(57)【要約】【課題】  本発明は、基体の表面に多数の粒子を固定してなる粒子配列基体の製造方法、粒子配列基体および粒子保持具に関し、めっき液中に粒子を分散させることなく基体に粒子を固定することを目的とする。【解決手段】  基体の表面に多数の粒子を固定してなる粒子配列基体の製造方法において、前記基体の表面に所定のパターンを形成するパターン形成工程と、前記粒子を前記基体の前記パターンにめっき液を通過可能な粒子保持具により保持する粒子保持工程と、前記基体を前記粒子保持具に保持される前記粒子とともにめっき液に浸漬し前記粒子を前記基体にめっきにより固定する第１の固定工程とを有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に多数の粒子を固定してなる粒子配列基体の製造方法において、
前記基体の表面に所定のパターンを形成するパターン形成工程と、
前記粒子を前記基体の前記パターンにめっき液を通過可能な粒子保持具により保持する粒子保持工程と、
前記基体を前記粒子保持具に保持される前記粒子とともにめっき液に浸漬し前記粒子を前記基体にめっきにより固定する第１の固定工程と、
を有することを特徴とする粒子配列基体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の粒子配列基体の製造方法において、
前記第１の固定工程の後、前記基体から前記粒子保持具を取り外した状態で前記基体の前記パターンを除去する除去工程と、
前記除去工程の後、前記第１の固定工程で前記基体に固定された前記粒子を前記基体にめっきにより固定する第２の固定工程と、
を有することを特徴とする粒子配列基体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の粒子配列基体の製造方法において、
前記パターン形成工程における前記パターンの形成をパット印刷またはスクリーン印刷により行うことを特徴とする粒子配列基体の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の粒子配列基体の製造方法において、
前記粒子保持具は、
内部に前記基体と前記粒子とを保持可能な収納部と、
前記収納部を前記基体に装着する装着手段と、
を有することを特徴とする粒子配列基体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の粒子配列基体の製造方法により製造されたことを特徴とする粒子配列基体。
【請求項６】
めっき液を通過可能に形成され内部に基体と粒子とを保持可能な収納部と、
前記収納部を前記基体に装着する装着手段と、
を有することを特徴とする粒子保持具。
【請求項７】
請求項６記載の粒子保持具において、
前記収納部は、網状の部材からなることを特徴とする粒子保持具。                                                                              
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体の表面に多数の粒子を固定してなる粒子配列基体の製造方法、粒子配列基体および粒子保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体の表面に多数の砥粒をめっきにより固定する方法として、例えば、特開平６−１１４７４１号公報に開示される方法が知られている。
この公報に開示される方法では、先ず、基体の表面にパターンシートが貼着され、パターンシートの各孔に対応する基体の表面にめっき層が形成される。次に、めっき層の表面に砥粒が１個ずつ配置されて仮付けされる。そして、パターンシートを除去した基体の表面にめっき層が形成され、最後に、基体の全表面にめっき層を成長させて砥粒が基体に固着される。
【０００３】
一方、従来、電着砥石等の基体に粒子を固定する方法として、電気めっきや無電解めっき等のめっき液中に粒子を分散させて金属皮膜の析出と共に粒子を固定する方法が知られている。
【特許文献１】特開平６−１１４７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した方法では、めっき液中に粒子を分散させているため、基体に固定すべき粒子の量に比較して大量の粒子が必要になり、製造コストが増大するという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、めっき液中に粒子を分散させることなく基体に粒子を固定することができる粒子配列基体の製造方法を提供することを目的とする。また、この製造方法を用いて製造された粒子配列基体、この製造方法に用いられる粒子保持具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】
【０００５】
請求項１の粒子配列基体の製造方法は、基体の表面に多数の粒子を固定してなる粒子配列基体の製造方法において、前記基体の表面に所定のパターンを形成するパターン形成工程と、前記粒子を前記基体の前記パターンにめっき液を通過可能な粒子保持具により保持する粒子保持工程と、前記基体を前記粒子保持具に保持される前記粒子とともにめっき液に浸漬し前記粒子を前記基体にめっきにより固定する第１の固定工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の粒子配列基体の製造方法は、請求項１記載の粒子配列基体の製造方法において、前記第１の固定工程の後、前記基体から前記粒子保持具を取り外した状態で前記基体の前記パターンを除去する除去工程と、前記除去工程の後、前記第１の固定工程で前記基体に固定された前記粒子を前記基体にめっきにより固定する第２の固定工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の粒子配列基体の製造方法は、請求項１または請求項２記載の粒子配列基体の製造方法において、前記パターン形成工程における前記パターンの形成をパット印刷またはスクリーン印刷により行うことを特徴とする。
請求項４の粒子配列基体の製造方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の粒子配列基体の製造方法において、前記粒子保持具は、内部に前記基体と前記粒子とを保持可能な収納部と、前記収納部を前記基体に装着する装着手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項５の粒子配列基体は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の粒子配列基体の製造方法により製造されたことを特徴とする。
請求項６の粒子保持具は、めっき液を通過可能に形成され内部に基体と粒子とを保持可能な収納部と、前記収納部を前記基体に装着する装着手段とを有することを特徴とする。
請求項７の粒子保持具は、請求項６記載の粒子保持具において、前記収納部は、網状の部材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の粒子配列基体の製造方法では、粒子保持具により基体の表面に粒子を保持するようにしたので、めっき液中に粒子を分散させることなく基体に粒子を固定することができる。そして、めっき液中に粒子を分散させないため、使用する粒子の量を低減することが可能になり製造コストを低減することができる。
本発明の粒子配列基体は、本発明の粒子配列基体の製造方法により製造されるため、安価なものになる。
【００１０】
本発明の粒子保持具では、装着手段により収納部を基体に装着するようにしたので、収納部を基体に容易，確実に装着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１および図２は、本発明の粒子配列基体の製造方法の第１の実施形態を示している。この実施形態では、図３に示すように、基体１１の表面に粒子１３を規則的に配列した粒子配列基体１５が製造される。
【００１２】
この実施形態の粒子配列基体の製造方法は、レジスト層形成工程、パターン形成工程、粒子保持工程および固定工程を有している。
先ず、レジスト層形成工程では、図１の(ａ)に示すように、金属あるいは非金属材料からなる平板状の基体１１の表面にレジスト層１７を形成する。
このレジスト層１７の形成は、基体１１にネガ型感光性フィルム１９を張り付けることにより行う。張り付けは、ラミネーターを用いた熱圧着方式により行われる。
【００１３】
次に、パターン形成工程では、図１の(ｂ)に示すように、レジスト層１７に多数の凹部１７ａを有するパターン２１が形成される。このパターン２１は、図示しないパターンマスクを使用して、フォトリソグラフィプロセスにより形成する。
次に、粒子保持工程では、先ず、図１の(ｃ)に示すように、レジスト層１７に形成される各凹部１７ａに粒子１３を配置する。この凹部１７ａへの粒子１３の配置は、パターン２１が形成された基体１１にダイヤモンド等の粒子１３(例えば粒径１０〜２０μｍ)を載せることにより行われる。
【００１４】
そして、図１の(ｄ)に示すように、粒子保持具２３により基体１１を粒子１３とともに包み込むことにより粒子１３の保持が行われる。
図４および図５は、粒子保持具２３の詳細を示している。
粒子保持具２３は、収納部２５と装着部２７とを有している。収納部２５は、めっき液を通過可能に形成され内部に基体１１と粒子１３とを保持可能とされている。収納部２５は網状をしており、超極細の化学繊維からなる。そして、弾力性および親水性があり耐薬品性が非常に優れている。主な材料としては、ポリプロピレン、ポリエステルにて形成されている。収納部２５の形状は、基体１１全体を包み込める袋状になっている。装着部２７は耐薬品性のファスナー(マジックテープ（登録商標）でも良い)により形成されている。基体１１にはめっき液内に基体１１を支持するための引っ掛け具２９が固定されている。
【００１５】
次に、固定工程では図２の(ｅ)〜(ｇ)に示すように、粒子１３が基体１１に固定される。この固定工程は、仮固定工程、レジスト層除去工程および本固定工程を有している。
仮固定工程では、図２の(ｅ)に示すように、レジスト層１７の各凹部１７ａに配置される粒子１３が、凹部１７ａに仮固定される。
この仮固定工程は、図１の(ｄ)に示したように粒子保持具２３内に基体１１および粒子１３を収容した状態で、粒子保持具２３を電気めっき液へ浸漬することにより行われる。電気めっき液には、ニッケルめっき浴あるいは銅めっき浴が使用される。電気めっきを行うことにより粒子１３の外側に仮めっき層３１を形成する。そして、この仮めっき層３１により粒子１３が仮固定される。仮めっき層３１は、粒子１３の高さの３分の１から２分の１の高さまで形成するのが望ましい。なお、無電解めっきにより仮めっき層を形成しても良い。電気めっきでは電流密度を制御し、無電解めっきでは膜厚制御を行うことにより仮めっき層３１の高さが制御される。
【００１６】
次に、レジスト層除去工程では、図２の(ｆ)に示すように、基体１１上のレジスト層１７を除去する。
このレジスト層１７の除去は、粒子保持具２３から基体１１を取り出し、基体１１から仮固定されていない粒子１３を除去した後、基体１１上に残っているネガ型感光性フィルム１９を基体１１から剥離することにより行われる。この剥離は、４０℃の苛性ソーダ５％希釈液に基体１１を浸漬することにより行われる。
【００１７】
次に、本固定工程では、図２の(ｇ)に示すように、基体１１上に仮固定された粒子１３を、基体１１に本固定する。
この本固定は、無電解めっきにより粒子１３を覆う本めっき層３３を形成することにより行われる。なお、粒子１３が砥粒の場合には、粒子１３の高さの６０から９０％を本めっき層３３により覆うのが望ましい。無電解めっき液には、ニッケルめっき浴あるいは銅めっき浴が使用される。なお、電気めっきにより本めっき層３３を形成しても良い。
【００１８】
上述した粒子配列基体の製造方法では、粒子保持具２３により基体１１の表面に粒子１３を保持するようにしたので、めっき液中に粒子１３を分散させることなく基体１１に粒子１３を仮固定することができる。そして、めっき液中に粒子１３を分散させないため、使用する粒子１３の量を大幅に低減することが可能になり製造コストを低減することができる。また、基体１１上に常に粒子１３が保持されている状態になるため、めっき液中で基体１１を十分に揺動させたり、めっき液を十分に攪拌することが可能になり品質の安定した粒子配列基体１５を製造することができる。
【００１９】
そして、このようにして製造された粒子配列基体１５は、製造時に使用される粒子１３の量が少なくなるため安価であり、また、めっき液中で基体１１を十分に揺動させたり、めっき液を十分に攪拌することが可能になるため品質の安定したものになる。
そして、上述した粒子保持具２３では、装着部２７により収納部２５を基体１１に装着するようにしたので、収納部２５を基体１１に容易，確実に装着することができる。
(第２の実施形態)
図６は、本発明の粒子配列基体の製造方法の第２の実施形態の要部の詳細を示している。
【００２０】
なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、図６の(ａ)に示すように、基体１１Ａが円錐形状とされ、パターン形成工程がパット印刷を用いて行われる。
このパット印刷では、円錐形状の基体１１Ａの曲面部１１ａにパターンを形成するために、図６の(ｂ)および(ｃ)に示すように、原版３５とパット３７とが使用される。原版３５には主にＳＵＳ材が使用され、パット３７には主にシリコン材が使用される。原版３５には、微小な突出部３５ａにより格子状のパターンが形成されている。このパターンはサブミクロンから大粒径まで形成可能である。
【００２１】
パット印刷は、図６の(ｂ)に示すように原版３５に溶剤性インク３９を塗布し、塗布された溶剤性インク３９をパット３７に転写し、パット３７に転写された溶剤性インク３９を円錐状の基体１１Ａの曲面部１１ａに転写することにより行われる。なお、溶剤性インクとしては、ビニル系・ポリエステル系・アクリル系・ＰＣ系(ポリカーボネイト)・ＡＢＣ系・ウレタン系・ポリオレフィン系・エポキシ系の少なくとも１種類の化合物からなる主材を、ケトン系、グリコールエステル系、グリコールエーテル系、炭化水素系、シクロヘキサン系、ブチルセロソルグ系の内の少なくとも１種類の溶剤に溶かした物を用いることができる。図６の(ｄ)は基体１１Ａの曲面部１１ａの点線で示す領域Ｒの位置に転写されたパターンを示す上面図である。また、図６の(ｅ)は基体１１Ａに形成されたパターン４１の詳細を示す断面図である。パターン４１には所定の凹部３９ａが形成されている。
【００２２】
そして、この実施形態では、溶剤性インク３９の乾燥後に、第１の実施形態と同様にして、基体１１Ａの外側に粒子１３を配置し、粒子保持具２３により基体１１Ａを粒子１３とともに包み込むことにより粒子１３の保持が行われる。この実施形態では、基体１１Ａを大量の粒子１３の中に挿入し、挿入した状態で基体１１Ａに粒子保持具２３を装着するのが望ましい。このようにすることにより、基体１１Ａの外周の全面に粒子１３を確実に保持させることが可能になる。なお、この後の工程は第１の実施形態と略同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２３】
この実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。そして、この実施形態では、溶剤性インク３９を用いてパット印刷を行うことにより基体１１Ａにパターン４１を形成したので、基体１１Ａの形状が円錐形状のように自由曲面の場合にも、曲面部１１ａに粒子１３を規則正しく配列させることができる。
(第３の実施形態)
図７は、本発明の粒子配列基体の製造方法の第３の実施形態の要部の詳細を示している。
【００２４】
なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、図７の(ａ)に示すように、基体１１Ｂが円筒形状とされ、パターン形成工程がスクリーン印刷を用いて行われる。
このスクリーン印刷では、円筒形状の基体１１Ｂにパターンを形成するために、図７の(ｂ)に示すように、スクリーン４３が使用される。スクリーン４３の主な材質は、ＳＵＳ、ナイロン、テトロン等である。スクリーン４３には、格子状のパターンが形成されている。このパターンはサブミクロンから大粒径まで形成可能である。
【００２５】
スクリーン印刷は、図７の(ｂ)に示すようにスクリーン４３に溶剤性インク３９を塗布し、塗布された溶剤性インク３９をスキージ４５によりスクリーン４３のパターン内に押し込み、基体１１Ｂをスクリーン４３に押し付けながら基体１１Ｂを例えば左へ回転させながらスクリーン４３を右に移動させスクリーン４３のパターンを転写することにより行われる。なお、溶剤性インクとしては、ビニル系・ポリエステル系・アクリル系・ＰＣ系(ポリカーボネイト)・ＡＢＣ系・ウレタン系・ポリオレフィン系・エポキシ系の少なくとも１種類の化合物からなる主材を、ケトン系、グリコールエステル系、グリコールエーテル系、炭化水素系、シクロヘキサン系、ブチルセロソルグ系の内の少なくとも１種類であってスクリーンに悪影響を及ぼさない溶剤に溶かした物を用いることができる。図７の(ｃ)は円筒状の基体１１Ｂの外周に転写されたパターンを示す上面図である。また、図７の(ｄ)は基体１１Ｂに形成されたパターン４１の詳細を示す断面図である。パターン４１には所定の凹部３９ａが形成されている。
【００２６】
そして、この実施形態では、溶剤性インク３９の乾燥後に、第１の実施形態と同様にして、基体１１Ｂの外側に粒子１３を配置し、粒子保持具２３により基体１１Ｂを粒子１３とともに包み込むことにより粒子１３の保持が行われる。この実施形態では、基体１１Ｂを大量の粒子１３の中に挿入し、挿入した状態で基体１１Ｂに粒子保持具２３を装着するのが望ましい。このようにすることにより、基体１１Ｂの外周の全面に粒子１３を確実に保持させることが可能になる。なお、この後の工程は第１の実施形態と略同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２７】
この実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。そして、この実施形態では、溶剤性インク３９を用いてスクリーン印刷を行うことにより基体１１Ｂにパターン４１を形成したので、基体１１Ｂの形状が円筒形状のような場合にも、曲面部に粒子１３を規則正しく配列させることができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００２８】
(１)上述した実施形態では、粒子保持具２３を網状にした例について説明したが、例えば、スポンジ状にしても良い。
(２)本発明の粒子配列基体の製造方法は、研削工具の製造方法等に限定されるものではなく、例えば、反射拡散板，焦点板等の光学部品の製造に広く適用可能である。従来光学部品を製造する際には、高精度に加工された金型母型を切削研磨加工で作る必要があった。この点、本発明の技術を用いることによりプラスチックモールド等により得られた型の表面に、ダイヤモンド等の超硬質材料から成り均一な径を有する高精度球を固定することができ、金型母型に替わる母型を容易に得ることができる。また、粒子１３にテフロン(登録商標)等の高潤滑性材料を使用することにより、摺動面等を製造することが可能である。高潤滑性を有し均一な径の高精度球を基体に配列することにより、例えばマイクロマシン等の微小間隔を有した状態での摺動を容易にかつコストをかけずに構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の粒子配列基体の製造方法の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の粒子配列基体の製造方法の第１の実施形態を示す説明図である。
【図３】図１の粒子配列基体の製造方法により製造された粒子配列基体１５を示す説明図である。
【図４】本発明の粒子保持具２３を示す説明図である。
【図５】本発明の粒子保持具２３を示す説明図である。
【図６】本発明の粒子配列基体の製造方法の第２の実施形態の要部を示す説明図である。
【図７】本発明の粒子配列基体の製造方法の第３の実施形態の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１，１１Ａ，１１Ｂ  基体
１３  粒子
１５  粒子配列基体
１７  レジスト層
１７ａ，３９ａ  凹部
２１，４１  パターン
２３  粒子保持具
２５  収納部
２７  装着部
３１  仮めっき層
３３  本めっき層
【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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