(57)【要約】【課題】木材の成形加工に要する工程数と加工時間を増やすことなく、その木材表面に所望の色彩パターンを容易に付与することができる加工装置を提供する。【解決手段】所定の水蒸気雰囲気中で加工対象の木材を挟持して圧縮力を加える第１および第２の金型と、前記第１および第２の金型の表面のうち前記加工対象の木材表面と接触する表面の所定箇所に設けられ、前記第１および第２の金型とは異なる材質から成る接触部と、前記第１および第２の金型のうち少なくともいずれか一方の駆動制御を行う制御手段と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材を圧縮することによって該木材を所定の形状に加工する加工装置であって、
加工対象の木材を挟持して圧縮力を加える第１および第２の金型と、
前記第１および第２の金型の表面のうち前記加工対象の木材表面と接触する表面の所定箇所に設けられ、前記第１および第２の金型とは異なる材質から成る接触部と、
前記第１および第２の金型のうち少なくともいずれか一方の駆動制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記接触部の表面は、該接触部が設けられる金型の表面と滑らかに連なる平面または曲面をなすことを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
前記接触部は金属を含む材質から成ることを特徴とする請求項１または２記載の加工装置。
【請求項４】
前記接触部は非金属を含む材質から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材を所定の形状に加工する加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、木材を圧縮することによって所望の形状に加工する技術が注目されている。自然素材である木材はさまざまな木目を有するため、原木である無垢材から形取る箇所に応じて個体差が生じ、その個体差が製品ごとの個性となる。また、長期の使用によって生じる傷や色合いの変化自体も、独特の風合いとなって使用者に親しみを生じさせることがある。これらの理由により、合成樹脂や軽金属を用いた製品にはない、個性的で味わい深い製品を生み出すことのできる素材として、木材が注目されている。
【０００３】
このような木材の圧縮加工技術として、吸水軟化した木材を圧縮し、その木材を圧縮方向と略平行に切断して板状の一次固定品を得た後、この一次固定品を加熱吸水させながら所定の三次元形状に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、軟化処理した状態で圧縮した木材を所定の型枠で仮固定し、その木材の回復を型内で行って型成形する技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０７８４５２号公報
【特許文献２】特開平１１−７７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術を用いて加工した木材の表面に装飾用の色彩パターンを設ける場合には、その色彩パターンに応じて表面にマスキングを施した後、塗装を行うのが一般的である。このため、圧縮加工後に別工程として塗装を行い、塗装した塗料を乾燥させる必要があり、工程数と加工時間をともに増やさざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、木材の成形加工に要する工程数と加工時間を増やすことなく、その木材表面に所望の色彩パターンを容易に付与することができる加工装置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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、木材を圧縮することによって該木材を所定の形状に加工する加工装置であって、加工対象の木材を挟持して圧縮力を加える第１および第２の金型と、前記第１および第２の金型の表面のうち前記加工対象の木材表面と接触する表面の所定箇所に設けられ、前記第１および第２の金型とは異なる材質から成る接触部と、前記第１および第２の金型のうち少なくともいずれか一方の駆動制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記接触部の表面は、該接触部が設けられる金型の表面と滑らかに連なる平面または曲面をなすことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記接触部は金属を含む材質から成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の発明において、前記接触部は非金属を含む材質から成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る加工装置によれば、加工対象の木材を挟持して圧縮力を加える第１および第２の金型と、前記第１および第２の金型の表面のうち前記加工対象の木材表面と接触する表面の所定箇所に設けられ、前記第１および第２の金型とは異なる材質から成る接触部と、前記第１および第２の金型のうち少なくともいずれか一方の駆動制御を行う制御手段と、を備えることにより、圧縮加工によって木材表面のうち接触部に当接する部分の色彩を他の部分と変えることができる。したがって、木材の成形加工に要する工程数と加工時間を増やすことなく、その木材表面に所望の色彩パターンを容易に付与することが可能となる。
【００１２】
また、本発明によれば、接触部の表面が、該接触部が設けられる金型の表面と滑らかに連なる平面または曲面をなすので、加工対象の木材に他の箇所とは異なる色を着色する場合に、その該当箇所の木材の厚さや圧縮率を変えることなく色彩パターンを付与することができ、表面の仕上がりや強度を均一に保ちつつも個性的な製品を提供することができる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、接触部が金属を含む材質から成ることにより、その金属成分が圧縮工程の間に木材表面に転写されるので、金属の種類に応じた色をその木材表面に発現させることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、接触部が非金属を含む材質から成ることにより、木材表面のうち接触部の非金属部分に接触する箇所は着色されず、多様な色彩パターンを木材表面で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る加工装置の概略構成を示す説明図である。同図に示す加工装置１は、高温高圧の水蒸気雰囲気中において軟化した木材を圧縮することによって所定形状に成形するものである。より具体的には、加工対象の木材３１を挟持、圧縮する二つの金型１１および１２、金型１１を鉛直方向に移動させる駆動部１３、および駆動部１３を介して金型１１の駆動制御を行う制御部１４（図示せず）を有する。この加工装置１は、金型１１の凸部１１１と金型１２の凹部１２１との間で木材３１を挟持、圧縮し、その木材３１を底板部の周縁から側板部が立ち上がる略椀形状に形成する。この意味で、金型１１および金型１２のうちの一方が第１の金型であり、他方が第２の金型である。
【００１６】
圧縮時に木材３１の上方から圧縮力を加える金型１１はアルミニウムによって実現され、木材３１の内側面に嵌合する形状をなす凸部１１１を有する。また、圧縮時に木材３１の下方から圧縮力を加える金型１２もアルミニウムによって実現され、木材３１の外側面を嵌入する凹部１２１を有する。この凹部１２１の底面の一部は穿設され、金型１２とは異なる金属、より具体的には鉄が埋め込まれて接触部１２３を形成している。この接触部１２３の表面と凹部１２１の底面とは滑らかに連なる平面をなしている。なお、図１に示す接触部１２３の表面は長方形状をなすが、これはあくまでも一例に過ぎない。すなわち、接触部１２３の形状は、その表面と凹部１２１の表面が滑らかに連なる平面または曲面をなしていれば如何なる形状であってもよい。
【００１７】
図２は、上述した構成を有する加工装置１を用いて成形加工する木材３１を無圧縮状態の無垢材から形取る状況を模式的に示す斜視図である。同図に示す無垢材３０から削り出す木材３１は、主板部３１ａと、この主板部３１ａの周縁に滑らかな曲面で繋がって湾曲形成され、主板部３１ａに対して略垂直に立ち上がる側板部３１ｂおよび３１ｃとを備える。
【００１８】
木材３１は、予め圧縮によって減少する分の容積を加えた形態で形取り、その木材３１を無垢材３０から削り出す際には、削り出す木材の長手方向が無垢材３０の繊維方向Ｌに沿うように削り出す。このようにして無垢材３０から削り出した木材３１は、その主板部３１ａの板厚内で木目３０Ｇが主板部３１ａの表面に略平行な層をなし、その主板部３１ａの略長方形状の表面が板目面をなす。なお、無垢材３０は、檜、檜葉、桐、チーク、マホガニー、杉、松、または桜などである。
【００１９】
図３は、図２の上面から見た平面図に相当する図である。この図３に示すように、当該木材の長手方向が無垢材３０の繊維方向Ｌに沿うように削り出す場合、上述した木材３１以外に、木材３２や木材３３のように削り出すこともできる。このうち木材３２は、主板部３１ａの板厚内で木目３０Ｇが主板部３１ａの表面に対して略斜め方向に層をなし、その主板部３１ａの略長方形状の表面が追柾面をなす。また木材３３は、主板部３１ａの板厚内で木目３０Ｇが主板部３１ａの表面に略垂直な層をなし、その主板部３１ａの略長方形状の表面が柾目面をなす。これらの例に示すように、木材の長手方向が無垢材３０の繊維方向Ｌに平行となるように削り出すことにより、強度が低下する長手方向に対して圧縮後に強度を付与することが可能となる。
【００２０】
次に、木材３１の圧縮加工の具体的な工程について説明する。まず、木材３１を高温高圧の水蒸気雰囲気中に所定時間放置する。これにより、木材３１は過剰に水分を吸収して軟化する。その後、軟化させた時と同様の水蒸気雰囲気中で木材３１を金型１１と金型１２の間の所定位置に配置し、これら二つの金型によって木材３１を挟持して所定の圧縮力を加える。この際には、制御部１４の制御によって駆動部１３が駆動し、この駆動部１３に装着される金型１１が下降して金型１２との間で木材を挟持、圧縮する。なお、金型１１および１２がともに鉛直方向に移動可能な構成にしてもよいし、金型１２の方のみが鉛直方向に移動可能な構成にすることもできる。
【００２１】
図４は、図１のＡ−Ａ線部分断面図であり、木材３１を金型１１および１２の間に配置する状況を示す図である。木材３１の主板部３１ａから側板部３１ｃに立ち上がって湾曲する曲面の曲率半径をＲＩとし、凸部１１１のうち曲面３１ａｃに当接する曲面の曲率半径をＲＡとすると、この二つの曲率半径の間には、ＲＩ＞ＲＡという関係がある。なお、図示はしないが、木材３１の内側面のうち主板部３１ａから側板部３１ｂに湾曲する曲面の曲率半径もＲＡより大きい。
【００２２】
これに対して、木材３１の主板部３１ａから側板部３１ｂおよび３１ｃに立ち上がって湾曲する曲面３１ａｃの曲率半径をＲＯとし、凹部１２１のうち曲面３１ａｃの外側面に当接する曲面の曲率半径をＲＢとすると、この二つの曲率半径の間には、ＲＯ＞ＲＢという関係がある。ここでも図示はしないが、木材３１の外側面のうち主板部３１ａから側板部３１ｂに湾曲する曲面の曲率半径もＲＢより大きい。
【００２３】
図５は、軟化した木材３１を所定の位置に配置した後、金型１１を駆動部１３によって下降させ、二つの金型を嵌め合わせることによって両者の間で木材３１を挟持、圧縮している状態を示す図であり、図４と同一の切断面を有する縦断面図である。この状態で、木材３１の主板部３１ａには、木目３０Ｇの重なる方向、すなわち繊維方向Ｌに略直交する方向に圧縮力が加えられる。また、側板部３１ｂおよび３１ｃには、木目３０Ｇの重なる方向すなわち繊維方向Ｌに略直交する方向に圧縮力が加えられるとともに、木目３０Ｇに沿う方向にも圧縮力が加えられる。なお、主板部３１ａと側板部３１ｂとの間の湾曲部および主板部３１ａと側板部３１ｃとの間の湾曲部の各外側面には斜め上向きに圧縮力が加えられる一方、それらの各内側面には斜め下向きに圧縮力が加えられる。この圧縮工程の結果、木材３１の肉厚は、圧縮前の木材３１の肉厚と比較して１／２〜１／３程度となり、圧縮加工後の木材３１の繊維密度は圧縮前よりも増加し、強度が高くなる。
【００２４】
この圧縮工程においては、木材３１の肉厚が薄くなることに加えて、その木材３１の表面が変色する。これは、アルミニウムや鉄等の金属が高温高圧の水蒸気雰囲気中でイオン化し、このイオン化した金属成分が木材３１の表面に染み込んで転写されるためである。
【００２５】
このように金属成分が木材表面に転写される機構について、接触部１２３の成分である鉄の場合をまず説明する。高温高圧の水蒸気雰囲気下では、木材３１は十分な水分を含んで軟化しており、その木材３１内部のタンニンが溶解した状態にある。また、この状態における木材３１中の含有水分は、空気中の酸素によって鉄を溶解するのに十分な酸性を有している。このため、木材３１と接触部１２３の表面同士が接触すると、鉄イオンがタンニンとの間で反応を起こしてタンニン鉄化合物が形成され、その接触部分が変色する。このとき木材３１の表面に発現する色は、その木材３１の材質によっても多少変わるが、概ね灰黒色または黒紫色である。
【００２６】
これに対して、アルミニウムの場合にも上述した鉄の場合と同様の機構によってイオン化したアルミニウムの成分が木材３１の表面に転写され、木材３１の色が変化する。このとき木材３１の表面には、茶色または茶褐色に近い色が発現する。
【００２７】
図６は、圧縮工程後の木材３１の構成を示す断面図である。同図に示すように、圧縮状態で所定時間放置した後、その水蒸気雰囲気を解き、金型１１を金型１２から離間させて圧縮を解除すると、木材３１の表面の色は、上述した転写反応が起こった結果、圧縮前と比較して変化する。特に圧縮時に接触部１２３と接触していた部分は、木材３１表面の他の部分とは異なる色が発現して着色部３１１を生じる。なお、この着色部３１１が接触部１２３の表面と略同形状（長方形）をなすことはいうまでもない。
【００２８】
ところで、ここまでは接触部１２３の材質を鉄として説明してきたが、これはあくまでも一例に過ぎない。例えば、接触部１２３の材質を銅にしてもよい。この場合には、木材３１中のタンニンと銅の反応によって暗色化合物が形成され、暗褐色または灰黒色の着色部３１１が木材３１表面に発現する。また、クロム、マンガン、亜鉛などを用いて接触部１２３を構成することもできる。さらに、金属の種類によって発現する色が異なることを利用して、複数の金属を適宜組み合わせることによって接触部１２３を形成してもよい。他方、金型１１および１２の材質もアルミニウムに限られるわけではなく、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼材によって金型１１および１２を形成してもよい。このようにして、金型１１および１２と接触部１２３の素材の組み合わせを変更すれば、圧縮工程を行うと同時にさまざまな色彩パターンを木材３１の表面に容易に付与することかできる。
【００２９】
図７は、上述した加工方法によって形成した木材３１の一適用例を示すものであり、より具体的には、圧縮した木材３１に対してさらに適当な加工を施すことにより、デジタルカメラの外装材を形成した場合のデジタルカメラ組立時の外観構成を示す斜視図である。同図に示すデジタルカメラ５は、略同形状をなす前カバー５１および後カバー５２によって外装されて成る。これらの前カバー５１および後カバー５２は、ともに上記の如く木材を圧縮加工することによって形成される。
【００３０】
このうち前カバー５１は、略長方形状の表面をなす主板部５１ａと、この主板部５１ａの長手方向に沿って主板部５１ａと略直交する方向に立ち上がって延出する形状をなす二つの側板部５１ｂと、この主板部５１ａの短手方向に沿って主板部５１ａと略直交する方向に立ち上がって延出する形状をなす二つの側板部５１ｃとを有する。この前カバー５１は、接触部１２３の表面に接触していた箇所が他の箇所と異なる色を発現する着色部５１１を有する。
【００３１】
後カバー５２も前カバー５１と略同形状をなし、略長方形状の表面をなす主板部５２ａと、この主板部５２ａの長手方向に沿って主板部５２ａと略直交する方向に立ち上がって延出する二つの側板部５２ｂと、この主板部５２ａの短手方向に沿って主板部５２ａと略直交する方向に立ち上がって延出する二つの側板部５２ｃとを有する。この後カバー５２にも適宜着色部を設けることができるが、その際には、前カバー５１を加工するときとは異なる素材および／または表面形状を有する接触部１２３を備えた別の金型１２に取り替えて圧縮加工を行えばよい。
【００３２】
前カバー５１の主板部５１ａには、撮像レンズを有する撮像部２１が表出して設けられる。この主板部５１ａには、フラッシュやファインダ等を設けるための開口部をさらに設けることができる。また、側板部５１ｂおよび５２ｂの境界にはシャッターボタン２２が表出するとともに、側板部５１ｃおよび５２ｃの境界に設けられる開口部２３からは、パソコン等の外部機器への接続を行う接続デバイス、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の接続用端子、ｘＤピクチャーカードやスマートメディア等の外部記憶媒体を装着する装着用デバイス、および電源等の差込用ジャックなどが表出する。後カバー５２には、例えば画像情報や文字情報を表示するために液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、または有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等によって実現される表示部や操作入力ボタン、ファインダ等を設置または表出させるための開口部が設けられる。
【００３３】
これらの各種部材を表出させるための開口部や開口部を形成する切り欠きは、無垢材から木材３１を削り出す際に一括して形成してもよいし、木材３１を削り出した後で切削等によって形成してもよい。また、それらの開口部や切り欠きを圧縮工程後に切削、穿孔等によって形成してもよい。
【００３４】
なお、この実施の形態に係る加工装置によって形成された木材を外装材とする電子機器はデジタルカメラに限定されるわけではなく、携帯電話またはＰＨＳまたはＰＤＡ等の携帯型通信端末、ＭＤまたはＣＤまたはカセットテープ等の音声記録媒体を装着して音声を出力する携帯型オーディオ装置、ＩＣレコーダ、携帯型テレビ、携帯型ラジオ、各種家電製品のリモコン、デジタルビデオなどでもよい。
【００３５】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、加工対象の木材を挟持して圧縮力を加える第１および第２の金型のうちの一方の金型の表面にその金型とは異なる金属から成る接触部を設けることにより、圧縮加工と同時に接触部の素材や表面形状に応じた着色部を加工対象の木材表面に転写することができる。この結果、従来のようにマスキングをした上で塗装するといった工程が不要となるため、木材の加工に要する工程数や加工時間を増やすことなく所望の色彩パターンを容易に付与することが可能となる。
【００３６】
また、この実施の形態によれば、金型の凹部とその凹部に設けられる接触部の表面とが同一の平面をなすので、加工対象の木材に他の箇所とは異なる色を着色する場合に、その該当箇所の木材の厚さや圧縮率を変えることなく色彩パターンを付与できるので、表面の仕上がりや強度を均一に保ちつつも個性的な製品を提供することができる。
【００３７】
さらに、この実施の形態によれば、高温高圧の水蒸気雰囲気において金型および接触部からの金属成分が木材表面に転写されると木材の表面改質が起こり、その木材表面の硬さが向上するという副次的な効果も得ることができる。
【００３８】
なお、接触部の材質は金属に限られるわけではない。例えばセラミックスのような非金属を用いると、圧縮時にその非金属部分に接触していた木材表面は、圧縮工程終了後も変色しないので、この場合にも木材表面には金型に接触して変色した部分とは異なる色を有する部分が形成される。この意味では、接触部を金属と非金属の組み合わせによって形成すれば、より多様な色彩パターンを木材表面で実現することが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の好ましい一実施の形態を詳述してきたが、本発明はこの実施の形態によってのみ限定されるものではない。例えば、着色部の色は、木材の種類と接触部をなす金属または非金属の種類との組み合わせによっても差異を生じる。したがって、同じ金型を用いて異なる材質の木材を圧縮加工すれば、着色部の色彩が全く異なる製品を製造することが可能となる。
【００４０】
また、一つの木材に対して金型を交換して複数の圧縮工程を繰り返し行うことも可能である。これにより、より複雑な色彩パターンを木材の表面に付与することができる。
【００４１】
なお、木材の変色は、木材の木目の違い、水蒸気に含まれる成分の違い等の要因によっても差異を生じ得るため、それらの要因を適宜調整することによって、個体ごとに一段と個性を生じさせることもできる。
【００４２】
このように、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加工装置の構成を示す説明図である。
【図２】木材を無圧縮状態の無垢材から形取る状況を模式的に示す斜視図である。
【図３】木材の形取り例を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における木材の圧縮工程の概要を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態における木材圧縮時の状態を示す縦断面図である。
【図６】図５の工程によって圧縮された木材の構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る加工装置によって圧縮加工した木材を用いて外装したデジタルカメラの外観構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  加工装置
５  デジタルカメラ
１１、１２  金型
１３  駆動部
１４  制御部
２１  撮像部
２２  シャッターボタン
２３  開口部
３０  木材
３０Ｇ  木目
３１、３２、３３  木材
３１ａ、５１ａ、５２ａ  主板部
３１ｂ、３１ｃ、５１ｂ、５１ｃ、５２ｂ、５２ｃ  側板部
３１ａｃ  曲面
５１  前カバー
５２  後カバー
１１１  凸部
１２１  凹部
１２３  接触部
３１１、５１１  着色部
【図１】
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【図２】
2006069022.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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