(57)【要約】      （修正有）【課題】短時間で加工することが可能な塑性加工による微細形状アレイ創成方法を提供する。【解決手段】内部にカム６を収容する空間を有するハウジングと、ハウジング内に配置され、側面に１条以上の突出部を有する円筒形もしくは円柱形のカムと、ハウジングに固定され、内部に被加工物を塑性加工する圧子１を収容する圧子案内孔を有するリテーナ２と、リテーナ内に配置された圧子と、カムを回転駆動させる駆動装置を備えた塑性加工装置を用い、塑性加工装置に対向して被加工物３を配置し、カムの駆動と被加工物の表面走行をＮＣにより同時制御することで、駆動装置を駆動してカムを回転させて、カム表面に形成されている突出部７と、圧子とを間欠的に接触させることにより圧子を被加工物側に圧出させ、圧出された圧子が被加工物に圧入することによって被加工物に圧痕を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にカムを収容する空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、側面に１条以上の突出部を有する円筒形又は円柱形のカムと、前記ハウジングに固定され、内部に被加工物を塑性加工する圧子を収容する圧子案内孔を有するリテーナと、前記リテーナ内に配置された前記圧子と、前記カムを回転駆動させる駆動装置を備えた塑性加工装置を用い、
前記塑性加工装置に対向して被加工物を配置し、
前記駆動装置を駆動して前記カムを回転させて、前記カム表面に形成されている前記突出部と、前記圧子とを間欠的に接触させることにより前記圧子を前記被加工物側に圧出させ、
圧出された前記圧子が被加工物に圧入することによって被加工物に圧痕を形成することを特徴とする塑性加工方法。
【請求項２】
前記圧子および／又は前記リテーナが、前記圧子の前記リテーナの案内孔内の移動を制限する突起を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塑性加工装置。
【請求項３】
前記被加工物が円筒形又は平板形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塑性加工方法。
【請求項４】
前記被加工物と前記カムの回転をＮＣ同期して、回転比率を制御することで任意のピッチの圧痕を形成することを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の塑性加工方法。
【請求項５】
請求項１記載の塑性加工方法によって金型の母材である被加工物に対して塑性加工を行うことを特徴とする金型の製造方法。
【請求項６】
内部にカムを収容する空間を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、側面に１条以上の突出部を有する円筒形のカムと、
前記ハウジングに固定され、内部に被加工物を塑性加工する圧子を収容する圧子案内孔を有するリテーナと、
前記リテーナ内に配置された前記圧子と、
前記カムを回転駆動させる駆動装置を備えたことを特徴とする塑性加工装置。
【請求項７】
圧子の材質がセラミックス、超硬合金、ルビー又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項６に記載の塑性加工装置。
【請求項８】
前記突出部と前記カムの回転軸と平行なカム表面の仮想線とのなす角度（θ）が一定であり、かつ、０°≦θ＜１８０°(９０°を除く)の範囲内であることを特徴とする請求項６又は７に記載の塑性加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細形状をシートなどの媒体に加工するための金型又は金型を製造する鋳型を製造するための加工方法及びその装置にかかるものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ等の装置において光源が発した光を分散させるために光学フィルムシートが使用されている。このような光学フィルムシートには例えば直径が１００μｍの微細パターン（微細形状アレイ）が反覆して存在している微細形状が施されている。この光学フィルムシートの微細形状は金型の凹凸を転写して形成されている。
【０００３】
フラットパネルディスプレイにおいては、近年の大画面化、薄型化に伴い広面積かつ光散乱特性に優れた微細形状を施したシートが必要とされているが、このようなシートを製造するのに必要な金型の凹凸加工はレーザーを用いた加工法（特許文献１）や高速工具サーボを用いた切削法（ＦＴＳ加工法：特許文献２）によって行うと、加工速度が遅いため、金型の製造に数日を要する。さらに、切削法で加工した場合は切屑が生じ加工部を損なうといった問題がある。
【０００４】
また、上記の切削法では、長時間の加工にともなう加工途中のバイト交換は加工精度に問題を有するため、切削工具の寿命が問題となること、バイトの逃げ角には限度があること、加工深さに制限があること、連続溝加工の組合せによる微細形状加工では、凹加工が不可能であること等の問題点がある。
【０００５】
さらに、加工に長時間を要すると、製造時において、環境温度の変化に伴う装置のトラブルや地震等の外的要因により、加工形状の位置大きさにばらつきが生じてしまう恐れが高くなる。そのため、上記従来の方法で金型を製造すると、加工に数日を要するため、完成品の歩留まりが低く実用的では無い。
【０００６】
一方、塑性加工方法として、転造も挙げられる。転造はダイスや転造工具の溝を回転させながら連続して転写する。この方法ではネジや歯車等を作成するのには向いているが、加工精度に問題があるため、微細な形状を加工する場合には向かない。また、ダイスや転造工具が回転して形状を転写するため、被加工物に皺が生じ易くなり、光学シート等の微細な形状を加工するための金型を加工する方法には好適ではない。
【０００７】
また、微細形状を施したシートはフラットパネルディスプレイのみならず、光メモリやＤＮＡチップ等の他の用途に用いることが可能であり、高速かつ高精度に、安価で短時間に微細加工を施された金型が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３４４９５７号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザーやＦＴＳ加工法では、加工速度が遅いこと、加工形状に制限があること、切屑の発生があること、加工時間の長期化及び外的要因に伴う装置のトラブル等により、歩留まりが低くなることがあり、金型の製造効率があまりよくない。また、転造では精度に問題があるため、光学シート等の高い精度が求められる金型には向かないことが問題点である。
【００１０】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたもので、従来の加工方法に比べ短時間で加工することが可能な塑性加工による微細形状アレイ創成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明の塑性加工方法は内部にカムを収容する空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、側面に１条以上の突出部を有する円筒形又は円柱形のカムと、前記ハウジングに固定され、内部に被加工物を塑性加工する圧子を収容する圧子案内孔を有するリテーナと、前記リテーナ内に配置された前記圧子と、前記カムを回転駆動させる駆動装置を備えた塑性加工装置を用い、前記塑性加工装置に対向して被加工物を配置し、前記駆動装置を駆動して前記カムを回転させて、前記カム表面に形成されている前記突出部と、前記圧子とを間欠的に接触させることにより前記圧子を前記被加工物側に圧出させ、圧出された前記圧子が被加工物に圧入することによって被加工物に圧痕を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の塑性加工装置は内部にカムを収容する空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、側面に１条以上の突出部を有する円筒形又は円柱形のカムと、前記ハウジングに固定され、内部に被加工物を塑性加工する圧子を収容する圧子案内孔を有するリテーナと、前記リテーナ内に配置された前記圧子と、前記カムを回転駆動させる駆動装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の金型の製造方法は前記塑性加工方法によって金型の母材である被加工物に対して塑性加工を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
微細形状の加工において、高速かつ高精度な加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塑性加工方法における被加工物に対する圧入を示す概念図である。
【図２】本発明の塑性加工装置の断面図である。
【図３】本発明の塑性加工装置の断面図である。
【図４】本発明の圧子の一例と示す概念図であり、図中のａは正面図、ｂは左側面図である。
【図５】本発明の短冊状圧子の例を示す概念図であり、図中のａは正面図、ｂは左側面図である。
【図６】本発明の塑性加工装置のリテーナ（Ａ）と、図６（Ａ）中の破線部で囲った部位を拡大した概念図（Ｂ）を示す図である。
【図７】本発明のカムの一部を示す概念図の斜視図（Ａ）と（Ａ）の概念図の展開図（Ｂ）である。
【図８】本発明のカムの一部を示す概念図の斜視図（Ａ）と（Ａ）の概念図の展開図（Ｂ）である。
【図９】規則配列形状（Ａ）とディンプルアレイ形状（Ｄ）を示す概念図で、図９（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図９（Ａ）中のイ、ロの一点長鎖線における断面の概念図で、図９（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ図９（Ｄ）中のハ、ニの一点長鎖線における断面の概念図である。
【図１０】規則配列形状を示す概念図で、図１０（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図１０（Ａ）中のイ、ロの一点長鎖線における断面の概念図で、図１０（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ図１０（Ｄ）中のハ、ニの一点長鎖線における断面の概念図である。
【図１１】本発明の円筒形の被加工物に加工する際の被加工物と塑性加工装置の配置の一例を示す概念図の斜視図である。
【図１２】本発明の円筒形の被加工物に加工する際の被加工物と塑性加工装置の配置の一例を示す概念図である。
【図１３】本発明の塑性加工方法によって円筒形の被加工物に規則配列加工をする工程を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の平板形の被加工物に加工する際の被加工物と塑性加工装置の配置の一例を示す概念図の斜視図である。
【図１５】本発明の平板形の被加工物に加工する際の被加工物と塑性加工装置の配置の一例を示す概念図である。
【図１６】本発明の塑性加工方法によって平板形の被加工物に規則配列加工をする工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
そこで本発明の塑性加工方法では、回転するダイスや転造工具の凹凸を連続的に被加工物に転写する転造方法ではなく、リテーナに挿入された圧子が間欠的に被加工物に圧入して圧痕を形成する。
【００１７】
本発明の塑性加工方法を図１（Ａ）−（Ｃ）の概念図を用いて詳細に説明する。図１(Ａ)は回転駆動部により、回転しているカム６の突出部７と圧子１が接していない時の概念図を示す。この時、圧子１には被加工物３に圧痕を形成するための圧力がかかっていない状態である。
【００１８】
次に、図１（Ｂ）はカム６が回転し、カム６の突出部７と圧子１が接触して、圧子１に押圧がかかった際の概念図である。押圧がかかった圧子１が被加工物３に圧入し、被加工物３に圧痕を形成する。
【００１９】
そして、図１（Ｃ）はカム６がさらに回転して、圧子１とカム６の突出部７の先端が非接触となった際の概念図である。圧子１と突出部７が非接触となると、圧子１にかかっていた塑性加工するための押圧がなくなる。このような図１（Ａ）〜（Ｃ）の動作を繰り返し、被加工物３に圧痕を形成していく。
上記塑性加工装置において、圧子１は、複数配置することが好ましく、この場合、同時に多数の圧痕を形成できるので、加工時間の大幅な短縮に寄与する。
【００２０】
本発明の方法によると、被加工物との接触時間は極めて短く、加工時間の短縮が可能であることから、上記理由により、完成品の歩留まりを高くすることが可能である。すなわち、本発明を適用するのに適しているフラットパネルディスプレイのレンズアレイのような極微細な形状を金型となる被加工物表面に形成する場合、パターン形成に長時間を要すると、その間に、環境温度の変化や予知不可能な地震の発生確率が高くなり正確な塑性変形が損なわれる。従って、金型の製造が完了する時間内に正確な塑性変形が損なわれないように短時間に金型製造作業が終了することが重要となってくる。
【００２１】
また、転造法によって微細形状を被加工物表面に形成する場合には、転造に用いるダイスや転造工具などの表面全体に微細形状を施す必要があるが、本発明の方法によると、被加工物に加工する１列分以下の圧痕の数の圧子で大幅な加工時間の短縮が可能となる。
【００２２】
また、本発明の方法によれば、切削加工とは異なりバイトの逃げ角を考慮しなければならないことに起因する加工形状の制限はない。さらに、圧子の形状等を考慮すれば凹加工、凸加工、凹及び凸を組み合わせた加工も可能である。
【００２３】
次に、塑性加工方法を示す図１及び本発明の塑性加工装置の一例を示す概念図である図２及び図３を基に本発明の塑性加工装置の構成を説明する。本発明の塑性加工装置は１つ以上の圧子１を具備する。リテーナ２はハウジングに１３に固定されている。そして、リテーナ２には圧子１の数に応じた圧子案内孔２が高精度なピッチ間隔で設けられて、圧子案内孔４に圧子１が保持されている。また、圧子１が被加工物側に飛び出さず、圧子案内孔４から一部突出するように、圧子１の動作を制限する突起５が圧子案内孔４に設けられていることが好ましい。カム６は図２のように突出部を１条以上具備する。そして、カム６は回転軸８を介して軸受け１０にてハウジング１３に支えられ、継手１１を介してサーボ電動機などの回転駆動部１２によって回転する。
【００２４】
以下本発明の塑性加工装置の構成要素である圧子、リテーナ、圧子案内孔、突起、カム、突出部、軸受け及び回転駆動部について及び被加工物について詳細に説明する。
【００２５】
まず、圧子１について説明する。圧子１の具体的な形状の例を図４に示す。圧子１は球状、円柱状、多角柱状、円錐状、微細パターン多角面状等の形態が挙げられる。圧子１の材質は高硬度、高靱性、高耐摩耗性を有する材質が好ましい。具体的には、超硬、ダイヤモンド、ルビー、セラミックス、サーメット等が挙げられる。
なお、圧子を一列に束ねた様な短冊状の形状にしてもよい。短冊状圧子の一例を図５に示す。
【００２６】
圧子１の動作領域を制限し、圧子１がリテーナ２から脱落せず、圧子１の先端のみが被加工物３に圧入するような機構を圧子１又は圧子案内孔４等に設けても良い。
【００２７】
圧子１の被加工物３と接する側の先端形状は凹形又は凸形の球形、円柱形、三角錘、四角錘などの多角形錘、三角柱、六角柱などの多角柱等が挙げられる。複数種の形状を組み合わせたものでも良い。圧子の先端形状はミリ、マイクロ又はナノメートルオーダーであるため、レーザー加工、電子ビーム加工、エッチング加工等によって加工することが好ましい。
また、突出部７が接する圧子底部は球面等にすることが好ましい。
【００２８】
次にリテーナについて説明する。リテーナ２の一例を図６（Ａ）の概念図に示す。本発明で用いるリテーナ２は１以上の圧子案内孔４を有し、圧子１が飛び出さないために圧子１の突出を制限する突起５を有している。また、圧子案内孔４の形状は圧子１の形状による。
【００２９】
リテーナ２の突起５の位置は被加工物側の端部等であると、圧子１が脱落しにくく、加工が容易であって好ましい。突起５の形状は円柱状等特に限定されない。リテーナ２は超硬、高硬度鋼、セラミックなどの耐摩耗性に優れた材質であることが好ましい。
【００３０】
本発明の塑性加工方法及び塑性加工装置は一度の加工で意図した形状が必ずしも形成されるわけではない。そこで、塑性加工装置が特定の領域を加工し、意図した形状が形成されるまでの工程を１ターンとすると、１ターンで加工可能な加工領域は圧子１及び圧子案内孔４の数とその径及び圧子案内孔間隔１４によって決まる。規則配列の場合は隣り合う圧痕の中心間距離を１ピッチとする。そして被加工物に加工されるピッチは図６（Ａ）のリテーナ２の概念図の一部を拡大した図６（Ｂ）中に示した圧子案内孔間隔１４によって調整が可能である。
【００３１】
圧痕を一部重ねて加工する場合や隣り合う圧痕の間隔が狭い場合は、圧子案内孔間隔１４が１ピッチ分ではない。例えば、加工形状が規則配列の場合は、圧痕の重なりが２重の時や隣り合う圧痕の間隔が狭い圧子案内孔間隔１４が２ピッチ分に、圧痕の重なりが３重の時は圧子案内孔間隔１４が３ピッチ分になることがある。ただし、圧子が短冊状の場合は上記とは異なる場合がある。
また、圧子案内孔間隔１４は製作精度及び機械的強度の限界まで可能である。
【００３２】
リテーナ２の固定はハウジング等の安定した部位に交換が容易な方法で固定されていることが好ましい。リテーナ２は装置の外部から容易に脱着可能な構造であることが好ましい。リテーナ２の交換が容易な構造とすることで、加工形状の変更に伴う圧子１又は／及びピッチの変更に伴うリテーナ２の交換が可能になるだけでなく、使用することで摩耗する圧子１、圧子案内孔４、突起５、カム６等の摩耗を観察するなどのメンテナンスが容易となる。
【００３３】
次にカムについて説明する。カム６の一例の概念図を図７（Ａ）に、図７（Ａ）のカム６の展開図を図７（Ｂ）に示す。円い筒の円筒形又は円い柱の円柱形で、その表面に突出部７を具備するカム６が好ましい。カムの突出部と圧子が高速で接触するため、高硬度、耐摩耗性、靱性等が要求される。そこで、カムの材質としては窒化鋼、セラミックス等が挙げられる。
【００３４】
圧子１による被加工物３への押し付け加工は（１）被加工物を割出し、停止させる（２）被加工物を連続的に走行させることが好ましい。被加工物３を連続走行させて形状創成する場合、カム１の突出部７の形状は、突出部７の製作を容易にするために、図１の概念図のカム６に示すように、被加工物３と圧子１の干渉をできる限り少なくするように二つの長円が相対する形状となっていることが好ましい。なお、被加工物３と圧子１との干渉を考慮すると、被加工物３の走行速度とカム６の周速比より大きな比率の長円であることがより好ましい。突出部先端の形状は塑性加工の際の安定性を考慮した形状を有していることが好ましい。
【００３５】
また、カム６の回転軸に平行なカム表面の仮想線９と交わる突出部のなす角度が一定であり、その角度は９０°を除く０°≦θ＜１８０°（θ＝０°は図７のカムの概念図に相当）の範囲内の角度（θ）を有する突出部７とすることが好ましい。この仮想線９はカムの概念図である図８（Ａ）、（Ｂ）の点線で表された線である。このような突出部７の角度が０°以外の場合の概念図を図８（Ａ）に、側面の展開図を図８（Ｂ）に示す。図７のカムの概念図に示すθ＝０°の場合は一度に複数の圧子１が被加工物３に圧入するため、塑性加工装置又は／及び被加工物３に大きな衝撃がかかる。そこで仮想線に対する突出部の角度を９０°を除く０°≦θ＜１８０°にすることで、塑性加工装置又は／及び被加工物３に加わる衝撃を減らし、装置全体の耐久性を向上させることが可能となる。
【００３６】
突出部７の角度が０°ではない場合、０°の際と同様に規則配列を形成するためには圧子案内孔間隔１４、ピッチ及び、θを考慮して、カム６と被加工物３の回転又は／及び移動の速度比を調節して加工を行う必要がある。
【００３７】
なお、軸受けはカムの回転精度を重視する場合、油静圧、空気静圧軸受けを適用してもよい。また、継手、回転駆動部はいずれも周知の技術を用いることができる。
【００３８】
微細形状が施される被加工物３は円筒形、平板形等が挙げられる。被加工物３の表面材質はニッケル−燐、銅、黄銅やアルミニウム等が挙げられる。その中でもニッケル−燐、銅は加工性、耐久性等に優れるため好ましい。被加工面の表面は平滑であることが好ましい。なお、被加工物３の表面が平滑でない部位は塑性加工前又は後にダイヤモンドツールで削り平滑化することが好ましい。
【００３９】
次に、上記塑性加工装置１５を用いて被加工物３を加工して、円筒形又は平板形の金型等を製造する方法について説明する。
【００４０】
本発明の金型の製造方法の例として、図９（Ｄ）の概念図のようなディンプルアレイ形状の塑性加工について説明する。この場合、１度形成した圧痕を一部重ねて加工する方法等が挙げられる。しかし、リテーナ２の圧子案内孔４はそれぞれ間隔があるため、同列の圧子１を重ねて圧入することは出来ない。そこで、ディンプルアレイ形状に加工する場合は一度、図９（Ａ）の概念図の様に加工して、その後に１ピッチずらして加工する方法が挙げられる。なお、図９（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図９（Ａ）中のイ、ロの一点長鎖線における断面の概念図で、図９（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ図９（Ｄ）中のハ、ニの一点長鎖線における断面の概念図である。
【００４１】
また、本発明の金型の製造方法として、ディンプルアレイ形状に塑性加工する以外にも図１０（Ｄ）の規則配列形状の概念図のように加工する圧痕と圧痕の間に無加工の領域がない、もしくは無加工の領域が狭く、圧子案内孔４の間隔が狭すぎて加工できない場合がある。その際は、ディンプルアレイ形状に加工する場合と同様に１度、図１０（Ａ）の概念図の様に加工して、加工した後に１ピッチずらして加工すれば図１０（Ｄ）の規則配列形状の概念図の加工を施すことが出来る。なお、図１０（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図１０（Ａ）中のイ、ロの一点長鎖線における断面の概念図で、図１０（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれ図１０（Ｄ）中のハ、ニの一点長鎖線における断面の概念図である。
【００４２】
被加工物３の回転速度又は移動速度とカム６の回転速度の速度比を変化させることにより、形成される圧痕のカム回転方向のピッチを任意に変化させることが出来る。特に、ピッチを正確にＮＣ制御することで、各圧痕を重ねたディンプルアレイ形状等を高速かつ容易に形成することが可能である。
【００４３】
本発明の塑性加工装置１５を用いて円筒形の被加工物３を加工する場合は、被加工物３の周りに本発明の塑性加工装置１５を複数配置してもよい。円筒形の被加工物３を加工する場合の塑性加工装置１５と被加工物３の配置の例の概念図を図１１，１２に示す。なお、以下に言う加工領域とは１ターンで加工する領域のことを意味することとする。
【００４４】
本発明の金型の製造方法で円筒形の被加工物３に対して図９（Ｄ）のディンプルアレイ形状を加工して、金型を製造する複数の方法を図１３のフローチャートを基に説明する。図１３（Ａ）のフローチャートはディンプルアレイ加工を行う基本的な工程である。被加工物３が円筒形の場合は、被加工物３、塑性加工装置１５のカム６が回転し、圧痕を形成し、被加工物３が回転することで加工面を移動する。被加工物３の回転方向はカム６の回転方向と同じ又は逆のどちらでも構わない。被加工物３が回転せずに塑性加工を行う場合は塑性加工装置１５が被加工物の表面を沿うように移動すれば良く、移動（回転）方向は時計回り、半時計回りのどちらでも構わない。
【００４５】
まず、図１３（Ａ）のフローチャートの工程について説明する。塑性加工装置１５が被加工物３に対して１周加工すると図９（Ａ）のような規則配列形状の加工が施される（ステップ１）。隣接ディンプルアレイの加工では、１ピッチずらして圧痕の一部を重ねて加工する必要がある。そこで、ステップ１の後に塑性加工装置１５をＺ軸方向に１ピッチずらす工程（ステップ２）が必要である。ステップ２の後に被加工物３に対して、さらにもう１周加工する（ステップ３）と図９（Ｄ）の様なディンプルアレイ形状の加工が施される。この場合はステップ１からステップ３までを１ターンとする。塑性加工装置１５を未加工の領域に移動（ステップ４）し、被加工物３の加工面の全てに加工を施し、金型を製造する。
塑性加工装置１５を２台以上用い、個々の塑性加工装置１５が異なる加工領域を加工する場合は図１６（Ａ）のフローチャートと同じである。
【００４６】
次に、図１３（Ｂ）のフローチャートの工程について説明する。２台の塑性加工装置１５を用いる場合で、２台目の塑性加工装置１５を１台目の塑性加工装置１５に対してＺ軸方向に対して１ピッチずらして加工する場合は図１３（Ｂ）のフローチャートに示すステップ５のみで１ターンとする方法も挙げられる。この方法であっても、塑性加工装置１５を１台のみ用いた場合と比べて加工時間を半分程度にすることが可能となる。
【００４７】
また、加工形状のピッチが圧子径よりも十分に大きく、圧子案内孔間隔１４が１ピッチである形状を加工する場合は、図１３（Ｂ）のフローチャートにおけるステップ５のみで１ターンとなる。この場合は図１３（Ａ）のフローチャートにおけるステップ２，３を省略して加工を行う。その他、加工形状が図９（Ｄ）のディンプルアレイ形状とは異なっても、図１３のフローチャートに記載の工程と同じまたは同様の工程によって加工が可能である。
【００４８】
本発明の塑性加工装置１５を用いて平板の被加工物３を加工する場合の塑性加工装置１５と被加工物３の配置例の例を図１４，１５に示す。通常、この構成では塑性加工装置１５が上部の支柱に設置され、被加工物３である平板はＸ−Ｙ軸方向に移動可能な台に固定され、塑性加工装置１５がＺ軸方向に移動可能である。台の移動は高精度に制御されることが好ましい。
【００４９】
本発明の塑性加工方法で平板形の被加工物３に対して図１０（Ｄ）の規則配列形状に加工して、金型を製造する複数方法を図１６のフローチャートを基に説明する。被加工物３が平板形の場合は、被加工物３が移動し、塑性加工装置１５のカムが回転し、圧痕を形成し、塑性加工装置１５が移動することで加工面を移動する。塑性加工装置１５の移動方向はＸ−Ｙ平面上のどちらでも構わない。塑性加工装置１５が移動せずに塑性加工を行う場合は被加工物３が移動すれば良く、移動はＸ−Ｙ平面上のどの方向でも構わない。
【００５０】
まず、図１６（Ａ）のフローチャートの工程について説明する。塑性加工装置１５がＸ軸方向に移動する場合、被加工物３のＸ軸方向に端から端まで移動すると図１０（Ａ）の規則配列形状のような加工が施される（ステップ６）。加工する形状のピッチが狭く、ステップ６のみで意図した形状の加工が出来ない場合は塑性加工装置１５をＹ軸方向に１ピッチずらして加工する必要がある。そこで、ステップ６の後に塑性加工装置をＹ軸方向に１ピッチずらす（ステップ７）。ステップ７の後に被加工物３に対して、さらにもう一度、Ｘ軸方向に端から端まで加工する（ステップ８）と図１０（Ｄ）の規則配列形状のような加工が施される。この場合はステップ６からステップ８までを１ターンとする。塑性加工装置１５を未加工の領域に移動（ステップ９）し、被加工物３の加工面の全てに加工を施し、金型を製造する。
塑性加工装置１５を２台以上用い、個々の塑性加工装置１５が異なる加工領域を加工する場合は図１６（Ａ）のフローチャートと同じである。
【００５１】
次に、図１６（Ｂ）のフローチャートの工程について説明する。塑性加工装置１５を２台以上具備する場合は、塑性加工に要する時間を短縮することが出来る。２台の塑性加工装置１５を用いる場合は、２台目の塑性加工装置を１台目の塑性加工装置１５に対してＸ軸方向に対して１ピッチずらして、ステップ１０のみで１ターンとする場合が挙げられる。塑性加工装置１５を２台用いる場合は、塑性加工装置１５を１台のみ用いた場合と比べて加工時間を半分程度にすることが可能となる。
【００５２】
また、加工形状のピッチが圧子径より大きく、圧子案内孔間隔１４が１ピッチである形状を加工する場合は、図１６（Ｂ）のフローチャートにおいて、上記ステップ１０のみで１ターンとなる。この場合は図１６（Ａ）のステップ１０のみで１ターンの加工を行うことが可能である。その他、加工形状が図１０の規則配列とは異なっても、図１６のフローチャートに記載の工程と同じ又は同様の工程によって加工が可能である。
【００５３】
また、被加工物３が円筒形、平板形のいずれの場合において、圧痕の一部が重なった形状の加工をする場合でも、圧子を短冊状圧子とすれば、１台の塑性加工装置１５によって１ステップで、１ターンの加工をすることも可能である。
【００５４】
平板形の被加工物３の移動方向はＸ−Ｙ−Ｚ軸いずれの方向に対しても任意に移動可能であることが好ましい。回転速度、回転方向、移動方向、移動速度を制御することで、螺旋形状や幾何学模様を施すことも可能である。また、カム６及び円筒形の被加工物３の回転速度は一定でも変速のどちらでも良い。
【００５５】
（実施例１）
基本的な実施の形態として、円筒形の被加工物３に対して、ディンプルアレイを塑性加工する方法について説明する。リテーナ２の幅は被加工物３の幅よりも狭いために、複数回に分けて、圧入して圧痕を形成する。
【００５６】
円筒形の被加工物３に対して、直径が１ｍｍの球形の圧子１を用いて、連続する図９（Ｄ）のようなディンプルアレイを塑性加工する方法について説明する。図１１は円筒形の金型を作製する際の塑性加工装置１５と被加工物３の概念図の斜視図である。被加工物３と塑性加工装置１５は平行に配置されている。被加工物３がサーボモータによって回転して、被加工面を逐次変える。被加工物３の回転はサーボ電動機等の回転駆動部を用いカム駆動用サーボモータの回転と同期している。
【００５７】
実施例１の塑性加工装置１５の圧子１は５０個、カム１の回転は１０００ｒｐｍ、カムの突出部は等間隔に６部とし、圧痕径は０．１ｍｍ、ピッチは０．０８６６ｍｍ、圧痕深さは４μｍの圧痕を形成する態様で説明する。また、被加工物３は直径３００ｍｍ、胴長８００ｍｍの円筒形のものとする。
【００５８】
カム６及び被加工物３が回転し被加工物３が１回転すると、被加工物３には図９（Ａ）のような圧痕が形成される。次に、被加工物３をＺ軸方向に１ピッチ分ずらし、再び、被加工物に圧痕を形成する。２回転目の圧入が終了すると加工物には図９（Ｄ）の圧痕が形成された。
【００５９】
加工を繰り返し、全体に圧痕を圧入すると被加工物３の表面には連続する図９（Ｄ）の微細形状圧痕が施されて、金型が製造された。現行のＦＴＳ法では５００個／秒程度しか加工が出来ないため、実施例１の被加工物３の加工には約１００時間もかかる。本発明の方法及び装置では実施例１の形態では５０００個／秒の加工が可能となり、全体の加工は１０時間程度で終了する。実施例１の形態では現行のＦＴＳ法の１／１０程度の時間で加工が可能となる。
【００６０】
さらに、塑性加工装置１５を図１２の概念図ように被加工物３を囲むように２台以上設置することや、圧子１の数を増やすことで、作業効率をさらに上げることが容易でるため、実施例１の被加工物３を数時間以内に加工することが出来る。
【００６１】
（実施例２）
平板形の被加工物３に対して、圧子１の先端形状が凸形の１辺が１ｍｍの正四角錐の四角柱状圧子を用いて、塑性加工する方法について説明する。
この実施例においても、実施例１と同様にリテーナ２の幅は被加工物３の幅よりも狭いために、一列の微細パターンの形成を複数回に分けて行う。
【００６２】
図１５は平板形の金型を作製する際の塑性加工装置１５と被加工物３の配置の一例を示す概念図である。被加工物３と塑性加工装置１５は平行に配置されている。塑性加工装置１５は２台有り、被加工物４がＸ−Ｙ平面を移動して、被加工面を移動する。被加工物の移動はＮＣ制御により精密に制御する。塑性加工装置の配置は図１１の様に隣接した形態である。２台の塑性加工装置はＹ軸方向に１ピッチずれた位置に配置してある。Ｙ軸方向に１ピッチずれた位置に配置すると、Ｘ軸方向に被加工物３を１度、端から端まで加工するだけで、１ターンの加工が行える。
【００６３】
実施例２の塑性加工装置１５の圧子１は５０個、カム６の回転は１０００ｒｐｍ、カム６の突出部は６条とし、圧痕径は０．１ｍｍ、ピッチは０．１ｍｍ、圧痕深さは４μｍの圧痕を形成する態様で説明する。また、被加工物１は１５００ｍｍ×８５０ｍｍの平板形のものとする。
【００６４】
カムが回転し被加工物３がＸ軸方向に端から端まで移動して加工すると、被加工物３には図１０（Ｄ）の形状が連続する圧痕が形成され、１ターンが終了する。
次に、加工領域を非加工領域にずらして、同様に加工し、被加工物表面の全ての加工領域に図１０（Ｄ）の微細形状圧痕を形成し金形を製造した。
【００６５】
その結果、平板形の被加工物３を用いた場合においても、ＦＴＳ法に比べ、加工時間の大幅な短縮が可能となった。また、実施例２においては１つの被加工物に対して２つの塑性加工装置１５を用いたため、実施例１よりも半分程度の時間で金型の加工が可能であった。
【符号の説明】
【００６６】
１…圧子
２…リテーナ
３…被加工物
４…圧子案内孔
５…突起
６…カム
７…突出部
８…回転軸
９…仮想線
１０…軸受
１１…継手
１２…回転駆動部
１３…ハウジング
１４…圧子案内孔間隔
１５…塑性加工装置
１６…支柱
１７…被加工物
１８…台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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