＭＷ／ｃｍ²として同様に加工した場合は、照射回数
３４回で溝集団が形成され始め、照射回数約７０回で約
１１０μｍ径の大きさに微細凹凸が形成されたが、スポ
ット中心部の凹凸はやや不鮮明になった。またパワー密
度を１８ＭＷ／ｃｍ²とし場合は、照射回数１００回ま
では表面の酸化被膜による着色が濃くなるだけであった
が、以降の照射で急に照射スポットの中心部に完成した
深い溝集団が生じ、この溝集団が照射回数と共に急速に
拡大したが、１７０回を越えると照射スポットの中央部
より次第に溝が消滅する傾向を示した。

【００２８】実施例２実施例１におけるステンレス鋼板に代えて鏡面研磨した
金属チタン板を用い、加工雰囲気を窒素ガス中（１気
圧）とし、照射位置でのパワー密度が２８ＭＷ／ｃｍ²
となるように設定した以外は、実施例１と同様にして該
金属チタン板の表面の同位置に１パルスずつ照射を重ね
ていったところ、照射スポット内の表面が次第に窒化さ
れ、導波路となるＴｉＮの窒化被膜が形成され、照射回
数４５回で干渉縞の明部に対応する微小な溝の集団が浅
く形成され始め、照射回数を増すごとに溝の深さが増
し、照射回数約１００回で約９０μｍ径のスポット全面
に一様に良好な微細凹凸が形成された。この微細凹凸
は、溝幅約０．５μｍ、溝深さ０．０３〜０．０４μ
ｍ、ピッチ約１μｍであり、非常に鮮明な虹色発色を生
じるものであった。

【００２９】実施例３実施例１と同様のＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザを用
い、照射位置を対物レンズの焦点よりも上方８ｍｍ、パ
ワー密度を２２ＭＷ／ｃｍ²にそれぞれ設定し、空気中
において集光したパルスレーザー光（繰り返し２ＫＨ
ｚ）を、空気中において鏡面研磨した１８−８ステンレ
ス鋼板の同位置にパルスが約１００回当たる速度で走査
しつつ連続的に照射し、所定パターンの線画を描いたと
ころ、約９０μｍのライン幅全体に幅約０．５μｍの溝
がピッチ約１μｍで密に集合した微細凹凸が形成され
た。この線画は、太陽光及び室内照明光の何れの照明下
でも、虹色の多彩な反射光沢を示すラインより構成さ
れ、しかも該反射光沢の色合いが照明方向及び見る角度
によって様々に変化するものであった。

【００３０】実施例４実施例１と同じＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザを用い、
そのレーザ光の光路中に図５の如くシリンドリカルレン
ズＳＬ及びドーペプリズムＤＰを介在させた構成とし、
鏡面研磨したステンレス鋼板の表面に実施例３と同条件
でパルスレーザ光を走査しつつ照射する際、制御装置に
より上記ドーペプリズムを回転制御して長楕円形の照射
ビームパターンの長軸方向が常に走査方向に直交するよ
うに走査し、所定パターンの線画を描いた。その結果、
約０．３ｍｍのライン幅全体に幅約０．５μｍの溝が全
てライン幅方向に略平行にピッチ約１μｍで密に集合し
た溝集団からなる微細凹凸が形成され、実施例３よりも
更に鮮明な虹色に変化する反射光沢を示すラインより構
成された線画が得られた。

【００３１】実施例５実施例１と同様のＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザを用
い、照射位置を対物レンズの焦点よりも上方７ｍｍ、パ
ワー密度を２８ＭＷ／ｃｍ²にそれぞれ設定し、窒素ガ
ス中（１気圧）において集光したパルスレーザー光（繰
り返し２ＫＨｚ）を、鏡面研磨した金属チタン板の同位
置にパルスが約１００回当たる速度で走査しつつ連続的
に照射し、所定パターンの線画を描いたところ、約９０
μｍのライン幅全体に幅約０．５μｍの溝がピッチ約１
μｍで密に集合した微細凹凸が形成された。この線画
は、太陽光及び室内照明光の何れの照明下でも、虹色の
多彩な反射光沢を示すラインより構成され、しかも該反
射光沢の色合いが照明方向及び見る角度によって様々に
変化するものであった。

【００３２】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、これら実施例で用いた以外の金属材料も
加工対象とできると共に、微細凹凸形成用として例示し
たＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ以外の種々のパルスレ
ーザ発振器（好ましくはパルス幅の小さいもの）を使用
できることは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の虹色発色加工方法によれば、
被加工物の表面にレーザ光の干渉縞に対応した相互間隔
１μｍ程度あるいはそれ以下といった微細で密な溝の集
合からなる凹凸を容易に形成可能であり、この微細凹凸
に基づき反射光沢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線や面からなる美麗な装飾を有す
る加工品を安価に提供できる。また、この加工方法で
は、パルスレーザ光の照射の前段で被加工物表面に形成
される導波路により、該照射の後段において照射レーザ
光の一部を面方向に伝搬させ、この伝搬するレーザ光と
照射レーザ光との干渉により、その干渉縞の強度分布に
対応した微細凹凸を形成することから、レーザ光の光路
やレーザ発振器自体に格別な干渉機構を介在させる必要
がなく、レーザ加工の装置構成が簡素になる上、干渉性
が高く、形成される微細凹凸が非常に鮮明度の高い虹色
発色を生じるものとなるという利点がある。

【００３４】請求項２の虹色発色加工方法によれば、パ
ルスレーザ光の照射スポット内の溶融による一様化を回
避して、干渉縞に対応した良好な微細凹凸を形成できる
という利点がある。

【００３５】請求項３及び請求項４の虹色発色加工方法
によれば、より明瞭な微細凹凸を形成し易いという利点
がある。

【００３６】請求項５の虹色発色加工方法によれば、レ
ーザ光の走査によって被加工物の表面に微細凹凸面より
構成された任意パターンのラインを描くことができ、且
つ該微細凹凸が照射スポットを停止した状態で加工する
方式よりも明瞭となり、もって金属表面に非常に鮮明な
虹色発色を生じる線画や文字等の装飾を容易に施せると
いう利点がある。

【００３７】請求項６の虹色発色加工方法によれば、特
に走査方式により連続的に微細凹凸を形成する場合に、
加工ラインの幅方向の照射エネルギーが均等化されると
共に、走査中に形成された微細凹凸に必要以上のレーザ
光が当たるのを防止でき、もって加工ラインの幅全体に
一様に明瞭な微細凹凸を形成して、より鮮明な虹色発色
を生じる線画や文字等の装飾を施せるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の虹色発色加工方法における微細凹凸
の形成機構をＡ〜Ｃの工程順に説明する概略縦断面図。

【図２】同加工方法における微細凹凸の走査方式によ
る形成工程を示す概略縦断面図。

【図３】同加工方法における導波路によるレーザ光の
伝搬状態を示す概略縦断面図。

【図４】同加工方法における微細凹凸の形成に用いる
レーザ光の加工領域を示す模式図。

【図５】同加工方法における微細凹凸の形成にシリン
ドリカルレンズを利用した例を示す概略正面図。

【符号の説明】

Ｗ被加工物Ｐレーザ光の導波路となる薄膜Ｌ照射レーザ光Ｌａ導波路を伝搬するレーザ光Ｓレンズ（収束手段）Ｆ焦点Ｇ微細凹凸ＳＬシリンドリカルレンズ

フロントページの続き (72)発明者大島市郎兵庫県尼崎市常光寺１丁目９番１号大阪富士工業株式会社内 (72)発明者大島時彦兵庫県尼崎市常光寺１丁目９番１号大阪富士工業株式会社内 (72)発明者平田繁一兵庫県尼崎市常光寺１丁目９番１号大阪富士工業株式会社内 (72)発明者岡野良和兵庫県尼崎市常光寺１丁目９番１号大阪富士工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応性ガス中において、金属材料からな
る被加工物の表面に、収束したパルスレーザ光を同位置
に多数回のパルスが当たるように照射することにより、
この照射の前段で被加工物の表面にその金属成分と上記
ガス成分との反応物からなる薄膜を形成すると共に、該
照射の後段で前記薄膜を導波路として面方向に伝搬する
レーザ光と照射レーザ光とを干渉させ、その干渉縞の強
度分布に対応した微細凹凸を前記被加工物の表面に形成
することを特徴とする虹色発色加工方法。
【請求項２】パルスレーザ光を収束手段の焦点よりも
深浅一方向にずれた位置で照射する請求項１記載の虹色
発色加工方法。
【請求項３】被加工物が熱伝導率１００Ｗ／ｍ・Ｋ以
下の金属材料である請求項１又は２に記載の虹色発色加
工方法。
【請求項４】パルスレーザ光がシングルモードのレー
ザビームからなる請求項１〜３のいずれかに記載の虹色
発色加工方法。
【請求項５】パルスレーザ光を走査しつつ連続的に微
細凹凸を形成する請求項１〜４のいずれかに記載の虹色
発色加工方法。
【請求項６】レーザ光の光路にシリンドリカルレンズ
を介在させることにより、該レーザ光の円形ビームをビ
ーム走査方向に対して直交する方向に長いビームパター
ンに変換する請求項５記載の虹色発色加工方法。