WO2019078076A1 - 加飾部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

樹脂基材の表面に生じる色ムラや艶ムラを防止することにより、外観品質に優れた加飾部品を製造することが可能な加飾部品の製造方法を提供すること。本発明は、射出成形品である樹脂基材１２がレーザ加工による絵柄で加飾された加飾部品１１を製造する方法である。まず、金型準備工程にて温度調節機構４０付きの金型４１を準備するとともに、樹脂材料準備工程にて黒色顔料を０．５重量％以上３重量％以下含有する成形用樹脂材料を準備する。成形工程では、成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度にあらかじめ加熱された金型４１内に、成形用樹脂材料を射出する。その後、金型４１を成形用樹脂材料の固化温度以下の温度に冷却し、樹脂基材１２を成形する。レーザ加工工程では、樹脂基材１２に赤外線レーザＬ１を照射し、樹脂基材１２に絵柄を直接形成する。

Description

加飾部品及びその製造方法

　本発明は、射出成形品である樹脂基材の表面がレーザ加工による絵柄で加飾された加飾部品及びその製造方法に関するものである。

　従来、自動車用の内装部品などの分野では、デザイン性や品質を高める目的で、樹脂基材の表面に積層された塗膜層に文字や柄などの装飾を加えるようにした加飾部品（例えば、コンソールボックス、インストルメントパネル、アームレストなど）が多く実用化されている。

　そのような加飾部品の製造方法としては、例えば、特許文献１に記載された技術が従来知られている。この特許文献１には、下層ほど色合いが濃い積層塗膜層をあらかじめ形成しておき、その積層塗膜層をレーザ加工にて異なる深さで選択的に加工することにより、木目模様を模した絵柄を描くことが開示されている。なお、このようなレーザ加工を行う場合には、設備コスト低減の観点から、比較的安価な赤外線レーザ加工装置（例えば、レーザ波長が１０６４ｎｍ）を用いることが好ましいと考えられている。

　また、従来、塗膜層を省略し、樹脂基材の表面に直接レーザ加工を行うことによって絵柄を描くことも一部で検討されている（例えば、特許文献２参照）。仮に、この方法が可能であれば、上記した特許文献１に記載の方法に比べて製造コストを低減できるため、好ましいと考えられる。

特開２０１０－６３９９３号公報（図２等） 特開２００９－８９８４３号公報（図１，図２等）

　ところが、図９，図１０に示されるように、一般的な樹脂基材１０１は射出成形品であるため、孔部１０２の近傍にウェルドライン１０３が発生する可能性がある。また、樹脂基材１０１において、裏面側にリブが存在する領域や成形時に金型のゲートが位置していた領域に、フローマーク１０４が発生する可能性もある。これらの場合、樹脂基材１０１の表面に色ムラや艶ムラが生じてしまうという問題がある。また、近年、製造コストを低減するために、レーザの中でも比較的安価な赤外線レーザを用いてレーザ加工を行うことがある。なお、赤外線レーザの熱を確実に樹脂基材１０１に吸収させるためには、樹脂基材１０１を形成する樹脂材料に対して通常よりも多くのカーボンブラック（黒色顔料）を含有させる必要がある。しかしながら、カーボンブラックは粒状をなすため、樹脂材料にカーボンブラックを多く含有させると、樹脂基材１０１の成形時において樹脂材料の流動性が悪くなり、ウェルドライン１０３やフローマーク１０４が発生する可能性が高くなってしまう。よって、樹脂基材１０１の表面に直接レーザ加工を行う場合には、色ムラや艶ムラが見えてしまうため、外観品質の良い加飾部品１００を得ることが困難になるという問題がある。

　本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂基材の表面に生じる色ムラや艶ムラを防止することにより、外観品質に優れた加飾部品を製造することが可能な加飾部品及びその製造方法を提供することにある。

　上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、射出成形品である樹脂基材の表面がレーザ加工による絵柄で加飾された部品を製造する方法であって、温度調節機構付きの金型を準備する金型準備工程と、黒色顔料を０．５重量％以上３重量％以下含有する成形用樹脂材料を準備する樹脂材料準備工程と、前記成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度にあらかじめ加熱された前記金型内に前記成形用樹脂材料を射出した後、前記金型を前記成形用樹脂材料の固化温度以下の温度に冷却することにより、前記樹脂基材を成形する成形工程と、前記樹脂基材の表面に赤外線レーザを照射して複数のレーザ加工部を形成することにより、前記樹脂基材の表面に前記絵柄を直接形成するレーザ加工工程とを含むことを特徴とする加飾部品の製造方法をその要旨とする。

　ところで、従来の成形工程では、金型内に射出した成形用樹脂材料を素早く固化させるために、金型の温度を通常低く抑えていた（例えば４０℃～６０℃）。一方、手段１に記載の発明では、成形工程において、敢えて従来よりも高い温度（溶融温度以上の温度）に加熱した金型内に成形用樹脂材料を射出している。その結果、樹脂材料準備工程において、黒色顔料を０．５重量％以上３重量％以下、特には、１重量％以上２．５重量％以下含有するために流動性が悪い成形用樹脂材料を準備したとしても、成形用樹脂材料の流動性を良くすることができる。このため、ウェルドラインやフローマークの発生を防止することができ、ひいては、ウェルドラインやフローマークの発生に起因した、樹脂基材の表面での色ムラや艶ムラの発生を防止することができる。ゆえに、上記手段１のように、樹脂基材の表面に直接レーザ加工部を形成したとしても、外観品質の良い加飾部品を得ることができる。また、レーザの中でも比較的安価な赤外線レーザを照射することによってレーザ加工部を形成しているため、外観品質に優れた加飾部品を低コストで製造することができる。

　上記加飾部品は、射出成形品である樹脂基材の表面をレーザ加工による絵柄で加飾してなる。ここで、樹脂基材を成形する成形用樹脂材料としては、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）、ＰＰ樹脂（ポリプロピレン樹脂）、ＰＣ樹脂（ポリカーボネート樹脂）、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＭＭＡ樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ＰＥ樹脂（ポリエチレン樹脂）、ナイロン樹脂などを用いることができる。また、ＡＢＳ樹脂とＰＣ樹脂との混合物を成形用樹脂材料として用いることも可能である。さらに、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）とＰＳ樹脂（ポリスチレン樹脂）との混合物を成形用樹脂材料として用いることもできる。

　また、上記加飾部品は、金型準備工程、樹脂材料準備工程、成形工程及びレーザ加工工程を経て製造される。金型準備工程では、温度調節機構付きの金型を準備する。ここで、金型はキャビティ、加熱手段及び冷却手段を有するとともに、加熱手段は冷却手段よりもキャビティに近接して配置され、加熱手段及び冷却手段は互いに独立して温度制御可能であることが好ましい。このようにした場合、加熱手段がキャビティに近接して配置されるため、加熱手段からの熱がキャビティ内に効率良く伝達されるようになる。その結果、キャビティ内に射出した成形用樹脂材料を確実に溶融温度以上の温度に加熱することができる。また、加熱手段及び冷却手段が互いに独立して温度制御可能であるため、金型の加熱及び冷却を素早く行うことができる。

　また、成形工程では、成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度にあらかじめ加熱された金型内に成形用樹脂材料を射出した後、金型を固化温度以下の温度に冷却することにより、樹脂基材を冷却する。ここで、成形工程は、例えば、金型の型締め及び加熱手段による加熱を行う手順と、加熱によって金型が溶融温度以上の温度に到達したら加熱を直ちに停止する手順と、成形用樹脂材料の射出を開始するとともに冷却手段による冷却を直ちに開始する手順と、射出が完了し、かつ冷却によって金型が固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行うとともに冷却を停止する手順とを含むことが好ましい。この場合、金型が溶融温度以上の温度に到達したら加熱が直ちに停止され、成形用樹脂材料の射出を開始したら冷却が直ちに開始されるため、成形用樹脂材料が固化して樹脂基材となるまでに掛かる時間、即ち、加飾部品が完成するまでに掛かる時間を短縮することができる。その結果、加飾部品の製造効率が向上する。

　なお、成形工程は、金型の型締め及び加熱手段による加熱を行う手順と、加熱によって金型が溶融温度以上の温度に到達したら加熱を直ちに停止する手順と、成形用樹脂材料の射出を開始する手順と、射出が完了し、かつ金型が固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行う手順とを含むとともに、一連の手順を行う際に冷却手段による冷却を常時行うようにしてもよい。また、成形工程は、金型の型締め及び加熱手段による加熱を行う手順と、加熱によって金型が溶融温度以上の温度に到達したら成形用樹脂材料の射出を開始する手順と、射出が完了したら加熱を直ちに停止する手順と、金型が固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行う手順とを含むとともに、一連の手順を行う際に冷却手段による冷却を常時行うようにしてもよい。これらの場合、冷却手段による冷却を開始及び停止させる制御が不要になるため、成形工程での制御が容易になる。

　さらに、レーザ加工工程後、樹脂基材の表面及びレーザ加工部であるレーザ加工溝の表面を覆う塗膜層を形成する塗膜層形成工程を行うようにしてもよい。このようにすれば、塗膜層によって樹脂基材の表面及びレーザ加工溝の表面を保護することができる。

　手段２に記載の発明は、射出成形品である樹脂基材の表面が複数のレーザ加工溝からなる絵柄で加飾された部品であって、前記樹脂基材は、黒色顔料を０．５重量％以上３重量％以下含有する成形用樹脂材料によって成形され、成形時に前記成形用樹脂材料同士が合流する合流部にウェルドラインが生じうるものであり、前記樹脂基材の深部に、前記ウェルドラインが存在しうるウェルドライン存在領域を有し、前記レーザ加工溝の深さが、前記ウェルドライン存在領域に到達しない程度の大きさに設定されていることを特徴とする加飾部品をその要旨とする。

　手段２に記載の発明によれば、レーザ加工溝の深さを、ウェルドラインが存在しうるウェルドライン存在領域に到達しない程度の大きさに設定している。このため、ウェルドライン存在領域にウェルドラインが存在していたとしても、ウェルドラインの露出を防止することができ、ひいては、ウェルドラインの露出に起因した、樹脂基材の表面での色ムラや艶ムラの発生を防止することができる。ゆえに、上記手段２のように、樹脂基材の表面に直接レーザ加工溝を形成したとしても、外観品質の良い加飾部品を得ることができる。なお、樹脂基材が、例えば、成形時に金型のゲートが位置していたゲート領域と、樹脂基材を厚さ方向に貫通する孔部とを備える場合には、樹脂基材において、孔部を介してゲート領域の反対側となる位置に、ウェルドライン存在領域が設けられるようになる。

　また、樹脂基材は、裏面側にリブが存在する領域、及び、成形時に金型のゲートが位置していたゲート領域に、フローマークが発生しうるものであり、樹脂基材の深部に、フローマークが存在しうるフローマーク存在領域を有し、レーザ加工溝の深さが、フローマーク存在領域に到達しない程度の大きさに設定されていることが好ましい。このようにすれば、フローマーク存在領域にフローマークが存在していたとしても、フローマークの露出を防止することができ、ひいては、フローマークの露出に起因した、樹脂基材の表面での色ムラや艶ムラの発生を防止することができる。ゆえに、上記手段２のように、樹脂基材の表面に直接レーザ加工溝を形成したとしても、外観品質の良い加飾部品を得ることができる。

　なお、樹脂基材の表面及びレーザ加工溝の表面は塗膜層によって覆われていてもよい。このようにした場合、塗膜層によって樹脂基材の表面及びレーザ加工溝の表面を保護することができる。

　以上詳述したように、請求項１～１１に記載の発明によると、樹脂基材の表面に生じる色ムラや艶ムラを防止することにより、外観品質に優れた加飾部品を製造することが可能な加飾部品及びその製造方法を提供することができる。

本実施形態における車両用内装部品を示す写真。 本実施形態の車両用内装部品を示す拡大平面図。 車両用内装部品を示す拡大断面図。 車両用内装部品の製造装置を示す概略構成図。 金型を示す概略断面図。 ウェルドラインの発生態様を示す拡大断面図。 他の実施形態において、塗膜層が形成された車両用内装部品を示す拡大断面図。 （ａ）は、ウェルドラインが露出した際のレーザ加工溝の問題点を示す拡大正面図、（ｂ）は、ウェルドラインが露出しない場合のレーザ加工溝を示す拡大正面図。 従来技術の加飾部品（樹脂基材）の問題点を示す正面図。 従来技術におけるウェルドラインの発生態様を示す拡大断面図。

　以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

　図１～図３に示されるように、車両用内装部品１１（加飾部品）は、立体形状をなすワーク１２（樹脂基材）を備えている。ワーク１２は、黒色顔料であるカーボンブラックを２重量％含有する成形用樹脂材料（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）を用いて成形された射出成形品である。なお、本実施形態の車両用内装部品１１は、自動車のドアに設けられたアームレストの上面を覆う装飾パネルである。また、ワーク１２は、平坦部１３と湾曲部１４とによって構成されている。平坦部１３には、ドアロックスイッチ（図示略）を取り付けるためのスイッチ取付孔１５（孔部）が平坦部１３を厚さ方向に貫通するように形成されている。

　そして、ワーク１２の表面１２ａには、炭素繊維織布を模したカーボン調の絵柄２１が描かれている。図２に示されるように、本実施形態の絵柄２１は、縦方向に細長形状をなす複数の柄パターン２２を配向してなる第１ブロック２３と、横方向に細長形状をなす複数の柄パターン２４を配向してなる第２ブロック２５とを複数個ずつ組み合わせて描画されている。即ち、柄パターン２２の配向方向と柄パターン２４の配向方向とは直交する関係にある。具体的に言うと、柄パターン２２は、横方向の直径よりも縦方向の直径が長い縦長の長楕円パターンであり、柄パターン２４は、縦方向の直径よりも横方向の直径が長い横長の長楕円パターンである。

　図３に示されるように、各柄パターン２２，２４は、レーザ照射によって描画された幅Ｗ１が８０μｍ、深さＤ１が１２μｍのレーザ加工溝２６（レーザ加工部）からなる。また、第１ブロック２３の柄パターン２２は、短径が０．２ｍｍ、長径が４ｍｍとなっている。同様に、第２ブロック２５の柄パターン２４も、短径が０．２ｍｍ、長径が４ｍｍとなっている。

　そして、図２に示されるように、各第１ブロック２３は、横方向に１ブロック、縦方向に半ブロックずつずらした位置にそれぞれ連続して配置されている。一方、各第２ブロック２５は、横方向に半ブロック、縦方向に１ブロックずつずらした位置にそれぞれ連続して配置されている。また、第１ブロック２３及び第２ブロック２５は、縦方向及び横方向に交互に配置されている。そして、これらブロック２３，２５の柄パターン２２，２４により、朱子織の炭素繊維織布を模した絵柄２１が形成されるようになっている。

　なお、図６に示されるように、本実施形態のワーク１２は射出成形品であるため、スイッチ取付孔１５の近傍にウェルドライン９１が発生する可能性がある。ウェルドライン９１は、成形時に成形用樹脂材料同士が合流する合流部９２に生じうるようになっている。詳述すると、ワーク１２は、成形時に金型４１のゲート４５（図５参照）が位置していた箇所にゲート領域９３（図１参照）を有している。そして、スイッチ取付孔１５を介してゲート領域９３の反対側となる位置に、ウェルドライン９１が存在しうるウェルドライン存在領域９５が位置するようになっている。また、ウェルドライン存在領域９５は、ワーク１２の深部９４からワーク１２の裏面１２ｂに亘って存在している。そして、レーザ加工溝２６の深さＤ１は、ウェルドライン存在領域９５に到達しない程度の大きさに設定されている。なお、本実施形態では、ワーク１２の表面１２ａからウェルドライン存在領域９５の上面までの長さが１００μｍに設定されており、レーザ加工溝２６の深さＤ１（１２μｍ）よりも大きくなっている。

　また、本実施形態のワーク１２では、裏面側にリブが存在する領域やゲート領域９３に、フローマーク１０４（図９参照）が発生しうるようになっている。詳述すると、ワーク１２の深部９４からワーク１２の裏面１２ｂに亘る領域には、フローマーク１０４が存在しうるフローマーク存在領域（図示略）が設けられている。そして、レーザ加工溝２６の深さＤ１は、フローマーク存在領域に到達しない程度の大きさに設定されている。なお、本実施形態では、ワーク１２の表面１２ａからフローマーク存在領域の上面までの長さが１００μｍに設定されており、レーザ加工溝２６の深さＤ１よりも大きくなっている。

　次に、車両用内装部品１１の製造装置３０について説明する。

　本実施形態の製造装置３０は、ワーク１２の表面１２ａを絵柄２１で加飾する装置である。図４，図５に示されるように、製造装置３０は、ワーク１２を成形する成形装置３１と、ワーク１２を支持する支持台３２と、支持台３２を移動させてワーク１２の姿勢等を変更するワーク変位ロボット３３と、ワーク１２の表面１２ａに赤外線レーザＬ１を照射するレーザ照射装置３４とを備えている。

　また、成形装置３１は、温度調節機構４０付きの金型４１と、樹脂充填装置（図示略）とを備えている。金型４１は、第１の型４２及び第２の型４３からなっている。なお、金型４１の型締めを行うと、金型４１内には成形空間であるキャビティ４４が形成されるようになっている。また、第２の型４３には、キャビティ４４内にて開口する複数のゲート４５が設けられている。さらに、第２の型４３には、ワーク１２を金型４１から押し出すための複数の押出ピン（図示略）が設けられている。そして、ゲート４５を介してキャビティ４４内にワーク１２となる成形用樹脂材料を充填した後、型抜きを行えば、ワーク１２を得ることができる。また、樹脂充填装置は、第２の型４３のゲート４５からキャビティ４４内に成形用樹脂材料を充填するためのものである。

　さらに、図５に示されるように、第１の型４２は、温度調節機構４０を構成する複数本のヒータ５１ａ（加熱手段）を有し、第２の型４３は、同じく温度調節機構４０を構成する複数本のヒータ５１ｂ（加熱手段）を有している。各ヒータ５１ａは、第１の型４２を加熱するためのものであり、第１の型４２の成形面に沿って配置されている。また、各ヒータ５１ｂは、第２の型４３を加熱するためのものであり、第２の型４３の成形面に沿って配置されている。なお、上記したように、第２の型４３にはゲート４５や押出ピンが存在するため、第２の型４３に設けられたヒータ５１ｂの数は、第１の型４２に設けられたヒータ５１ａの数よりも少なくなっている。また、ヒータ数が多い第１の型４２では、ヒータの設置領域が複数のブロックに分割されており、各ブロックごとに６本のヒータ５１ａが配置されている。

　また、第１の型４２は、温度調節機構４０を構成する２系統の冷却水流路５２ａ（冷却手段）を有し、第２の型４３は、同じく温度調節機構４０を構成する１系統の冷却水流路５２ｂ（冷却手段）を有している。各冷却水流路５２ａは、第１の型４２を冷却する冷却水が流れる流路である。各冷却水流路５２ａは、第１の型４２の奥行方向（図５の紙面を貫通する方向）に延びるとともに、第１の型４２の端部で折り返されており、全体としてヒータ５１ａの配列方向に沿って延びている。なお、各ヒータ５１ａは、各冷却水流路５２ａよりもキャビティ４４（第１の型４２の成形面）に近接して配置されている。冷却水流路５２ｂは、第２の型４３を冷却する冷却水が流れる流路である。冷却水流路５２ｂは、第２の型４３の奥行方向（図５の紙面を貫通する方向）に延びるとともに、第２の型４３の端部で折り返されており、全体としてヒータ５１ｂの配列方向に沿って延びている。なお、各ヒータ５１ｂは、冷却水流路５２ｂよりもキャビティ４４（第２の型４３の成形面）に近接して配置されている。そして、各冷却水流路５２ａ，５２ｂの上流側に接続されたそれぞれの流路５２上には、冷却水ポンプ及び電磁弁が設置されている。各冷却水ポンプは、常時駆動しており、冷却水流路５２ａまたは冷却水流路５２ｂに冷却水を供給するようになっている。各電磁弁は、流路５２において冷却水ポンプの下流側に配置されており、冷却水流路５２ａまたは冷却水流路５２ｂを開状態または閉状態に切り替えるようになっている。電磁弁は、開状態に切り替えられた際に、冷却水流路５２ａ内または冷却水流路５２ｂ内に冷却水を供給可能とするようになっている。なお、本実施形態の電磁弁は、図示しないソレノイドにより作動する電磁弁である。

　また、第１の型４２においてキャビティ４４の近傍となる箇所には複数の第１温度センサ（図示略）が設置され、第２の型４３においてキャビティ４４の近傍となる箇所には第２温度センサ（図示略）が設置されている。特に、第１温度センサは、上記した各ブロックの中央位置においてキャビディ４４の内面の近傍となる箇所にそれぞれ配置されている。各温度センサは、ヒータ５１ａ，５１ｂによって加熱された金型４１の温度や、冷却水流路５２ａ，５２ｂによって冷却された金型４１の温度を計測して、ＣＰＵ８１に温度計測信号を出力するようになっている。

　図４に示されるように、ワーク変位ロボット３３は、ロボットアーム６１と、ロボットアーム６１の先端に設けられた支持台６２とを備えている。支持台６２は、表面１２ａを上方に向けた状態で、ワーク１２を支持するようになっている。そして、ワーク変位ロボット３３は、ロボットアーム６１を駆動することで、支持台６２を上下方向、左右方向及び回転方向に移動させ、ワーク１２の位置や姿勢を変更する。その結果、ワーク１２の表面１２ａに対する赤外線レーザＬ１の照射位置や照射角度が変更されるようになっている。

　レーザ照射装置３４は、所定波長の赤外線レーザＬ１（本実施形態では、波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ_４レーザ）を発生させるレーザ発生部７１と、赤外線レーザＬ１を偏向させるレーザ偏向部７２と、レーザ発生部７１及びレーザ偏向部７２を制御するレーザ制御部７３とを備えている。レーザ偏向部７２は、レンズ７４と反射ミラー７５とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ７４及び反射ミラー７５の位置を変更することにより、赤外線レーザＬ１の照射位置や焦点位置を調整するようになっている。即ち、本実施形態のレーザ照射装置３４は、ガルバノミラー式のレーザ照射装置である。また、レーザ制御部７３は、レーザ発生部７１及びレーザ偏向部７２を制御することにより、赤外線レーザＬ１の照射時間変調、照射強度変調、照射面積変調などの制御を行う。

　次に、製造装置３０の電気的構成について説明する。

　図４に示されるように、製造装置３０は、レーザ加工に関する制御を行う第１の制御装置８０を備えている。第１の制御装置８０は、ＣＰＵ８１、メモリ８２及び入出力ポート８３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。ＣＰＵ８１は、ワーク変位ロボット３３及びレーザ照射装置３４に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。

　なお、メモリ８２には、ワーク１２の表面１２ａに絵柄２１を描画するためのプログラムやデータが記憶されている。具体的に言うと、メモリ８２には、ワーク１２の三次元形状を示す形状データが記憶されている。また、メモリ８２には、ワーク変位ロボット３３及びレーザ照射装置３４を制御するためのプログラムが記憶されている。さらに、メモリ８２には、絵柄２１の柄パターン２２，２４に応じた柄データや、レーザ照射装置３４のレーザ照射条件（赤外線レーザＬ１の照射時間、赤外線レーザＬ１の照射強度、赤外線レーザＬ１のスポット径など）を示すデータがあらかじめ記憶されている。

　また、製造装置３０は、ワーク１２の成形に関する制御を行う第２の制御装置８５を備えている。第２の制御装置８５は、ＣＰＵ８６、メモリ８７及び入出力ポート８８等からなる周知のコンピュータにより構成されている。ＣＰＵ８６は、第１の型４２や第２の型４３を駆動する油圧シリンダや電動シリンダ等の金型駆動用アクチュエータ、樹脂充填装置、ヒータ５１ａ，５１ｂ、冷却水ポンプ及び電磁弁に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。また、ＣＰＵ８６には、第１温度センサ及び第２温度センサから出力された温度計測信号が入力されるようになっている。なお、メモリ８７には、金型駆動用アクチュエータ、樹脂充填装置、ヒータ５１ａ，５１ｂ、冷却水ポンプ及び電磁弁を制御するためのプログラムが記憶されている。

　次に、車両用内装部品１１の製造方法を説明する。

　まず、金型準備工程を行い、温度調節機構４０付きの金型４１（図５参照）を準備する。また、樹脂材料準備工程を行い、黒色顔料であるカーボンブラックを２重量％含有する成形用樹脂材料（本実施形態ではＡＢＳ樹脂）を準備する。

　続く成形工程では、成形用樹脂材料の溶融温度（本実施形態では１３０℃）以上の温度（本実施形態では２００℃）にあらかじめ加熱された金型４１内に成形用樹脂材料を射出した後、金型４１を成形用樹脂材料の固化温度以下の温度（本実施形態では４０℃）に冷却することにより、ワーク１２を成形する。本実施形態では、レーザ加工溝２６を成形するための成形用シボ（ここでは、微細な凹凸）を有しない金型４１を用いて、ワーク１２を成形する。

　詳述すると、まず、手順Ｓ１において、金型４１の型締め及びヒータ５１ａ，５１ｂによる加熱を行う。具体的に言うと、第２の制御装置８５のＣＰＵ８６は、型締めを行うための型締め用データをメモリ８７から読み出し、読み出した型締め用データに基づいて型締め信号を生成し、生成した型締め信号を金型４１に出力する。金型４１は、ＣＰＵ８６から出力された型締め信号に基づいて第２の型４３を駆動することにより、第１の型４２と第２の型４３とが互いに接触した閉状態にする。この時点で、内部にワーク１２と同一形状かつ同一体積のキャビティ４４が構成される。なお、本実施形態では、第２の型４３を駆動することによって型締めを行っているが、第１の型４２を駆動することによって型締めを行ってもよいし、第１の型４２及び第２の型４３の両方を駆動することによって型締めを行ってもよい。

　また、ＣＰＵ８６は、ヒータ５１ａ，５１ｂによる加熱を行うための加熱データをメモリ８７から読み出し、読み出した加熱データに基づいて加熱指示信号を生成し、生成した加熱指示信号をヒータ５１ａ，５１ｂに出力する。ヒータ５１ａ，５１ｂは、ＣＰＵ８６から出力された加熱指示信号に基づいて、金型４１を加熱する。具体的に言うと、各ヒータ５１ａは、第１の型４２の表面温度が成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度（本実施形態では２００℃）となるように、第１の型４２を加熱する。一方、各ヒータ５１ｂは、第１の型４２よりも低い温度となるように第２の型４３を加熱する。

　続く手順Ｓ２では、加熱によって第１の型４２の表面温度が成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度（本実施形態では２００℃）に到達したことを契機として、ヒータ５１ａ，５１ｂによる加熱を直ちに停止する。具体的に言うと、ＣＰＵ８６は、第１温度センサから出力された温度計測信号が示す温度が２００℃以上であるか否かを判定する。そして、温度計測信号が示す温度が２００℃以上であると判定された場合、ＣＰＵ８６は、ヒータ５１ａ，５１ｂへの加熱指示信号の出力を停止してヒータ５１ａ，５１ｂを停止させる制御を行う。

　続く手順Ｓ３では、樹脂充填装置（図示略）による成形用樹脂材料の射出を開始するとともに冷却水流路５２ａ，５２ｂによる冷却を直ちに開始する。具体的に言うと、ＣＰＵ８６は、成形用樹脂材料の射出を行うための射出データをメモリ８２から読み出し、読み出した射出データに基づいて樹脂充填信号を生成し、生成した樹脂充填信号を樹脂充填装置に出力する。樹脂充填装置は、ＣＰＵ８６から出力された樹脂充填信号に基づいて、所定量の成形用樹脂材料を２５０℃～２６０℃程度に加熱した状態で金型４１のキャビティ４４内に充填する。

　また、ＣＰＵ８６は、冷却水流路５２ａ，５２ｂによる冷却を行うための冷却データをメモリ８２から読み出し、読み出した冷却データに基づいて冷却指示信号を生成し、生成した冷却指示信号を電磁弁に出力する。これにより、電磁弁が、ＣＰＵ８６から出力された冷却指示信号に基づいて開状態に切り替わり、冷却水が、冷却水ポンプによって冷却水流路５２ａ，５２ｂに供給される。その結果、金型４１が冷却され、キャビティ４４内に充填された成形用樹脂材料が固化してワーク１２となる。なお、ヒータ５１ａ，５１ｂ及び冷却水流路５２ａ，５２ｂは、互いに独立して温度制御可能となっている。

　続く手順Ｓ４では、成形用樹脂材料の射出が完了し、かつ冷却によって金型４１が固化温度以下の温度（本実施形態では４０℃）に到達したことを契機として、型抜きを行うとともに冷却を停止する。具体的に言うと、まず、ＣＰＵ８６は、樹脂充填装置への樹脂充填信号の出力を停止して成形用樹脂材料の射出を停止させる制御を行う。また、ＣＰＵ８６は、第１温度センサから出力された温度計測信号が示す温度が４０℃以下であるか否かを判定する。そして、温度計測信号が示す温度が４０℃以下であると判定された場合、ＣＰＵ８６は、電磁弁への冷却指示信号の出力を停止して電磁弁を閉状態に切り替え、冷却水流路５２ａ，５２ｂに対する冷却水の供給を停止させる制御を行う。

　その後、ＣＰＵ８６は、型抜きを行うための型抜き用データをメモリ８２から読み出し、読み出した型抜き用データに基づいて型抜き信号を生成し、生成した型抜き信号を金型４１に出力する。金型４１は、ＣＰＵ８６から出力された型抜き信号に基づいて第２の型４３を駆動することにより、第１の型４２及び第２の型４３を互いに離間させる。この時点で、ワーク１２が取り出される。なお、本実施形態では、第２の型４３を駆動することによって型抜きを行っているが、第１の型４２を駆動することによって型抜きを行ってもよいし、第１の型４２及び第２の型４３の両方を駆動することによって型抜きを行ってもよい。その後、ワーク１２は、作業者によってワーク変位ロボット３３の支持台６２（図４参照）上に支持される。また、次回の金型４１の型締め及びヒータ５１ａ，５１ｂによる加熱（手順Ｓ１）は、型抜き完了後に直ちに実施される。

　続くレーザ加工工程では、ワーク１２の表面１２ａに赤外線レーザＬ１を照射して複数のレーザ加工溝２６を形成することにより、ワーク１２の表面１２ａに絵柄２１を直接形成する。具体的に言うと、ＣＰＵ８１は、ワーク１２を移動させるためのワーク移動データをメモリ８２から読み出し、読み出したワーク移動データに基づいてワーク移動信号を生成し、生成したワーク移動信号をワーク変位ロボット３３に出力する。ワーク変位ロボット３３は、ＣＰＵ８１から出力されたワーク移動信号に基づき、ロボットアーム６１を駆動して支持台６２に支持されたワーク１２の位置及び角度を変更することにより、ワーク１２の表面１２ａに対する赤外線レーザＬ１の照射位置や照射角度を変更する。

　さらに、ＣＰＵ８１は、レーザ照射を行うためのレーザ照射データをメモリ８２から読み出し、読み出したレーザ照射データに基づいてレーザ照射信号を生成し、生成したレーザ照射信号をレーザ照射装置３４に出力する。レーザ照射装置３４は、ＣＰＵ８１から出力されたレーザ照射信号に基づいて、ワーク１２に赤外線レーザＬ１を照射することにより、ワーク１２の表面１２ａに複数の柄パターン２２，２４からなる絵柄２１を形成する。詳述すると、まず、レーザ照射装置３４によるレーザ照射を行い、第１ブロック２３を構成する複数の柄パターン２２を順次描画する。次に、第２ブロック２５を構成する柄パターン２４をレーザ照射によって順次描画する。そして、第１ブロック２３を描画する工程及び第２ブロック２５を描画する工程を繰り返すことにより、図１，図２に示されるカーボン調の絵柄２１がワーク１２の表面１２ａに描画される。以上の工程を経て、本実施形態の車両用内装部品１１が製造される。

　従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

　（１）本実施形態の車両用内装部品１１の製造方法では、成形工程において、第１の金型４２の表面温度が従来の温度（例えば４０℃～６０℃）よりも高い温度である、成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度（２００℃）となるように加熱した金型４１内に、成形用樹脂材料を射出している。このため、成形用樹脂材料の流動性が良くなり、ウェルドライン９１，１０３（図６，図９参照）やフローマーク１０４（図９参照）の発生が防止されるようになる。その結果、ウェルドライン９１，１０３やフローマーク１０４の発生に起因した、ワーク１２の表面１２ａでの色ムラや艶ムラの発生を防止することができる。ゆえに、本実施形態のように、ワーク１２の表面１２ａに直接レーザ加工溝２６を形成したとしても、外観品質の良い車両用内装部品１１を得ることができる。また、レーザの中でも比較的安価な赤外線レーザＬ１を照射することによってレーザ加工溝２６を形成しているため、外観品質に優れた車両用内装部品１１を低コストで製造することができる。

　（２）本実施形態の成形工程では、第１の型４２の表面温度が成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度に到達したら加熱が直ちに停止され、樹脂充填装置による成形用樹脂材料の射出を開始したら冷却が直ちに開始される。このため、成形用樹脂材料が固化してワーク１２となるまでに掛かる時間、ひいては、車両用内装部品１１が完成するまでに掛かる時間を短縮することができる。その結果、車両用内装部品１１の製造効率が向上する。しかも、金型４１の無駄な加熱が防止されるため、加熱に要するエネルギーを節約することができる。また、金型４１の温度が無駄に高くならないため、冷却に要するエネルギーも節約することができる。

　（３）本実施形態では、黒色顔料（カーボンブラック）を含有する成形用樹脂材料からなるワーク１２に絵柄２１が描画されているため、車両用内装部品１１の外観を実際の炭素繊維織布の外観に近付けることができる。しかも、本実施形態のワーク１２は、熱を吸収しやすい濃い色の顔料からなっている。従って、ワーク１２が薄い色の顔料からなる場合に比べて、赤外線レーザＬ１の熱がワーク１２の表層部分に吸収されやすくなるため、レーザ加工溝２６（絵柄２１）を短時間で形成することができる。よって、車両用内装部品１１の製造効率がよりいっそう向上する。

　なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

　・上記実施形態の成形工程では、手順Ｓ３において冷却水流路５２ａ，５２ｂによる冷却を開始し、手順Ｓ４において冷却水流路５２ａ，５２ｂによる冷却を停止していたが、成形工程において一連の手順を行う際に、冷却水流路５２ａ，５２ｂによる冷却を常時行うようにしてもよい。この場合、冷却水流路５２ａ，５２ｂによる冷却を開始及び停止させる制御が不要になるため、成形工程での制御が容易になる。さらに、冷却を常時行う場合、上記実施形態の成形工程における手順を変更してもよい。例えば、成形工程を、金型４１の型締め及びヒータ５１ａ，５１ｂによる加熱を行う手順→加熱によって金型４１が溶融温度以上の温度に到達したら加熱を直ちに停止する手順→成形用樹脂材料の射出を開始する手順→射出が完了し、かつ金型４１が固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行う手順の順番で行ってもよい。また、成形工程を、金型４１の型締め及びヒータ５１ａ，５１ｂによる加熱を行う手順→加熱によって金型４１が溶融温度以上の温度に到達したら成形用樹脂材料の射出を開始する手順→射出が完了したら加熱を直ちに停止する手順→金型４１が固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行う手順の順番で行ってもよい。

　・上記実施形態では、黒色顔料を用いて成形用樹脂材料を着色しているが、黒以外の濃色（例えば茶色や灰色）で着色してもよい。具体的には、黒色顔料と黒色以外の濃色の顔料とを適宜混合して添加することで、成形用樹脂材料を着色してもよい。

　・上記実施形態では、赤外線レーザＬ１としてＹＶＯ_４レーザを用いたが、これに限定される訳ではなく、赤外線レーザを発生しうる他の固体レーザ（例えば、ＹＡＧレーザやルビーレーザ等）を用いてもよい。

　・上記実施形態では、レーザ照射によって凹状のレーザ加工部であるレーザ加工溝２６を形成することにより、絵柄２１を描画していたが、レーザ加工部はこれに限定される訳ではない。例えば、レーザ照射によってワーク１２の表面１２ａを凸状に膨らませた部分をレーザ加工部としてもよい。この場合、レーザ加工部は、例えば、レーザ照射による発泡現象（樹脂を溶融させる際に泡が発生する現象）を利用して形成される。さらに、レーザ照射を行った結果、ワーク１２において状態が変化した部分、例えば、焦げて変色した変色部などをレーザ加工部としてもよい。

　・上記実施形態のレーザ加工工程後に塗膜層形成工程を行い、ワーク１２の表面１２ａ及びレーザ加工溝２６の表面に塗料を塗布することにより、ワーク１２の表面１２ａ及びレーザ加工溝２６の表面を覆う塗膜層２７（保護層）を形成してもよい（図７参照）。なお、塗料は乾燥時に収縮するため、塗膜層２７においてレーザ加工溝２６を覆う領域が凹み部となる。その結果、レーザ加工溝２６からなる絵柄２１と同じ絵柄を観察できるようになる。なお、塗膜層２７を形成する塗料としては、クリア塗料、メタリック塗料（銀色、金色等）、パール塗料や、室内色（黒色、アイボリー等）の塗料を挙げることができる。

　ところで、ワーク１２の表面１２ａ付近にウェルドライン２８が存在する場合に、表面１２ａに対してレーザを照射すると、ウェルドライン２８を境界としてレーザ加工溝２６の幅が変わってしまうことがある（図８（ａ）参照）。この場合、ワーク１２の表面１２ａ及びレーザ加工溝２６の表面を覆う塗膜層２７を形成したとしても、変形したレーザ加工溝２６の外形が塗膜層２７の表面に浮き出てしまうため、外観品質の良い車両用内装部品２９（加飾部品）を得ることができないという問題がある。詳述すると、ウェルドライン２８は、レーザ加工工程前の成形工程において、成形用樹脂材料同士が互いに接触することにより発生する。しかし、一方（図８（ａ）では上側）からウェルドライン２８の発生位置に到達する成形用樹脂材料と、もう一方（図８（ａ）では下側）からウェルドライン２８の発生位置に到達する成形用樹脂材料とでは、ウェルドライン２８までの経路が互いに異なるため、互いに接触する時点で温度差が生じていると考えられる。この場合、成形されたワーク１２を構成する樹脂の密度がウェルドライン２８を境界として異なるようになるため、レーザ加工工程においてレーザを照射した際には、樹脂の溶け方がウェルドライン２８を境界として変化してしまう。その結果、ウェルドライン２８を境界としてレーザ加工溝２６の幅が変わってしまうものと考えられる。

　そこで、上記実施形態と同様に、成形工程において、成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度に加熱された金型４１（図５参照）内に成形用樹脂材料を射出することにより、ワーク１２を成形することが好ましい。この場合、成形用樹脂材料の流動性が良くなるため、ウェルドライン２８の発生、ひいてはレーザ加工溝２６の幅の変化が防止されるようになる（図８（ｂ）参照）。よって、塗膜層形成工程において塗膜層２７を形成した際には、変形のない綺麗なレーザ加工溝２６が塗膜層２７の表面に浮き出るため、外観品質の良い車両用内装部品２９を得ることができる。

　・上記実施形態の車両用内装部品１１では、ワーク１２の表面１２ａに炭素繊維織布を模した絵柄２１が描画されていたが、木目模様の絵柄や、ヘアライン加工が施されたアルミパネルを模した絵柄等の他の絵柄が描画されていてもよい。

　・上記実施形態では、本発明の加飾部品を、車両用内装部品１１であるドアのアームレストの構成部品に具体化したが、これ以外の内装部品、例えば、コンソールボックス、インストルメントパネル、センタークラスター、カップホルダ、グローブボックス、アッパーボックス、アシストグリップなどの内装部品の構成部品に具体化してもよい。勿論、車両用内装部品以外に、車両用外装部品（ラジエターグリル、エンブレム、マッドガードなど）や、家具や家電などの化粧パネルなどの加飾部品に具体化してもよい。

　次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

　（１）上記手段１において、前記成形工程は、前記金型の型締め及び前記加熱手段による加熱を行う手順を含み、前記金型の型締め及び前記加熱手段による加熱を行う手順は、型抜き完了後に直ちに実施されることを特徴とする加飾部品の製造方法。

　（２）上記手段１において、前記成形工程では、前記レーザ加工部を成形するための成形用シボを有しない前記金型を用いて、前記樹脂基材を成形することを特徴とする加飾部品の製造方法。

１１，２９…加飾部品としての車両用内装部品
１２…樹脂基材としてのワーク
１２ａ…樹脂基材の表面
１５…孔部としてのスイッチ取付孔
２１…絵柄
２６…レーザ加工部としてのレーザ加工溝
４０…温度調節機構
４１…金型
４４…キャビティ
４５…ゲート
５１ａ，５１ｂ…加熱手段としてのヒータ
５２ａ，５２ｂ…冷却手段としての冷却水流路
９１…ウェルドライン
９２…合流部
９３…ゲート領域
９４…樹脂基材の深部
９５…ウェルドライン存在領域
Ｄ１…レーザ加工溝の深さ
Ｌ１…赤外線レーザ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…手順
２７…塗膜層

Claims (11)

1. 　射出成形品である樹脂基材の表面がレーザ加工による絵柄で加飾された部品を製造する方法であって、
   　温度調節機構付きの金型を準備する金型準備工程と、
   　黒色顔料を０．５重量％以上３重量％以下含有する成形用樹脂材料を準備する樹脂材料準備工程と、
   　前記成形用樹脂材料の溶融温度以上の温度にあらかじめ加熱された前記金型内に前記成形用樹脂材料を射出した後、前記金型を前記成形用樹脂材料の固化温度以下の温度に冷却することにより、前記樹脂基材を成形する成形工程と、
   　前記樹脂基材の表面に赤外線レーザを照射して複数のレーザ加工部を形成することにより、前記樹脂基材の表面に前記絵柄を直接形成するレーザ加工工程と
   を含むことを特徴とする加飾部品の製造方法。
2. 　前記樹脂材料準備工程では、黒色顔料を１重量％以上２．５重量％以下含有する前記成形用樹脂材料を準備することを特徴とする請求項１に記載の加飾部品の製造方法。
3. 　前記金型はキャビティ、加熱手段及び冷却手段を有するとともに、前記加熱手段は前記冷却手段よりも前記キャビティに近接して配置され、前記加熱手段及び前記冷却手段は互いに独立して温度制御可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の加飾部品の製造方法。
4. 　前記成形工程は、
   　前記金型の型締め及び前記加熱手段による加熱を行う手順と、前記加熱によって前記金型が前記溶融温度以上の温度に到達したら前記加熱を直ちに停止する手順と、前記成形用樹脂材料の射出を開始するとともに前記冷却手段による冷却を直ちに開始する手順と、前記射出が完了し、かつ前記冷却によって前記金型が前記固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行うとともに前記冷却を停止する手順と
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の加飾部品の製造方法。
5. 　前記成形工程は、
   　前記金型の型締め及び前記加熱手段による加熱を行う手順と、前記加熱によって前記金型が前記溶融温度以上の温度に到達したら前記加熱を直ちに停止する手順と、前記成形用樹脂材料の射出を開始する手順と、前記射出が完了し、かつ前記金型が前記固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行う手順とを含むとともに、
   　一連の手順を行う際に前記冷却手段による冷却を常時行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の加飾部品の製造方法。
6. 　前記成形工程は、
   　前記金型の型締め及び前記加熱手段による加熱を行う手順と、前記加熱によって前記金型が前記溶融温度以上の温度に到達したら前記成形用樹脂材料の射出を開始する手順と、前記射出が完了したら前記加熱を直ちに停止する手順と、前記金型が前記固化温度以下の温度に到達したら型抜きを行う手順とを含むとともに、
   　一連の手順を行う際に前記冷却手段による冷却を常時行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の加飾部品の製造方法。
7. 　前記レーザ加工工程後、前記樹脂基材の表面及び前記レーザ加工部であるレーザ加工溝の表面を覆う塗膜層を形成する塗膜層形成工程を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加飾部品の製造方法。
8. 　射出成形品である樹脂基材の表面が複数のレーザ加工溝からなる絵柄で加飾された部品であって、
   　前記樹脂基材は、黒色顔料を０．５重量％以上３重量％以下含有する成形用樹脂材料によって成形され、成形時に前記成形用樹脂材料同士が合流する合流部にウェルドラインが生じうるものであり、
   　前記樹脂基材の深部に、前記ウェルドラインが存在しうるウェルドライン存在領域を有し、
   　前記レーザ加工溝の深さが、前記ウェルドライン存在領域に到達しない程度の大きさに設定されている
   ことを特徴とする加飾部品。
9. 　前記樹脂基材は、成形時に金型のゲートが位置していたゲート領域と、前記樹脂基材を厚さ方向に貫通する孔部とを備え、
   　前記樹脂基材において、前記孔部を介して前記ゲート領域の反対側となる位置に、前記ウェルドライン存在領域を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の加飾部品。
10. 　前記樹脂基材は、裏面側にリブが存在する領域、及び、成形時に金型のゲートが位置していたゲート領域に、フローマークが発生しうるものであり、
    　前記樹脂基材の深部に、前記フローマークが存在しうるフローマーク存在領域を有し、
    　前記レーザ加工溝の深さが、前記フローマーク存在領域に到達しない程度の大きさに設定されている
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の加飾部品。
11. 　前記樹脂基材の表面及び前記レーザ加工溝の表面が塗膜層によって覆われていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の加飾部品。

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