(57)【要約】【課題】耐食性に優れた成形品を提供する。【解決手段】金属製の基材（１３）の表面に、前記基材（１３）よりも耐食性が高く、且つ、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成された膜（ＡＬＤ膜１４）を備えたことを特徴とする成形品（筐体２）。また、上記の構成において、基材（１３）における異なる方向に延在する少なくとも２以上の表面に、膜厚の揃った膜（ＡＬＤ膜１４）が形成されたことを特徴とする成形品（筐体２）。【選択図】図２
2019059974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基材の表面に、前記基材よりも耐食性が高く、且つ、原子層堆積法により形成された膜を備えたことを特徴とする成形品。
【請求項２】
前記基材における異なる方向に延在する少なくとも２以上の表面に、膜厚の揃った前記膜が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の成形品。
【請求項３】
前記膜の膜厚は、１ｎｍ以上９０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形品。
【請求項４】
前記膜の膜厚は、１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形品。
【請求項５】
前記膜は、ハフニウム酸化物であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス加工、粉末冶金、鋳造、溶接等の加工・成形方法により成形された金属の成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属材料を所定の形に成形した成形品は、様々な分野で広く使用されている。例えば、プリンター、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、携帯電話等の電子機器に用いられる外装部品や、家庭用、産業用等に使用される各種のロボットの部品等に使用されている。また、これらの他に腕時計の部品（例えば、ケースやベルト等）や、ペンダント等の装身具にも使用されている。このような成形品としては、その表面にチタン合金被膜と酸化被膜とが順次積層されたものがある（例えば、特許文献１参照）。これにより、高級感のある色彩を成形品の表面に付与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９４２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１においては、陽極酸化処理によりチタン合金被膜の表面に酸化被膜を形成しているため、酸化被膜がポーラス（多孔質）になる。その結果、成形品が十分な耐食性を得られない虞がある。また、耐食性を向上させるべく、酸化被膜を厚くすると、下地の色味が失われて表面が例えば灰色等に変わってしまい、高級感が損なわれる虞がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐食性に優れた成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の成形品は、上記目的を達成するために提案されたものであり、金属製の基材の表面に、前記基材よりも耐食性が高く、且つ、原子層堆積法により形成された膜を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、欠陥が抑えられた緻密な膜により基材の表面が被膜されるため、成形品の耐食性を向上させることができる。
【０００８】
上記構成において、前記基材における異なる方向に延在する少なくとも２以上の表面に、膜厚の揃った前記膜が形成されたことが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、各表面における耐食性を向上させることができる。また、原子層堆積法により形成された膜であるため、延在方向が異なる面であっても膜厚を揃え易い。
【００１０】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記膜の膜厚は、１ｎｍ以上９０ｎｍ未満であることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、膜を光が透過し易くなる。その結果、下地である基材の色味を生かすことができ、高級感のある色彩を付与することができる。また、膜の成膜時間が長くなることを抑制でき、生産性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記膜の膜厚は、１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満であることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、膜を光が一層透過し易くなる。また、膜の成膜時間が長くなることを一層抑制でき、生産性を一層向上させることができる。さらに、膜の膜厚を１５ｎｍ以上とすることで、欠陥の発生を一層抑制できる。
【００１４】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記膜は、ハフニウム酸化物であることが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、膜の膜密度を理論値に近い膜密度にすることができる。その結果、成形品の耐食性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの模式図である。
【図２】筐体の表面構造を説明する模式図である。
【図３】ヘッドマウントディスプレイの模式図である。
【図４】腕時計の模式図である。
【図５】ロボットアームの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、成形品が組み込まれた電子機器の一種としてプリンター１を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１は、プリンター１の概略構成を説明する斜視図である。プリンター１は、記録紙等の記録媒体の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。図１に示すように、このプリンター１は、筐体２（本発明における成形品に相当）の内部に、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体をプラテン６上に移送する搬送ローラー７等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ８に貯留されている。このインクカートリッジ８は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
【００１９】
筐体２の上面側には本体カバー９が設けられている。この本体カバー９は、筐体２の前面側の縁部を持ち上げることで筐体２の背面側の縁部を軸として回動して、筐体２の上面を開放することができるように構成されている。なお、本体カバー９を開いた状態では、インクカートリッジ８の交換作業等を行うことができる。また、筐体２の前面上側には、表示パネル１０が設けられている。この表示パネル１０には、プリンター１の動作状況等を表示する液晶画面やプリンター１の操作を行う操作ボタン等が配置されている。さらに、筐体２の前面下側には、排出トレイ１１が設けられている。この排出トレイ１１は、下辺側を軸として手前に回動して開くことができ、この排出トレイ１１上に、印刷後の記録媒体等が排出されるようになっている。
【００２０】
ここで、筐体２は、プリンター１の美観性を向上させるべく、その基材１３に金属が用いられている。具体的には、図２に示すように、筐体２は、金属材料をプレス加工や粉末冶金等により所定の形状に成形した基材１３の表面に、ＡＬＤ膜１４（後述）を積層（形成）して成る。なお、基材１３に使用される金属としては、マグネシウム、マグネシウム合金、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等の比較的軽量な金属が好適に使用される。本実施形態においては、筐体２の基材１３としてマグネシウム合金が用いられている。
【００２１】
金属製の基材１３の表面に形成されたＡＬＤ膜１４（本発明における膜に相当）は、基材１３よりも耐食性が高い膜であり、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されている。ここで、原子層堆積法は、原料ガスと基板表面の反応基との化学反応を利用して基材１３の表面に１原子層ずつ薄膜を形成する方法である。例えば、１種類又は２種類以上の原料ガスを基材１３の表面に交互に供給し、基材１３の表面に存在する反応基と結合させることで膜を形成する。本実施形態においては、摂氏２００度〜３００度の製膜温度で原子層堆積法によりＡＬＤ膜１４を形成している。このようにして形成された膜は、基材の表面が平面でない場合（例えば、高アスペクト比の孔や突起等が形成された面や、屈曲された２以上の面又は曲面等の場合）でも、略均一な膜厚に形成される。本実施形態においても、基材１３における異なる方向に延在する少なくとも２以上の表面、及び、各表面の接続部分における曲面に、膜厚の揃ったＡＬＤ膜１４が形成されている。具体的には、プリンター１の四方（図１における前後左右方向）の側面を構成する筐体２の基材１３の表面に形成されている。なお、本実施形態においては、図２に示すように、筐体２の外面側だけでなく内面側にもＡＬＤ膜１４を形成している。
【００２２】
また、このＡＬＤ膜１４は、耐食性に優れた酸化膜等が望ましく、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等のハフニウム酸化物、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等のタンタル酸化物、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等のジルコニウム酸化物が好適に使用される。特に、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）は、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）や酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）に比べて、膜密度が高く、且つ、理論値に近い膜密度に形成できるため、本実施形態においては、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）がＡＬＤ膜１４として使用されている。すなわち、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の膜密度の理論値は、９．６８ｇ／ｃｍ３であり、原子層堆積法により製膜した酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）の膜密度は、９．３９ｇ／ｃｍ３である。これに対して、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の膜密度の理論値は、８．７３ｇ／ｃｍ３であり、原子層堆積法により製膜した五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の膜密度は、７．６６ｇ／ｃｍ３である。また、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の膜密度の理論値は、５．５６ｇ／ｃｍ３であり、原子層堆積法により製膜した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）の膜密度は、５．５ｇ／ｃｍ３である。このように、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）がこれらの中で最も緻密な膜を形成することができるため、これらの中で最も耐食性に優れている。このため、ＡＬＤ膜１４としては、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）等のハフニウム酸化物を用いることがより望ましい。
【００２３】
さらに、ＡＬＤ膜１４の膜厚は、１ｎｍ以上９０ｎｍ未満であることが望ましく、１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満であることがより望ましい。このように、ＡＬＤ膜１４の膜厚を少なくとも９０ｎｍ未満にすれば、ＡＬＤ膜１４の透過率を高めることができる。すなわち、可視光の波長の下限は約３６０ｎｍであるため、ＡＬＤ膜１４の膜厚をこの波長の４分の１未満の厚さにすることで、可視光（以下、単に光ともいう）を透過させ易くすることができる。これにより、ＡＬＤ膜１４が製膜された部分における基材１３の見た目の色味が変化しにくくなり、筐体２において基材１３の色を生かすことができる。特に、本実施形態においては、基材１３がマグネシウム合金からなるため、筐体２に高級感のある色彩を付与することができる。
【００２４】
このように、筐体２の基材１３に、原子層堆積法で形成されたＡＬＤ膜１４を備えたので、欠陥が抑えられた緻密なＡＬＤ膜１４により基材１３の表面を被覆することができる。その結果、筐体２の耐食性を向上させることができる。また、原子層堆積法により、筐体２の異なる２以上の表面（プリンター１の四方の側面及び各面の接続部分における曲面）に、膜厚の揃ったＡＬＤ膜１４を容易に形成できる。換言すると、原子層堆積法を用いることで、延在方向が異なる２以上の面であってもＡＬＤ膜１４の膜厚を揃え易くなる。これにより、各表面における耐食性を向上させることができる。さらに、ＡＬＤ膜１４の膜厚を１ｎｍ以上９０ｎｍ未満としたので、ＡＬＤ膜１４を光が透過し易くなる。その結果、下地である基材１３の色味を生かすことができ、例えば高級感のある色彩を発現させることができる。また、ＡＬＤ膜１４の成膜時間が長くなることを抑制でき、生産性を向上させることができる。特に、ＡＬＤ膜１４の膜厚を１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満とすれば、ＡＬＤ膜１４を光が一層透過し易くなる。また、ＡＬＤ膜１４の成膜時間が長くなることを一層抑制でき、生産性を一層向上させることができる。さらに、ＡＬＤ膜１４の膜厚を１５ｎｍ以上とすることで、欠陥の発生を一層抑制できる。そして、ＡＬＤ膜１４として、ハフニウム酸化物を用いれば、ＡＬＤ膜１４の膜密度を理論値に近い膜密度にすることができる。その結果、筐体２の耐食性をより一層向上させることができる。
【００２５】
ところで、上記した実施形態では、ＡＬＤ膜１４を備えた成形品として筐体２を例示したがこれには限られない。プリンター１を構成するその他の部分（或いは部品）のうち耐食性を要する部分（或いは部品）にＡＬＤ膜を備えることもできる。例えば、キャリッジ４、記録ヘッド３を構成する各基板、プラテン６、本体カバー９等にＡＬＤ膜を形成することもできる。この場合、これらの部材が本発明における成形品に相当する。また、本発明における成形品は、金属で成形されたものであればどのようなものであっても良い。
【００２６】
また、上記した実施形態では、本発明を適用した成形品の例としてプリンター１を構成する筐体２を例示したが、これには限られない。例えば、その他の電子機器やロボット等の他、装身具等にも本発明を適用できる。具体的には、図３に電子機器の一種であるヘッドマウントディスプレイ２１に本発明を適用した例、図４に装身具の一種である腕時計３１に本発明を適用した例、図５にロボットの一種であるロボットアーム４１に本発明を適用した例をそれぞれ示している。
【００２７】
まず、ヘッドマウントディスプレイ２１に本発明を適用した例を、図３を参照して説明する。ヘッドマウントディスプレイ２１は、眼鏡のように頭部に装着して使用者に虚像を視認させる装置である。このヘッドマウントディスプレイ２１は、画像表示部２２と、画像表示部２２を制御する制御装置２３と、これらを支持するフレーム２４と、を備えている。ここで、フレーム２４としては、軽量であり、且つ、高級感のある色味を有するものが望ましい。本実施形態では、フレーム２４として、マグネシウム合金が使用されている。そして、本実施形態においても、マグネシウム合金からなる基材の表面に、原子層堆積法により形成されたＡＬＤ膜が積層されている。なお、ＡＬＤ膜の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。また、フレーム２４が本発明における成形品に相当する。
【００２８】
このようにヘッドマウントディスプレイ２１のフレーム２４の表面にＡＬＤ膜が形成されたので、本実施形態においても、フレーム２４の耐食性を向上させることができる。その結果、使用者の汗や製造工程における薬品等によりフレーム２４が腐食することを抑制できる。また、原子層堆積法により、フレーム２４の表面全体に、膜厚の揃ったＡＬＤ膜を容易に形成できる。これにより、フレーム２４の表面全体における耐食性を向上させることができる。そして、本実施形態においても、ＡＬＤ膜の膜厚を１ｎｍ以上９０ｎｍ未満、より望ましくは１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満とすることで、ＡＬＤ膜の光の透過性を向上させることができる。その結果、下地である基材（マグネシウム合金）の色味を生かすことができ、フレーム２４に高級感のある色彩を発現させることができる。
【００２９】
次に、腕時計３１に本発明を適用した例を、図４を参照して説明する。腕時計３１は、腕に取り付ける一般的なリストウォッチであり、外装ケース３２と、外装ケース３２に嵌合された環状のベゼル３３と、外装ケース３２の表面側の開口にベゼル３３を介して取り付けられ、当該開口を塞ぐカバーガラス３４と、外装ケース３２の裏面側の開口を塞ぐ図示しない裏蓋とを備えている。そして、このような腕時計３１においても、軽量、且つ、高級感のあるものが望まれており、本実施形態における外装ケース３２はマグネシウム合金が使用されている。具体的には、外装ケース３２は、マグネシウム合金からなる基材の表面に、原子層堆積法により形成されたＡＬＤ膜が積層されて成る。なお、ＡＬＤ膜の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。また、外装ケース３２が本発明における成形品に相当する。
【００３０】
このように腕時計３１の外装ケース３２の表面にＡＬＤ膜が形成されたので、本実施形態においても、外装ケース３２の耐食性を向上させることができる。その結果、使用者の汗、雨水、海水の他、製造工程における薬品等により外装ケース３２が腐食することを抑制できる。また、原子層堆積法により、外装ケース３２の表面全体に、膜厚の揃ったＡＬＤ膜を容易に形成できる。これにより、外装ケース３２の表面全体における耐食性を向上させることができる。そして、本実施形態においても、ＡＬＤ膜の膜厚を１ｎｍ以上９０ｎｍ未満、より望ましくは１５ｎｍ以上３０ｎｍ未満とすることで、ＡＬＤ膜の光の透過性を向上させることができる。その結果、下地である基材（マグネシウム合金）の色味を生かすことができ、外装ケース３２に高級感のある色彩を発現させることができる。なお、外装ケース３２に限られず、例えば、裏蓋等をマグネシウム合金で成形し、この表面に原子層堆積法によりＡＬＤ膜を積層することもできる。
【００３１】
次に、ロボットアーム４１に本発明を適用した例を、図５を参照して説明する。ロボットアーム４１は、例えば、ハンド４４で対象物を把持し、その対象物を所定の場所へ移動させ、組立等の所定の作業を行うロボットである。このロボットアーム４１は、一つ以上の関節４６（ジョイント）を含む可動アーム４２と、可動アーム４２の先端に取り付けられたハンド４４と、これらを制御する図示しない制御部とを備えている。本実施形態における可動アーム４２は、２つのリンク４５と２つの関節４６とを有し、各関節４６の内側に、例えばシャフト、ベアリング、モーター（駆動源の一種）、減速機、及び、センサー等を備えている。そして、制御部からの駆動信号に応じてモーターを駆動させることで、関節４６及びリンク４５を動かすことにより、アームに所望の動作を行わせることができる。ハンド４４は、例えば、薬品や水分が付着したもの等を把持する場合もあり、耐食性の高いものが望まれている。また、軽量であるものが望ましく、本実施形態におけるハンド４４は軽量なマグネシウム合金が使用されている。具体的には、ハンド４４は、マグネシウム合金からなる基材の表面に、原子層堆積法により形成されたＡＬＤ膜が積層されて成る。なお、ＡＬＤ膜の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。また、ハンド４４が本発明における成形品に相当する。
【００３２】
このようにロボットアーム４１のハンド４４の表面にＡＬＤ膜が形成されたので、本実施形態においても、ハンド４４耐食性を向上させることができる。その結果、薬品や水分が付着したもの等を把持したとしてもハンド４４が腐食することを抑制できる。また、原子層堆積法により、ハンド４４の表面全体に、膜厚の揃ったＡＬＤ膜を容易に形成できる。これにより、ハンド４４の表面全体における耐食性を向上させることができる。なお、ハンド４４に限られず、例えば、可動アーム４２を構成する外装ケースの表面に原子層堆積法によりＡＬＤ膜を積層することもできる。
【００３３】
ところで、以上においては、成形品としてプリンター１の筐体２、ヘッドマウントディスプレイ２１のフレーム２４、腕時計３１の外装ケース３２、及び、ロボットアーム４１のハンド４４を例に挙げて説明したが、本発明は、他の成形品にも適用することができる。例えば、携帯電話やゲーム機等の電子機器に用いられる外装部品、家庭用、産業用等に使用される各種のロボットの部品等、或いは、眼鏡のフレームやペンダント等の装身具等にも本発明を適用できる。また、本発明は、製品に組み込まれる一部品に限られず、組み立てられた製品自体（すなわち、完成品）にも適用できる。要するに、本発明は、プレス加工、粉末冶金、鋳造、溶接等の種々の加工・成形方法により成形された成形品であれば、一部品、組立品を問わず適用できる。さらに、基材及びＡＬＤ膜の材料としては、上記で例示したものに限られない。要するに、基材が金属から成り、ＡＬＤ膜が基材よりも耐食性の優れたものであればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…プリンター，２…筐体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…プラテン，７…搬送ローラー，８…インクカートリッジ，９…本体カバー，１０…表示パネル，１１…排出トレイ，１３…基材，１４…ＡＬＤ膜，２１…ヘッドマウントディスプレイ，２２…画像表示部，２３…制御装置，２４…フレーム，３１…腕時計，３２…外装ケース，３３…ベゼル，３４…カバーガラス，４１…ロボットアーム，４２…可動アーム，４６…関節，４４…ハンド，４５…リンク
【図１】
2019059974.tif 000003
【図２】
2019059974.tif 000004
【図３】
2019059974.tif 000005
【図４】
2019059974.tif 000006
【図５】
2019059974.tif 000007