JPH0413887A - 虹色発色加工物の製造方法 - Google Patents

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。

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＆！様等とし７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。

（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二［手段では、一般に集
光レンズにて収束可能な最小スボノ［・径が数μｍ〜１
０μｍ程度であるため、−ヒ述のような１μｍ以下とい
った微細な凹凸は形成不能−Ｃ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、−回の走査
で一木の溝を形成でき°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） しかしなから、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−に短縮できる
が、−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、該金属板を工具電極とした電解加工に
より金属ワークの表面に上記微細凹凸を再反転転写にて
形成することを特徴とする構成を採用するものである。

また、本発明では、上記製造方法において、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
が銅である請求項（１）の構成を好適態様としている。

（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
電解加工工程の３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。

２番目の電鋳工程では、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た金属板の剥離
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。

最後の電解加工工程では、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、多数の金属ワークの表面に虹色発色
を行う同一の微細凹凸を転写形成できる。

（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図はレーザ加工工程を示しており、ＸＹ子テーブル
ｌ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■、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子テーブルを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にて走査されるから、この−回の走査終了ごとに
ＸＹ子テーブルを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、−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Ｂ、は、既述の特願平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１、相互の重
なりによって構成するか、あるいは同しく既述の特願平
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Ｂ１
を生じさせるだ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子テーブルのＸＹ両方向の移動を連動制御す
るか、あるいは干渉光Ｂ、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Ｕ、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
の四条■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
厚肉メンキ層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だめの剥離被膜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の材質に応して選択す
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／ρ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、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０にて構成される微細凹凸部Ｕ
２が転写されたものとなる。しかして、この厚内メッキ
層Ｐの金属板Ｐ゛は次の電解加工乙こおける工具電極に
使用する。

電解加」−は、第４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−船釣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、常法に準して電解液を
ポンプにて高速で流すと共に、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０に対応して
金属ワークＷ側に四条Ｉが形成され、その結果として該
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
ＵＩ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Ｐ１は、表面の損耗ならび
に金属の析出堆積がな（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）は構成によれば、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。

【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図は電解加
工を示す概略断面図、第５図は製造した虹色発色加工物
の断面図である。 Ｂｌ、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、Ｕ＋　、
ＵｚＵ３・・・微細凹凸部、Ｗ・・・金属ワーク。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、該金属板を工具電極とした電解加工により金属ワー
   クの表面に上記微細凹凸を再反転転写にて形成すること
   を特徴とする虹色発色加工物の製造方法。
2. （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。