(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のホイール形状に成形した後に、ホイール意匠面を所望の光輝面とする光輝面成形工程と、
ホイール意匠面に化成処理を行う塗装前処理工程と、
化成処理したホイール意匠面に所定塗料を塗布する塗装工程と、
ホイール意匠面の所定部位にＣＯ２レーザーを照射することにより、当該所定部位に前記塗装工程で生成した塗膜を除去するようにしたレーザー照射処理工程と、
ホイール意匠面に所定のクリア塗料を塗布するクリア塗装工程と
を順に実施するようにしていることを特徴とする車両用ホイールの表面処理方法。
【請求項２】
レーザー照射処理工程は、ＣＯ２レーザーを集光した集光点を、ホイール意匠面の所定部位に沿って５００ｍｍ／ｓ以上且つ８０００ｍｍ／ｓ以下の移動速度により移動することにより、当該所定部位の塗膜を除去するようにしている請求項１に記載の車両用ホイールの表面処理方法。
【請求項３】
レーザー照射処理工程が、ＣＯ２レーザーを１００ｋＷ／ｃｍ２以上且つ３００ｋＷ／ｃｍ２以下のエネルギー密度により照射するようにしている請求項１又は請求項２に記載の車両用ホイールの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のホイール形状に成形した車両用ホイールに実施する車両用ホイールの表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ホイールは、近年、その意匠性を高めるために、そのホイール意匠面に様々な塗装が施されている。ホイール意匠面を塗装する工程は、通常、所望の寸法形状に成形加工した後に実施される。例えば、鋳造により製造されるアルミニウム合金製の車両用ホイールにあっては、鋳造により所定ホイール形状に成形し、所望の寸法形状に整える加工が実施された後、ホイール意匠面に塗装することによって製造されている。さらに詳細には、鋳造後に、所望の寸法形状に整える切削加工を実施し、次に化成処理などのいわゆる塗装前処理を実施し、その後に所定塗料を塗布している。尚ここで、切削加工、塗装前処理、塗装は、ホイール意匠面だけでなく他の表面にも実施している。
【０００３】
上記したアルミニウム合金製の車両用ホイールにあっては、そのホイール意匠面に様々なカラーの塗料を塗布したり、重ね合わせることなどにより、意匠性を向上するようにしている。また、部分的にカラー塗料を塗布せずにアルミニウム合金の光輝面を表出するようにし、該光輝面とカラー塗装面とを組み合わせた外観としたものも存在する。
【０００４】
このようにアルミニウム合金の光輝面とカラー塗装面とを組み合わせたホイール意匠面を生成する方法としては、例えば特許文献１に、ホイール全面にカラー塗料を塗布した後に、ホイール意匠面の所定部位を切削加工するようにした方法が提案されている。この方法にあっては、カラー塗料の塗布後に切削加工することにより所定部位のカラー塗料の塗膜を除去し、さらにアルミニウム合金の母材表面を切削して所望の光輝面を生成する。これにより、アルミニウム合金の光輝面とカラー塗装面とを組み合わせた外観となる。また、同じ特許文献１には、ホイール意匠面の所定部位をマスキングした後に、カラー塗料を塗布する方法も記載されている。この方法を用いた場合、カラー塗装前に光輝面を生成し、所定部位にマスキングしてカラー塗装を行った後に、該マスキングに使用したテープや塗料を取り除くことによってアルミニウム合金の光輝面を所定部位に表出する。これにより、光輝面とカラー塗装面とを組み合わせた外観となる。
【特許文献１】特開昭６３−２０９７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の、カラー塗装後に切削加工する方法にあっては、切削加工する所定部位が平面形状でない場合、該切削加工に要する時間とコストが増大してしまうために、生産性を考慮すればホイール生産工程で用いることが難しい。特に、凹形状の部位やスポーク部側面などを精度良く切削加工することは極めて難しく、そのような部位を光輝面とすることができないという問題があった。そのため、切削加工によりカラー塗装の塗膜を除去する方法を、複雑な表面形状となっているホイール意匠面に適用するには限界がある。さらに、切削加工の際に、カラー塗装の塗膜の境界部分で、該塗膜が欠けてしまう等の問題も生じていた。
【０００６】
一方、所定部位をマスキングする方法にあっては、光輝面とカラー塗装面との境界を明確かつ精度良く形成することが難しい。これは、マスキング用のテープや塗料を使用すると、該テープや塗料とカラー塗装が接着してしまい、これらテープや塗料を除去する際に境界部分のカラー塗装が浮いてしまったり、剥がれて欠けてしまい易いためである。また、マスキング用のテープを使用する場合には、該テープの端部まで正確に被着させることが難しく、該端部が微小に浮いているとカラー塗料が侵入してしまうという問題も生じていた。
【０００７】
尚、マスキングを用いる方法として、光輝面を生成せずにホイール意匠面にカラー塗装を実施した後にマスキングを行い、該マスキングを実施しない部位にバフ研磨等の研磨作業を実施することによって、当該部位のカラー塗装の塗膜を除去し且つこの研磨により光輝面を生成する方法もある。ところが、研磨作業は所定の圧力を掛けて実施することから、マスキングした状態で研磨作業を実行すれば、該研磨作業によりマスキングが剥がれてしまうことも懸念される。そのため、マスキングが剥がれないように研磨作業に掛ける圧力を調整しなければならず、このように圧力調整された研磨作業では、所望の光輝面を生成し難いという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決し、複雑な形状のホイール意匠面を、光輝面とカラー塗装面とを組み合わせた外観とすることができる車両用ホイールの表面処理方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、所定のホイール形状に成形した後に、ホイール意匠面を所望の光輝面とする光輝面成形工程と、ホイール意匠面に化成処理を行う塗装前処理工程と、化成処理したホイール意匠面に所定塗料を塗布する塗装工程と、ホイール意匠面の所定部位にＣＯ２レーザーを照射することにより、当該所定部位に前記塗装工程で生成した塗膜を除去するようにしたレーザー照射処理工程と、ホイール意匠面に所定のクリア塗料を塗布するクリア塗装工程とを順に実施するようにしていることを特徴とする車両用ホイールの表面処理方法である。
【００１０】
かかる方法にあっては、ホイール意匠面に光輝面を生成して所定塗料を塗布した後に、ＣＯ２レーザーを照射することによって、塗膜を除去して光輝面を表出するようにした方法である。レーザー照射処理工程では、ＣＯ２レーザーを照射することにより、塗膜をアブレーションするため、除去しない塗膜に欠けや割れ等を生じることなく、所定部位の塗膜のみを正確に除去することができ得る。そのため、塗膜を除去して表出した光輝面と塗膜が残る塗装面との境界がシャープに形成され、ホイール意匠面が優れた意匠性を発揮できる。尚、ＣＯ２レーザーを照射する方法としては、レーザー光を集光して当てるように照射する方法が好適に用い得る。この方法では、集光点が極めて小さく、且つこの集光点を移動することによって塗膜を順次除去していくこととなるため、外観上でシャープな境界を形成し易い。
【００１１】
また、ＣＯ２レーザーを照射する際には、該照射する位置や角度を適宜変更するだけで、比較的複雑な形状にあっても精度良くレーザー光を当てることができる。そのため、塗装する前に予めホイール意匠面に所望の光輝面を生成しておき、ＣＯ２レーザーを所定部位の形状に応じて照射することによって、比較的複雑な形状の部位にも光輝面を表出することができ得る。このように、様々な形状のホイール意匠面にあっても、所望の部位を光輝面とする製品を容易かつ適正に生産することが可能である。
【００１２】
ここで、車両用ホイールにあっては、通常、ホイール意匠面には母材上に粉体塗料、カラー塗料、クリア塗料が順に塗布されて各々塗膜が積層した状態となっている。本発明にあっては、少なくとも粉体塗料の塗膜とカラー塗料の塗膜とが積層した膜厚５０μｍ〜２００μｍを除去する。ＣＯ２レーザーは、波長が比較的長く、大きな出力を生じ易いため、このような比較的厚い塗膜の除去に適している。また、ＣＯ２レーザーは、８〜１２μｍの波長のものを好適に用いることができ、これにより、クリア塗料の塗膜をも容易に除去することができる。そのため、例えば粉体塗料にクリア色の塗料を用いた場合にあっても、当該塗膜を確実に除去し得る。さらに、ＣＯ２レーザーは、アルミニウム合金に吸収されないことから、母材にダメージを生じることなく、塗膜のみを除去することができる。そのため、ホイール意匠面を所望の光輝面としておけば、ＣＯ２レーザー照射により、当該光輝面がその表情を維持したまま表出する。このように、本発明は、車両用ホイールのホイール意匠面に生成する塗膜除去に適したＣＯ２レーザーを用いるようにした方法である。尚、ＣＯ２レーザー以外のレーザーとして、例えばＹＡＧレーザーでは、比較的波長が短いことから、クリア色の塗料を透過してしまうために、その塗膜を充分に除去できない。さらに、ＹＡＧレーザーはアルミニウム合金に吸収するから、光輝面にダメージを生じ易いという問題がある。
【００１３】
また、本発明にあって、レーザー照射処理工程の後に、化成処理を実施する塗装前処理工程を実施し、クリア塗装工程を実施するようにしても良い。ここで、レーザー照射処理工程の次に実施する塗装前処理工程は、ＣＯ２レーザーにより塗膜を除去した所定部位に実施する。これにより、所定部位で露出する光輝面とクリア塗装工程で塗布するクリア塗料との密着性を向上することができる。
【００１４】
尚、塗装工程では、上記したように粉体塗料、所定カラーの塗料を順次塗布する工程、又は、粉体塗料、所定カラーの塗料、クリア塗料を順次塗布する工程のいずれであっても良い。ここで、粉体塗料は、上記のようにクリア塗料でも所定カラーの塗料のいずれでもあっても良い。また、光輝面成形工程は、バフ研磨などによりホイール意匠面を研磨することにより光輝面とする工程や、ホイール意匠面を切削加工することにより光輝面とする工程のいずれであっても良く、ホイール意匠面の形状に応じて選択的に用いることが可能である。さらに、光輝面成形工程にあっては、予め定められた所定部位を光輝面とするようにしても良いし、ホイール意匠面全体を光輝面とするようにしても良い。
【００１５】
このような車両用ホイールの表面処理方法にあって、レーザー照射処理工程は、ＣＯ２レーザーを集光した集光点を、ホイール意匠面の所定部位に沿って５００ｍｍ／ｓ以上且つ８０００ｍｍ／ｓ以下の移動速度により移動することにより、当該所定部位の塗膜を除去するようにしている方法が提案される。
【００１６】
このレーザー照射処理工程にあっては、上記したように、ＣＯ２レーザーのレーザー光を集光して照射し、その集光点を所定部位に沿って移動することにより、この集光点の移動に伴って順次塗膜を除去していく。ここで、ＣＯ２レーザーの集光点の移動速度を低速化とするに従って、塗膜の除去作用が高くなるものの、該塗膜にレーザー光による熱量が溜まり易くなるために発火し易くなる傾向となる。一方、集光点の移動速度を高速化するに従って、塗膜が発火し難くなるものの、塗膜の除去作用が低減する傾向となる。そして、車両用ホイールの塗膜形態（粉体塗料の塗膜と所定カラー塗料の塗膜を５０〜２００μｍの膜厚とする形態）に適合するように、集光点の移動速度を５００ｍｍ／ｓ以上且つ８０００ｍｍ／ｓ以下とする。これにより、ホイール意匠面に塗布した塗膜を、発火することを抑制しつつ、充分に除去することができる。そのため、ＣＯ２レーザーの照射の際に、塗膜が発火してアルミニウム合金表面を炭化してしまうことを防ぎ得る。
【００１７】
尚、５００ｍｍ／ｓより低速とすると、レーザー光の照射による熱量が蓄積し易くなって発火を抑制する作用が著しく低下する。そのため、発火し易くなって、不具合品となり易い。さらに、低速となると生産性も低下するために、ホイール生産工程として不向きである。一方、８０００ｍｍ／ｓより高速とすると、塗膜の除去作用が著しく低下するために、所定部位にレーザー光を照射する回数を多くしなければ、塗膜を除去できなくなる。さらに、ホイール意匠面のように比較的複雑な形状に沿ってレーザー光の集光点を移動する場合に、８０００ｍｍ／ｓより高速化すると、形状に応じて塗膜を除去できるところとできないところが生じ易くなる。このようなことから、ホイール生産工程として不向きである。
【００１８】
また、ＣＯ２レーザーの集光点を所定部位に照射する照射回数としては、一回又は複数回のいずれに設定しても良い。そして、複数回照射するように設定する場合にあっては、例えば、最初に集光点の移動速度を低速として実施して塗膜を比較的厚く除去し、次に集光点の移動速度を高速として実施して残りの塗膜を除去するようにしても良い。これにより、塗膜の発火を抑制する効果と、レーザー照射処理工程に要する時間を短縮化する効果とを発揮でき、生産性を向上できる。
【００１９】
このような車両用ホイールの表面処理方法にあって、レーザー照射処理工程が、ＣＯ２レーザーを１００ｋＷ／ｃｍ２以上且つ３００ｋＷ／ｃｍ２以下のエネルギー密度により照射するようにしている方法が提案される。このエネルギー密度は、単位面積当りの仕事量で表されており、具体的にはレーザー出力を集光点の面積（スポット面積）で割った値により示している。
【００２０】
ここで、ＣＯ２レーザーのエネルギー密度を高くするに従って、塗膜の除去作用が高くなるものの、塗膜が発火し易くなる傾向となる。一方、エネルギー密度を低くするに従って、塗膜が発火し難くなるものの、塗膜の除去作用が低下する傾向となる。そして、車両用ホイールの塗膜形態に適合するように、エネルギー密度を１００ｋＷ／ｃｍ２以上且つ３００ｋＷ／ｃｍ２以下とする。これにより、ホイール意匠面に塗布した塗膜を、発火することを抑制しつつ、充分に除去することができる。すなわち、本レーザー照射処理工程は、車両用ホイールの塗膜を除去する工程として一層適している。
【００２１】
尚、１００ｋＷ／ｃｍ２より低くすると、塗膜の除去作用が著しく低下するために、所定部位にレーザー光を照射する回数を多くしなければ、塗膜を除去できなくなる。一方、３００ｋＷ／ｃｍ２より高くすると、発火を抑制する作用が著しく低下し、発火し易くなるために、不具合品となり易い。そして、発火抑制作用と塗膜除去作用とをバランス良くするために、エネルギー密度を１２０ｋＷ／ｃｍ２以上且つ２４０ｋＷ／ｃｍ２以下とすることが好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、塗装前にホイール意匠面に所望の光輝面を生成し、塗装後にＣＯ２レーザーを所定部位に照射することによって塗膜を除去して光輝面を表出するようにした車両用ホイールの表面処理方法であるから、ＣＯ２レーザーにより塗膜をアブレーションするため、塗膜除去した所定部位との境界で除去しない塗膜に欠けや割れ等を生じることがなく、該境界をシャープに形成できる。そのため、上述した従来のマスキングする方法や塗膜を切削する方法と比較して、意匠性を向上できると共に、優れた意匠性のホイール意匠面を容易に得ることができる。また、ＣＯ２レーザーのレーザー光は、比較的複雑な形状にあっても所望の位置に正確に照射できるため、ホイール意匠面の所定部位で塗膜を確実かつ容易に除去でき、所望のホイール意匠面を生成する生産性が向上する。また、ＣＯ２レーザーは、波長が長く出力も大きいため、車両用ホイールの比較的厚い塗膜を除去し易く、また、アルミニウム合金の母材にダメージを生じないという利点も有する。そのため、ＣＯ２レーザーを照射した所定部位に、所望の光輝面をその表情を維持して表出することができ、光輝面とカラー塗装面との組み合わせからなる意匠性を適正に得ることができる。
【００２３】
このような車両用ホイールの表面処理方法にあって、レーザー照射処理工程は、ＣＯ２レーザーを集光した集光点を、ホイール意匠面の所定部位に沿って５００ｍｍ／ｓ以上且つ８０００ｍｍ／ｓ以下の移動速度により移動するようにした方法では、ホイール意匠面に形成した塗膜を、発火を抑制しつつ除去することができる。そのため、上述した本発明にかかる作用効果を一層高め、且つ車両用ホイールの生産性を向上でき得る。
【００２４】
また、このような車両用ホイールの表面処理方法にあって、レーザー照射処理工程が、ＣＯ２レーザーを１００ｋＷ／ｃｍ２以上且つ３００ｋＷ／ｃｍ２以下のエネルギー密度により照射するようにした方法では、ホイール意匠面に形成した塗膜を、発火を抑制しつつ除去することができる。そのため、上述した本発明にかかる作用効果を一層高め得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施例を添付図面を用いて詳述する。本実施例１，２にあっては、アルミニウム合金製の車両用ホイール１，５１を鋳造により製造する製造工程に、本発明にかかる表面処理方法を適用している。
【実施例１】
【００２６】
図１に、実施例１のアルミニウム合金製の車両用ホイール１の平面図を示す。この車両用ホイール１は、ディスク部２とリム部３とから構成されている。このディスク部２には、中央に車軸のハブと連結する略円盤状のハブ取付部４と、該ハブ取付部４の外周縁から放射状に設けられた複数のスポーク部６とを備えてなり、各スポーク部６の外端に、略異形円柱状のリム部３が設けられている。また、ディスク部２のハブ取付部４の中央には、車軸を挿通するハブ孔７が設けられており、該ハブ孔７の外側に周方向に均等間隔でボルト孔８が複数形成されている。このディスク部２のハブ取付部４とスポーク部６の表面により、所謂ホイール意匠面９が構成されている。
【００２７】
そして、上記した各スポーク部６は、その表面側で横断面を山形とする形状を成していると共に、スポーク部６の径方向中心線に沿って窪んだ凹部６ａが形成されている（図３参照）。すなわち、ホイール意匠面９を構成するスポーク部６の表面形状としては、径方向中心線に沿って凹部６ａが形成され、その両側に傾斜部６ｂ，６ｂが形成されている。尚、凹部６ａは、径方向外端で最も深く、内方へ向かうに従って徐々に浅くなっている。
【００２８】
このような車両用ホイール１のホイール意匠面９は、上記したスポーク部６の凹部６ａがアルミニウム合金Ｍの光輝面Ｘ１となっており（図３参照）、さらに、この光輝面Ｘ１が、ハブ孔７の孔縁周部と所定のスポーク部６の凹部６ａの内端とを連続するようにも設けられており、ハブ取付部４にも光輝面Ｘ１とする略星形の表出部位１０を定めている。すなわち、スポーク部６の凹部６ａと、所定の凹部６ａからハブ孔７の孔周縁部に至る表出部位１０とが、本発明にかかるホイール意匠面９の所定部位である。そして、この光輝面Ｘ１以外の部位は、カラー塗装面Ｙ１となっている。このように、本実施例１のホイール意匠面９は、光輝面Ｘ１とカラー塗装面Ｙ１とが組み合わされた外観としている。
【００２９】
また、上記したリム部３は、従来と同じ形状のものを用いることができ、ここではその説明を省略する。
【００３０】
次に、上記した光輝面Ｘ１とカラー塗装面Ｙ１とからなるホイール意匠面９をなすための表面処理方法について詳述する。
アルミニウム合金製の車両用ホイール１を鋳造により製造する製造工程としては、図２のように、鋳造工程２１、ショットブラスト処理工程２２、切削加工工程２３、バフ研磨工程２４、塗装前処理工程２５、塗装工程２６、レーザー照射処理工程２７、塗装前処理工程２８、クリア塗装工程２９を順次実施する。ここで、鋳造工程２１は、アルミニウム合金Ｍの溶湯を所定金型に鋳込み、所定ホイール形状に成形する工程である。ショットブラスト処理工程２２は、鋳造工程２１で付着している離型剤や鋳造工程２１で生成された酸化皮膜を除去する工程である。切削加工工程２３は、鋳造工程２１の際にできたバリを削除すると共に、ホイール表面（ホイール意匠面９、ディスク部２の裏面、リム部３の外周面及び内周面）を切削して、所望の寸法形状に整える工程である。尚、鋳造工程２１、ショットブラスト処理工程２２、切削加工工程２３は、従来方法と同じ工程に従って実施することができ、詳細については省略する。
【００３１】
上述した切削加工工程２３の後に、バフ研磨工程２４を実施する。このバフ研磨工程２４は、所定の研磨剤を用いて行い、ホイール意匠面９を磨いて、アルミニウム合金Ｍの母材表面を所望の光輝面Ｘ１とする。ここで、バフ研磨工程２４は、本実施例１にあってホイール意匠面９の全体に実施するようにしている。尚、図３（Ａ）に、上記したスポーク部６にあって、アルミニウム合金Ｍの母材表面を光輝面Ｘ１とした状態を示している。
【００３２】
バフ研磨工程２４の後に、塗装前処理工程２５を実施する。この塗装前処理工程２５としては、ホイール表面全体を脱脂、洗浄し、さらに該ホイール表面に所定の処理液を塗布して該意匠面上に皮膜を形成する化成処理を施す。この化成処理による皮膜によって、ホイール表面を保護し耐食性を高めると共に、この上に塗装する粉体塗料の密着性を向上することができる。
【００３３】
塗装前処理工程２５の後に、塗装工程２６を実施する。この塗装工程２６としては、塗装前処理工程２５により生成した皮膜上に所定の塗料を塗布して焼き付け乾燥することにより行う。ここで、ホイール意匠面９を塗布する工程としては、該ホイール意匠面９に粉体塗料を塗布して焼き付け乾燥し、次に所定のカラー塗料を塗布して焼き付け乾燥するようにしている。粉体塗料を塗布することにより、鋳造によって生じる梨地肌を隠して平滑な表面を成すと共に、滑らかな厚み感、艶、光沢感を高めるようにしている。カラー塗料を塗布することにより、所定カラーのカラー塗装面Ｙ１となるようにしている。この塗装工程２６を実施することにより、図３（Ｂ）のように、光輝面Ｘ１上に粉体塗料の塗膜Ｆとカラー塗料の塗膜Ｇとが積層された状態となる。尚、本実施例１にあっては、粉体塗料とカラー塗料とにアクリル系塗料を用いており、該粉体塗料にはクリア色のものを用いている。また、粉体塗料による塗膜Ｆとカラー塗料による塗膜Ｇとを合わせた膜厚が１００μｍとなるようにしている。
【００３４】
塗装工程２６の後に、レーザー照射処理工程２７を実施する。レーザー照射処理工程２７は、各スポーク部６の凹部６ａとハブ取付部４の表出部位１０とに、ＣＯ２レーザーを照射することにより行う。ここで、レーザー照射処理工程２７は、ＣＯ２レーザーを照射する所定の照射装置（図示省略）を用いている。この照射装置としては、ＣＯ２レーザーを発振する発振器、ＣＯ２レーザーを集光して照射するレーザー照射部、発振器からレーザー照射部に至るレーザー光路、レーザー照射部を移動する駆動装置、該駆動装置を制御してレーザー照射部を移動制御する制御装置とから構成されている。ここで、レーザー照射部には、ＣＯ２レーザーを集光する所定のレンズと、該レンズにより集光した集光点を位置変換できるミラーとを備えており、該ミラーの傾斜角を前記制御装置で傾動制御することにより集光点の位置を移動することができるようになっている。このミラーの傾斜角には限界があるため、ミラーの傾斜角を傾動制御するだけではレーザーの照射範囲が限定される。そのため、レーザー照射部を移動することにより、ホイール意匠面を全体的に照射可能とするようにしている。すなわち、この照射装置は、レーザー照射部のミラーを角度制御してレーザー光の集光点を移動することにより照射し、該ミラーの角度制御による照射範囲を超える場合にはレーザー照射部を移動制御して、引き続きミラーの角度制御による照射を実施するようにしている。このようにレーザー照射部のミラーの角度制御と照射部の移動制御とによって、ホイール意匠面９の所定部位にＣＯ２レーザーを照射できるようになっている。尚、レーザー照射部のミラーの傾斜角を傾動制御することによって、レーザー光の集光点を移動できるため、該集光点を比較的高速で移動させることができ得る。
【００３５】
上記したＣＯ２レーザーを照射する照射装置は、レーザー照射部のミラーの傾斜角を傾動することによって、レーザー光の集光点を移動し、該集光点の位置制御（移動経路制御）と移動速度制御とを行う。そして、ミラーの傾斜角を変更するだけで、移動速度制御できるため、集光点を比較的高速で移動させることが可能である。このようなレーザー照射部の移動速度や移動経路は、光輝面Ｘ１を表出する所定部位の形状に従って予め設定されており、照射装置の制御装置により自動的にレーザー照射部のミラーを角度変更し且つ該レーザー照射部を移動するように制御している。これにより、本実施例１にあっては、スポーク部６の凹部６ａとハブ取付部４の表出部位１０とに精度良くＣＯ２レーザーを照射することができる。
【００３６】
本実施例１にあって、ＣＯ２レーザーの照射条件として、波長を１０．６μｍ、エネルギー密度を１２０ｋＷ／ｃｍ２として設定している。そして、レーザー照射部のミラーの傾斜角を傾動制御することによる集光点の移動速度を１１００ｍｍ／ｓとしている。ここで、エネルギー密度は、上記した発振器から発振したレーザー光の出力を、ＣＯ２レーザーの集光点の面積（スポット面積）で割った値であり、該集光点の面積当りのレーザー強さを示す仕事量である。このようなエネルギー密度および集光点の移動速度を設定することにより、上記した塗装工程で生成した塗膜Ｆ，Ｇを除去できると共に、レーザー光が当たることで生ずる熱量によって塗膜Ｆ，Ｇが発火してしまうことを防止できる。すなわち、レーザー光による熱量が、上記したアクリル系の粉体塗料とカラー塗料との発火点を超えないようにしつつ、塗膜Ｆ，Ｇを除去する。このように塗料が発火することを防止できるため、該発火によりアルミニウム合金Ｍの表面が炭化反応してしまうことを防ぎ、上記した光輝面Ｘ１を表出でき得る。
【００３７】
また、ＣＯ２レーザーは、波長が比較的長いため、クリア色とした粉体塗料の塗膜Ｆをも除去できると共に、アルミニウム合金Ｍに吸収されず、該アルミニウム合金Ｍにダメージを与えない。尚、例えばＹＡＧレーザーの場合には波長が約１μｍであり比較的短いために、クリア色の塗膜を透過してしまい充分に除去できないと共に、アルミニウム合金Ｍに吸収されてダメージを生じ易い。このようなことから、本発明にあっては、ＣＯ２レーザーを用いている。
【００３８】
そして、このような照射条件では、上記した塗装工程で生成した粉体塗料およびカラー塗料の塗膜Ｆ，Ｇが比較的厚い（５０〜２００μｍ）ために、一回の照射で当該塗膜Ｆ，Ｇを充分に除去することが難しい。そのため、ＣＯ２レーザーを二回照射することによって、塗膜Ｆ，Ｇを完全に除去できるようにしている。
【００３９】
このようにＣＯ２レーザーを照射することによって、図３（Ｃ）のように、スポーク部６の凹部６ａとハブ取付部４の表出部位１０とに形成されている粉体塗料の塗膜Ｆとカラー塗料の塗膜Ｇとを適切に除去することができ得る。そして、ＣＯ２レーザーの集光点は数μｍ単位の領域であるため、当該集光点が当たった微小範囲の塗膜Ｆ，Ｇを除去でき、この微小範囲を集光点の移動によって拡げていく。そのため、集光点が当たらない部位では塗膜Ｆ，Ｇを除去したり傷つけたりしないから、塗膜除去する部位と塗膜との境界を正確かつシャープに形成することができ得る。このようにして、塗膜Ｆ，Ｇを除去して表出した光輝面Ｘ１とカラー塗料が塗布されているカラー塗装面Ｙ１とがその境界ではっきりと区切られるため、ホイール意匠面９が優れた意匠性を有するものとなる。
【００４０】
レーザー照射処理工程２７の後には、塗装前処理工程２８を実施する。この塗装前処理工程２８は、レーザー照射処理工程２７により塗膜Ｆ，Ｇを除去して光輝面Ｘ１を表出した部位（スポーク部６の凹部６ａおよびハブ取付部４の表出部位１０）に実施する。そして、この塗装前処理工程２８は、上記した塗装前処理工程２５と同様に実施する。すなわち、表出した光輝面Ｘ１を脱脂、洗浄し、さらに所定の処理液を塗布して該意匠面上に皮膜を形成する化成処理を施す。これにより、後述するクリア塗装工程でクリア塗料と光輝面Ｘ１との密着性を向上するようにしている。これは、レーザー照射処理工程２７によって、表出した光輝面Ｘ１で、前に実施した塗装前処理工程２５による化成処理の作用効果が減じてしまうことが懸念されるために、同様の塗装前処理工程２８を実施するようにしている。
【００４１】
この塗装前処理工程２８の次に、クリア塗装工程２９を実施する。このクリア塗装工程２９では、所定のクリア塗料を塗布することによって、図３（Ｄ）のように光輝面Ｘ１とカラー塗装面Ｙ１とを被覆するようにクリア塗料の塗膜Ｈが形成される。このクリア塗料の塗膜Ｈにより、上述した塗装工程２６でカラー塗料を塗布したカラー塗装面Ｙ１と、レーザー照射処理工程２７で表出した光輝面Ｘ１とを保護すると共に、ホイール意匠面９の光沢性を高めている。
【００４２】
このような本実施例１の表面処理方法によって、アルミニウム合金Ｍの母材表面を研磨した光輝面Ｘ１とカラー塗装面Ｙ１とを組み合わせたホイール意匠面９を生成することができ得る。そして、上述したようにＣＯ２レーザーによって塗膜除去を行っていることから、カラー塗装面Ｙ１との境界をシャープに形成でき、且つカラー塗装面Ｙ１の境界部分に塗膜Ｆ，Ｇの欠けや割れ等の不具合が発生することを防止でき得る。そのため、上述した従来のマスキングして塗装する方法に比して、ホイール意匠面の意匠性が向上する。また、マスキング用のテープや塗料を要せず且つマスキングする作業も必要としないことから、マスキングにかかるコストと時間を省くことができ、車両用ホイールの生産性が向上する。特に、マスキングにより境界をできるだけ良好に処理しようとすると、高度なテクニックを要することから、本実施例１の表面処理方法はコストや時間の低減効果に優れる。
【００４３】
上述した本実施例１にあって、バフ研磨工程２４、塗装前処理工程２５、塗装工程２６、レーザー照射処理工程２７、クリア塗装工程２９とによって、本発明にかかる車両用ホイール１の表面処理方法を構成している。ここで、バフ研磨工程２４が、本発明にかかる光輝面生成工程である。
【実施例２】
【００４４】
図４に、実施例２のアルミニウム合金製の車両用ホイール５１の平面図を示す。この車両用ホイール５１は、ディスク部５２とリム部５３とから構成されている。そして、ディスク部５２には、そのハブ取付部５４のハブ孔７の孔周縁からスポーク部５６を通じてディスク部５２の外端に至る略平面状の平滑面部５２ａが形成されている。そして、平滑面部５２ａが各スポーク部５６の径方向中心線に沿って設けられており、該スポーク部５６では平滑面部５２ａの両側に傾斜面部５６ａ，５６ａが設けられている。このように、平滑面部５２ａは、ハブ取付部５４と各スポーク部５６とに連続するように設けられている。尚、本実施例２にあって、平滑面部５２ａが本発明にかかる所定部位である。
【００４５】
本実施例２の車両用ホイール５１は、そのホイール意匠面５９が、上記した平滑面部５２ａをアルミニウム合金Ｍの光輝面Ｘ２とし、該光輝面Ｘ２以外の部位が所定カラー塗装面Ｙ２となっている（図５参照）。このように、ホイール意匠面５９は、光輝面Ｘ２とカラー塗装面Ｙ２とが組み合わされた外観としている。
【００４６】
次に、上記の車両用ホイール５１のホイール意匠面５９を生成する表面処理方法について説明する。本実施例２にあっては、上述した実施例１のバフ研磨工程２４を仕上げ加工工程に代えた方法である（図示省略）。
切削加工工程２３後に、上記した平滑面部５２ａを機械加工により切削する仕上げ加工工程を実施する。これにより平滑面部５２ａを所望の光輝面Ｘ２とする。ここで、平滑面部５２ａは、略平面状であるために機械加工によって比較的容易かつ精度良く所望の光輝面Ｘ２を得ることができる。さらに、機械加工は自動化が容易であり加工時間も短時間で良いという利点があり、車両用ホイール５１の生産工程として好適である。この仕上げ加工工程が、本発明にかかる光輝面生成工程である。
【００４７】
仕上げ加工工程後に、上述した実施例１と同様に塗装前処理工程２５、塗装工程２６を順に実施する。その後、レーザー照射処理工程２７を実施する。このレーザー照射処理工程２７にあっても、実施例１と同様のレーザー照射装置（図示省略）を用いて、同様の照射条件によりＣＯ２レーザーを照射している。このレーザー照射処理装置２７により、平滑面部５２ａに形成されている塗膜（粉体塗料による塗膜Ｆとカラー塗料による塗膜Ｇ）を除去する。その際に、レーザー照射部を、レーザー光がホイール意匠面５９に対して垂直に当たるように制御する。これにより、図５（Ａ），（Ｂ）のように、平滑面部５２ａ上に積層した粉体塗料の塗膜Ｆとカラー塗料の塗膜Ｇとを除去できると共に、このＣＯ２レーザーを照射することによって傾斜面部５６ａ，５６ａの塗膜Ｆ，Ｇが欠けたり割れたりすることがない。そのため、塗膜Ｆ，Ｇとの境界をシャープに形成することができ、カラー塗装面Ｙ２と平滑面部５２ａの光輝面Ｘ２とが組み合わされた、優れた意匠性を有するホイール意匠面５９となる。
【００４８】
このレーザー照射処理工程２７の後に、上述した実施例１と同様に、塗装前処理工程２８を実施してクリア塗装工程２９を行う。このようにして車両用ホイール５１のホイール意匠面５９を生成する。尚、本実施例２にあっては、車両用ホイール５１の形状が異なること、機械加工による仕上げ加工工程により所望の光輝面Ｘ２を生成していること以外は、上述した実施例１と同様であり、その詳細を省略している。
【００４９】
実施例２の表面処理方法にあっても、光輝面Ｘ２とカラー塗装面Ｙ２とが組み合わされ、且つ両者の境界がシャープに表わされたホイール意匠面５９を生成することができ得る。そして、ＣＯ２レーザーにより塗膜Ｆ，Ｇを除去していることから、前記境界でカラー塗装面Ｙ２の塗膜Ｆ，Ｇに欠けや割れ等を生じることがない。さらに、本実施例２は、機械加工により光輝面Ｘ２を生成するようにしていることから、仕上げ加工工程に要する時間が比較的短く、総じて車両用ホイール５１の生産性を高く維持できるという利点もある。また、上述した実施例１と同様に、ＣＯ２レーザーによる本発明の作用効果を発揮し得る。
【００５０】
次に、本実施例１，２に関連して、上記したレーザー光の集光点の移動速度と塗膜の発火とについて予備検討した結果を説明する。
この予備検討では、カラー塗料としてシルバー色の塗料とグレー色の塗料をアルミニウム合金のテストピース上に塗布し、その塗膜の厚みと集光点の移動速度とによって塗膜の発火する条件を調べる試験を実施した。尚、この予備検討では、エネルギー密度を１２０ｋＷ／ｃｍ２としている。この試験結果を図６（Ａ），（Ｂ）に示す。この試験結果では、各図のプロット点が発火した膜厚と移動速度とを表しており、各プロット点より移動速度が遅い場合には発火したことを示している。この結果から、シルバー色とグレー色のいずれの塗料を塗布した場合にあっても、膜厚が厚くなるに従って発火する集光点の移動速度が高くなった。すなわち、塗膜の膜厚を厚くするに従って、発火しないためには集光点の移動速度を高速化する必要がある。そして、車両用ホイールの一般的な膜厚範囲である５０μｍ〜２００μｍの範囲では、集光点の移動速度が５００ｍｍ／ｓより低速であると発火する。また、この膜厚範囲では、集光点の移動速度が１１００ｍｍ／ｓより高速とすると発火しない。尚、この予備検討では、カラー塗料だけを用いていることから、粉体塗料を塗布する実際の車両用ホイールとは厳密には条件が異なる。また、粉体塗料を塗布している場合には、カラー塗料の塗膜は薄くなるため、移動速度が５００ｍｍ／ｓ以上とすることにより発火を抑制でき得ると思われる。
【００５１】
また、エネルギー密度を１２０ｋＷ／ｃｍ２より高くした場合については充分な検討を実施していないが、発火してしまう膜厚と集光点の移動速度との関係は同様の傾向を示すと考えられる。しかし、１２０ｋＷ／ｃｍ２よりも発火し易くなるため、集光点の移動速度を高速化するか、レーザー光が当たるところにエアーを吹き付ける等して熱量を低減すること等の処理条件を変更することが必要と思われる。このようにエネルギー密度の設定に応じて、集光点の移動速度を適宜設定したり、エアーを吹き付ける等を実施することによって、塗膜が発火することを抑制でき得る。
【００５２】
上述した実施例１，２の表面処理方法にあっては、光輝面とカラー塗装面とを組み合わせるホイール意匠面を生成するようにしているが、その他にも、ＣＯ２レーザーの照射により文字として塗膜を除去するようにしても良い。この場合には、アルミニウム合金の光輝面が文字としてホイール意匠面に表出されることとなる。
【００５３】
また、実施例１，２では、塗装工程にあって、粉体塗料とカラー塗料とを塗布するようにしているが、この塗装工程でカラー塗料の上にクリア塗料を塗布することも可能である。この場合にあっても、ＣＯ２レーザーは、クリア塗料の塗膜を充分に除去することができるため、光輝面を確実に表出することができ得る。また、カラー塗料は、グレーやブラックなどのカラー以外にも、メタリック系のものを用いることも可能であり、メタリック系の塗料による塗膜であっても、ＣＯ２レーザーにより充分に除去でき得る。
【００５４】
また、レーザー照射処理工程では、ＣＯ２レーザーのレーザー光を二回照射するようにしているが、エネルギー密度や集光点の移動速度を調整することにより、照射回数を一回としたり、三回とするなど適宜調整可能である。また、複数回照射する場合には、各回毎にエネルギー密度や集光点の移動速度を夫々異なる設定とすることも可能である。例えば、二回照射する場合にあって、一回目は比較的エネルギー密度を高く且つ移動速度を低速として膜厚を多く除去できるようにし、二回目はエネルギー密度を低くかつ移動速度を高速とするようにして、総合的に当該工程に要する時間を短くすることもできる。さらには、ＣＯ２レーザーを照射する際に、集光点が当たる部位にエアーを吹き付けることによって塗膜の熱上昇を抑制するようにしても良い。これにより、一層塗膜の発火を防止する効果が高くなる。尚、生産工程から考慮すれば、このようなエアーを用いずに発火を抑制できることが好適であり、発火を抑制するようにエネルギー密度や集光点の移動速度を設定することが良い。
【００５５】
また、上述した実施例１，２では、比較的広い領域にＣＯ２レーザーを照射して光輝面を生成するようにしているが、ＣＯ２レーザーを微小領域に照射して光輝面を生成することもできる。例えば、図７のように、実施例１と同形状の車両用ホール６１にあって、そのスポーク部６の片側傾斜部６ｂの上部に、網目状に複数の光輝面Ｘ３を生成する。この場合、レーザー照射処理工程では、ＣＯ２レーザーの集光点をその移動に伴って間欠的に照射するように制御することによって、塗膜Ｇ，Ｆを除去した部位と除去しない部位とが交互に列ぶようにして、網目状に複数の光輝面Ｘ３を表出する。このように片側傾斜部６では、塗装面Ｙ１に複数の光輝面Ｘ３が網目状に表出してなる表面模様を生成される。ここで、光輝面Ｘ３は、ＣＯ２レーザーの集光点によって塗膜Ｇ，Ｆを除去して生成されることから、該集光点よりも面積の大きいものであれば生成できるため、比較的小さい（微小な）面積のものを正確かつ容易に生成できる。特に、微小な面積の光輝面Ｘ３を生成する場合にあっても、該光輝面Ｘ３と塗膜Ｇ，Ｆとの境界をシャープに形成することができるため、網目状の表面模様をはっきりとした外観に生成でき得る。尚、このように微小な光輝面Ｘ３を複数生成することは、上述した従来の、マスキングして研磨する方法や切削加工する方法ではできず、本発明により達成可能となっている。また、ここでは、網目状に複数の光輝面Ｘ３を生成するようにしたが、その他にも、縞状などの形状に光輝面を生成することも可能であり、様々な表面模様を生成でき得る。また、光輝面を、所定のバーコードや２次元コードの形状に生成することも可能であり、これらコードにより当該ホイールの情報を記録するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１の車両用ホイール１の平面図である。
【図２】車両用ホイール１の製造工程を示す工程部である。
【図３】車両用ホイール１のスポーク部６における、バフ研磨工程２４からクリア塗装工程２９に至る処理過程を表す説明図である。
【図４】実施例２の車両用ホイール５１の平面図である。
【図５】車両用ホイール５１のスポーク部５６における、レーザー照射処理工程２７における処理過程を表す説明図である。
【図６】塗膜発火の条件を調べるための予備検討における、（Ａ）シルバー色塗料の塗膜と（Ｂ）グレー色塗料の塗膜との試験結果である。
【図７】別例の車両用ホイール６１の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，５１  車両用ホイール
９，５９  ホイール意匠面
６ａ  凹部（所定部位）
１０  表出部位（所定部位）
２４  バフ研磨工程（光輝面生成工程）
２５  塗装前処理工程
２６  塗装工程
２７  レーザー照射処理工程
２９  クリア塗装工程
５２ａ  平滑面部
Ｘ１，Ｘ２  光輝面
【図１】
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【図２】
0004990057.tif 000003
【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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