(57)【要約】【課題】レーザ光を使用する斬新な表現方法で、金属板材に模様を施す装飾板の製造方法を提供する。【解決手段】平板状の金属板材１０の表裏面である第一面１１及び第二面１２のうち、第一面１１にレーザ光を照射することにより凹状のレーザ照射痕１５で第一模様２１を形成し、レーザ照射痕１５の形成に伴う金属板材１０の歪みに起因して第二面１２に凸部１６を形成することにより、第一模様２１を反転させた第二模様２２を第二面１２に形成し、第二面１２を装飾面とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の金属板材の表裏面である第一面及び第二面のうち、前記第一面にレーザ光を照射することにより凹状のレーザ照射痕で第一模様を形成し、前記レーザ照射痕の形成に伴う前記金属板材の歪みに起因して前記第二面に凸部を形成することにより、前記第一模様を反転させた第二模様を前記第二面に形成し、
前記第二面を装飾面とする
ことを特徴とする装飾板の製造方法。
【請求項２】
平板状の金属板材の表裏面である第一面及び第二面のうち前記第二面が装飾面であり、
前記第一面には、凹状のレーザ照射痕によって第一模様が形成されており、
前記第二面には、前記レーザ照射痕と対応する位置で突出している凸部によって、前記第一模様を反転させた第二模様が形成されている
ことを特徴とする装飾板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の照射により金属板材に装飾を施す装飾板の製造方法、及び、該製造方法により製造される装飾板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光は、医療、センシング、分析などの分野で用いられる他、材料加工の分野で多用されており、材料の切断、孔あけ、溶接等に使用されている。本出願人も従前より、レーザ光を照射して金属板材を部分的に切り抜くことにより、透かし模様が形成された装飾板を製造している。装飾が施された金属板材は、建築物の外装や内装など大面積の装飾に使用される他、種々の金属製品の装飾として使用される。
【０００３】
装飾板に対しては、常に意匠の多様性が要請される。本出願人は、装飾板に施される模様それ自体の多様性に加えて、模様の表現方法にも多様性を追求する過程で、本発明に至ったものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、本発明は、レーザ光を使用する斬新な表現方法で金属板材に模様を施す装飾板の製造方法、及び、該製造方法により製造される装飾板の提供を、課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる装飾板の製造方法（以下、単に「製造方法」と称することがある）は、
「平板状の金属板材の表裏面である第一面及び第二面のうち、前記第一面にレーザ光を照射することにより凹状のレーザ照射痕で第一模様を形成し、前記レーザ照射痕の形成に伴う前記金属板材の歪みに起因して前記第二面に凸部を形成することにより、前記第一模様を反転させた第二模様を前記第二面に形成し、
前記第二面を装飾面とする」ものである。
【０００６】
集光したレーザ光を金属材料に照射すると、金属が溶融、蒸発した後に形成されるレーザ照射痕の近傍で、金属に歪み（変形）が生じる。本製造方法は、平板状の金属板材にレーザ光を照射することにより、金属板材を貫通するような孔をあけることなく凹状のレーザ照射痕を形成し、これに伴い生じる歪みの影響によって、レーザ光を照射した面とは反対側の面に凸部を形成し、この凸部を模様とする極めて斬新な方法である。レーザ光を照射した軌跡によって第一面に第一模様を形成すると、反対側の面である第二面に凸部によって形成される第二模様は、第一模様を反転させた形状の模様となる。
【０００７】
ここで、従来技術として、レーザ光を照射した面を装飾面とし、レーザ照射痕それ自体によって装飾用の模様を形成する手法が存在する。この場合、模様は、彫刻のように窪みによって形成されたものである。これとは異なり、本製造方法は、凸部によって模様を形成するものであり、従来には無かった装飾面を有する装飾板を製造することができる。
【０００８】
また、本製造方法で装飾面に形成される凸部は、金属材料に生じさせた歪みに起因するものであるため、非常に微細である。従って、本製造方法によれば、極めて繊細な模様が施された装飾板を、製造することができる。
【０００９】
なお、レーザ光を照射する面を装飾面とする従来技術では、レーザ照射痕の近傍に加工屑が付着しないように、これを除去する処理が必要であることに加え、レーザ光の照射によって材料が変色し、意匠性が低下するおそれがあった。これに対し、本製造方法では、レーザ光を照射する第一面とは反対側の第二面を装飾面とするため、加工屑の付着や変色が、装飾板の意匠性に影響しない利点を有している。
【００１０】
なお、平板状の金属板材としては、平板状の金属材料の表面に酸化皮膜や塗装膜などの被覆層を備える板材を使用することもできる。その場合は、被覆層も含めた全体が「金属板材」であり、第二面または第一面の少なくとも一方は被覆層の表面となる。
【００１１】
次に、本発明にかかる「装飾板」は、
「平板状の金属板材の表裏面である第一面及び第二面のうち前記第二面が装飾面であり、
前記第一面には、凹状のレーザ照射痕によって第一模様が形成されており、
前記第二面には、前記レーザ照射痕と対応する位置で突出している凸部によって、前記第一模様を反転させた第二模様が形成されている」ものである。
【００１２】
これは、上記の製造方法により製造される装飾板の構成である。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、レーザ光を使用する斬新な表現方法で金属板材に模様を施す装飾板の製造方法、及び、該製造方法により製造される装飾板を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態の製造方法で製造された装飾板の（ａ）平面図（第二面の図）、（ｂ）Ａ−Ａ線で切断した断面の模式図、及び、（ｃ）底面図（第一面の図）、である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）それぞれ図１の装飾板とは異なる模様が施された装飾板の平面図である。
【図３】本発明の第二実施形態の製造方法に使用される金属板材の縦断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第一実施形態である装飾板１の製造方法、及び、該製造方法により製造される装飾板１について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１６】
本実施形態の製造方法は、平板状の金属板材１０の表裏面である第一面１１及び第二面１２のうち、第二面１２を装飾面とする装飾板１を製造するものであり、鏡面研磨工程と、レーザ加工工程とを具備している。
【００１７】
鏡面研磨工程は、金属板材１０の第二面１２を、鏡面となるまで研磨する工程である。これにより、装飾面の全体が美しい金属光沢を有する面となる。ここで、金属板材１０としては、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅、真鍮などの平板を使用可能である。金属板材１０の厚さは、後のレーザ加工工程における凸部１６の形成の効率や装飾板１の用途等を考慮して設定されるが、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。
【００１８】
レーザ加工工程では、集光したレーザ光を金属板材１０の第一面１１に照射する。これより、第一面１１に凹状のレーザ照射痕１５による第一模様２１が形成される。第一模様２１は、図柄や反転した文字を表したものとすることができる。
【００１９】
レーザ光の照射に際しては、金属板材１０を貫通する孔をあけることなく、金属板材１０に歪みを生じさせることによって、その歪みに起因する凸部１６が第二面１２に形成されるように、照射条件を調整する。
【００２０】
例えば、金属板材１０の厚さが増せば、レーザ光の照射に伴って生じる歪みが第二面１２部に凸部１６として現れにくい。また、金属板材１０が鉄板の場合、通常は数十μｍ厚さの焼付塗装膜を被覆層として有しているため、金属の歪みが第二面１２に及びにくい。また或いは、金属板材１０がアルミニウムなど熱伝導率の高い金属製である場合は、レーザ光の照射点から熱が拡散し易く、歪みを生じさせにくい。逆に、レーザ光の照射によって生じる歪みが大き過ぎると、第二面１２において、第一面１１のレーザ照射痕１５の位置に対応した位置より広い範囲まで歪みの影響が及び、凸部１６の形状が崩れるおそれがある。従って、金属の種類、金属板材１０の厚さ、金属板材１０が備える被覆層の有無やその厚さ等に応じて、レーザ光の出力、ビームサイズ、金属板材１０に対するビームの走査速度等の照射条件を調整する。
【００２１】
ここで、レーザ光を照射するレーザ装置としては、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザなど固体結晶を増幅媒体とする固体レーザ装置、二酸化炭素など気体を増幅媒体とする気体レーザ装置など、特に限定なく使用することができるが、光ファイバを増幅媒体とするファイバレーザ装置が好適である。増幅媒体の光ファイバは、コアファイバにＹｂなどの希土類元素が活性元素として添加されたダブルクラッド構造であり、その両端のＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）のうち一方の反射率を高く、他方の反射率を低くすることにより、共振器を構成している。複数のレーザダイオード等からインナークラッドに導入された励起光は、アウタークラッドとの境界で全反射されながら共振器内を伝搬し、その過程でコア中の活性元素の電子を励起する。電子が励起状態から基底状態に遷移する際に発する自然放出光のうち、ＦＢＧで選択的に反射された特定波長成分の光をもとに誘導放出された光は、両端のＦＢＧによって反射されつつコア内の伝搬を繰り返すことにより増幅され、低反射率のＦＢＧから出力される。
【００２２】
このような構成のファイバレーザ装置では、インナークラッドの断面積を大きくすることができるため、多くの励起光を共振器に導入することができることに加え、励起光及びレーザ光が光ファイバに閉じ込められて伝搬することにより低損失であり、励起光に対するレーザ光の光／光変換効率が高いため、レーザ光を高出力とすることが可能である。そのため、広い範囲で出力を調整できる利点がある。また、コアの径の設定等により集光性を高めることができるため、ビームサイズを小さく絞ることが可能である利点を有している。これらの利点を有するファイバレーザ装置は、金属板材１０に適度な歪みを生じさせて凸部１６を形成するために、レーザ光の出力やビームサイズの調整が肝要である本製造方法で使用するレーザ装置として適している。また、活性元素がＹｂの場合、出力されるレーザ光の波長は１０００ｎｍ〜１１００ｎｍであり、金属材料に吸収され易い波長帯であるため、金属材料の加工に適している利点もある。
【００２３】
レーザ光の軌跡によって第一模様２１が形成されるように、第一面１１にレーザ光を照射すると（図１（ｃ）参照）、凹状のレーザ照射痕１５が第一面１１に形成され、これに伴う金属の歪みに起因して、第二面１２に凸部１６が形成される（図１（ｂ）参照）。その結果、凸部１６による第二模様２２が、第二面１２に形成される（図１（ａ）参照）。第二面１２における凸部１６の位置は、第一面１１におけるレーザ照射痕１５の位置と対応しているため、第二模様２２は第一模様２１を反転した形状となる。
【００２４】
なお、図１では、装飾板１に施された模様（第一模様２１が反転された第二模様２２）が、曲線のみからなる図柄である場合を例示したが、これに限定されず、図２（ａ）〜（ｃ）に例示するように、直線からなる図柄を模様とする装飾板１を、製造することができる。
【００２５】
以上の製造方法により、平板状の金属板材１０の表裏面である第一面１１及び第二面１２のうち、第一面１１に、凹状のレーザ照射痕１５によって第一模様２１が形成されており、第二面１２に、レーザ照射痕１５と対応する位置で突出している凸部１６によって、第一模様２１を反転させた第二模様２２が形成されている構成の装飾板１が製造される。このような構成の装飾板１は、第二面１２を装飾面として使用される。装飾板１は、平板状のまま使用しても良いし、湾曲させるなど立体的な形状に加工して使用しても良い。
【００２６】
なお、第一面１１にレーザ光を照射するレーザ加工工程において、加工屑１９がレーザ照射痕１５の近傍に付着したり、レーザ照射痕１５の近傍が変色したりすることがあるが、装飾面となるのは第二面１２であるため、第一面１１における加工屑１９の付着や変色は問題とならない。
【００２７】
以上のように、本実施形態の製造方法は、レーザ光を照射した面（第一面１１）の反対側の面（第二面１２）に、レーザ照射痕１５の形成に伴う金属の歪みに起因する凸部１６を形成し、これを模様とする斬新な方法である。そして、この製造方法により、ごく微細な凸部１６による繊細な模様が施された、新規かつ独創的な装飾板１を提供することができる。
【００２８】
なお、凸型と凹型とを組み合わせた成形型で金属板材をプレスすることにより、凸部による模様が装飾面に施された金属板材を成形することも想到し得る（可能であるか否かを出願人は確認していない）。しかしながら、このように成形型の形状を反映させて金属板材の表面に凸部を形成する場合、微細な凸部を形成することは不可能であると考えられる。これに対し、本実施形態の製造方法は、レーザ照射痕１５の形成に伴う金属板材１０の僅かな歪みを第二面１２に及ぼすことによって、第二面１２に凸部１６を形成するものであるため、非常に微細な凸部１６を形成することができる。具体的には、本製造方法で第二面１２に形成される凸部１６は、高さが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍという微細なものである。従って、本製造方法によれば、手感触では殆ど認識できないが、視覚によれば立体であると認識することができる大きさの凸部１６による、極めて繊細な模様が施された装飾板１を製造することができる。
【００２９】
また、成形型によって模様を形成する場合、模様の種類ごとに成形型を用意する必要がある。しかしながら、成形型は非常に高価であるため、多様な模様を備える多種類の装飾板を製造することは実際的ではない。これに対し、本実施形態の製造方法は、レーザ光を照射する軌跡を制御することによって、多様な模様が施された多種類の装飾板１を、容易に製造することができる利点がある。
【００３０】
次に、第二実施形態の製造方法について、図３を用いて説明する。第二実施形態の製造方法が第一実施形態と相違する点は、金属板材１０として、金属層１０ｍの表面に被覆層１０ｃを備える積層構造の金属板材１０を使用する点であり、第二面１２は被覆層１０ｃの表面である。なお、図３では、構成を明確に示すために、被覆層１０ｃの厚さを誇張して図示している。
【００３１】
例えば、金属板材１０として、金属層１０ｍがステンレス鋼であり、被覆層１０ｃとして、厚さが０．１μｍ〜０．２５μｍの不働態皮膜を備えるカラードステンレスを使用することができる。ステンレス鋼は、通常の使用環境（大気下）で酸化されることにより、表面にごく薄い不働態皮膜（厚さ０．００２μｍ〜０．００４μｍ）を有している。これに対し、カラードステンレスは、厚さがかなり大きい不働態皮膜を、化学的処理によって意図的に形成したものである。具体的には、ステンレス鋼の板材を酸化性の酸性水溶液に浸漬することによって不働態皮膜を生長させたものであり、浸漬時間の経過に伴い不働態皮膜が厚くなるが、皮膜形成電位の測定に基づいて厚さを制御することが可能である。不働態皮膜の厚さが異なると、不働態皮膜（被覆層１０ｃ）の表面で反射する光と、不働態皮膜を透過してステンレス鋼（金属層１０ｍ）の表面で反射する光の干渉が相違し、異なる色が視認される。つまり、カラードステンレスは、ステンレス鋼本来の金属光沢を失うことなく、ステンレス鋼本来の色とは異なる色を呈しており、その色は不働態皮膜の厚さによって異なっている。
【００３２】
このようなカラードステンレスを金属板材１０とする場合も、上記と同様のレーザ加工工程に供して第一面１１にレーザ光を照射することにより、レーザ照射痕１５の形成に伴う歪みを生じさせ、その歪みに起因して第二面１２部に凸部１６を形成することにより、レーザ照射痕１５の第一模様２１を反転させた第二模様２２を、第二面１２に形成することができる。
【００３３】
仮に、第二面１２にレーザ光を照射することにより、レーザ照射痕によって彫刻するように模様を形成しようとすると、レーザ光の照射によって被覆層１０ｃが部分的に失われてしまう。被覆層１０ｃが厚さによって異なる色を呈する不働態皮膜である場合は、その層が部分的に除かれたり厚さが変化したりすることで呈色が不均一となる。これに対し、本実施形態では、レーザ光によって加工されるのは、被覆層１０ｃが形成されている側とは反対の第一面１１であるため、被覆層１０ｃによる作用に影響を与えることなく（ここでは、不働態皮膜の存在による呈色に影響を与えることなく）、第二面１２に凸部１６を形成することができる。
【００３４】
なお、カラードステンレスでは、不働態皮膜の被覆層１０ｃを形成する前に、金属層１０ｍであるステンレス鋼の表面を鏡面とする処理がなされている。そのため、カラードステンレスを金属板材１０として使用する場合は、上記の鏡面研磨工程を行う必要はなく、レーザ加工工程のみを行えば良い。
【００３５】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００３６】
例えば、上記の実施形態では、模様（第一模様２１が反転された第二模様２２）が、曲線のみからなる図柄や、直線のみからなる図柄である場合を例示したが、これに限定されず、曲線と直線とを組み合わせた図柄を模様とすることができる。また、第一模様２１をディンプル（凹点）の集合による模様を含むものとし、これに対応して第二模様２２が凸点の集合による模様を含むものとすることができる。更には、反転された文字を第一模様２１に含めることにより、文字が含まれる第二模様２２を形成することができる。
【００３７】
また、被覆層１０ｃを備える金属板材１０を使用する第二実施形態では、厚さによって異なる色を呈する不働態皮膜を被覆層１０ｃとする場合を例示した。これに限定されず、電界着色（多孔質の皮膜を形成した後、電気分解により溶液中から析出させた金属を細孔に浸入させる着色）による着色層、塗装による着色層、耐食性や耐候性等を高める目的の成分がコーティングされた保護層を、被覆層１０ｃとして備える金属板材１０を使用することも可能である。また、呈色のための不働態皮膜が更に保護層で被覆されている場合など、複数の層からなる被覆層１０ｃが金属層１０ｍに積層された板材を、本製造方法の金属板材１０として使用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  装飾板
１０  金属板材
１０ｃ  被覆層
１０ｍ  金属層
１１  第一面
１２  第二面
１５  レーザ照射痕
１６  凸部
１９  加工屑
２１  第一模様
２２  第二模様
【図１】
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【図２】
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【図３】
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