(57)【要約】  切削されるべきワークピースに沿って横方向移動が可能な工具台と工具チップが付いた作動装置とを有する切削工具アセンブリ。作動装置は、ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な軸旋回の工具チップの回転の可変制御を行う、ワークピースに微細構造を作製するのに使用する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具台と、
前記工具台に取り付けられかつ制御器と電気的に連通するように構成された作動装置と、
前記作動装置に取り付けられ、かつ切削されるべきワークピースに対して移動するように設けられた工具チップと、を有する切削工具アセンブリであって、
前記作動装置が、前記ワークピースを選択的に切削するための、前記ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な軸線回りの前記工具チップの回転の可変制御を行う、切削工具アセンブリ。
【請求項２】
前記作動装置は、前記工具チップの動きを制御するために、前記工具チップに連結されかつ前記制御器に電気的に連結された圧電積層体を含む、請求項１に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項３】
前記圧電積層体に予荷重を与えるのに使用するための、前記圧電積層体に連結された１つ以上の座金を更に含む、請求項２に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項４】
前記作動装置は、ｙ方向に平行な平面内で前記工具チップの回転を制御するための増幅器を含む、請求項１の切削工具アセンブリ。
【請求項５】
前記工具チップが、前記圧電積層体に対して横断方向に連結されている、請求項２に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項６】
前記工具台が、前記作動装置を前記ワークピースの横方向に沿ってｚ方向に実質一定速度で移動させるように構成されている、請求項１に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項７】
前記作動装置が、前記工具台上の柱に取外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項１に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項８】
前記作動装置は、前記作動装置を冷却するために、前記作動装置を通って流体を移送するためのポートを含む、請求項１に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項９】
ワークピースを切削する方法において、
工具台を用意する工程と、
前記工具台に取付けられかつ制御器と電気的に連通するように構成された作動装置を用意する工程と、
切削されるべき前記ワークピースに対して移動するように、工具チップを前記作動装置内に配置する工程と、
前記ワークピースを選択的に切削するための、前記ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な軸線回りの前記工具チップの回転の可変制御を行うように前記作動装置を構成する工程と、を含む方法。
【請求項１０】
前記構成する工程は、圧電積層体を使用して前記工具チップの前記移動を制御することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
１つ以上の座金を使用して前記圧電積層体に予荷重を与えることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記構成する工程は、ｙ方向に平行な平面内の前記工具チップの回転を制御するための増幅器を使用することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記工具チップを前記圧電積層体に対して横断方向に取り付けることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記工具台を用意する工程は、前記作動装置を前記ワークピースの横方向に沿ってｚ方向に実質一定速度で移動させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記作動装置を前記工具台上の柱に取外し可能に取り付けることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
流体を使用して前記作動装置を冷却することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
切削されるべきワークピースに沿って横方向に移動可能な工具台と、
前記工具台に取り付けられるとともに制御器と電気的に連通するように構成され、かつ圧電積層体を含む作動装置と、
前記作動装置内の前記圧電積層体に取り付けられ、かつ切削されるべき前記ワークピースに関して移動するように設けられた工具チップと、を有する切削工具アセンブリであって、
前記作動装置が、前記ワークピースに微細構造を形成すべく前記ワークピースを選択的に切削するための、前記ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な軸線回りの前記工具チップの回転の可変制御を行う、切削工具アセンブリ。
【請求項１８】
前記圧電積層体に予荷重を与えるのに使用するための、前記圧電積層体に連結された１つ以上の座金を更に含む、請求項１７に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項１９】
前記作動装置が、前記工具台上の柱に取外し可能に取り付けられるように構成されている、請求項１７に記載の切削工具アセンブリ。
【請求項２０】
微細構造を有する物品を作製する方法であって、
機械加工されたワークピースを作製する工程と、
材料が前記機械加工されたワークピースの表面に実質的に順応するように前記材料を前記機械加工されたワークピースに塗布する工程と、
前記材料を前記機械加工されたワークピースから取り外す工程とを含み、
前記機械加工されたワークピースを作製する工程は、
工具台を用意することと、
前記工具台に取り付けられかつ制御器と電気的に連通するように構成された作動装置を用意することと、
切削されるべき前記ワークピースに対して移動するように、工具チップを前記作動装置内に配置することと、
前記ワークピースを選択的に切削するための、前記ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な軸線回りの前記工具チップの回転の可変制御を行うように前記作動装置を構成することとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、次の出願に関連する：全て２００５年１１月１５日に出願された、米国特許出願名称「微細構造を作製するための、ワークピース中への及びこれの横方向に沿うＸ方向及びＺ方向の可変及び独立移動を有する切削工具（Cutting Tool Having Variable and Independent Movement in an X-Direction and a Z-Direction Into and Laterally Along a ワークピース for Making Microstructures）」（アランキャンベル（Alan Campbell）、デイルイーネス（Dale Ehnes）、及びダニエルウェルツ（Daniel Wertz））；米国特許出願名称「微細構造を作製するための、Ｘ方向の同時独立２速度でのワークピース中への可変移動を有する切削工具（Cutting Tool Having Variable Movement at Two Simultaneously Independent Speeds in an X-Direction Into a Work Piece for Making Microstructures）」（アランキャンベル（Alan Campbell）、デイルイーネス（Dale Ehnes）、及びダニエルウェルツ（Daniel Wertz））；及び米国特許出願名称「微細構造を作製するための、ワークピースの横方向に沿うＺ方向の可変移動を有する切削工具（Cutting Tool Having Variable Movement in a Z-Direction Laterally Along a Work Piece for Making Microstructures）」（デイルイーネス（Dale Ehnes）、アランキャンベル（Alan Campbell）、及びダニエルウェルツ（Daniel Wertz））。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、微細複製された構造体を創製するのに使用される微細複製工具のダイヤモンド機械加工に関する。
【背景技術】
【０００３】
微細複製工具などの種々多様なワークピースを創製するために、機械加工技法が使用可能である。
【０００４】
微細複製工具は、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普通に使用されて、微細複製された構造体を創製している。微細複製された構造体は、光学フィルム、研磨フィルム、接着フィルム、自己噛合輪郭を有する機械的ファスナ、又は約１０００ミクロン未満の寸法などの比較的小さい寸法の、微細複製された機構を有するいずれかの成形又は押出し部品を含んでもよい。
【０００５】
微細構造は、様々な他の方法によっても作製可能である。例えば、親工具の構造が、親工具からの鋳造及び硬化プロセスによって、高分子材料のベルト又はウェブなどの他の媒体上に移転されて生産工具が形成され、次に、この生産工具を使用して、微細複製された構造体を作製することができる。電鋳などの他の方法を使用して、親工具を複製することができる。光指向性フィルムを作製する別の代替方法には、透明材料に直接切り込む又は機械加工して、適切な構造を形成する方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
その他の技法には、化学的エッチング、ビード噴射加工、又は他の確率論表面修正技法が挙げられる。しかしながら、それらの技法は通常、本発明の方法を用いた切削工具で達成される、適切な光拡散特性を得るために望ましい、輪郭のはっきりした正確な微細構造及び機構幅の形成が不可能である。特に、これらの方法は、化学的エッチング、ビード噴射加工、及び他の確率論表面修正技法に関連する固有の不正確さ及び繰返し性の乏しさのために、非常に正確な繰返し構造を作り出すことが不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一の切削工具アセンブリは、工具台と、工具台に取り付けられ、かつ制御器と電気的に連通するように構成された作動装置とを含む。作動装置に取り付けられた工具チップは、切削されるべきワークピースに対して移動するように設けられている。作動装置は、ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な平面内で工具チップの回転に可変制御を行い、ワークピースを選択的に切削するのに使用する。
【０００８】
第二の切削工具アセンブリは、切削されるべきワークピースに沿って横方向に移動可能な工具台と、工具台に取り付けられ、かつ制御器と電気的に連通するように構成された作動装置とが含まれ、作動装置に圧電積層体を含む。圧電積層体に取付けられた工具チップが、切削されるべきワークピースに対して移動するように設けられている。作動装置は、ワークピースに微細構造を作製するために、ワークピースを横断方向に横切るｙ方向に平行な平面内で工具チップの回転に可変制御を行い、ワークピースを選択的に切削するのに使用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
切削工具システム
一般的なダイヤモンド旋削技法が、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ００／４８０３７に記載されている。方法において及び光学フィルム又は他のフィルムを作製するために使用される装置は、高速サーボ工具を包含することができる。高速工具サーボ（ＦＴＳ）は、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ００／４８０３７にて開示されているように、ソリッドステート圧電（ＰＺＴ）装置であって、ＰＺＴ積層体と呼ばれており、これがＰＺＴ積層体に取り付けられた切削工具の位置を迅速に調節する。ＦＴＳは、以下で更に説明されるように、切削工具が座標系内の方向で非常に正確かつ高速に移動することを可能にする。
【００１０】
図１は、ワークピース中に微細構造を作製するための切削工具システム１０の図である。微細構造は、物品の表面上に入り込む、又は物品の表面上から突き出る構造の、いかなるタイプ、形状、及び寸法をも包含することができる。例えば、本明細書にて説明される作動装置及びシステムを使用して創生される微細構造は、１０００ミクロンピッチ、１００ミクロンピッチ、１ミクロンピッチ、又は２００ナノメートル（ｎｍ）近辺の光学的波長ピッチ未満をさえ有することができる。これらの寸法は、例示の目的のためにのみ提供されており、本明細書にて説明される作動装置及びシステムを使用して作製される微細構造は、そのシステムを用いて工具加工が可能な範囲内の、いかなる寸法をも有することができる。
【００１１】
システム１０は、コンピュータ１２により制御される。コンピュータ１２は、例えば、次の構成要素を有する：１つ以上のアプリケーション１６を記憶する記憶装置１４；情報の不揮発性記憶を用意するための二次記憶装置１８；情報又は指令を受け取るための入力装置２０；記憶装置１６又は二次記憶装置１８に記憶された、又は別の供給源から受け取ったアプリケーションを実行するためのプロセッサ２２；情報の視覚表示を出力するための表示装置２４；及び聴覚情報のためのスピーカ又は情報のハードコピーのためのプリンタなど、情報を他の形態で出力するための出力装置２６。
【００１２】
ワークピース５４の切削は、工具チップ４４により実施される。ワークピース５４が、駆動ユニット及びエンコーダ５６により、例えばコンピュータ１２により制御される電動モータなどにより回転される時、作動装置３８が、工具チップ４４の移動を制御する。この例では、ワークピース５４は硬質銅ロールなどのロール形体で示されているが、平面形体での実施が可能であり、及び機械加工用の他の材料の利用が可能である。例えば、ワークピースは、代わりに、アルミニウム、ニッケル、鋼、又はプラスチック（例、アクリル）で実施することができる。使用される特定の材料は、例えば、機械加工されたワークピースを使用して作製される様々なフィルムなどの、所望される特定の用途によって決められてもよい。作動装置３８及び以下で説明される作動装置は、例えば、ステンレス鋼、又は他の材料で実施することができる。
【００１３】
作動装置３８は、工具台３６に取外し可能に連結され、工具台が今度は、軌道３２上に配置される。工具台３６及び作動装置３８は、矢印４０及び４２により示される如く、ｘ及びｚ両方向に移動するように軌道３２上で構成される。コンピュータ１２は、１つ以上の増幅器３０を経由して、工具台３６及び作動装置３８に電気的に接続する。コンピュータ１２は、制御器として機能する時、ワークピース５４の機械加工のために、軌道３２に沿う工具台３６の移動と作動装置３８を介する工具チップ４４の移動とを制御する。作動装置は、複数のＰＺＴ積層体を有する場合、各ＰＺＴ積層体を独立に制御する別個の増幅器を使用して、積層体に取り付けられた工具チップの移動を独立に制御するのに用いることができる。コンピュータ１２は、以下で更に説明されるように、ワークピース５４に様々な微細構造を機械加工するための波形を作動装置３８に用意するために、機能発生器２８を利用することができる。
【００１４】
ワークピース５４の機械加工は、様々な構成要素の調和移動により達成される。特に、本システムは、コンピュータ１２の制御下で、ワークピースのｃ方向移動並びに工具チップ４４の×方向、ｙ方向、及びｚ方向の１方向以上の移動に加えて、工具台３６の移動を介する作動装置３８の移動を調和及び制御することができ、これらの座標については以下で説明される。本システムは、通常は一定速度で工具台３６をｚ方向に移動させるが、変化する速度が用いられてもよい。工具台３６及び工具チップ４４の移動は通常、ワークピース５４のｃ方向移動（線５３により表されるような回転移動）と同期される。これらの運動の全ては、例えば、コンピュータ１２内のソフトウエア、ファームウエア、又は組合わせで実行される、数値制御技法又は数値制御器（ＮＣ）を使用して制御可能である。
【００１５】
ワークピース５４は、機械加工された後で、様々な用途で使用するための、類似の微細構造を有するフィルムを作製するのに使用することができる。それらのフィルムの例には、光学フィルム、摩擦制御フィルム、及び微細ファスナ又は他の機械的な微細構造要素が挙げられる。それらのフィルムは通常、コーティングプロセスを用いて作製されており、粘稠な状態の材料がワークピースに塗布されて、少なくとも部分的に硬化され、次に取り外される。硬化された材料からなるフィルムは、ワークピースのものとは実質的に反対の構造を有する。例えば、ワークピース中の窪み部は、得られたフィルムでは突出部という結果になる。
【００１６】
冷却流体４６が、ライン４８及び５０を経由して使用されて、工具台３６及び作動装置３８の温度を制御する。温度制御ユニット５２が、工具台３６及び作動装置３８を通って循環する時に、冷却流体をほぼ一定温度に維持することができる。温度制御ユニット５２は、流体の温度制御を用意するためのいかなる装置にても実施することができる。冷却流体は、オイル製品で、例えば低粘性のオイルで実施することができる。温度制御ユニット５２及び冷却流体４６用リザーバは、工具台３６及び作動装置３８を通って流体を循環させるポンプを包含することができ、並びに通常は、流体をほぼ一定温度に維持するために、流体から熱を除去する冷凍システムも含まれる。流体の循環及び温度制御を用意する冷凍及びポンプシステムは、当該技術分野において既知である。ある実施形態では、ワークピースの機械加工される材料の表面温度をほぼ一定に維持するために、冷却流体は、ワークピース５４にも適用可能である。
【００１７】
図２は、システム１０などの切削工具用の座標系を示す図である。座標系は、ワークピース６４に関する工具チップ６２の移動として示されている。工具チップ６２は、工具チップ４４に相当してもよく、及び通常はキャリア６０に取り付けられ、これが作動装置に取り付けられる。この代表的な実施形態では、座標系は、ｘ方向６６、ｙ方向６８、及びｚ方向７０を含む。ｘ方向６６は、ワークピース６４に対してほぼ垂直の方向の移動を指す。ｙ方向６８は、ワークピース６４の回転平面にほぼ平行な方向などの、ワークピース６４を横断方向に横切る方向の移動について言う。ｚ方向７０は、ワークピース６４の回転平面に対してほぼ垂直の方向などの、ワークピース６４の横方向に沿う方向の移動について言う。ワークピースの回転は、図１に示されるように、ｃ方向と呼ばれる。ワークピースがロール形体に対比して平面形体で実施される場合には、ｙ方向及びｚ方向は、ｘ方向に対してほぼ垂直の方向にワークピースを横切る、相互に直交する方向の移動について言う。
【００１８】
システム１０は、高精度で高速の機械加工に用いることができる。このタイプの機械加工は、構成要素及びワークピース材料の調和速度などの、様々なパラメーターに依らなければならない。ワークピース材料の熱安定性及び特性に加えて、通常は、例えば、所与の体積の金属が機械加工されるための比エネルギーが考慮されなければならない。機械加工に関連する切削パラメーターが、次の参考文献に記載されている：機械加工データハンドブック（Machining Data Handbook）、米国議会図書館カタログカード（Library of Congress Catalog Card）番号６６−６００５１、第２版（１９７２年）；エドワードトレント（Edward Trent）及びポールライト（Paul Wright）、金属切削（Metal Cutting）、第４版、バターワース−ハイネマン（Butterworth-Heinemann）、ＩＳＢＮ  ０−７５０６−７０６９−Ｘ（２０００年）；ツァンジン−ファ（Zhang Jin-Hua）、精密切削の理論と技法（Theory and Technique of Precision Cutting）、ペルガモンプレス（Pergamon Press）ＩＳＢＮ  ０−０８−０３５８９１−８（１９９１年）；及びＭ．Ｋ．クルーガー（M. K. Krueger）ら、金属加工油剤及び砥石車における新しい技術が研削性能に１０倍の改善を達成する（New Technology in Metalworking Fluids and Grinding Wheels Achieves Tenfold Improvement in Grinding Performance）、金属切削及び研削用の冷却剤／潤滑剤のコンファレンス（Coolant/Lubricants for Metal Cutting and Grinding Conference）、米国イリノイ州シカゴ（Chicago, Illinois, U.S.A.）、２０００年６月７日。
【００１９】
ＰＺＴ積層体、工具チップキャリア、及び工具チップ
図３は、切削工具中で使用するための代表的なＰＺＴ積層体７２の図である。ＰＺＴ積層体は、ＰＺＴ効果によって作動して、これに連結された工具チップに移動をもたらすように使用されるものであり、ＰＺＴ効果については当該技術分野において既知である。ＰＺＴ効果によれば、ある種のタイプの材料に印加された電界が、その一軸に沿う膨張と別の軸に沿う収縮とを引き起こす。ＰＺＴ積層体には通常、複数個の材料７４、７６、及び７８が含まれ、ケーシング８４に包み込まれて基台プレート８６上に搭載される。この代表的な実施形態における材料は、ＰＺＴ効果の影響を受けるセラミック材料で実施される。３つの円板７４、７６、及び７８が例示のみを目的として示されているが、例えば、特定の実施形態の必要性に基づいて、いかなる数の円板、又は他の材料、及びいかなるタイプの形状のものをも使用することができる。柱８８が、円板に付着されて、ケーシング８４から突き出している。円板は、例えば、混合、圧縮、基台付け（based）、及び燒結したチタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、又はチタン酸鉛材料などの、いずれかのＰＺＴ材料で実施することができる。１つのそのようなＰＺＴ材料が、９４５４５米国カリフォルニア州ヘイワード  インダストリアル通り２６２４０（26240 Industrial Blvd., Hayward, CA 94545, U.S.A.）のキネティック  セラミックス社（Kinetic Ceramics, Inc.）から入手可能である。円板は、例えば、磁気ひずみ材料にても実施することができる。
【００２０】
円板７４、７６、及び７８への電気的な接続が、線路８０及び８２により表されており、柱８８の移動をもたらすための電界を提供する。ＰＺＴ効果のために、及び印加された電界のタイプに基づいて、数ミクロン未満の移動のような、柱８８の正確にして小さな移動が達成できる。また、柱８８を有するＰＺＴ積層体７２の端部は、ＰＺＴ積層体に予荷重をもたらす、１つ以上の皿ばね座金に対して取り付けることができる。皿ばね座金は、幾分かの可撓性を有して、柱８８及びこれに取り付けられた工具チップの移動が可能である。以下で説明される作動装置中の各ＰＺＴ積層体も、予荷重のための皿ばね座金を組込み可能であり、或いは、各ＰＺＴ積層体に搭載されるいずれかの装置も、予荷重用の皿ばね座金を組込み可能である。
【００２１】
図４Ａ〜４Ｄは、代表的な工具チップキャリア９０の図であり、これは、以下で説明されるような作動装置による制御のために、ＰＺＴ積層体の柱８８に搭載されることがある。図４Ａは、工具チップキャリア９０の斜視図である。図４Ｂは、工具チップキャリア９０の正面図である。図４Ｃは、工具チップキャリア９０の側面図である。図４Ｄは、工具チップキャリア９０の平面図である。
【００２２】
図４Ａ〜４Ｄに示されるように、工具チップキャリア９０は、平面状の後ろ側表面９２、先細の前側表面９４、及び角度付き又は先細側面を有する突出表面９８を含む。開口９６が、工具チップキャリア９０をＰＺＴ積層体の柱上に取り付けるために、設けられている。先細表面９８は、ワークピースを機械加工するための工具チップの搭載に使用されることがある。この代表的な実施形態では、工具チップキャリア９０に平面状表面が含まれて、ＰＺＴ積層体に設けられた時に、より多くの接触表面積を提供することによって搭載の安定性を増しており、及び先細前側表面が含まれて、その質量を減少している。工具チップキャリア９０は、接着剤、硬ろう、軟ろう、ボルトなどの締結具、又は他の方法の使用によって、ＰＺＴ積層体の柱８８に取り付けられる。
【００２３】
他の形状の工具チップキャリアが、例えば、特定の実施形態の必要性に基づいて可能である。用語「工具チップキャリア」は、ワークピースを機械加工するための工具チップの保持に使用される、いかなるタイプの構造も含まれると意図されている。工具チップキャリア９０は、例えば、次の材料：燒結カーバイド、窒化ケイ素、炭化ケイ素、鋼、又はチタンの１種以上で実施することができる。工具チップキャリア９０用の材料は、好ましくは、堅くて低質量である。
【００２４】
図５Ａ〜５Ｄは、代表的な工具チップ１００の図であり、これは、接着剤、硬ろう、軟ろう、又は他の方法などの使用によって、工具チップキャリア９０の表面９８に固定されることがある。図５Ａは、工具チップ１００の斜視図である。図５Ｂは、工具チップ１００の正面図である。図５Ｃは、工具チップ１００の底面図である。図５Ｄは、工具チップ１００の側面図である。図５Ａ〜５Ｄに示されるように、工具チップ１００は、側面１０４、先細及び角度付きの前側表面１０６、及び工具チップキャリア９０の表面９８に固定のための底表面１０２を含む。工具チップ１００の前側部分１０５が、作動装置の制御下で、ワークピースの機械加工のために使用される。工具チップ９０は、例えば、ダイヤモンドスラブで実施することができる。
【００２５】
仮想中心Ｙ作動装置
図６Ａ〜６Ｇは、代表的な仮想中心Ｙ作動装置１１０の図である。用語「仮想中心Ｙ作動装置」は、ｙ方向にほぼ平行な軸旋回の工具チップの回転の制御を行う、ワークピースを機械加工するのに使用する、いずれかのタイプの作動装置又は他の装置を指す。図６Ａは、仮想中心Ｙ作動装置１１０の斜視図である。図６Ｂは、仮想中心Ｙ作動装置１１０の平面図である。図６Ｃは、仮想中心Ｙ作動装置１１０の底面図である。図６Ｄ及び６Ｅは、仮想中心Ｙ作動装置１１０の側面図である。図６Ｆは、仮想中心Ｙ作動装置１１０の背面図である。図６Ｇは、仮想中心Ｙ作動装置１１０の正面図である。図６Ｃ〜６Ｇにおいて、仮想中心Ｙ作動装置１１０の幾つかの細部は、明瞭化のために取り除かれている。
【００２６】
図６Ａ〜６Ｇに示されるように、仮想中心Ｙ作動装置１１０は、マウンティングブロック１３２を有する本体１１２を含む。ＰＺＴ積層体１３０が、マウンティングブロック１３２とプレート１３６の間で締結具１３４により固定されている。プレート１３６は、付着された工具チップを有する工具チップキャリア１２８の下部に取付けられており、工具チップが、ＰＺＴ積層体１３０に対して横断方向に取り付けられている。プレート１３６は、例えば１つ以上の皿ばね座金と共に実施して、ＰＺＴ積層体１３０に予荷重を与えるのに使用することができる。ＰＺＴ積層体１３０は、図３に示される代表的なＰＺＴ積層体７２で実施することができる。キャリア１２８上の工具チップは、図４Ａ〜４Ｄに示される工具チップキャリアと図５Ａ〜５Ｄに示される工具チップとで実施することができる。
【００２７】
工具チップキャリア１２８は、４つの側辺１２０、１２２、１２４、及び１２６からなる可撓性ユニット１１８に固定されている。側辺１２４が、工具チップキャリア１２８を保持しており、後者は例えば締結具又は接着剤の使用で固定可能である。側辺１２０が、本体１１２に固定されている。本体１１２には、２対の開口１１４及び１１６も含まれており、これは、ワークピース５４をコンピュータ１２の制御下で機械加工するために、本体１１２をボルトなどにより工具台３６に取り付けるのに使用するためのものである。電気的な接続１３８が、ＰＺＴ積層体１３０を制御する信号を伝達するために設けられている。
【００２８】
図６Ｂは、工具チップ１２８の動きを示す、仮想中心Ｙ作動装置１１０の平面図である。可撓性ユニット１１８は、たわみ点１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、及び１１８ｄを包含する。ＰＺＴ積層体１３０が矢印１４１により示されるようにｚ方向に動く時、たわみ点によって、側辺１２２及び１２６が前後に移動させられ、これが今度は、側辺１２４経由で、矢印１４０により表されるように、工具チップの回転を引き起こす。仮想中心Ｙ作動装置は、コンピュータ１２の制御下のＰＺＴ積層体の動きに依存して、仮想軸旋回の多数の異なるタイプの動作が可能である。
【００２９】
図６Ｂに示される如く、本体１１２は、例えばブロック１３２において、上の説明のように、開口１３７を通って、冷却流体をポート１３１、１３３、及び１３５の少なくとも１つに送り込み、ポート１３１、１３３、及び１３５の（入口ポートとして使用されていない）少なくとも１つから出すことによって、温度制御が可能である。本体１１２を貫く冷却流体移送用の開口１３７は、いかなる特定の形状又は配置をも包含することができ、並びにまた、いかなる数の入口及び出口ポートが使用されてもよい。
【００３０】
図７は、仮想中心Ｙ作動装置を有する切削工具システムを使用して作製可能な微細構造を概念的に示す図である。図７に示されるように、物品１６０は、上面１６２及び下面１６４を含む。上面１６２には、線１６６により表されるような微細構造が含まれており、それらの微細構造は、上で説明された作動装置を使用してワークピースを機械加工することにより作製可能であり、次にそのワークピースが使用されて、コーティング技法を用いてフィルム又は物品が作製される。
【００３１】
代表的な実施形態に関連して本発明が説明されてきたが、多数の変更が当業者には容易に明白であり、本出願は、そのいかなる翻案又は変形をも包含するように意図されていることが理解されるであろう。例えば、工具台、作動装置、及び工具チップ用の様々なタイプの材料並びにそれらの構成要素の形状が、本発明の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。本発明は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものとする。
【００３２】
添付図面は、本明細書の一部に組み込まれてこれを構成しており、その記載と共に、本発明の利点と原則を説明している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】微細構造をワークピースに作製するための切削工具システムの図である。
【図２】切削工具用の座標系を示す図。
【図３】切削工具中で使用するための代表的なＰＺＴ積層体の図。
【図４Ａ】工具チップキャリアの斜視図。
【図４Ｂ】工具チップを保持するための工具チップキャリアの正面図。
【図４Ｃ】工具チップキャリアの側面図。
【図４Ｄ】工具チップキャリアの平面図。
【図５Ａ】工具チップの斜視図。
【図５Ｂ】工具チップの正面図。
【図５Ｃ】工具チップの底面図。
【図５Ｄ】工具チップの側面図。
【図６Ａ】切削工具と共に使用するための仮想中心Ｙ作動装置の斜視図。
【図６Ｂ】仮想中心Ｙ作動装置の平面図。
【図６Ｃ】仮想中心Ｙ作動装置の底面図。
【図６Ｄ】仮想中心Ｙ作動装置の側面図。
【図６Ｅ】仮想中心Ｙ作動装置の側面図。
【図６Ｆ】仮想中心Ｙ作動装置の背面図。
【図６Ｇ】仮想中心Ｙ作動装置の正面図。
【図７】仮想中心Ｙ作動装置を有する切削工具システムを使用して作製可能な微細構造を概念的に示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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