JPH089794B2 - 虹色発色加工物の製造方法 - Google Patents

虹色発色加工物の製造方法

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JPH089794B2
JPH089794B2 JP2116278A JP11627890A JPH089794B2 JP H089794 B2 JPH089794 B2 JP H089794B2 JP 2116278 A JP2116278 A JP 2116278A JP 11627890 A JP11627890 A JP 11627890A JP H089794 B2 JPH089794 B2 JP H089794B2
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大樹 宮本
耕介 森脇
市郎 大島
時彦 大島
繁一 平田
良和 岡野
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Description

【発明の詳細な説明】 (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。
(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。
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〜10μ
m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。
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。
(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。
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。
(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材を母型として該
微細凹凸の面上に厚肉メッキを施す電鋳を行い、形成さ
れた厚肉メッキ層を母型から剥離して上記微細凹凸が反
転転写された金属板を得ることを特徴とする構成を採用
するものである。
また、本発明に係る虹色発色加工物の製造方法の第2
は、上記第1の製造方法において、電鋳の母型となる金
属材がステンレス鋼であり、電鋳のメッキ金属が銅であ
る構成を採用したものである。
更に、本発明に係る虹色発色加工物の製造方法の第3
は、上記第1または第2の製造方法において、母形から
剥離して得られる金属板を工具電極として電解加工を行
い、他方の電極とした金属ワークの表面に前記微細凹凸
を再反転転写することを特徴とする構成を採用したもの
である。
(作 用) 本発明方法は、基本的にはレーザ加工工程と電鋳工程
との2工程よりなる。
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。
次の電鋳工程では、上記の微細凹凸を形成した金属材
を母型として該微細凹凸の面上に厚肉メッキが施される
ため、このメッキ層を母型から剥離して得られる金属板
の剥離面には上記微細凹凸の反転した微細凹凸が形成さ
れることになる。この微細凹凸は、母型の微細凹凸とは
逆の凹凸関係にあるが、やはり母型の場合と同様に入射
光を分光して虹色発色を表出する。
従って、この母型から剥離された金属板は、そのまま
虹色発色加工物として金属製装飾品、金属製家庭電化用
品、金属製工業用品等に利用できる。しかして、前記母
型を用いて同様の電鋳を繰り返すことにより、一つの母
型から多数の虹色発色加工物を製造することができる。
更に、本発明方法においては、より量産性を高める手
段として、上記電鋳後の母型から剥離された金属板を工
具電極とする電解加工を採用できる。
すなわち、電解加工では、前工程のメッキ層からなる
金属板を陰極側の工具電極として近接する陽極側の金属
ワークとの間で電解加工を行うため、該金属ワークの表
面が工具電極の面形状に対応して溶出浸食され、結果と
して該金属ワークの表面に工具電極の前記微細凹凸が転
写される。しかして転写された微細凹凸は、電鋳の母型
からの再反転により、該母型つまり最初のレーザ加工に
て形成したものと同じ凹凸関係にある。また陰極側の工
具電極表面は溶出による損耗がなく、かつ電解液の更新
によって金属の析出堆積も阻止される。
従って、この工具電極を繰り返し使用して電解加工を
反復することにより、前記一つの母型から更に多数の虹
色発色加工物を生産できる。
(実施例) 以下、本発明を図示実施例に基づいて具体的に説明す
る。
第1図はレーザ加工工具を示しており、XYテーブルT
上に母型金属板Mが載置され、その上方に設けた加工用
集光レンズLによってレーザビームの干渉光B1が収束さ
れて該レンズLの焦点よりも遠い位置で金属板Mの表面
に照射される。従って、XYテーブルTをX方向に移動さ
せることにより金属板Mの表面が収束された干渉光B2
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T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Mの表面には、照射スポット径の幅内に
第1図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Iが形成され
る。
ここで、干渉光B1は、記述の特願平1−84326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、あるいは同じく既述の特願平1−22
9567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B1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。
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B2の照射位置はレンズLの焦点Fよりも浅い
位置に設定してもよい。しかして干渉光B1の収束手段に
は凹面鏡も利用できる。
母型金属板M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、次の
電鋳における母型としての耐久性および転写性等より、
特にステンレス鋼が好適である。
上記のレーザ加工により第2図の如く表面に密な多数
の凹条Iにて構成される微細凹凸部U1を設けた母型金属
板Mは、次の電鋳工程における母型として使用される。
なお、図では模式的に示しているが、各微細凹凸部U1
凹条Iは実際には既述のように数百本である。
この電鋳工程では、第3図で示すように、母型金属板
Mの微細凹凸部U1を有する表面上に剥離被膜Sを介して
厚肉メッキ層Pを設けた後、このメッキ層Pを母型金属
板Mから剥離するが、その一連の操作および電鋳条件は
常法に準じればよい。
例えばメッキ層Pの剥離を容易にするための剥離被膜
Sとしては、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に、耐久型母型の剥離用
として知られるものを母型金属板Mの材質に応じて選択
すればよい。なお、該金属板Mがステンレス鋼である場
合、クロム酸塩の剥離被膜が、該金属板Mを10g/濃度
程度のクロム酸水溶液に瞬間的に漬けるだけで形成でき
ることから好適である。
またメッキ金属としては、特に限定されないが、次の
電解加工における電極としての適用性の点で銅が最も好
ましい。この銅電鋳浴には硫酸銅浴が最も一般的であ
る。
上記電鋳にて得られた厚肉メッキ層Pからなる金属板
P′は、第4図の如く母型金属板Mからの剥離面に該金
属板Mの微細凹凸部U1の反転した微細凹凸部U2、つまり
前者の凹状Iに対応する多数の凸条Oにて構成される微
細凹凸部U2が転写されたものとなる。この厚肉メッキ層
Pの金属板P′は、微細凹凸部U2が虹色発色を表出する
ことから、虹色発色加工物として金属製装飾品、金属製
家庭電化用品、金属製工業用品等の製品、装飾部品、そ
れらの材料に使用できる。
また、上記金属板P′を電解加工における工具電極に
使用し、多数の金属ワークの表面に微細凹凸を再反転転
写することができる。
この電解加工は、第5図で示すように、金属板P′を
陰極とし、陽極に製品とする金属ワークWを配置して、
金属板P′の微細凹凸部U2を有する表面と該ワークWの
被加工面とを電解液中において接近させた状態で両極間
に直流電圧を印加することによって行う。しかして、上
記電解液としては一般的な硝酸ナトリウムや塩化ナトリ
ウムの水溶液が使用されるが、電解中に陰極側へ金属が
析出堆積するのを防止するために、常法に準じて電解液
をポンプにて高速で流すと供に、回収電解液中の溶出金
属より生成した酸化物や水酸化物を遠心分離等で除去し
て再生使用することは言うまでもない。
このような電解加工により、金属ワークWの工具電極
に対向する表面が溶出浸食されるが、この浸食速度は工
具電極との距離が近いほど大きくなるため、工具電極の
金属板P′の微細凹凸U2を構成する各凸条Oに対応して
金属ワークW側に凹条Iが形成され、その結果として第
6図の如く該ワークWの表面に金属板P′の微細凹凸部
U2を反転した形の微細凹凸部U3が転写形成されることに
なる。この微細凹凸部U3は、母型金属板Mより2回の反
転を経て転写されたものであるから、該金属板Mの微細
凹凸部U1と同パターンであり、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。従って、この微細凹凸部U3を設けた金属ワーク
Wは目的とする虹色発色加工物である。
しかして、工具電極の金属板P′は、表面の損耗なら
びに金属の析出堆積がなく安定した表面形状を保持する
ため、これを多数の金属ワークWに対する虹色発色加工
に反復使用できる。
(発明特有の効果) 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、上記虹色発色に必
要となるレーザの干渉縞に対応した微細凹凸を母型の金
属表面のみにレーザ加工にて形成するだけで、該母型を
基にした微細凹凸の転写によって同一の上記加工物を容
易に量産できる。
また、本発明の請求項(2)の構成によれば、上記母
型から電鋳を経て電解加工に供する転写用の工具電極を
容易に精度よく製作できるという利点がある。
更に、本発明の請求項(3)の構成によれば、上記の
母型より電鋳によって得られる金属板を二次母型とし
て、上記虹色発色加工物を製作できるため、量産性がよ
り向上すると共に、最初のレーザー加工による母型の使
用回数を少なくでき、それだけ該原母型の損耗を低減し
得るという利点がある。
【図面の簡単な説明】 図面は本発明方法の一実施例を示すものであって、第1
図はレーザ加工による微細凹凸の形成工程の概略斜視
図、第2図は微細凹凸を形成した母型の断面図、第3図
は電鋳によるメッキ層形成状態の断面図、第4図は電鋳
により得られた金属板からなる虹色発色加工物の断面
図、第5図電解加工を示す概略断面図、第6図は製造し
た虹色発色加工物の断面図である。 B1,B2……レーザの干渉光、M……母型金属板、P……
厚肉メッキ層、P′……金属板、U1,U2,U3……微細凹凸
部、W……金属ワーク。
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 (56)参考文献 特開 平2−117787(JP,A) 特開 平2−263589(JP,A) 特開 昭50−42499(JP,A) 特開 昭60−44192(JP,A) 特公 平1−56156(JP,B2)

Claims (3)

    【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材を母型として該微細凹凸の面上に
    厚肉メッキを施す電鋳を行い、形成された厚肉メッキ層
    を母型から剥離して上記微細凹凸が反転転写された金属
    板を得ることを特徴とする虹色発色加工物の製造方法。
  2. 【請求項2】電鋳の母型となる金属材がステンレス鋼で
    あり、電鋳のメッキ金属が銅である請求項(1)記載の
    虹色発色加工物の製造方法。
  3. 【請求項3】母形から剥離して得られる金属板を工具電
    極として電解加工を行い、他方の電極とした金属ワーク
    の表面に前記微細凹凸を再反転転写することを特徴とす
    る請求項(1)または(2)記載の虹色発色加工物の製
    造方法。
JP2116278A 1990-05-02 1990-05-02 虹色発色加工物の製造方法 Expired - Lifetime JPH089794B2 (ja)

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JP4720088B2 (ja) * 2004-02-02 2011-07-13 セイコーエプソン株式会社 階調補正回路、画像表示装置及び画像処理方法
JP5344400B2 (ja) * 2009-11-11 2013-11-20 国立大学法人大阪大学 モルフォ型構造色発色体の製造方法

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