(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-01
(45)【発行日】2024-04-09
(54)【発明の名称】表示体の製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/00 20140101AFI20240402BHJP
B05D 3/10 20060101ALI20240402BHJP
B05D 3/06 20060101ALI20240402BHJP
B60R 13/10 20060101ALN20240402BHJP
【FI】
B23K26/00 B
B05D3/10 N
B05D3/06 Z
B60R13/10
(21)【出願番号】P 2020034904
(22)【出願日】2020-03-02
【審査請求日】2023-01-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000113827
【氏名又は名称】マルイ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002354
【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 哲
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】特開平03-146174(JP,A)
【文献】特開2000-305495(JP,A)
【文献】特開2013-174763(JP,A)
【文献】国際公開第2005/034595(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23K 26/00
B05D 3/10
B05D 3/06
B60R 13/10
B44C 1/18
B44C 1/22
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
合成樹脂で形成された基材にめっきを施して前記基材の上にめっき膜を形成するめっき工程と、
前記めっき膜の上に塗料を塗装して塗装膜を形成する塗装工程と、
除去領域にレーザーを照射するレーザー加工を用いて、前記めっき膜を残して前記除去領域の前記塗装膜を除去する除去工程と
を含
み、
前記除去工程は、
前記レーザー加工により、前記めっき膜の上に前記塗装膜の一部又は前記塗装膜に由来する物が塗薄膜として残るように、前記塗装膜の少なくとも上部を除去するレーザー照射工程と、
前記除去領域に残った前記塗薄膜を溶剤を用いて除去する薄膜除去工程と
を含む、
表示体の製造方法。
【請求項2】
前記溶剤はエタノールである、請求項
1に記載の製造方法。
【請求項3】
前記塗装膜は、第1の塗装膜と第2の塗装膜とを含み、
前記塗装工程は、
前記めっき膜の上に第1の塗料を塗装して前記第1の塗装膜を形成する第1の塗装工程と、
前記第1の塗装膜の上に第2の塗料を塗装して前記第2の塗装膜を形成する第2の塗装工程と
を含み、
前記除去工程は、
前記除去領域にレーザーを照射するレーザー加工を用いて、前記めっき膜を残して前記除去領域の前記第2の塗装膜及び前記第1の塗装膜を除去する第1の除去工程と、
半除去領域にレーザーを照射するレーザー加工を用いて、前記めっき膜と前記第1の塗装膜とを残して前記半除去領域の前記第2の塗装膜を除去する第2の除去工程と
を含む、
請求項
1又は2に記載の製造方法。
【請求項4】
合成樹脂で形成された基材にめっきを施して前記基材の上にめっき膜を形成するめっき工程と、
前記めっき膜の上に塗料を塗装して塗装膜を形成する塗装工程と、
除去領域にレーザーを照射するレーザー加工を用いて、前記めっき膜を残して前記除去領域の前記塗装膜を除去する除去工程と
を含む表示体の製造方法であって、
前記基材は、少なくとも一つの前記表示体を取り囲む第1の支持部と、前記第1の支持部と前記表示体とをつなぎ前記表示体を支持する第2の支持部と、前記第1の支持部に設けられた複数のボスとを備え、
前記レーザー加工において、前記ボスが差し込まれる複数の穴と前記第1の支持部の位置を決めるためのリブと、前記第2の支持部を挟む挟持部とを有する治具を用いて、前記基材が保持される、
表示体の製造方法。
【請求項5】
前記治具は、金属製であり、前記表示体と前記治具とが接するように構成されている、請求項
4に記載の製造方法。
【請求項6】
前記除去工程の後に、クリア塗料を塗装するクリア塗装工程を更に含む、請求項1~
5の何れかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
合成樹脂を用いて形成した所定形状を有する成形品に、クロムめっきなどで光沢を付加し、その一部に塗料を塗布して作製される表示体が知られている。このような表示体は、めっきによる光沢部と、塗料による着色部とを備える。例えば特許文献1には、従来技術として、電気鋳造したマスクを用いて光沢部の一部を覆って吹付塗装を行うことで、このような表示体を作製できることが開示されている。ここで用いられるマスクは、一般に表示体の凹凸形状に合わせて作製され、塗装時には表示体の凹凸形状に合わせて設置される。したがって、作製される表示体では、表示体の凹凸形状に合わせて光沢部と着色部との境界が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のようなマスクを用いた塗装を行う場合には表示体に凹凸が必要になるなど、製造方法に応じた所定の制約がある。
【0005】
本発明は、制約の少ない表示体の製造方法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】
【0006】
本発明の一態様によれば、表示体の製造方法は、合成樹脂で形成された基材にめっきを施して前記基材の上にめっき膜を形成するめっき工程と、前記めっき膜の上に塗料を塗装して塗装膜を形成する塗装工程と、除去領域にレーザーを照射するレーザー加工を用いて、前記めっき膜を残して前記除去領域の前記塗装膜を除去する除去工程とを含む。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、制約の少ない表示体の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は、第1の実施形態による製造方法で作製される表示体の構成例の概略を示す図である。
【
図2】
図2は、表示体の製造工程の一例の概略を示すフローチャートである。
【
図3】
図3は、第1の実施形態の各工程におけるマーク形成面の状態を模式的に示す図である。
【
図4】
図4は、除去工程の一例の概略を示すフローチャートである。
【
図5】
図5は、除去工程におけるマーク形成面の状態を模式的に示す図である。
【
図6】
図6は、実施形態に係る成形品の形状の一例の概略を示す図である。
【
図7】
図7は、実施形態に係る治具の構成例の概略を示す図である。
【
図8】
図8は、第2の実施形態に係る表示体の構成例の概略を示す平面図である。
【
図9】
図9は、第2の実施形態に係る塗装工程の一例の概略を示すフローチャートである。
【
図10】
図10は、第2の実施形態に係る除去工程の一例の概略を示すフローチャートである。
【
図11】
図11は、第2の実施形態の各工程におけるマーク形成面の状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[第1の実施形態]
第1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、例えばエンブレムと呼ばれる乗り物などに取り付けられる外装装飾部品といった表示体の製造方法に関する。
【0010】
〈表示体について〉
図1は、本実施形態による製造方法で作製される表示体1の構成例の概略を示す図である。
図1において、(a)は平面図を示し、(b)は正面図を示す。
【0011】
この表示体1では、基材71のマーク形成面81に所定のマークが形成されている。表示体1は、このマークを表示するものである。基材71は、例えば、合成樹脂で形成されている。基材71のマーク形成面81は、凹凸がほぼない滑らかな面となっている。マーク形成面81は、中央部が盛り上がるように、わずかに湾曲している。マーク形成面81には、例えば、金属光沢を有する光沢部72と、着色された着色部73とが設けられている。光沢部72は、例えば、マーク形成面81に施されたクロムめっきが見える領域である。着色部73は、例えば、マーク形成面81に施された塗装による塗装膜が見える領域である。着色部73は、細線部82のように、幅が極細い領域も含んでいる。表示体1は、マーク形成面81の裏側に、表示体1を備え付ける際に用いられる複数の突起79を備える。
【0012】
〈表示体の製造方法について〉
図2は、表示体1の製造工程の一例の概略を示すフローチャートである。
図3は、各工程におけるマーク形成面81の状態を模式的に示す図である。
図3において、形成される各層は、分かりやすさのため模式的に厚く描かれており、また、側面の状態などの図示は省略されている。
【0013】
射出成形工程(S10)において、合成樹脂を用いて、表示体1の形状を有する成形品が、射出成形機を用いて成形される。
図3(a)に示すように、この成形品が基材10となる。用いられる合成樹脂は、これに限らないが、例えばABS樹脂である。成形品の形状は、高い精度で管理されることが好ましい。したがって、成形品のそり、歪みを極力小さくし、かつ、安定して生産可能な成形条件を見出すことが好ましい。
【0014】
めっき工程(S20)において、基材10にめっきが施され、
図3(b)に示すように、基材10の上にめっき膜20が形成される。めっきは、これに限らないが、例えば装飾用のクロムめっきである。めっき膜20の厚さは、高い精度で管理されることが好ましい。めっき膜20の厚さの設計値は、例えば、Cu層が12μm、Ni層が8μm、Cr層が0.15μmとすることができる。このとき、めっき膜20全体の厚さのばらつき、すなわち、最大値と最小値との差を、例えば、6μm以内とすることができる。
【0015】
塗装工程(S30)において、めっき膜20の上に、例えば有色の塗料が塗装され、
図3(c)に示すように、塗装膜30が形成される。塗装膜30の厚さは、高い精度で管理されることが好ましい。このため、塗装工程(S30)では、例えば手吹きの塗装ではなく、機械を用いた塗装が行われることが好ましい。例えば、ドラム式塗装機を用いた塗装を採用できる。塗装膜30の厚さの設計値は、例えば、15μmとすることができる。このとき、塗装膜30の厚さのばらつきを、例えば、±3μm以内とすることができる。
【0016】
除去工程(S40)において、除去領域41の塗装膜30が選択的に除去される。塗装膜30の選択的な除去には、除去領域41にレーザーを照射するレーザー加工が用いられる。除去工程の結果、
図3(d)に示すように、除去領域41では、めっき膜20が露出して光沢部21が形成される。一方、除去領域41以外の領域では、塗装膜30が残り、着色部31が形成される。
【0017】
クリア塗装工程(S50)において、マーク形成面81にクリア塗料が塗装され、
図3(e)に示すように、クリア塗装膜50が形成される。クリア塗装膜50により、レーザー加工による加工痕をぼかすことができ、また、表示体1の表面が保護される。このようにして、光沢部21と着色部31とを含み、クリア塗装膜50でコーティングされたマーク形成面81を有する表示体1が形成される。
【0018】
クリア塗装膜50の厚さも、高い精度で管理されることが好ましい。このため、クリア塗装工程(S50)では、機械を用いた塗装が行われることが好ましい。例えば、ドラム式塗装機を用いた塗装が採用され得る。クリア塗装膜50の厚さの設計値は、例えば、15μmとすることができる。このとき、クリア塗装膜50の厚さのばらつきを、例えば、±3μm以内とすることができる。クリア塗装膜50の厚さを高い精度で管理することで、表示体1の光沢部72の光沢感にばらつきが生じない。例えば、クリア塗装膜50が厚すぎると、光沢部72が曇った質感になるおそれがある。
【0019】
組立工程(S60)において、製造上の都合で設けられた不要部分の除去などが行われ、形成された表示体1は出荷できる状態に組み立てられる。本実施形態によれば、レーザー加工を利用して、細線部82において、例えば0.1mmといった、極細い線幅を表すことも可能である。
【0020】
〈除去工程について〉
上述の除去工程(S40)において、除去領域41でめっき膜20には傷などがつくことなく、一方で塗装膜30が完全に除去されるように、レーザー加工機の出力は適切に調整される。例えば、レーザーによるエネルギーが高すぎると、めっき膜20が加熱されて、めっき膜20が基材10に対して膨れるような、基材10とめっき膜20との間の層間剥離が生じることがある。また、レーザーによるエネルギーが高すぎると、めっき膜20に加工痕が生じ、めっき膜20の光沢がなくなることがある。これらのようなことが生じないように、レーザー加工機の出力は調整される必要がある。調整されるレーザー加工機の設定値としては、例えば、レーザー光源に流す電流値、レーザー照射の繰返し周波数、レーザー加工機のアパチャー、すなわち、レーザーのビーム径、加工速度などがある。
【0021】
あるいは、除去工程(S40)は、次のように行われてもよい。
図4は、除去工程(S40)の一例の概略を示すフローチャートである。除去工程(S40)には、レーザー照射工程(S41)と、薄膜除去工程(S42)とが含まれる。
図5は、この除去工程(S40)におけるマーク形成面81の状態を模式的に示す図である。ここで、
図5(a)は
図3(c)と同一であり、
図5(c)は
図3(d)と同一である。
【0022】
図5(a)に示すように、塗装工程によって塗装膜30が形成されたマーク形成面81に対して、レーザー照射工程(S41)では、除去領域41にレーザーが照射される。このとき、レーザー加工機の出力は、
図5(b)に示すように、めっき膜20の上にごく薄い膜39が残るように調整される。このごく薄い膜39は、除去されずに残った塗装膜30の一部であってもよい。また、このごく薄い膜39は、レーザーによって焼かれた塗装膜30の煤など、塗装膜30に由来するものであってもよい。このごく薄い膜を塗薄膜39と称することにする。何れにしても、レーザー照射工程(S41)では、塗装膜30の少なくとも上部はレーザー加工により除去される。
【0023】
薄膜除去工程(S42)では、除去領域41に残った塗薄膜39が溶剤を用いて除去される。溶剤は、これに限らないが、例えばエタノールである。薄膜除去工程(S42)において、マーク形成面81が例えばエタノールで拭かれ、その結果、
図5(c)に示すように、除去領域41の塗薄膜39が取り除かれる。
【0024】
本実施形態のように、除去工程(S40)を、レーザー照射工程(S41)と、薄膜除去工程(S42)との二つの工程に分けることで、レーザー加工機の出力調整は容易となり、光沢部21と着色部31とが共にきれいなマーク形成面81が容易に形成される。
【0025】
例えば、レーザー加工機の出力の調整は、電流値及び周波数の調整で行うことができる。例えば、電流値又は周波数を下げると、熱による基材10とめっき膜20との層間剥離や、めっき表面の損傷といった悪影響が小さくなる。周波数を下げると悪影響が小さくなるのは、周期が長くなるために熱がこもりにくくなるためと考えられる。一方、電流値又は周波数を下げ過ぎると、塗装膜30の除去を十分に行えない。レーザー照射工程(S41)と、薄膜除去工程(S42)との二つの工程に分けることで、レーザー照射のみで塗装膜30を除去する場合と比較して、レーザー加工機の出力設定値の許容される幅が広くなる。
【0026】
YAGレーザー加工機(DW5300;アマダミヤチ社製)の出力は、例えば、電流値を13.5A、周波数を10.0kHz、アパチャーをφ2.3mm、加工速度を250m/秒×2に設定してもよい。
【0027】
〈レーザー加工について〉
除去領域41にレーザーを照射するレーザー加工では、厳密な位置決めが要求される。そこで本実施形態では、成形品とレーザー加工時に成形品を支持する治具とを以下のようにしている。
【0028】
図6は、本実施形態に係る成形品100の形状の一例の概略を示す図である。この例では、1個の成形品100は、4個の表示体1を含む。成形品100は、4個の表示体1を取り囲む第1の支持部110と、第1の支持部110と表示体1とをつないで表示体1を支持する第2の支持部120とを有する。第1の支持部110は、表示体1の裏面と平行に設けられた表示体1を取り囲むような長方形をしている。第2の支持部120は、第1の支持部110の長辺から第1の支持部110の長辺に対して垂直かつ表示体1の裏面と平行に伸びており、そこから90°に屈曲して上方向に伸び表示体1の裏面に垂直に表示体1に接続している。1個の表示体1には、2本の第2の支持部120が接続している。射出成形時には、第1の支持部110はランナーとなり、第2の支持部120はゲートとなる。
【0029】
本実施形態では、レーザー加工時に成形品100を治具に固定するために、成形品100には、ボス130が設けられている。ボス130は、第1の支持部110の四隅に設けられており、第1の支持部110から垂直下方向に伸びている。ボス130は、3°の勾配を有しており、下にある先端側が細くなっている。
【0030】
めっき工程(S20)においては、めっき層内での加熱、乾燥工程での加熱などで、成形品100は変形するおそれがある。めっき工程(S20)では、成形品100は、第1の支持部110の長辺の中点である保持点190で保持される。保持点190の一点で保持されることで、成形品100の変形は、比較的小さくなる。
【0031】
図7は、本実施形態に係る治具200の構成例の概略を示す図である。治具200は、複数の成形品100が固定されるように、複数の固定ユニット201を備える。各々の固定ユニット201は、成形品100の表示体1を含む第1の支持部110の内側部分が配置される台座210を備える。台座210は、略長方形状をしている。固定ユニット201は、台座210の四隅の外側に、成形品100のボス130が差し込まれる穴220を備える。固定ユニット201は、台座210の長辺と対向するように、リブ230を備える。リブ230は、第1の支持部110の長辺を台座210と共に挟むように構成されている。台座210の上面には、表示体1の突起79が嵌まるように設けられた窪み240と、成形品100の第2の支持部120が挟まれるように設けられた挟持部250とが形成されている。
【0032】
上述の治具200では、成形品100のボス130が穴220に差し込まれる。これによって、成形品100の位置決めが行われるとともに、第1の支持部110に変形が生じていてもこの変形は矯正される。さらに、第1の支持部110の位置決めを行うリブ230が設けられていることで、第1の支持部110の撓みが矯正され、正確な位置決めが行われる。各表示体1の位置も、窪み240と突起79との嵌め合い、及び、挟持部250と第2の支持部120との嵌め合いによって調整される。ここで、挟持部250と第2の支持部120の間には、わずかな隙間ができるように、挟持部250と第2の支持部120との寸法は調整されている。例えば、成形品100の射出成形品と挟持部250との間隙が片側0.1mmとなるように調整されている。このとき、成形品100のめっき膜厚は、約0.03mmであるので、実質の間隙は約0.07mmとなる。
【0033】
治具200は、加工精度と強度とを得るために、金属で形成されている。また、治具200は、熱伝導性がよいことが好ましい。治具200は、例えば、アルミニウム合金(A7075)で形成されている。
【0034】
表示体1と台座210とが接触するなど、成形品100と治具200とはできる限り接触するように構成されている。このような構成により、レーザー加工時に表示体1で発生する熱が、治具200へと伝達され、表示体1が高温になることが防がれる。
【0035】
本実施形態の表示体1の製造方法によれば、表示体1の凹凸に依存しないで除去領域41を設定することができる。このため、製造可能な表示体1の意匠の自由度が高くなる。また、本製造方法によれば、レーザー加工を利用して、細線部82において、例えば0.1mmといった、極細い線幅を表すことも可能である。また、光沢部72と着色部73との境界をくっきりとしたシャープなものにすることができる。また、印刷など工程による場合よりも、塗膜などは剥がれにくい。また、マーク形成面81が多少湾曲していても、問題なく加工が可能である。
【0036】
[第2の実施形態]
第2の実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0037】
図8は、第2の実施形態に係る表示体2の構成例の概略を示す平面図である。第1の実施形態の表示体1では、着色部73が一色であったのに対して、第2の実施形態の表示体2では、着色部が二色になっている。すなわち、表示体2は、マーク形成面81に、光沢部72に加えて、第1の着色部75と第2の着色部76とを含む。第1の着色部75と第2の着色部76とは、互いに色が異なる。
【0038】
このような表示体2を製造するために、本実施形態では、塗装工程(S30)及び除去工程(S40)が第1の実施形態と異なる。
図9は、第2の実施形態に係る塗装工程(S30)の一例の概略を示すフローチャートである。
図10は、第2の実施形態に係る除去工程(S40)の一例の概略を示すフローチャートである。
図11は、各工程におけるマーク形成面81の状態を模式的に示す図である。
図11において、形成される各層は、分かりやすさのため模式的に厚く描かれており、また、側面の状態などの図示は省略されている。
【0039】
本実施形態の塗装工程(S30)では、まず、第1の塗装工程(S31)において、めっき膜20の上に、第1の色を有する第1の塗料が塗装され、
図11(a)に示すように、第1の塗装膜33が形成される。続いて、第2の塗装工程(S32)において、第1の塗装膜33の上に、第2の色を有する第2の塗料が塗装され、
図11(b)に示すように、第2の塗装膜34が形成される。このように、本実施形態では塗装膜30は、第1の塗装膜33と第2の塗装膜34とを含む。
【0040】
除去工程(S40)では、まず、第1の除去工程(S43)において、めっき膜20が見える光沢部72が形成される。すなわち、光沢部72に対応する除去領域41において、第1の塗装膜33及び第2の塗装膜34を含む塗装膜30が、選択的に除去される。塗装膜30の選択的な除去には、除去領域41にレーザーを照射するレーザー加工が用いられる。第1の除去工程(S43)の結果、
図11(c)に示すように、除去領域41では、めっき膜20が露出して光沢部21が形成される。一方、除去領域41以外の領域では、塗装膜30が残っている。
【0041】
続いて、第2の除去工程(S44)において、第1の塗装膜33が見える第1の着色部75が形成される。すなわち、第1の着色部75に対応する半除去領域42において、第2の塗装膜34が、第1の塗装膜33を残して選択的に除去される。第2の塗装膜34の選択的な除去には、半除去領域42にレーザーを照射するレーザー加工が用いられる。第2の除去工程(S44)の結果、
図11(d)に示すように、半除去領域42では、第1の塗装膜33が露出して第1の着色部35が形成される。除去領域41でも半除去領域42でもない領域では、第2の塗装膜34が残り、第2の着色部36となる。なお、第1の除去工程(S43)と第2の除去工程(S44)との順序は、逆でもよい。
【0042】
その後、クリア塗装工程(S50)によって、マーク形成面81にクリア塗料が塗装され、
図11(e)に示すように、クリア塗装膜50が形成される。このようにして、光沢部21と第1の着色部35と第2の着色部36とを含み、クリア塗装膜50でコーティングされたマーク形成面81を有する表示体2が形成される。
【0043】
本実施形態によれば、マーク形成面81に光沢部21の他に色が異なる複数種類の領域を形成することができるので、デザインの自由度が向上する。同様に3色以上によってマーク形成面81が形成されてもよい。
【0044】
また、本実施形態においても、第1の実施形態の場合と同様に、除去工程は、レーザー照射工程と薄膜除去工程とを含んでいてもよい。すなわち、レーザー照射工程でごく薄い膜が残るようにレーザーが照射され、その後、薄膜除去工程でこの薄膜が溶剤を用いて除去されてもよい。
【0045】
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0046】
1,2…表示体
10…基材
20…めっき膜
21…光沢部
30…塗装膜、33…第1の塗装膜、34…第2の塗装膜
31…着色部、35…第1の着色部、36…第2の着色部
39…塗薄膜
41…除去領域、42…半除去領域
50…クリア塗装膜
71…基材
72…光沢部
73…着色部、75…第1の着色部、76…第2の着色部
79…突起
81…マーク形成面
82…細線部
100…成形品
110…第1の支持部
120…第2の支持部
130…ボス
190…保持点
200…治具
201…固定ユニット
210…台座
220…穴
230…リブ
240…窪み
250…挟持部