ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024093558
(43)【公開日】2024-07-09
(54)【発明の名称】時計部品の加工方法および時計部品
(51)【国際特許分類】
G04B 19/06 20060101AFI20240702BHJP
B23K 26/00 20140101ALI20240702BHJP
B23K 26/352 20140101ALI20240702BHJP
G04B 37/22 20060101ALI20240702BHJP
G04B 29/02 20060101ALI20240702BHJP
G04B 1/02 20060101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
G04B19/06 G
B23K26/00 G
B23K26/352
G04B37/22 Z
G04B29/02 B
G04B1/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022210023
(22)【出願日】2022-12-27
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】由永 あい
【テーマコード（参考）】
4E168
【Ｆターム（参考）】
4E168AB01
4E168CB07
4E168DA32
4E168DA45
4E168JA02
4E168JA05
(57)【要約】
【課題】レーザー加工でサンドブラスト加工と同様の模様を形成することができる時計部品の加工方法と、この加工方法で加工された時計部品とを提供すること。
【解決手段】時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、基材の加工領域に複数の加工痕を形成する時計部品の加工方法であって、パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、パルスレーザーを照射しない照射オフ時間Toffと、をランダムに設定することを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、基材の加工領域に複数の加工痕を形成する時計部品の加工方法であって、パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、パルスレーザーを照射しない照射オフ時間Toffと、をランダムに設定することを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成する時計部品の加工方法であって、
前記パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、
前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、
前記パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、前記パルスレーザーを照射しない照射オフ時間Toffと、をランダムに設定する
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、
前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、
前記パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、前記パルスレーザーを照射しない照射オフ時間Toffと、をランダムに設定する
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項2】
請求項１に記載の時計部品の加工方法において、
前記基材の加工領域に対する前記加工痕の総面積の割合は、６５％以上である
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記基材の加工領域に対する前記加工痕の総面積の割合は、６５％以上である
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項3】
請求項１に記載の時計部品の加工方法において、
前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、２０μｍ以上、８０μｍ以下の範囲で設定する
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、２０μｍ以上、８０μｍ以下の範囲で設定する
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項4】
請求項１に記載の時計部品の加工方法において、
前記パルスレーザーの走査経路は、平行に並んでいる
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記パルスレーザーの走査経路は、平行に並んでいる
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項5】
請求項１に記載の時計部品の加工方法において、
前記パルスレーザーの走査経路は、
各走査経路が平行に並んだ第１走査経路と、
前記第１走査経路と交差し、かつ、各走査経路が平行に並んだ第２走査経路とを備える
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記パルスレーザーの走査経路は、
各走査経路が平行に並んだ第１走査経路と、
前記第１走査経路と交差し、かつ、各走査経路が平行に並んだ第２走査経路とを備える
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項6】
請求項４または請求項５に記載の時計部品の加工方法において、
前記平行に並んだ各走査経路間の間隔は、前記パルスレーザーのスポット径Ｒ以下に設定されている
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記平行に並んだ各走査経路間の間隔は、前記パルスレーザーのスポット径Ｒ以下に設定されている
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項7】
請求項１に記載の時計部品の加工方法において、
前記パルスレーザーは、ナノ秒レーザーである
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
前記パルスレーザーは、ナノ秒レーザーである
ことを特徴とする時計部品の加工方法。
【請求項8】
基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成した時計部品であって、
前記加工痕は、前記パルスレーザーの走査方向である第１方向に連なって形成され、
前記加工痕の前記第１方向に直交する幅方向の長さは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であり、
前記加工痕の幅方向の長さと、前記第１方向の長さの比は、１：１～５０である
ことを特徴とする時計部品。
前記加工痕は、前記パルスレーザーの走査方向である第１方向に連なって形成され、
前記加工痕の前記第１方向に直交する幅方向の長さは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であり、
前記加工痕の幅方向の長さと、前記第１方向の長さの比は、１：１～５０である
ことを特徴とする時計部品。
【請求項9】
請求項８に記載の時計部品において、
前記基材の加工領域に対する前記加工痕の総面積の割合は、６５％以上である
ことを特徴とする時計部品。
前記基材の加工領域に対する前記加工痕の総面積の割合は、６５％以上である
ことを特徴とする時計部品。
【請求項10】
請求項８に記載の時計部品において、
前記加工痕は、前記第１方向に連なって形成される加工痕と、前記第１方向に交差する第２方向に連なって形成される加工痕とを有する
ことを特徴とする時計部品。
前記加工痕は、前記第１方向に連なって形成される加工痕と、前記第１方向に交差する第２方向に連なって形成される加工痕とを有する
ことを特徴とする時計部品。
【請求項11】
請求項８に記載の時計部品において、
前記時計部品は、文字板、ケース、裏蓋、地板、回転錘、２番受、輪列受のいずれかである
ことを特徴とする時計部品。
前記時計部品は、文字板、ケース、裏蓋、地板、回転錘、２番受、輪列受のいずれかである
ことを特徴とする時計部品。
【請求項12】
請求項８に記載の時計部品において、
前記基材は、真鍮、チタン、ステンレス、純鉄、洋白、ジュラルミン、鋼、およびそれらの合金のいずれかである
ことを特徴とする時計部品。
前記基材は、真鍮、チタン、ステンレス、純鉄、洋白、ジュラルミン、鋼、およびそれらの合金のいずれかである
ことを特徴とする時計部品。
【請求項13】
時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕が形成された時計部品であって、
前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定され、
前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆが設定され、
前記加工痕の走査方向の長さ、および、前記走査方向における各加工痕間の長さがそれぞれランダムである
ことを特徴とする時計部品。
前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定され、
前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆが設定され、
前記加工痕の走査方向の長さ、および、前記走査方向における各加工痕間の長さがそれぞれランダムである
ことを特徴とする時計部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、時計部品の加工方法および時計部品に関する。
【背景技術】
【0002】
文字板、ケース、裏蓋、地板などの各種の時計部品に対し、艶消し模様を形成する場合、サンドブラスト加工によって模様を形成することが一般的である。ただし、サンドブラスト加工は、模様によってメディアの種類を変更するなど、管理が煩雑である。そのため、特許文献１に記載されたように、レーザー加工によって、艶消し模様を描くことが提案されている。
【0003】
特許文献１では、装飾品表面のメッキ層の一部に、レーザー光線の照射によってハート等の艶消し模様を形成するものである。そのため、特許文献１では、レーザー光線で加工された艶消し模様が、メッキ層による鏡面部分と区別できればよいため、レーザー光線の照射条件は特に検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－７８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、本発明者が鋭意研究した結果、単にレーザー光線を照射するだけでは、文字板全体にサンドブラスト加工した場合と同様のマット感が得られる模様を実現することが困難であった。このため、レーザー加工でサンドブラスト加工と同様の模様を形成することができる時計部品の加工方法と、この加工方法で加工された時計部品とが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の時計部品の加工方法は、時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成する時計部品の加工方法であって、前記パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、前記パルスレーザーを照射する時間Tonと、照射しない時間Toffとをランダムに設定することを特徴とする。
【0007】
本開示の時計部品は、基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成した時計部品であって、前記加工痕は、前記パルスレーザーの走査方向である第１方向に連なって形成され、前記加工痕の前記第１方向に直交する幅方向の長さは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であり、前記加工痕の幅方向の長さと、前記第１方向の長さの比は、１：１～５０であることを特徴とする。
【0008】
本開示の時計部品は、時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕が形成された時計部品であって、前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定され、前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆが設定され、前記加工痕の走査方向の長さ、および、前記走査方向における各加工痕間の長さがそれぞれランダムであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１実施形態の時計を示す正面図である。
【図2】第１実施形態のレーザー照射装置を示す模式断面図である。
【図3】第１実施形態のパルスレーザーの走査方向および加工痕を示す模式平面図である。
【図4】第１実施形態の模様パターンを示す模式平面図である。
【図5】第１実施形態の加工痕を示す模式断面図であり、（Ａ）はナノ秒レーザーによる加工例であり、（Ｂ）はフェムト秒レーザーによる加工例である。
【図6】第１実施形態の加工領域を示す図である。
【図7】第２実施形態の模様パターンを示す模式平面図である。
【図8】第２実施形態の加工領域を示す図である。
【図9】変形例の模様パターンを示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
［第１実施形態］
以下、本開示の第１実施形態の時計１を図面に基づいて説明する。
図１は、時計１を示す正面図である。本実施形態では、時計１は、ユーザーの手首に装着される腕時計として構成される。
図１に示すように、時計１は、金属製の外装ケース２を備える。外装ケース２の内部には、円板状の文字板１０と、秒針３、分針４、時針５と、りゅうず７と、Ａボタン８と、Ｂボタン９とを備える。文字板１０には、時刻を指示するためのアワーマーク６が設けられている。また、文字板１０の裏側には、図示略のムーブメント等が備えられている。
以下、本開示の第１実施形態の時計１を図面に基づいて説明する。
図１は、時計１を示す正面図である。本実施形態では、時計１は、ユーザーの手首に装着される腕時計として構成される。
図１に示すように、時計１は、金属製の外装ケース２を備える。外装ケース２の内部には、円板状の文字板１０と、秒針３、分針４、時針５と、りゅうず７と、Ａボタン８と、Ｂボタン９とを備える。文字板１０には、時刻を指示するためのアワーマーク６が設けられている。また、文字板１０の裏側には、図示略のムーブメント等が備えられている。
【0011】
時計１の文字板１０の表面には、サンドブラスト加工と同様の模様がレーザー加工によって形成されている。
文字板１０に対するレーザー加工方法について、図２および図３を参照して説明する。なお、文字板１０を構成する基材１０Ａは、真鍮、チタン、ステンレス、純鉄、洋白、ジュラルミン、鋼、およびそれらの１種を含む合金等の金属材料で構成される。なお、基材１０Ａの材料は、これらに限定されず、時計部品に用いられ、かつ、レーザー加工が可能な材料であればよい。
文字板１０に対するレーザー加工方法について、図２および図３を参照して説明する。なお、文字板１０を構成する基材１０Ａは、真鍮、チタン、ステンレス、純鉄、洋白、ジュラルミン、鋼、およびそれらの１種を含む合金等の金属材料で構成される。なお、基材１０Ａの材料は、これらに限定されず、時計部品に用いられ、かつ、レーザー加工が可能な材料であればよい。
【0012】
文字板１０の基材１０Ａにパルスレーザーを照射するレーザー照射装置２０は、図２に示すように、レーザー照射部２１と、図示略の移動機構と、制御装置２６とを備える。
レーザー照射部２１は、レーザー発光部２２と、集光光学系２３とを備える。レーザー発光部２２は、パルスレーザー２４としてパルス幅がナノ秒レベルであるナノ秒レーザーを照射する。
集光光学系２３は、パルスレーザー２４を集光部２４Ａに集光する。集光部２４Ａではパルスレーザー２４のエネルギーが大きいので、基材１０Ａの表面から金属粒子を除去する。パルスレーザー２４を基材１０Ａに１回照射すると、図３にも示すように、集光光学系２３によって制御されるスポット径Ｒの凹部つまり加工痕３１が基材１０Ａの表面の加工領域３０に形成される。
本実施形態では、レーザー照射部２１は、周波数ｆ＝160kＨｚ、スポット径Ｒ＝30μｍとなるパルスレーザー２４を照射するように設定されている。
レーザー照射部２１は、レーザー発光部２２と、集光光学系２３とを備える。レーザー発光部２２は、パルスレーザー２４としてパルス幅がナノ秒レベルであるナノ秒レーザーを照射する。
集光光学系２３は、パルスレーザー２４を集光部２４Ａに集光する。集光部２４Ａではパルスレーザー２４のエネルギーが大きいので、基材１０Ａの表面から金属粒子を除去する。パルスレーザー２４を基材１０Ａに１回照射すると、図３にも示すように、集光光学系２３によって制御されるスポット径Ｒの凹部つまり加工痕３１が基材１０Ａの表面の加工領域３０に形成される。
本実施形態では、レーザー照射部２１は、周波数ｆ＝160kＨｚ、スポット径Ｒ＝30μｍとなるパルスレーザー２４を照射するように設定されている。
【0013】
移動機構は、例えば、加工対象である基材１０Ａが載置されるテーブルをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる機構などであり、基材１０Ａに対してレーザー照射部２１から照射されるパルスレーザー２４を、相対的に走査方向に移動できるものであればよい。本実施形態の移動機構は、図３に示すように、基材１０Ａに対してレーザー照射部２１を相対的にＸ１方向に移動させた後、Ｙ１方向に所定のピッチＰだけ移動させ、その後、Ｘ２方向に移動させた後、Ｙ１方向にピッチＰだけ移動させる動作を繰り返している。したがって、本実施形態では、Ｘ軸方向が第１方向である。
本実施形態では、制御装置２６は、移動装置を制御して、基材１０Ａに対してレーザー照射部２１を1500ｍｍ／ｓの走査速度ＶでＸ１方向およびＸ２方向に移動させ、Ｙ１方向の間隔であるピッチＰはスポット径Ｒの０．３倍～１．１５倍の範囲に設定している。ピッチＰをスポット径Ｒの０．３倍未満に設定すると、隣り合う加工痕３１の重複面積が大きくなり、加工効率が低下する。ピッチＰをスポット径Ｒの１．１５倍よりも大きくすると、未加工領域が多くなり、時計部品としての美観が低下する。このため、ピッチＰは、スポット径Ｒの０．３倍～１．１５倍の範囲に設定することが好ましい。さらに、ピッチＰは、スポット径Ｒの０．３倍～１倍範囲に設定することがより好ましい。
本実施形態では、制御装置２６は、移動装置を制御して、基材１０Ａに対してレーザー照射部２１を1500ｍｍ／ｓの走査速度ＶでＸ１方向およびＸ２方向に移動させ、Ｙ１方向の間隔であるピッチＰはスポット径Ｒの０．３倍～１．１５倍の範囲に設定している。ピッチＰをスポット径Ｒの０．３倍未満に設定すると、隣り合う加工痕３１の重複面積が大きくなり、加工効率が低下する。ピッチＰをスポット径Ｒの１．１５倍よりも大きくすると、未加工領域が多くなり、時計部品としての美観が低下する。このため、ピッチＰは、スポット径Ｒの０．３倍～１．１５倍の範囲に設定することが好ましい。さらに、ピッチＰは、スポット径Ｒの０．３倍～１倍範囲に設定することがより好ましい。
【0014】
パルスレーザー２４でスポット径Ｒの加工痕３１を連続して形成した場合、図３に示すように、各加工痕３１が重なる部分の走査方向の長さαは、α＝Ｒ－Ｖ／ｆである。ここで、Ｖ／ｆは、周波数ｆのパルスレーザー２４が連続して照射された際に、パルスレーザー２４が１周期で進む距離、つまりパルスレーザー２４の照射位置から次のパルスレーザー２４の照射位置までの移動距離である。
本実施形態では、走査方向に連続する加工痕３１の一部が重なるように、つまり０≦α＜Ｒとなるように設定している。本実施形態では、Ｒ＝30μｍ、Ｖ＝1500ｍｍ／ｓ＝1500000μｍ／ｓ、ｆ＝160kＨｚ=160000Ｈｚであるため、α＝30－9.375＝20.625μｍである。なお、各加工痕３１の一部が重なるという表現には、各加工痕３１が接触する状態も含んでおり、０＝αはその状態を示している。すなわち、各加工痕３１の一部が重なるとは、各加工痕３１が隙間無く連なることを意味する。
本実施形態では、走査方向に連続する加工痕３１の一部が重なるように、つまり０≦α＜Ｒとなるように設定している。本実施形態では、Ｒ＝30μｍ、Ｖ＝1500ｍｍ／ｓ＝1500000μｍ／ｓ、ｆ＝160kＨｚ=160000Ｈｚであるため、α＝30－9.375＝20.625μｍである。なお、各加工痕３１の一部が重なるという表現には、各加工痕３１が接触する状態も含んでおり、０＝αはその状態を示している。すなわち、各加工痕３１の一部が重なるとは、各加工痕３１が隙間無く連なることを意味する。
【0015】
制御装置２６は、パルスレーザー２４の照射オン時間Tonおよび照射オフ時間Toffを交互に設定し、かつ、各照射オン時間Tonおよび照射オフ時間Toffをランダムな時間に制御している。これにより、レーザー加工による加工痕３１が基材１０Ａの表面に不規則に形成され、サンドブラスト加工のような粗面加工が行われる。本実施形態では、パルスレーザー２４の周波数ｆ＝160kＨｚであるため、パルスレーザー２４の周期Ｔは6.25μｍとなる。制御装置２６は、照射オン時間Ton＝Ｔ×Ronとし、照射オフ時間Toff＝Ｔ×Roffとしている。ここで、Ron、Roffはランダムな整数であり、本実施形態ではRonは０～８の範囲のランダムな整数であり、Roffは０～６の範囲のランダムな整数である。
なお、ランダムとは、規則性がなく、無作為、不規則であることをいう。
なお、ランダムとは、規則性がなく、無作為、不規則であることをいう。
【0016】
図４には、レーザー加工による加工痕３１の形成パターンの一例が記載されている。図４のパターンは、図３と同じく、基材１０Ａに対してレーザー照射部２１を相対的にＸ１方向に移動した後、Ｙ１方向に所定ピッチ移動し、さらにＸ２方向に移動した後、Ｙ１方向に所定ピッチ移動する。この往復加工パターンを繰り返して加工領域全体に加工痕３１を形成している。
制御装置２６は、レーザー照射部２１がＸ１方向およびＸ２方向に移動中は、照射オン時間Tonおよび照射オフ時間Toffをランダムに設定し、パルスレーザー２４の照射を制御する。また、制御装置２６は、レーザー照射部２１がＹ１方向に移動中は、パルスレーザー２４の照射をオフに制御する。これにより、パルスレーザー２４の照射による加工痕３１は、走査方向であるＸ１方向およびＸ２方向に様々な長さで連続して形成され、かつ、非加工部分の長さもランダムに設定されるため、サンドブラスト加工と同様のランダムな加工痕３１を形成できる。
なお、図４において、照射オン時間Tonが75.00μsの部分は、例えば、照射オン時間Ton＝6.25×8＝50μsと、照射オフ時間Toff＝０μsと、照射オン時間Ton＝6.25×4＝25μsとが連続した部分である。照射オン時間Tonが75.00μsでは、１３個の加工痕３１が連続して形成され、その走査方向の長さは、30＋9.375×12＝142.5μｍとなる。
照射オフ時間Toffが50.00μsの部分は、例えば、照射オフ時間Toff＝6.25×6＝37.5μsと、照射オン時間Ton＝０μsと、照射オフ時間Toff＝6.25×2＝12.5μsとが連続した部分である。移動機構によるパルスレーザー２４の走査速度Ｖは1500mm／ｓであり、50μsの時間では75μｍ進むため、照射オフの直前の加工痕３１と、直後の加工痕３１の間隔は45μｍである。
制御装置２６は、レーザー照射部２１がＸ１方向およびＸ２方向に移動中は、照射オン時間Tonおよび照射オフ時間Toffをランダムに設定し、パルスレーザー２４の照射を制御する。また、制御装置２６は、レーザー照射部２１がＹ１方向に移動中は、パルスレーザー２４の照射をオフに制御する。これにより、パルスレーザー２４の照射による加工痕３１は、走査方向であるＸ１方向およびＸ２方向に様々な長さで連続して形成され、かつ、非加工部分の長さもランダムに設定されるため、サンドブラスト加工と同様のランダムな加工痕３１を形成できる。
なお、図４において、照射オン時間Tonが75.00μsの部分は、例えば、照射オン時間Ton＝6.25×8＝50μsと、照射オフ時間Toff＝０μsと、照射オン時間Ton＝6.25×4＝25μsとが連続した部分である。照射オン時間Tonが75.00μsでは、１３個の加工痕３１が連続して形成され、その走査方向の長さは、30＋9.375×12＝142.5μｍとなる。
照射オフ時間Toffが50.00μsの部分は、例えば、照射オフ時間Toff＝6.25×6＝37.5μsと、照射オン時間Ton＝０μsと、照射オフ時間Toff＝6.25×2＝12.5μsとが連続した部分である。移動機構によるパルスレーザー２４の走査速度Ｖは1500mm／ｓであり、50μsの時間では75μｍ進むため、照射オフの直前の加工痕３１と、直後の加工痕３１の間隔は45μｍである。
【0017】
以上の加工条件により、本実施形態の加工痕３１は、第１方向であるＸ軸方向に直交する幅方向つまりＹ軸方向の長さは、スポット径Ｒである30μｍである。また、複数の加工痕３１が第１方向に連なって形成された加工痕３１の第１方向の長さは、スポット径Ｒの１倍～５０倍の範囲に設定される。
【0018】
図５は、レーザー加工を行った際の基材１０Ａの断面を模式的に示す図であり、（Ａ）はナノ秒レーザーを照射した場合を示し、（Ｂ）はフェムト秒レーザーを照射した場合を示す。
図５に示すように、ナノ秒レーザーは、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーに比べて加工痕３１が大きくなり、サンドブラスト加工に近づけることができる。また、図５に二点鎖線で示すように、基材１０Ａの表面に切削加工による凹凸３５が形成されている場合、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーで加工すると、基材１０Ａの凹凸３５に沿って面を荒らす加工となるため、切削加工の痕が残ってしまう。一方、ナノ秒レーザーを照射すると、切削加工の凹凸３５の影響を軽減できる。
図５に示すように、ナノ秒レーザーは、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーに比べて加工痕３１が大きくなり、サンドブラスト加工に近づけることができる。また、図５に二点鎖線で示すように、基材１０Ａの表面に切削加工による凹凸３５が形成されている場合、ピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーで加工すると、基材１０Ａの凹凸３５に沿って面を荒らす加工となるため、切削加工の痕が残ってしまう。一方、ナノ秒レーザーを照射すると、切削加工の凹凸３５の影響を軽減できる。
【0019】
次に、基材１０Ａに対してレーザー加工を行う場合の作業手順について説明する。
最初に制御装置２６に加工条件を設定する。加工条件は、レーザー照射部２１から照射されるパルスレーザー２４の出力レベル、スポット径Ｒ、周波数ｆ、走査速度Ｖ、加工領域、走査経路、照射オン時間Ton、照射オフ時間Toffなどである。なお、レーザー照射装置２０の構造上、スポット径Ｒ、周波数ｆ等が変更できない場合は、変更可能な他の条件を設定する。
パルスレーザー２４の出力レベルは、加工対象の基材１０Ａの材質などで設定すればよい。また、走査速度Ｖは、スポット径Ｒ、周波数ｆとともに、走査方向に連続する加工痕３１の重複部分の長さαを設定するものであるため、長さαをどの程度に設定するかを踏まえて設定すればよい。
加工領域は、加工対象の部品種類やサイズに応じて設定する。例えば、文字板１０であれば、文字板のサイズと、サブダイヤルの有無などのデザインなどに応じて設定する。
走査経路は、加工領域内でどのような経路でナノ秒レーザーを照射するかを設定するものであり、走査方向や各経路間のピッチＰなどを設定する。例えば、文字板１０において、走査方向を３時および９時を結ぶ方向に平行に設定したり、１２時および６時を結ぶ方向に平行に設定したり、あるいは、１．５時および７．５時を結ぶ方向や、４．５時および１０．５時を結ぶ方向に平行に設定すればよい。また、走査経路間のピッチＰは、加工痕３１の重なり具合に影響するため、加工効率や加工痕３１によるデザインなどに応じて設定すればよい。
照射オン時間Ton、照射オフ時間Toffは、走査方向に沿った加工痕３１のサイズや間隔を設定するものであり、本実施形態では、前述したように、パルスレーザー２４の周期の倍数を乱数で設定することで、パターン化されていない不規則な加工痕３１を形成している。また、照射オン時間Tonを設定するRonの上限値を、照射オフ時間Toffを設定するRoffよりも大きくし、さらに、各走査経路間のピッチＰをスポット径Ｒ以下に設定することで、加工領域３０における加工痕３１の面積割合を６５％以上に調整している。
最初に制御装置２６に加工条件を設定する。加工条件は、レーザー照射部２１から照射されるパルスレーザー２４の出力レベル、スポット径Ｒ、周波数ｆ、走査速度Ｖ、加工領域、走査経路、照射オン時間Ton、照射オフ時間Toffなどである。なお、レーザー照射装置２０の構造上、スポット径Ｒ、周波数ｆ等が変更できない場合は、変更可能な他の条件を設定する。
パルスレーザー２４の出力レベルは、加工対象の基材１０Ａの材質などで設定すればよい。また、走査速度Ｖは、スポット径Ｒ、周波数ｆとともに、走査方向に連続する加工痕３１の重複部分の長さαを設定するものであるため、長さαをどの程度に設定するかを踏まえて設定すればよい。
加工領域は、加工対象の部品種類やサイズに応じて設定する。例えば、文字板１０であれば、文字板のサイズと、サブダイヤルの有無などのデザインなどに応じて設定する。
走査経路は、加工領域内でどのような経路でナノ秒レーザーを照射するかを設定するものであり、走査方向や各経路間のピッチＰなどを設定する。例えば、文字板１０において、走査方向を３時および９時を結ぶ方向に平行に設定したり、１２時および６時を結ぶ方向に平行に設定したり、あるいは、１．５時および７．５時を結ぶ方向や、４．５時および１０．５時を結ぶ方向に平行に設定すればよい。また、走査経路間のピッチＰは、加工痕３１の重なり具合に影響するため、加工効率や加工痕３１によるデザインなどに応じて設定すればよい。
照射オン時間Ton、照射オフ時間Toffは、走査方向に沿った加工痕３１のサイズや間隔を設定するものであり、本実施形態では、前述したように、パルスレーザー２４の周期の倍数を乱数で設定することで、パターン化されていない不規則な加工痕３１を形成している。また、照射オン時間Tonを設定するRonの上限値を、照射オフ時間Toffを設定するRoffよりも大きくし、さらに、各走査経路間のピッチＰをスポット径Ｒ以下に設定することで、加工領域３０における加工痕３１の面積割合を６５％以上に調整している。
【0020】
制御装置２６は、設定された加工条件に応じてレーザー照射装置２０を制御し、文字板１０の基材１０Ａの表面にレーザー加工によって加工痕３１を形成する。
図６は、レーザー加工が実行された加工領域３０と、加工領域３０の一部を拡大した拡大領域３０Ａとを示す。図６の拡大領域３０Ａでは、パルスレーザー２４は図６の上下方向に沿って走査されるため、加工痕３１も上下方向に沿って形成されている。
図６は、レーザー加工が実行された加工領域３０と、加工領域３０の一部を拡大した拡大領域３０Ａとを示す。図６の拡大領域３０Ａでは、パルスレーザー２４は図６の上下方向に沿って走査されるため、加工痕３１も上下方向に沿って形成されている。
【0021】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態によれば、前述した加工条件により、パルスレーザー２４を用いた加工方法で加工痕３１を形成しているので、基材１０Ａに粗面加工を施す際に、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
すなわち、パルスレーザー２４のスポット径Ｒを、サンドブラスト加工で用いられるメディアの粒径と同程度のサイズである１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲である３０μｍに設定したので、パルスレーザー２４の照射による加工痕３１のサイズをサンドブラスト加工と同程度にでき、サンドブラスト加工と同様の模様を加工できる。
パルスレーザー２４の走査速度をＶｍｍ／ｓと、パルスレーザー２４の周波数ｆｋＨｚを、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように設定しているので、パルスレーザー２４で走査方向である第１方向に沿って連続して加工痕３１を形成した際に、各加工痕３１をつなげて形成することができる。さらに、パルスレーザー２４を照射する照射オン時間Tonと、照射しない照射オフ時間Toffとをランダムに設定しているので、走査方向に連続する加工痕３１の長さと、各加工痕３１間の隙間の長さとをランダムに設定でき、基材１０Ａの表面にサンドブラスト加工と同様の粗面加工をレーザー加工によって行うことができる。
パルスレーザー２４の照射で基材１０Ａを加工しているので、レーザー加工時の加工条件の変更のみで複数種類の粗面加工を行うことができる。また、設定した加工領域のみにパルスレーザー２４を照射すればよく、マスキングが不要であるため、加工時の作業量を軽減できる。さらに、レーザー加工では、基材１０Ａの硬度に依存せずに加工でき、高硬度鋼なども加工することができる。
以上により、上記の加工条件のパルスレーザー２４を用いて加工することにより、サンドブラスト加工と同様の粗面加工を実行できて時計部品である文字板１０の美観を向上でき、かつ、サンドブラスト加工のように複数メディアやマスキングが不要なため、生産性を向上できる。
第１実施形態によれば、前述した加工条件により、パルスレーザー２４を用いた加工方法で加工痕３１を形成しているので、基材１０Ａに粗面加工を施す際に、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
すなわち、パルスレーザー２４のスポット径Ｒを、サンドブラスト加工で用いられるメディアの粒径と同程度のサイズである１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲である３０μｍに設定したので、パルスレーザー２４の照射による加工痕３１のサイズをサンドブラスト加工と同程度にでき、サンドブラスト加工と同様の模様を加工できる。
パルスレーザー２４の走査速度をＶｍｍ／ｓと、パルスレーザー２４の周波数ｆｋＨｚを、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように設定しているので、パルスレーザー２４で走査方向である第１方向に沿って連続して加工痕３１を形成した際に、各加工痕３１をつなげて形成することができる。さらに、パルスレーザー２４を照射する照射オン時間Tonと、照射しない照射オフ時間Toffとをランダムに設定しているので、走査方向に連続する加工痕３１の長さと、各加工痕３１間の隙間の長さとをランダムに設定でき、基材１０Ａの表面にサンドブラスト加工と同様の粗面加工をレーザー加工によって行うことができる。
パルスレーザー２４の照射で基材１０Ａを加工しているので、レーザー加工時の加工条件の変更のみで複数種類の粗面加工を行うことができる。また、設定した加工領域のみにパルスレーザー２４を照射すればよく、マスキングが不要であるため、加工時の作業量を軽減できる。さらに、レーザー加工では、基材１０Ａの硬度に依存せずに加工でき、高硬度鋼なども加工することができる。
以上により、上記の加工条件のパルスレーザー２４を用いて加工することにより、サンドブラスト加工と同様の粗面加工を実行できて時計部品である文字板１０の美観を向上でき、かつ、サンドブラスト加工のように複数メディアやマスキングが不要なため、生産性を向上できる。
【0022】
加工領域３０の面積に対し、加工痕３１の総面積の割合を６５％以上に設定しているので、加工痕３１が形成されない非加工領域の面積を小さくでき、サンドブラスト加工により近い粗面加工の模様を形成できる。さらに、加工痕３１の総面積の割合は、乱数Ron、乱数Roff、ピッチＰを設定すればよいので容易に設定できる。
【0023】
パルスレーザー２４の走査経路を、第１方向であるＸ軸、つまりＸ１方向およびＸ２方向に設定することで、各走査経路を平行に並べているので、加工領域３０の全体を効率的に加工できる。その上、パルスレーザー２４は、Ｘ１方向の走査およびＸ２方向の走査を交互に実行するため、例えば、Ｘ１方向のみにパルスレーザー２４を走査する場合に比べて効率的に加工できる。
【0024】
平行に並んだ各走査経路間のピッチＰを、スポット径Ｒ以下に設定しているので、未加工面の面積を低減できて時計部品である文字板１０の美観を向上できる。
【0025】
パルスレーザー２４としてナノ秒レーザーを用いているので、パルス幅がより短いピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーに比べて基材１０Ａの表面を荒らすことができ、時計部品である文字板１０に適した粗面加工を実現できる。また、ナノ秒レーザーを用いたので、レーザー加工前の切削加工などで基材１０Ａの表面に形成された凹凸３５を除去することができ、基材１０Ａに形成された切削痕の影響を軽減することができる。
【0026】
［第２実施形態］
第２実施形態は、図７に示すように、パルスレーザー２４の走査方向を第１方向と、第１方向に交差する第２方向の２方向に設定した点が第１実施形態と相違する。
すなわち、第２実施形態では、基材１０Ａに対して、Ｙ軸方向に沿った第１方向にレーザー照射部２１を往復させる第１加工工程の実行後、Ｙ軸に対して４５°の角度で交差する第２方向にレーザー照射部２１を往復させる第２加工工程を実行している。第１加工工程および第２加工工程における走査方向以外の加工条件は、前記第１実施形態と同様に設定すればよい。
第１加工工程では、第１方向に連なる加工痕３１が形成される。第２加工工程では、第２方向に連なる加工痕３１が形成される。
図８は、第２実施形態によってレーザー加工が実行された加工領域の一部を拡大した拡大領域３０Ｂを示す。図８の拡大領域３０Ｂでは、パルスレーザー２４は互いに交差する２方向に沿って走査されるため、加工痕３１も２方向に沿って形成されている。
第２実施形態は、図７に示すように、パルスレーザー２４の走査方向を第１方向と、第１方向に交差する第２方向の２方向に設定した点が第１実施形態と相違する。
すなわち、第２実施形態では、基材１０Ａに対して、Ｙ軸方向に沿った第１方向にレーザー照射部２１を往復させる第１加工工程の実行後、Ｙ軸に対して４５°の角度で交差する第２方向にレーザー照射部２１を往復させる第２加工工程を実行している。第１加工工程および第２加工工程における走査方向以外の加工条件は、前記第１実施形態と同様に設定すればよい。
第１加工工程では、第１方向に連なる加工痕３１が形成される。第２加工工程では、第２方向に連なる加工痕３１が形成される。
図８は、第２実施形態によってレーザー加工が実行された加工領域の一部を拡大した拡大領域３０Ｂを示す。図８の拡大領域３０Ｂでは、パルスレーザー２４は互いに交差する２方向に沿って走査されるため、加工痕３１も２方向に沿って形成されている。
【0027】
第２実施形態によれば、互いに交差する第１走査経路および第２走査経路に沿って加工痕３１を形成できるので、第１走査経路のみで加工痕３１を形成した第１実施形態に比べて、加工痕３１をより不規則に形成できる。したがって、レーザー加工による加工痕３１を、サンドブラスト加工による加工痕により近づけることができる。
【0028】
［変形例］
パルスレーザー２４の走査経路は、前記実施形態に限定されず、図９に示すように、走査経路の途中で方向を変更してもよい。
また、第２実施形態では、第１走査経路と第２走査経路の交差角度は４５°であったが、交差角度は４５°に限定されない。
さらに、パルスレーザー２４の走査方向は２方向に限定されず、３方向以上でもよい。例えば、文字板であれば、１２時および６時を結ぶ第１方向と、２時および８時を結ぶ第２方向と、４時および１０時を結ぶ第３方向に沿ってパルスレーザー２４を走査して粗面加工を行ってもよい。
パルスレーザー２４の走査経路は、前記実施形態に限定されず、図９に示すように、走査経路の途中で方向を変更してもよい。
また、第２実施形態では、第１走査経路と第２走査経路の交差角度は４５°であったが、交差角度は４５°に限定されない。
さらに、パルスレーザー２４の走査方向は２方向に限定されず、３方向以上でもよい。例えば、文字板であれば、１２時および６時を結ぶ第１方向と、２時および８時を結ぶ第２方向と、４時および１０時を結ぶ第３方向に沿ってパルスレーザー２４を走査して粗面加工を行ってもよい。
【0029】
パルスレーザー２４のスポット径Ｒは３０μｍに限定されず、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定すればよく、２０μｍ以上、８０μｍ以下の範囲に設定することがより好ましい。レーザー照射装置２０において、複数のスポット径Ｒを設定可能である場合は、加工対象となる時計部品の種類に応じて設定すればよい。
パルスレーザー２４の出力レベル、走査速度Ｖ、周波数ｆ、照射オン時間Ton、照射オフ時間Toff等の加工条件も前記実施形態に限定されず、加工対象となる時計部品の種類や材質に応じて設定すればよい。
パルスレーザー２４の出力レベル、走査速度Ｖ、周波数ｆ、照射オン時間Ton、照射オフ時間Toff等の加工条件も前記実施形態に限定されず、加工対象となる時計部品の種類や材質に応じて設定すればよい。
【0030】
加工領域３０の面積に対する加工痕３１の総面積の割合は６５％以上に限定されず、６５％未満でもよいが、加工痕３１の総面積の割合が低下すると非加工面積が増えて美観が低下するため、６５％以上であることが好ましい。また、加工領域３０の面積に対する加工痕３１の総面積の割合は１００％でもよく、この上限値は加工効率と美観とのバランスを考慮して設定すればよい。
【0031】
レーザー加工される時計部品は、文字板１０に限らず、ケース、裏蓋、地板、回転錘、２番受、輪列受等の各種の時計部品でもよい。また、加工領域は、時計部品の全面でもよいし、一部でもよく、走査経路も加工領域やデザインなどに応じて設定すればよい。
【0032】
［本開示のまとめ］
本開示の時計部品の加工方法は、時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成する時計部品の加工方法であって、前記パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、前記パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、前記パルスレーザーを照射しない照射オフ時間Toffと、をランダムに設定することを特徴とする。
パルスレーザーのスポット径Ｒを、サンドブラスト加工で用いられるメディアの粒径と同程度のサイズである１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定したため、パルスレーザーの照射による加工痕のサイズをサンドブラスト加工と同程度にできる。
パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓと、前記パルスレーザーの周波数ｆｋＨｚを、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように設定しているので、パルスレーザーで走査方向に沿って連続して加工痕を形成した際に、各加工痕をつなげて形成することができる。さらに、パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、照射しない照射オフ時間Toffとをランダムに設定しているので、走査方向に連続する加工痕の長さと、各加工痕間の隙間の長さとをランダムに設定でき、基材の表面にサンドブラスト加工と同様の粗面加工をレーザー加工によって行うことができる。
パルスレーザーの照射で基材を加工しているので、複数種類の粗面加工を行う場合でも、サンドブラスト加工のように複数種類のメディアを準備する必要が無く、レーザー加工時の加工条件の変更のみで複数種類の粗面加工を行うことができる。
サンドブラスト加工では、非加工領域にはマスキングが必要となるが、レーザー加工では設定した加工領域のみを加工でき、マスキングが不要であるため、加工時の作業量を軽減できる。
サンドブラスト加工では、基材の硬度よりもメディアの硬度が高くないと加工ができないが、レーザー加工では、基材の硬度に依存せずに加工でき、高硬度鋼なども加工することができる。
以上により、上記の加工条件のパルスレーザーを用いて加工することにより、基材に粗面加工を施す際に、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
本開示の時計部品の加工方法は、時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成する時計部品の加工方法であって、前記パルスレーザーのスポット径Ｒを、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定し、前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆを設定し、前記パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、前記パルスレーザーを照射しない照射オフ時間Toffと、をランダムに設定することを特徴とする。
パルスレーザーのスポット径Ｒを、サンドブラスト加工で用いられるメディアの粒径と同程度のサイズである１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定したため、パルスレーザーの照射による加工痕のサイズをサンドブラスト加工と同程度にできる。
パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓと、前記パルスレーザーの周波数ｆｋＨｚを、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように設定しているので、パルスレーザーで走査方向に沿って連続して加工痕を形成した際に、各加工痕をつなげて形成することができる。さらに、パルスレーザーを照射する照射オン時間Tonと、照射しない照射オフ時間Toffとをランダムに設定しているので、走査方向に連続する加工痕の長さと、各加工痕間の隙間の長さとをランダムに設定でき、基材の表面にサンドブラスト加工と同様の粗面加工をレーザー加工によって行うことができる。
パルスレーザーの照射で基材を加工しているので、複数種類の粗面加工を行う場合でも、サンドブラスト加工のように複数種類のメディアを準備する必要が無く、レーザー加工時の加工条件の変更のみで複数種類の粗面加工を行うことができる。
サンドブラスト加工では、非加工領域にはマスキングが必要となるが、レーザー加工では設定した加工領域のみを加工でき、マスキングが不要であるため、加工時の作業量を軽減できる。
サンドブラスト加工では、基材の硬度よりもメディアの硬度が高くないと加工ができないが、レーザー加工では、基材の硬度に依存せずに加工でき、高硬度鋼なども加工することができる。
以上により、上記の加工条件のパルスレーザーを用いて加工することにより、基材に粗面加工を施す際に、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
【0033】
本開示の時計部品の加工方法において、前記基材の加工領域に対する前記加工痕の総面積の割合は、６５％以上であることが好ましい。
加工領域の面積に対し、加工痕の総面積の割合を６５％以上にすることで、加工痕が形成されない非加工領域の面積が小さくなるため、サンドブラスト加工により近い粗面加工の模様を形成できる。
加工領域の面積に対し、加工痕の総面積の割合を６５％以上にすることで、加工痕が形成されない非加工領域の面積が小さくなるため、サンドブラスト加工により近い粗面加工の模様を形成できる。
【0034】
本開示の時計部品の加工方法において、前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、２０μｍ以上、８０μｍ以下の範囲で設定することが好ましい。
パルスレーザーのスポット径Ｒを２０μｍ以上、８０μｍ以下の範囲に設定することで、時計部品における従来のサンドブラスト加工と同程度のサイズの加工痕を形成でき、従来と同等の模様を効果的に再現できる。
パルスレーザーのスポット径Ｒを２０μｍ以上、８０μｍ以下の範囲に設定することで、時計部品における従来のサンドブラスト加工と同程度のサイズの加工痕を形成でき、従来と同等の模様を効果的に再現できる。
【0035】
本開示の時計部品の加工方法において、前記パルスレーザーの走査経路は、平行に並んでいることが好ましい。
各走査経路を平行に並べることにより、加工領域全体を効率的に加工することができる。
各走査経路を平行に並べることにより、加工領域全体を効率的に加工することができる。
【0036】
本開示の時計部品の加工方法において、前記パルスレーザーの走査経路は、各走査経路が平行に並んだ第１走査経路と、前記第１走査経路と交差し、かつ、各走査経路が平行に並んだ第２走査経路とを備えることが好ましい。
互いに交差する第１走査経路および第２走査経路に沿って加工痕を形成できるので、第１走査経路のみで加工痕を形成する場合に比べて、加工痕をより不規則に形成できる。したがって、レーザー加工による加工痕を、よりサンドブラスト加工による加工痕に近づけることができる。
互いに交差する第１走査経路および第２走査経路に沿って加工痕を形成できるので、第１走査経路のみで加工痕を形成する場合に比べて、加工痕をより不規則に形成できる。したがって、レーザー加工による加工痕を、よりサンドブラスト加工による加工痕に近づけることができる。
【0037】
本開示の時計部品の加工方法において、前記平行に並んだ各走査経路間の間隔は、前記パルスレーザーのスポット径Ｒ以下に設定されていることが好ましい。
平行に並んだ各走査経路間の間隔を、スポット径Ｒよりも大きくすると、加工痕が形成されない未加工面の面積が増えて時計部品としての美観が低下するが、前記間隔をスポット径Ｒ以下にすることで、未加工面の面積を低減できて美観を向上できる。
平行に並んだ各走査経路間の間隔を、スポット径Ｒよりも大きくすると、加工痕が形成されない未加工面の面積が増えて時計部品としての美観が低下するが、前記間隔をスポット径Ｒ以下にすることで、未加工面の面積を低減できて美観を向上できる。
【0038】
本開示の時計部品の加工方法において、前記パルスレーザーは、ナノ秒レーザーであることが好ましい。
パルス幅がナノ秒領域であるナノ秒レーザーは、パルス幅がより短いピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーに比べて加工面を荒らすことができ、時計部品の粗面加工として適している。また、ナノ秒レーザーの場合、レーザー加工前の切削加工などで基材の表面に形成された凹凸を除去して切削痕の影響を軽減することができる。
パルス幅がナノ秒領域であるナノ秒レーザーは、パルス幅がより短いピコ秒レーザーやフェムト秒レーザーに比べて加工面を荒らすことができ、時計部品の粗面加工として適している。また、ナノ秒レーザーの場合、レーザー加工前の切削加工などで基材の表面に形成された凹凸を除去して切削痕の影響を軽減することができる。
【0039】
本開示の時計部品は、基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕を形成した時計部品であって、前記加工痕は、前記パルスレーザーの走査方向である第１方向に連なって形成され、前記加工痕の前記第１方向に直交する幅方向の長さは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であり、前記加工痕の幅方向の長さと、前記第１方向の長さの比は、１：１～５０であることを特徴とする。
加工痕の幅方向の長さが１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であり、サンドブラスト加工で用いられるメディアの粒径と同程度のサイズであるため、パルスレーザーの照射による加工痕のサイズをサンドブラスト加工と同程度にできる。
パルスレーザーで走査方向に沿って連続して加工痕を形成した際に、各加工痕をつなげて形成することで、加工痕の幅方向の長さと走査方向の長さの比を、１：１～５０としているので、走査方向に連続する加工痕の長さを幅方向の長さの１～５０倍の範囲でランダムに設定でき、レーザー加工によって基材表面に対してサンドブラスト加工と同様の粗面加工を行うことができる。
パルスレーザーの照射で基材を加工しているので、複数種類の粗面加工を行う場合に、サンドブラスト加工のように複数のメディアを準備する必要が無く、レーザー加工時の加工条件の変更のみで複数種類の粗面加工を行うことができる。
サンドブラスト加工では、非加工領域にはマスキングが必要となるが、レーザー加工では設定した加工領域のみを加工でき、マスキングが不要であるため、加工作業を軽減できる。
サンドブラスト加工では、基材の硬度よりもメディアの硬度が高くないと加工ができないが、レーザー加工では、基材の硬度に依存せずに加工でき、高硬度鋼なども加工することができる。
以上により、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
加工痕の幅方向の長さが１２．５μｍ以上、２００μｍ以下であり、サンドブラスト加工で用いられるメディアの粒径と同程度のサイズであるため、パルスレーザーの照射による加工痕のサイズをサンドブラスト加工と同程度にできる。
パルスレーザーで走査方向に沿って連続して加工痕を形成した際に、各加工痕をつなげて形成することで、加工痕の幅方向の長さと走査方向の長さの比を、１：１～５０としているので、走査方向に連続する加工痕の長さを幅方向の長さの１～５０倍の範囲でランダムに設定でき、レーザー加工によって基材表面に対してサンドブラスト加工と同様の粗面加工を行うことができる。
パルスレーザーの照射で基材を加工しているので、複数種類の粗面加工を行う場合に、サンドブラスト加工のように複数のメディアを準備する必要が無く、レーザー加工時の加工条件の変更のみで複数種類の粗面加工を行うことができる。
サンドブラスト加工では、非加工領域にはマスキングが必要となるが、レーザー加工では設定した加工領域のみを加工でき、マスキングが不要であるため、加工作業を軽減できる。
サンドブラスト加工では、基材の硬度よりもメディアの硬度が高くないと加工ができないが、レーザー加工では、基材の硬度に依存せずに加工でき、高硬度鋼なども加工することができる。
以上により、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
【0040】
本開示の時計部品において、前記基材の加工領域に対する前記加工痕の総面積の割合は、６５％以上であることが好ましい。
加工領域の面積に対し、加工痕の総面積の割合を６５％以上にすることで、加工痕が形成されない非加工領域の面積が小さくなるため、サンドブラストに近い粗面加工の模様を形成できる。
加工領域の面積に対し、加工痕の総面積の割合を６５％以上にすることで、加工痕が形成されない非加工領域の面積が小さくなるため、サンドブラストに近い粗面加工の模様を形成できる。
【0041】
本開示の時計部品において、前記加工痕は、前記第１方向に連なって形成される加工痕と、前記第１方向に交差する第２方向に連なって形成される加工痕とを有することが好ましい。
互いに交差する第１方向および第２方向に連なって形成される各加工痕を有するため、第１方向のみに連なる加工痕のみを形成する場合に比べて、加工痕をより不規則に形成できる。したがって、レーザー加工による加工痕を、サンドブラスト加工による加工痕により近づけることができる。
互いに交差する第１方向および第２方向に連なって形成される各加工痕を有するため、第１方向のみに連なる加工痕のみを形成する場合に比べて、加工痕をより不規則に形成できる。したがって、レーザー加工による加工痕を、サンドブラスト加工による加工痕により近づけることができる。
【0042】
本開示の時計部品は、文字板、ケース、裏蓋、地板、回転錘、２番受、輪列受のいずれかであることが好ましい。
これらの時計部品にサンドブラストと同等の粗面加工を行うことで、意匠性を向上できる。
これらの時計部品にサンドブラストと同等の粗面加工を行うことで、意匠性を向上できる。
【0043】
本開示の時計部品において、前記基材は、真鍮、チタン、ステンレス、純鉄、洋白、ジュラルミン、鋼、およびそれらの合金のいずれかであることが好ましい。
基材として各種の金属材を用い、レーザー加工により粗面加工を施すことで、高級感のある時計部品を提供することができる。また、レーザー加工では、基材の種類に応じて出力などを調整することで容易に加工することができ、かつ、加工領域の設定も容易であるため、サンドブラスト加工に比べて生産性も向上できる。
基材として各種の金属材を用い、レーザー加工により粗面加工を施すことで、高級感のある時計部品を提供することができる。また、レーザー加工では、基材の種類に応じて出力などを調整することで容易に加工することができ、かつ、加工領域の設定も容易であるため、サンドブラスト加工に比べて生産性も向上できる。
【0044】
本開示の時計部品は、時計部品の基材に対してパルスレーザーを照射することによって、前記基材の加工領域に複数の加工痕が形成された時計部品であって、前記パルスレーザーのスポット径Ｒは、１２．５μｍ以上、２００μｍ以下の範囲で設定され、前記パルスレーザーの走査速度をＶｍｍ／ｓ、前記パルスレーザーの周波数をｆｋＨｚ、前記加工痕が重なる部分長さをαμｍとしたときに、α＝Ｒ－Ｖ／ｆ、０≦α＜Ｒの条件を満たすように、走査速度Ｖおよび周波数ｆが設定され、前記加工痕の走査方向の長さ、および、前記走査方向における各加工痕間の長さがそれぞれランダムであることを特徴とする。
本開示の時計部品によれば、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
本開示の時計部品によれば、サンドブラスト加工に比べて加工効率を向上でき、時計部品の生産性も向上できる。
【符号の説明】
【0045】
１…時計、１０…文字板、１０Ａ…基材、２０…レーザー照射装置、２１…レーザー照射部、２２…レーザー発光部、２３…集光光学系、２４…パルスレーザー、２６…制御装置、３０…加工領域、３０Ａ…拡大領域、３０Ｂ…拡大領域、３１…加工痕。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】