(57)【要約】【課題】直線状の複数方向の微細な交叉溝を形成するエアーブラスト装置において、そのブラスト加工工程の前後工程を無くし、ブラスト加工時間を削減し、トータル加工コストを低減して、交叉溝とその交叉部の深さを均一に加工することができる形成方法を提供することにある。【解決手段】平板状のワークの表面にマスクを使用せずに交叉する第１の方向の溝をブラスト加工し、次いで前記第１の方向の溝の全面に被覆材を付設した後、前記第１の方向の溝に交叉する必要本数の第２、第３、．．．．の方向の溝をブラスト加工するようにする。【選択図】図５
2004230529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のワークの表面にマスキングをせずに圧縮気体と混合した噴射材をダイレクトに噴射して、直線状の複数方向の溝から成る交叉溝とその交叉部を形成するブラスト加工において、その加工工程を、第１の方向の溝を形成する第１工程と、該第１の方向の溝に被覆材を付設する第２工程と、前記第１の方向の溝に交叉する第２、第３、．．．．の必要方向の溝を順次ブラスト加工する第３、第４、．．．．工程と、を備えたことを特徴とするエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法。
【請求項２】
前記請求項１に記載の第２工程の被覆材を付設する手段を、第１工程における第１の方向の溝をブラスト加工しながら追従してその第１の方向の溝に被覆材を付設する手段、又は第１工程における第１の方向のすべての溝のブラスト加工を終了してからその第１の方向のすべての溝に被覆材を同時に付設する手段、のどちらか一方の手段を用いたことを特徴とするエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法。
【請求項３】
前記請求項１、又は請求項２に記載の被覆材が、丸形の断面形状をし、その外径寸法を第１の方向の溝の幅の８０％〜１００％とした金属製線材から成ることを特徴としたエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法。
【請求項４】
第１の方向の溝と該第１の方向の溝に交叉する第２、第３、．．．．の必要方向の溝の幅と深さの加工寸法を１００μｍ〜５００μｍとし、その第１、第２、第３、．．．．の方向の溝の幅と深さの加工公差を前記加工寸法の±１０％、にすると共に、第１、第２、第３、．．．．の方向の溝が形成する交叉部の深さの加工公差を前記第１、第２、第３、．．．．の方向の溝の深さの加工公差と同一にしたことを特徴とする請求項１、乃至請求項３に記載のエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮気体と混合された噴射材を噴射ノズルより噴射して形成するエアーブラスト装置により、精密万能投影機のディスプレイや、ガラス基板、半導体ウエハー、などのような平板状のワークの表面に微細な交叉溝を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平板状のワークの表面に溝を形成する方法には、カッターを用いて機械的に切削形成するるダイシング加工法や、化学的溶液を用いて浸潤させ溶解形成するエッチング加工法や、圧縮気体に混合した噴射材を衝突させてその研磨力により形成するブラスト加工法などがあって、前記の各加工法の特徴を比較すると、微細溝の加工とその精度、加工が可能なワークの材質、、加工後の後処理、加工コスト、などの点で総合的に優れているブラスト加工法が広く採用されている。
【０００３】
前記ブラスト加工法によって溝を形成する形成方法を記載した開示文献に、特許文献１（特開２００２−１４４２３３号公報）があって、以下、その特許文献１について説明する。
【０００４】
特許文献１に記載の溝の形成方法は、請求項１に記載のように、「母材（ワーク）の表面に、硬化後において耐サンドブラスト性（耐ブラスト性）を有し、かつ有機溶剤による膨潤、溶解性を有する樹脂からなるマスキング層を凹溝加工部を除く部位にスクリーン印刷する工程と、上記マスキング層の上からサンドブラスト加工（噴射材に砂を用いたブラスト工法のひとつ）を行い、母材の表面に凹溝を加工する工程と、上記マスキング層を有機溶剤で膨潤、溶解させることで上記マスキング層を母材から剥離、除去する工程」と、を備えたブラスト加工法による凹溝加工方法である。
【０００５】
本法は、溝の形成部を開口としその他を覆うようにしたマスクをワークの表面に付設した「マスキング法」のブラスト加工法であって、そのブラスト工程の前工程にマスキング層を形成する工程と、後工程にマスキング層を剥離・除去する工程を必要とするものであり、また、溝の加工深さを均一にするためには、噴射ノズルを図８の走査軌跡２２に示すような制御走査し、溝を形成しないマスキング部も含めたワーク全面に噴射材を噴射させる必要があって、該「マスキング法」は、マスクの製作費用と、そのマスキングの前後工程（マスクの形成と剥離）が必要で、且つ、そのブラスト工程においては、溝の形成部以外も含めたワーク全面に噴射材を噴射させるブラスト加工時間と、その噴射材の消耗、とを要するなどの問題点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４４２３３号公報
【０００７】
一方、ブラスト加工法には、本法とは別にマスキングを付設せずにワークの表面にダイレクトに噴射材を噴射してブラスト加工をする「マスク・レス法」があり、該「マスク・レス法」による交叉溝の形成方法は、前記のような「マスキング法」が抱えている問題点は解決するが、例えば、加工幅が０．５ｍｍ以下の微細な交叉溝であって、該交叉溝とその交叉部の加工深さを均一に形成することを目的とする場合には、次に示すような問題がある。
【０００８】
一方の溝をブラスト加工した後、その一方の溝に交叉する他方の溝のブラスト加工をする上において、噴射ノズルの、走査回数を１回（１ｐａｓｓ）にし、噴射停止と、噴射停止状態で走査する時間（一方の溝の幅方向を通過する時間）と、噴射開始と、を制御して一方の溝に対して二重噴射を避けるようにしなければならず、ブラスト加工する溝の加工幅が、例えば、０．５ｍｍ以下の微細な交叉溝を形成する場合には、噴射ノズルの走査速度を２ｍｍ／秒、前後とし、前記噴射停止状態で噴射ノズルを走査させる時間、つまり、噴射材の噴射停止と噴射開始のレスポンスを０．２５秒、以下にする必要がある。しかし、この噴射材の噴射停止と噴射開始のレスポンスに関する制御機能は、通常、０．３秒、程度までであって、このような状態で０．５ｍｍ以下の微細な交叉溝のブラスト加工をすると、その交叉部において二重噴射が避けられず、交叉する溝とその交叉部の加工深さを均一にすることできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
直線状の複数方向の微細な交叉溝を形成するエアーブラスト装置において、そのブラスト加工工程の前後工程を無くし、ブラスト加工時間を削減し、トータル加工コストを低減して、交叉溝とその交叉部の深さを均一に加工することができる形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
平板状のワークの表面にマスクを使用せずに交叉する第１の方向の溝をブラスト加工し、次いで前記第１の方向の溝の全面に被覆材を付設した後、前記第１の方向の溝に交叉する必要本数の第２、第３、．．．．の方向の溝をブラスト加工するようにする。以下に、その形成方法を詳細に説明する。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明は、平板状のワークの表面にマスキングをせずに圧縮気体と混合した噴射材をダイレクトに噴射して、直線状の複数方向の溝から成る交叉溝とその交叉部を形成するブラスト加工において、その加工工程を、第１の方向の溝を形成する第１工程と、該第１の方向の溝に被覆材を付設する第２工程と、前記第１の方向の溝に交叉する第２、第３、．．．．の必要方向の溝を順次ブラスト加工する第３、第４、．．．．工程と、を備えたことを特徴とするエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法である。さらに、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の第２工程の被覆材を付設する手段を、第１工程における第１の方向の溝をブラスト加工しながら追従してその第１の方向の溝に被覆材を付設する手段、又は第１工程における第１の方向のすべての溝のブラスト加工を終了してからその第１の方向のすべての溝に被覆材を同時に付設する手段、のどちらか一方の手段を用いたことを特徴とするエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法である。さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１、又は請求項２に記載の被覆材が、丸形の断面形状をし、その外径寸法を第１の方向の溝の幅の８０％〜１００％とした金属製線材から成ることを特徴としたエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法である。さらに、請求項４に記載の発明は、第１の方向の溝と該第１の方向の溝に交叉する第２、第３、．．．．の必要方向の溝の幅と深さの加工寸法を１００μｍ〜５００μｍとし、その第１、第２、第３、．．．．の方向の溝の幅と深さの加工公差を前記加工寸法の±１０％、にすると共に、第１、第２、第３、．．．．の方向の溝が形成する交叉部の深さの加工公差を前記第１、第２、第３、．．．．の方向の溝の深さの加工公差と同一にしたことを特徴とする請求項１、乃至請求項３に記載のエアーブラスト装置による微細な交叉溝の形成方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、精密万能投影機用のディスプレイの中心を通り、そのＸ−Ｙ方向に交叉する加工幅と加工深さを１００μｍとした交叉する基線（微細な交叉溝）をブラスト加工によって形成する加工方法を一実施例として、そのブラスト加工データーと図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１３】
【実施例】
図１は、本発明の実施例のワーク１に用いた外径寸法がφ３００ｍｍ、材質がガラス製の精密万能投影機用のディスプレイの平面図であって、該ワーク１の表面には、その中心を通る第１の方向（Ｙ方向）の溝２と、第２の方向（Ｘ方向）の溝３と、から成る交叉溝（基線）と、その交叉部４が形成されている。図２は、図１に示す交叉溝（基線）の第２の方向（Ｘ方向）の溝３をブラスト加工する際に、既に形成されている第１の方向（Ｙ方向）の溝２の交叉部４に噴射材の衝突を阻止するために、その第１の方向（Ｙ方向）の溝２に被覆材５を付設した状態を示す部分断面図である。
【００１４】
図３は、第１の方向の溝をブラスト加工しながら追従してその第１の方向の溝に被覆材を付設する被覆材付設手段６を設けた状態を示すエアーブラスト装置の概要説明図であって、該被覆材付設手段６は、両端に被覆材５の固定具７、７を有する加工テーブル８と、該加工テーブル８の上面に載置固定したワーク１の表面をその上方から噴射材を噴射させてブラスト加工をする噴射ノズル９をＸ−Ｙ方向に制御走査させる走査手段１０に前記噴射ノズル９の進行方向とは逆方向に向けて設けられた上下動制御される支持具１１を介して被覆材５を巻き付けた回転体１２と、から成るものである。このように構成された被覆材付設手段６は、被覆材５の一端を加工テーブル８の一方の固定具７に懸架させた後、噴射ノズル９を走査手段１０の制御走査によって噴射材を噴射させながら第１の方向となる図中の矢印方向に噴射ノズル９を走査させながら噴射材を噴射させれば、第１の方向の溝が形成されると同時に、被覆材付設手段６の回転体１２が図中の矢印方向に追従して移動しながら回転し、被覆材５が緊張状態となって第１の方向の溝に付設される。前記噴射ノズル９が加工テーブル８の他方に到達すれば、第１の方向の溝形成が終了すると共に、その走査手段１０がさらに図中の矢印方向に進行して回転体１２がワーク１の外側まで移動した後、支持具１１が降下して被覆材５を加工テーブル８の他方の固定具７に懸架して、第１の方向の溝全面に被覆材５が緊張状態で付設されるものである。なお、前記被覆材付設手段６の別の方法として、第１工程における第１の方向のすべての溝のブラスト加工を終了してからその第１の方向のすべての溝に被覆材を同時に付設するようにした、図示しない被覆材を張設した張設枠を準備しても良い。
【００１５】
図４は、図３に示す被覆材５をφ８０μｍの鋼線とした被覆材付設手段６を設けたエアーブラスト装置を用い、表１に示す加工条件により図１に示す精密万能投影機用のディスプレイの中央に、加工幅が１００μｍの第１の方向（Ｙ方向）の溝２と、第２の方向（Ｘ方向）の溝３と、から成る交叉溝（基線）をブラスト加工して形成された交叉部４をＣＣＤカメラにより撮影した拡大平面写真図である。図５は、図４に示す交叉部４のＡ−Ａ対角線上の加工幅とその加工深さをレーザー測定器によって測定した結果の交叉部形成曲線図であって、図中の実線が、前記表１に示す加工条件で第１の方向の溝をブラスト加工し形成したのち、該第１の方向の溝に被覆材５を付設して第２方向の溝をブラスト加工し形成した本発明の実施例であり、図中の点線が、第１の方向の溝に被覆材５を付設せずに第２方向の溝をブラスト加工し形成した比較例であって、その測定値を表２に示す。
【００１６】
【表１】
2004230529.tif 000003
【００１７】
【表２】
2004230529.tif 000004
【００１８】
図６は、前記本発明の実施例で形成された第１の方向の溝の加工幅とその加工深さをレーザー測定器によって測定した結果の形成曲線図であって、その測定値を表３に示し、図７は、同じく第２の方向の溝の加工幅とその加工深さを測定した結果の形成曲線図であって、その測定値を表４に示す。
【００１９】
【表３】
2004230529.tif 000005
【００２０】
【表４】
2004230529.tif 000006
【００２１】
このように構成された本発明は、図３に示すような被覆材付設手段６により、第１の方向の溝２を形成しながら追従してその第１の方向の溝２に被覆材５を自動的に付設することができるから、第１の方向の溝２のブラスト加工が終了すれば、被覆材５を付設する工程を別に設けることなく第２の方向の溝３のブラスト加工をする準備が完了する。即ち、第２の方向の溝３をブラスト加工する際に、噴射材の噴射停止と噴射開始の噴射制御を必要とせず、連続して噴射させながら噴射ノズル９を第２の方向に進行させる走査制御のみで、既に形成済みの第１の方向の溝２に噴射材を衝突させることなく交叉する第２の方向の溝３を形成することができる。
【００２２】
また、加工幅が１００μｍの交叉溝の幅と深さの目標とする加工精度は、請求項３に記載の交叉溝の加工幅の公差と、交叉溝及び交叉部の加工深さの公差である交叉溝の加工幅×（±１０％）より、９０μｍ〜１１０μｍの範囲にすることであり、第１の方向の溝の結果を示す図６と表３と、第２の方向の溝３の結果を示す図７と表４と、交叉部４の結果を示す図５（実線）と表２（実施例）より、第１の方向の溝２と、第２の方向の溝３の加工幅が、１０５μｍ、１０５μｍ、加工深さが、１０１μｍ、１０５μｍ、１０７μｍ、であって、前記の加工精度をすべて満足するものである。
【００２３】
また、本発明の形成方法による図１に示すφ３００ｍｍのワーク１の溝２、及び溝３の、各々のブラスト加工時間は、２．５ｍｉｎであって、１個のワーク１に要する総ブラスト加工時間は、５．５ｍｉｎ〜６．０ｍｉｎで終了した。これに対し、図８に示した溝の形成部を開口としその他を覆うようにしたマスク２１を、ワーク１の表面に付設した「マスキング法」によれば、噴射材の噴射軌跡２２（噴射ノズルの走査軌跡）は、図示の如く噴射開始点２３から噴射終了点２４まで噴射ノズルを走査させてワーク１の全面に噴射材を噴射させなければならず、その加工深さを１００μｍにするためには、その走査回数を２回（２ｐａｓｓ）にしなければならず、１個のワーク１に要する総ブラスト加工時間は、約１００ｍｉｎを要した。従って、本発明の形成方法の総ブラスト加工時間は、従来の「マスキング法」と比較して１／１６〜１／１７であって、そのブラスト加工時間を飛躍的に短縮することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかのように、本発明は、「マスキング法」において必要な、マスクの形成工程と剥離工程を必要としない「マスク・レス法」による微細な交叉溝の形成方法であって、そのエアーブラスト装置に設けた被覆材付設手段により既に形成済みの第１の方向の溝にその溝を形成しながら手間を掛けずに自動的に被覆材を付設して、第１の方向の溝の交叉部に噴射材を衝突させることなく第２の溝を形成できるから、加工工程数と、加工時間と、加工コスト、を削減ができ、交叉溝とその交叉部の加工深さを均一に加工することができるものであって、工業的価値極めて大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例のワークに用いた精密万能投影機用のディスプレイの平面図である。
【図２】図１に示す交叉溝（基線）の第１の方向（Ｙ方向）の溝２に、被覆材５を付設した状態を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係るエアーブラスト装置に、一実施例の被覆材付設手段を設けた状態示す概要説明図である。
【図４】図１に示すワークの交叉溝が形成する交叉部の拡大平面写真図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ対角線上の幅とその深さに関し、第１の方向の溝に被覆材を付設した後、第２の方向の溝をブラスト加工して形成された本発明の実施例による交叉部と、その比較例としての第１の方向の溝に被覆材を付設せずに第２の方向の溝をブラスト加工して形成された交叉部と、をレーザー測定器を用いて測定した結果を示す交叉部形成曲線図である。
【図６】本発明の実施例により、加工形成された交叉溝（基線）の第１の方向の溝の加工幅と加工深さをレーザー測定器により測定した結果を示す溝形成曲線図である。
【図７】本発明の実施例により、加工形成された交叉溝（基線）の第２の方向の溝の加工幅と加工深さをレーザー測定器により測定した結果を示す溝形成曲線図である。
【図８】図１に示すワークの表面にマスクを付設して交叉溝（基線）を形成する場合の、噴射材の噴射軌跡（噴射ノズルの走査軌跡）を示す平面図である。
【符号の説明】
１    ワーク
２    第１の方向の溝
３    第２の方向の溝
４    交叉部
５    被覆材
６    被覆材付設手段
７    固定具
８    加工テーブル
９    噴射ノズル
１０    走査手段
１１    支持具
１２    回転体
【図１】
2004230529.tif 000007
【図２】
2004230529.tif 000008
【図３】
2004230529.tif 000009
【図４】
2004230529.tif 000010
【図５】
2004230529.tif 000011
【図６】
2004230529.tif 000012
【図７】
2004230529.tif 000013
【図８】
2004230529.tif 000014