(57)【要約】【課題】レーザ加工により厚肉の金属板に極小孔を開けるとともに、バリ等の残骸により孔を塞ぐことがない極小孔加工板及びその製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板２の裏面側からレーザを多数回照射することにより、表面側の開口部の内径が１０〜５０μｍで、表面側の開口部より裏面側の開口部の方が大きいテーパ状の下孔を貫通状態に複数形成するとともに、これら下孔を貫通した後の板に貫通孔の内周面を含めてアルマイト処理をする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板の裏面側からレーザを多数回照射することにより、前記板の表面側の開口部の内径が１０〜５０μｍで、該表面側の開口部よりも前記裏面側の開口部の方が大きいテーパ状の下孔を貫通状態に複数形成するとともに、これら下孔を貫通した後の板に前記貫通孔の内周面を含めてアルマイト処理をすることを特徴とする極小孔加工板の製造方法。
【請求項２】
前記板に下孔を形成した後、前記アルマイト処理をする前に、前記板の少なくとも表面側にブラスト処理をすることを特徴とする請求項１に記載の極小孔加工板の製造方法。
【請求項３】
前記板に下孔を形成した後、前記アルマイト処理をする前に、前記板を化学研磨することを特徴とする請求項１に記載の極小孔加工板の製造方法。
【請求項４】
前記板に下孔を形成した後、前記ブラスト処理をする前に、前記板を化学研磨することを特徴とする請求項２に記載の極小孔加工板の製造方法。
【請求項５】
前記板に下孔を形成して前記ブラスト処理をした後、前記板を化学研磨することを特徴とする請求項２に記載の極小孔加工板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金の板に肉眼では目視しにくい極小孔を加工する極小孔加工板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末等のハウジングを構成する金属板の一部に多数の極小孔を開けて、通常の肉眼では極小孔を目視しにくいが、光を透過させることにより、極小孔の集合群により形成されるマークやロゴ等を表示させることができるようにしたものがある。
例えば特許文献１には、ソーラセルやバックライトの上面側に設けられる光透過性表示基板に関して、孔径が４０〜７０μｍの小孔を金属膜に形成し、その金属膜を透明な樹脂板等よりなる透過性表示基板の表面に設けた構成とされたものが記載されている。この金属膜は、平滑なステンレス金属平板上で、小孔に相当する部分にスクリーン印刷等によりレジスト膜を印刷し、このレジスト膜から露出した部分に金属メッキを施した後、レジスト膜を除去し、ステンレス金属平板からメッキ膜を剥離することにより製造される。
【特許文献１】特開２００２−２３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、金属膜として例えば３０μｍ程度の厚さの薄肉のものに適用されており、厚肉の金属板には適用が困難である。また、この金属膜を目的の装置に組み込むには、透明な樹脂板等の補強板上に貼り付けた状態とする必要がある。
一方、孔開け技術として一般的なレーザ加工による方法の場合、厚肉の金属板に孔を開けることが可能であるが、孔径が比較的大きいとともに、レーザによって溶融した金属による付着物やバリ等が発生し易く、指で触れるなどにより、そのバリ等の残骸が極小孔を塞いでしまうおそれがある。径の大きい孔加工の場合は、バレル研磨等のバリ取り技術を採用することができるが、直径が数十μｍの極小孔になると、その孔径を大きくしてしまうので適用することは困難である。
【０００４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、レーザ加工により厚肉の金属板に極小孔を開けるとともに、バリ等の残骸により孔を塞ぐことのない極小孔加工板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の極小孔加工板の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板の裏面側からレーザを多数回照射することにより、前記板の表面側の開口部の内径が１０〜５０μｍで、該表面側の開口部よりも前記裏面側の開口部の方が大きいテーパ状の下孔を貫通状態に複数形成するとともに、これら下孔を貫通した後の板に前記貫通孔の内周面を含めてアルマイト処理をすることを特徴とする。
【０００６】
すなわち、板の表面側の開口部の径に対して裏面側の開口部の径の方が大きい縦断面がテーパ状となる孔とすることにより、板の表面側の一部の厚さの部分について極小孔となるように開口させたものである。この場合、アルミニウムの孔開け加工では、レーザによって溶融したアルミニウムが噴出して孔の周囲に付着し易い。また、表面側の開口部においては、レーザが突き抜けることによりバリが生じ易い。これら孔の周囲の付着物やバリは、指が触れるなどにより、孔内に倒されて孔を閉塞する原因となり易い。そこで、アルマイト処理することにより、付着物の一部を除去するようにしている。
アルマイト処理では、素材を電解液に漬けて電流を流すと、アルミニウム素材の表面部分が酸化して、内部に浸透しつつアルマイト被膜が形成される。このため、表面の付着物やバリも小さくなり、孔を閉塞することがなくなるのである。また、アルマイト被膜は透明又は半透明の被膜であるから、その被膜の部分で光を導くことができる。この場合、テーパ状の孔であるから、孔の内周面においては、そのテーパ面の全面で光を受けてテーパに沿って光を集めるようにして開口部へ導くことができ、その分、実際の孔径よりも大きい孔に相当する量の光を通過させることができる。したがって、目視困難な極小孔でも、十分な量の光を透過して、明るく表示させることができる。
【０００７】
また、本発明の極小孔加工板の製造方法において、前記板に下孔を形成した後、前記アルマイト処理する前に、前記板の少なくとも表面側にブラスト処理を施すとよい。
ブラスト処理により板の表面に微細な凹凸が形成され、これがいわゆる梨地模様となって孔の開口部が目立たなくなるのである。
【０００８】
また、本発明の極小孔加工板の製造方法において、前記板に下孔を形成した後、前記アルマイト処理をする前、又はブラスト処理する場合にはブラスト処理する前に、前記板を化学研磨するようにしてもよい。
板の表面を化学研磨することにより、表面の微細な凹凸が平滑化されて光沢面となるが、若干の付着物やバリが残っていた場合には、その表面を溶解することができる。化学研磨液としてはりん酸や硫酸を用いることができる。化学研磨した後ブラスト処理する場合には、表面の光沢を減ずる効果がある。
【０００９】
また、その化学研磨する場合、前記板に下孔を形成して前記ブラスト処理をした後、前記板を化学研磨することとしてもよい。
つまり、ブラスト処理によって光沢を失うので、表面の仕上がり感を高める場合には、ブラスト処理後に化学研磨するとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の極小孔加工板及びその製造方法によれば、板厚方向にテーパ状の孔としたことにより、表面側に極小孔の開口を形成することができ、また、レーザ加工によって生じる溶融物の付着物やバリ等をアルマイト処理により小さくすることができるため、孔を閉塞することがなく、しかも、アルマイト被膜がテーパ状の孔の内周面で光を受けて開口部に導くので、目視できない極小の孔でも十分な量の光を透過させて、明るく表示させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る極小孔加工板の製造方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図３は本発明の方法で製造した極小孔加工板の第１実施形態を示しており、この第１実施形態の極小孔加工板（以下では単に板ということもある）１は、情報端末のハウジングの一部を構成する装飾板に適用されており、ハウジング内で装飾板の裏面側に配置されたＬＥＤ等の光源の光を極小孔（以下では単に孔ということもある）２を通して外部に透過させるようになっている。
板１の素材はアルミニウム又はアルミニウム合金であり、極小孔２を形成する部分の板厚は０．１〜０．８ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ、例えば０．２ｍｍとされている。
【００１２】
極小孔２は、所定の領域Ａ内に、ピッチｐ＝０．１５〜０．５ｍｍの相互間隔をおいて複数（例えば１００個〜１５０個）形成されており、これら孔２の集合により、特定のマーク、文字、ロゴ等が表示されるようになっている。図３に示す例では簡略のため単純な矩形状の領域Ａとしている。これら孔２は、貫通方向（板厚方向）に沿う縦断面がテーパ状に形成されており、板１の表面３側における孔２の開口部４よりも板１の裏面５側における孔２の開口部６の方が大きく形成されている。具体的には、板１の表面３側における孔２の開口部４の内径ｄ１が１０〜５０μｍとされ、板１の裏面５側における孔２の開口部６の内径ｄ２は、表面３側の開口部４よりも２５〜５０μｍ大きく形成される。表面側の孔２の開口部４の内径が５０μｍを超えると、肉眼で認識できる大きさになるため、好ましくなく、内径が１０〜５０μｍで、ピッチが０．１５〜０．５ｍｍ程度に離れていれば、通常では肉眼で目視することは困難である。
また、この孔２の内周面を含む板１の両面には、膜厚が２〜２０μｍのアルマイト被膜７が形成されている。このアルマイト被膜７は、透明又は半透明である。前述した孔２の内径寸法は、このアルマイト被膜７上の数値である。
【００１３】
このように構成される極小孔加工板１の製造方法について説明する。
アルミニウム又はアルミニウム合金の素材の板１に、レーザ加工によって下孔２ａを開ける。このとき、レーザ光は、板１の裏面５側から照射され、シャッタによりレーザの照射（ＯＮ）と停止（ＯＦＦ）とが繰り返されることにより、断続的に照射される。
一方、加工対象の板１は、電動式のＸ−Ｙテーブル上に載置され、レーザの照射位置（孔開け位置）を孔２のピッチｐ分ずつ水平方向に移動しながら加工される。レーザの焦点位置をＸ−Ｙテーブル上の板１に固定して、Ｘ−Ｙテーブルを駆動し、各孔開け位置毎にシャッタを駆動して、各孔開け位置に１ショットずつ連続的にレーザを照射する。孔２の形成領域Ａが小さい径（例えば２５ｍｍ）の範囲であれば、Ｘ−Ｙテーブルにより板を移動することに代えて、レーザの照射方向をずらすようにしてもよい。
【００１４】
すべての孔開け位置に１ショットずつレーザの照射が終わったら、次の２ショット目について焦点位置を移動し、同様にして孔開け位置をずらしながらＯＮ／ＯＦＦを繰り返して、すべての孔開け位置にレーザを照射する。この操作を一つの下孔２ａに対して３０〜５０ショット繰り返すことにより、板１に貫通状態に下孔２ａを開けることができる。一孔当たりのショット数が３０ショット未満であると、１ショット当たりのエネルギーが強過ぎて、孔径が６０μｍより大きくなり易いため、好ましくない。このようにして多数のショットを各孔開け位置に連続的に照射して貫通状態に下孔２ａを形成するが、全加工時間から一つの下孔２ａの加工時間に換算すると、一孔当たり０．１〜０．２秒となる。
【００１５】
その一つの下孔２ａの加工の進捗をモデル的に示したのが図１である。まず、図１（ａ）に示すように、複数回レーザを照射し、そのショット毎にレーザの焦点位置を移動して孔（貫通するまでの孔を符号Ｘで示す）を掘り進めていく。図１（ｂ）は板厚の大部分について加工が進んだ状態を示しており、この状態では、残りわずかな肉厚を残してテーパ状に孔Ｘが形成される。また、孔Ｘの入り口側（レーザの入射側であり、板の裏面５側）の開口部の周辺には、溶融して孔Ｘから噴出したアルミニウムが付着しており、その付着物Ｂにより盛り上がった状態となっている。そして、この図１（ｂ）に示す状態からさらに続けてレーザのショットを照射すると、わずかに残っていた肉厚の部分Ｃが穿孔され、図１（ｃ）に示すように下孔２ａとして貫通する。この孔開け加工の最終段階で、わずかな肉厚の部分Ｃを穿孔することになるので、その時の加工径を小さくすることができ、極小の下孔２ａを形成することができるのである。また、このとき、レーザが突き抜けることにより、残っていた肉厚の部分Ｃが前方に飛び出し、バリＤとして突出することがある。
【００１６】
次に、このようにして孔開け加工した板の表面にアルマイト処理を施す。
このアルマイト処理は、電解液に板１を浸漬して、その板１を陽極として電気分解することにより、板１の表面を電気化学的に酸化させて、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるアルマイト被膜７を形成する方法である。電解液としては、硫酸、しゅう酸等が用いられる。このアルマイト処理では、板１を電解液に漬けて電流を流すと、板１の表面部分が酸化して、内部に浸透しつつ酸化膜が形成される。したがって、処理前の板１の表面位置よりも若干入り込んだ位置からアルマイト被膜７が形成される。
【００１７】
そして、このアルマイト被膜７が、図３（ｄ）に示すように、孔２の内周面を含んで板１の両面に形成され、そのときに孔２の開口部４，６のエッジ部分が丸くなるとともに、開口部４，６付近の付着部ＢやバリＣも小さくなるか、消失する。このアルマイト処理により、板１の両面及び各孔２の内周面に２〜２０μｍのアルマイト被膜７が形成される。このアルマイト被膜７の厚さが２μｍ未満であると、バリが大きいまま残り易いので、好ましくない。バリ取りには２０μｍの膜厚で十分であり、２０μｍを超えてアルマイト被膜を形成しても孔を狭めることになるので、好ましくない。１０〜１５μｍがより好ましい。
【００１８】
このような工程を経て製造された極小孔加工板１は、その表面３側の孔２の開口部４が内径ｄ１＝１０〜５０μｍ、ピッチがｐ＝０．１５〜０．５ｍｍで形成されているので、肉眼では目視することは困難であり、通常ではほとんど認識することができない。この極小孔加工板２の裏面５側にＬＥＤ等の光源を配置すると、その光は各孔２を通過して表面３側に照射され、これら孔２の集合群により形成されているマークや文字、ロゴ等の形状を板１の表面３に浮かび上がらせることができるものである。
【００１９】
この場合、孔２は、裏面５側の開口部６の方が大きいテーパ状に形成されているとともに、その内周面に形成されているアルマイト被膜７が透明又は半透明であるので、板１の裏面５側に照射された光は、図２に矢印で示したように、孔２の中心部においては、表面３側の開口部４を経由してそのまま透過するが、この表面３側の開口部４よりも広い範囲でテーパ状の孔２の内周面にも照射されている。したがって、この孔２の内周面に照射された光は、その一部は、孔２の内周面全面に形成されているアルマイト被膜７の表面で反射を繰り返しながら表面３側に進行する。また、大部分は、アルマイト被膜７の中を通って板１の表面３側に導かれ、表面３側の開口部４の周辺部分から中央部の光とともに放射される。したがって、光の放射側の開口部４よりも広い開口部６から光を受け入れ、そのテーパ面の全面で受けてテーパ面に沿って光を集めるようにして開口部４から光が放射されることになり、その分、多くの量の光を通過させることができ、極小の孔２であっても、その孔径（開口部４の径ｄ１）よりも大きい孔に相当する量の光を通過させて、明るく表示することができるのである。
【００２０】
図４は、本発明の第２実施形態を示しており、この実施形態の極小孔加工板１１は、図１（ａ）〜（ｃ）までのレーザによる孔開け加工は第１実施形態の場合と同じ加工がなされ、このレーザによって下孔２ａを形成する孔開け加工後、アルマイト処理する前に、板１１の表面側にブラスト処理が施されたものである。この第２実施形態の説明及び図４において、図１〜図３の第１実施形態のものと共通部分には同一符号を付して、その説明を省略する（以降の各実施形態においても同様とする）。
ブラスト処理は、鉄粉やアルミナ等の硬質の研磨材を圧縮空気で板１１の表面に吹き付け、その衝撃力によって板１１の表面をたたく処理であり、このブラスト処理によって、図４（ａ）に示すように板１１の表面に微細な凹凸模様（いわゆる梨地模様）１２が形成される。このブラスト処理を板１１の表面３側に実施することにより、孔２（ブラスト処理の段階では下孔２ａ）の開口部４がさらに目立たなくなる。また、このブラスト処理の衝撃によって、バリＤの一部は破砕されて除去される。
【００２１】
このブラスト処理の後に、第１実施形態と同様のアルマイト処理を施すことにより、アルマイト被膜７が形成される。この場合、板１１の表面には凹凸模様１２が形成されているが、アルマイト処理によって凹凸が小さくなり、図４（ｂ）に示すように、微細な凹凸模様１２を有するアルマイト被膜７となる。
このようにして製造された極小孔加工板１１においても、第１実施形態の場合と同様に、テーパ状の孔２及びその内周面に形成されたアルマイト被膜７によって、極小の孔２に多くの光を透過させることができるものであるが、板１１の表面３に梨地模様の微細な凹凸模様１２が形成されていることから、この凹凸模様１２が孔２の開口部４を目立たなくしており、肉眼による孔２の認識をさらに困難にしている。
なお、板１１の裏面５側からブラスト処理すると、孔２を大きくしてしまうおそれがあるので、実施しない方が好ましい。
【００２２】
また、レーザによる孔開け加工後、アルマイト処理の前に、化学研磨処理を施すようにしてもよい。第２実施形態のようにブラスト処理を行う場合は、そのブラスト処理の前に、化学研磨処理を施すようにしてもよい。
化学研磨処理は、板を研磨液に浸漬することにより、板の表面に形成される凹凸の凸部を溶解して平滑な光沢面を得る処理であり、研磨液としては、りん酸、硫酸等が用いられる。処理時間としては、りん酸の場合は０．５〜５０秒、硫酸の場合は３〜５秒とされる。硫酸の方が侵食作用が大きく、より高光沢面に仕上げられる。
ブラスト処理を行う場合に、ブラスト処理の前に化学研磨処理するのは、ブラスト処理後であると、バリ等がブラスト処理によって硬化してしまい、化学研磨で溶解しにくくなるからである。
【００２３】
図５は本発明の第３実施形態を示している。この実施形態の極小加工板１５は、アルマイト処理後に、板１５の表面側に、透明樹脂をコーティングしたものである。したがって、この表面３側の孔２の開口部４は透明樹脂膜１６によって覆われた状態となっており、若干のバリが残っていた場合でも、透明樹脂膜１６に覆われるので、指で触る程度では孔２を塞ぐことはない。また、指の脂等により開口部４上に汚れが付着したとしても、透明樹脂膜１６の表面であり、拭き取って除去することができる。透明樹脂膜１６としては、クリアな樹脂の塗装、ＵＶ塗膜、ＵＶボンド、透明フィルムの熱圧着等によって形成することができる。
なお、板１５の裏面５側にも透明樹脂膜を形成してもよく、その場合は、この極小孔加工板１５の組み立て作業時等に作業員が板１５の裏面に不用意に指で触れて孔２を閉塞してしまうことから防止することができる。
【００２４】
図６は本発明の第４実施形態を示している。この実施形態の極小孔加工板２１は、板２１の表面側に、孔２の形成領域Ａ（図３参照）を周囲の表面よりも低くする座ぐり２２が形成されている。この場合、孔２の形成領域は、通常の人の指（親指又は人差し指）の腹の投影面積よりも小さい０．５〜１ｍｍ２の面積とされ、座ぐり２２は、その形成領域Ａの部分を窪ませるようにしている。座ぐり２２の深さは０．１〜０．２ｍｍとされる。
この座ぐり２２を形成したことにより、板２１の表面３側の孔２の開口部４が座ぐり２２の底部に配置されることになるので、板２１の表面３に人の指が触れたとしても、その指の腹が孔２の開口部４に接触することはない。このため、孔２の開口部４に若干のバリが残っていたとしても、このバリに触れて孔２を塞ぐことが防止される。また、指が開口部４に触れない形状とされているから、指の脂等により開口部４に汚れが付着して開口部４を閉塞するようなことも防止できる。この座ぐり加工は、孔開け加工の前に行うとよい。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、アルマイト被膜に着色をしてもよく、また、第４実施形態の座ぐりの上からクリア樹脂膜を形成してもよい。その他、板の表面側に切削加工によって凹凸模様を形成してもよい。また、板が厚い場合、孔の形成領域を他の部分よりも薄くするように裏面側から座ぐり加工することにより、例えば０．２ｍｍ程度の板厚にした後に孔開け加工するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の極小孔加工板の製造方法の第１実施形態を（ａ）〜（ｄ）に工程順に説明する縦断面図である。
【図２】図１の方法によって製造した第１実施形態の極小孔加工板を示す要部の縦断面図である。
【図３】図２の極小孔加工板の表面から見た孔の形成領域の平面図である。
【図４】本発明に係る極小孔加工板の製造方法の第２実施形態について、その製造工程の一部を（ａ）（ｂ）の順に示す縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の製造方法によって製造した極小孔加工板の縦断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態の製造方法によって製造した極小孔加工板の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  極小孔加工板（板）
２  極小孔（孔）
２ａ  下孔
３  表面
４  開口部
５  裏面
６  開口部
７  アルマイト被膜
１１  極小孔加工板（板）
１２  凹凸模様
１５  極小孔加工板（板）
１６  透明樹脂膜
２１  極小孔加工板（板）
２２  座ぐり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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