JP2015175881A - 導光部材、導光部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入光面と向かい合う端面の反射効率を高くする、導光部材及び導光部材の製造方法を提供する。【解決手段】導光部材１は、光源からの光が入射する入光面１１と、入光面１１と互いに向き合う位置に配置され入光面１１から入射した光が反射する第一反射面１２と、を備える。第一反射面１２は、少なくとも一つの凸部１３で形成される。凸部１３の第二反射面１４側の側面及び凸部１３の出光面１５側の側面は、入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に対して傾斜することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、導光部材及び導光部材の製造方法に関する。

従来、光源から発せられる光が入射する入光面を、長手方向の端面の一ヵ所に備えた片側入光構造の導光部材が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−４４３７８号公報

特許文献１に記載されている発明の導光部材では、長手方向の一方の端部に入光面が形成され、長手方向の他方の端部に平坦面が形成される。このとき、平坦面では光が透過してしまうので、平坦面には反射材が配設される必要があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、入光面と向かい合う端面の反射効率を高くする、導光部材及び導光部材の製造方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。

光源からの光が入射する入光面と、前記入光面と互いに向き合う位置に配置され前記入光面から入射した光が反射する第一反射面と、前記入光面と前記第一反射面が向き合う方向に沿って設けられ前記入光面から入射した光が反射する第二反射面と、前記入光面と前記第一反射面が向き合う方向に沿って設けられ前記第二反射面で反射した光が出射する出光面と、を備え、前記第二反射面と前記出光面は、互いに向き合う位置に配置され、前記第二反射面は、光を拡散させる拡散部を有し、前記第一反射面は、少なくとも一つの凸部を備え、前記凸部の前記第二反射面側の側面及び前記凸部の前記出光面側の側面は、入光面から第一反射面に向かう方向に対して傾斜することを特徴とする。

また、前記第一反射面の形状は、点対称に形成されることが好ましい。

また、前記入光面から前記第一反射面に向かう方向及び前記第二反射面から出光面に向かう方向に直交する方向の前記拡散部の長さは、前記入光面側の端部から前記第一反射面側の所定位置に行く程大きくなり、前記所定位置から前記第一反射面側の端部に行く程小さくなることが好ましい。

上記した構成の導光部材の製造方法であって、押出成形によって棒状の押出成形体を成形する成形工程と、前記押出成形体の前記第二反射面を構成する面に前記拡散部を形成する拡散部形成工程と、前記第一反射面の前記凸部の形成及び前記押出成形体の所望の長さの切断を行う切断工程と、を備え、切断工程では、前記凸部の前記第二反射面側の側面及び前記凸部の前記出光面側の側面が前記入光面から前記第一反射面に向かう方向に対して傾斜するように、前記第一反射面が形成されることを特徴とする。

また、前記拡散部形成工程及び前記切断工程を前記成形工程とインラインで行うことが好ましい。

本発明の導光部材は、第一反射面が平坦面ではなく少なくとも一つの凸部により形成される。そのため、第一反射面に至った光の凸部の内面での入射角が臨界角以上になり易く、光が透過せず反射させることができるので、第一反射面の反射効率を高くすることができる。

本発明の導光部材の製造方法は、凸部の側面が入光面から第一反射面に向かう方向に対して傾斜して形成される。そのため、第一反射面に至った光の凸部の内面での入射角が臨界角以上になり易く、光が透過せず反射させることができるので、第一反射面の反射効率を高くすることができる。

（ａ）は本実施形態の導光部材の斜視図であり、（ｂ）は本実施形態の導光部材の入光面の正面図である。 光源を配置した本実施形態の導光部材の平面図である。 光源と反射部材を配置した本実施形態の導光部材の平面図である。 本実施形態の導光部材の第一反射面の形状が点対称であるときの一例を示した断面図である。 本実施形態の導光部材の製造装置を示す説明図である。 本実施形態の導光部材の拡散部を形成する様子を示した説明図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

導光部材１は、図１（ａ）に示すように、直線棒状であって長手方向の端面から光が入射することで発光する、エッジライト式である。本実施形態の導光部材１は、図２に示すように、導光部材１に光を入射させる光源２２が導光部材１の長手方向の一端に設置された、片側入光構造となっている。

導光部材１は透光性を有する材料により形成される。導光部材１の材料は、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）にポリアクリル酸メチル（ＰＭＡ）又はアクリルゴムを添加したものが好適に用いられる。ＰＭＡやアクリルゴムは、ＰＭＭＡと光の屈折率が略同じであり、透明性を損ない難く、成形性や耐衝撃性を改善することができる。

導光部材１は、図１（ａ）に示すように、光源２２から光が入射する入光面１１と、入光面１１と互いに向き合う位置に配置され入光面１１から入射した光が反射する第一反射面１２と、を備える。入光面１１は導光部材１の長手方向の一端面を構成し、第一反射面１２は導光部材１の長手方向の他端面を構成する。

導光部材１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、入光面１１と第一反射面１２が向き合う方向に沿って設けられ、入光面１１から入射した光を反射する第二反射面１４を備える。導光部材１は、入光面１１と第一反射面１２が向き合う方向に沿って設けられ、第二反射面１４で反射した光が出射する出光面１５を備える。ここで、第二反射面１４と出光面１５とは互いに向き合う位置に配置される。

入光面１１の形状は、導光部材１の長手方向と直交する方向の断面の形状（以下、単に断面形状とする）と同じである。導光部材１の断面形状は、図１（ｂ）に示すように、第二反射面１４と出光面１５とが向き合う方向（以下、単に高さ方向とする）に長い長形状となる。断面形状は、導光部材１の長手方向及び高さ方向に直交する方向（以下、単に幅方向とする）の中心を通る中心線１１ａに対して線対称形状となる。

断面形状では、高さ方向の一端部に第二反射面１４が設けられ、高さ方向の他端部に出光面１５が設けられる。第二反射面１４の幅方向の両端から出光面１５の幅方向の両端まで、高さ方向に沿って側面部１６が設けられる。夫々の側面部１６には、幅方向の外側に向かって突出した突条１６ａが形成される。

側面部１６は、側面部１６の第二反射面１４側の端部から突条１６ａの第二反射面１４側の端部に行く程幅方向の外側に位置するように湾曲して形成される。

夫々の突条１６ａは、導光部材１の長手方向と直交する方向の断面の形状が直角三角形状となる。夫々の突条１６ａは、第二反射面１４側の端部から出光面１５側の端部に行く程幅方向の外側に位置するように傾斜し、夫々の突条１６ａの傾斜の出光面１５側の端部から幅方向の内側に直線状に形成される。なお、突条１６ａの導光部材１の長手方向と直交する方向の断面の形状は、直角三角形状に限定されない。

側面部１６は、突条１６ａの出光面１５側の端部から側面部１６の出射面側の端部まで高さ方向と平行な直線状に形成される。

夫々の側面部１６は、第二反射面１４により反射した光を出光面１５側に効率良く反射させるために上記のような形状をしている。また、突条１６ａは導光部材１を他の部材（例えばケーシング）に引掛けて固定するために用いられる。

入光面１１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、平坦面となり、光源２２からの光が透過し易い形状となる。

第一反射面１２は、入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に突出する少なくとも一つの凸部１３を備える。第一反射面１２は、本実施形態では、図１（ａ），図２に示すように、複数の凸部１３で形成されている。夫々の凸部１３の第二反射面１４側の側面及び夫々の凸部１３の出光面１５側の側面は、導光部材１の長手方向に対して傾斜して設けられる。凸部１３の形状は、本実施形態では、三角形状となっているが、その形状は限定されない。

なお、図３に示すように、第一反射面１２に反射材２１が配設されることにより、導光部材１の第一反射面１２側の端部での反射効率をさらに向上させてもよい。

第一反射面１２の形状は、例えば図４に例示されているように、凸部１３の突出方向の中線と第一反射面１２の高さ方向の中線との交点に対して点対称に形成されることが好ましい。このとき、同形状の第一反射面１２を有する導光部材１が複数形成することができる。従って、第一反射面１２を有する導光部材１が製造される歩留まりは、導光部材１の長手方向の端面が平坦面で形成された導光部材１の製造の歩留まりと同程度にすることができる。

第二反射面１４は、図１（ａ），図２に示すように、入光面１１から入射された光を拡散させる拡散部１４ａを有する。拡散部１４ａは、入光面１１側の端部と出向面側の端部との間に亘って形成される。拡散部１４ａは、平坦な面に対して、放電加工、微細粒子の吹付け、インプリント、エッチング、印刷、レーザー等の表面加工手法を施すことにより形成される。本実施形態の拡散部１４ａは、平坦な面にレーザーにより一定のピッチで多数の細溝が多数並設されて形成される。

入光面１１から入射した光は入光面１１から離れた位置には届き難くなり、第一反射面１２に到達し入光面１１に向かって折返された光も同様に第一反射面１２から離れた位置には届き難い。ここで、入光面１１から入射した光が届き難く且つ第一反射面１２で折返された光が届き難い、第二反射面１４上の位置を所定位置１４ｂとする。

本実施形態の導光部材１では、拡散部１４ａの幅方向の長さを一定にした場合、出光量が均一にならずムラが生じてしまう。そこで、拡散部１４ａの幅方向の長さは、図１（ａ），図２に示すように、入光面１１側の端部から所定位置１４ｂに行く程大きくし、所定位置１４ｂから第一反射面１２側の端部に行く程小さくすることが好ましい。これにより、導光部材１の出光量を均一にすることができる。

出光面１５は、図１（ｂ）に示すように、幅方向の中央側程第二反射面１４に近付くように湾曲した凹曲面となる。このため、出光面１５から出射される光は、幅方向の外側に屈曲し易くなるので、出光面１５から出射される光により出光面１５よりも幅の広い領域を照らせるようになる。

導光部材１では、光源２２から入光面１１を透過して入射した光は第一反射面１２側に進行し、その過程で光は第二反射面１４によって出光面１５側に反射する。また、第一反射面１２に到達した光は入光面１１側に折返され、入光面１１側に進行する過程で光は第二反射面１４によって出光面１５側に反射する。このうち、第二反射面１４の拡散部１４ａに至った光は、拡散部１４ａによって拡散される。このようにして、第二反射面１４で反射・拡散した光は、出光面１５から出射し、導光部材１は出光面１５の全体から帯状の光を発する。

上記した構成の導光部材１では、第一反射面１２が平坦面ではなく少なくとも一つの凸部１３を備える。そのため、第一反射面１２に至った光の凸部１３の内面での入射角が臨界角以上になり易く、光が透過せず反射させることができるので、第一反射面１２の反射効率を高くすることができる。これにより、第一反射面１２に反射材２１を配設しない場合でも、入光面１１から入射した光を第一反射面１２の凸部１３で反射させることができるようになる。

以下に上記した構成の導光部材１の製造方法について記載する。

本実施形態の導光部材１は、押出成型品を加工して製造される。図５には、導光部材１の生産ラインを構成する製造装置が示される。製造装置は、押出成形機３０、押出金型３１、サイジング３２、水槽３３、引張り機３４、レーザー加工機４、切断機３５、及び整列機３６を備える。押出成形機３０、押出金型３１、サイジング３２、水槽３３、引張り機３４、レーザー加工機４、切断機３５、及び整列機３６は、この順序で生産ラインの上流側から順に配設される。

製造装置は、押出工程、サイジング工程、冷却工程、引取工程、拡散部形成工程、切断工程、及び整列工程を連続して行い、これにより導光部材１を製造する。

押出成形機３０の先端には押出金型３１が配設される。押出工程は、押出成形機３０により導光部材１となる合成樹脂材料を可塑化して押出金型３１側に押し出すことで行われる。これにより、導光部材１の中間生成物としての押出成形体が、押出金型３１を経てライン下流側に押出される。

押出工程で押出成形された押出成形体に対して順に、サイジング工程、冷却工程、拡散部形成工程、切断工程、及び整列工程が行われる。

引張り工程は引張り機３４により行われる。引張り機３４は押出金型３１から押し出された押出成形体を引張る。押出成形体は、引張り機３４により引っ張られることで、サイジング３２及び水槽３３を順に通過する。

サイジング工程は、サイジング３２により行われる。引張り機３４により引張られた押出成形体はサイジング３２を通過する。このサイジング工程により、押出成形体の断面形状は、製品である導光部材１の断面形状と同一になる。

冷却工程は、水槽３３により行われる。引張り機３４により引張られた押出成形体は水槽３３を通過する。この冷却工程では水槽３３内の水によって押出成形体が冷えて固化する。冷却工程で冷却された押出成形体は、引張り機３４を通過して、レーザー加工機４及び切断機３５を順に通過する。

拡散部形成工程（切削工程）は、引張り機３４によって移動している押出成形体に向けて、レーザー加工機４からレーザーを照射することで行われる。

レーザー加工機４は、図６に示されるように、レーザー発振器４１、ビームエキスパンダー４２、ガルバノスキャナー４３、及びｆθレンズ４４を備える。すなわち、レーザー加工機４は、レーザー方式をガルバノスキャニング方式とする。

拡散部形成工程では、レーザー加工機４から照射したレーザーにより押出成形体の第二反射面１４に溝を形成する。このとき、レーザー加工機４からは、例えば３０Ｗ程度で炭酸ガスレーザーが照射される。また、このレーザー加工機４からのレーザの照射は、押出成形機３０によって押し出されてレーザー加工機４の近傍を通過する押出成形体の第二反射面１４に対して行われる。すなわち、拡散部形成工程は成形工程とインラインで行われる。

具体的にレーザー加工機４は、予め設定された加工パターンに基づいてガルバノスキャナー４３のミラー４５を駆動してレーザー光を走査し、この走査されたレーザー光により溝を形成する。図６にはレーザーの走査方向が矢印で示されている。

このようにレーザー加工機４から押出成形体にレーザーが照射されることで、押出成形体の第二反射面１４には、拡散部１４ａを構成する多数の溝が形成される。

切断工程は、切断機３５に備えられたレーザーの照射により押出成形体を切断することで行われる。切断工程では、押出成形体の切断面が第一反射面１２となるので、押出成形体の切断と第一反射面１２の形成が同時に行われる。切断機３５は切断機３５を通過する押出成形体に長手方向と直交する方向から炭酸ガスレーザーが照射される。このとき、切断機３５からは、例えば、出力１００Ｗの炭酸ガスレーザーが照射される。そして、凸部１３の第二反射面１４側の側面及び凸部１３の出光面１５側の側面が入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に対して傾斜するように、押出成形体は切断される。この切断機３５による切断は、押出成形機３０によって押し出されて切断機３５近傍を通過する押出成形体に対して行われる。すなわち、切断工程も拡散部形成工程と同様に成形工程とインラインで行われる。

このように切断機３５によって押出成形体が切断されることで、所望の長さを有する導光部材１が切り出される。また、切り出された導光部材１は整列機３６によって順次整列して配置される。

上記した導光部材１の製造方法では、凸部１３の側面が入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に対して傾斜して形成される。そのため、第一反射面１２に至った光の凸部１３の内面での入射角が臨界角以上になり易く、光が透過せず反射させることができるので、第一反射面１２の反射効率を高くすることができる。

以下に本実施形態の導光部材１の構成及び導光部材１の製造方法ついて記載する。

導光部材１は、光源２２からの光が入射する入光面１１と、入光面１１と互いに向き合う位置に配置され入光面１１から入射した光が反射する第一反射面１２と、を備える。導光部材１は、入光面１１と第一反射面１２が向き合う方向に沿って設けられ入光面１１から入射した光が反射する第二反射面１４を備える。導光部材１は、入光面１１と第一反射面１２が向き合う方向に沿って設けられ第二反射面１４で反射した光が出射する出光面１５を備える。第二反射面１４と出光面１５は、互いに向き合う位置に配置される。第二反射面１４は、光を拡散させる拡散部１４ａを有する。第一反射面１２は、少なくとも一つの凸部１３を備える。凸部１３の第二反射面１４側の側面及び凸部１３の出光面１５側の側面は、入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に対して傾斜することを特徴とする。

このように、第一反射面１２が平坦面ではなく少なくとも一つの凸部１３により形成される。そのため、第一反射面１２に至った光の凸部１３の内面での入射角が臨界角以上になり易く、光が透過せず反射させることができるので、第一反射面１２の反射効率を高くすることができる。

また、第一反射面１２の形状は、点対称に形成されることが好ましい。

これにより、同形状の第一反射面１２を有する導光部材１を複数形成することができる。従って、第一反射面１２を有する導光部材１が製造される歩留まりは、導光部材１の長手方向の端面が平坦面で形成された導光部材１の製造の歩留まりと同程度にすることができる。

また、入光面１１から第一反射面１２に向かう方向及び第二反射面１４から出光面１５に向かう方向に直交する方向の拡散部１４ａの長さは、入光面１１側の端部から第一反射面１２側の所定位置１４ｂに行く程大きくなる。入光面１１から第一反射面１２に向かう方向及び第二反射面１４から出光面１５に向かう方向に直交する方向の拡散部１４ａの長さは、所定位置１４ｂから第一反射面１２側の端部に行く程小さくなることが好ましい。

これにより、導光部材１の出光量を均一にすることができる。

上記した構成の導光部材１の製造方法である。導光部材１の製造方法は、押出成形によって棒状の押出成形体を成形する成形工程を備える。導光部材１の製造方法は、押出成形体の第二反射面１４を構成する面に拡散部１４ａを形成する拡散部形成工程を備える。導光部材１の製造方法は、第一反射面１２の凸部１３の形成及び押出成形体の所望の長さの切断を行う切断工程を備える。切断工程では、凸部１３の第二反射面１４側の側面及び凸部１３の出光面１５側の側面が入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に対して傾斜するように、第一反射面１２が形成されることを特徴とする。

このように、凸部１３の側面が入光面１１から第一反射面１２に向かう方向に対して傾斜して形成される。そのため、第一反射面１２に至った光の凸部１３の内面での入射角が臨界角以上になり易く、光が透過せず反射させることができるので、第一反射面１２の反射効率を高くすることができる。

また、拡散部形成工程及び切断工程を成形工程とインラインで行うことが好ましい。

これにより、導光部材１の生産性を高めることができる。

１ 導光部材
１１ 入光面
１２ 第一反射面
１３ 凸部
１４ 第二反射面
１４ａ 拡散部
１５ 出光面

Claims (5)

1. 光源からの光が入射する入光面と、
   前記入光面と互いに向き合う位置に配置され前記入光面から入射した光が反射する第一反射面と、
   前記入光面と前記第一反射面が向き合う方向に沿って設けられ前記入光面から入射した光が反射する第二反射面と、
   前記入光面と前記第一反射面が向き合う方向に沿って設けられ前記第二反射面で反射した光が出射する出光面と、を備え、
   前記第二反射面と前記出光面は、互いに向き合う位置に配置され、
   前記第二反射面は、光を拡散させる拡散部を有し、
   前記第一反射面は、少なくとも一つの凸部を備え、
   前記凸部の前記第二反射面側の側面及び前記凸部の前記出光面側の側面は、入光面から第一反射面に向かう方向に対して傾斜することを特徴とする導光部材。
2. 前記第一反射面の形状は、点対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
3. 前記入光面から前記第一反射面に向かう方向及び前記第二反射面から出光面に向かう方向に直交する方向の前記拡散部の長さは、前記入光面側の端部から前記第一反射面側の所定位置に行く程大きくなり、前記所定位置から前記第一反射面側の端部に行く程小さくなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光部材。
4. 請求項１に記載の導光部材の製造方法であって、
   押出成形によって棒状の押出成形体を成形する成形工程と、
   前記押出成形体の前記第二反射面を構成する面に前記拡散部を形成する拡散部形成工程と、
   前記第一反射面の前記凸部の形成及び前記押出成形体の所望の長さの切断を行う切断工程と、を備え、
   切断工程では、前記凸部の前記第二反射面側の側面及び前記凸部の前記出光面側の側面が前記入光面から前記第一反射面に向かう方向に対して傾斜するように、前記第一反射面が形成されることを特徴とする導光部材の製造方法。
5. 前記拡散部形成工程及び前記切断工程を前記成形工程とインラインで行うことを特徴とする請求項４に記載の導光部材の製造方法。

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