JPS6220898A - 弁金属への模様描写方法 - Google Patents
弁金属への模様描写方法Info
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- JPS6220898A JPS6220898A JP15778785A JP15778785A JPS6220898A JP S6220898 A JPS6220898 A JP S6220898A JP 15778785 A JP15778785 A JP 15778785A JP 15778785 A JP15778785 A JP 15778785A JP S6220898 A JPS6220898 A JP S6220898A
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- Japan
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- valve metal
- pattern
- laser beam
- laser
- laser light
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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。
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、陽極酸化処理によって着色される弁金属にレ
ーザ光を応用して目視できる模様を描写する方法に関す
るものである。
ーザ光を応用して目視できる模様を描写する方法に関す
るものである。
［従来の技術］
チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔ
ａ）等は弁金属（ｖａｌｖｅ ｍｅｔａｌｓ）と呼ば
れることがある。その理由はこれらの金属上の酸化物層
が一方向のみに電流を通し、逆方向にはほとんど電流を
通さないという所謂弁作用を持つことに由来する。−上
記定義に属する金属として上記以外にＡＩ、Ｖ、Ｙ、Ｎ
ｂ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｈｆ。
ａ）等は弁金属（ｖａｌｖｅ ｍｅｔａｌｓ）と呼ば
れることがある。その理由はこれらの金属上の酸化物層
が一方向のみに電流を通し、逆方向にはほとんど電流を
通さないという所謂弁作用を持つことに由来する。−上
記定義に属する金属として上記以外にＡＩ、Ｖ、Ｙ、Ｎ
ｂ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｈｆ。
Ｗ等が知られている。又これらの弁金属については、陽
極酸化処理を受けることによって金属表面に酸化被膜が
形成され該被ＩＩりの光の干渉作用により着色して見え
るものがあるという特性も知られている。
極酸化処理を受けることによって金属表面に酸化被膜が
形成され該被ＩＩりの光の干渉作用により着色して見え
るものがあるという特性も知られている。
上記の陽極酸化処理によって得られる着色弁金属の表面
に更に模様を描写する方法としては各種の手段が知られ
ており、その方法を例示すると（１）印刷による方法、
（２）筆やペン等の手作業による方法、（３）局部マス
キングを用いて陽極酸化する方法、等であるが、各方法
は下記に列挙する様な問題を含んでいる。
に更に模様を描写する方法としては各種の手段が知られ
ており、その方法を例示すると（１）印刷による方法、
（２）筆やペン等の手作業による方法、（３）局部マス
キングを用いて陽極酸化する方法、等であるが、各方法
は下記に列挙する様な問題を含んでいる。
（１）印刷による方法の欠点
（ａ）接触加工である為、印刷インク等による弁金属表
面への化学的汚染や着色むらが生じ、品質の安定性に欠
ける。
面への化学的汚染や着色むらが生じ、品質の安定性に欠
ける。
（ｂ）陽極酸化処理面には金属特有の光沢が残されてい
るが、印刷によって′！！Ｊ該光沢が失なわれてしまう
。
るが、印刷によって′！！Ｊ該光沢が失なわれてしまう
。
（Ｃ）適正な印刷インクを選ぶことが必要であり、しか
も印刷インクの乗りを良くする為の特殊な前処理が必要
なことがある。
も印刷インクの乗りを良くする為の特殊な前処理が必要
なことがある。
（２）筆やペンを用いた手作業による方法の欠点（ａ）
接触加工である為（１）法と同じく弁金属表面への汚染
の問題が生じる。
接触加工である為（１）法と同じく弁金属表面への汚染
の問題が生じる。
（ｂ）素材特有の発色が不可ｆ剋［（１）法と同様の問
題］ （ｃ）熟練技術者が必要となり、作業者の熟練度や能力
等による個人差が顕著に現われ る。
題］ （ｃ）熟練技術者が必要となり、作業者の熟練度や能力
等による個人差が顕著に現われ る。
（ｄ）長時間を要し、大量生産には不適である。
（ｅ）製品のできばえにばらつきが生じ、品質の安定性
に欠ける。
に欠ける。
（３）局部マスキングを用いて陽極酸化する方法の欠点
この方法は着色すべき表面に、描写したい模様に合わせ
てマスク用樹脂を塗布する等の手法により局部的にマス
キングし、陽極酸化処理により所定の着色模様を得、次
いで上記樹脂を剥離する方法である。従って該方法にお
いても （ａ）接触加工であり弁金属表面の汚染の問題がある。
てマスク用樹脂を塗布する等の手法により局部的にマス
キングし、陽極酸化処理により所定の着色模様を得、次
いで上記樹脂を剥離する方法である。従って該方法にお
いても （ａ）接触加工であり弁金属表面の汚染の問題がある。
（ｂ）着色すべき色毎にｒマスキング→着色→マスク除
去→乾燥Ｊの工程が必要であり、生産性に劣り大敏生産
向きでない。
去→乾燥Ｊの工程が必要であり、生産性に劣り大敏生産
向きでない。
（Ｃ）精密、微細な加工が困難であり、品質の安定性に
欠ける。
欠ける。
等の問題がある。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は上記問題点を解決する為になされたものであり
、従ってその目的は自動化、大量生産が容易であり、且
つ良好な品質の製品を得ることが可能な模様描写方法を
提供する点に存在するものである。
、従ってその目的は自動化、大量生産が容易であり、且
つ良好な品質の製品を得ることが可能な模様描写方法を
提供する点に存在するものである。
［問題点を解決する為の手段］
本発明は、陽極酸化処理を施す前或は後に、弁金属表面
に集光したレーザ光を照射しつつレーザ光又は上記弁金
属を相対的に横移動し、弁金属表面に熱変化を生じせし
めることにより、弁金属表面に線模様を描写する点に要
旨を有するものである。
に集光したレーザ光を照射しつつレーザ光又は上記弁金
属を相対的に横移動し、弁金属表面に熱変化を生じせし
めることにより、弁金属表面に線模様を描写する点に要
旨を有するものである。
［作用］
本発明はＬ記の様に構成された模様描写方法であって、
その最大の特徴は陽極酸化処理によって着色される弁金
属表面にレーザ光を照射し、レーザ処理によって弁金属
表面に熱変化を生ぜしめることにより弁金属表面に線模
様を描写しようとするものである。１／−ザ処理によっ
て弁金属表面に誘起される熱変化とは、弁金属表面が局
部的に急速加熱され次いで急速冷却されることに基づく
ものであり、素材の組織変化、歪、酸化被膜の変質や消
失等として現われる。該熱変化の種類及びそれが誘起さ
れる領域は、材料特性即ち熱伝導度や表面でのレーザ光
吸収率等が同じであれば、照射条件によって決まるもの
である。照射条件とは、一般にレーザ発振出力、ヒーム
集光面積、被照射材とレーザ光との相互作用蒔間等を含
むが、それらを含む値として下記の第（１）式及び第（
２）式に示すようにパワー密度、エネルギー密度がある
。
その最大の特徴は陽極酸化処理によって着色される弁金
属表面にレーザ光を照射し、レーザ処理によって弁金属
表面に熱変化を生ぜしめることにより弁金属表面に線模
様を描写しようとするものである。１／−ザ処理によっ
て弁金属表面に誘起される熱変化とは、弁金属表面が局
部的に急速加熱され次いで急速冷却されることに基づく
ものであり、素材の組織変化、歪、酸化被膜の変質や消
失等として現われる。該熱変化の種類及びそれが誘起さ
れる領域は、材料特性即ち熱伝導度や表面でのレーザ光
吸収率等が同じであれば、照射条件によって決まるもの
である。照射条件とは、一般にレーザ発振出力、ヒーム
集光面積、被照射材とレーザ光との相互作用蒔間等を含
むが、それらを含む値として下記の第（１）式及び第（
２）式に示すようにパワー密度、エネルギー密度がある
。
・・・（１）
・・・（２）
本発明に従う模様描写方法では、弁金属表面の食刻（表
面の一蒸発により発生）は行なわないので、照射条件の
適正範囲は下記の第（３）式及び第（４）式で示す通り
である。
面の一蒸発により発生）は行なわないので、照射条件の
適正範囲は下記の第（３）式及び第（４）式で示す通り
である。
１０３Ｗ／ｃｍ３＜パワー密度＜ １０’ Ｗ ／ ｃ
ｍ２− （３）１０２Ｊ／ｃｍ２＜エネルギー密度＜１
０４Ｊ／ｃ１１２・・・（４） 第（３）、（４）式を同時に満足する範囲内であれば描
写したい模様に応じて照射条件を任意に選定することが
できる。照射条件の各因子及びレーザ光の走査は容易に
制御可能であり、コンピュータ化が図れる。このことに
よって描写すべき模様の設定が容易となり、模様の再現
性が得られ製品の品質が安定する。更に高速描写が可能
となり、大量生産が図れる。
ｍ２− （３）１０２Ｊ／ｃｍ２＜エネルギー密度＜１
０４Ｊ／ｃ１１２・・・（４） 第（３）、（４）式を同時に満足する範囲内であれば描
写したい模様に応じて照射条件を任意に選定することが
できる。照射条件の各因子及びレーザ光の走査は容易に
制御可能であり、コンピュータ化が図れる。このことに
よって描写すべき模様の設定が容易となり、模様の再現
性が得られ製品の品質が安定する。更に高速描写が可能
となり、大量生産が図れる。
本発明で用いられるレーザ光は弁金属表面に熱変化をか
え得る条件即ち前記第（３）、（４）式を満足するパワ
ー密度及びエネルギー密度であればよく、 従って （ａ） Ｌｙ−ザの種類（Ｃ０２レーザ、ＹＡＧレーザ
等） （ｂ）発振方法（連続発振、パルス発振等）（Ｃ）ビー
ムモード（シングルモード、マルチモード′４） は特に限定されるものではない。
え得る条件即ち前記第（３）、（４）式を満足するパワ
ー密度及びエネルギー密度であればよく、 従って （ａ） Ｌｙ−ザの種類（Ｃ０２レーザ、ＹＡＧレーザ
等） （ｂ）発振方法（連続発振、パルス発振等）（Ｃ）ビー
ムモード（シングルモード、マルチモード′４） は特に限定されるものではない。
光の干渉作用に関する原理について、補足説明をすると
下記の如くである。光が伝搬する際に進む媒質に変化が
あると、その境界では必ず反射を生じる。従って第２図
に示す様に屈折率ｎｏとｎ２の媒質の間に屈折率ｎ１で
厚さｄの薄膜があると、これに入射角αで入射した波長
入の光は膜のＬｙの境界で反射を繰り返して多重干渉を
起こす。入用長が単色（０ｉ−波長）の場合、膜厚によ
りブランク（Ｗ、Ｌ、日ｒａｇｇ）の反射条件に従い強
めあったり弱めあったりする。自然光の場合には可視領
域にある各波長中張めあったもの、或はその重ね合によ
って発色して見える。即ち膜厚が異なると上記干渉条件
が変化し、異なった色に見えることとなる。従って同一
金属板を用いて陽極酸化処理を施しても、処理条件によ
って異なった色に見える場合がある。
下記の如くである。光が伝搬する際に進む媒質に変化が
あると、その境界では必ず反射を生じる。従って第２図
に示す様に屈折率ｎｏとｎ２の媒質の間に屈折率ｎ１で
厚さｄの薄膜があると、これに入射角αで入射した波長
入の光は膜のＬｙの境界で反射を繰り返して多重干渉を
起こす。入用長が単色（０ｉ−波長）の場合、膜厚によ
りブランク（Ｗ、Ｌ、日ｒａｇｇ）の反射条件に従い強
めあったり弱めあったりする。自然光の場合には可視領
域にある各波長中張めあったもの、或はその重ね合によ
って発色して見える。即ち膜厚が異なると上記干渉条件
が変化し、異なった色に見えることとなる。従って同一
金属板を用いて陽極酸化処理を施しても、処理条件によ
って異なった色に見える場合がある。
次に陽極酸化処理を施した後にレーザ処理を施すと、色
が異なって見える理由については詳細は不明であるが、
下記の如く考えることができる。
が異なって見える理由については詳細は不明であるが、
下記の如く考えることができる。
即ちレーザ光の吸収により表面が酸化され酸化膜厚が変
化する為と思われる。その他熱が加わることにより、膜
の結晶性、化学組成の変動やクラック、多孔性改善、而
粗さや不規則な内部境界、密度変動などに起因している
可能性もある。
化する為と思われる。その他熱が加わることにより、膜
の結晶性、化学組成の変動やクラック、多孔性改善、而
粗さや不規則な内部境界、密度変動などに起因している
可能性もある。
本発明は基本的には陽極酸化処理を施す前或は後にレー
ザ光を弁金属表面に照射するものであるが、後記実施例
にて示す如く陽極酸化処理を施した後に弁金属表面にレ
ーザ光を照射し、その後再度陽極酸化処理を施してもよ
い、ＴｉＯ２は１０９６ｇｍ（ＣＯ２レーザの波長）の
光をよく吸収するがＴｉは９０％以上反射する。従って
表面酸膜のみを蒸発させる程度の熱を加えてもＴｉ板は
殆んど変化しないか、せいぜい溶融する程度である。
ザ光を弁金属表面に照射するものであるが、後記実施例
にて示す如く陽極酸化処理を施した後に弁金属表面にレ
ーザ光を照射し、その後再度陽極酸化処理を施してもよ
い、ＴｉＯ２は１０９６ｇｍ（ＣＯ２レーザの波長）の
光をよく吸収するがＴｉは９０％以上反射する。従って
表面酸膜のみを蒸発させる程度の熱を加えてもＴｉ板は
殆んど変化しないか、せいぜい溶融する程度である。
その後火に陽極酸化処理を施して、レーザ処理によって
酸化膜を取り除いた部分のろにもとの膜厚よりも薄い酸
化膜を形成させることができる。膜厚が異なると異なっ
た色に見えるのは上述した通りである。
酸化膜を取り除いた部分のろにもとの膜厚よりも薄い酸
化膜を形成させることができる。膜厚が異なると異なっ
た色に見えるのは上述した通りである。
［実施例］
弁金属板としてＴｉ！Ａ板材を用い、下記の工程で陽極
酸化処理までを行なった。
酸化処理までを行なった。
Ｔ ｉ ＪＥ延材→表面脱脂→酸洗→陽極醜化処理次に
第１図（概略説明図）に示すように得られた陽極酸化処
理済みの弁金属ｌの表面２上に、集光部材によって集光
したレーザ３を照射しつつレーザ光３又は弁金属ｌを相
対的に横移動した。
第１図（概略説明図）に示すように得られた陽極酸化処
理済みの弁金属ｌの表面２上に、集光部材によって集光
したレーザ３を照射しつつレーザ光３又は弁金属ｌを相
対的に横移動した。
図中４は集光部材としての凸レンズを示している。又集
光部材としては凸レンズに限らず、凹面鏡などの反射鏡
を採用する構成であってもよい。
光部材としては凸レンズに限らず、凹面鏡などの反射鏡
を採用する構成であってもよい。
使用したレーザ光３の照射条件は下記の通りである。尚
上述した「相対的に横移動する」とはレーザ光３と弁金
属１とが相対的に移動することを意味しており、実際に
はレーザ光３又は弁金属１のどちらか一方を単独に移動
させてもよく、或は両方を移動させてもよい。
上述した「相対的に横移動する」とはレーザ光３と弁金
属１とが相対的に移動することを意味しており、実際に
はレーザ光３又は弁金属１のどちらか一方を単独に移動
させてもよく、或は両方を移動させてもよい。
（レーザ光の照射条件）
レーザ発振器： ＣＯ２レーザ（波長１０．６ｇｍ）発
振方法：ｉ！Ｗ続発振 出力 ：２０Ｗ ビームスポット径： ０．３ｍｍ 移動速度 ：２ｍ／ｗｉｎ 弁金属１の表面２にレーザ光３を照射した後に、弁金属
１に陽極醇化処理を施した。
振方法：ｉ！Ｗ続発振 出力 ：２０Ｗ ビームスポット径： ０．３ｍｍ 移動速度 ：２ｍ／ｗｉｎ 弁金属１の表面２にレーザ光３を照射した後に、弁金属
１に陽極醇化処理を施した。
最初に陽極酸化処理を施した段階では弁金属１の表面２
は桃色に着色されたものであるが、レーザ光が照射され
た部分５は最終的には冴色に着色する。この様にして前
記部分５によって弁金属１の表面２に目視可能な線模様
を描写することができる。
は桃色に着色されたものであるが、レーザ光が照射され
た部分５は最終的には冴色に着色する。この様にして前
記部分５によって弁金属１の表面２に目視可能な線模様
を描写することができる。
該構成による描写方法によると、弁金属１の表面２に非
接触で模様を描写することができるので、弁金属１の表
面２が７５染されることもない。
接触で模様を描写することができるので、弁金属１の表
面２が７５染されることもない。
又複雑な模様も精度よく描写でき、几つ製品間の誤差を
生じることなく品質の安定化が図れ、大量生産が可能で
ある。
生じることなく品質の安定化が図れ、大量生産が可能で
ある。
この様にして従来技術に関連して述べた様な問題点を一
挙に解決することができた。
挙に解決することができた。
上述の実施例では弁金属ｌを陽極酸化処理を施した後に
、該弁金属１の表面２にレーザ光を照射し、その後再度
陽極酸化処理を施す構成を採用したけれども、本発明は
下記に述べる様にその他種々の実施態様が挙げられる。
、該弁金属１の表面２にレーザ光を照射し、その後再度
陽極酸化処理を施す構成を採用したけれども、本発明は
下記に述べる様にその他種々の実施態様が挙げられる。
（Ａ）陽極酸化処理を施す前に弁金属１の表面２にレー
ザ光３を照射し、レーザ照射による熱変化を誘起した後
陽極酸化処理を行ない、弁金属１の表面２Ｌ、に着色し
た線模様を描写する方法。
ザ光３を照射し、レーザ照射による熱変化を誘起した後
陽極酸化処理を行ない、弁金属１の表面２Ｌ、に着色し
た線模様を描写する方法。
（Ｂ）陽極酸化処理を施した後に弁金属ｌの表＋ｊ’＋
ｊ２にレーザ光３を照射し、レーザ照射により酸化膜の
変質、消失或はｆｉｊ材に歪を生ぜしめ、押金１４１に
着色した線模様又は金属地肌の模様を描写する方法。
ｊ２にレーザ光３を照射し、レーザ照射により酸化膜の
変質、消失或はｆｉｊ材に歪を生ぜしめ、押金１４１に
着色した線模様又は金属地肌の模様を描写する方法。
（Ｃ）陽極酸化処理を施した後に弁金属１の表面２にレ
ーザ光３を照射し、撫射面とは反対側の而（裏面と呼ぶ
）に達した熱により表面酸化膜の変質、母材の歪により
弁金属ｌの裏面に着色線模様を描写する方法。
ーザ光３を照射し、撫射面とは反対側の而（裏面と呼ぶ
）に達した熱により表面酸化膜の変質、母材の歪により
弁金属ｌの裏面に着色線模様を描写する方法。
１ユ記（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの方法も本発明の技術的
範囲に含まれる。
範囲に含まれる。
［発明の効果］
以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を採用する
ことによって自動化、大量生産が容易であり、且つ良好
な品質の製品を得ることが可能な模様描写方法が実現で
きた。
ことによって自動化、大量生産が容易であり、且つ良好
な品質の製品を得ることが可能な模様描写方法が実現で
きた。
第１図は本発明の実施例の概略説明図、第２図は光の干
渉作用の原理を示す図である。 １・・・弁金属 ２・・・表面３・・・レー
ザ光 ４・・・凸レンズ５・・・照射された部
分
渉作用の原理を示す図である。 １・・・弁金属 ２・・・表面３・・・レー
ザ光 ４・・・凸レンズ５・・・照射された部
分
Claims (1)
- 陽極酸化処理によって着色される弁金属への模様描写方
法であって、陽極酸化処理を施す前或は後に、弁金属表
面に集光したレーザ光を照射しつつレーザ光又は上記弁
金属を相対的に横移動し、弁金属表面に熱変化を生じせ
しめることにより、弁金属表面に線模様を描写すること
を特徴とする弁金属への模様描写方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15778785A JPS6220898A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 弁金属への模様描写方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15778785A JPS6220898A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 弁金属への模様描写方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220898A true JPS6220898A (ja) | 1987-01-29 |
Family
ID=15657282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15778785A Pending JPS6220898A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | 弁金属への模様描写方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220898A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6479399A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Nippon Steel Corp | Production of metallic plate having colored pattern |
| JP2007314832A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Fujifilm Corp | 呈色体 |
| WO2013049081A2 (en) | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Apple Inc. | Laser texturizing and anodization surface treatment |
| JP2015526590A (ja) * | 2012-06-22 | 2015-09-10 | アップル インコーポレイテッド | 白色様陽極酸化膜及びその形成方法 |
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| US9839974B2 (en) | 2013-11-13 | 2017-12-12 | Apple Inc. | Forming white metal oxide films by oxide structure modification or subsurface cracking |
| US10017872B2 (en) | 2013-10-30 | 2018-07-10 | Apple Inc. | Metal oxide films with reflective particles |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP15778785A patent/JPS6220898A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US10184190B2 (en) | 2012-06-22 | 2019-01-22 | Apple Inc. | White appearing anodized films |
| JP2015526590A (ja) * | 2012-06-22 | 2015-09-10 | アップル インコーポレイテッド | 白色様陽極酸化膜及びその形成方法 |
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| US10017872B2 (en) | 2013-10-30 | 2018-07-10 | Apple Inc. | Metal oxide films with reflective particles |
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