(57)【要約】  本開示は、微細複製工具に溝を作製する際に用いる切削工具組立体に関するものである。切削工具組立体には、取付け構造体及び１０マイクロメートル未満の許容誤差で取付け構造体内で整列している複数のダイヤモンドが備わっている。例えば、第１及び第２のダイヤモンドチップを備えている第１及び第２の工具シャンクは、第１のダイヤモンドチップの切削位置と第２のダイヤモンドチップの切削位置が一致するように、取付け構造体内に位置決めすることができる。しかしながら、第２のダイヤモンドチップは、第１のダイヤモンドチップよりも、さらに取付け構造体から離れた既定の距離にしてよく、又は、第２のダイヤモンドには、第１のダイヤモンドチップとは異なる形状を持たせてよい。このようにして、第１のダイヤモンドチップによって、ワークピースに溝を切削してよく、第２のダイヤモンドチップによって、複数の機構を備えている溝を作製するために溝にサブ機構を切削してよい。
2009512567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付け構造体
と、
該取付け構造体内に取付けられるとともに、１ｍｍ未満の幅を有する第１のダイヤモンドチップを形成する第１の工具シャンクと、
前記取付け構造体内に取付けられるとともに、１ｍｍ未満の幅を有する第２のダイヤモンドチップを形成する第２の工具シャンクと、
を備える切削工具組立体であって、
前記第１及び第２のダイヤモンドチップが、１０マイクロメートル未満の許容誤差内で切削工具組立体の切削方向に整列されるように、前記第１及び第２の工具シャンクが、取付け構造体内で位置決めされている切削工具組立体。
【請求項２】
前記第１のダイヤモンドチップが、ワークピース中に深さＤ１の溝を作製し、前記第２のダイヤモンドが、深さＤ２のより深い溝を作製する請求項１に記載の切削工具組立体。
【請求項３】
前記第１のダイヤモンドチップが、ワークピース中に深さＤ１の溝を作製し、前記第２のダイヤモンドが、深さＤ２の溝内にサブ機構を作製する請求項１に記載の切削工具組立体。
【請求項４】
前記深さＤ２が、深さＤ１未満であるか、深さＤ１と等しい請求項３に記載の切削工具組立体。
【請求項５】
前記第１のダイヤモンドチップ及び前記第２のダイヤモンドチップのうちの少なくとも１つが、１００マイクロメートル未満の幅を有する請求項１に記載の切削工具組立体。
【請求項６】
前記第１のダイヤモンドチップの切削幅に対する前記第１のダイヤモンドチップの切削高さのアスペクト比が、１対１を超える請求項１に記載の切削工具組立体。
【請求項７】
前記切削工具組立体が、前記第１及び第２のダイヤモンドチップの切削方向に対して垂直な軸を中心に回転するように構成されたフライカット組立体である請求項１に記載の切削工具組立体。
【請求項８】
前記第１及び第２の工具シャンクが、前記第１及び第２のダイヤモンドチップの前記切削方向に対して前記垂直な軸と平行に伸びる請求項７に記載の切削工具組立体。
【請求項９】
前記フライカット組立体が、複数のスロットを備え、該スロットが、前記第１及び第２の工具シャンクを受容する請求項７に記載の切削工具組立体。
【請求項１０】
取付け構造体内に、１ｍｍ未満の幅を有する第１のダイヤモンドチップを形成する第１の工具シャンクを取付け構造体内に取付けるステップと、
前記取付け構造体内に、１ｍｍ未満の幅を有する第２のダイヤモンドチップを有する第２の工具シャンクを取付けるステップと、
前記第１及び第２のダイヤモンドチップが、１０マイクロメートル未満の許容誤差内で前記第１及び第２のダイヤモンドチップの切削方向に整列されるように、前記第１及び第２の工具シャンクを前記取付け構造体内で位置合わせするステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
さらに、前記第１のダイヤモンドチップを前記取付け構造体の上方の高さＨ１に設置し、前記第２のダイヤモンドチップを前記取付け構造体の上方の高さＨ２に設置するステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
高さＨ１と高さＨ２との差が、１００マイクロメートル未満である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のダイヤモンドチップが、ワークピース中に深さＤ１の溝を作製し、前記第２のダイヤモンドチップが、深さＤ２のより深い溝を作製する請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のダイヤモンドチップが、ワークピース中に深さＤ１の溝を作製し、前記第２のダイヤモンドチップが、深さＤ２の溝内にサブ機構を作製する請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記取付け構造体が、前記第１及び第２のダイヤモンドチップの切削方向に対して垂直な軸を中心に回転するように構成されたフライカット組立体である請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記フライカット組立体の複数のスロットのうちの１つの中に、それぞれがダイヤモンドチップを形成する複数の工具シャンクをそれぞれ取付けるステップをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
工具顕微鏡の下で位置決めフィードバックに応じて、前記第１及び第２の工具シャンクの少なくとも１つの位置を他方に対して調節するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記取付け構造体に対して前記工具シャンクを角度を有して整列させるために、ゴニオメーターを使用して前記第１及び第２の工具シャンクの少なくとも１つを回転させるステップと、
前記取付け構造体に対して前記工具シャンクを位置決めするために、精密な屈曲ステージを用いて１つの平面中で前記第１及び第２の工具シャンクの少なくとも１つを移動させるステップとをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
取付け構造体と、
該取付け構造体内に取付けられるとともに、１ｍｍ未満の幅を有する第１のダイヤモンドチップと、１ｍｍ未満の幅を有する前記第２のダイヤモンドチップを形成する工具シャンクと、
を備え、
前記第１及び第２のダイヤモンドチップが、前記切削工具組立体の切削方向に整列されている切削工具組立体。
【請求項２０】
前記第１のダイヤモンドチップは、ワークピース中に深さＤ１の溝を作製し、前記第２のダイヤモンドが、深さＤ２の溝内にサブ機構を作製する請求項１９に記載の切削工具組立体。
【請求項２１】
前記第１のダイヤモンドチップ及び前記第２のダイヤモンドチップの少なくとも１つが、１００マイクロメートル未満の幅を有する請求項１９に記載の切削工具組立体。
【請求項２２】
前記第１及び第２のダイヤモンドチップが、１０マイクロメートル未満の許容誤差内で整列されている請求項１９に記載の切削工具組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細複製構造を作製する際に用いる微細複製工具のダイヤモンド加工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細複製工具などの多様なワークピースを作製するには、ダイヤモンド加工技術を用いることができる。微細複製工具は、微細複製構造を作製するための押出成形プロセス、射出成形プロセス、エンボス加工プロセス、キャスティングプロセスなどで広く用いられている。微細複製構造には、光学フィルム、研磨フィルム、接着フィルム、自己噛合輪郭を備える機械的留め具、又は、比較的小さい寸法、例えば約１０００マイクロメートル未満の寸法の微細複製機構を備える任意の成形又は押出し部品が搭載され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
微細複製工具としては、キャスティングベルト、キャスティングローラ、射出成形金型、押出又はエンボス加工具等が挙げられる。微細複製工具は、切削工具組立体を用いて微細複製工具に溝又はその他の機構を切削するダイヤモンド加工プロセスによって作製することができる。切削工具組立体を用いて微細複製工具を作製する方法は、コストが高く多大な時間を要する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
広くは、本発明は、切削方向に沿って配列されている多数のダイヤモンドを備えている切削工具組立体に関するものである。切削方向に沿って配列されている複数のダイヤモンドを備えている切削工具組立体は、微細複製工具又はその他のワークピースを作製する際に使用することができる。特に、切削工具組立体の複数のダイヤモンドを用いて、組立体の一回の切削動作の間に、微細複製工具内の複数の切削部、複数の機構を備えている溝、又はその他の機構を介して深溝を作製することができる。一回の切削動作で、複数の機構を備えている溝を形成することができる機能があるため、複数のダイヤモンドを備えている切削工具組立体は、製造時間を短縮し、及び／又は、より複雑なパターンを作成することができる。
【０００５】
切削工具組立体には、取付け構造体内に取付けられている複数の工具シャンクを搭載してよい。各工具シャンクは、ダイヤモンドチップを切削工具組立体の切削チップとして有することができる。工具シャンクのダイヤモンド切削チップは、微細複製工具内に作製される溝のサブ機構に対応するように、正確に形成させてよい。さらに、工具シャンクは、それぞれの深さ又は機構を微細複製工具に切削できるように、取付け構造体の中に正確に配列させるとともに、異なる高さに位置決めしてよい。したがって、切削工具組立体のさまざまなダイヤモンドチップは、微細複製工具内に作製される異なる溝のサブ機構に対応させてよい。
【０００６】
１つの実施形態では、本開示は、取付け構造体、前記取付け構造体内に取付けられている第１の工具シャンク、第１の工具シャンクを形成している、１ｍｍ未満の幅を有する第１のダイヤモンドチップ、及び、取付け構造体内に取付けられている第２の工具シャンク、前記第２の工具シャンクを形成する、１ｍｍ未満の幅を有する第２のダイヤモンドチップを備えている切削工具組立体であって、第１及び第２のダイヤモンドチップが１０マイクロメートル未満の許容誤差内で切削工具組立体の切削方向に整列するように、第１及び第２の工具シャンクが取付け構造体内に位置決めされている切削工具組立体を提供する。
【０００７】
別の実施形態では、本開示は、取付け構造体内に、１ｍｍ未満の幅を有する第１のダイヤモンドチップを形成する第１の工具シャンクを取付け構造体内に取付けるステップと、前記取付け構造体内に、１ｍｍ未満の幅を有する第２のダイヤモンドチップを有する第２の工具シャンクを取付けるステップと、前記第１及び第２のダイヤモンドチップが、１０マイクロメートル未満の許容誤差内で前記第１及び第２のダイヤモンドチップの切削方向に整列されるように、前記第１及び第２の工具シャンクを前記取付け構造体内で位置合わせするステップと、を含む方法を提供する。
【０００８】
代替的な実施形態では、本開示は、取付け構造体と取付け構造体内に取付けられている工具シャンクとを備えている切削工具組立体であって、前記ツールシャンクが、１ｍｍ未満の幅を有する第１のダイヤモンドチップと１ｍｍ未満の幅を有する第２のダイヤモンドチップを形成し、第１及び第２のダイヤモンドチップが切削工具組立体の切削方向に整列している切削工具組立体を提供する。
【０００９】
同一の組立体中で整列しているダイヤモンド切削チップを複数使用することによって、微細複製工具の作製を改善又は単純化することができる。具体的に言うと、微細複製工具に深溝を切削する際に必要な、ダイヤモンドの切削工具組立体の切削動作数を減少可能で、それによって工作コストを削減することができる。例えば、切削工具組立体に２つのダイヤモンドが含まれている場合、第１のダイヤモンドが溝を作製し、第２のダイヤモンドがその溝を深くすることができる。微細複製工具内に深溝を切削するのに必要な動作回数を半分に削減することができる。
【００１０】
さらに、一部の実施形態では、異なるダイヤモンドチップが異なるサブ機構を有して、微細複製工具の複雑な溝を作製させることがある。このケースでは、溝の物理的に別個の機構を２つ以上作製するために、異なる切削工具組立体を使用することが回避され、代わりに、単一の組立体を用いて、微細複製工具中の溝の物理的に別個のサブ機構を２つ以上作製することができる。このような技術は微細複製工具の品質を向上させ、微細複製工具の作製に関わる時間とコストを削減させ、言い換えれば、微細複製構造体の最終的な作製に関わるコストを効果的に削減させることができる。１マイクロメートル未満の許容誤差で各ダイヤモンドチップを整列させることで、整列させたダイヤモンド切削チップによって、目だったばらつきなしに、複数の機構を備えている溝を作製させるのが可能になる。
【００１１】
上記及びその他の実施形態の更なる詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。他の特徴、目的及び利点は明細書及び図面により、並びに、請求の範囲により明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、取付け構造体２０に取付けられている２つの工具シャンク１２と１６とを備えている切削工具組立体１０の平面図である。切削工具組立体１０はフライカットを行うように構成されており、フライカットの際には、組立体１０は軸２４を中心に回転する。例えば、組立体１０は、組立体１０を回転させる工作機械（図示なし）のモーターによって駆動可能なドライブシャフト２２に取付け可能にしてよい。取付け構造体２０には、ダイヤモンドチップ１４を備えている工具シャンク１２、及びダイヤモンドチップ１８を備えている工具シャンク１６を保持する構造が備わっている。シャンク１２と１６とは、金属物質又は複合物質から形成させてよく、ダイヤモンドは、実質的に永続的な固定メカニズムによってシャンク１２に固定することができる。加えて、取付け構造体２０には、ドライブシャフト２２に取付け可能な機構を搭載してよい。
【００１３】
ダイヤモンドを工具シャフト１２及び１６に固定し、それによってダイヤモンドチップ１４と１８とを形成させるために、実質的に永続的な固定メカニズムは、ろう付け、半田付け、エポキシなどの接着剤等を使用することができる。続いて、ダイヤモンドチップ１４と１８とを備えている工具シャンク１２と１６とを１つ以上のボルト、クランプ又は止めねじのような一時的な固定メカニズムを介して取付け構造体２０に取付ける。あるいは、取付け構造体２０内の工具シャンク１２と１６とを固定する際には、ろう付け、半田付け、エポキシなどの接着剤、又は、その他の永続的な固定メカニズムを用いてもよい。いかなる場合も、位置決め制御及び位置決めフィードバックを備えている工作用顕微鏡を用いることによって、ダイヤモンドチップ１４と１８とが、微細複製工具を効率的に製造するために必要な精度で他方に対して関連した高さに位置決めされるように、工具シャンク１２と１６とを取付け構造体２０内に確実に位置決めするようにできる。一部のケースでは、整列させたチップ１４と１８とは、同じ高さに位置決めしてよい。チップ１４と１８との形状が異なるために、第２のチップ１８はチップ１４とは異なる機構を作製することがある。
【００１４】
取付け構造体２０には、ダイヤモンド工作機械に挿入される工具組立体１０を切削できるようにする形状を持たせてよい。さらに、ダイヤモンド工作機械は、ドライブシャフト２２を介して軸を中心に切削工具組立体が回転するフライカットを行うように設計されているダイヤモンド回転機械であってよい。
【００１５】
工具シャンク１２と１６との各ダイヤモンドチップ１４と１８とはそれぞれ、作製させる微細複製工具などのワークピース内の溝の深さ又は溝の別個の機構の作製を定める別の切削メカニズムを定める。溝は、ワークピース上の同じ直線に位置決めされているチップ１４と１８とによって作製される機構のいずれかの組み合わせを示す。例えば、第１のダイヤモンドチップ１４は溝を作製させ、続いて、ダイヤモンドチップ１８が溝を深くするか、又は溝のサブ機構を作製させてもよい。ダイヤモンドチップ１８の高さが高くなることで、ワークピースの表面に、より深い切削部又はサブ機構をさらに作製することが可能となる。作製された溝は、本明細書では、複数の機構を備えている溝と呼び、溝には１つ以上の機構を搭載してよい。１つ以上のチップによって達成される深さを有する溝は、深溝という。一部のケースでは、１つの溝は、より深い切削部とサブ機構の組み合わせにしてよい。別の実施形態では、ダイヤモンドチップ１８に、ダイヤモンドチップ１４によって形成される溝の上を覆うサブ機構を作製させてもよい。いずれのケースでも、複数の機構を備えている溝は、ワークピース内の一続きの縁から構成されなくてはならない。ワークピースは、銅、ニッケル、アルミニウム、アクリル樹脂のようなプラスチック、又は、加工可能な任意の物質によって作製してよい。
【００１６】
表１に示されている実施形態では、切削工具組立体１０には、１つのダイヤモンドチップ１４を備えている工具シャンク１２と１つのダイヤモンドチップ１６を備えている工具シャンク１６という２つの工具シャンクが備わっているが、本発明の原理に従って、ダイヤモンドチップを備えている追加の工具シャンクを用いてもよい。加えて、以下に記載する原理は、１つのダイヤモンドで１つを超える切削チップを形成させるダイヤモンドの使用にまで拡大適用してよい。
【００１７】
図１に示すように、工具シャンク１２と１６とは、ダイヤモンドチップ１４とダイヤモンドチップ１８とが切削方向に平行な同一平面内で整列するように、取付け構造体２０内に位置決めされている。この位置決めでは、チップ１４とチップ１８とは、ワークピースを通る連続的動作で、同一の溝をもたらす。
【００１８】
ダイヤモンドチップ１４と１８との垂直位置決めは、軸２４に応じて異なってよい。取付け構造体２０の表面よりも上にあるダイヤモンドチップ１４の高さはＨ１と定義し、取付け構造体の表面よりも上にあるダイヤモンドチップ１８の高さはＨ２と定義する。Ｈ１とＨ２との差は、ダイヤモンドチップ１４の深さＤ１を超えて、ワークピース中をさらに深く切削するダイヤモンドチップ１８の深さＤ２を示す。深さＤ２は、１０マイクロメートル未満であってよい。図１の実施形態では、Ｈ２はＨ１を上回っている。しかしながら、別の実施形態では、Ｈ１はＨ２と同じにしてよい。Ｈ１とＨ２が等しい場合、チップ１８には、溝にサブ機構を作製するために、チップ１４とは異なる形状を搭載してよい。あるいは、ダイヤモンドチップ１８は、単にダイヤモンドチップ１４の通り道をたどって、ダイヤモンドチップ１４から出た任意の領域を清浄してもよい。
【００１９】
図２は、プランジ切削又はねじ切り用に構成されているマルチダイヤモンド切削工具組立体の側面図である。プランジ切削では、様々な溝を切削するための別の位置にワークピースが移動する前の間、規定の位置で、動いているワークピースに切削工具組立体２６を突き刺す。ねじ切りは、プランジ切削と同様である。しかしながら、ねじ切りでは、切削工具組立体２６は、長いねじ付き溝を切削するための時間を長くするために、動いているワークピースの中に移動させる。切削工具組立体２６はまた、スクライビング又はルーリングに使用してよく、この場合、切削工具組立体２６はワークピース中に非常にゆっくりと移動させる。
【００２０】
図１の組立体１０と同様に、図２の切削工具組立体２６には、取付け構造体３６内に固定されている複数の工具シャンク２８と３２とが備わっている。ダイヤモンドを工具シャフト２８と３２とに固定し、それによってダイヤモンドチップ３０と３４とを形成させるために、実質的に永続的な固定メカニズムは、ろう付け、半田付け、エポキシなどの接着剤等を使用することができる。続いて、ダイヤモンドチップ３０と３４とを備えている工具シャンク２８と３２とを１つ以上のボルト、クランプ又は止めねじのような一時的な固定メカニズムを介して取付け構造体３６に取付ける。あるいは、取付け構造体３６内の工具シャンク２８と３２とを固定する際には、ろう付け、半田付け、エポキシなどの接着剤、又は他の永続的な固定メカニズムを用いてもよい。
【００２１】
位置決めフィードバックを備えている工作用顕微鏡を用いることによって、工具シャンク２８と３２とのダイヤモンドチップ３０と３４とが、微細複製工具を効率的に作成するために必要な精度で取付け構造体３６内に位置決めされるようにすることができる。取付け構造体３６には、プランジ切削、ねじ切り、スクライビング又はルーリング用に構成されているダイヤモンド工作機械に切削工具組立体２６を挿入できるようにする形状を持たせてよい。
【００２２】
図１と同様に、工具シャンク２８と３２との各ダイヤモンドチップ３０と３４とはそれぞれ、作製される微細複製工具などのワークピース内の、より深い溝又は別個のサブ機構の作製を定める別の切削メカニズムを有する。溝は、ワークピース上の同じ直線に位置決めされているチップ３０と３４とによって作製される溝及びサブ機構のいずれかの組み合わせを示す。例えば、ダイヤモンドチップ３０が溝を作製し、続いて、ダイヤモンドチップ３４が、溝のサブ機構を作製するか、又は、単にチップ３０の溝を深くする可能性がある。ダイヤモンドチップ３４の高さが高くなることで、さらにワークピースの表面に溝又はサブ機構を作製することが可能となる。サブ機構を備えている溝は、本明細書では、機構を備えている溝と呼び、複数の深さから作製される溝は深溝である。別の実施形態では、ダイヤモンドチップ３４は、ダイヤモンドチップ３０によって形成される溝の上を覆うサブ機構を作製させる可能性がある。いずれのケースでも、複数の機構を備えている溝又は深溝は、溝の側面輪郭を作製させるワークピース内の一続きの縁から構成されなければならない。
【００２３】
表２に示されている実施形態では、切削工具組立体２６には、１つのダイヤモンドチップ３０を備えている工具シャンク２８と１つのダイヤモンドチップ３４を備えている工具シャンク３２という２つの工具シャンクが備わっているが、本発明の原理に従って、ダイヤモンドチップを備えている追加の工具シャンクを用いてもよい。加えて、以下に記載する原理は、１つのダイヤモンドで１つ以上の切削チップを形成させるダイヤモンドの使用にまで拡大適用してよい。
【００２４】
図２に示すように、工具シャンク２８と３２とは、ダイヤモンドチップ３０とダイヤモンドチップ３４とが切削方向に平行な同一平面内で整列するように、取付け構造体３６内に位置決めされている。この位置決めでは、チップ３０とチップ３４とは、ワークピースを通る連続的動作で、同一の溝をもたらす。ワークピースは、銅、ニッケル、アルミニウム、アクリル樹脂のようなプラスチック、又は、加工可能な任意の物質によって作製してよい。
【００２５】
ダイヤモンドチップ３０と３４との垂直位置決めは、取付け構造体３６の表面に応じて異なってよい。取付け構造体３６の表面よりも上にあるダイヤモンドチップ３０の高さはＨ１と定義し、取付け構造体の表面よりも上にあるダイヤモンドチップ３４の高さはＨ２と定義する。Ｈ１とＨ２との差は、ダイヤモンドチップ３０によって作製される深さＤ１を超えて、ワークピース中をさらに深く切削するダイヤモンドチップ３４の深さＤ２を示す。深さＤ２は、１０マイクロメートル未満であってよい。図１の実施形態では、Ｈ２はＨ１を上回っている。しかしながら、別の実施形態では、Ｈ１はＨ２と同じにしてよい。Ｈ１とＨ２が等しい場合、チップ３４には、溝にサブ機構を作製するために、チップ３０とは異なる形状を搭載してよい。あるいは、ダイヤモンドチップ３４は、単にダイヤモンドチップ３０の通り道をたどって、ダイヤモンドチップ３０から出た任意の領域を清浄してもよい。
【００２６】
図３は、フライカット用に構成されている切削工具組立体１０のより詳しい上部断面図である。取付け構造体２０には、対応する工具シャンク１２と１６とを受容する領域３８と４０とが備わっている。シャンクを定位置に固定させる前にダイヤモンドチップを適切に位置決めするために工具シャンクが領域内を移動できるように、領域３８と４０とは、対応する工具シャンク１２と１６よりわずかに大きい。一部の実施形態では、工具シャンク１２と１６とを正確に位置決めするために、１つ以上のスペーサを領域３８と４０内に位置決めしてよい。
【００２７】
取付け構造体２０内に工具シャンク１２と１６とを位置決めするために、工作用顕微鏡を使用することができる。顕微鏡は、工具シャンクを取付け構造体内に適切に位置決めさせるように、ダイヤモンドチップの位置決めを他方に対して識別及び測定する目的で使用することができる。位置決めフィードバックは、ダイヤモンドチップの位置決めを定量化するために、例えば、デジタル読み出し、アナログ読み出し、グラフィック表示等の形態で提供することができる。フィードバックは、取付け構造体内に、異なる工具シャンクを正確に位置決めする目的で使用することができる。例えば、ミネソタ州エディナのフライヤー社（Fryer Company）から市販されているニコンツールメーカーマイクロスコープ（Nikon Tool Maker’s Microscope）には、工具シャンクのダイヤモンド切削チップの互いの距離をミクロ測定するための制御ダイヤルが備わっている。さらに、ダイヤモンドチップ１４と１８とを、微細複製工具を効果的に作製するのに必要な精度内で適切な高さに整列及び位置決めさせるように、位置決めのフィードバックは、ニューハンプシャー州マンチェスターのメトロニクス社（Metronics Inc.）から市販されているクアドラチェック（Quadra Chex）２０００というデジタル読み出し装置によって提供及び定量化することができる。ニコンツールメーカーマイクロスコープ（Nikon Tool Maker’s Microscope）及びクアドラチェック（Quadra Chex）２０００デジタル読み出し装置を使用することで、工具シャンクに付随するダイヤモンドチップが、約０．５マイクロメートルの許容誤差内で他方に対して位置決めされるように、取付け構造体内の工具シャンク１２と１６との正確な位置合わせを測定することができる。
【００２８】
特に、１０マイクロメートル未満、より好ましくは１マイクロメートル未満の許容誤差でダイヤモンドチップを位置合わせすることは、光学フィルム、機械的留め具、接着フィルム等を作製する際に用いられる微細複製工具を効果的に作製するために望ましい。このミクロ位置決めは、１つの溝を作製するために、ダイヤモンドチップが他方に対して正確に整列するように横方向及び縦方向の双方で、及びそれぞれのチップにおいて所望の切削高でダイヤモンドチップが正確な溝の深さを作製できるようにする他方に対して縦方向で実現させることができる。横方向及び縦方向の双方における位置決めは、本明細書に記載の許容誤差内で実現させることができる。工具シャンク１２と１６とは、デジタル読み出しを使用する顕微鏡の下に適切に位置決めしたら、１つ以上のボルト、クランプ、又は止めねじを介して取付け構造体に固定する。あるいは、ろう付け、半田付け、エポキシなどの接着剤、又は他の固定メカニズムを使用することができる。
【００２９】
図４は、プランジ切削又はねじ切り用に構成されている切削工具組立体２６のより詳細な側面断面図である。取付け構造体３６には、工具シャンク２８と３２とを受容する領域４２が備わっている。シャンクを定位置に固定させる前にダイヤモンドチップを適切に位置決めするために工具シャンクが領域内を移動できるように、領域４２は工具シャンク２８と３２よりわずかに大きい。工具シャンク１２と１６とを正確に位置決めするために、１つ以上のスペーサ４４を領域４２に位置決めしてもよい。
【００３０】
一部の実施形態では、取付け構造体３６には、工具シャンクを受容するための１つを超える領域４２を搭載してよい。例えば、各工具シャンクに付随する溝又はサブ機構を切削するために、各工具シャンクを対応する領域に位置決めするか、又は、任意の数の領域に複数の工具シャンクを受容させてよい。
【００３１】
工具シャンク２８と３２とを取付け構造体３６内に位置決めするために、図３の顕微鏡と同様の工作用顕微鏡を使用することができる。例えば、ミネソタ州エディナのフライヤー社（Fryer Company）から市販されているニコンツールメーカーマイクロスコープ（Nikon Tool Maker’s Microscope）には、工具シャンクのダイヤモンド切削チップの互いの距離をミクロ測定するための制御ダイヤルが備わっている。さらに、ダイヤモンドチップ３０と３４とを、微細複製工具を効果的に作製するのに必要な精度内で適切な高さに整列及び位置決めさせるように、位置決めのフィードバックは、ニューハンプシャー州マンチェスターのメトロニクス社（Metronics Inc.）から市販されているクアドラチェック（Quadra Chex）２０００というデジタル読み出し装置によって提供及び定量化することができる。ニコンツールメーカーマイクロスコープ（Nikon Tool Maker’s Microscope）及びクアドラチェック（Quadra Chex）２０００デジタル読み出し装置を使用することで、工具シャンクに付随するダイヤモンドチップが、約０．５マイクロメートルの許容誤差内で他方に対して位置決めされるように、取付け構造体内の工具シャンク２８と３２との正確な位置合わせを測定することができる。
【００３２】
特に、１０マイクロメートル未満、より好ましくは１マイクロメートル未満の許容誤差でダイヤモンドチップを位置合わせすることは、光学フィルム、機械的留め具、接着フィルム等を作製する際に用いられる微細複製工具を効果的に作製するために望ましい。このミクロ位置決めは、１つの溝を作製するために、ダイヤモンドチップが他方に対して正確に整列するように横方向及び縦方向の双方で、及びそれぞれのチップにおいて所望の切削高でダイヤモンドチップが正確な溝の深さを作製できるようにする他方に対して縦方向で実現させることができる。横方向及び縦方向の双方における位置決めは、本明細書に記載の許容誤差内で実現させることができる。工具シャンク２８と３２とは、デジタル読み出しを使用する顕微鏡の下に適切に位置決めしたら、１つ以上のボルト、クランプ、又は止めねじを介して取付け構造体に固定する。あるいは、ろう付け、半田付け、エポキシなどの接着剤、又は他の固定メカニズムを使用することができる。
【００３３】
図５は、微細複製工具４６の作製時に溝を切削するマルチダイヤモンドフライ切削工具組立体１０の概念斜視図である。図５の例では、対応する微細複製工具７２にはキャスティングロールが備わっているが、切削工具組立体１０を使用して、キャスティングベルト、射出成形、押出成形、エンボス加工工具のような他の微細複製工具、又は他のワークピースを作製することもできる。切削工具組立体１０は、軸２４を中心に切削工具組立体１０を回転させるモーター（図示なし）に取付けられているドライブシャフト２２に固定してよい。切削工具組立体１０はまた、横方向（水平矢印によって図示されている）で微細複製工具４６に対して移動させてよい。同時に、微細複製工具４６は軸２４を中心に回転させてよい。切削工具組立体１０が回転する際、ダイヤモンドチップ１４と１８とは、交互に微細複製工具４６を切削する。したがって、溝は、微細複製工具４６に沿って、切削工具組立体１０の単一の切削動作で形成される。別の実施形態では、微細複製工具４６は平面又は他の非円筒形ワークピースであってよい。加えて、微細複製工具４６は、工具４６のみ又は工具４６及び切削工具組立体１０の双方を移動させることによって作製してよい。
【００３４】
切削工具組立体は複数の工具シャンク１２と１６、つまり複数のダイヤモンドチップ１４と１８とを装備しているため、微細複製工具４６上の溝を切削する際に必要な、切削工具組立体１０の動作数が減る。溝は、深溝又は複数特徴溝であってよい。切削工具組立体１０の一部の実施形態には、２つ超の工具シャンク及び２つのダイヤモンドチップを搭載してよい。マルチプルダイヤモンドチップは、微細複製工具の作製に付随する製造コストを削減するとともに、製造サイクルを高速化する可能性がある。ワークピースの作製には、数日とまではいかなくても場合によっては時間がかかることがある。溝を切削するために、２つ以上のダイヤモンド切削チップを切削工具組立体１０に組み込むことで、製造サイクルの時間の一部を削減することができる。加えて、ワークピースを作製する際に複数のチップを使用することで、各チップの熱安定性に対する要件が緩和される。チップがワークピースを通過すると、チップは加熱され形状が変化する。これが起きると、後で切削した各チップの寸法が、先に切削したものとは異なるものとなる。複数のチップを備えていると、各チップは、温度が上昇したり、形状が変化したり、異なる寸法の溝を切削したりしないだろう。あるいは、チップの寸法によって形状が変化する時間を与えないように、複数のチップによって十分迅速に切削を行うことが可能になる。
【００３５】
例えば、切削工具組立体に、それぞれがダイヤモンドチップを形成させる２つの工具シャンクが備わっている場合（図５に示されている）、微細複製工具４６の溝を切削するのに必要な動作回数は、単一の工具シャンクを備えている組立体と比べて、半分まで削減することができる。工具シャンクを追加することで、同じように、さらなる利益が加わるだろう。また、複数のチップは１つのダイヤモンド又は双方のダイヤモンド上に形成させてよく、これによって、同様に製造上の利点が付加されるだろう。微細複製工具４６の作製に付随するコストの削減は、同様に、微細複製構造の最終的作製に付随するコストを効果的に削減させるだろう。
【００３６】
図６は、微細複製工具の作製時に、複数の機構を備えている溝を切削するマルチダイヤモンドプランジ切削又はねじ切り工具組立体２６の概念斜視図である。図示するために、ダイヤモンドチップ３０は微細複製工具４８と接触しない状態で示してある。動作時は、ダイヤモンドチップ３０とダイヤモンドチップ３４とは、記載されているように、微細複製工具４８と接触する。図６に示すように、切削工具組立体２６は、微細複製工具４８に対して切削工具組立体２６を位置決めするダイヤモンド工作機械５０に固定してよく、切削工具組立体２６を、例えば、微細複製工具４８に対して横方向（水平矢印で示されている）に移動させる。同時に、微細複製工具４８は軸を中心に回転させてよい。ダイヤモンド工作機械５０は、微細複製工具４８に溝を切削するために、プランジ切削又はねじ切りを介して、切削工具組立体２６を、回転する微細複製工具４８の中に通すように構成させてよい。あるいは、ダイヤモンド工作機械５０は、スクライビング又はルーリング用に構成させてよく、この場合、切削工具組立体２６はワークピース中に非常にゆっくり移動させる。いずれのケースでも、深溝又は複数の機構を備えている溝を切削し、ワークピース上に突出部を形成させることができる。別の実施形態では、微細複製工具４８は平面又は他の非円筒形ワークピースであってよい。加えて、微細複製工具４８は、工具４８のみ又は工具４８及び切削工具組立体２６の双方を移動させることによって作製してよい。
【００３７】
溝及び突出部は、例えば押出成形プロセス中に微細複製工具３２を用いて作製した微細複製構造の最終形状を形成してよい。あるいは、形成された溝及び突出部は、微細複製工具以外のワークピース内の材料の移動によって他の機構を形成させてもよい。加えて、切削工具組立体２６と切削工具組立体を受容する工作機械５０の間に高速工具サーボの使用を採用することができる。例えば、高速工具サーボは、微細複製工具４８内に特定のミクロ構造を作製するために切削工具組立体２６を振動させることができる。
【００３８】
図６に示すように、切削工具組立体は複数の工具シャンク２８と３２、つまり複数のダイヤモンドチップ３０と３４とを装備しているため、微細複製工具４８内の深溝又は複数の機構を備えている溝を切削するために必要な、切削工具組立体２６の動作数が減少する。切削工具組立体２６の一部の実施形態には、２つ超の工具シャンク及び２つのダイヤモンドチップを搭載してよい。マルチプルダイヤモンドチップは、微細複製工具の作製に付随する製造コストを削減するとともに、製造サイクルを高速化するだろう。ワークピースの製作には、場合によっては数日とまではいかなくても時間がかかることがある。溝を切削するために、２つ以上のダイヤモンド切削チップを切削工具組立体２６に組み込むことで、製造サイクルの時間の一部を削減することができる。加えて、ワークピースを作製する際に複数のチップを使用することで、各チップの熱安定性に対する要件が緩和される。チップがワークピースを通過すると、チッブは加熱され形状が変化する。これが起きると、後で切削した各チップの寸法が、先に切削したものとは異なるものとなる。複数のチップを備えていると、各チップは、温度が上昇したり、形状が変化したり、異なる寸法の溝を切削したりしないだろう。あるいは、複数のチップのおかげで、チップの寸法によって形状が変化する時間を与えないように、十分迅速に切削を行うことが可能になる。
【００３９】
例えば、切削工具組立体に、それぞれがダイヤモンドチップを形成させる２つの工具シャンクが備わっている場合（図６に示されている）、微細複製工具４８の溝を切削するのに必要な動作回数は、単一の工具シャンクを備えている組立体と比べて、半分まで削減することができる。工具シャンクを追加することで、同じように、さらなる利点が加わるだろう。また、複数のチップは１つのダイヤモンド又は双方のダイヤモンド上に形成させてよく、これにより、同様に製造上の利点が加わるだろう（図８Ａ及び８Ｂを参照のこと）。微細複製工具４８の作製に付随するコストの削減は、同様に、微細複製構造の最終的作製に付随するコストを効果的に削減させるだろう。
【００４０】
図７は、マルチダイヤモンドプランジ切削又はねじ切り工具組立体の別の側面図である。工具シャンク２８と３２、ダイヤモンドチップ３０と３４とに関して記載されている寸法は、工具シャンク１２と１６、ダイヤモンドチップ１４と１８に関する組立体１０の説明の範囲内で切削工具組立体１０に使用してよい。図７の例では、工具シャンク２８と３２のダイヤモンドチップ３０と３４とには、さまざまな寸法を持たせてもよい。チップの寸法は、図７に示すように、切削高（Ｈ）、切削幅（Ｗ）、及び高差（Ｄ）などの１つ以上の変数によって定めてよい。切削高（Ｈ）は、ダイヤモンドがワークピースを切削できる最大深さを定義し、切削深さとも呼んでもよい。切削幅（Ｗ）は、平均切削幅として定義するか、又は、図７に示されているように、チップの最大切削幅として定義してよい。変数（Ｄ）は、ダイヤモンドチップ３４によって切削される次の機構の深さを表す。切削チップの寸法を定める際に用いることができる他の数量はアスペクト比と呼ばれている。アスペクト比は幅（Ｗ）対高さ（Ｈ）の比である。集束イオンビームミリングプロセスによって作製したダイヤモンドチップは、さまざまな高さ、幅、ピッチ、及びアスペクト比を実現させることができる。
【００４１】
例えば高さ（Ｈ）及び／又は幅（Ｗ）は、約１０００マイクロメートル未満、約５００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約５０マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、約１．０マイクロメートル未満、又は約０．１マイクロメートル未満に形成することが可能である。加えて、変数（Ｄ）は、約１０００マイクロメートル未満、約５００マイクロメートル未満、約２００マイクロメートル未満、約１００マイクロメートル未満、約５０マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、約５未満、約１．０マイクロメートル未満と定義して良く、又は、０．５マイクロメートルの許容誤差に近づけてよい。一部のケースでは、距離（Ｄ）はダイヤモンドチップの高さ（Ｈ）より小さくしてよい。
【００４２】
アスペクト比は、約１：５超、約１：２超、約１：１超、約２：１超、又は約５：１超になるように定めてよい。アスペクト比の増大又は減少も、集束イオンビームミリングを使用して実現させてよい。これらの異なる形状及び大きさは様々な用途にとって有利である。
【００４３】
集束イオンビームミリングは、ガリウムイオンなどのイオンをダイヤモンドの方に加速させてダイヤモンドの原子を粉砕除去する（アブレーションという場合もある）プロセスを指す。ガリウムイオンの加速により、ダイヤモンドから原子が原子ごとに除去されるだろう。水蒸気を用いる蒸気強化技術を用いて、集束イオンビームミリングプロセスを向上させてもよい。１つの好適な集束イオンビームミリング機は、オレゴン州、ポートランドのＦＥＩイン社（FEI Inc.）から入手可能なミクリオン（Micrion）モデル９５００である。一般的に、集束イオンビームミリングは、作製させる深さ又は機構に対応する正確なチップ状ダイヤモンドを作製する目的で行うことができる。イオンビームミリングしたダイヤモンドを１つ以上作製するのに利用し得る集束イオンビームミリングサービスの１つの代表的な供給会社は、ノースカロライナ州、ローリーのマテリアルズ・アナリティカル・サービス（Materials Analytical Services）である。
【００４４】
集束イオンビームミリングは一般に非常に高価である。したがって、マルチチップダイヤモンドの作製に付随するコストを削減するために、集束イオンビームミリングにかける前に、イオンビームミリングするダイヤモンドチップに初期処理を施すことが望ましい。例えばラッピング又はグラインディングなどの安価な技術を用いてダイヤモンドチップを除去してよい。集束イオンビームミリングプロセスは、上に列記した寸法又は特徴のうちの１つ以上を実現させるようにする。さらに、集束イオンビームミリングの前にダイヤモンドに初期処理を施すことにより、イオンビームミリングした最終的なダイヤモンドチップを作製するのに必要な集束イオンビームミリング時間の量を削減することができる。ラッピングは遊離砥粒を用いてダイヤモンドから材料を除去するプロセスを指し、一方グラインディングは媒体又は基体に固定した研磨剤を用いてダイヤモンドから材料を除去するプロセスを指す。
【００４５】
図８Ａ及び８Ｂは、マルチチップの単一ダイヤモンド切削工具組立体の代替的な実施形態である。図８Ａの例では、切削工具組立体５２は切削工具組立体２６と実質的に同じである。しかしながら、切削工具組立体では、２つの工具シャンクと２つの単一チップダイヤモンドとの代わりに、マルチチップダイヤモンド５６と工具シャンク５４とを使用する。工具シャンク５４は、本明細書に記載の技術を用いて取付け構造体６０に取付けられている。切削工具組立体５２は、矢印の方向に移動することで、ワークピース内に、複数の機構を備えている溝を作製する。
【００４６】
マルチチップダイヤモンド５６には、２つの機構を作製する目的で、平坦な第１のチップとそれより高い第２のチップとが備わっている。第１のチップと第２のチップとの間に空隙はない。ダイヤモンド５６は、２つの個別のダイヤモンドチップに関して本明細書に記載されているように、異なる形状及び寸法で形成してよい。
【００４７】
代替的なマルチチップダイヤモンドが図８Ｂに示されている。切削工具組立体６２には、取付け構造体７０と工具シャンク６４とマルチチップダイヤモンド６６とが備わっている。ダイヤモンド６６には、第１の低チップと第２の高チップとが備わっており、その中間には空隙がある。中間の空隙は、ダイヤモンドの熱を減少させ、又は、材料が第１の低チップを清浄できるようにするのに有益である。ダイヤモンド６６の他の形状は、本発明の範囲内にある。
【００４８】
マルチチップダイヤモンド５６（図８Ａ）又は６６（図８Ｂ）のようなマルチチップダイヤモンドは、深溝又は複数の機構を備えている溝の作製に有益である。工具シャンクの削減は、複数のダイヤモンドチップを保持するために必要であり、これによって微細複製工具の作製における時間、コスト、及び位置決めの誤りがなくなるだろう。加えて、チップは、組立体の組み立ての際に人的ミスの影響を受けることなく、非常に低い許容誤差で整列することができる。特定の微細複製構造で必要な、複数の機構を備えている正確な溝では、マルチチップダイヤモンドは、整列している個別のダイヤモンドチップ上にあることが望ましい場合もある。
【００４９】
マルチチップダイヤモンド５６と６６との製造は、本明細書に記載の技術によって実現させてよい。この技術としては、集束イオンビームミリング、ラッピング又はグラインディングが挙げられるが、これらに限らない。別の実施形態では、複数の個別のダイヤモンドに関して記載されているように、溝を作製する際に、２つ超のチップ、わずかにずれたチップ、及び不規則な形状のチップ備えているマルチチップダイヤモンドを用いてよい。
【００５０】
図９Ａ及び９Ｂは、ワークピースに溝を切削している、２つの異なるマルチダイヤモンド切削工具組立体、及び、前記ワークピース内に形成させることができる、得られた溝を示している様々な断面側面図である。図９Ａは、微細複製工具７２に深溝７１を切削するためのダイヤモンドチップ３０と３４とを使用する切削工具組立体２６を示している。ダイヤモンドチップ３０と３４とは、微細複製工具を矢印の方向に移動させ、溝７１は最終深さＤに形成される。深さＤは、微細複製工具７２から除去される材料の累積深さである。溝７１はまた、複数の機構を備えている溝であってよい。
【００５１】
切削工具組立体１０をフライカットプロセスで使用する場合、同様の溝を作製してよい。組立体１０がワークピースに接触しながら回転する際、ダイヤモンドチップ１４はダイヤモンドチップ３０と同様の機能を果たし、ダイヤモンドチップ１８はダイヤモンドチップ３４と同様の機能を果たす。図９Ｂの溝のように、多くの機構を備えている溝を作製する際に、多くのチップを用いてよい。
【００５２】
図９Ｂは、微細複製工具９２の深溝９１を作製するプロセスを示している。切削工具組立体７３には、整列しているダイヤモンドチップ７６を備えている工具シャンク７４、整列しているダイヤモンドチップ８０を備えている工具シャンク７８、整列しているダイヤモンドチップ８４工具シャンク８２及び整列しているダイヤモンドチップ８８を備えている工具シャンク８６がある。各工具シャンク７４、７８、８２及び８６は、組立体１０又は２６と同様の取付け構造体９０に取付けられている。組立体７３は、切削中、矢印の方向に移動する。切削工具組立体７３は、最終深さがＤである４つの機構を備えている溝９１を作製させる。一定程度に整列しているダイヤモンドチップを用いて、微細複製工具９２に一定程度の機構を製造してよい。別の実施形態では、組立体７３で、異なる形状のダイヤモンドチップが使用するか、又は１つ以上のマルチチップダイヤモンドを使用してよい。溝９１は、複数の機構を備えている溝であってよい。
【００５３】
図１０は、ワークピースに溝を切削しているマルチダイヤモンド切削工具組立体、及びワークピースに形成される溝及び突出部を示す断面平面図である。図１０は、フライカット、プランジ切削又はねじ切りなどの任意の技術によって作製した、複数の機構を備えている溝の典型としてよい。図１０の視点は、微細複製工具９６に対する切削工具組立体９４の切削方向に直交する代表図を示している。
【００５４】
切削工具組立体９４が微細複製工具９６を通過すると、深溝９８が組立体の１つの経路に形成される。溝９８は、溝９８の各深さの尺度を表示しないが、第１のダイヤモンドチップが微細複製工具９６を切削した後の溝の形状を点線で示す。
【００５５】
一部の実施形態では、組立体９４のチップは同じ形状ではない。例えば、第２のチップは溝９８の片側のみを変化させるサブ機構を切削してよい。この場合、溝９８の片側はすでに第１のチップから形成されているだろうが、溝９８のもう一方の側は第２のチップに付随するサブ機構に合うように変化するであろう。点線の少なくともある部分は、１つの溝９８の縁部を構成するであろう。図１１に示すように、より多くの機構を作製させてもよい。
【００５６】
図１１は、マルチダイヤモンド切削工具組立体によってワークピースに形成されている溝１０２と１０４、及び突出部を示す断面平面図である。複数特徴溝１０２と１０４の双方は、微細複製工具１００に切削されている。溝１０２は、点線で描かれているチップに対応する各深さを示している。点線は、当該切削工具組立体の１回の動作で、４つのダイヤモンドチップが作製させた溝１０２を示している。溝１０４はまた、溝１０２と同様に作製されており、溝の各機構を示すために、点線を用いずに最終溝を示している。程度に差はあるが、ダイヤモンドチップは、溝を作製する際に用いるダイヤモンドチップに応じて異なる深さ及び形状の溝を作製することができる。
【００５７】
図１２は、工具シャンクに固定してから、切削工具組立体で用いることができるダイヤモンド１０６の斜視図である。ダイヤモンド１０６は、上述したように、ダイヤモンドチップ１４、１８、３０又は３４のいずれかに対応させてよい。図１２に示すように、ダイヤモンド１０６は、少なくとも３つの表面（Ｓ１〜Ｓ３）によって定められている切削チップ１０８を有してもよい。表面Ｓ１、Ｓ２及びＳ３はグラインディング又はラッピング技術により作製してよく、集束イオンビームミリング技術によって行ってもよい。
【００５８】
図１３〜２０は、本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の平面図である。図１３、１５、１７及び１９は、プランジ切削、ねじ切り、スクライビング又はルーリング用に構成されている組立体を示している一方、図１４、１６、１８及び２０はフライカット用に構成されている組立体を示している。図１３〜２０の実施形態によって評価されているように、当該工具シャンクのダイヤモンドのチップは、幅広い形状及び寸法のうちのいずれかを備えるように形成させてよい。
【００５９】
例えば、図１３及び１４に示されているように、工具シャンク１１０、１１４、１２０及び１２４のダイヤモンドチップ１１２、１１６、１２２及び１２６は、実質的に矩形の形状を形成させてよい。チップ１１２と１２２とはＤ１の深さまで溝を切削し、チップ１１６と１２６とはそれぞれ、続けてＤ２の深さまで溝を深める。図１５及び１６に示すように、工具シャンク１５０、１５４、１６０及び１６４のダイヤモンドチップ１５２、１５６、１６２及び１６６は、複雑な溝又は複数の機構を備えている溝を作製するために異なるチップ形状を形成させている。チップ１５２と１６２とは深さＤ１の正方形溝を作製し、チップ１５６と１６６とは続いて深さＤ２の溝に逆円錐形状のサブ機構を作製する。上述のように、サブ機構の深さＤ２は、深さＤ１と等しいかＤ１未満にしてよい。他の形状によって、複数の機構を備えている溝を作製してもよい。例えば、チップ１５６と１６６とでは、最初の正方形溝の１つの側面にサブ機構を作製するために、１つの側面に鈍角を持たせてよい。
【００６０】
図１７及び１８に示すように、工具シャンク１７０と１７４（図１７）、及び１８０と１８４（図１８）の異なるダイヤモンドチップ１７２、１７６、１８２及び１８６は、異なる形状及び寸法を形成させてよい。換言すれば、第１の工具シャンク１７０と１８０とによって形成される第１のダイヤモンドチップ１７２と１８２とのそれぞれの形状は、第２の工具シャンク１７４と１８４とによって形成される第２のダイヤモンドチップ１７６と１８６とのそれぞれと実質的に異なってよい。このような構成は、光学フィルムの作製において特に有用だろう。このケースでは、微細複製工具で得られる、複数の機構を備えている溝は、光学フィルムで作製される複雑な機構を有する光学特性を形成できる。様々な他の形状を呈する追加のダイヤモンドによって、同様の効果が加わるだろう。例えば、第１のダイヤモンドチップは、微細複製工具の所望の溝を仕上げるサブ機構を作製するために、第２のダイヤモンドチップが進入できるようにする溝を切削してもよい。チップ１７２と１８２とは、斜めの側壁を備えている溝を切削し、チップ１７６と１８６とは、斜めの側壁の中に段差のサブ機構を切削する。
【００６１】
図１９及び図２０は、マルチダイヤモンドフライカットローターの概念斜視図である。図１９の例では、フライカットシステム１９０には、微細複製工具を作製するための機械装置が備わっている。底部２０６は、移動ステージ１９８、モーター１９２及びフライカットローター２００を支持する。工具シャンク２０２には、微細複製工具を切削するためのダイヤモンドチップが備わっている。顕微鏡１９４には、工具シャンク２０２を正確に取付け、ローター２００に加えられる別の工具シャンクと正確に整列させるための対物レンズが備わっている。ローター２００は、ローターの中心を通る軸を中心に回転する。
【００６２】
ローター２００及び軸２０４の中心は、ローター２００に取付けらていれる位置決め球体（図示なし）によって底部２０６に対して保持されている。位置決め球体は、ローター２００に取付けられている工具シャンクの切削を操作するために、ユーザーが底部２０４上の軸２０４の位置決めを定められるようにする。顕微鏡を調節せずに、工具シャンクをゆっくりと顕微鏡の視野内に移動させることで、ローター２００上で精密な回転調節が実現する。ゴニオメーターステージを用いて、各工具シャンクをローター２００に対して正確な角度位置まで回転させる。加えて、ローター２００に各工具シャンクを正確に位置決めするために、１つのＸ−Ｙ平面において、２つの自由度を有する各工具シャンクを移動させるために精密屈曲ステージを実施させてよい。このプロセスは、移動ステージ１９８の移動なしに、各工具シャンク２０２をローターに位置決めできるようにするだろう。
【００６３】
位置決めが完了すると、顕微鏡１９４はローター２００の順路から取り外してよい。一部の実施形態では、工具シャンク２０２はローター２００に直交するか、又は軸２０４に平行であるように取付けてよい。各工具シャンクは、接着剤、止めねじ、又は他の固定方法でローター２００に取付けてよい。平面上の各工具シャンクを保持するために、安全ピン（図２０に示されている）を搭載してもよい。
【００６４】
所望の数の工具シャンクをローター２００に取付けたら、高速で回転するローターのバランスをとるために、さらに粗調整及び微調整釣合い重りをローターに追加してよい。６個未満の工具シャンクが必要な際は、工具シャンク２０２の代わりにダミーの重りを搭載してよい。ダミーの重りは、精密なバランス調整も提供するだろう。続いて、微細複製工具を作製するために、ローターを適切に位置決めしてよい。工具シャンク２０２には、本明細書に記載の任意のダイヤモンドシャンク又はマルチダイヤモンドチップを搭載してよい。
【００６５】
図２０に示すように、ローター２００には６個の工具シャンクカートリッジ２０６が備わっている。ローター２００は、切削工具組立体１０と概念的に同様である。各工具シャンクカートリッジには、工具シャンク２０８、ダイヤモンドチップ２１０、後側支持体２１２、前側支持体２１４、及び安全ピン２１６が備わっている。ねじ２１８は、ローター２００をモーター１９２に取付ける（図１９）。
【００６６】
後側支持体２１２と前側支持体２１４とは、ねじによって所定の場所に保持されているが、いかなる固定デバイスであっても適合できる。安全ピン２１６は、作動中にローター２００の工具シャンク２０８への固定を維持させる目的で、工具シャンク２０８の凹部内にある。後側支持体２１２は、切削中に屈曲する工具シャンク２０８を支持するために、工具シャンク２０８のより大きい領域と接触することが示されている。ダイヤモンドチップ２１０は、ローターの他の全てのダイヤモンドチップと同じに見えるが、各ダイヤモンドの形状は異なっていてよい。加えて、ローター２００の中心からのダイヤモンドチップの高さは、微細複製工具上の溝に異なる機構を切削する目的で、異なっていてよい。
【００６７】
別の実施形態では、図２０に記載されているように、ローター２００には、１つのみのマルチチップダイヤモンド又は６個超の整列しているダイヤモンドチップが備わっている。ローター２００は、微細複製工具を作製するために、必要に応じて、より多くの又はより少ない工具シャンクカートリッジを保持可能である。あるいは、ローター２００は、工具シャンクを備えている各箇所を埋めることなく使用してよい。この場合、空のカートリッジを用いて、ローター２００のバランスを取ってよい。奇数又は偶数の工具シャンク数の任意の組み合わせを使用してよい。一部の実施形態では、ある工具シャンクに、１つのダイヤモンドチップを搭載してよい一方で、同じローター上の他の工具シャンクにマルチチップダイヤモンドを搭載してよい。バランスの取れたローター回転をもたらすために、釣合い重りねじをローター２００に追加するか、ローター２００から取り除くかしてよい。
【００６８】
ローター２００は、様々な材料から構成させてよい。材料は、高剛性及び高疲労抵抗のものにできるようにすべきである。このような材料としては、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、チタン、又はローター２００が記載するような機能を果たすことが可能であり得る任意の合金が挙げられるが、これらに限らない。代替的な実施形態では、高密度プラスチック又は合成物もローター２００の構造内に用いてよい。工具シャンク２０８、後側支持体２１２及び前側支持体２１４のようなローター２００で用いられる構成要素も、ローター２００と同様の材料で構成させてよい。
【００６９】
図２１は、フライカット工具２２０の代替的な実施形態の平面図である。図１の切削工具組立体１０と同様に、図２１の切削工具組立体２２０には、例えば、工具シャンク２２２と２２６とのそれぞれのダイヤモンドチップ２２４と２２８のようなダイヤモンドチップが少なくとも２つ備わっている。工具シャンク２２２と２２６とは、軸２３２に対して平行か、又は取付け表面２３０に対して直交するように取付けられている。加えて、ダイヤモンドチップ２２４と２２８とは、各ダイヤモンドチップが軸２３２の回転と共に同じ放射状経路に続くように放射状に整列している。得られた深溝又は複数の機構を備えている溝は、微細複製工具中で環状であってよい。
【００７０】
ダイヤモンドチップ２２４と２２８とは、深溝を作製するために異なる高さで取付けてよく、複数の機構を備えている溝を作製するために異なる形状を持たせてもよい。得られた環状溝は、任意のワークピース内に作製してよい。一部の実施形態では、各工具シャンク２２２と２２６とは、深溝又は複数の機構を備えている溝を作製するために、ダイヤモンド内に２つ以上のチップを形成させてよい。フライカット工具２２０には、本明細書に記載されている任意の他の機構を搭載してよい。
【００７１】
多くの実施形態を説明してきた。例えば、整列しているマルチダイヤモンド切削工具組立体をダイヤモンド工作機械に用いることを説明してきた。それにもかかわらず、以下の請求項の範囲から逸脱することなく様々な変更を上述の実施形態に対して行うことが可能である。例えば切削工具組立体は、例えば微細複製工具以外のワークピースのような他の型のワークピースに溝又は他の機構を切削するのに使用してよい。したがって他の実施及び実施形態は、特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】フライカット用に構成されているマルチダイヤモンド切削工具組立体の平面図。
【図２】プランジ切削又はねじ切り用に構成されているマルチダイヤモンド切削工具組立体の側面図。
【図３】フライカット用に構成されているマルチダイヤモンド切削工具の１つの実施形態のさらに詳細な上部断面図。
【図４】プランジ切削又はねじ切り用に構成されているマルチダイヤモンド切削工具の１つの実施形態のさらに詳細な側面断面図。
【図５】微細複製工具の作製時に１つの溝を切削するマルチダイヤモンドフライ切削工具組立体の概念斜視図。
【図６】微細複製工具の作製時に１つの溝を切削するマルチダイヤモンドプランジ切削又はねじ切り工具組立体の概念斜視図。
【図７】マルチダイヤモンドプランジ切削又はねじ切り工具組立体の他の側面図。
【図８Ａ】マルチチップの単一ダイヤモンド切削工具組立体の代替的な実施形態である。
【図８Ｂ】マルチチップの単一ダイヤモンド切削工具組立体の代替的な実施形態である。
【図９Ａ】ワークピースに深溝を切削している２つの異なるマルチダイヤモンド切削工具組立体、及びそのワークピースに形成することができる得られた溝を示す様々な断面側面図。
【図９Ｂ】ワークピースに深溝を切削している２つの異なるマルチダイヤモンド切削工具組立体、及びそのワークピースに形成することができる得られた溝を示す様々な断面側面図。
【図１０】ワークピースに溝を切削しているマルチダイヤモンド切削工具組立体、及びワークピースに形成される得られた溝及び突出部を示す断面平面図。
【図１１】マルチダイヤモンド切削工具組立体によってワークピースに形成される得られた溝及び突出部を示す断面平面図。
【図１２】マルチダイヤモンド切削工具組立体に使用され得るダイヤモンドの斜視図。
【図１３】本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の断面平面図。
【図１４】本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の断面平面図。
【図１５】本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の断面平面図。
【図１６】本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の断面平面図。
【図１７】本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の断面平面図。
【図１８】本発明の様々な実施形態によるマルチダイヤモンド切削工具組立体を示す追加の断面平面図。
【図１９】マルチダイヤモンドフライカットローターの概念斜視図。
【図２０】マルチダイヤモンドフライカットローターの概念斜視図。
【図２１】回転軸に対して平行に取付けられている工具シャンクを備えているフライカット用に構成されているマルチダイヤモンドカッティング工具組立体の平面図。
【図１】
2009512567.tif 000003
【図２】
2009512567.tif 000004
【図３】
2009512567.tif 000005
【図４】
2009512567.tif 000006
【図５】
2009512567.tif 000007
【図６】
2009512567.tif 000008
【図７】
2009512567.tif 000009
【図８Ａ】
2009512567.tif 000010
【図８Ｂ】
2009512567.tif 000011
【図９Ａ】
2009512567.tif 000012
【図９Ｂ】
2009512567.tif 000013
【図１０】
2009512567.tif 000014
【図１１】
2009512567.tif 000015
【図１２】
2009512567.tif 000016
【図１３】
2009512567.tif 000017
【図１４】
2009512567.tif 000018
【図１５】
2009512567.tif 000019
【図１６】
2009512567.tif 000020
【図１７】
2009512567.tif 000021
【図１８】
2009512567.tif 000022
【図１９】
2009512567.tif 000023
【図２０】
2009512567.tif 000024
【図２１】
2009512567.tif 000025
【国際調査報告】
2009512567.tif 000026
2009512567.tif 000027