(57)【要約】【課題】樹脂の表面を高精度で加工する。【解決手段】複数の貫通孔が形成されていて加工対象の樹脂６０が載置される載置台２０と、前記貫通孔にパイプ５０を通じて連結された吸引手段４０と、樹脂６０の表面を切削する先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃先８２を有する刃物８０と、刃物８０を樹脂６０の表面に直交する軸８２を中心に回転させる回転手段とを備える。【選択図】  図２
2007320091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する切削手段とを備えた樹脂切削装置であって、
前記切削手段は、先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃物を備える樹脂切削装置。
【請求項２】
加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する切削手段とを備えた樹脂切削装置であって、
前記固定手段は、前記樹脂が載置される載置台と、前記載置台に形成された複数の貫通孔と、前記貫通孔に連結された吸引手段とを備える樹脂切削装置。
【請求項３】
前記切削手段を、前記樹脂の表面に直交する軸を中心に回転させる回転手段を備える請求項１又は２記載の樹脂切削装置。
【請求項４】
加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を切削する樹脂切削方法であって、
先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃物によって前記切削を行う樹脂切削方法。
【請求項５】
加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を切削する樹脂切削方法であって、
前記樹脂が載置される載置台に複数の貫通孔を形成しておき、前記貫通孔を通じて前記樹脂を吸引することで固定する樹脂切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂切削装置及び方法に関し、特に、樹脂表面をミクロンレベルの凹凸とする樹脂切削装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂表面に線状溝の加工痕跡が見えることのない樹脂加工方法を提供するために、幅広でかつ鈍角な刃を有する超音波カッターを用いて、樹脂に所定の厚さの線状溝を形成し、樹脂の厚みを２ｍｍ以下程度にしてから、幅が狭くかつ鋭角な刃を有する超音波カッターを用いて、樹脂に所定の厚さの線状溝を形成し、樹脂の厚みを０．５ｍｍ以下にするという技術がある（特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている発明は、複数の超音波カッターを用意しなければならないため、部品数も多く装置が大掛かりとなる。
【０００５】
また、特許文献１に記載されている発明は、２度の線状溝形成工程が必須であるため、生産性に難点がある。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載されている発明は、樹脂表面の凹凸をミクロンレベルで制御することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する切削手段とを備えた樹脂切削装置であって、前記切削手段は、先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃物を備える。
【０００８】
また、本発明は、加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する切削手段とを備えた樹脂切削装置であって、前記固定手段は、前記樹脂が載置される載置台と、前記載置台に形成された複数の貫通孔と、前記貫通孔に連結された吸引手段とを備える。
【０００９】
なお、前記切削手段を、前記樹脂の表面に直交する軸を中心に回転させる回転手段を備える。
【００１０】
また、本発明は、加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を切削する樹脂切削方法であって、先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃物によって前記切削を行う。
【００１１】
さらに、本発明は、加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を切削する樹脂切削方法であって、前記樹脂が載置される載置台に複数の貫通孔を形成しておき、前記貫通孔を通じて前記樹脂を吸引することで固定する。
【発明の実施の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の実施形態の樹脂切削装置を用いた樹脂の加工工程を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の樹脂切削装置は、刃物取付体７０の底面（図３）に対して上面が略並行な大台１０を有する。大台１０の上面の一部には、例えばマトリクス状に溝が形成された溝形成領域３０が位置する。溝の深さ、ピッチ、幅等の条件は、後述する貫通孔２２の条件に依存する。
【００１４】
溝形成領域３０における溝の互いに直交する部分には開口部が形成されている。この開口部は、パイプ５０を介して吸引手段４０と連結されている。吸引手段４０は、例えば、５０〜９０ＫｇＰａ、好ましくは、８０〜８７ＫｇＰａという条件で吸引可能なものである。
【００１５】
大台１０の上面には、加工対象の樹脂６０（図２）が載置される載置台２０が位置する。載置台２０の大きさは、溝形成領域３０よりも大きく、樹脂２０の切削に先立って、溝形成領域３０上を覆う態様で大台１０に取り付けられる。
【００１６】
大台１０への載置台２０の取り付けは、ネジ穴２４に通されたネジによって行う。なお、ネジ穴２４には、ネジ取り付け後に封止用樹脂が充填される。もっとも、大台１０への載置台２０の取り付けは、ネジを用いるのではなく、接着剤を用いた接着などでもよい。
【００１７】
本実施形態では、載置台２０を樹脂製としている。載置台２０は、作業時に、樹脂６０に対して温度差が生じにくく、また捻じれに強いものが好ましい。このような条件を満たすものには、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、ベークライト、石炭酸樹脂などを含むフェノール樹脂がある。ただし、載置台２０は、樹脂６０との密閉性が担保される材質であれば、例えば、鉄製、ステンレス製、アルミニウム製など非鉄製金属としてもよい。
【００１８】
載置台２０の中央部には、複数の貫通孔２２が形成されている。具体的には、載置台２０上に樹脂６０を位置あわせして載置したときに、貫通孔２２が全て覆われるような箇所に貫通孔２２が形成されている。したがって、載置台２０を溝形成領域３０上を覆う態様で大台１０に取り付けると、貫通孔２２と溝形成領域３０の開口部とが相互に連通することになる。
【００１９】
貫通孔２２相互の間隔、大きさ（直径）などは、樹脂６０の厚さに依存する。一般的には、樹脂６０の強度が高いほど、また、樹脂６０の厚みが増すほど、貫通孔２２相互の間隔を狭めることができ、また、貫通孔２２の大きさも増やせる。
【００２０】
一例としては、貫通孔２２は、樹脂６０の厚さを３ｍｍ未満としたときに、間隔を２０〜４０ｍｍ、大きさを２〜４φとすることができる。また、厚さを３〜５ｍｍとしたときに、間隔を４０〜８０ｍｍ、大きさを４〜８φとすることができる。なお、貫通孔２２の条件を、間隔４０ｍｍ、大きさを４φとした場合には、溝形成領域３０における溝の条件は、溝ピッチ４０ｍｍ、深さ４ｍｍ、幅４ｍｍとすることができる。
【００２１】
一方、載置台２０の外縁部には、載置台２０と樹脂６０との位置合わせを行うためのピンを受けるピン受け穴２６がいくつか形成されている。ピン受け穴２６は、少なくとも樹脂６０の角部を受けられるような態様で形成されているとよい。特に、ピン受け穴２６は、樹脂６０の対角を受けられるような態様で形成されていると好適である。
【００２２】
ここで、吸引手段４０を用いて、樹脂６０を載置台２０上に固定すると、以下のようなメリットがある。すなわち、樹脂６０の強度にもよるが、仮に樹脂６０を治具などによって両端から挟むことによって固定しようとすると、僅かながらではあるが樹脂６０に撓みが生じる。
【００２３】
したがって、この状態で樹脂６０を切削した場合には、樹脂６０の切削面自体は平滑化できても、切削後に治具から樹脂６０を取り外したときには、樹脂６０の表面は平滑でなくなるという事態が生じる。
【００２４】
これに対して、本実施形態のように、樹脂６０を吸引手段４０を用いて固定すると、固定時に樹脂６０に撓みが生じない。したがって、切削後に吸引手段４０による吸引を解除しても、樹脂６０の表面は平滑となるというメリットがある。
【００２５】
図２には、載置台２０上に位置合わせして載置した樹脂６０を吸引手段４０によって吸引している状態を示している。既述のように、樹脂６０によって貫通孔２２は全て覆われる。
【００２６】
ここで、各部材の寸法など例について説明する。
【００２７】
大台１０の大きさは、樹脂６０に大きさに基づいて定めればよいが、本実施形態では、１３００×３００×４００ｃｍとしている。パイプ５０が接続される開口部の大きさは、例えば、５φとしている。
【００２８】
載置台２０の大きさは、例えば、１３００×３００×３０ｃｍとしている。載置台２０の厚さは、樹脂加工装置の使用により薄くなっていくので、１５ｃｍ程度まで到達した場合に、新しいものに交換するようにしている。
【００２９】
図３には、載置台２０上に載置された樹脂６０の表面（上面）を切削する切削手段を示している。刃物８０は、略Ｌ字形状であり、本体部分が、刃先８２に対して相対的に長い。
【００３０】
刃物８０は、円盤状の刃物取付体７０に取り付けられている。具体的には、刃物取付体７０の側面に形成されている刃物受け部に、刃先８２が下側に突出する向きで、刃物８０本体が通されている。刃先８２の形状などの条件については図５を用いて後述する。
【００３１】
刃物取付体７０は、樹脂６０の表面に直交する軸８４の下端に取り付けられている。軸８４は、樹脂切削装置の使用時に、図示しない駆動手段によって回転される。したがって、軸８４に刃物取付体７０を取り付けることによって、刃物取付体７０、ひいては、刃物８０を例えば時計回りに回転させることができる。
【００３２】
ここで、一般的な樹脂の切削装置は、本実施形態の切削装置とは異なり、図３に示すような態様で刃物８０を回転させていない。通常、樹脂を切削する場合には、刃物を、樹脂表面に対する直交方向に回転させる。したがって、樹脂表面には、直線状の切削痕が残る。本実施形態の場合には、この種の切削痕が生じないので、相対的に樹脂６０の表面を平滑とできる。
【００３３】
また、軸８４は、樹脂切削装置の使用時に、図示しない駆動手段によって、樹脂６０上を樹脂６０に対して平面的に移動される。図３に示す場合には、図面左方向に移動される。もっとも、軸８４の進行に代えて或いはこれと共に、大台１０側を図面右方向に移動させてもよい。
【００３４】
軸８４の回転速度及び進行速度は、樹脂６０の強度などによる。本実施形態の樹脂切削装置での、樹脂６０と各速度との関係について幾つか例示する。
【００３５】
アクリル樹脂の場合には、回転速度が１４００ｒｐｍ、進行速度が１２０ｍｍ、
ベークライト樹脂の場合には、回転速度が２０００ｒｐｍ、進行速度が２００ｍｍ、
ナイロンモノマー樹脂の場合には、回転速度が１０００ｒｐｍ、進行速度が１８０ｍｍ、
ポリアセタールコポリマー樹脂の場合には、回転速度が１１６０ｒｐｍ、進行速度が１００ｍｍである。
【００３６】
図４には、実際に切削手段によって樹脂６０の表面を切削している状態を示している。ここでは、切削により樹脂６０の表面が平滑化された様子を示している。樹脂６０の表面は、研磨された大理石のような光沢を確認できた。
【００３７】
透明な樹脂６０を切削した場合には、その透明性が維持できる。実際に、厚みが５ｃｍを超える透明樹脂を切削してみたところ、透明樹脂が鮮明に透き通っていることが確認できた。
【００３８】
こうして、樹脂６０の表面を切削した後には、必要に応じて、樹脂６０を裏返して、樹脂６０の裏面も切削する。特に高度な表面精度が要求されている場合には、樹脂６０の表裏両面を２回以上切削するとよい。
【００３９】
ここで、本実施形態では、載置台２０を樹脂製としているので、１００〜５００枚の樹脂板の切削を行うごとに、載置台２０の上面自体も切削するとよい。これにより、載置台２０の表面の平滑性を維持できるため、樹脂６０の切削加工の精度が低下しない。特に、本実施形態では、吸引手段４０を用いているので、載置台２０表面が相対的に変形しやすいため、切削は有効である。
【００４０】
図５は、図３等に示した刃物８０の刃先８２を示す図である。図５（ａ）は刃物８０の側面図、図５（ｂ）は刃物８０の正面図である。
【００４１】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、刃物８０の刃先８２は鋭利な先端としていない。具体的には、刃先８２は１アール〜３アールの曲形状としてある。刃先８２の素材は、ダイヤモンド、プラチナ、立方晶窒化ホウ素(Cubic Boron Nitride：cBN)、サファイア、サーメットを含む超硬合金、セラミックなどとすることができる。素材は、硬度が高いほど好ましく、上記例ではダイヤモンドとなる。
【００４２】
なお、刃物８０は、図５（ａ）の場合には上側が図面手前方向に回転され、図５（ｂ）の場合には刃先８２が図面反時計方向に向かう方向に回転される。
【００４３】
ここで、刃先８２を１アール〜３アールの曲形状としている理由は以下の通りである。すなわち、仮に刃先８２を１アール未満とすると、樹脂６０の強度にもよるが、樹脂６０の表面には刃先８２が鋭利なため切削痕が残ってしまう。
【００４４】
一方、仮に刃先８２を１アールよりも大きくすると、刃先８２と樹脂６０の表面との接触面積が増加することに起因して、切削時に樹脂６０の表面に刃先８２との摩擦熱が生じ、樹脂６０に摩擦熱による反りが発生する。この状態で切削を継続すると、切削後に樹脂６０の表面温度が低下したときには、樹脂６０の表面の平滑性が担保できていないことになる。
【００４５】
これに対して、本実施形態のように、刃先８２を１アール〜３アールの曲形状とすると、上記のような弊害が生じず、樹脂６０の表面を平滑とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の樹脂切削装置を用いた樹脂の加工工程を示す図である。
【図２】図１の載置台２０上に位置合わせして載置した樹脂６０を吸引手段４０によって吸引している状態を示す図である。
【図３】図１の載置台２０上に載置された樹脂６０の表面（上面）を切削する切削手段を示す図である。
【図４】図１の実際に切削手段によって樹脂６０の表面を切削している状態を示す図である。
【図５】図３等に示した刃物８０の刃先８２を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
大台１０、載置台２０、貫通孔２２、ネジ穴２４、ピン受け穴２６、溝形成領域３０、吸引手段４０、パイプ５０、樹脂６０
【図１】
2007320091.tif 000003
【図２】
2007320091.tif 000004
【図３】
2007320091.tif 000005
【図４】
2007320091.tif 000006
【図５】
2007320091.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月25日(2006.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する唯一の刃を有する切削手段とを備えた樹脂切削装置であって、
前記切削手段は、先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃物を備える樹脂切削装置。
【請求項２】
加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する唯一の刃を有する切削手段とを備えた樹脂切削装置であって、
前記固定手段は、前記樹脂が載置される載置台と、前記載置台に形成された複数の貫通孔と、前記貫通孔に連結された吸引手段とを備える樹脂切削装置。
【請求項３】
前記切削手段を、前記樹脂の表面に直交する軸を中心に回転させる回転手段を備える請求項１又は２記載の樹脂切削装置。
【請求項４】
加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を唯一の刃によって切削する樹脂切削方法であって、
先端のカーブが１アールから３アールの範囲である刃物によって前記切削を行う樹脂切削方法。
【請求項５】
加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を唯一の刃によって切削する樹脂切削方法であって、
前記樹脂が載置される載置台に複数の貫通孔を形成しておき、前記貫通孔を通じて前記樹脂を吸引することで固定する樹脂切削方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月27日(2006.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象の樹脂を固定する固定手段と、前記固定手段によって固定された樹脂の表面を切削する唯一の刃を有する切削手段と、前記樹脂の表面に直交する軸を中心に回転する回転手段とを備えた樹脂切削装置であって、
前記切削手段は、前記回転手段に着脱可能に構成されていて当該軸に対する直交方向に延びる本体部分と、前記軸に対して並行に延びる先端部分とを含む刃物を備え、前記刃物の刃先のカーブが１アールから３アールの範囲である樹脂切削装置。
【請求項２】
前記固定手段は、前記樹脂が載置される載置台と、前記載置台に形成された複数の貫通孔と、前記貫通孔に連結された吸引手段とを備える請求項１記載の樹脂切削装置。
【請求項３】
加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を唯一の刃によって切削する樹脂切削方法であって、
刃先のカーブが１アールから３アールの範囲である先端部分と当該先端部分に直交する本体部分とを含む刃物を、前記樹脂の表面に直交する軸を中心に回転する回転手段に対して前記軸と前記先端部分とが並行になる態様で取り付け、当該回転手段を回転させることによって前記切削を行う樹脂切削方法。
【請求項４】
前記樹脂が載置される載置台に複数の貫通孔を形成しておき、前記貫通孔を通じて前記樹脂を吸引することで固定する請求項３記載の樹脂切削方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月2日(2007.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
加工対象の樹脂を固定した状態で当該樹脂の表面を唯一の刃によって切削する樹脂切削方法であって、
刃先のカーブが１アールから３アールの範囲である先端部分と当該先端部分に直交する本体部分とを含む刃物を、前記切削を行う切削手段が着脱可能に構成されていて前記樹脂の表面に直交する軸を中心に回転する回転手段に対して前記軸と前記先端部分とが並行になる態様で取り付け、当該回転手段を回転させることによって前記切削を行う樹脂切削方法。