(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面に対して、高圧気体によりノズルから噴射材を噴射するサンドブラストの走査処理を行って多数の微小な凹部を分散させることにより表面粗さを変化させるグラデーションパターン形成法において、
10g/min以下とした噴射材の噴射量を±3〜10%の変動量に制御したうえ、ノズル又はワークの走査ピッチを10mm以下、調整量0.1〜5mm、走査速度を300mm/sec以下、噴射圧力を1.50MPa以下、調整量0.001〜0.05MPa、ノズルとワークの間の噴射距離を100〜300mmとして、これらのうちの少なくとも一つを変化させつつ走査処理を行うことにより、 ワークの一端の表面粗さＲａ(JIS B061;1994)を0.02μｍ以上、他端の表面粗さＲａを0.5μｍ以下とし、ワークの一方の端部における表面粗さを中央部より小さく且つ変化の度合いの小さいものとして、表面粗さをワークの一端から他端にかけて曲線的に増加させることを特徴とするグラデーションパターン形成法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鏡面加工された平板状のワークの表面に対して、高圧気体によりノズルから噴射材を噴射するサンドブラストの走査処理を行って、多数の微小な凹部を分散させることにより表面粗さを変化させ、光輝むらの発生しない光拡散面を形成できるグラデーションパターン形成法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータや携帯電話等の液晶表示装置、或いは広告照明、案内表示パネル、時計文字板その他のイルミネーションのバックライト等にはエッジライト型の面光源装置が広く利用されている。このような面光源装置に使用される導光板は、導入された照明光を効率良く出光面からから出射させるために反射面または出射面に光拡散用の凹凸をつけるための梨地加工が施されている。この梨地加工は直接導光板素材に施してもよいし、導光板の成形型の型面に梨地加工を施してこの成形型により導光板を製造することができる。このような梨地加工を施す手段の一つとして、乾式で簡便に高精度な加工を施すことのできるサンドブラスト加工が用いられる。
【０００３】
サンドブラスト加工によって光拡散用の凹凸面を形成するには、導光板素材又は導光板成形型材である平板状のワークの被加工面を鏡面状の平滑な状態とし、この被加工面に噴射材を噴射しつつノズルを、図４に示すように走査線１１に沿って左右に走査させることによって行うことができる。例えば、図５に示すように、先ず、No.1帯域において一定の表面粗さのサンドブラスト加工を施し、次いで、No.2、No.3、No.4帯域と移行するにつれて表面粗さを若干増加させるか減少させながら、サンドブラスト加工によりグラデーションパターンを形成することができる。しかしながら、従来はこの表面粗さの異なる隣り合う帯域の境界、即ち段差部には、図６に示すような見る角度によって浮き上がって導光板の導光に悪影響を及ぼす細長い筋雲状の光輝むら１２が頻発していた。このような光輝むら１２は表面粗さの程度の小さい帯域間の境界に発生し易いものであるが、光輝むら１２は当然に導光板の導光に影響を及ぼし、光の出射にむらを生じて導光板品質を損なうので、この発生は防止せねばならないものである。
【０００４】
サンドブラスト加工によりグラデーションパターンを形成する方法として、例えば特開平８−１６０２２９号公報には導光板、導光板の製造方法他が開示されているが、この公報においては、サンドブラストの加工条件として２００番以下の粗いサンドを用いることが開示されているのみであって、ノズルの寸法、ノズル又はワークの走査ピッチ、走査速度、噴射材の噴射圧力、ノズルとワークの間の噴射距離については何らの開示もなされておらず、単にグラデーションパターン形成法を概念的に開示したに過ぎないものである。通常、サンドブラスト加工においてはφ6 〜φ12mm程度の口径のノズルが用いられるが、このようなノズルを用いた場合にはグラデーションパターンにおける表面粗さの変化を連続的に滑らかに変化させることはできず、階段状に変化するものとなって、表面粗さの異なる隣り合う帯域の境界における細長い筋雲状の光輝むら１２の発生を抑止することが困難である。また、ワークの表面に形成される表面粗さの平均深さが3 〜9 μｍと極めて深く、このようにワークの表面粗さが深いと個々の凹部が光り輝く明白な輝点が発生することとなって導光板としての輝度の均一性が損なわれることとなってしまう。
【０００５】
また、特開平１１−２８１９７６号公報には導光板とその導光板の製造方法他が開示されているが、この開示においても、１００番（平均粒径約１１０μｍ）或いは１００番近傍の噴射材を用いて表面粗さを 3〜7 μｍの深さに形成することが記載されている。従って導光性に問題があることは明らかであるうえに、その他のサンドブラスト加工の条件については何ら開示なされていない点は既記した公報と同じである。また、光輝むら１２や輝点の発生しない良好なグラデーションパターンを形成するに当たって、噴射されるサンドの流量がばらつくと表面粗さがばらついて導光性に問題を生ずることとなる。従って、導光性に優れたグラデーションパターンを形成するには、先ず噴射材の流量を制御して常に一定の噴射材をノズルから噴射するとともに、種々のサンドブラストの加工条件を厳密に制御する必要があるが、従来はこのような厳密な制御がなされていなかったので、導光性に優れた高精細なグラデーションパターンを形成することができなかったのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、導光板又は導光板成形型に光輝むらや輝点の発生しない光拡散面を形成できるグラデーションパターン形成法を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、ワークの表面に対して、高圧気体によりノズルから噴射材を噴射するサンドブラストの走査処理を行って多数の微小な凹部を分散させることにより表面粗さを変化させるグラデーションパターン形成法において、10g/min以下とした噴射材の噴射量を±3〜10%の変動量に制御したうえ、ノズル又はワークの走査ピッチを10mm以下、調整量0.1〜5mm、走査速度を300mm/sec以下、噴射圧力を1.50MPa以下、調整量0.001〜0.05MPa、ノズルとワークの間の噴射距離を100〜300mmとして、これらのうちの少なくとも一つを変化させつつ走査処理を行うことにより、 ワークの一端の表面粗さＲａ(JIS B061;1994)を0.02μｍ以上、他端の表面粗さＲａを0.5μｍ以下とし、ワークの一端における表面粗さを中央部より小さく且つ変化の度合いの小さいものとして、表面粗さをワークの一端から他端にかけて曲線的に増加させることを特徴とするグラデーションパターン形成法である。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を示す。
図１はグラデーションパターン形成装置の主要構成を示す図であって、１は噴射材が貯蔵されるタンク、２は圧縮空気を供給する高圧気体供給装置としてのコンプレッサーであるが、タンク１に貯蔵された噴射材は定量供給装置３にてその流量が常に所定量に調整されて圧縮空気によりノズル４まで圧送されて、その先端より噴射される。５はワークテーブルであって、このワークテーブル５の上にワーク６が静置されている。また、７はノズル４を水平、垂直移動させるノズル４の走査機構であって、ノズル４からワーク６に向けて噴射材を噴射しつつノズル４を水平方向、或いは垂直方向に移動させることによってワーク６にグラデーションパターンを形成することができる。そして、ノズル４の走査ピッチ、走査速度、ノズル４とワーク６の間の噴射距離、高圧気体の圧力、噴射材の供給量は制御装置８によって制御することができる。なお、この実施態様においては、ノズル４が移動するものとしてあるが、ノズル４が固定されていてワークテーブル５が水平方向、垂直方向に移動するものとしても何ら差し支えはない。また、高圧気体として圧縮空気のほかに窒素ガスなどを用いることができる。ワーク６は通常はステンレス鋼板などの平板状のものであるが、凹面状、凸面状、或いは適宜の比較的大きな凹凸が形成されたものをワーク６とすることができる。
【００１０】
以上に示したグラデーションパターン形成装置を用いることにより、例えば、アクリル樹脂製などの導光板素材又はステンレス鋼製などの導光板成形型材である平板状のワーク６に光輝むら１２の発生しないグラデーションパターンを形成することができ、以下に本発明のグラデーションパターン形成法を詳細に説明する。
本発明のグラデーションパターン形成法では、コンプレッサー２等から供給された高圧気体により噴射材を定量供給装置３を介してノズル４にまで圧送して噴射し、表面が鏡面加工されたワーク６に多数の微小な凹部を分散させて、ワーク６の一方の端部から他方の端部にかけて表面粗さを直線的、又は円弧状などの曲線的に増大又は減少させるものであるが、光輝むら１２は表面粗さの小さい部分において現れ易いので、特に、表面粗さの小さい一方の端部における表面粗さの変化の度合いを小さくて緩やかなものとすれば、より的確に光輝むら１２の発生を防止することができる。また、表面粗さの変化を、図２に示すようにワーク６の両端部付近において小さくし中央部付近において大きく変化させることによっても、光輝むら１２を発生することなく導入された照明光を効率良く出光面から出射することのできる導光板やその成形型を製造することができる。
【００１１】
なお、本発明のグラデーションパターン形成法に於ける一例としては、ワーク６の表面粗さをＲａで、ワークの一端において0.02μｍ以上、他端において0.50μｍ以下として、一端から他端にかけて連続的に粗くするものがある。即ち、表面粗さＲａが0.02μｍ未満では乱反射による光の拡散が不足するからであり、一方、表面粗さＲａが0.50μｍを超える場合には、輝点が発生したり光の乱反射が多くなり過ぎて導光性に支障を来すことになるからである。
【００１２】
グラデーションパターン形成に当たって、先ず噴射材の噴射量を定量供給装置３により所定流量に制御することが必要である。流量を例えば±3 〜10％の変動量以内に制御しない場合には表面粗さの深さにむらが生じ、従って導光板の輝きにもむらを生ずることになる。また、表面粗さの程度は、ノズル４の走査ピッチ、ノズル４の走査速度、噴射圧力、ノズル４とワーク６との噴射距離のうちの少なくとも一つを調整することにより変化させることができるが、本発明のグラデーションパターンの形成法においては、10mm以下としたサンドブラストの走査ピッチを0.1 〜 5mmの調整量で変化させるのが望ましい。走査ピッチが10mmを超えて大きくなると表面粗さを小さく変化させることができず、その変化が階段状の段差の付いたものとなって光輝むら１２が発生するからである。また、その調整量が0.1mm 未満では加工能率が低下して加工に長時間を要することになり、一方、その調整量が５mmを超えて大きくなるとやはり表面粗さの変化の度合いが大きくなり過ぎるからである。また、高圧気体の圧力を1.50MPa 以下とし、その変化量を0.001 〜0.05MPa として調整するのが望ましい。その圧力が1.50 MPaを超えると被加工物に歪みを生じ易くなるからである。また、変化量が0.001MPa未満では表面粗さに変化を付けにくくグラデーションパターンを形成するのが困難になるからであり、一方、0.05MPa を超えると表面粗さが急激に変化して光輝むら１２の発生を招くからである。また、サンドブラストの走査速度が300mm/sec を超えて大きい場合には機械的に安定した加工が行えず、走査速度は300mm/sec 以下とするのが望ましい。
【００１３】
また、噴射材としては平均粒径が 5〜500 μｍのものを用い、これを、噴射口がφ0.3 〜φ3.0mm の丸穴ノズル又は 0.5×3.0 〜1.5 ×3.0 mmの矩形穴ノズルから、1.50 MPa以下の高圧気体により、10g/min 以下の噴射材流量で噴射してサンドブラスト加工を行うのが望ましい。即ち、噴射材の平均粒径が 5μｍ未満では十分な研掃能力を得ることができず、一方、500 μｍを超えるような大きな粒径の噴射材では十分微細で高精度な加工を行うことができないからである。なお、噴射材の平均粒径を40μｍ以下とするのが微細な加工を行う点において特に好ましい。ここで、噴射材の材質はとくに限定されるものではないが、主としてガラスビーズ、アルミナを用い、その他SiC 、珪砂なども使用することができる。また、用いるノズル４が丸穴の噴射口を有するものである場合には、その口径がφ0.3 〜φ3.0mm の丸穴ノズルを用い、噴射口が矩形である場合には 0.5×3.0〜1.5 ×3.0 mmの矩形穴ノズルを用いるのがよい。即ち、噴射口の大きさが上記した範囲内である場合に、高い加工効率と加工精度をもってグラデーションパターンの形成を行うことができる。さらに、噴射材流量を10g/min 以下とするのは、その流量が10g/min を超えると鏡面加工されたワーク６の表面に表面粗さＲａが0.05μｍ程度の小さい凹部を形成するのが困難になるからである。
【００１４】
そして、ノズル４とワーク６との距離は 100〜300mm とするのが適切である。ノズル４とワーク６との噴射距離100mm 未満ではワーク6 に当たった噴射材の跳ね返りが大きく、一方、300mm を超えると噴射材の衝突速度が低下して加工効率の低下を招くからである。以上のようなサンドブラスト処理を鏡面加工されたワーク６の表面に施すことによって、光輝むら１２の発生しない導光性の良好な導光板或いは導光板成形型を製造することができる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明を実施例に従って詳細に説明する。
なお、グラデーションパターン形成条件は以下のとおりとした。
ノズル： 1.0×3.0mm の矩形ノズル、噴射材：平均粒径30μm のガラスビーズ、噴射材流量：10g/min 、ノズルの走査速度：50mm/sec、ノズルとワークの間の噴射距離：200mm 。
そして、走査ピッチを10mmから2mm へと徐々に小さくしつつ、加工初期に0.35MPa とした噴射圧力を0.01〜0.02MPa の増加量で徐々に1.1MPaまで増加させて、幅100mm 、長さ190mm のステンレス鋼板製の導光板成形型材にサンドブラスト処理を施した。また、ノズル４の走査は、ノズル４側を固定し、ワーク６を静置したワークテーブル５をＸ方向及びＹ方向に移動させることにより行なった。
以上のような条件でもってグラデーションパターン形成を行なった結果、図３に示すような表面粗さが始端では緩やかに増加し、中程で大きく増加し、再度終端で緩やかに増加する滑らかで曲線状に変化する表面粗さを形成することができた。図示のように表面粗さＲａが一端で約0.15μｍ、他端で約0.37μｍと極めて微細な凹凸を滑らかに変化させて分散させたので、導光板成形型材に光輝むら１２や輝点の発生しないグラデーションパターンを形成することができた。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のグラデーションパターンの形成法は、噴射材の噴射量を所定流量に制御したうえに、走査ピッチ、走査速度、噴射圧力、ノズルとワークの間の噴射距離のうちの少なくとも一つを変化させつつサンドブラストの走査処理を行うことにより、表面粗さをワークの一端から他端にかけて直線的或いは曲線的に変化させることができ、表面粗さの変化が階段状に段差をもって急激に変化することのないようにしたので、従来のような表面粗さの異なる帯域間の境界に出現していた光輝むらが発生することがない。特に、ワークの一方の端部における表面粗さを中央部より小さく、且つ変化の度合いの小さいものとすることにより、光輝むらの発生がなく導光性に優れた導光板やその成形型を製造することができる。また、表面粗さがワークの一端において0.02μｍ以上、他端において0.50μｍ以下となるように、サンドブラストの走査処理を、走査ピッチを0.1 〜5mm の調整量で変化させつつ、高圧気体の圧力を0.001 〜0.05MPa の調整量で変化させながら行うことによって、光輝むらや輝点の発生しないグラデーションパターンをワークに形成することができる。従って、本発明は導光性に優れた光拡散面を有する導光板或いは導光板成形型を製造できるグラデーションパターン形成法として、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】グラデーションパターン形成装置の要部構成図である。
【図２】本発明法により形成するグラデーションパターンにおける表面粗さ分布の概念図である。
【図３】本発明法により形成したグラデーションパターンにおける表面粗さの分布図である。
【図４】サンドブラスト走査処理の説明図である。
【図５】従来のグラデーションパターンにおける表面粗さの分布図である。
【図６】光輝むらの発生したワークの平面図である。
【符号の説明】
１  タンク
２  コンプレッサー
３  定量供給装置
４  ノズル
５  ワークテーブル
６  ワーク
７  走査機構
８  制御装置
【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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