JPH0751400B2 - 虹色発色加工物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面の全体ないし一部
の模様等として色合いが虹色様に多彩に変化する美麗な
反射光沢を示す虹色発色加工物の製造方法に関するもの
で、例えば金属製装飾品、金属製家庭電化用品、金属製
工業用品等として上記反射光沢を有するものを量産する
のに利用される。

【０００２】

【従来の技術】金属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、金属表面に塗
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１μm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、特願平１−８
４３２６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】しかしながら、上記提
案手段では、微細凹凸を１本ずつ形成するのに比べて加
工時間を数百分の一に短縮できるが、一回の走査で形成
される凹凸領域の幅つまりスポット径は通常のレーザ加
工機では数百μm 程度であるため、虹色発色部を広面積
に形成したり緻密な模様に構成する場合には加工に相当
な時間がかかり、特に量産品の加飾加工には製造効率お
よびコストの面で適用しにくいという問題があった。

【０００６】本発明は、上述の事情に鑑み、虹色発色加
工物の量産容易な製造方法を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る虹色発色加
工物の製造方法の第１は、上記目的を達成する手段とし
て、金属表面にレーザの干渉光を照射してその干渉縞の
強度分布に対応した微細凹凸を形成し、この微細凹凸を
有する金属表面を型内面とする成形型内で合成樹脂を成
形することにより、該成形物の表面に上記微細凹凸を転
写させた後、この微細凹凸を有する成形物表面に導電性
金属薄膜を被着形成し、該成形物を母型として上記誘導
金属薄膜上に厚肉メッキを施す電鋳を行い、形成された
メッキ層を母型から剥離することを特徴とする構成を採
用するものである。

【０００８】

【作用】本発明方法は、基本的にはレーザ加工→合成樹
脂成形→導電性薄膜形成→電鋳の４工程よりなる。

【０００９】しかして、最初のレーザ加工工程では、レ
ーザの干渉光の照射により、その干渉縞の強度分布に対
応した微細凹凸、つまり干渉縞の明部を凹、暗部を凸と
する微細凹凸が形成される。ここで、上記の干渉縞は相
互の間隔が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数百本もの明暗縞にて構成される
ため、これに対応する微細凹凸は回折格子と同様に作用
して入射光を分光して該入射光の方向や見る角度によっ
て色合いが多彩に変化する反射光沢つまり虹色発色を表
出するものとなる。

【００１０】２番目の合成樹脂成形工程では、上記の微
細凹凸を形成した金属表面を型内面とする成形型内で合
成樹脂を成形するため、該成形型から取り出した成形物
の表面に上記微細凹凸が凹凸を逆に反転した形で転写形
成されることになる。

【００１１】この成形手段としては、特に制限がなく、
射出成形、圧縮成形、移送成形、注型加工等の様々な合
成樹脂成形方法を採用できる。また、成形材料として
は、種々の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を使用可能で
あるが、硬質成形物となる材料がよい。しかして、成形
効率、微細凹凸の転写精度等の観点からは、アクリル系
樹脂やポリカーボネート樹脂を用いた射出成形が最も好
適である。

【００１２】３番目の導電性薄膜形成工程では、前記成
形物を次の電鋳工程に供する母型とするために、該成形
物の前記微細凹凸が転写形成された表面に導電性金属薄
膜を形成する。すなわち、合成樹脂成形物の表面に該金
属薄膜が存在することにより、その表面に厚肉メッキを
施す電鋳が可能となり、この場合に上記金属薄膜をその
表面に前記微細凹凸が表出する薄い厚みに設定すれば、
電鋳によるメッキ層に該微細凹凸が転写されることにな
る。

【００１３】最後の電鋳工程では、上述のように合成樹
脂成形物を母型として、その微細凹凸を有する金属薄膜
の表面に厚肉メッキを施した後、このメッキ層を母型か
ら剥離すればよい。しかして、得られたメッキ層からな
る金属板は、その表面に母型の微細凹凸が反転して転写
され、この微細凹凸に基づく前記の美麗な虹色発色を表
出することから、そのまま虹色発色製品あるいは該製品
材料となる。

【００１４】このような製造方法によれば、最初のレー
ザ加工によって金属表面に形成した微細凹凸を次の合成
樹脂成形によって数万〜数十万といった極めて多数の成
形物の表面に転写できるから、電鋳において一回ごとに
新しい母型を使用することが可能となる。

【００１５】

【実施例】図１はレーザ加工工程を示しており、ＸＹテ
ーブル１上に金属板２が載置され、その上方に設けた加
工用集光レンズ３によってレーザビームの干渉光４が収
束されて該レンズ３の焦点３ａよりも遠い位置で金属板
Ｍの表面に照射される。

【００１６】従って、ＸＹテーブル１をＸ方向に移動さ
せることにより金属板２の表面が収束された干渉光４に
て走査されるから、この一回の走査終了ごとにＸＹテー
ブル１をＹ方向に移動させ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、一回の
走査ごとに金属板２の表面２ａには、照射スポット径の
幅内に図１の仮想線円内に示す拡大図のように干渉パタ
ーンの干渉縞の明部に対応した数百本の凹条５による微
細凹凸部６ａが形成される。

【００１７】ここで、干渉光４は、既述の特願平１−８
４３２６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、あるいは同じく既述
の特願平１−２２９５６７号に開示されるように、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
ねることによって構成すればよい。しかして、これら干
渉光４を生じさせるための具体的な装置構成について
も、上記両特許出願にて開示されている。

【００１８】なお、ＸＹテーブル１のＸＹ両方向の移動
を連動制御するか、あるいは干渉光４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
加工も可能となる。また干渉光４の照射位置はレンズ３
の焦点３ａよりも浅い位置に設定してもよい。しかして
干渉光４の収束手段には凹面鏡も利用できる。

【００１９】金属板２の素材は限定されないが、金属表
面加工に汎用されるＹＡＧレーザ加工機等による加工性
と、転写性等より、特にステンレス鋼やＮｉ−Ｃｒ系合
金が好適である。

【００２０】上記のレーザ加工により表面２ａに密な多
数の凹条５にて構成される微細凹凸部６ａを設けた金属
板２は、次の合成樹脂成形工程における成形型として使
用する。

【００２１】図２は射出成形機７の要部を示しており、
図中の７ａは加熱シリンダ、７ｂはノズル、７ｃは型部
材８，９より構成される金型である。しかして、金型７
ｃの一方の型部材８には前記レーザ加工を施した金属板
２が用いられており、その微細凹凸部６ａを有する表面
２ａが型内面となるように配置している。他方の型部材
９には材料注入口９ａが設けており、この注入口９ａに
ノズル７ｂの先端が臨んでおり、加熱シリンダ７ａ内で
加熱溶融された合成樹脂材料１０が図示しないプランジ
ャで押し出されてノズル７ｂより金型７ｃ内に注入され
る。

【００２２】図３の如く、冷却固化して金型７ｃから取
り出された合成樹脂成形物１１は、その表面１１ａに金
属板２の表面２ａの微細凹凸部６ａの反転した微細凹凸
部６ｂ、つまり前者６ａの凹条５に対応する多数の凸条
１２にて構成される微細凹凸部６ｂが転写されたものと
なる。

【００２３】次に、上記成形物１１の微細凹凸部６ｂを
有する表面１１ａに図４で示すように、金、銀、アルミ
ニウム等の導電性金属からなる薄膜１３を形成する。こ
の薄膜１３は、その表面に下地の成形物１１の微細凹凸
６ｂが表出する薄い厚み、好ましくは１μm 以下の厚み
に設定する。

【００２４】なお、上記薄膜１３の形成手段としては、
真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の
高真空中での堆積による薄膜形成方法を始め、無電解メ
ッキの如き電気化学的方法、銀鏡反応の如き化学的方法
等、既存の種々の方法を採用可能である。

【００２５】かくして表面１１ａに導電性金属の薄膜１
３を設けた成形物１１は、次の電鋳工程における使い捨
て型の母型とする。すなわち電鋳工程では、成形物１１
の薄膜１３の導電性を利用し、図５に示すように該薄膜
１３の表面上に電鋳による胴やニッケル等の厚肉メッキ
を施し、メッキ層１４を形成した後、このメッキ層１４
を母型である成形物１１から剥離する。

【００２６】なお、この電鋳における一連の操作および
電鋳条件は常法に準じればよい。また、メッキ層１４の
剥離を容易にするために、クロム酸塩、酸化物、硫化物
等の化学的に形成する被膜や、ろう、グリース、コロイ
ド状黒鉛等の機械的に付着させる被膜のような剥離被膜
を母型の表面に形成してもよい。

【００２７】上記のように母型の成形物１１から剥離し
たメッキ層１４は、図６に示すように、その剥離した表
面１４ａに成形物１１の微細凹凸部６ｂの反転した微細
凹凸部６ｃ、つまり最初の金属板２の表面２ａにレーザ
加工によって形成した微細凹凸部６ａと同パターンの凹
条５からなる微細凹凸部６ｃが転写形成されたものとな
る。したがって、微細凹凸部６ｃが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
を表出するため、このメッキ層１４からなる金属板は虹
色発色製品あるいは該製品の材料となる。

【００２８】電鋳に使用後の母型つまり成形物１１は廃
棄すればよいが、必要とあれば、薄膜１３の金属を回収
したり、熱可塑性材料である場合には溶融して再利用す
ることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明方法によれば、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美麗な
反射光沢を示す虹色発色加工物を製造するに際し、該虹
色発色に必要となるレーザの干渉縞に対応した微細凹凸
を原型となる金属表面のみにレーザ加工にて形成するだ
けで、該原型から多数の合成樹脂成形物の表面に該微細
凹凸を転写し、これら成形物の各々を母型として更に該
微細凹凸を電鋳にて金属表面に転写できるから、同一の
虹色発色化合物を容易かつ安価に量産することが可能で
ある。

【００３０】しかも、この方法では、一度製作した上記
原型の微細凹凸が損耗しにくく何回も再使用でき、また
上記生成物が安価であるために電鋳において一回ごとに
母型を使い捨て可能であり、該母型を反復使用する場合
のような微細凹凸の転写精度の低下を回避でき、もって
一定した高品質の虹色発色加工物を恒常的に製作できる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 レーザ加工工程の概略斜視図、

【図２】 合成樹脂成形工程の射出成形機要部の縦断面
図、

【図３】 同成形工程における成形物の取り出し状態を
示す要部断面図、

【図４】 同成形物の表面に導電性金属薄膜を設けた状
態の断面図、

【図５】 電鋳によるメッキ層形成状態の断面図、

【図６】 電鋳の母型から剥離したメッキ層の断面図で
ある。

【符号の説明】

２…金属板、２ａ…表面、４…レーザの干渉光、６ａ，
６ｂ，６ｃ…微細凹凸部、７…射出成形機、７ｃ…金型
（成形型）、８…型部材（金属板２）、１０…合成樹脂
材料、１１…合成樹脂成形物、１１ａ…表面、１３…導
電性金属の薄膜、１４…メッキ層。

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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属表面にレーザの干渉光を照射してそ
   の干渉縞の強度分布に対応した微細凹凸を形成し、この
   微細凹凸を有する金属表面を型内面とする成形型内で合
   成樹脂を成形することにより、該成形物の表面に上記微
   細凹凸を転写させた後、この微細凹凸を有する成形物表
   面に導電性金属薄膜を被着形成し、該成形物を母型とし
   て上記誘導金属薄膜上に厚肉メッキを施す電鋳を行い、
   形成されたメッキ層を母型から剥離することを特徴とす
   る虹色発色加工物の製造方法。