JP2020121897A - 低反射部材 - Google Patents

Abstract

【課題】光を反射しにくい面を有する低反射部材を提供する。【解決手段】本開示の低反射部材は、少なくとも一部の表面にセラミックスからなる第１面を備える。そして、この第１面は、粗さ曲線から求められる突出谷部深さＲｖｋが、粗さ曲線から求められる突出山部高さＲｐｋよりも大きい。このような構成を満足していることで、第１面に光を照射した際に、入射した光は第１面の突出した谷部に入り込み散乱するため、第１面からの反射光が生じにくい。【選択図】 なし

Description

本開示は、低反射部材に関する。

装飾部品、産業機械、分析機器、医療機器、画像検査装置、半導体製造装置等のあらゆる分野において機械的強度等に優れたセラミックスが構成部材として広く用いられている。そして、このような構成部材には、外観についても要求される。

例えば、装飾部品においては、艶消しの外観が要求される場合があり、その場合に低反射部材が用いられる。例えば、特許文献１には、不揃いな深さ又は高さの凹凸が存在し、不揃いな深さ又は高さの凹凸は、基準長さを１０ｍｍとして測定される面の算術平均粗さＲａ値を１と仮定した場合に、平均線からの高さが２を超える凸部が７個〜１００個存在するという条件を満足する面を有する装飾部品が開示されている。

特開２０１２−４０７００号公報

近年では、特に産業機械、分析機器、医療機器、画像検査装置において、測定精度の向上のため、反射が少ないことが求められる所定面において、従来よりも光を反射しにくいことが望まれている。

本開示は、このような事情に鑑みて案出されたものであり、所定面において光を反射しにくい低反射部材を提供することを目的とする。

本開示の低反射部材は、少なくとも一部の表面にセラミックスからなる第１面を備える。そして、この第１面は、粗さ曲線から求められる突出谷部深さＲｖｋが、粗さ曲線から求められる突出山部高さＲｐｋよりも大きい。

本開示の低反射部材は、光を反射しにくい第１面を有する。

本開示の低反射部材は、少なくとも一部の表面にセラミックスからなる第１面を備える。なお、第１面とは、反射が少ないことが求められる面のことである。そして、セラミックスとしては、例えば、ジルコニア、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、またはこれらの複合物を用いることができる。

なお、第１面をセラミックスで構成する方法としては、金属または樹脂等で基体を製造し、その基体の一部の表面をセラミックスでコーティングして第１面としてもよい。または、第１面を備える部材をセラミックスで製造し、その部材を金属または樹脂等の基体に接合してもよい。もしくは、全てをセラミックスで製造してもよい。

そして、第１面を構成する材質は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ：例えば、ＢｒｕｋｅｒＡＸ
社製のＤ８ ＡＤＶＡＮＣＥ）により測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値よりＪＣＰＤＳカードを用いて同定すればよい。なお、第１面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ＳＥＭ付設のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて、第１面を構成する材質を推定することもできる。

そして、本開示の低反射部材における第１面は、粗さ曲線から求められる突出谷部深さＲｖｋが、粗さ曲線から求められる突出山部高さＲｐｋよりも大きい。

ここで、突出谷部深さＲｖｋおよび突出山部高さＲｐｋは、ＪＩＳ Ｂ ０６７１−２（２００２）に規定されており、以下の定義による。まず、粗さ曲線の測定点の４０％を含む負荷曲線の中央部分において、負荷長さ率の差を４０％にして引いた負荷曲線の割線が、最も緩い傾斜となる直線を等価直線とする。次に、この等価直線が負荷長さ率０％と１００％との位置で縦軸と交わる２つの高さ位置の間をコア部とする。そして、粗さ曲線において、コア部の下にある突出した谷部の平均深さが突出谷部深さＲｖｋであり、コア部の上にある突出した山部の平均高さが突出山部高さＲｐｋである。

このような構成を満足していることで、第１面に光を照射した際に、入射した光は第１面の突出した谷部に入り込み散乱するため、第１面から反射しにくい。このように、本開示の低反射部材は、光を反射しにくい第１面を有する。

また、本開示の低反射部材における第１面は、突出山部高さＲｐｋに対する突出谷部深さＲｖｋの比Ｒｖｋ／Ｒｐｋが２以上であってもよい。このような構成を満足するならば、第１面に光を照射した際に、第１面の突出した谷部に入り込んだ光が、突出した谷部から抜け出しにくくなり、本開示の低反射部材の第１面は、光をより反射しにくくなる。

また、本開示の低反射部材における第１面は、突出谷部深さＲｖｋが０．５μｍ以上１．３μｍ以下であってもよい。このような構成を満足するならば、突出した谷部が光を散乱させやすい適度な深さであるため、本開示の低反射部材の第１面は、光をより一層反射しにくくなる。

なお、本開示の低反射部材における第１面は、例えば、突出山部高さＲｐｋが０．２μｍ以上０．６μｍ以下であってもよい。

また、本開示の低反射部材における第１面は、粗さ曲線から求められる山部頂点の平均間隔Ｓは４μｍ以上７μｍ以下であってもよい。ここで、山部頂点の平均間隔Ｓとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）に規定されており、隣り合う山部の頂点同士の間隔の平均値を示す指標である。

そして、このような構成を満足するならば、第１面に光を照射した際に、入射した光が第１面の谷部に入り込みやすく、谷部に入り込んだ光が散乱しやすくなるため、本開示の低反射部材の第１面は、光をより一層反射しにくくなる。

また、本開示の低反射部材における第１面は、粗さ曲線から求められる算術平均粗さＲａは、例えば、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であってもよい。なお、算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に規定された値のことを言う。

ここで、本開示の低反射部材の第１面における、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に準拠し、突出谷部深さＲｖｋおよび突出山部高さＲｐｋは、ＪＩＳ
Ｂ ０６７１−２（２００２）に準拠し、山部頂点の平均間隔Ｓは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）に準拠して測定することにより求めることができる。なお、測定条件と
しては、例えば、測定長さを２ｍｍ、カットオフ値を０．２５ｍｍとし、触針半径が２μｍの触針の走査速度を１．０ｍｍ／秒に設定すればよい。そして、低反射部材の第１面において、少なくとも３ヵ所以上測定し、その平均値を求めればよい。

なお、本開示の低反射部材は、装飾部品、産業機械、分析機器、医療機器、画像検査装置、半導体製造装置等に用いることができる。

以下、本開示の低反射部材の製造方法について説明する。なお、ここではジルコニアからなる低反射部材を例に挙げて説明する。

まず、ジルコニアからなる焼結体を準備する。次に、焼結体に対して、第１面とする面以外をマスキングした後、バレル研磨を行なう。このとき、番手が＃８０である第１砥粒と、番手が＃１２０、１５０、１８０から選択される第２砥粒とを用い、第１砥粒と第２砥粒との質量比が１：１となるように秤量してコンパウンドとし、このコンパウンドを用いて１０分以上２時間以下の処理時間でバレル研磨を行なう。ここで、第２砥粒の番手と処理時間とを適宜調整することで、第１面における突出谷部深さＲｖｋ、突出山部高さＲｐｋおよび山部頂点の平均間隔Ｓの値を任意の値に調整することができ、本開示の低反射部材を得る。

第１面おける突出谷部深さＲｖｋ、突出山部高さＲｐｋおよび山部頂点の平均間隔Ｓの値が異なる試料を作製し、反射率に関するモニター評価を行なった。

まず、安定化ジルコニア（ＺｒＯ_２）粉末に、安定化ジルコニア粉末１００質量％に対して、顔料成分としての酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）粉末および酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を合計で４０質量％添加し、これらに水を加えてボールミルで粉砕・混合してスラリーを作製した。なお、酸化鉄粉末、酸化クロム粉末および酸化チタン粉末の質量比は、８８：１０：２とした。そして、スプレードライヤーを用いて、このスラリーを噴霧乾燥し、顆粒を作製した。

次に、顆粒を１００質量％に対して、アクリル系樹脂、ポリスチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ステアリン酸、およびフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）を合計で２５質量％添加した後、これをニーダに投入し、１５０℃に加熱しながら混練することで杯土を得た。そして、この坏土をペレタイザーに投入することによって、インジェクション成形用の原料となるペレットを得た。そして、インジェクション成形により成形体を作製した。

次に、得られた成形体を脱脂した後、バッチ炉により大気雰囲気にて１４００℃で２時間焼成し、焼結体を作製した。

次に、焼結体に対して、第１面とする面以外をマスキングした後、バレル研磨を行なった。このとき、番手が＃８０である第１砥粒と、番手が＃１２０、１５０、１８０から選択される第２砥粒とを用い、第１砥粒と第２砥粒との質量比が１：１となるように秤量してコンパウンドとし、このコンパウンドを用いて１０分以上２時間以下の処理時間でバレル研磨を行なった。ここで、第２砥粒の番手と処理時間とを適宜調整することで、第１面における突出谷部深さＲｖｋ、突出山部高さＲｐｋおよび山部頂点の平均間隔Ｓの値を任意の値が表１に示す値になるように調整し、各試料を得た。

そして、得られた各試料の第１面において、突出谷部深さＲｖｋおよび突出山部高さＲｐｋは、ＪＩＳ Ｂ ０６７１−２（２００２）に準拠し、山部頂点の平均間隔Ｓは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（１９９４）に準拠して測定することにより求めた。なお、測定条件
としては、測定長さを２ｍｍ、カットオフ値を０．２５ｍｍとし、触針半径が２μｍの触針の走査速度を１．０ｍｍ／秒に設定した。そして、各試料の第１面において３ヵ所測定し、その平均値を求めた。

また、各試料を用いて、各試料の第１面の反射率に関するモニター評価を行なった。このモニター評価は、以下の方法で行なった。まず、２０歳代〜６０歳代の各世代の男女５名ずつ計５０名のモニターに、室内蛍光灯（昼光色）の下で各試料の第１面を目視で確認し、各試料を、第１面の光の反射が抑えられていないと感じる試料と、第１面の光の反射が抑えられていると感じる試料とに分けてもらった。

そして、計５０名のモニターのうち、第１面の光の反射が抑えられていると感じる試料であると回答した人の割合が４１名以上であるものを「Ａ」、３１名以上４０名以下であるものを「Ｂ」、２１名以上３０名以下であるものを「Ｃ」、１１名以上２０名以下であるものを「Ｄ」、１０名以下であるものを「Ｅ」として評価した。

結果を表１に示す。なお、表１においては、「粗さ曲線から求められる突出谷部深さＲｖｋ」を「Ｒｖｋ」、「粗さ曲線から求められる突出山部高さＲｐｋ」を「Ｒｐｋ」、「粗さ曲線から求められる山部頂点の平均間隔Ｓ」を「Ｓ」として表記している。

表１に示す結果から、試料Ｎｏ．３〜１１は、モニター評価が「Ｄ」以上であった。このことから、第１面において、突出谷部深さＲｖｋが、突出山部高さＲｐｋよりも大きければ、光を反射しにくいことがわかった。

また、試料Ｎｏ．３〜１１の中でも試料Ｎｏ．４〜１１は、モニター評価が「Ｃ」以上であった。このことから、第１面において、突出山部高さＲｐｋに対する突出谷部深さＲｖｋの比Ｒｖｋ／Ｒｐｋが２以上であれば、光をより反射しにくいことがわかった。

また、試料Ｎｏ．４〜１１の中でも試料Ｎｏ．６〜１０は、モニター評価が「Ｂ」以上であった。このことから、第１面において、突出谷部深さＲｖｋが０．５μｍ以上１．３μｍ以下であれば、光をより反射しにくいことがわかった。

また、試料Ｎｏ．６〜１０の中でも試料Ｎｏ．６〜８は、モニター評価が「Ａ」であった。このことから、第１面において、山部頂点の平均間隔Ｓが４μｍ以上７μｍ以下であれば、光をより反射しにくいことがわかった。

Claims (4)

1. 少なくとも一部の表面にセラミックスからなる第１面を備え、
   該第１面は、粗さ曲線から求められる突出谷部深さＲｖｋが、粗さ曲線から求められる突出山部高さＲｐｋよりも大きい、低反射部材。
2. 前記第１面は、前記突出山部高さＲｐｋに対する前記突出谷部深さＲｖｋの比Ｒｖｋ／Ｒｐｋが２以上である、請求項１に記載の低反射部材。
3. 前記第１面は、前記突出谷部深さＲｖｋが０．５μｍ以上１．３μｍ以下である、請求項２に記載の低反射部材。
4. 前記第１面は、粗さ曲線から求められる山部頂点の平均間隔Ｓが４μｍ以上７μｍ以下である、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の低反射部材。