(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の加工対象物と電極とをともに加工液に接触させつつ，加工対象物と電極との間に電圧を印加して加工対象物を加工することによる加工物の製造方法において，
加工対象物の加工対象面に，加工を阻止する加工阻止材のパターンを形成するパターン形成工程と，
前記パターン形成工程後の加工対象物の加工対象面を加工することにより，加工阻止材のパターンが転写された凹凸模様を加工対象面に形成する加工工程と，
前記加工工程後の加工対象物から加工阻止材のパターンを除去するパターン除去工程とを有し，
前記加工工程では，
加工対象面に電極の端面を対面させつつ，
加工液を，前記電極の側面を伝わらせて加工対象面における前記電極の端面と対面する箇所に供給することと，
電圧の印加とを行い，
前記加工対象面に対する前記電極の対面位置が前記加工対象面全体にわたるように，前記電極を前記加工対象面に対して移動させることで，前記加工対象面全体を加工することを特徴とする加工物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の加工物の製造方法において，前記パターン形成工程では，
加工阻止材のパターンを台紙とカバーコートとで挟んだ転写シートを用い，
加工対象面を洗浄し，
前記転写シートから台紙を除去して，現れた加工阻止材のパターンの面を，前記洗浄により湿潤している加工対象面に貼着し，
前記転写シートを貼着した加工対象面が乾燥した後で，加工対象面上の加工阻止材のパターンからカバーコートを除去することを特徴とする加工物の製造方法。
【請求項３】
加工対象物を底面に載置するとともに加工液の滴下を受ける液槽と，前記液槽の底面に載置された加工対象物に対し対面する電極と，前記電極と加工対象物との間に電圧を印加する電源装置とを有する加工装置において，
前記電極の側面に対して加工液を吹き付けるノズルと，
加工対象物の加工対象面に対する前記電極の端面の対面位置が，加工対象面の全体にわたって移動することで加工対象面全体が加工されるように，前記電極および前記ノズルを移動させるロボットと，
前記液槽から前記ノズルへ加工液を循環させる循環装置とを有することを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，導電性の素材を表面加工してなる加工物を製造する方法，およびそのための加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，いわゆる電解加工もしくは放電加工により，導電性の加工対象物を液中で加工することが行われている。例えば特許文献１に記載されているものがその例である。同文献の放電加工技術では，電極としてワイヤ電極を用い，ワイヤ電極と被加工物を近接して配置するとともに，加工箇所の近傍に対して加工液を噴射ノズルで噴射するようにして局所的に供給している。これにより，被加工物全体を加工液に漬ける必要をなくし，かつ，被加工物の加工状況を観察できるようにしている。この文献では放電加工を対象としているが，電解加工でも類似のことが可能と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記した従来の技術では，次のような問題点があった。すなわち，特許文献１の技術では，被加工物としてワイヤ電極と同様の針状形状のものを対象としている。このため汎用性に欠け，ある程度の面積のある加工対象面を持つ加工対象物への適用は考えられていなかった。そしてこのため，ある程度の面積のある加工対象面にさらに微細な模様付けを加工により行うことはできなかった。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，被加工物全体を加工液に漬ける必要をなくすとともに，ある程度の面積のある加工対象面に対して，目的とする微細形状を精密に再現した加工物を製造する方法，およびそのための加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様における加工物の製造方法は，導電性の加工対象物と電極とをともに加工液に接触させつつ，加工対象物と電極との間に電圧を印加して加工対象物を加工することによる加工物の製造方法であって，加工対象物の加工対象面に，加工を阻止する加工阻止材のパターンを形成するパターン形成工程と，パターン形成工程後の加工対象物の加工対象面を加工することにより，加工阻止材のパターンが転写された凹凸模様を加工対象面に形成する加工工程と，加工工程後の加工対象物から加工阻止材のパターンを除去するパターン除去工程とを有する。その加工工程では，加工対象面に電極の端面を対面させつつ，加工液を，電極の側面を伝わらせて加工対象面における電極の端面と対面する箇所に供給することと，電圧の印加とを行い，加工対象面に対する電極の対面位置が加工対象面全体にわたるように，電極を加工対象面に対して移動させることで，加工対象面全体を加工する。
【０００７】
上記態様における加工物の製造方法では，まず，加工対象物の加工対象面に，加工を阻止する加工阻止材のパターンを形成する。その状態で，加工対象物を加工対象面が上向きとなるように置いて，加工対象面を加工する。こうして，加工対象物の加工対象面には，凹凸模様が形成される。形成される凹凸模様は当然，加工阻止材のパターンが転写された模様である。その後に加工阻止材のパターンを除去すると，本製造方法により製造された加工物となる。ここにおいて，加工工程では，電極の側面に加工液が供給され，その加工液が側面上を伝って加工対象面に滴下される。この加工液の滴下を受けた位置は，電極が対面している位置でもあり，電圧の印加によりこの箇所が局所的に加工される。ただし加工阻止材のパターンに覆われている箇所は除く。そして，電極の対面位置が移動することにより，加工対象面全体に凹凸模様が形成されるのである。
【０００８】
ここにおいて，パターン形成工程では，加工阻止材のパターンを台紙とカバーコートとで挟んだ転写シートを用い，加工対象面を洗浄し，転写シートから台紙を除去して，現れた加工阻止材のパターンの面を，洗浄により湿潤している加工対象面に貼着し，転写シートを貼着した加工対象面が乾燥した後で，加工対象面上の加工阻止材のパターンからカバーコートを除去する。これにより，加工対象面に加工阻止材のパターンを形成した状態の加工対象物が得られる。
【０００９】
ここで，カバーコートを除去する前に，加工阻止材のパターンと加工対象面との間から水や気泡を除去するスキージングを行うとよい。加工阻止材のパターンと加工対象面との間に水（あるいは気泡）が残ったままになっていると，加工によるパターンの転写の精度が悪くなるからである。そして，加工に供する前に，水を蒸発させる乾燥作業が行われることで，加工阻止材のパターンと加工転写面とを凝着させることができる。
【００１０】
また，本発明の一態様に係る加工装置は，加工対象物を底面に載置するとともに加工液の滴下を受ける液槽と，液槽の底面に載置された加工対象物に対し対面する電極と，電極と加工対象物との間に電圧を印加する電源装置とを有する加工装置であって，電極の側面に対して加工液を吹き付けるノズルと，加工対象物の加工対象面に対する電極の端面の対面位置が，加工対象面の全体にわたって移動することで加工対象面全体が加工されるように，電極およびノズルを移動させるロボットと，液槽からノズルへ加工液を循環させる循環装置とを有している。この装置を用いて，前記方法発明におけるパターン形成工程を経た加工対象物を加工することにより，前記方法発明を実行できる。
【発明の効果】
【００１１】
本構成によれば，被加工物全体を加工液に漬ける必要をなくすとともに，ある程度の面積のある加工対象面に対して，目的とする微細形状を精密に再現した加工物を製造する方法，およびそのための加工装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本形態に係る加工装置の全体斜視図である。
【図２】本形態に係る加工装置の加工ヘッドに取り付けられるヘッドユニットを示す斜視図である。
【図３】本形態において加工対象面全体の加工のための電極の移動を説明する模式図である。
【図４】本形態でパターン形成に使用する転写シートを示す断面図である。
【図５】加工対象面に貼着したレジストについてスキージングを行っている状況を示す断面図である。
【図６】図５の状態からカバーコートを除去した状態を示す断面図である。
【図７】レジストを除去した後の加工済み加工対象物の表面形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す加工装置１による加工物の製造に，本発明を適用したものである。図１の加工装置１は，液槽２と，ロボット３と，電源装置４と，液タンク５とを有している。液槽２は，全体形状が長方形状で比較的浅形の容器である。液槽２の底面の一部には，加工対象物Ｗを載置するための加工台６が設置されている。また，液槽２の底面のうち加工台６以外の箇所には，液出口７が形成されている。
【００１４】
ロボット３の先端には加工ヘッド８が取り付けられている。ロボット３により，加工ヘッド８の位置を自在に移動させられるようになっている。電源装置４は，加工ヘッド８と加工対象物Ｗとの間に加工のための電圧を印加する装置である。液タンク５は，加工のために使用する加工液を貯蔵するタンクである。液タンク５は，液槽２の液出口７とホース９で接続されている。また，液タンク５は，加工液を加工ヘッド８へ送って循環させるポンプ機能を有している。本形態では，加工装置１により電解加工を行うものとする。つまり，液タンク５に収容されている加工液は電解液である。また，加工対象物Ｗは，金属等の導電性部材である。
【００１５】
加工ヘッド８には，図２に示すヘッドユニット１０が取り付けられる。図２のヘッドユニット１０は，電極１１と，ノズル１２とを有している。電極１１は，加工対象物Ｗに対面しており，電解加工におけるカソードとして機能するものである。本形態の電極１１は，板状の形状のものであり，その板面ではなく端面を加工対象物Ｗに向けるように配置されている。電極１１の形状を，細長い長方形の底面を持つ角柱体，と考えれば，その底面が加工対象物Ｗを向いているといえる。電極１１は，加工対象物Ｗに対して上方から対面するように配置されることが望ましい。
【００１６】
ノズル１２は，加工対象物Ｗの加工対象箇所に供給する電解液を吐出するものである。本形態におけるノズル１２は，電解液を直接加工対象箇所に向けて噴射するのではなく，電極１１の板面（電極１１を前述の角柱体形状と考えるならばその幅広の方の側面）に向けて噴射するように配置されている。ノズル１２が吐出する電解液はむろん，液タンク５から送出されたものである。
【００１７】
なお図２では，電極１１の両板面に対して１つずつ２つのノズル１２が描かれており，しかもその設置角度が互いに異なっているが，これは，ノズル１２の設置角度に特段の限定がないことを示しているにすぎない。すなわち，ノズル１２は，図２中右側のもののように電極１１の板面に対してほぼ垂直向きに電解液を噴射する角度で設置されていてもよいし，図中左側のもののように電極１１の板面に対して上方から斜め下向きに電解液を噴射する角度で設置されていてもよい。要は，ノズル１２から吐出された電解液が電極１１の板面に吹き付けられるようになっていればよい。さらには，電極１１が正方形に近い底面形状の角柱体である場合には，その四方に１つずつ計４つのノズル１２が設けられていてもよい。
【００１８】
本形態の加工装置１での加工は，次のようにして行う。まず，液槽２の加工台６に，加工対象物Ｗを載置する。その際，加工対象物Ｗの加工対象面２０が上を向くようにする。あるいは，加工対象物Ｗの形状によっては，加工対象面が斜め上を向くようにする。また，加工ヘッド８には図２のヘッドユニット１０を取り付ける。そして，加工対象物Ｗを電源装置４のプラス端子に，電極１１を電源装置４のマイナス端子に，それぞれ接続する。この状態で，電解液を液タンク５からノズル１２に送出する。また，電源装置４をオンして，加工対象物Ｗと電極１１との間に電圧を印加する。なお電解液としては，電解加工に通常使用される公知の電解液であって，加工対象物Ｗの材質に適したものを適宜選択して用いればよい。
【００１９】
この状態では，液タンク５から送出された電解液は，ノズル１２により電極１１の板面に対して噴射される。噴射された電解液Ｈは，電極１１の板面上を伝って下降し，電極１１から加工対象物Ｗの加工対象面２０上に滴下される。このため，電極１１と加工対象物Ｗとがいずれも電解液に接触している状況となる。このとき電源装置４がオンされているので，電解加工により加工対象物Ｗが加工される。加工されるのは当然，加工対象物Ｗにおける加工対象面２０である。より詳細には，加工対象面２０の中でも，電極１１の底面と対面している箇所が局所的に加工される。
【００２０】
そして，図３に示すように加工対象面２０に対して電極１１の位置を移動させる（矢印Ｆ，Ｇ）ことで，加工対象面２０の全体を加工することができる。この電極１１の移動はむろん，ロボット３により行われる。なお，電源装置４による電圧印加については，定電流制御により行うことが望ましい。定電流制御であると，電解加工による加工の程度が，加工対象面２０と電極１１との間隔などの諸要因の影響をあまり受けずに一定に維持されるからである。
【００２１】
この加工装置１による加工において，電解液の必要量はごく少量で済む。上記から明らかなように，電解液は加工対象箇所に局所的に供給されるだけだからである。加工対象物Ｗの全体が電解液に浸るほどに液槽２に電解液を溜める必要はない。このため，加工対象面２０上に滴下した電解液はその後，加工対象面２０上から加工台６上を経由して液槽２の底面へ流れ，液出口７からホース９により液タンク５へ戻されるようになっている。これにより電解液は加工装置１内を循環する。
【００２２】
ここで，図２に示されるように，加工対象面２０上には，レジスト２１のパターンが形成されている。レジスト２１は，加工対象物Ｗが電解加工されることを阻止するものであり，加工後の加工対象面２０を凹凸模様のある面とするためのものである。このレジスト２１のパターンは，加工対象物Ｗが加工装置１での加工に供される前にあらかじめ加工対象面２０上に形成されている必要がある。以下，このレジスト２１のパターン形成について説明する。
【００２３】
レジスト２１のパターン形成には，図４に断面構造を示す転写シート２２を使用する。転写シート２２は，レジスト２１のパターンをカバーコート２３と台紙２４で挟んだ３層構造のシートである。カバーコート２３はポリエチレンやアクリルその他の樹脂製の薄膜である。台紙２４は紙製である。レジスト２１は，樹脂製ではあるがカバーコート２３の樹脂とは材質が異なる。レジスト２１として使用できる樹脂には，エポキシ系樹脂，ポリイミド，等が挙げられる。基本的には，転写シート２２からまず台紙２４を除去し，現れたレジスト２１のパターンの面を加工対象面２０に貼り付け，そしてカバーコート２３を剥ぎ取ることで加工対象面２０上にレジスト２１のパターンを形成する。詳細には以下の通りである。
【００２４】
まず，準備段階を説明する。準備段階でやることは，貼着対象面である加工対象面２０の調整，および，転写シート２２の台紙２４の軟化である。転写シート２２の台紙２４の軟化は，転写シート２２から台紙２４を除去しやすくするために行われる。具体的には，転写シート２２を水に漬けて，台紙２４に吸水させる。これにより，台紙２４が軟化するとともに，台紙２４とレジスト２１との間の糊が溶け，台紙２４が剥がれやすくなる。
【００２５】
加工対象面２０の調整とは，主としてそのクリーニングである。埃等の異物はもちろん，付着している油脂成分も除去する必要がある。そのため，溶剤系もしくはアルカリ系の脱脂剤を用いてよく洗浄する。脱脂後には脱脂剤をよく洗い流す。
【００２６】
上記の準備段階ができたら，転写シート２２から台紙２４を除去し，現れたレジスト２１のパターンの面を加工対象面２０に貼り付ける。このとき，前述の脱脂後の洗浄により加工対象面２０が湿潤しているので，必要に応じてレジスト２１を滑らせてパターン合わせをすることができる。
【００２７】
次に，貼付したレジスト２１のパターンを加工対象面２０に密着させる処理を行う。前述のように貼り合わせただけでは，レジスト２１と加工対象面２０との間に水分や気泡が介在していることがあるからである。そのままで加工装置１による加工に供すると，レジスト２１による加工阻止が不十分でパターンがきちんと転写されないおそれがある。このため，レジスト２１と加工対象面２０との間から水分や気泡を除去しなければならない。
【００２８】
このため，スキージングと乾燥とを行う。スキージングは，図５に示すように，ヘラ２５でカバーコート２３上からレジスト２１を押し付けて行う。これにより，レジスト２１の下の水分や気泡を，レジスト２１のない箇所Ｖへ押し出す。さらに，スキージング後の加工対象物Ｗを乾燥させて余計な水分を除去する。これによりレジスト２１と加工対象面２０と密着させる。乾燥により，レジスト２１が加工対象面２０に凝着し，次工程でカバーコート２３のみを剥がすことができる状態になる。
【００２９】
そして，加工対象物Ｗからカバーコート２３を剥ぎ取る。これにより図６の状態となる。図６の状態では加工対象物Ｗの加工対象面上に，加工装置１での電解加工に対する耐性を有するレジスト２１が存在している。
【００３０】
そして，加工装置１での電解加工に供する。これにより，加工対象面２０のうちレジスト２１のない箇所のみが電解加工により加工され，レジスト２１のある箇所は加工されないでそのまま残る。その後，アルコールその他の溶剤に加工対象面２０を漬けることで，レジスト２１を除去する。こうして，図７に示すように加工対象面２０に凹凸模様が形成された加工対象物Ｗが製造される。加工対象面２０に形成された凹凸模様は当然，転写シート２２のレジスト２１のパターンが転写された模様である。すなわち図７においては，加工対象物Ｗに，加工されていない加工対象面２０が凸状に残っており，これはレジスト２１があった箇所である。一方，凹部２６は電解加工を受けた部位であり，これはレジスト２１がなかった箇所である。
【００３１】
以上詳細に説明したように本実施の形態に係る加工装置１によれば，加工対象物Ｗの加工対象面２０に電解加工を施すに際し，加工対象物Ｗの全体を電解液に浸すのではなく，加工対象箇所に局所的に電解液を供給する。これにより，必要な電解液の総量を抑えるとともに，装置の構成を簡素にしている。さらに，加工対象箇所への電解液の供給を，電解液を電極１１の側面に対して噴射することで行っている。このため，噴射された電解液は電極１１の側面を伝って加工対象面２０に滴下されるので，必然的に，加工対象面２０における，電解液が供給される位置と電極１１に最も近接する位置とが一致する。このため，限られた電解液量で効率よく電解加工を行うことができる。
【００３２】
また，電極１１が電解液と接触する面は，電極１１の側面であり外部に面する面である。このため，電解液の加工対象箇所への電解液の供給流路が限定されてしまうことがない。また，この面は外部から見える面であるため，電極１１の状態をいつでも目視で確認できる。
【００３３】
さらに，電解加工に先立ち加工対象面２０にレジスト２１のパターンを形成するとともに，加工対象箇所をロボット３により，加工対象面２０全体にわたるように移動させている。これにより，加工対象面２０に凹凸模様を形成することとしている。また，各瞬間の加工は局所的であっても，加工対象面２０全体に均一な加工の程度で凹凸模様が形成されるようにしている。また，レジスト２１のパターンの形成には転写シート２２を用いているので，フォトリソグラフィーのような複雑な装置を使わなくて済む。こうして，簡素な装置構成で目的とする微細形状を精密に再現した加工物を製造する方法，およびそのために適した加工装置１が実現されている。
【００３４】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本実施の形態では，電解加工により加工対象物Ｗを加工することとしたが，これに限らず，放電加工により加工することとしてもよい。また，液槽２において，加工台６という特段の形状を備えず，底面そのものの一部を加工台として使用する形態であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１    加工装置
２    液槽
３    ロボット
４    電源装置
５    液タンク（循環装置）
１１  電極
１２  ノズル
２０  加工対象面
２１  レジスト
２２  転写シート
２３  カバーコート
２４  台紙
Ｈ    電解液（加工液）
Ｗ    加工対象物
【要約】
【課題】被加工物全体を加工液に漬ける必要をなくしつつ，加工対象面に対して，目的とする微細形状を精密に再現した加工物を製造する方法，およびその加工装置を提供すること。
【解決手段】導電性の加工対象物と電極１１とをともに加工液Ｈに接触させつつ，加工対象物と電極との間に電圧を印加して加工対象物を加工する。ここにおいて，加工対象物の加工対象面２０に，加工を阻止するレジスト２１のパターンを形成する。そして，パターン形成後の加工対象物の加工対象面２０を加工することにより，レジスト２１のパターンが転写された凹凸模様を加工対象面２０に形成する。次いでレジスト２１のパターンを除去する。加工の際には，加工対象面２０に電極１１の端面を対面させつつ，加工液Ｈを，電極１１の側面を伝わらせて加工対象面に供給する。また，加工対象面に対する電極の対面位置を移動させて加工対象面全体を加工する。
【選択図】図２【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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