(57)【要約】斜面が粗面で形成される凸部を有しつつも高精度な形状を備えた成形体、金型の製造方法、金型および光学素子を提供する。金型の離型方向に対して直交する溝の溝底及び、溝底の近傍の斜面は平滑面（平滑面転写面）のままであるので、離型時に溝底とその近傍において樹脂の剥離抵抗が少なくなり、バリも生じることなく、溝の形状を精度良く転写できると共に、離型性に優れる。溝底とその近傍以外の斜面は粗面（粗面転写面）となっているから、ランド部の斜面の殆どが粗面となるため、成形体を光学部品としたときに所望の拡散効果を発揮できる。
2013140882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型より成形された成形体であって、前記金型との離型方向に対して傾斜した１つもしくは複数の斜面を含む凸部を備え、前記凸部の前記斜面の一部の領域を粗面とし、前記粗面より前記凸部の頂点に近い側である前記頂点の近傍を前記粗面よりも面粗度が低い平滑面とすることを特徴とする成形体。
【請求項２】
前記平滑面は、前記凸部の前記頂点から前記斜面に沿って5μｍ以上にわたって延在していることを特徴とする請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
前記金型との離型方向に対して、前記斜面の少なくとも１つは４５度未満の傾き角で傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形体。
【請求項４】
前記金型は複数の溝を有しており、前記斜面は、前記溝の側面により転写されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項５】
前記溝は、前記離型方向に対して直交する溝底を有し、前記側面のうち外側の領域を前記粗面を転写する粗面転写部とし、前記溝底及び前記側面の外側の領域と前記溝底との間に挟まれた前記側面の内側の領域を前記平滑面を転写する平滑面転写部とすることを特徴とする請求項４に記載の成形体。
【請求項６】
前記溝は、前記離型方向に対して直交する溝底を有し、前記溝底と前記側面のうち外側の領域とを前記粗面を転写する粗面転写部とし、前記側面の外側の領域と前記溝底との間に挟まれた前記側面の内側の領域を前記平滑面を転写する平滑面転写部とすることを特徴とする請求項４に記載の成形体。
【請求項７】
前記金型は複数の円錐面を有しており、前記斜面は、前記円錐面により転写されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項８】
前記成形体は、光学用透明樹脂より成形された光学部品であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の成形体。
【請求項９】
前記光学部品は、入射光を前記粗面により拡散する機能を有する導光体であることを特徴とする請求項８に記載の成形体。
【請求項１０】
光学素子を成形する金型の製造方法であって、
金型の素材を切削可能なすくい面が、第１の縁部と、前記第１の縁部に対して第１の角度で交差する方向に延在する第２の縁部と、前記第１の縁部と前記第２の縁部とをそれぞれ連結する第３の縁部とを含む第１の切削工具を用いて、金型の素材の表面に複数の溝を形成する第１工程と、
前記複数の溝を含む前記金型の素材の表面に粗面加工を施す第２工程と、
金型の素材を切削可能なすくい面が、第４の縁部と、前記第４の縁部に対して前記第１の角度より小さい第２の角度で交差する方向に延在する第５の縁部と、前記第４の縁部と前記第５の縁部とをそれぞれ連結する直線状の第６の縁部とを含む第２の切削工具を用いて、前記第３の縁部により形成された前記複数の溝の溝底を平面状に加工する第３工程と、を有することを特徴とする金型の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の切削工具の前記第１の縁部は直線状であり、前記第１の縁部により切削される前記複数の溝の第１斜面は平面であり、前記第１の切削工具の前記第２の縁部は直線状であり、前記第２の縁部により切削される前記複数の溝の第２斜面は平面であり、前記第１の切削工具の前記第３の縁部は直線状であり、前記第３の縁部により切削される前記複数の溝の溝底は平面であることを特徴とする請求項１０に記載の金型の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の切削工具の前記第４の縁部により、前記複数の溝の前記溝底に隣接した第１斜面の一部を切削し、前記第２の切削工具の前記第５の縁部により、前記複数の溝の前記溝底に隣接した第２斜面の一部を切削することを特徴とする請求項１１に記載の金型の製造方法。
【請求項１３】
前記金型の素材の切削加工時に、前記第２の切削工具の前記第４の縁部の前記溝底に対する傾き角は、前記第１の切削工具の前記第１の縁部の前記溝底に対する傾き角よりも１度以上小さく、且つ前記第２の切削工具の前記第５の縁部の前記溝底に対する傾き角は、前記第１の切削工具の前記第２の縁部の前記溝底に対する傾き角よりも１度以上小さいことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の金型の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の工程において、前記第１の切削工具と前記金型の素材とは直交する３軸方向に相対駆動されるようになっており、前記第３の工程において、前記第２の切削工具と前記金型の素材とは直交する３軸方向に相対駆動されるようになっていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の工程と前記第３の工程のうち少なくとも一方における切削はフライカット方式であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の工程と前記第３の工程のうち少なくとも一方における切削はシェーパ方式であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項１７】
前記金型の素材の切削加工時に、前記第１の切削工具の前記第１のすくい面を、前記金型の素材に対する相対移動方向に投影したときに、前記複数の溝の断面形状に一致することを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の工程において、同一の溝内で前記第１の切削工具を複数回走査することにより、１つの溝を形成することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項１９】
前記第３の工程の前に、前記第１の工程で形成した複数の溝の位置を検出する検出工程を有することを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の切削工具は単結晶ダイヤモンド製であることを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項２１】
前記金型の素材における前記複数の溝を形成する表面には、メッキ層が形成されていることを特徴とする請求項１０〜２０のいずれか１項に記載の金型の製造方法。
【請求項２２】
請求項１０〜２１のいずれか１項に記載された金型の製造方法により製造されたことを特徴とする金型。
【請求項２３】
形成された複数の溝が、鏡面化された溝底と、その両側において前記溝底より全体的に粗度が荒い斜面とからなり、前記溝底と前記斜面との交差部近傍の前記斜面の一部が鏡面化されていることを特徴とする請求項２２に記載の金型。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の金型より成形されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型により成形される成形体に関し、特に照明ユニットに用いる光学部品として好適な成形体に関し、また、金型の製造方法、金型および光学素子に関し、特に照明ユニットに用いる光学素子を成形するのに好適な金型の製造方法、金型およびそれにより成形される光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源を光透過性が高い素材から形成される導光体の側方に配置し、光源からの光を導光体の面方向に導光して、導光体の発光面に並設されるＬＥＤ等の光源に対して導光体の発光面から放出される光を散乱させるように構成する場合において、導光体の発光面と反対側面において多数の凹凸部を形成して発光面の明るさが均一になるようにした面発光装置が実用化されている。しかるに、導光体を樹脂等から転写成形すると安価に製造できる。
このような導光体の製造技術が特許文献１〜３に開示されている。【０００３】
特許文献４には、多数の突起部を有してなり、一部を粗面とし、残りを鏡面とした導光板を転写成形するための金型の製造方法が開示されている。かかる金型は、電鋳により突起部に対応した多数の凹部を形成し、その後サンドブラスト処理を行い、更に表面研磨を行うことで、凹部内を粗面とし、凹部と凹部との間を鏡面としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７６９７３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２２９５８号公報
【特許文献３】特開平１０−１７２３２１号公報
【特許文献４】特開平１０−１７２３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１には、導光体の溝状凹凸形状に対応する金型を放電加工により粗面で形成することで、導光体の溝状凹凸表面を全て粗面にする技術が開示されている。しかるに、特許文献１の技術によれば、金型における凹部分の頂点も粗面となっているので、当該部に転写した樹脂が剥離する際、粗さを形成する微小凹凸に入り込んで固化した樹脂が、微小凹凸形状自身に引っ掛かり、変形しながら離型されたり、固化した樹脂が破断して一部が金型に残されたまま離型する事が有り、これにより高精度な成形体を得られない恐れがある。特に、高転写を求めて高流動の樹脂を選択する場合、樹脂の分子量が相対的に低くなる事で樹脂の強度が低下し、この様な現象が起こり易くなる。【０００６】
次に、特許文献２には、導光体の溝状凹凸形状に対応する金型の一部に、サンドブラストにより粗面を形成することで、導光体の溝状凹凸表面の一部を粗面にする技術が開示されている。特許文献２においても、上記と同様に高精度な成形体を得られない恐れがある。【０００７】
更に、特許文献３には、金型部材に傾斜面を有する凹部を形成し、粗面加工法により平滑面と凹部とを所定粗さの粗面に加工し、次に、鏡面加工法により前記平滑面のみを鏡面にした前記金型部材を用いて導光部材を製造することにより、凹部の傾斜面全域を粗面とした金型部材を製造する技術が開示されている。特許文献３においても、上記と同様に高精度な成形体を得られない恐れがある。特に、特許文献３の段落［００５１］および図７に、金型部材の凹部断面において水平部を設ける手法が公開されているが、該水平部と斜面の境界付近を含め凹部全体が粗面になっているので、成形体を離型させる際に、凹部斜面の水平部との境界付近の微小凹凸に入り込んで固化した樹脂が、微小凹凸形状自身に引っ掛かり、変形しながら離型されるので、成形体の変形部がバリとなって水平部より突出して形成される問題と、凹面との境界付近の水平部が局所的に盛り上がる様な変形が生ずる問題が有る。このバリは、最表面に露出する形となるので、接触により脱落し易くゴミになる問題が有る。また、バリや局所変形が、形状不良となる問題が有る。【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、斜面が粗面で形成される凸部を有しつつも高精度な形状を備えた成形体を提供することを目的とする。【０００９】
また、特許文献４の技術で導光板を成形する場合、以下に述べる問題点がある。その１つは、特許文献１による金型の凹部は母型から電鋳工程を経て形成されるため、形状精度が悪いにも関わらず工程に時間がかかりコストが増大するということである。又、別の問題としては、金型の凹部内をブラスト処理することで樹脂の成形性が低下するということである。【００１０】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な工程であって処理時間も少ないにも関わらず、高精度な形状を形成できる金型の製造方法、それにより製造される金型および、この金型により成形された光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の成形体は、金型より成形された成形体であって、前記金型との離型方向に対して傾斜した１つもしくは複数の斜面を含む凸部を備え、前記凸部の前記斜面の一部の領域を粗面とし、前記粗面より前記凸部の頂点に近い側である前記頂点の近傍を前記粗面よりも面粗度が低い平滑面とする。【００１２】
本発明によれば、前記凸部の前記斜面の一部の領域を粗面とし、前記粗面より前記凸部の頂点に近い側である前記頂点の近傍を前記粗面よりも面粗度が低い平滑面としているので、巨視的には粗面を得ながらも、離型の際に、前記金型の凹部の底部（すなわち前記成形体の前記凸部の頂点部に対応する）又はその近傍における前記凸部の損傷を抑制することが出来る。ここで、例えば「粗面」とは、算術平均粗さRa＞0.2μmの面をいい、「平滑面」とは、算術平均粗さRa≦0.2μmの面をいうものとする。尚、「凸部の頂点」とは、凸部が先端を有する形状の場合は、その先端をいい、凸部が天面を有する台地状であるならば、その天面と傾斜面との交差部をいう。【００１３】
請求項２に記載の成形体は、請求項１に記載の発明において、前記平滑面は、前記凸部の前記頂点から前記斜面に沿って5μｍ以上にわたって延在していることを特徴とする。【００１４】
これにより前記粗面の機能を維持しながら、離型時の損傷を防止できる。特に、前記平滑面の範囲が5μｍ以上の場合は、厳しい転写条件においても離型による損傷が抑制され、本発明の効果が増大する。尚、前記平滑面の角度は、前記斜面の角度と同一である必要は無く、離型の妨げにならない範囲で任意に設定できる。【００１５】
請求項３に記載の成形体は、請求項１又は２に記載の発明において、前記金型の離型方向に対して、前記斜面の少なくとも１つは４５度未満の傾き角で傾斜していることを特徴とする。【００１６】
前記金型の離型方向に対して４５度未満の急斜面上に前記粗面を設けても、前記粗面の機能を維持しながら、離型時の損傷を抑制できる。【００１７】
請求項４に記載の成形体は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記金型は複数の溝を有しており、前記斜面は、前記溝の側面により転写されることを特徴とする。【００１８】
前記金型の溝を転写した前記凸部を前記成形体に形成することで、光学部品として用いたときに所望の光学性能を発揮できる。【００１９】
請求項５に記載の成形体は、請求項４に記載の発明において、前記溝は、前記金型の離型方向に対して直交する溝底を有し、前記側面のうち外側の領域を前記粗面を転写する粗面転写部とし、前記溝底及び前記側面の外側の領域と前記溝底との間に挟まれた前記側面の内側の領域を前記平滑面を転写する平滑面転写部とすることを特徴とする。【００２０】
前記側面のうち外側の領域を前記粗面を転写する粗面転写部とし、前記溝底及び前記側面の外側の領域と前記溝底との間に挟まれた前記側面の内側の領域を前記平滑面を転写する平滑面転写部とすると、前記成形体において、前記溝底と当該溝底に隣接した斜面の一部の平滑面により転写される前記凸部の頂部が平滑な平面部となるため、当該平面部の表面から突出する形のバリや局所変形および樹脂の残存を防止する事が出来、前記成形体の出来栄えが向上する。但し、溝底は必ずしも必要でない。【００２１】
請求項６に記載の成形体は、請求項４に記載の発明において、前記溝は、前記金型の離型方向に対して直交する溝底を有し、前記溝底と前記側面のうち外側の領域とを前記粗面を転写する粗面転写部とし、前記側面の外側の領域と前記溝底との間に挟まれた前記側面の内側の領域を前記平滑面を転写する平滑面転写部とすることを特徴とする。【００２２】
前記金型の溝底を粗面とした場合でも、それに隣接した斜面の一部を平滑面とすることで、成形時のバリや局所変形および樹脂の残存を防止する事が出来、前記成形体の出来栄えが向上する。【００２３】
請求項７に記載の成形体は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記金型は複数の円錐面を有しており、前記斜面は、前記円錐面により転写されることを特徴とする。【００２４】
前記金型の円錐面を転写した前記凸部を前記成形体に形成することで、光学部品として用いたときに所望の光学性能を発揮できる。【００２５】
請求項８に記載の成形体は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記成形体は、光学用透明樹脂より成形された光学部品であることを特徴とする。【００２６】
前記成形体を、光の透過・反射、清浄性などにおいて特に高機能が求められる光学部品に適用したときに、機能低下を招く成形体の頂点部損傷等を防ぐ事が出来る。【００２７】
請求項９に記載の成形体は、請求項８に記載の発明において、前記光学部品は、入射光を前記粗面により拡散する機能を有する導光体であることを特徴とする。【００２８】
前記粗面による拡散性を維持しながら、前記凸部頂点近傍の損傷を防ぎ、高品質な成形品としての導光体を得られる。【００２９】
請求項１０に記載の金型の製造方法は、光学素子を成形する金型の製造方法であって、
金型の素材を切削可能なすくい面が、第１の縁部と、前記第１の縁部に対して第１の角度で交差する方向に延在する第２の縁部と、前記第１の縁部と前記第２の縁部とをそれぞれ連結する第３の縁部とを含む第１の切削工具を用いて、金型の素材の表面に複数の溝を形成する第１工程と、
前記複数の溝を含む前記金型の素材の表面に粗面加工を施す第２工程と、
金型の素材を切削可能なすくい面が、第４の縁部と、前記第４の縁部に対して前記第１の角度より小さい第２の角度で交差する方向に延在する第５の縁部と、前記第４の縁部と前記第５の縁部とをそれぞれ連結する直線状の第６の縁部とを含む第２の切削工具を用いて、前記第３の縁部により形成された前記複数の溝の溝底を平面状に加工する第３工程と、を有することを特徴とする。【００３０】
本発明によれば、前記第１の工程により加工された前記金型の素材に対して、前記第２の工程により粗面加工を行うことで、前記複数の溝を含む前記金型の素材の表面を粗面とすることができる。その後、前記第３の工程により前記複数の溝の溝底を平面状に加工することで、形成された複数の溝が、鏡面化された溝底と、その両側において前記溝底より全体的に粗度が荒い斜面とからなる金型を製造することができる。かかる金型から転写成形された光学素子は、所望の性能を発揮できる。【００３１】
即ち、切削加工で複数の溝を加工形成することで、従来必要だった電鋳工程を廃止でき,金型製造に必要である期間を短縮するとともにコストを抑えることができる。また,粗面加工としてブラスト加工を行う場合、凹部が微小であるとブラスト粒子が入りにくく、面を荒らす効果が減少し粗さのムラが発生する恐れがあるが, 切削加工で複数の溝を加工形成することで、粗さのムラが抑制されて,粗面内が均一な粗度となり、金型から転写成形される光学素子として光の制御が期待される範囲内において良好な拡散効果を得ることが可能である。加えて、前記溝底を鏡面化することで、光学素子成形後の離型性を高めることができる。尚、本明細書中、「粗面」とは、粗面化処理により形成された面をいい、「鏡面」とは、切削加工により形成された面であって、少なくとも粗面よりも粗度が低い面をいうものとする。「粗面加工」としては、サンドブラスト処理や化学薬品処理などがある。【００３２】
請求項１１に記載の金型の製造方法は、請求項１０に記載の発明において、前記第１の切削工具の前記第１の縁部は直線状であり、前記第１の縁部により切削される前記複数の溝の第１斜面は平面であり、前記第１の切削工具の前記第２の縁部は直線状であり、前記第２の縁部により切削される前記複数の溝の第２斜面は平面であり、前記第１の切削工具の前記第３の縁部は直線状であり、前記第３の縁部により切削される前記複数の溝の溝底は平面であることを特徴とする。【００３３】
本発明により製造された金型により、斜面が粗面とされランド部が鏡面化された、断面が台形状の複数の山部形成した表面を有する光学素子を転写成形することができる。かかる光学素子は導光板として好適である。【００３４】
請求項１２に記載の金型の製造方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第２の切削工具の前記第４の縁部により、前記複数の溝の前記溝底に隣接した第１斜面の一部を切削し、前記第２の切削工具の前記第５の縁部により、前記複数の溝の前記溝底に隣接した第２斜面の一部を切削することを特徴とする。【００３５】
本発明により製造された金型は、前記複数の溝の前記溝底に隣接した第１斜面の一部及び第２斜面の一部を切削しているので、かかる部位が鏡面化することとなる。これにより、前記金型を用いて樹脂の成形を行ったときに、溝底と第１斜面及び第２斜面の交差部に固化した樹脂が引っ掛かって離型を阻害したり或いは離型時に欠損したりするという不具合を回避できる。【００３６】
請求項１３に記載の金型の製造方法は、請求項１１又は１２に記載の発明において、前記金型の素材の切削加工時に、前記第２の切削工具の前記第４の縁部の前記溝底に対する傾き角は、前記第１の切削工具の前記第１の縁部の前記溝底に対する傾き角よりも１度以上小さく、且つ前記第２の切削工具の前記第５の縁部の前記溝底に対する傾き角は、前記第１の切削工具の前記第２の縁部の前記溝底に対する傾き角よりも１度以上小さいことを特徴とする。【００３７】
これにより、前記第２の工程により粗面加工された前記第１斜面及び前記第２斜面全てを鏡面化することがなく、かかる金型から転写成形された光学素子の所望の性能を確保できる。【００３８】
請求項１４に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１３のいずれかに記載の発明において、前記第１の工程において、前記第１の切削工具と前記金型の素材とは直交する３軸方向に相対駆動されるようになっており、前記第３の工程において、前記第２の切削工具と前記金型の素材とは直交する３軸方向に相対駆動されるようになっていることを特徴とする。【００３９】
これによりフライカット加工やシェーパ加工にて前記金型の素材を切削加工することができる。【００４０】
請求項１５に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１４のいずれかに記載の発明において、前記第１の工程と前記第３の工程のうち少なくとも一方における切削はフライカット方式であることを特徴とする。【００４１】
請求項１６に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１５のいずれかに記載の発明において、前記第１の工程と前記第３の工程のうち少なくとも一方における切削はシェーパ方式であることを特徴とする。【００４２】
請求項１７に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１６のいずれかに記載の発明において、  前記金型の素材の切削加工時に、前記第１の切削工具の前記第１のすくい面を、前記金型の素材に対する相対移動方向に投影したときに、前記複数の溝の断面形状に一致することを特徴とする。【００４３】
例えば、前記第１の切削工具の前記第１のすくい面を相対移動方向に沿って前後に傾けることで、前記すくい面の投影形状が変化するから、これにより前記複数の溝の前記第１斜面及び前記第２斜面の傾き角を任意に調整できる。【００４４】
請求項１８に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１７のいずれかに記載の発明において、前記第１の工程において、同一の溝内で前記第１の切削工具を複数回走査することにより、１つの溝を形成することを特徴とする。【００４５】
これにより前記複数の溝の幅を任意に調整できる。【００４６】
請求項１９に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１８のいずれかに記載の発明において、前記第３の工程の前に、前記第１の工程で形成した複数の溝の位置を検出する検出工程を有することを特徴とする。【００４７】
これにより前記第１の工程で形成した複数の溝と、前記第２の切削工具とを精度良く位置決めできる。【００４８】
請求項２０に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜１９のいずれかに記載の発明において、前記第２の切削工具は単結晶ダイヤモンド製であることを特徴とする。【００４９】
これにより、前記溝底を高精度に鏡面化できる。【００５０】
請求項２１に記載の金型の製造方法は、請求項１０〜２０のいずれかに記載の発明において、前記金型の素材における前記複数の溝を形成する表面には、メッキ層が形成されていることを特徴とする。メッキとしては、Ｎｉ−Ｐメッキなどがある。【００５１】
これにより被切削性が向上するため、高精度な溝を切削加工により形成できる。【００５２】
請求項２２に記載の金型は、請求項１０〜２１のいずれかに記載された金型の製造方法により製造されたことを特徴とする。【００５３】
請求項２３に記載の金型は、請求項２２に記載の発明において、形成された複数の溝が、鏡面化された溝底と、その両側において前記溝底より全体的に粗度が荒い斜面とからなり、前記溝底と前記斜面との交差部近傍の前記斜面の一部が鏡面化されていることを特徴とする。【００５４】
これにより、前記金型を用いて樹脂の成形を行ったときに、溝底と第１斜面及び第２斜面の交差部に固化した樹脂が引っ掛かって離型を阻害したり或いは離型時に欠損したりするという不具合を回避できる。【００５５】
請求項２４に記載の光学素子は、請求項２２又は２３に記載の金型より成形されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、斜面が粗面で形成される凸部を有しつつも高精度な形状を備えた成形体を提供することができる。【００５７】
本発明によれば、簡素な工程であって処理時間も少ないにも関わらず、高精度な形状を形成できる金型の製造方法、それにより製造される金型および、この金型により成形された光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施形態の金型の製造方法を実施できる加工装置の一例であるＸ、Ｚ、Ｙ軸の３軸超精密加工機の斜視図である。
【図２】図１の３軸超精密加工機に取り付けられる切削工具の全体を示す図である。
【図３】金型の素材ＷＫの加工工程を示す図である。
【図４】製造された金型を用いた樹脂の成形工程（ａ）（ｂ）（ｃ）を示す図である。
【図５】樹脂の成形工程を示すフローチャートである。
【図６】比較例にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示す図である。
【図７】本実施形態にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示す図である。
【図８】変形例にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示す図である。
【図９】別な比較例にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示す図である。
【図１０】別な変形例にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示す図である。
【図１１】照明ユニットの要部構成を示す説明図である。
【図１２】照明スタンドの概要を示す概略説明図である。
【図１３】第２の実施形態を説明するための図であって、（ａ）は図１の３軸超精密加工機に取り付けられる切削工具の全体を示す図であり、（ｂ）は第１の切削工具Ｔ１のすくい面ＳＰの拡大形状（Ａ）を示し、（ｃ）は第２の切削工具Ｔ２のすくい面ＳＰの拡大形状（Ａ）を示す。
【図１４】第２の実施形態を説明するための図であって、（ａ）は第１の工程において第１の切削工具Ｔ１により切削される金型の素材ＷＫの状態を示し、（ｂ）は第２の工程においてサンドブラスト処理される金型の素材ＷＫの状態を示し、（ｃ）は第３の工程において第２の切削工具Ｔ２により切削される金型の素材ＷＫの状態を示し、（ｄ）は、第３の工程後の金型の素材ＷＫの溝を拡大して示す図であるが、粗面は誇張して示している。
【図１５】第２の実施形態の変形例を示す図１４（ａ）と同様な図である。
【図１６】第２の実施形態の別な変形例を示す図であり、３軸超精密加工機の回転部ＲＴの軸線方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００６０】
〈第１の実施形態〉
図１は、本実施形態の金型の製造方法を実施できる加工装置の一例であるＸ、Ｚ、Ｙ軸の３軸超精密加工機の斜視図である。図１において、ベースＢＳ上に、Ｘ方向に移動可能なＸ軸ステージＸＳと、それに直交するＺ方向に移動可能なＺ軸ステージＺＳが載置されている。Ｘ軸ステージＸＳ上には、Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向（高さ方向）に移動可能なＹ軸ステージＹＳが載置されており、Ｙ軸ステージＹＳは、回転部ＲＴを回転駆動する回転機構ＲＳを支持している。回転部ＲＴの周囲には、図２に示す切削工具Ｔ１又はＴ２がすくい面ＳＰを周方向に向けて取り付けられている。一方、Ｚ軸ステージＺＳ上には、金型の素材となる金型の素材ＷＫが取り付けられている。尚、Ｚ軸ステージＺＳ上に載置された金型の素材ＷＫの加工部を観察できる顕微鏡等の光学検出部ＯＳが、ベースＢＳ上に設けられている。
【００６１】
図２は、図１の３軸超精密加工機に取り付けられる切削工具を示す図である。図２において、切削工具Ｔは、回転部ＲＴに取り付けられる支持部ＴＨと、すくい面ＳＰとを有している。すくい面ＳＰの形状は台形形状である。
【００６２】
図２に示すように、切削工具Ｔのすくい面ＳＰが、直線状の第１の縁部Ｅ１と、第１の縁部Ｅ１に対して交差する方向に延在する直線状の第２の縁部Ｅ２と、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２とをそれぞれ連結する直線状の第３の縁部Ｅ３とにより輪郭付けられている。
【００６３】
図１の３軸超精密加工機を用いた金型の加工工程について説明する。図１において、回転部ＲＴに取り付けた切削工具Ｔを、金型の素材ＷＫの側方（図で奥側）における切削開始点に位置させる。金型の素材ＷＫの表面ＷＰには、Ｎｉ−Ｐメッキが施されているものとする。まず、Ｙ軸ステージＹＳの位置を調整し、回転機構ＲＳにより回転部ＲＴを回転させ、切削工具Ｔをその周方向に回転させる。かかる状態から、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させると、金型の素材ＷＫが、切削工具Ｔの回転軌跡内に相対移動し、すくい面ＳＰにより加工面（金型の転写面になる）ＷＰを回転軌跡に沿った円弧状に切削することができる。切削工具Ｔの回転速度に対して、Ｘ軸ステージＸＳの移動速度が遅ければ、円弧状の溝を連続する形で、断面を図３（ａ）に示す直線状の溝ＧＶを形成できる。Ｘ軸ステージＸＳが金型の素材ＷＫの全長以上の距離にわたって移動（走査）することで、最初の溝加工が終了する。
【００６４】
その後、Ｙ軸ステージＹＳにより切削工具ＴをＹ軸方向に上昇させ、金型の素材ＷＫとの干渉を回避しつつ、Ｘ軸ステージＸＳを逆のＸ方向に移動させまた下降させて切削開始点に戻す。更にＺ軸ステージＺＳにより、切削工具Ｔの刃幅（図３（ａ）参照）以下の所定量だけワークＷＳを相対移動させた後、再び切削工具Ｔを回転させながら、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させることで、隣接した平行な溝ＧＶの加工を行える。このようにして、溝加工が終了するごとに切削開始点に切削工具Ｔを戻し、その都度Ｙ軸ステージＹＳを微量移動させることで、図３（ｂ）に示すごとき、それぞれ溝底ＢＴと斜面Ｓ１，Ｓ２からなる複数の溝構造を形成することができる。
【００６５】
かかる加工方法は、フライカット加工と呼ばれる方法であるが、切削工具Ｔが回転走査しているために、周期的に金型の素材ＷＫから離れることから、摩擦熱による切削工具Ｔ１の温度上昇を抑え、その損耗を抑制することができる。又、切削工具Ｔが金型の素材ＷＫから周期的に離れるので、切削加工により生じた切れ粉を自然に除去することが可能となる。しかしながら、切削工具Ｔを回転させることなく、Ｘ方向に移動させるシェーパ加工を行っても良い。
【００６６】
次いで、溝ＧＶの溝底ＢＴ及び、溝底ＢＴの近傍の斜面Ｓ１，Ｓ２にわたって、マスキングテープＭＴを貼り付けた後、図３（ｂ）に示すように、複数の溝ＧＶを含む金型の素材ＷＫの上面ＷＰにサンドブラスト処理を行って、上面ＷＰ全体に粗面処理を施す。
【００６７】
その後、金型の素材ＷＫからマスキングテープＭＴを剥がすことで、図３（ｃ）に示すような溝構造を形成することができる。即ち、マスキングテープＭＴが貼り付けられていた溝ＧＶの溝底ＢＴ及び、溝底ＢＴの近傍の斜面Ｓ１，Ｓ２は平滑面（平滑面転写面）のままであるが、それ以外の斜面Ｓ１，Ｓ２は粗面（粗面転写面）となっている。
【００６８】
尚、金型の製造方法の変形例としては、マスキングテープＭＴを貼り付けることなく、複数の溝ＧＶを含む金型の素材ＷＫの上面ＷＰ全体にサンドブラスト処理を行った後、図３（ａ）に点線で示す細幅の切削工具を用いて、溝ＧＶの溝底ＢＴ及び、溝底ＢＴの近傍の斜面Ｓ１，Ｓ２のみを切削して平滑面とすることができる。このとき、２種類の切削工具の位置を合わせるために、光学検出部ＯＳを用いることができる。
【００６９】
光学素子の成形装置を説明する。図４において、１２１は可動側金型、１２２は固定側金型である。上述した溝ＧＶは、可動側金型１２１に形成されている。可動側金型１２１には、射出成形機１２３からの樹脂材料が型内に注入されるゲート１２１ａが設けられている。ゲート１２１ａからの樹脂の射出方向は、光学素子の溝と交差する方向としたが、溝に沿う方向としても良い。また、溝ＧＶは固定側金型に形成されていても良い。
【００７０】
図５は、図４に示す成形装置を用いた光学部品の製造方法を概念的に説明するフローチャートである。まず、不図示の金型温度調節機により、金型１２１、１２２とを成形に適する温度まで加熱する（ステップＳ１０）。これにより、両金型１２１、１２２においてキャビティを形成する金型部分の表面やその近傍の温度を成形に適する温度状態とすることができる。
【００７１】
次に、図４（ａ）に示すように、可動側金型１２１を固定側金型１２２側に向けて前進させて型閉じを開始させる（ステップＳ１１）。その後、可動側金型１２１と固定側金型１２２とが必要な圧力で締め付けられる型締めが行われる（ステップＳ１２）。
【００７２】
次に、図４（ｂ）に示すように、不図示の射出装置を動作させて、型締めされた両金型１２１、１２２との間のキャビティ中に、光学用透明樹脂である溶融樹脂を、ゲート１２１ａを介して必要な圧力で注入する射出を行わせる（ステップＳ１３）。
【００７３】
溶融樹脂をキャビティ内に導入した後は、キャビティ中の溶融樹脂が放熱によって徐々に冷却されるので、かかる冷却にともなって溶融樹脂が固化し成形が完了するのを待つ（ステップＳ１４）。
【００７４】
次に、図４（ｃ）に示すように、可動側金型１２１を固定側金型１２２から離間させる型開きを行う（ステップＳ１５）。その後、成形品の突き出しが行われ（ステップＳ１６）、成形品である成形体１は離型される（ステップＳ１７）。
【００７５】
ここで、比較例を参照して、本実施形態にかかる成形体の離型時の状態を説明する。
図６は、比較例にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示し、図７は、本実施形態にかかる成形体の成形時・離型時の状態を示す。まず、図６に示す比較例では、金型Ｍにおける溝ＧＶを含む表面ＷＰ全体に、粗面処理が施されているものとする。ここで、金型Ｍの溝ＧＶの溝底ＢＴにより、成形体１の凸部としてのランド部Ｌのトップ面Ｌ１が転写成形され、溝ＧＶの斜面Ｓ１，Ｓ２により、ランド部Ｌの斜面Ｌ２，Ｌ３が転写成形されるものとする。
【００７６】
図６（ａ）に示すように、比較例の金型を用いて成形を行うと、溝ＧＶの溝底ＢＴと斜面Ｓ１，Ｓ２の粗面の微小凹部に樹脂が入り込んで固化する。よって図６（ｂ）に示す離型時には、溝ＧＶの形状を転写した成形体１のランド部Ｌにおいて、トップ面Ｌ１と斜面Ｌ２，Ｌ３が粗面の微小凹部より抜け出る際に抵抗が生じる（アンカー効果という）。成形体１の角部は強度が相対的に低いため、図６（ｂ）に示すように、トップ面Ｌ１と斜面Ｌ２，Ｌ３の角部が変形してバリＢＲが発生したり、或いは図６（ｃ）に示すように、トップ面Ｌ１の両面が垂れ下がるように変形（Ｄ）したり、図６（ｄ）に示すように、角部の樹脂がちぎれて残存（Ｆ）することがある。角部からのバリＢＲは、接触により落下してゴミなどの異物となり、製造品質を低下させる恐れがある。又、トップ面Ｌ１の変形（Ｄ）は、成形体１を光学部品として用いた場合に、光学性能を低下させる恐れがある。又、角部の樹脂がちぎれることにより、成形体の形状が所望の形状と変わってしまう他、新たな成形を行う前に、金型に残存した樹脂（Ｆ）を取り除く必要がある。
【００７７】
これに対し、本実施形態によれば、図７（ａ）に示すように、成形体と金型の離型方向（図７で上下方向）に対して直交する溝ＧＶの溝底ＢＴ及び、溝底ＢＴの近傍（内側の領域）の斜面Ｓ１，Ｓ２は平滑面転写部ＦＰとしているから、離型時に溝底ＢＴとその近傍において樹脂の剥離抵抗が少なくなり、バリも生じることなく離型性に優れるので、溝ＧＶの形状を精度良く転写できる。又、溝底ＢＴの近傍以外（外側の領域）の斜面Ｓ１，Ｓ２は粗面転写部ＨＰとしているから、図７（ｂ）に示すように、ランド部Ｌの斜面Ｌ２，Ｌ３の殆どが粗面となるため、成形体１を光学部品としたときに所望の拡散効果を発揮できる。尚、ランド部Ｌの斜面Ｌ２，Ｌ３の最も内側の位置（ランド面Ｌ１との境界）から斜面に沿って、5μｍ以上にわたって平滑面が延在していると好ましい。又、斜面Ｌ２、Ｌ３の少なくとも１つ（ここではＬ３）は、金型の離型方向に対してθ＝４５度未満の傾き角で傾斜していると好ましい。
【００７８】
図８は、変形例にかかる金型を示す図である。本変形例においては、図８（ａ）に示すように、金型に形成された溝ＧＶは、成形体と金型の離型方向（図８で上下方向）に対して直交する溝底ＢＴを有し、溝底ＢＴと側面Ｓ１，Ｓ２のうち外側の領域とを粗面転写部ＨＰとし、側面Ｓ１，Ｓ２の粗面転写部ＨＰと溝底ＢＴとの間に挟まれた側面Ｓ１，Ｓ２の内側の領域を平滑面転写部ＦＰとする。
【００７９】
このように、粗面転写部ＨＰと溝底ＢＴとの間に挟まれた部位に平滑面転写部ＦＰを設けると、離型時に側面Ｓ１，Ｓ２の溝底ＢＴ近傍における樹脂の剥離抵抗が少なくなり、図８（ｂ）に示すように、バリも生じることなく、溝ＧＶの形状を精度良く転写できると共に、離型性に優れる。
【００８０】
図９は、別な比較例にかかる金型を示す図であり、図１０は、別な変形例にかかる金型を示す図である。図９、１０に示す金型は、溝ＧＶが溝底を有しておらず、互いに交差する斜面Ｓ１，Ｓ２のみからなるが、図９の比較例では、斜面Ｓ１，Ｓ２全体に粗面加工を施しており、図１０の変形例では、斜面Ｓ１，Ｓ２の交差部のみ、平滑面転写部ＦＰとし、それ以外を粗面転写部ＨＰとしている。変形例の構成は、溝ＧＶを切削加工した後、斜面Ｓ１，Ｓ２の交差部のみをマスキングしてサンドブラスト処理することで得られる。ここで、金型Ｍの溝ＧＶの斜面Ｓ１，Ｓ２により、三角断面形状の凸部Ｐの斜面Ｌ２，Ｌ３が転写成形されるものとする。
【００８１】
図９（ａ）に示すように、比較例の金型を用いて成形を行うと、溝ＧＶの斜面Ｓ１，Ｓ２の交差部にある微小凹部に樹脂が入り込んで固化する。よって離型時にはアンカー効果により、図９（ｂ）に示すように、斜面Ｓ１，Ｓ２の交差部の樹脂がちぎれて残存し（Ｆ）、高精度な成形を行えない他、新たな成形を行う前に、金型Ｍに残存した樹脂（Ｆ）を取り除く必要がある。
【００８２】
これに対し図１０に示す変形例では、溝ＧＶの斜面Ｓ１，Ｓ２は、その交差部近傍が平滑面転写部ＦＰであり、それ以外が粗面転写部ＨＰであるから、図１０（ｂ）に示すように、離型時に斜面Ｓ１，Ｓ２の交差部近傍において樹脂の剥離抵抗が少なくなり、樹脂のちぎれも抑制され離型性に優れるので、溝ＧＶの形状を精度良く転写して凸部Ｐを形成できる。尚、本変形例では、金型に溝ＧＶを設けたが、これを同じ断面の円錐面を複数個ドット状に設けても良い。かかる場合、斜面Ｓ１，Ｓ２は単一の円錐面となる。
【００８３】
本実施形態にかかる金型により成形された光学部品の用途について説明する。図１１は、かかる光学部品を導光体１として用いてなり、面発光する照射面を備えた照明ユニットＵを示している。図１２は、かかる照明ユニットＵを利用した照明スタンドＳＴを示している。照明スタンドＳＴは、台座部３１と支柱３２とを備え、該支柱３２の先端側に照明ユニットＵを装着し、該照明ユニットＵの面発光する第１主面１１を該照明面と略平行に設置して使用するようにしている。
【００８４】
図１１において、照明ユニットＵは、例えば面発光する第１主面１１、および、この第１主面に対向する第２主面１２を備える導光体１と、該導光体１の入射面１３となる一つの側面部に配設される複数の発光素子２と、を備えて、発光素子２が射出する光を導光体１内で導光して第１主面１１から射出するものである。
【００８５】
導光体１は、紙面に垂直な方向を長手方向とする平板状であって、照射面である第１主面１１を露出するようにして、発光素子２と共にケース３に一体的に収容されて構成される。
【００８６】
発光素子２は、入射面１３の方向に照明光を射出する光源であればよく、例えば、線状の光源（冷陰極管）や入射面１３の長手方向に間隔をおいて配設する複数の点状光源（ＬＥＤ）を用いることができる。また、低消費電力で発光強度が高く、白色発光するＬＥＤを用いることが好ましい。そのために、本実施形態では白色ＬＥＤを用いることとした。
そのために、発光素子２に代えてＬＥＤ２として以後説明する。ＬＥＤ２は、ケース３内に収容される基板２１の長手方向（紙面に垂直な方向）に略等間隔（例えば、約１５ｍｍピッチ）で複数配列されている。
【００８７】
ＬＥＤ２は、白色ＬＥＤであり、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤからの光に励起されて所定波長の励起光を発光する蛍光体（例えば、黄色蛍光体）を組み合わせて白色発光するものである。また、白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを組み合わせた高演色ＬＥＤを用いてもよい。高演色ＬＥＤを用いることにより、高い色再現性の必要な用途に好適な照明ユニットを実現することが可能である。
【００８８】
基板２１は、例えば、入射面１３の長手方向の全幅程度の長さとされ、この基板２１に複数のチップ型のＬＥＤ２を所定ピッチで搭載する。このように、基板２１は、長手方向に一体とされるが、複数の基板に分け、それぞれを電気的に接続する構成としてもよい。
また、基板２１は、照明ユニット外部に配置される電源回路（不図示）とリード線により接続され、電気回路に設ける明るさ調整ボタンにより、ＬＥＤに流れる電流を調整することで、照明ユニットの明るさを調整可能である。
【００８９】
ＬＥＤ２から出射された光は入射面１３から入射し、導光体１内を導光される。すなわち、導光体１の下面（第１主面１１）と上面（第２主面）との間で光は全反射されながら導光され、全反射角から外れた光が、第１主面１１から出射されて面発光する構成とされる。
【００９０】
また、面発光する際に、本実施形態では、導光体１の照明光を射出する主面（第１主面１１）の向かう垂線方向とは異なる傾斜した方向に強い光を照射可能な照明ユニットＵとしている。
【００９１】
光路偏向手段１５は、入射面１３の長手方向に平行な略三角断面の複数のＶ溝から構成することができる。また、本実施形態では、第２主面１２に設ける複数のＶ溝からなる光路偏向手段１５を採用している。この構成であれば、光路偏向手段１５を、射出面に対向する反対側の第２主面１２に設けるので、照度分布の均一化を図ることができ、射出面位置での照度分布をより均一にできる。
【００９２】
また、光路偏向手段１５を構成するＶ溝は、入射面側の第１Ａ斜面と該第１Ａ斜面と共に前記Ｖ溝を形成する第２Ａ斜面とを有しており、この第１Ａ斜面と第２Ａ斜面との傾斜角度を変えることで、第１主面１１の垂線方向から所定角度偏向する照明光の最大強度光の方向を調整することができる。又、光路偏向手段１５を構成するＶ溝の斜面は、粗面加工を施されているので拡散効果が生じ、光の制御に好適である。
【００９３】
ここで、導光体１は、可視光を透過する透明な材料（例えば、屈折率が約１．５のＰＭＭＡ：アクリル）からなると好ましい。
【００９４】
ＬＥＤ２から出射された光束は、第１主面１１と第２主面１２との間を全反射しながら導光され、光路偏向手段１５により反射拡散され全反射角から外れた光束が、第１主面１１から照明光として射出される。ここで、第２主面１２の外側に反射板４を配置することで、光路偏向手段１５により偏向されて第２主面１２の外側に漏れ出した光を反射して再び導光体１内に戻すことができ、第１主面１１から射出する照明光の強度を大きくすることができ、高効率の照明ユニットＵを実現することができる。
【００９５】
反射板４は、その内面にミラー処理やミラーフィルムを貼付した樹脂板や、白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面を有するアルミ板金などを用いることができる。また、導光体１を収容するケース３の内面を、例えば、アルミ製板金に白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面として形成してもよく、反射フィルム（例えば、きもと社製のレフホワイト）を用いる構成としてもよい。
【００９６】
また、第１主面１１の外側に拡散板５を配置している。この構成であれば、光路偏向手段１５が離散的に配置される複数のＶ溝から構成されていても、射出面（第１主面１１）における照明光の照度ムラ（輝度ムラ）を低減して、均一で目に優しい高品位な照明ユニットＵを実現することが可能である。拡散板５は透光性を有する従来公知の樹脂拡散板や樹脂拡散フィルムを用いることができる。
【００９７】
本実施形態によれば、図１２において、照明スタンドＳＴを机上３０の奥に配置して、照明ユニットＵの射出面（第１主面１１）を机上面に対して平行に配設しても、最大強度照明光は観察者４０側に傾いているので、手元を十分明るく照明できる。
【００９８】
〈第２の実施形態〉
上述の図１の３軸超精密加工機により本実施形態の金型の製造方法を実施することができる。図１において回転部ＲＴの周囲には、図１の切削工具Ｔの位置に図１３に示す切削工具Ｔ１又はＴ２がすくい面ＳＰを周方向に向けて取り付けられている。
【００９９】
図１３は、図１の３軸超精密加工機に取り付けられる切削工具を示す図である。図１３（ａ）において、切削工具Ｔ１，Ｔ２は、回転部ＲＴに取り付けられる支持部ＴＨと、すくい面ＳＰとを有している。すくい面ＳＰの形状は台形形状であるが、第１の切削工具Ｔ１と、第２の切削工具Ｔ２とで異なっている。
【０１００】
即ち、図１３（ｂ）に示すように、第１の切削工具Ｔ１は、すくい面ＳＰが、直線状の第１の縁部Ｅ１と、第１の縁部Ｅ１に対して交差する方向に延在する直線状の第２の縁部Ｅ２と、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２とをそれぞれ連結する直線状の第３の縁部Ｅ３とにより輪郭付けられている。第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２との交差角はγ１である。ここで、第１の縁部Ｅ１と第３の縁部Ｅ３との交差角θ１は、一例として１５０度であり、第２の縁部Ｅ２と第３の縁部Ｅ３との交差角θ２は、一例として１２０度である。
【０１０１】
これに対し、図１３（ｃ）に示すように、第２の切削工具Ｔ２は、すくい面ＳＰが、直線状の第４の縁部Ｅ４と、第４の縁部Ｅ４に対して交差する方向に延在する直線状の第５の縁部Ｅ５と、第４の縁部Ｅ４と第５の縁部Ｅ５とをそれぞれ連結する直線状の第６の縁部Ｅ６とにより輪郭付けられている。第４の縁部Ｅ４と第５の縁部Ｅ５との交差角はγ２（＜γ１）である。ここで、第４の縁部Ｅ４と第６の縁部Ｅ６との交差角θ４は、一例として１４０度であり、第５の縁部Ｅ５と第６の縁部Ｅ６との交差角θ５は、一例として１１０度である。つまり、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２との交差角は、第４の縁部Ｅ４と第５の縁部Ｅ５との交差角より大きくなっている。尚、第２の切削工具Ｔ２は、単結晶ダイヤモンド製であると好ましい。
【０１０２】
図１の３軸超精密加工機を用いた金型の加工工程について説明する。図１において、回転部ＲＴに取り付けた第１の切削工具Ｔ１を、金型の素材ＷＫの側方（図で奥側）における切削開始点に位置させる。金型の素材ＷＫの表面ＷＰには、Ｎｉ−Ｐメッキが施されているものとする。まず、Ｙ軸ステージＹＳの位置を調整し、回転機構ＲＳにより回転部ＲＴを回転させ、第１の切削工具Ｔ１をその周方向に回転させる。かかる状態から、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させると、金型の素材ＷＫが、第１の切削工具Ｔ１の回転軌跡内に相対移動し、すくい面ＳＰにより加工面（ここでは上面）ＷＰを回転軌跡に沿った円弧状に切削することができる。切削工具Ｔの回転速度に対して、Ｘ軸ステージＸＳの移動速度が遅ければ、円弧状の溝を連続する形で、断面を図１４（ａ）に示す直線状の溝ＧＶを形成できる。Ｘ軸ステージＸＳが金型の素材ＷＫの全長以上の距離にわたって移動（走査）することで、最初の溝加工が終了する。
【０１０３】
その後、Ｙ軸ステージＹＳにより第１の切削工具Ｔ１をＹ軸方向に上昇させ、金型の素材ＷＫとの干渉を回避しつつ、Ｘ軸ステージＸＳを逆のＸ方向に移動させまた下降させて切削開始点に戻す。更にＺ軸ステージＺＳにより、第１の切削工具Ｔ１の刃幅（図１４（ａ）参照）以下の所定量だけワークＷＳを相対移動させた後、再び第１の切削工具Ｔ１を回転させながら、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させることで、隣接した平行な溝ＧＶの加工を行える。このようにして、溝加工が終了するごとに切削開始点に切削工具Ｔを戻し、その都度Ｙ軸ステージＹＳを微量移動させることで、図１４（ｂ）に示すごとき複数の溝構造を形成することができる。
【０１０４】
かかる加工方法は、フライカット加工と呼ばれる方法であるが、第１の切削工具Ｔ１が回転走査しているために、周期的に金型の素材ＷＫから離れることから、摩擦熱による切削工具Ｔ１の温度上昇を抑え、その損耗を抑制することができる。又、第１の切削工具Ｔ１が金型の素材ＷＫから周期的に離れるので、切削加工により生じた切れ粉を自然に除去することが可能となる。しかしながら、第１の切削工具Ｔ１を回転させることなく、Ｘ方向に移動させるシェーパ加工を行っても良い。
【０１０５】
次いで、第１の切削工具Ｔ１を回転部ＲＴから取り外して、図１４（ｂ）に示すように、複数の溝ＧＶを含む金型の素材ＷＫの上面ＷＰにサンドブラスト処理を行って、上面ＷＰ全体に粗面処理を施す。
【０１０６】
その後、第２の切削工具Ｔ２を回転部ＲＴから取り付けて、光学検出部ＯＳより金型の素材ＷＫの溝ＧＶを観察しつつ（溝ＧＶの位置を検出する検出工程）、すくい面ＳＰの第６の縁部Ｅ６が、切削を開始する一つの溝ＧＶの溝底に当接するようにＺ軸ステージＺＳを微小移動させる。溝ＧＶの形状をプローブ等で実際に測定した後、第２の切削工具Ｔ２を位置合わせしても良い。このとき、第２の切削工具Ｔ２の第４の縁部Ｅ４の溝底に対する傾き角は、第１の切削工具Ｔ１の第１の縁部Ｅ１で切削した溝斜面に対する傾き角よりも１度以上小さく、且つ第２の切削工具Ｔ２の第５の縁部Ｅ５の溝底に対する傾き角は、第１の切削工具Ｔ１の第２の縁部Ｅ２で切削した溝斜面に対する傾き角よりも１度以上小さくなっている。
【０１０７】
かかる状態から、回転機構ＲＳにより回転部ＲＴを回転させ、第２の切削工具Ｔ２をその周方向に回転させながらＸ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させることで、直線溝ＧＶの溝底を切削加工することができる。Ｘ軸ステージＸＳが金型の素材ＷＫの全長以上の距離にわたって移動することで、最初の溝加工が終了する。
【０１０８】
その後、Ｙ軸ステージＹＳにより第２の切削工具Ｔ２をＹ軸方向に上昇させ、金型の素材ＷＫとの干渉を回避しつつ、Ｘ軸ステージＸＳを逆のＸ方向に移動させまた下降させて切削開始点に戻す。更にＺ軸ステージＺＳにより、第２の切削工具Ｔ２の刃幅（図１４（ｃ）参照）以下の所定量だけワークＷＳを相対移動させた後、再び第２の切削工具Ｔ２を回転させながら、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させることで、隣接した溝ＧＶの溝底加工を行える。このようにして、溝加工が終了するごとに切削開始点に切削工具Ｔを戻し、その都度Ｙ軸ステージＹＳを微量移動させることで、図１４（ｃ）に示すごとき複数の溝構造を形成することができる。
【０１０９】
このようにして形成した溝ＧＶの断面を図１４（ｄ）に示す。溝ＧＶは、第１の切削工具Ｔ１の第１の縁部Ｅ１により切削された平面状の第１の斜面Ｓ１と、第１の切削工具Ｔ１の第２の縁部Ｅ２により切削された平面状の第２の斜面Ｓ２と、第１の斜面Ｓ１と第２の斜面Ｓ２に挟まれた平面状の溝底ＢＴとを有する。ここで、第１の斜面Ｓ１と第２の斜面Ｓ２とは、サンドブラスト加工により表面粗度が高くなっている。一方、溝底ＢＴは、第２の切削工具Ｔ２の第６の縁部Ｅ６により鏡面化加工されている。
【０１１０】
但し、第２の切削工具Ｔ２の第４の縁部Ｅ４により、溝ＧＶの溝底ＢＴに隣接した第１斜面の一部（ＳＢ１）が角度付けされつつ切削され、第５の縁部Ｅ５により、溝ＧＶの溝底に隣接した第２斜面の一部（ＳＢ２）が角度付けされつつ切削され、それぞれ鏡面となっている。
【０１１１】
上述のようにして製造された金型を用いた樹脂の成形工程について上記図４を参照して説明する。
【０１１２】
不図示の金型温度調節機により、図４の金型１２１、１２２を成形に適する温度まで加熱する。これにより、両金型１２１、１２２においてキャビティを形成する金型部分の表面やその近傍の温度を成形に適する温度状態とすることができる。
【０１１３】
次に、図４（ａ）に示すように、可動側金型１２１を固定側金型１２２側に向けて前進させて型閉じを開始させる。その後、可動側金型１２１と固定側金型１２２とが必要な圧力で締め付けられる型締めが行われる。
【０１１４】
次に、図４（ｂ）に示すように、不図示の射出装置を動作させて、型締めされた両金型１２１、１２２との間のキャビティ中に、光学用透明樹脂である溶融樹脂を、ゲート１２１ａを介して必要な圧力で注入する射出を行わせる。
【０１１５】
溶融樹脂をキャビティ内に導入した後は、キャビティ中の溶融樹脂が放熱によって徐々に冷却されるので、かかる冷却にともなって溶融樹脂が固化し成形が完了するのを待つ。
【０１１６】
次に、図４（ｃ）に示すように、可動側金型１２１を固定側金型１２２から離間させる型開きを行う。その後、成形品の突き出しが行われ、成形品である成形体は離型される。以上により、光学素子の成形が完了する。
【０１１７】
本実施形態の製造方法により製造された金型を用いて樹脂の成形を行うことで、断面が台形状の複数の山部であって、その斜面が粗面とされ、ランド部が鏡面化された表面を有する平行平板状の光学素子１（図１１）を転写成形することができる。このとき、図１４（ｄ）に示すように溝ＧＶの溝底ＢＴが鏡面化されているので、離型性を高めることができる。加えて、第１斜面の一部（ＳＢ１）と第２斜面の一部（ＳＢ２）も鏡面化されているので、溝底ＢＴと第１斜面Ｓ１及び第２斜面Ｓ２の交差部に、固化した樹脂が引っ掛かって離型を阻害したり或いは離型時に欠損したりするという不具合を回避できる。
【０１１８】
図１５は、本実施形態の変形例を示す図である。第１の工程において、同一の溝内で第１の切削工具Ｔ１を、幅方向の位置を変えながら複数回走査することにより、１つの溝ＧＶを形成することもできる。これにより、任意の幅の溝ＧＶを形成することができる。
【０１１９】
図１６は、本実施形態の変形例を示す図である。例えば図１３（ｃ）に示すすくい面ＳＰを、第６の縁部Ｅ６回りに紙面に対して傾けてゆくと、金型の素材に対する相対移動方向（図１６で左右方向）に投影したときに、投影像における第６の縁部Ｅ６に対する第４の縁部Ｅ４、第５の縁部Ｅ５の傾き角が大きくなって、図１３（ｂ）に示す第１の切削工具Ｔ１のすくい面ＳＰの形状に近くなる。これを利用して、単一の切削工具Ｔを用いて、回転部ＲＴに対する取り付け角を変更することで、第１の切削工具Ｔ１の機能と、第２の切削工具Ｔ２の機能とを発揮できる。より具体的には、図１６において、切削工具Ｔを金型の素材ＷＫの加工面ＷＰの法平面に対して角度αで取り付けて第１の工程を行い、粗面加工後に、切削工具Ｔを金型の素材ＷＫの加工面ＷＰの法平面に対して角度β（|α|>|β|を満たす）で取り付けて第３の工程を行うことで、同様に金型を製造できる。このとき、切削工具Ｔは、図１６に示すようにすくい角が負となることが望ましい。
【０１２０】
本実施形態にかかる金型により成形された光学素子の用途について説明すると、上記図１１のように、かかる光学素子を導光板１として、面発光する照射面を備えた照明ユニットＵに用いることができる。かかる照明ユニットＵは上記図１２のように照明スタンドＳＴに利用できる。照明ユニットＵおよび照明スタンドＳＴは、上記図１１，図１２と同様の構成であるので、具体的な説明を省略する。
【０１２１】
本実施形態によれば、図１２において、照明スタンドＳＴを机上３０の奥に配置して、照明ユニットＵの射出面（第１主面１１）を机上面に対して平行に配設しても、最大強度照明光は観察者４０側に傾いているので、手元を十分明るく照明できる。
【０１２２】
本発明は、明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、インプリント成形においても本発明は適用可能である。また、図１３において第１の切削工具Ｔ１の第１の縁部Ｅ１、第２の縁部Ｅ２，第３の縁部Ｅ３，もしくは第２の切削工具Ｔ２の第４の縁部Ｅ４、第５の縁部Ｅ５は、円弧状であっても良い。
【符号の説明】
【０１２３】
１ 導光体、光学素子
２ 発光素子
３ ケース
４ 反射板
５ 拡散板
１１ 第１主面
１２ 第２主面
１３ 入射面
１５ 光路偏向手段
２１ 基板
３０ 机上
３１ 台座部
３２ 支柱
４０ 観察者
ＢＳ ベース
ＢＴ 溝底
Ｅ１ 第１の縁部
Ｅ２ 第２の縁部
Ｅ３ 第３の縁部
ＦＰ 平滑面転写部
ＧＶ 溝
ＨＰ 粗面転写部
ＯＳ 光学検出部
ＲＳ 回転機構
ＲＴ 回転部
Ｓ１ 第１の斜面
Ｓ２ 第２の斜面
ＳＰ すくい面
ＳＴ 照明スタンド
Ｔ 切削工具
ＴＨ 支持部
Ｕ 照明ユニット
ＷＫ 金型の素材
ＷＰ 加工面
ＸＳ Ｘ軸ステージ
ＹＳ Ｙ軸ステージ
ＺＳ Ｚ軸ステージ
ＡＸ 切削点
Ｅ４ 第４の縁部
Ｅ５ 第５の縁部
Ｅ６ 第６の縁部
Ｔ１ 第１の切削工具
Ｔ２ 第２の切削工具
【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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【国際調査報告】
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