JPH01129241A - 投影スクリーン形成用マスタの製造方法及びそれに使用するチゼル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溝により分離された平行な補正レンズ要素の
パターンからなるレンズ構造がその一面に設けられた透
明材料の基板を有する投影スクリーン形成用マスタの製
造方法に関するもので、このレンズ構造に対応する平行
な補正溝及びリブのパターンが、機械加工処理により加
工可能な材料のプレートの一面に形成され、その分離溝
がプロフィールチゼルを用いたスロッティング（たて削
り）処理により形成される。更に、本発明はその方法を
実施するための器具にも関係している。

投影スクリーン、特に背面投影式スクリーンの製造に於
いては、一般的には先ずいわゆるマスタモールド又はマ
ザーモールドが製造される。そして一つ以上の中間モー
ルドを介して、このマスタから複数の製造用モールドが
既知の電着法によって形成される。この様にしてｔ鉢ら
れた製造用モールドを用いて、プレス加工やインジェク
ションモールド等の様々な形成プロセスにより、投影ス
クリーンが製造される。しかしながら一般的には既知の
レプリカ技術がこの目的のために使用される。

マスタの製造中ダイアモンドチゼルを使用してリブパタ
ーンを設けることは、米国特許第４　、５７３　。

７６４号により知られている。この場合溝とリブはワン
ポイントチゼルをデジタル制御して、いわゆる輪郭処理
（カウンタリング）によって形成される。

つまり各リブは膨大な数の小さなステップにより整形加
工される事になるが、この整形加工の方法は時間がかか
る。例えば、０−８Ｘ　１．Ｏｍのマスタを輪郭処理す
るには、数日間を必要とする。この間チゼルは摩耗のた
め数回取り替えなければならない。

この様に処理工程が長い場合に発生し、かつその処理工
程が実行される被加工物、加工部及び精密機構に影響を
及ぼす温度変動、振動等の危険性がある場合には、この
プロセスのコントロールは非常に困難となる。レンズ構
造は、チゼルのカッティングポイントが溝とリブのパタ
ーンをその深さ方向に渡って規定出来るように設計され
なければならない。この為に、例えば、デッドスペース
を設けなければならない事が起こるが、これ自身は望ま
しい事ではなくレンズ構造の設計に制限を与える事にな
る。

第１パラグラフで述べた方法に於てはこの様な欠点は除
かれている。米国特許第３，７６５，２８１号に示され
た方法に於いては、マスタの製造にプロフィールチゼル
が使用されている。チゼルのカッティングプロフィール
は溝及びリブの所望の断面形状に対応させて形成される
。プロフィールチゼルを使用する事によって、溝は輪郭
処理によってではなく、スロツティングと呼ばれるカッ
ティング処理方法及びチゼルのプロフィールによって形
成される。マスタを製造するのに必要とする時間は数日
から数時間に減らすことが出来る。かなり短い時間で製
造を行うことが出来るので、この場合のプロセスのコン
トロールはより容易となる。

しかしこの既知の方法は、全てのマスタに使用すること
が出来る訳ではなく、薄い壁の部分及び／又は鋭いエツ
ジを有するリブのマスタの製造には適さない。１本の溝
をカットする工程の間、−方の側面がカットされる溝に
面し、他方の側面が既にカットされた隣の溝に面してい
るリブには、一方の側に偏したａ−ドがかかる。その結
果、リブの望ましくない変形、特に既にカットされた溝
の方向にリブの側面が曲がってしまうという危険性が生
じる。この様にリブが変形すると、もはやマスタの形状
を要求通りに形成することは出来なくなり、又そのプロ
セスには再現性がなくなフてしまう。

本発明の目的は、この様な制限がなく、溝とリアのパタ
ーンとプロフィールが異なっているマスタを製造するの
に適した方法を提供する事にある。

本発明によると、この目的の為の方法の特徴は、溝がマ
ルチ工程処理により数工程に分けて形成される事と、そ
の各々の工程に於て数本の溝が、同時に、各々は異なっ
た機械加工処理の状態で機械加工される事である。

別々の溝を数工程で形成することによって、液加に物へ
のチゼルのロードはいくつかの溝に分散される。その結
果、プロセスの再現性が向上し、溝及びリブのパターン
のサイズの精度が向上する。

一方のリブに偏したロートを最小”にして、リアが不本
意に変形する危険性を実質的になくす様に、各工程のカ
ッティングレートを決める事が出来る。

各工程に於るカッティングレートを決める時、それらの
表面に対し高精度が要求される部分についてはＩｉ：Ｅ
終工程に於けるカッティングレートを最小にする様にし
て、整形加工することが非常に困難なパターンの部分に
考慮を払うことが出来る。

再現性が更に向上し、被加工物の加工精度が史に向上す
る本発明の方法の別の望ましい実施例の特徴は、複合マ
ルチチゼルを使用し、重ね合わされたそれらのチゼルの
プロフィールが、プレート上に形成される溝及びリブの
パターンのプロフィールと同一である点にある。圧力が
充分に低減される様に、マルチチゼルにテーパ加工を施
すことが出来る。負のプロフィールを有するマスタの製
造の際には、レンズ構造に対して負である溝及びリブの
パターンがプレート上に形成され、使用されたマルチプ
ルチゼルの重ね合わされたプロフィールは、レンズ要素
のプロフィールと等しくなる。

正のプロフィールを有するマスタの製造の際には、レン
ズ構造と同一の溝及びリブのパターンが、レンズ要素に
対して負のプロフィールを有するチゼルによって、プレ
ート上に形成される。

本発明の方法の別の望ましい実施例によると、マルチ工
程処理は予備カット工程、カッティング工程及び仕上げ
工程を有する。実験によると、全工程をこの様に分割す
ることによって、カットすることが極めて困難であった
溝及びリブのパタ〒ンを、かなり短い時間内で再現性よ
く且つ正確にプレート上に設けることが出来る点が判明
した。

本発明の方法の別の望ましい実施例に於いては、カッテ
ィング工程と仕上タデ工程が２本の隣り合う溝に対して
同時に実行される。従って、２本の隣り合う溝の間に位
置するリブは、その両側面が同時に加工され、そのため
ロートが実質的に一定となる。その結果、片側のみにロ
ードされることによるリアの望ましくない変形を確実に
除去する事が出来る。この様な方法は、鋭くて深い構造
をカットする際に、実質り互いにバランスしている抗力
を発生させるために特に重要となる。

本発明の方法の史に別の実施例の特徴は、プレートを回
転ドラムに巻き付け、チゼルをチゼルホルダにマウント
し、ドラムの中心軸に対して半径方向にチゼルを保持す
るチゼルホルダを送り込む事とトラ１１の回転運動によ
り第１スロッティング処理を行い、そしてカットされる
溝のピッチ粗雑に等しい距離分、軸方向にドラムとチゼ
ルホルダを連続的、階段状、相対的に変位させる事によ
って更に、続行するスロッティング処理を実行する点で
ある。プレートをドラムに巻き付けると、硬い円柱体が
得られ、これによって高精度に機械加工を行うことが出
来る。マルチプル・ブロフィール・チゼルを使用するこ
とによって数本の溝が同時に機械加工される。

米国特許第３　、９９４　、５６２号には、チゼルによ
ってワックスのドラムに溝をカットして投影スクリーン
用のマスタを製造する方法が開示されている点に注意さ
れたい。゛ワックス基板は、加工がしにくく非常に扱い
にくい。又、温度に対して非常に敏感であるので、ワッ
クスを被加工物に使用する場合には所望の精度と再現性
は得られない。

マルチ工程処理を行う前に、プレートは先ず実質的に平
坦に加工される事が望ましい。この工程は、溝のカッテ
ィングが行われる同じドラムについて１本のワンポイン
トチゼルによって行う事が出来る。プレートが前もって
平坦に機械加工されていると、機械加工されるプレート
の寸法精度が向上する。

本発明の方法によって製造されたマスタの特徴は、溝と
リブの形状、大きさ及び表面が高精度に形成される点で
ある。マスタのプレート材料は、製造用モールドの既知
の電着技術による製造に適する材料であれば何でもよい
。プレート材料には、合成物質、特にアクリル酸メチル
アクリレートがしばしば使用されるであろう。実験によ
ると、これについては満足の行く結果が得られている。

耐層特性を有し充分な機械的強度を有する材料、例えば
ポリアセタールからなるプレートを使用すると、マスタ
それ自身を製造用モールドに使用することが出来ろ。

本発明は、更に、この方法を実施するチゼルにも関して
いる。本発明によると、チゼルはマルチプルヘッドチゼ
ルであり、予備カットチゼル、カッティングチゼル及び
仕上げチゼルの３個のサブチゼルを有する。実験による
と、精度の高いサイズと形状を有し形成する事が非常に
困難であったプロフィールが、３本のサブチゼルからな
るマルチプル・ヘッド中チゼルの使用により得られるこ
とが判明した。

本発明のチゼルの望ましい実施例の特徴は、カッティン
グチゼルと予備カットチゼルの中央面の間の距離がカッ
ティングチゼルと仕上げチゼルの中央面の距離の整数倍
である事である。カッティングチゼルと仕上げチゼルの
中央面の間の距離は、カットされる溝の間のピッチ距離
に等しい。従ってその処理の間、形成されるリブの２個
の側面の加工は同時に行われる。リブはカッティングチ
ゼルと仕上げチゼルにより２個の側面で支持されていて
、実質上一定にロードされている。従って、横方向に於
けるリブの望ましくない変形を除去することが可能とな
る。更に、カッティングチゼルと予備カットチゼルの中
央面の距離が、相対的に大きい、つまりカットされる溝
の間のピッチ距離の整数倍であるという事実は、マルチ
プルヘッドチゼルの剪断弾性係数に良い影響を与える。

サブチゼルはカーバイド金属から形成されることが慴ま
しい。実験により、カーバイド金属のチゼルは寿命が長
く、特にアクリル酸メチルの加工に長寿命を示すことが
判った。１３８２Ｘ　１１００ｍｍの大きさのマスタが
この一本のチゼルにより製造することが出来た。

本発明をさらに図面によって詳細に説明する。

投影スクリーン用、特に背面投影スクリーン用、のマス
タの製造の場合、出発材料は機械加工が可能な材料、例
えば合成物質望ましくはアクリル酸メチル、からなり、
かつ所望の寸法を有するプレートである。このプレート
は回転可能なドラムの周りに巻き付けられ、その後この
表面にはマルチプル・プロフィール・チゼルを用いたス
ロッティング処理により平行な補正溝及びリブのパター
ンが形成される。ドラムの周りに巻き付けられたプレー
トの機械加工される表面は、例えばダイアモンドの１本
のワンポイントチゼル等によって、実質的に平坦に切削
されている事が望ましい。

第１図は、矢印Ａで示される方向に回転するドラム３と
ワンポイントチゼル７を保持するチゼルホルダ５からな
る装置ｌを線図的に示している。

Ｗは被加工物つまりドラムの周りに巻き付けられたプレ
ートを示している。チゼルホルダ５及びドラム３はドラ
ムの中心線Ｚに平行な方向で相互距離を変化させる事が
可能である。さらにチゼルホルダ５はドラムの中心線Ｚ
の半径方向で矢印Ｂの方向に変位させることが出来る。

プレー）Ｗが平坦に切削された後、ワンポイントチゼル
７は、第３図に詳細に示されているマルチプル・プロフ
ィール・チゼル９に置き換えられる。

このプロフィールチゼル９はマルチプル・ヘッド・チゼ
ルであり、３個のサブチゼルつまり予備カットチゼル１
１、カッチイングチセル１３及び仕上げチゼル１５を有
している。これらの３本のサブチゼルは取り付は部品１
６内で共に保持されている。カッティングチゼル１３と
仕上げチゼル１５の各々の中央面Ｄ−ＤとＥ−Ｅとの間
の距離ｍは、カットされる溝のピッチ距離ユに等しい。

カッティングチゼル１３及び予備カットチゼル１１の中
央面Ｄ−ＤとＦ−Ｆとの間の距離且は、ピッチ距離且の
整数倍、図示の実施例に於いてはピッチ距離の４倍、で
ある。第３図から明らかなようにｍ及びユの距離はサブ
チゼルの実効カッティング部分に関係する。サブチゼル
の実効カッティング部分は、最上端からサブチゼル１３
及び１５のノ１ツティングエッジ１９と２１との交差部
Ｈの線を通る横断面Ｇ−Ｇまで延在する。仕上げチゼル
１５の実効部分の長さＱ３は、カッティングチゼル１３
の長さＱ２よりも長く、その長さＱ２は予備カットチゼ
ルの長ざ２１よりも長くなフている。予備カットチゼル
１１の幅Ｗ＋は、カッティングチゼル１３の幅Ｗ２より
もその長さＱｌに渡って大きくなっており、叉仕上げチ
ゼル１５の幅Ｗ〕は予備カットチゼル１１の幅Ｗ＋より
も、その長さ２３に渡って大きくなっている。

３本のサブチゼル１１，１３及び１５はテーパ状に加工
されていて、それらの実効表面全体には、例えば、前面
のサイドエツジの部分のみならず、横方向のサイドエツ
ジ１２と１４．１７と１９、及び２１と２３の部分にも
、クリアランス角８が設けられている。実施例に於いて
は、このクリアランス角は、全ての３本のサブチゼルに
ついて等しくなっている。更に、第３図に於る参照数字
１０は、予備カットチゼル１１のカッティング部分の直
線状の前面サイドエツジを示している。

この様にして製造されたマスタから、米国特許第４　、
５７３　、７６４号に開示されたレンズ構造を有する投
影スクリーンを複製するのに適する製造用モールドが製
造出来る様に、プロフィールチゼル計され整形加工され
る。この実施例ζこ於も）てζよ、マルチプル・ヘット
・チゼル９により複合して重ね合わされたプロフィール
は、前記米国１寺許明細書に詳しく記載されている様に
、より少なし１エレメントによるプロフィールと同一と
なる。

第２ａ図〜２　ｋ１図は、複数の一連の工程ζこ於りす
る、プロフィールチゼル９を用いたスロ・ンテイング処
理によるマスタの製造を示してもする。スロ・ソティン
グ処理に必要な力・ンテイング処理ζよ、プレートＷを
有するドラＡ　３を回転させることにより行われる。プ
ロフィールチゼル９は、矢Ｅ１ｍ　Ｂの方向での送り込
み、叉はスロ・ンテイング移動を（テなう。更に、プレ
ートＷを有するドラム３とプロフィールチゼル９を有す
るチゼルホルダ５ζよ、力・ソトされる溝のピッチ距離
に等しく１距離分ドラムの中心軸に平行な方向で階段状
に、相対的ζこ変位する。この実施例に於いては、この
目的のためζこプロフィールチゼル９は矢印Ｃの方向に
変位する。

本発明の方法によるマスタの製造に於ては、先ず、予備
カットチゼル１１による予備カッティング工程により溝
が予備形成される。第２ａ図は部分溝１を予備形成する
工程を示している。第２ｂ図は、予備形成された溝１と
次の溝１１が予備形成されている状態を示す。この状態
に於いて、プロフィールチゼル９は矢印Ｃの方向にピッ
チ距離且分変位している。第２Ｃ図は、予備形成された
溝且と扛及び、溝丘から距離２離れた場所に予備カット
チゼル１１によって予１−形成されている第３の溝立と
を示している。第２ｄ図は、３本の予備形成された溝ム
、ｌ及び旦を有するプレートＷと、ピッチ距離立分プロ
フィールチゼル９を史に階段状に変位させた後、４番目
の溝止を予備カットチゼル１１によって予備形成してい
る状態を示して、いる。第２ｅ図は、次の段階の処理工
程を示し、これは部分的な溝１がカッティングチゼル１
３により加工されているカッティング工程と、５番目の
溝旦が予備形成されている予備カッティングエ程とから
なる。この前者の工程に於いては、予備形成された溝ゴ
の底部のみがカッティングチゼル１３の前面エツジによ
って深く漏られる。カッティングチゼル１３は予イーカ
ットチゼル１１より狭いので、カッティングチゼル１３
のサイドエツジ１７は、溝ムの側面２５とは接触せず、
カッティングエツジとしては機能しない。

第２ｆ図に示される状態に於いては、溝立がカッティン
グチゼル１３により処理される一方、新たに溝ｆが予備
形成される。カッティングチゼル１３により溝扛の底部
が屈られ、溝且の側面２７はカッティングチゼル１３の
サイドエツジ１９によりその形状が予備形成される。又
この状態に於いてカッティングチゼル１３のサイドエツ
ジ１７は、溝丘の側面２５と接触していない。同様な状
況が次の工程に於いても生じる。仕上げ工程に於いて、
仕上げチゼル１５は部分的溝ムの側面２５と底部を同時
に整形加工するので、リブ３１はその先端が鋭いナイフ
ェツジとなり、究極的に望ましいプロフィールを有する
ように形成される。リブ３１が側面２５と２１の両方で
同時に加工されるという事実によって、リブ３１は横方
向に於いて実質上一定にロードされ、横方向に於けるリ
ブの望ましくない変形が避けられる。第２ｇ図は、溝乙
の予備加工及び溝立の右側の側面がカッティングチゼル
１３のサイドエツジ１９により予イ１；＾整形されてい
る状態を示している。溝豆は、仕にげチゼル１５によっ
て最終的な形状に仕上げられ、最終的に必要とされるプ
ロフィールを有するリア３１が２個の溝立及び豆の［：
Ｆｌにも形成される。第２ｈ図は次の段階の処理工程を
示し、この工程に於いては溝且が予備カットチゼル１１
により予備整形され、一方、満４はカッティングチゼル
１３により子イー整形され、満旦が仕上げチゼル１５に
より最終的なプロフィールに形成される。

第４図は前述した方法により最終的に得られたマスタＭ
の部分の拡大断面図を示すが、このマスタにはリブ３１
によって分離されて同一に整形加工された相対的に深い
複数の溝３３が設けられ、その壁の先端は鋭いナイフェ
ツジ３５となる。βはリブ３１の７ビス角を示し、これ
は第３図に於ける交差角αに対応している。ピッチ距離
且は溝３３の最大幅に等しい。

本発明の方法によって、次のパラメータ、寸法及び材料
を用いてマスタが製造された：゛プレート材料　　　　
　　：　アクリル酸メチルプレートの大きさ　　　　：
　１３８２Ｘ　１１００ｍｍプレートの厚さ　　　　　
　：２ｍｍ プロフィールチゼルの材Ｎ：カーバイド金属チゼルのク
リアランス角　γ：　５″ ２２　Ｑ＋　　　　　　　　　：３５μｍ９、、−ｇ１
２　　　　　　　　　：３５μｍ溝の深さ土　　　　　
　　：　０．４２４１ｍピッチ距離ｐ　　　　　　　　
：　０．２８９μｍ交差角αニアビック角β　　：１６
゜ このマスタの製造に必要とする時間は、ドラムの回転速
度を１／秒にして８時間であった。

前述した実施例によると、マスタは、最終的な投影スク
リーンのレンズ構造のプロフィールと同一の正のプロフ
ィールを有するチゼルによって形成された（従ってマス
タは負のプロフィールを有していた）。同様に、負のプ
ロフィールを有するチゼルを用いて、本発明の方法によ
り、レンズ構造と同一の正のプロフィールを有するマス
タを作ることもてきる。

更に前述の実施例に於いては、プレートに形成された溝
とリブのパターンは同一であった。しかしながら、カッ
ティングブレーンに於いてマルチプルチゼルを階段状に
回転させる事により、ピッチ毎に溝とリブのプロフィー
ルを賢ならせる事も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する装置を線図的に示し
、 第２ａ〜第２ｈ図は、連続する複数の工程に於ける本発
明の方法によるマスタの製造を示し、第：１図は、本発
明のチゼルの縦方向の断面図であり、 第４図は、本発明の方法によって製造されたマスタの一
部の拡大断面図を示している。 ｌ・・・装置、　　　３・・・ドラム、　５・・・チゼ
ルホルダ、７・・・ワンポイントチゼル、 ９・・・マルチプル・プロフィール・チゼル、１０・・
・前面サイドエツジ、　　１１・・・予ｆｌｉｉｉカッ
トチゼル、！３・・・カッティングチゼル、１５・・・
仕上げチゼル、１６・・・取り付は部品、 １２、　＋４．　＋７．１９．２１．２３・・・サイド
エツジ、２５、　２７・・・側面、３１・・・リブ、　
３３・・・溝、３５・・・ナイフェツジ、 出　願　人　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラン
ペンファブリケン

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明材料基板を有し、溝により分離された平行な
   補正レンズ要素のパターンからなるレンズ構造がその一
   面に設けられた、投影スクリーン形成用マスタの製造方
   法であって、前記レンズ構造に対応する平行な補正溝及
   びリブのパターンが、機械加工処理によって加工可能な
   材料のプレートの一面に形成され、前記分離された溝が
   プロフィールチゼルを用いたスロッティング処理により
   形成される投影スクリーン形成用マスタの製造方法に於
   いて、 前記溝がマルチ工程処理による数工程によって形成され
   、かつ前記個々の工程に於いては数本の溝が異なった機
   械加工工程で、各々、同時に機械加工される事を特徴と
   する投影スクリーン形成用マスタの製造方法。
2. （２）複合マルチプルチゼルが使用され、重ね合わされ
   たそれらのチゼルのプロフィールが、前記プレート上に
   形成される溝及ひリブのパターンのプロフィールと同一
   である事を特徴とする請求項（１）記載の方法。
3. （３）前記マルチ工程処理が予備カッティング工程、カ
   ッティング工程及び仕上げ工程を有する事を特徴とする
   請求項（１）又は（２）記載の方法。
4. （４）前記カッティング工程及び前記仕上げ工程が、２
   本の隣接する溝に同時に実行される事を特徴とする請求
   項（３）記載の方法。
5. （５）前記プレートを回転ドラムに巻き付け、前記チゼ
   ルをチゼルホルダにマウントし、 前記ドラムの前記中心軸に対して半径方向にチゼルを保
   持するチゼルホルダを送り込む事と前記ドラムの回転運
   動とにより第１スロッティング処理を行い、 かつカットされる溝のピッチ距離に等しい距離分軸方向
   に前記ドラムと前記チゼルホルダを連続的、階段状、相
   対的に変位させる事によって、更に、続行するスロッテ
   ィング処理を実行する事を特徴とする請求項（１）〜（
   ４）の何れかに記載の方法。
6. （６）前記マルチ工程処理を実行する前に前記プレート
   が最初に実質的に平坦化される事を特徴とする前述の請
   求項の何れかに記載の方法。
7. （７）平行な補正溝とリブのパターンが、前項の何れか
   に記載の方法によりその一面に設けられている、加工可
   能な材料のプレートを有する投影スクリーン製造用マス
   タ。
8. （８）前記プレートがアクリル酸メチルにより形成され
   ている請求項（７）記載のマスタ。
9. （９）前記チゼルが、複数ヘッドチゼルで、３本のサブ
   チゼル、つまり、予備カットチゼル、カッティングチゼ
   ル及び仕上げチゼルからなる事を特徴とする請求項（１
   ）〜（６）項の何れかに記載の方法を実施するためのチ
   ゼル。
10. （１０）前記カッティングチゼルと前記予備カットチゼ
    ルの中央面の間の距離が、前記カッティングチゼルと前
    記仕上げチゼルの中央面の距離の整数倍である事を特徴
    とする請求項（９）記載のチゼル。
11. （１１）前記サブチゼルがカーバイド金属により形成さ
    れている事を特徴とする請求項（９）又は（１０）記載
    のチゼル。