(57)【要約】【課題】高精度な微細傾斜面のピッチ、傾斜角を、高価な高分解能のレンズを使用せずに形成する。【解決手段】ＹＡＧ−ＦＨＧ（波長２６６ｎｍ）、パルス幅１５ｎ秒、ビーム径φ２０μｍ、ビームプロファイルはガウシアン型のものを用い、フルエンス１．８μＪ／パルス、１箇所当たりに１パルスの照射を行い、ポリイミドフィルム表面に傾斜面を作成する。φ２０μｍのビームを交互に重ね合わせて照射すると、フィルム表面は部分ごとに与えられたエネルギーの総和の大きさにしたがって深く加工され、ビーム径の半分である１０μｍピッチの傾斜面を形成することができる。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー照射手段によりパルス発振レーザーを被加工物に照射して被加工物の表面に凹穴を形成し、この凹穴により微細傾斜面を得る微細傾斜面の加工方法において、
１ビームで被加工物の表面に形成される凹状の窪みを、１箇所以上重ね合わせることを特徴とする微細傾斜面の加工方法。
【請求項２】
前記レーザーは、１９３〜５３２ｎｍの波長又は被加工物に対する反射率が４０％以下の波長又は被加工物に対する吸収係数が２０００ｃｍ−１以上の波長をもち、５０ｎ秒以下のパルス幅をもつことを特徴とする請求項１記載の微細傾斜面の加工方法。
【請求項３】
前記ビーム径を変更して前記微細傾斜面のピッチを変更することを特徴とする請求項１又は２記載の微細傾斜面の加工方法。
【請求項４】
前記レーザーのフルエンス、又はデフォーカス、又は照射回数を変更して、前記微細傾斜面の傾斜角を変更することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の微細傾斜面の加工方法。
【請求項５】
ミラー系走査手段、又は前記被加工物を保持して前記レーザーと交差する方向に移動する被加工物移動手段、又は音響光学偏向器を用いて、前記被加工物に対する前記レーザーの照射位置を変更することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載の微細傾斜面の加工方法。
【請求項６】
前記被加工物は防眩性反射防止フィルムであることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つ記載の微細傾斜面の加工方法。
【請求項７】
前記被加工物は防眩性反射防止フィルム用エンボス版であることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つ記載の微細傾斜面の加工方法。
【請求項８】
前記被加工物がローラであり、前記ローラの回転と、前記レーザー照射手段の前記ローラ軸方向への移動とにより、ローラ周面に微細傾斜面を形成することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つ記載の微細傾斜面の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子、金属、セラミックなどの被加工物の表面に微細凹凸を形成し、この凹穴により微細傾斜面を得る微細傾斜面の加工方法に関するものであり、特に、微細凹凸による傾斜面のピッチ及び傾斜角を任意に変更して形成することにより、被加工物に様々な表面機能を付与する加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物の表面に微細凹凸を形成することにより、様々な機能を付与することができる。例えば、光学機能として、反射防止、集光、分散、光散乱方向制御など、界面機能として、摩擦低減、耐磨耗性向上、流体抵抗低減などの機能を被加工物表面に付与することができる。また、表面微細加工により、成形品の外観、質感の改良を行うこともできる。
【０００３】
表面微細加工方法として、特許文献１に示されているように、レーザー加工が１つの方法として一般的に用いられている。レーザーによる加工は、加工速度が高速であり、しかもレーザー照射とクリーニングだけのシンプルな工程で加工が可能であるという利点をもつ。レーザーの種類としては、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザーが一般的に用いられている。そして、波長、ビーム径、フルエンス、パルス幅、照射回数、デフォーカス、材料の加工性などのレーザー条件を制御することによって加工形状の制御を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１５１５８４（第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザーによる加工では、熱によって被加工物表面を溶融して加工を行うため、微細傾斜面のピッチ及び傾斜角を高精度に制御することができず、ビーム径と正確に同じ径の微細傾斜面を形成することができないという問題がある。またレーザーで微細な加工を行うためにはビーム径を小さくしなければならないが、ビーム径を小さくするためには高価な高分解能のレンズが必要とされていた。さらに、高分解能のレンズを使用してもビーム径は数μｍ程度までしか絞り込むことができなかった。
【０００６】
本発明は、上記各問題点を解決するため、微細傾斜面の加工方法に関して、そのピッチ及び傾斜角を、高価な高分解能のレンズを使用せずに形成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の微細傾斜面の加工方法は、レーザー照射手段によりパルス発振レーザーを被加工物に照射して被加工物の表面に凹穴を形成し、この凹穴により微細傾斜面を得る微細傾斜面の加工方法において、１ビームで被加工物の表面に形成される凹状の窪みを、１箇所以上重ね合わせることを特徴とする。また、前記レーザーは、１９３〜５３２ｎｍの波長又は被加工物に対する反射率が４０％以下の波長又は被加工物に対する吸収係数が２０００ｃｍ−１以上の波長をもち、５０ｎ秒以下のパルス幅をもつことが好ましい。
【０００８】
また、前記ビーム径を変更して前記微細傾斜面のピッチを変更することが好ましい。また、前記レーザーのフルエンス、又はデフォーカス、又は照射回数を変更して、前記微細傾斜面の傾斜角を変更することが好ましい。また、ミラー系走査手段、又は前記被加工物を保持して前記レーザーと交差する方向に移動する被加工物移動手段、又は音響光学偏向器を用いて、前記被加工物に対する前記レーザーの照射位置を変更することが好ましい。
【０００９】
また、前記被加工物は防眩性反射防止フィルムであることが好ましい。また、前記被加工物は防眩性反射防止フィルム用エンボス版であることも好ましい。また、前記被加工物がローラであり、前記ローラの回転と、前記レーザー照射手段の前記ローラ軸方向への移動とにより、ローラ周面に微細傾斜面を形成することも好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施したレーザー加工装置の概略図である。レーザー発信器１０から出力されたレーザー光は、ミラー１２によって方向が変えられ、集光レンズ１４によって集光され、被加工物１６に入射する。被加工物１６を載置したＸＹステージ１８が直交する２方向に移動することにより、レーザー光を被加工物１６上の任意の位置に照射することができる。
【００１１】
１９３〜５３２ｎｍの波長、又は被加工物に対する反射率が４０％以下の波長又は被加工物に対する吸収係数が２０００ｃｍ−１以上の波長をもち、５０ｎ秒以下のパルス幅をもつ短波長短パルスレーザーを用いると、レーザー光の光子エネルギーが高く、被加工物への光吸収もよくなるため、アブレーション（材料表面での化学結合を切断する）加工となり、１００ｎｍ単位の高精度な微細傾斜面のピッチ、傾斜角の制御が可能となる。なお、さらに好ましくは１９３〜３５５ｎｍの波長又は被加工物に対する反射率が３０％以下の波長又は被加工物に対する吸収係数が３０００ｃｍ−１以上の波長をもち、１０ｎ秒以下のパルス幅をもつレーザーを使用する。なお、被加工物に対する反射率及びパルス幅の下限値は特に限定されないが、これらの値は小さければ小さいほどよい。また、被加工物に対する吸収係数の上限値もまた特に限定されないが、この値は大きければ大きいほどよい。
【００１２】
このような特徴をもつ短波長短パルスレーザーを用いて、被加工物１６上に形成される凹状窪みの一部を重ね合わせて加工を行う。このようにすれば、ビーム径以下のサイズの微細傾斜面のピッチを形成することが可能になる。
【００１３】
図２に示す実施形態では、図１に示すＸＹステージ１８によって被加工物１６を移動させる代わりに、ガルバノミラー２０を用いて被加工物１６上の任意の位置にレーザー光を照射している。ガルバノミラー２０は、Ｘ軸反射ミラー２０ａとＹ軸反射ミラー２０ｂとからなり、この２つのミラーが互いに直交する方向で反射角を変化させることにより、レーザー光の照射位置を２方向に変化させている。したがって、固定ステージ２２を用いて被加工物１６の任意の位置に凹穴を形成することができる。
【００１４】
また、図３に示す実施形態では、回転することによってレーザー光の反射角を変化させるポリゴンミラー２４と、ポリゴンミラー２４の回転方向と直交する１方向に移動する１軸移動ステージ２６を用いることによって被加工物１６上の任意の位置にレーザー光を照射することを可能にしている。
【００１５】
さらに、図４に示す実施形態では、ポリゴンミラー２４の代わりに音響光学偏向器であるＡＯＤ（Ａｃｏｕｓｔｏ  Ｏｐｔｉｃ  Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）２８を用いている。ＡＯＤ２８は波長が４００ｎｍ以上のレーザー光の出射方向を制御するものであるが、レーザー光がＡＯＤ２８を通過した後で波長変換素子３０によってレーザー光をさらに短波長にして被加工物１６上に照射させることができる。
【００１６】
図５に示す実施形態では、ロール３２周面の任意位置にレーザー加工を行うため、ロール３２を回転させるロール回転手段３４と、ロール軸方向にレーザー照射部３５を移動させるシフト機構３６とを備えている。さらにＡＯＤ２８を組み合わせることによって細かい照射位置制御を行っているが、ＡＯＤ２８に代えてガルバノミラー２０又はポリゴンミラー２４を用いてもよい。
【００１７】
また、被加工物として、高分子、金属、セラミック等を用いることができるが、本発明は防眩性反射防止フィルムや防眩性反射防止フィルム用エンボス版を製造する方法として特に有用であり、例えばポリイミドフィルムや酸化クロム板を好ましく用いることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。
【００１９】
［実施例１］
図１に示したレーザー加工装置において、レーザー発信器１０としてＹＡＧ−ＦＨＧ（波長２６６ｎｍ）、パルス幅１５ｎ秒、ビーム径φ２０μｍ、ビームプロファイルはガウシアン型のものを用い、フルエンス１．８μＪ／パルス、１箇所当たりに１パルスの照射を行った。１パルスで加工される凹状窪みの一部を重ね合わせて、被加工物１６であるポリイミドフィルム表面に傾斜面を作成した。
【００２０】
図６（Ａ）の平面図に示すように、φ２０μｍのビームを交互に重ね合わせて照射すると、ビームのもつエネルギーは（Ｂ）の断面図に示すようにポリイミドフィルム表面に加えられる。フィルム表面は部分ごとに与えられたエネルギーの総和の大きさにしたがって深く加工されるので、結果として（Ｃ）の断面図に示す形状に加工される。この方法により、ビーム径の半分である１０μｍピッチの傾斜面を形成することができた。
【００２１】
また、この原理を利用してポリイミドフィルム表面にφ２０μｍのビームをランダムに照射したところ、ビーム径以下のピッチをもつランダムな傾斜面を形成することができた。なお、１ｃｍ２  当たりの窪み形成個数は約８０万個である。この傾斜面について表面粗さを表すＲｓｍ（輪郭曲線要素の平均長さ）を計測したところ、Ｒｓｍは１３〜２０μｍであった。光散乱方向制御の一例である防眩性の評価を行った結果、モアレや干渉縞のない防眩性を実現できていることが確認された。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の微細傾斜面の加工方法によれば、パルス発信レーザーを集光レンズで絞込んで被加工物に照射し、１ビームで被加工物の表面に凹状の窪みを１箇所以上重ね合わせて加工を行うことにより、高精度な微細傾斜面のピッチ及び傾斜角を、高価な高分解能のレンズを使用せずに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したレーザー加工装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるレーザー加工装置の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態におけるレーザー加工装置の概略図である。
【図４】本発明の第４の実施形態におけるレーザー加工装置の概略図である。
【図５】本発明の第５の実施形態におけるレーザー加工装置の概略図である。
【図６】ビーム重ね合わせ照射の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  レーザー発信器
１４  集光レンズ
１６  被加工物
１８  ＸＹステージ
２０  ガルバノミラー
２４  ポリゴンミラー
２６  １軸移動ステージ
２８  ＡＯＤ
３２  ロール
３４  ロール回転部
３６  シフト機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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