(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬化性材料に切削，研磨等の加工を行って微小構造体を形成する微小構造体の製造方法において、
前記反応硬化性材料における半硬化の硬度を、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して制御し、前記反応硬化性材料を前記加工工具により半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項２】
所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬化性材料に切削，研磨等の加工を行って微小構造体を形成する微小構造体の製造方法において、
前記微小構造体のサイズに応じた微細工具を準備し、前記反応硬化性材料における半硬化の硬度を、前記微細工具の強度に応じた積算光量を照射して制御し、前記微細工具により前記反応硬化性材料を半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項３】
前記半硬化微小構造体の形成は、未硬化の前記反応硬化性材料に所定の物理的処理を施して半硬化の前記反応硬化性材料とし、前記半硬化の前記反応硬化性材料を加工することによって行われる請求項１又は２記載の微小構造体の製造方法。
【請求項４】
前記硬化微小構造体の形成は、前記半硬化微小構造体の形成が終了した領域から順々に行われる請求項１又は２記載の微小構造体の製造方法。
【請求項５】
前記硬化微小構造体の形成は、前記半硬化微小構造体の形成が全て終了してから全領域に亘って行われる請求項１又は２記載の微小構造体の製造方法。
【請求項６】
前記所定の物理的処理は、光照射，加熱，加湿およびプライマ硬化のうち少なくとも１つの処理である請求項１又は２記載の微小構造体の製造方法。
【請求項７】
前記微細工具の準備は、ワイヤ放電研削法によって行われる請求項２記載の微小構造体の製造方法。
【請求項８】
反応硬化性材料における半硬化の硬度を、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して制御し、前記反応硬化性材料を前記加工工具により半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して前記硬化微小構造体を形成し、前記硬化微小構造体と相補的な内面形状を有する金型を電鋳法によって形成し、前記金型を用いて射出成形，注型成形，プレス成形等の成形により前記硬化微小構造体と同一構造の微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項９】
反応硬化性材料における半硬化の硬度を、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して制御する手段と、
反応硬化性材料を前記加工工具により半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成する加工手段と、
前記半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成する硬化手段とを有することを特徴とする微小構造体の製造装置。
【請求項１０】
微細工具を作製する工具作製手段と、
反応硬化性材料における半硬化の硬度を、前記微細工具の強度に応じた積算光量を照射して制御する手段と、
前記微細工具により反応硬化性材料を半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成する加工手段と、
前記半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成する硬化手段とを有することを特徴とする微小構造体の製造装置。
【請求項１１】
前記半硬化状態の前記反応硬化性材料は、未硬化の前記反応硬化性材料に所定の物理的処理を施して形成される請求項９又は１０記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１２】
前記硬化手段は、前記半硬化微小構造体の形成が終了した領域から順々に硬化する請求項９又は１０記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１３】
前記硬化手段は、前記半硬化微小構造体の形成が全て終了してから全領域に亘って硬化する請求項９又は１０記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１４】
前記硬化手段は、光照射，加熱，加湿およびプライマ硬化のうち少なくとも１つの処理を前記半硬化微小構造体に施すことによって硬化させる請求項９又は１０記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１５】
前記工具作製手段は、ワイヤ放電研削法によって前記微細工具を作製する請求項１０記載の微小構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、インクジェットプリンタのノズルやマイクロレンズ等の超精密機械部品、マイクロマシン等に適用される微小構造体の製造方法および装置に関し、特に、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密な微小構造体の製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密機械機構，精密光学機器，精密電子装置等においては、例えば、数ミクロンから数十ミクロン程度の寸法に微小構造化された構造体（以下「微小構造体」という。）が、例えば、センサ要素，作動装置要素，流体装置または電子機器のコンポーネント，光学装置のマイクロレンズアレイ等として使用されている。この微小構造体は、精密成形技術や金型加工技術の発展により、小型，高精度なものが製造されつつあり、量産性の良い精密金型を用いた転写成形技術による製造にも用いられている。
【０００３】
このような微小構造体を製造する方法には、従来より以下の方法が知られている。
(1) 総形ダイヤモンドバイトの切削加工による方法
(2) 精密機械加工による方法
(3) 蒸気相からの物理的または化学的析出等による付加的構造化による方法
(4) レーザ加工やエッチング加工等による除去的構造化による方法
【０００４】
上記(1) の総形ダイヤモンドバイトの切削加工による微小構造体の製造方法としては、例えば、特開平２−２０５４０１号公報に開示されているものがある。この製造方法は、微細な総形ダイヤモンドバイトで微細な矩形状の溝を有する微小構造体を製造するものである。
【０００５】
上記(2),(3),(4) の精密機械加工等による微小構造体の製造方法として、例えば、特開平６−３２０５５０号公報に開示されているものがある。この製造方法は、精密機械加工等により成形インサートを製造し、これを金型として注型成形，反応射出成形または射出成形等によって微小構造体を製造するものである。
【０００６】
上記(1),(4) の方法は精密な構造体に適し、上記(2) の方法は、曲面を有する構造体に適し、上記(3) の方法は微細な構造体に適しているが、上記(1) の方法は、複雑な形状のダイヤモンドバイトを作ることが困難であるため、複雑で微細な形状の加工は困難であり、上記(3),(4) の方法は、深さ方向の制御が困難である。これに対し、上記(2) の方法は、加工工具の位置を三次元で制御することで三次元形状の加工を行えることから、三次元の曲面形状を有し、微細かつ精密な微小構造体の製造には、上記(2) の精密機械加工を用いた方法が、最も適切と考えられる。
【０００７】
一方、三次元の曲面形状を有し、微細かつ精密な微小構造体を精密機械加工によって製造するには、加工工具の微小化，高精度化が必要とされる。
【０００８】
周知の旋盤やフライス盤等により高硬度材料である加工工具を製造するのは、加工工具をチャッキングする時の軸心合せが難しいため、軸心ずれが生じて加工工具を精度よく微小なサイズで製造することは困難であり、工具破損も発生させる。
【０００９】
ところが、近年、微小の加工工具をワイヤ放電研削法で作製する技術が、文献「マイクロマシニング技術に関する研究協力分科会研究成果報告書，平成７年２月，Ｐ３７−Ｐ４９：（社）精密工学会産学共同研究協議会」に開示されている。この方法によれば、微小工具を加工装置の加工軸に組み込んだ状態で形成するので、加工工具を装着するときの軸芯ずれの発生を回避して直径数１０μｍ程度の微小寸法の加工工具が可能となってきている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記(2) の精密機械加工による従来の微小構造体の製造方法によると、加工工具を微小化すればする程、工具の強度を向上させることは難しくなるため、工具が破損しやすいという問題がある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、加工工具の破損を招くことなく製造することができ、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密であり、使用に際し変形，傷等を防止して取扱性に優れた微小構造体の製造方法および装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
また、本発明は、上記目的を達成するため、所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬化性材料に切削，研磨等の加工を行って微小構造体を形成する微小構造体の製造方法において、前記反応硬化性材料における半硬化の硬度を、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して制御し、前記反応硬化性材料を前記加工工具により半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。
上記構成によれば、反応硬化性材料の半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成することで、加工工具の破損防止が可能となる。加工後は、半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化微小構造体を形成することで、使用に際し変形，傷等が防止される。
【００１４】
また、本発明は、上記目的を達成するため、反応硬化性材料における半硬化の硬度を、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して制御する手段と、反応硬化性材料を前記加工工具により半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成する加工手段と、前記半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成する硬化手段とを有することを特徴とする微小構造体の製造装置を提供する。
上記構成によれば、加工手段は、反応硬化性材料の半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成するので、加工工具の破損防止が可能となる。加工後は、硬化手段によって半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成することで、使用に際し変形，傷等が防止される。
【００１５】
また、本発明は、上記目的を達成するため、反応硬化性材料における半硬化の硬度を、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して制御し、前記反応硬化性材料を前記加工工具により半硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して前記硬化微小構造体を形成し、前記硬化微小構造体と相補的な内面形状を有する金型を電鋳法によって形成し、前記金型を用いて射出成形，注型成形，プレス成形等の成形により前記硬化微小構造体と同一構造の微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法を提供する。
上記構成によれば、硬化微小構造体を形成した後、その硬化微小構造体と相補的な内面形状を有する金型を電鋳法によって形成し、その金型を用いて成形により硬化微小構造体と同一構造の微小構造体を形成する。これにより、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密な微小構造体の量産が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る製造装置を適用した三次元加工機を示す構成図である。
この三次元加工機１は、定盤２と、定盤２の後方に立設されたコラム３と、定盤２上に設けられ、被加工材４を水平方向のＸ軸，Ｙ軸方向にそれぞれ移動させるＸ軸テーブル５ａ及びＹ軸テーブル５ｂからなるＸＹ軸テーブル５と、加工工具６を回転可能に支持するとともに、コラム３に対し上下方向（Ｚ軸方向）に移動するＺ軸テーブル７と、加工工具６の先端部に微細工具（図５(b) 参照）６Ａを作製する微細工具作製装置８と、Ｙ軸テーブル５ｂ上に載置された被加工材４の上面全体に亘って紫外線１３Ａを照射する後述する第１の紫外線照射光源（図５(d) 参照）１３と、Ｙ軸テーブル５ｂ上に載置された被加工材４に紫外線９Ａをスポット的に照射する第２の紫外線照射光源９と、各種のモード選択キー等を備えた操作部１０と、この加工機１の各部を操作部１０の操作に基づいて制御する制御部１１とを具備している。
【００１７】
被加工材４は、所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬化性材料からなるものである。このような反応硬化性材料としては、例えば、光照射量に応じて硬化する反応硬化性樹脂や光照射以外の加熱，加湿，主剤と硬化剤の混合（プライマー硬化）等に応じて硬化する反応硬化性樹脂がある。光照射量に応じて硬化する反応硬化性樹脂としては、アクリル系の紫外線硬化型樹脂等があり、加熱硬化型の材料としては、アクリル樹脂，ウレタンゴム，エポキシ樹脂等がある。
【００１８】
加工工具６は、例えば、直径１ｍｍの導電性を有するタングステンカーバイト系超硬合金からなる。
【００１９】
第２の紫外線照射光源９は、光源９からの紫外線を導いて先端から紫外線９Ａをスポット的に照射するフレキシブルガイド９Ｂを備え、ガイド９Ｂの先端部とＺ軸テーブル７とをフレキシブルジョイント９Ｃによって接続し、Ｚ軸テーブル７の上下動に追従してガイド９Ｂの先端部が上下動するようになっている。
【００２０】
操作部１０は、加工工具６の先端部に微細工具６Ａを作製するための微細工具作製モードを選択する微細工具作製モード選択キーと、被加工材４を加工して微小構造体を作製するための微小構造体作製モードを選択する微小構造体作製モード選択キーとを備えている。
【００２１】
制御部１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等から構成され、操作部１０に対するオペレータの操作により選択されたモードを実行するものであり、微細工具作製モードが選択された場合は、微細工具作製モードを実行し、微小構造体作製モードが選択された場合は、微小構造体作製モードを実行するものである。この制御部１１のＲＯＭには、ＣＰＵが上記各モードを実行するためのプログラムが記憶され、ＲＡＭには、微細工具６Ａを作製するのに必要な加工データと、微小構造体を作製するのに必要な三次元加工データとが記憶されている。
【００２２】
図２はＺ軸テーブル７の側面図である。
Ｚ軸テーブル７には、出力軸７０ａが例えば７０００ｒｐｍで回転するモータ７０を支持する支持部材７１を取り付け、この支持部材７１には、下端部で上記加工工具６を保持する工具ホルダ７２を回転可能に保持するセラミック製ホルダ７３を取り付けている。また、工具ホルダ７２の上部端面と工具ホルダ７２の上部端面に対向する支持部材７１との間には、点接触する鋼球７４を設けている。また、工具ホルダ７２の中間部には、プーリ７５Ａを取り付け、モータ７０の出力軸７０ａに取り付けられたプーリ７５Ｂと工具ホルダ７２のプーリ７５Ａとの間には、モータ７０の回転トルクを工具ホルダ７２に伝達する丸ベルト７６を張設している。なお、両プーリ７５Ａ，７５Ｂ間に図２に示すように高低差を設けることで、モータ７０の駆動によって工具ホルダ７２が回転したときに上昇する力を発生させて、上下方向の振動を抑えて、被加工材４の上下方向の加工精度の向上を図っている。
【００２３】
図３は微細工具作製装置８の要部を示す斜視図である。
微細工具作製装置８は、ＷＥＤＧ（Ｗｉｒｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｇｒｉｎｄｉｎｇ，ワイヤ放電研削）法によって加工工具６を放電加工し、先端部に微細工具６Ａを作製できるように構成されている。すなわち、微細工具作製装置８は、ワイヤガイド８０と、ワイヤガイド８０をＸ方向に移動させる図示しないワイヤガイド移動部と、ワイヤガイド８０に沿ってワイヤ電極８１を供給する図示しないワイヤ電極供給部と、加工工具６とワイヤ電極８１に電圧を印加するマイクロ放電加工電源８２と、放電加工液８３をノズル８４から供給する図示しない放電加工液供給部とを具備し、ワイヤ電極８１の消耗の影響を除去するために放電加工液８３を常に供給し、かつ、ワイヤ電極８１も供給させながら、加工工具６とワイヤ電極８１との間に放電を発生させて加工工具６を放電加工して微細工具６Ａを作製するようになっている。
【００２４】
ワイヤ電極８１は、例えば、電極消耗の点で有利なタングステン，超硬合金等の耐熱性を有する直径１００μｍ程度の材料からなる。
【００２５】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る微小構造体の製造方法を図４，図５を参照して説明する。なお、ここでは被加工材４を構成する反応硬化性材料として紫外線の照射によって硬化するアクリル系の紫外線硬化型樹脂を用いた場合について説明する。
【００２６】
図４はその紫外線硬化型樹脂の特性を示す図であり、同図(a) は紫外線硬化型樹脂に照射した積算光量と紫外線硬化型樹脂の表面の硬度との関係を示す図であり、同図(b) は当該樹脂に照射した積算光量と当該樹脂の硬化収縮率との関係を示す図である。なお、図４において、４０は加工抵抗が少なくなる半硬化領域としての第１の領域（例えば、１．５〜３Ｊ／ｃｍ2 ）を示し、４１は紫外線硬化型樹脂が使用に際して必要とされる機械的強度を備えることのできる第２の領域、例えば完全硬化領域（例えば、４Ｊ／ｃｍ2 以上）を示している。第１の領域４０と第２の領域４１との間には、一定の余裕を設けている。
【００２７】
(1) 微細工具６Ａの作製
まず、加工工具６の先端部に微細工具６Ａとして例えば、単刃のマイクロエンドミルを作製する。
【００２８】
図５(a),(b) は加工工具６の先端部に単刃のマイクロエンドミル（６Ａ）を作製する工程を説明するための模式図である。
オペレータは、操作部１０の微細工具作製モード選択キーを押下する。制御部１１は、微細工具作製モード選択キーの押下に基づき、ＲＡＭが記憶する、微小工具６Ａを作製するのに必要な加工データを基に、モータ７０，Ｚ軸テーブル７および微細工具作製装置８を制御して微細工具作製モードを以下に説明する如く実行する。
【００２９】
すなわち、制御部１１は、モータ７０を駆動させつつ、Ｚ軸テーブル７を除々に下降させる。モータ７０の駆動により出力軸７０ａが回転すると、モータ７０からの回転トルクは、プーリ７５Ｂ，丸ベルト７６，プーリ７５Ａを介して工具ホルダ７２に伝達され、工具ホルダ７２は高速で回転する。また、工具ホルダ７２はＺ軸テーブル７の下降によって下方向へ移動する。従って、工具ホルダ７２に保持されている加工工具６は、図５(a) に示すように、回転しながら除々に下降する。
【００３０】
また、制御部１１は、図５(a) に示すように、これと同時に微細工具作製装置８によって加工工具６の放電加工を行い、加工工具６の先端部を所望の直径に削る。つまり、ワイヤガイド移動部によってワイヤガイド８０を加工工具６側へ移動させ、放電加工液供給部からノズル８４を経て放電加工液８３を加工工具６に掛けながら、ワイヤ電極供給部からワイヤ電極８１をワイヤガイド８０に沿って放電加工領域に連続的に供給させつつマイクロ放電加工電源８２によって加工工具６とワイヤ電極８１との間に放電を発生させ、加工工具６の放電加工を行う。この放電加工により、加工工具６の先端部を所望の直径、例えば２５μｍまで細くする。
【００３１】
加工工具６の先端部が所望の直径に加工されると、制御部１０は、図５(b) に示すように、モータ７０の駆動を停止して加工工具６の回転を止め、Ｚ軸テーブル７を一旦上方のスタート位置に戻した後、再び除々に下降させるとともに、微細工具作製装置８によって加工工具６の放電加工を行い、加工工具６の先端部の側面を削る。つまり、ワイヤガイド８０を加工工具６側へ更に移動させ、加工工具６に放電加工液８３を掛けながら、ワイヤ電極８１をワイヤガイド８０に沿って放電加工領域に連続的に供給させつつ加工工具６とワイヤ電極８１との間で放電を発生させ、加工工具６の放電加工を行う。この放電加工により、ワイヤ電極８１の側面を削って幅１２．５μｍとし、加工工具６の先端部に微細工具６Ａとして単刃のマイクロエンドミルを作製する。
【００３２】
(2) 微細工具６Ａによる微小構造体の作製
図５(c),(d) は被加工材４から微小構造体を作製する工程を示す図である。
オペレータは、図５(c) に示すように、Ｙ軸テーブル５ｂ上に枠部材１２を載置し、枠部材１２の内側に紫外線照射前の液状の紫外線硬化型樹脂４Ａを注入する。続いて、図５(d) に示すように、第１の紫外線照射光源１３から紫外線硬化型樹脂４Ａの上面全体に紫外線１３Ａを照射（１次照射）する。ここでは、例えば、積算光量が図４(a) の第１の領域４０に属する２Ｊ／ｃｍ2 となる紫外線９Ａを照射し、紫外線硬化型樹脂４Ａを半硬化状態にして枠部材１１を外す。
【００３３】
次に、既に加工工具６の先端部に作製したマイクロエンドミル（６Ａ）で半硬化状態の紫外線硬化型樹脂４Ａを加工して微小構造体を作製するため、オペレータは、操作部１０の微小構造体作製モード選択キーを押下する。制御部１１は、微小構造体作製モード選択キーの押下に基づいて微小構造体作製モードを実行する。
【００３４】
すなわち、制御部１１は、モータ７０を駆動して加工工具６を回転させつつ、ＲＡＭが記憶する、微小構造体を作製するのに必要な三次元加工データを基に、ＸＹテーブル５及びＺ軸テーブル７の移動制御を行い、加工工具６を半硬化状態の紫外線硬化型樹脂４Ａに対して三次元的に移動させる。このとき、制御部１１は、図４(b) の収縮率を考慮して加工工具６の移動制御を行う。例えば、溝加工であれば、溝幅を後の収縮を考慮して大きめに加工する。なお、ＲＡＭが記憶する三次元加工データを既に収縮率を考慮したデータとしてもよい。制御部１１は、加工工具６先端のマイクロエンドミル（６Ａ）により紫外線硬化型樹脂４Ａを切削して微小構造体を形成するとともに、微小構造体の形成が終了した領域に紫外線照射部９から例えば積算光量が２Ｊ／ｃｍ2 となる紫外線９Ａをスポット的に順々に照射（２次照射）し、その微小構造体の形成が終了した領域の１次照射における積算光量２Ｊ／ｃｍ2 との合計の積算光量（４Ｊ／ｃｍ2 ）が図４(a) に示す第２の領域４１に到達するようにして紫外線硬化型樹脂４Ａを完全に硬化させ、三次元の曲面形状を有し、微細かつ精密な微小構造体を完成させる。
【００３５】
図６，図７はこのようにして製造された微小構造体の一例を示す図である。
図６はインクジェットプリンタに用いられるインクジェットのノズルを構成する微小構造体を示す要部斜視図である。この微小構造体４２には、幅３０μｍを有する溝４２ａが４２μｍピッチで形成されている。
【００３６】
図７は光導波路に用いられるマイクロレンズの要部断面図である。この微小構造体４３には、光ファイバーアレイ４３ｂが配置される側の面に直径約３０μｍ程度のレンズ４３ａがアレイ状に配列されている。
【００３７】
また、本三次元加工機１によって製造された微小構造体の一例として、直径約３０μｍ程度の凹面状を有するマイクロミラーをアレイ状に配列したものを挙げることができる。
【００３８】
上述した第１の実施の形態に係る微小構造体の製造方法によれば、紫外線硬化型樹脂４Ａを半硬化状態の加工抵抗の低い状態で加工工具６に対する三次元の移動制御を行って微小構造化しているので、微細工具６Ａの破損を招くことなく、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密な微小構造体を得ることができる。また、加工後に紫外線硬化型樹脂４Ａを硬化させることで、所定の機械的強度を持たせることができ、これにより、使用に際し、変形，傷等を防止して取扱性に優れたものとなる。
また、被加工材４を半硬化状態にして切削加工しながら、直ちにその部分を硬化させているので、微小構造体の製造時間を短縮することができ、不要な変形を防止することができる。
また、紫外線９Ａの積算光量を制御することで、被加工材４の硬度を任意に制御することができるので、加工工具の強度に応じた積算光量を照射して被加工材４を加工工具が破損しないような硬度とすることができる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る微小構造体の製造方法を図８(a) 乃至(h) を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態と同様に、図８(a) に示すように、半硬化状態の反応硬化性材料、例えば紫外線硬化型樹脂４Ａを微細工具６Ａで加工して微小構造体を得た後、図８(b) に示すように、半硬化状態の微小構造体である紫外線硬化型樹脂４Ａに紫外線９Ａを照射して硬化させる。次に、図８(c) に示すように、金属からなる治具１００の上に導電性接着剤１０１により硬化状態の紫外線硬化型樹脂４Ａを固定する。続いて、図８(d) に示すように、紫外線硬化型樹脂４Ａの表面に蒸着プロセス等により導電性薄膜１０２を形成する。次に、導電性薄膜１０２が表面に形成された紫外線硬化型樹脂４ＡをＮｉ溶液に浸漬し、治具１００とＮｉ溶液間に直流電圧を印加して図８(e) に示すように、紫外線硬化型樹脂４Ａの表面に厚さ５ｍｍ乃至１ｃｍ程度のＮｉ層１０３を形成する。次に、図８(f) に示すように、治具１００を加工機械に取り付け、Ｎｉ層１０３の外形を精密加工して紫外線硬化型樹脂４Ａに対し相補的な内面形状１０４ａを有する上型１０４を得る。続いて、図８(g) に示すように、紫外線硬化型樹脂４Ａから上型１０４を外す。最後に、図８(h) に示すように、上型１０４を組み込んだ金型上母型１０５と、凹部１０６ａ，流路１０６ｂ等が加工された金型下母型１０６とを組み合わせ、射出成形により、ノズル１０７から流動性樹脂を金型上母型１０５と金型下母型１０６との間に空間１０８に流し込み、微小構造体を次々と製造する。
【００４０】
このような第２の実施の形態に係る製造方法によれば、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密な微小構造体を容易に量産することができる。
また、反応硬化性材料が樹脂であっても、金属からなる微小構造体を得ることができる。
【００４１】
なお、電鋳金属としては、上記Ｎｉの他に銅や鉄等を用いることができる。また、成形法としては、上記射出成形の他に注型成形やプレス成形等により行ってもよい。なお、射出成形によれば、量産性に優れ、注型成形によれば、高速性に優れる。また、プレス成形によれば、必要な部分に微小構造を形成することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々な実施の形態が可能である。
例えば、上記実施の形態では、被加工材４を切削する場合について説明したが、切削後に研磨を行って微小構造体を製造してもよく、研磨のみで微小構造体を製造してもよく、切削，研磨以外の加工によって微小構造体を製造してもよい。
また、上記実施の形態では、加工後に紫外線硬化型樹脂４Ａを硬化させたが、加工前にマスク等を用いて加工しない領域を予め硬化させてもよい。これにより、不要な変形をより防止することができる。
また、半硬化状態で完全に微小構造体を形成し終えた後、全体を硬化させてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、反応硬化性材料を半硬化状態、すなわち加工抵抗の少ない状態で加工して微小構造化することで、加工工具の破損を防止することができる。
従って、微細工具を用いることができ、その微細工具に対する三次元の移動制御を行うことで、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密な微小構造体を製造することが可能となる。
また、加工後は、必要な機械的強度を備えるよう反応硬化性材料に物理的処理を施すことで、使用に際し変形，傷等が防止され、取扱性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造装置を示す構成図
【図２】本発明に係るＺ軸テーブルの側面図
【図３】本発明に係る微細工具作製装置の要部を示す斜視図
【図４】本発明に係る被加工材を構成するアクリル系の紫外線硬化型樹脂の特性を示す図であり、同図(a) は積算光量と硬度の関係を示す図、同図(b) は積算光量と硬化収縮率の関係を示す図
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法を示す図であり、同図(a),(b) は加工工具の先端部に単刃のマイクロエンドミルを作製する工程を説明するための模式図、同図(c),(d) は被加工材から微小構造体を作製する工程を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法によって得られた微小構造体を示す要部斜視図
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法によって得られた微小構造体を示す断面図
【図８】同図(a) 乃至(h) は本発明の第２の実施の形態に係る製造方法を示す図
【符号の説明】
１  三次元加工機
２  定盤
３  コラム
４  被加工材
４Ａ  紫外線硬化型樹脂
５  ＸＹ軸テーブル
５ａ  Ｘ軸テーブル
５ｂ  Ｙ軸テーブル
６  加工工具
６Ａ  微細工具
７  Ｚ軸テーブル
８  微細工具作製装置
９  第２の紫外線照射光源
９Ａ  紫外線
９Ｂ  フレキシブルガイド
９Ｃ  フレキシブルジョイント
１０  操作部
１１  制御部
１２  枠部材
１３  第１の紫外線照射光源
４０  半硬化領域
４１  完全硬化領域
４２，４３  微小構造体
４２ａ  溝
４３ａ  レンズ
４３ｂ  光ファイバーアレイ
７０ａ  出力軸
７１  支持部材
７２  工具ホルダ
７３  セラミック製ホルダ
７４  鋼球
７５Ａ，７５Ｂ  プーリ
７６  丸ベルト
８０  ワイヤガイド
８１  ワイヤ電極
８２  マイクロ放電加工電源
８３  放電加工液
８４，１０７  ノズル
１００  治具
１０１  導電性接着剤
１０２  導電性薄膜
１０３  Ｎｉ層
１０４  上型
１０４ａ  内面形状
１０５  金型上母型
１０６ａ  凹部
１０６ｂ  流路
１０６  金型下母型
１０８  空間
【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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