JP5532479B2 - 金型検査方法、防眩製品ヘイズ予測方法および防眩製品反射像鮮明度予測方法 - Google Patents
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Description
「防眩処理用金型」とは、表面に数μm〜数mm程度の凹凸形状を有する金型である。この金型は、通常、フィルムへのUVエンボス法による転写や、成型加工の際に用いられ、加工対象物に防眩処理表面を形成する。防眩処理用金型としては、銅面にエッチングを施した後、硬質クロムメッキで耐擦傷性を持たせた形態のものが用いられうる。他に、ビーズショット法により、表面に細かな凹凸が形成された金属板なども防眩処理用金型として用いられる。金型の形状としては、板状やロールトゥロールプロセスで用いられるロール状の金型などがある。
「投光ファイバ」とは、発光器により発せられた光を導き、1点から被検査面に向けて光を照射する役割を果たす光ファイバである。投光ファイバは、シングルモードまたはマルチモードの光ファイバの単線であってもよく、複数の光ファイバが束となった形態のものも考えられる。
「受光ファイバ」は、被検査面から反射された光を検出部に導く役割を果たす光ファイバである。投光ファイバは、シングルモードまたはマルチモードの光ファイバの単線であってもよく、複数の光ファイバが束となった形態のものも考えられる。
投光ファイバまたは受光ファイバを複数の光ファイバの束によって構成する場合、束の断面形状は、円形であっても楕円形であってもよく、四角形、多角形、環状、線状などであってもよい。光ファイバの位置決めを容易にするために、光ファイバの束の全体としての断面形状は、回転対称性を有する形状が好ましく、特に円形が好ましい。検査対象物が、円筒形状の金型である場合のように、被検査面が何らかの曲率を有する曲面である場合には、その曲率に応じて、得られる反射光が円形に近くなるように、楕円形に束ねられた光ファイバの束を用いることが好ましい。検査対象物が円筒形状の金型である場合、その円筒形状の直径方向を長軸とし、円筒形状の中心軸方向を短軸とする楕円形の領域に光を照射すれば、得られる反射光は円形に近くなる。
光源としては、ハロゲンランプ、タングステンランプ、水銀灯に代表される電球の他に、発光ダイオード(LED)、レーザ素子など、各種光源を用いることができる。光源としては、特に、ノイズ除去のために必要に応じて変調をかけることが容易であるLED、半導体レーザ素子、半導体励起レーザ素子といった固体光源を用いることが好ましい。
(構成)
図1〜図4を参照して、本発明に基づく実施の形態1における金型検査装置について説明する。本実施の形態における金型検査装置の概念図を図1に示す。金型検査装置101は、表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査装置であって、金型1の被検査面1aに向けて投光するための投光ファイバ11と、被検査面1aからの反射光を受光するための1以上の受光ファイバ12と、前記1以上の受光ファイバ12が受光する光の強度を検出するための検出部20とを備える。
本実施の形態における金型検査装置では、表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品の製品自体を検査する代わりに、そのような製品を成形するための金型を検査することとし、金型の被検査面に光を照射し、その反射光の強度を検出することとしているので、金型によって製品を成形することなく、製品に得られるであろう光学特性を推定することができる。したがって、検査のために成形した製品が無駄になる事態も極力避けることができる。
(構成)
図5〜図8を参照して、本発明に基づく実施の形態2における金型検査装置について説明する。図5に示すように、本実施の形態における金型検査装置102は、被検査面1aからの反射光を受光するための複数の受光ファイバ12を備える。複数の受光ファイバ12は投光ファイバ11を取り囲むように配置されている。投光ファイバ11と複数の受光ファイバ12とを合わせた光ファイバ束13は、投光ファイバ11から出射した光が被検査面1aで正反射したときの光の進路の延長上に複数の受光ファイバ12のいずれかが位置する第1状態と、被検査面1aに対して垂直な第2状態との少なくとも2通りをとりうるように構成されている。
第1状態における光の進路を図7に示し、第2状態における光の進路を図8に示す。図7に示すように、第1状態においては、光ファイバ束13は被検査面1aに対して垂直からわずかに傾いた姿勢となっているので、投光ファイバ11から出射した光71のうち被検査面1aで正反射した成分は、反射光72となって複数の受光ファイバ12のいずれかに入射している。図8に示すように、第2状態においては、光ファイバ束13は被検査面1aに対して垂直となっているので、投光ファイバ11から出射した光71のうち被検査面1aで正反射した成分は、反射光72となって再び投光ファイバ11に入射している。第1状態、第2状態においても、光71が被検査面1aに入射した結果として、反射光72の他に、反射光72とは異なる角度で散乱光73が生じている。図8に示す第2状態においては受光ファイバ12に入射するのは主に散乱光73である。
(構成)
図11〜図13を参照して、本発明に基づく実施の形態3における金型検査装置について説明する。図11に示すように、本実施の形態における金型検査装置103は、表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査装置であって、金型1の被検査面1aに向けて投光するための投光ファイバ11と、被検査面1aからの反射光72を受光するための1以上の受光ファイバと、前記1以上の受光ファイバが受光する光の強度を検出するための検出部20とを備える。さらに、金型検査装置103は、被検査面1aからの反射光72を受光するための複数の受光ファイバによる受光ファイバ束17を備える。受光ファイバ束17は、中心に位置する第1受光ファイバ12fと、第1受光ファイバ12fの周囲を取り囲む複数の第2受光ファイバ12gとを含む。投光ファイバ11から出射した光71が被検査面1aで正反射したときの光の進路の延長上に第1受光ファイバ12fが位置するように、受光ファイバ束17が配置されている。
本実施の形態では、光71が被検査面1aで正反射した成分である反射光72は、受光ファイバ束17のうちの第1受光ファイバ12fに入射し、光71が被検査面1aで乱反射した成分である散乱光73の一部は、受光ファイバ束17のうちの第2受光ファイバ12gに入射する。
(検査方法)
図15を参照して、本発明に基づく実施の形態4における金型検査方法について説明する。本実施の形態における金型検査方法のフローチャートを図15に示す。この金型検査方法は、表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査方法であって、前記金型の被検査面に向けて投光ファイバから投光する工程S1と、前記被検査面からの反射光を1以上の受光ファイバによって受光する工程S2と、前記1以上の受光ファイバが受光する光の強度を検出する工程S3とを含む。工程S1〜S3は、工程S1が完了してから工程S2が行なわれるという意味ではなく、工程S1を行ないながら並行して工程S2が行なわれるものであってよい。工程S2と工程S3についても、工程S1と工程S3についても同様である。
本実施の形態における金型検査方法では、表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品の製品自体を検査する代わりに、そのような製品を成形するための金型を検査することとし、金型の被検査面に光を照射し、その反射光の強度を検出することとしているので、金型によって製品を成形することなく、製品に得られるであろう光学特性を推定することができる。したがって、検査のために成形した製品が無駄になる事態も極力避けることができる。
(検査方法)
図16を参照して、本発明に基づく実施の形態5における金型検査方法について説明する。本実施の形態における金型検査方法のフローチャートを図16に示す。本実施の形態における金型検査方法は、実施の形態4で説明した金型検査方法においてさらに好ましい条件を採用したものである。本実施の形態における金型検査方法は、実施の形態2で説明した金型検査装置102を用いて実施することができるので、金型検査装置102の各符号(図5、図6参照)を用いて以下説明する。
本実施の形態における金型検査方法では、表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品の製品自体を検査する代わりに、そのような製品を成形するための金型を検査することとし、金型の被検査面に光を照射したときの、正反射光を主成分とする光の強度に相当するM1と、散乱光を主成分とする光の強度に相当するm1とを得ることができる。こうして得られる光の強度M1,m1に基づけば、製品に得られるであろう光学特性を推定することができる。したがって、金型によって製品を成形することなく、製品に得られるであろう光学特性を推定することができ、その結果、検査のために成形した製品が無駄になる事態も極力避けることができる。
(検査方法)
図17を参照して、本発明に基づく実施の形態6における金型検査方法について説明する。本実施の形態における金型検査方法のフローチャートを図17に示す。本実施の形態における金型検査方法は、実施の形態4で説明した金型検査方法においてさらに好ましい条件を採用したものである。本実施の形態における金型検査方法は、実施の形態3で説明した金型検査装置103を用いて実施することができるので、金型検査装置103の各符号(図11、図12参照)を用いて以下説明する。
本実施の形態における金型検査方法においても、正反射光を主成分とする光の強度に相当するM1と、散乱光を主成分とする光の強度に相当するm1とを得ることができるので、実施の形態5と同様の効果を得ることができる。実施の形態5では、第1状態と第2状態とで装置の位置関係を切り替えて検出を2回行なわなければならなかったが、本実施の形態における金型検査方法によれば、第1状態と第2状態とで装置の位置関係を切り替える必要がなく、迅速にM1,m1を求めることができる。
(予測方法)
図18を参照して、本発明に基づく実施の形態7における防眩製品ヘイズ予測方法について説明する。本実施の形態における防眩製品ヘイズ予測方法のフローチャートを図18に示す。
本実施の形態における防眩製品ヘイズ予測方法によれば、第2の金型においては製品を成形しなくても、将来製作する製品のヘイズにきわめて近いパラメータである推定製品ヘイズを求めることができる。これにより、検査のために成形した製品が無駄になる事態も極力避けることができる。
(予測方法)
図19を参照して、本発明に基づく実施の形態8における防眩製品反射像鮮明度予測方法について説明する。本実施の形態における防眩製品反射像鮮明度予測方法のフローチャートを図19に示す。
本実施の形態における防眩製品反射像鮮明度予測方法によれば、第2の金型においては製品を成形しなくても、将来製作する製品の反射像鮮明度にきわめて近いパラメータである推定製品反射像鮮明度を求めることができる。これにより、検査のために成形した製品が無駄になる事態も極力避けることができる。
実施の形態7,8で示した各予測方法によって金型から求められる推定製品ヘイズおよび推定製品反射像鮮明度が、その金型を用いて製造される製品から求められるヘイズおよび反射像鮮明度にどの程度一致しているかを確認するために、発明者らは以下の実験を行なった。
実験1として、実施の形態2で説明した金型検査装置102(図5〜図8を参照)を用意して、金型に対して光を照射し、反射光を観測した。この実験では、投光ファイバ11として株式会社キーエンス製FU−35FZの中心側ファイバ、受光ファイバ12として株式会社キーエンス製FU−35FZの周辺側ファイバ、コリメートレンズユニット10として株式会社キーエンス製F−3HAを用いた。
実験2として、図14に示した装置を用意し、測定を行なった。実験1では第1状態と第2状態とで合計2回の測定が必要であったが、実験2では1回でM1,m1の測定が可能となる。
Claims (7)
- 表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査方法であって、
前記金型の被検査面に向けて投光ファイバから投光する工程と、
前記被検査面からの反射光を1以上の受光ファイバによって受光する工程と、
前記1以上の受光ファイバが受光する光の強度を検出する工程とを含み、
前記投光する工程は、前記投光ファイバの周りを複数の受光ファイバで取り囲むように配置した光ファイバ束を用い、
前記投光する工程は、
前記投光ファイバから出射した光が前記被検査面で正反射したときの光の進路の延長上に前記複数の受光ファイバのいずれかが位置する第1状態となるように前記光ファイバ束を配置して前記投光ファイバからの光の照射を行なう第1工程と、
前記被検査面に対して垂直な第2状態となるように前記光ファイバ束を配置して前記投光ファイバからの光の照射を行なう第2工程とを含み、
前記受光する工程は、前記第1工程を行ないながら受光する第3工程と、前記第2工程を行ないながら受光する第4工程とを含み、
前記検出する工程は、前記第3工程で受光した光の強度M1を検出する工程と、前記第4工程で受光した光の強度m1を検出する工程とを含み、
前記検査方法は、前記強度M1および前記強度m1を用いて、m1/(M1+m1)を暫定ヘイズとして求める工程をさらに含む、金型検査方法。 - 表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査方法であって、
前記金型の被検査面に向けて投光ファイバから投光する工程と、
前記被検査面からの反射光を1以上の受光ファイバによって受光する工程と、
前記1以上の受光ファイバが受光する光の強度を検出する工程とを含み、
前記投光する工程は、前記被検査面に対して垂直でない方向に投光し、
前記受光する工程は、中心に位置する第1受光ファイバの周囲を複数の第2受光ファイバが取り囲むように配置された受光ファイバ束を用いて、前記投光ファイバから出射した光が前記被検査面で正反射したときの光の進路の延長上に前記第1受光ファイバが位置するように前記受光ファイバ束を配置して前記被検査面からの反射光を受光し、
前記検出する工程は、前記第1受光ファイバで受光した光の強度M1を検出する工程と、前記第2受光ファイバで受光した光の強度m1を検出する工程とを含み、
前記検査方法は、前記強度M1および前記強度m1を用いて、m1/(M1+m1)を暫定ヘイズとして求める工程をさらに含む、金型検査方法。 - 表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査方法であって、
前記金型の被検査面に向けて投光ファイバから投光する工程と、
前記被検査面からの反射光を1以上の受光ファイバによって受光する工程と、
前記1以上の受光ファイバが受光する光の強度を検出する工程とを含み、
前記投光する工程は、前記投光ファイバの周りを複数の受光ファイバで取り囲むように配置した光ファイバ束を用い、
前記投光する工程は、
前記投光ファイバから出射した光が前記被検査面で正反射したときの光の進路の延長上に前記複数の受光ファイバのいずれかが位置する第1状態となるように前記光ファイバ束を配置して前記投光ファイバからの光の照射を行なう第1工程と、
前記被検査面に対して垂直な第2状態となるように前記光ファイバ束を配置して前記投光ファイバからの光の照射を行なう第2工程とを含み、
前記受光する工程は、前記第1工程を行ないながら受光する第3工程と、前記第2工程を行ないながら受光する第4工程とを含み、
前記検出する工程は、前記第3工程で受光した光の強度M1を検出する工程と、前記第4工程で受光した光の強度m1を検出する工程とを含み、
前記検査方法は、前記強度M1および前記強度m1を用いて、(M1−m1)/(M1+m1)を暫定反射像鮮明度として求める工程をさらに含む、金型検査方法。 - 表面に形成された凹凸形状によって防眩効果を奏する製品を成形するための金型の検査方法であって、
前記金型の被検査面に向けて投光ファイバから投光する工程と、
前記被検査面からの反射光を1以上の受光ファイバによって受光する工程と、
前記1以上の受光ファイバが受光する光の強度を検出する工程とを含み、
前記投光する工程は、前記被検査面に対して垂直でない方向に投光し、
前記受光する工程は、中心に位置する第1受光ファイバの周囲を複数の第2受光ファイバが取り囲むように配置された受光ファイバ束を用いて、前記投光ファイバから出射した光が前記被検査面で正反射したときの光の進路の延長上に前記第1受光ファイバが位置するように前記受光ファイバ束を配置して前記被検査面からの反射光を受光し、
前記検出する工程は、前記第1受光ファイバで受光した光の強度M1を検出する工程と、前記第2受光ファイバで受光した光の強度m1を検出する工程とを含み、
前記検査方法は、前記強度M1および前記強度m1を用いて、(M1−m1)/(M1+m1)を暫定反射像鮮明度として求める工程をさらに含む、金型検査方法。 - 前記投光ファイバにおいて光を外部へ出射するための開口部の径に比べて、前記1以上の受光ファイバにおいて外部から光を受け入れるための開口部の径は、同じまたはより小さくなっている、請求項1から4のいずれかに記載の金型検査方法。
- 第1の金型を対象として請求項1または2に記載の金型検査方法を行なう工程と、
前記第1の金型を用いて製品を成形する工程と、
前記製品について、日本工業規格K7136に定められた方法によりヘイズを求める工程と、
前記ヘイズと前記暫定ヘイズとの比からヘイズ比例係数を求める工程と、
第2の金型を対象として請求項1または2に記載の金型検査方法を行なう工程と、
前記第2の金型から得られた前記暫定ヘイズに対して、前記ヘイズ比例係数をかけて推定製品ヘイズを求める工程とを含む、防眩製品ヘイズ予測方法。 - 第1の金型を対象として請求項3または4に記載の金型検査方法を行なう工程と、
前記第1の金型を用いて製品を成形する工程と、
前記製品について、日本工業規格K7105に定められた方法により反射像鮮明度を求める工程と、
前記反射像鮮明度と前記暫定反射像鮮明度との比から反射像鮮明度比例係数を求める工程と、
第2の金型を対象として請求項3または4に記載の金型検査方法を行なう工程と、
前記第2の金型から得られた前記暫定反射像鮮明度に対して、前記反射像鮮明度比例係数をかけて推定製品反射像鮮明度を求める工程とを含む、防眩製品反射像鮮明度予測方法。
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