(57)【要約】【課題】本発明は金型内に配設されると共に微細パターンを有した入れ子の形成に用いて好適な微細パターン加工方法及び金型の製造方法及び光学部品の製造方法に関し、微細パターンを有した入れ子を高精度にかつ効率よく形成することを課題とする。【解決手段】入れ子２０を形成する際に用いられる切削マスタ１０に対しバイト４０を用いて微細パターンを形成する微細パターン加工方法において、先ずブランク状態の前記切削マスタ１０の表面に少なくともリン或いはセレンの一方を添加したニッケル層を形成する。その後、切削マスタ１０の表面に形成されたニッケル層をバイトにより切削加工し、前記微細パターンを形成する。【選択図】図６
2008183709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入れ子を形成する際に用いられる切削マスタに対しバイトを用いて微細パターンを形成する微細パターン加工方法において、
先ずブランク状態の前記切削マスタの表面に少なくともリン或いはセレンの一方を添加したニッケル層を形成し、
その後に前記切削マスタの表面に形成された前記ニッケル層を前記バイトにより切削加工し、前記微細パターンを形成することを特徴とする微細パターン加工方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細パターン加工方法において、
前記切削マスタの表面に形成された前記ニッケル層を前記バイトにより切削加工して微細パターンを形成した後、
該微細パターンが形成された切削マスタに対し加熱処理を実施すると共に、続いて徐冷処理を実施することを特徴とする微細パターン加工方法。
【請求項３】
切削マスタに対しバイトを用いて微細パターンを形成し金型を製造する金型の製造方法において、
先ずブランク状態の前記切削マスタの表面に少なくともリン或いはセレンの一方を添加したニッケル層を形成し、
その後に前記切削マスタの表面に形成された前記ニッケル層を前記バイトにより切削加工し、前記微細パターンを形成することを特徴とする金型の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の金型の製造方法により微細パターンが形成された金型を用いて光学部品を製造することを特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光学部品の製造方法において、
前記光学部品は、プリズムシートまたはプリズム導光体であることを特徴とする光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細パターン加工方法及び金型の製造方法及び光学部品の製造方法に係り、特に金型内に配設されると共に微細パターンを有した入れ子の形成に用いて好適な微細パターン加工方法及び金型の製造方法及び光学部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば，液晶ディスプレイのバックライト装置に使用されているプリズムシートやプリズム導光体は樹脂により形成されており、またその表面には出射光の状態（例えば、散乱状態）を良好とするために微細パターン（具体的には、鋸状のパターン）が形成されている。
【０００３】
一般に、この種のプリズムシートやプリズム導光体は、金型を用いて製造されている。また、通常プリズムシートやプリズム導光体は複雑な形状を有しているため、金型として入れ子を用いる金型が用いられている。
【０００４】
更に、入れ子に形成される微細パターンに対応する金型側の微細パターンは入れ子側に形成されており、よって入れ子には微細パターンを形成する必要がある。この際、微細パターンを有するプラスチック光学部品の金型は、非常に高い形状精度や鏡面性が必要となる。
【０００５】
このように入れ子は高精度に形成する必要があるため、従来この入れ子を形成する方法としては、電気鋳造法や精密機械加工（精密切削加工）等が用いられていた。また、従来の製造方法ではいわゆる多数個取りが困難であるため、ひとつひとつ別個に加工を行なうことにより入れ子を製造していた。
【０００６】
具体的には、電気鋳造法を用いて入れ子を製造する場合には、比較的厚さを有する入れ子を一体に製造することが行なわれており、よって電気鋳造法により形成される入れ子は厚い電鋳層を有した構成とされていた。
【０００７】
また、精密切削加工を用いて入れ子を製造する場合には、例えば特許文献１に開示されているような、バイトを用いて切削加工することが行なわれているが、この切削の際に用いる切削油としては軽油や灯油が用いられていた。また、この切削油を切削位置に供給する場合、切削油にエアブローによりエアーを混合してミスト状とし、このミスト状の切削油を切削位置に供給していた。
【０００８】
また、微細パターンは上記のように鋸状のパターンであるため、三角溝状のパターンを多数形成する必要がある。このため、従来では精密切削加工を用いて微細パターンを形成する場合、１本の三角溝状パターンを加工した後、一旦バイトを上方に上げて入れ子から離間させ、次に形成するパターンの位置までバイトを移動させ、この上で次の三角溝状パターンを加工していた。即ち、従来ではバイトを入れ子の加工面に対する平面方向と上下方向の双方向に対して移動させる必要があった。
【０００９】
また、精密な切削加工を実施する前に入れ子表面に前加工を行なう場合、従来では材料の長手方向に研削加工を行なうことが行なわれていた。また、入れ子の材質としては、一般にアルミニウム・銅・真鍮などの切削性が良い、柔らかい材料が適用されており、これにより切削性を向上することが図られていた。
【００１０】
また、精密切削加工を行なう加工装置には、被加工物となる入れ子を送るための送り機構が設けられている。この送り機構は、入れ子を装着するステージと、このステージを駆動する駆動装置とを有している。従来では、駆動装置としてはボールネジ機構が用いられており、またステージの移動を案内する構成としてはころ案内面を用いたものが一般的であった。
【００１１】
更に、加工時には、バイトの先端を加工開始位置に高精度に位置合わせする必要があるが、従来では顕微鏡を用いてこの位置合わせを行なっていた。
【特許文献１】特開平０１−１２７２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかるに上記した従来方法では、ひとつひとつ別個に入れ子の加工を行なっていたため、製造される各入れ子に必然的に加工誤差が発生してしまう。しかるに、微細パターンを有するプラスチック光学部品では、１／１０μ程度の変化も光学特性に影響し、よって従来の製造方法では光学特性の再現性が悪くなるという問題点があった。
【００１３】
また、このように加工バラツキを有した入れ子を複数個金型に装着してプラスチック光学部品を多数個取りする場合、この加工誤差により金型のキャビティ内における樹脂の流動バランスが不均一になり、よってゲートバランスの調整に工数を要していた。
【００１４】
また、従来において電気鋳造法を用いて入れ子を製造する場合、厚い電鋳層の一体の金型入れ子を製作していたため、この入れ子を製作するには、一般に３０〜５０日程度の長い日数が必要であり、入れ子の製造が面倒であるという問題点があった。
【００１５】
また、精密切削加工を用いて入れ子を製造する場合、従来では軽油や灯油を切削油とし、これにエアブローに混合してミスト状にして供給していた。しるかに、ダイヤモンドバイトなどによる微細鏡面切削では、切削している領域のスキマ（逃げ面、すくい面）が小さく切削油の供給不足が発生し、よって局所的な発熱が多く、発熱によりバイトが摩耗・損傷しやすいという問題点があった。
【００１６】
また、従来では精密切削加工を用いて微細パターンを形成する場合、１本の三角溝状パターンを加工した後、一旦バイトを上方に上げて入れ子から離間させた上で次に形成するパターンの位置までバイトを移動させ次のパターンの加工を行なっていた。
【００１７】
しかるに、この加工方法ではバイトが上下方向に移動する動作を伴うため、隣同士のパターンであっても微妙にバイト高さと姿勢（角度）が変化し、よって加工面に光沢の変化が発生してしまうという問題点があった。
【００１８】
また、従来では前加工として材料の長手方向に研削加工を行なっていたが、研削加工のまま微細鏡面パターン切削すると、研削跡による表面の凹凸や食い込んだ砥粒が断続的に切れ刃に当たることにより、切れ刃損傷を発生させ、バイト寿命を短命化していた。
【００１９】
また、従来では入れ子の材質としてアルミニウム・銅・真鍮などの切削性が良い柔らかい材料が適用されていたが、これらの金属は柔らかいために直接金型に使用すると劣化が早く、一つの金型より形成される樹脂成形品の成形数が少なく型寿命が短かいという問題点があった。また、アルミニウム・銅・真鍮などは酸化しやすいため、加工中に既に酸化が開始され加工完了時点では既に鏡面性が落ちてしまう材料もあった。
【００２０】
また従来では、被加工物となる入れ子を送るための送り機構は、ボールネジ機構及びいられており、またステージの移動を案内する構成としてはころ案内面を用いていたため、送り動作時に発生する振動により、バイトまたは入れ子が振動して三角状溝の斜面にバイト送り方向に直角に近い角度で交わるようなスジが発生するという問題点があった。
【００２１】
更に、従来ではバイトの先端を加工開始位置に位置合わせするのに顕微鏡を用いていたため、入れ子の表面全面に微細パターンが既にある場合、基準となる部位を決定することが困難であった。
【００２２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、微細パターンを有した入れ子を高精度にかつ効率よく形成しうる微細パターン加工方法及び金型の製造方法及び光学部品の製造方法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】
【００２３】
上記の課題は、本発明の第１の観点からは、入れ子を形成する際に用いられる切削マスタに対しバイトを用いて微細パターンを形成する微細パターン加工方法において、
先ずブランク状態の前記切削マスタの表面に少なくともリン或いはセレンの一方を添加したニッケル層を形成し、
その後に前記切削マスタの表面に形成された前記ニッケル層を前記バイトにより切削加工し、前記微細パターンを形成することを特徴とする微細パターン加工方法により解決することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ニッケル層は鏡面性が高く、硬く傷つきにくく、更に切削性の高いため、バイトが損傷しにくくなり、よって切削長の非常に長い加工を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２６】
図１は、第１参考例である金型の製造方法を示す図である。本参考例の対象となる金型２２は、入れ子２０，２１を組み込んで樹脂成型するものであり、具体的には液晶ディスプレイのバックライト装置に使用されているプリズムシートやプリズム導光体（以下、光学部品２６という）を製造するのに用いられるものである。
【００２７】
また、本参考例で成型しようとする光学部品２６は、その一面に散光用の微細パターン２６ａ（図１（Ｇ）参照）を形成する必要があるため、よって一方の入れ子２１には微細パターン２６ａと対応した微細パターン１１が形成されている。本参考例では、この微細パターン１１を有した入れ子２０の製造方法が特徴となるものであり、他の構成は従来の製造方法と変わるところはないため、以下の説明では入れ子２０の製造方法を中心にして説明するものとする。
【００２８】
入れ子２０を製造するには、先ず図１（Ａ）に示す切削マスタ１０を用意する。この切削マスタ１０は、後述する各参考例に係る製造方法により製造されるものであり、その一面には微細パターン２６ａと対応した微細パターン１１が高精度に形成されている。
【００２９】
この切削マスタ１０は、図１（Ｂ）に示されるように、容器１２内に装着される。そして、シリコンゴム１４をこの容器１２に流し込むことにより、転写型１６を形成する（型取り法）。転写型１６が形成されると、続いて図１（Ｃ）に示されるように、切削マスタ１０は転写型１６から取り外される。この際、転写型１６には微細パターン１１に対応した反転パターン１５が形成される。
【００３０】
続いて、図１（Ｄ）に示すように、転写型１６に入れ子２０の材料となる金属１８を溶融して流し込む（精密鋳造法）。そして、所定時間冷却して金属１８を硬化させた後、これを転写型１６から取り外すことにより、入れ子２０が形成される。この際、転写型１６には反転パターン１５が形成されているため、この反転パターン１５は入れ子２０に転写され、これにより入れ子２０には微細パターン１１が形成される。
【００３１】
本参考例のように、予め微細パターン１１が形成された切削マスタ１０を形成しておき、続いてこの切削マスタ１０から型取り方法を用いて転写型１６を形成し、更にこの転写型１６から精密鋳造法を用いて入れ子２０を形成することにより、同一の転写型１６から多数個の入れ子２０を形成することが可能となる。よって、入れ子２０を効率よく形成することが可能となり、また形成される多数個の入れ子２０は同一の転写型１６から形成されるものであるため、形成される入れ子２０は全て同一形状となり加工誤差が存在するようなことはない。
【００３２】
図１（Ｆ）及び図１（Ｇ）は、上記のように製造された入れ子２０を用いて光学部品２６を製造する成型処理を示している。本参考例で示す金型２２は、２個の光学部品２６を同時に製造する、いわゆる多数個取りを行なう構成とされている。
【００３３】
金型２２により光学部品２６を製造するには、一対の金型半体２２ａ，２２ｂをクランプし、図１（Ｆ）に示すように、金型半体２２ａに配設された入れ子２０と金型半体２２ｂに配設された入れ子２１との間に形成されるキャビティにモールド樹脂２４を装填する。
【００３４】
この際、モールド樹脂２４はキャビティ内を移動するが、上記のように金型２２内に配設される２個の入れ子２０は同一形状であるため、金型２２内におけるモールド樹脂２４の流動バランスは均一化しており、よってゲートバランスの調整を不要とすることができる。
【００３５】
図１（Ｇ）は、光学部品２６が成型され、一対の金型半体２２ａ，２２ｂが分離された状態を示している。このようにして形成される光学部品２６は、同一の入れ子２０により形成されるため、その光学特性の再現性を良好とすることができる。
【００３６】
続いて、第２参考例である金型の製造方法について説明する。
【００３７】
図２は、第２参考例である金型２３の製造方法を示す図である。本参考例の対象となる金型２３は、試作用の入れ子３４を装着して光学部品２６の試作品を形成する際に用いられるものである。尚、図２において、図１に示した構成と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
本参考例において入れ子２１を製造するには、第１参考例と同様に、片面に微細パターン２６ａと対応した微細パターン１１が高精度に形成された、図２（Ａ）に示す切削マスタ１０を用意する。そして、図２（Ｂ）に示されるように、この切削マスタ１０をアクリル板２８と対向するよう配設すると共に、アクリル板２８の背面に押さえ板３０を配設する。即ち、アクリル板２８を挟むように切削マスタ１０と押さえ板３０とを配設する。
【００３９】
続いて、図２（Ｃ）に示されるように、加熱処理を行ないつつアクリル板２８を切削マスタ１０と押さえ板３０とによりプレスし、転写マスタ３２を形成する。続いて、図２（Ｄ）に示されるように、切削マスタ１０と押さえ板３０とを離間させることにより、転写マスタ３２を切削マスタ１０及び押さえ板３０から取り外す。この際、転写マスタ３２には、切削マスタ１０に形成されている微細パターンが転写されることにより転写パターン１５が形成される。
【００４０】
図２（Ｅ）に示されるように転写マスタ３２が形成されると、この転写マスタ３２に基づき電気鋳造が行なわれ、図２（Ｆ），（Ｇ）に示されるように入れ子３４（いわゆる電鋳板）が形成される。
【００４１】
この際、本参考例では試作用の入れ子３４であるため、その板厚は薄くされている。具体的には、入れ子３４の厚さは0.1〜0.5mm程度であり、よって入れ子３４はシート状の形状となっている。
【００４２】
本参考例においても第１参考例と同様に、予め微細パターン１１が形成された切削マスタ１０を形成しておき、この切削マスタ１０から転写マスタ３２を形成し、更にこの転写マスタ３２から電気鋳造法を用いて入れ子３４を形成することにより、同一の転写マスタ３２から多数個の入れ子３４を形成することが可能となる。
【００４３】
よって、入れ子３４を効率よく形成することが可能となり、また形成される多数個の入れ子３４は同一の転写マスタ３２から形成されるものであるため、形成される入れ子３４は全て同一形状となり加工誤差が存在するようなことはない。
【００４４】
また、試作用の入れ子３４は薄いシート状であるため量産性に富み、短手番で形成することができる。しかるに、金型２３への装着においては、薄いことにより装着性の悪化が問題となる。このため本参考例では、入れ子３４を金型２３に吸着する構成とすることにより、この問題点を解決している。
【００４５】
図２（Ｈ）及び図２（Ｉ）は、上記のように製造された入れ子３４を用いて光学部品２６を製造する成型処理を示している。本参考例で示す金型２３も、２個の光学部品２６を同時に製造する、いわゆる多数個取りを行なう構成とされている。
【００４６】
金型２３は一対の金型半体２３ａ，２３ｂにより構成されており、シート状の入れ子３４は金型半体２３ａに装着される。この際、金型半体２３ａには吸引配管３６が配設されており、その外側端部は図示しない吸引装置に接続され、また内側端部は入れ子３４の装着位置に開口した構成となっている。
【００４７】
よって、入れ子３４を金型半体２３ａに装着した上で、吸引装置により吸引配管３６に負圧印加することにより、入れ子３４は金型半体２３ａに吸着される。この構成とすることにより、薄いシート状の入れ子３４であっても確実に金型２３（金型半体２３ａ）に装着することができる。
【００４８】
上記構成とされた金型２３により光学部品２６を製造するには、一対の金型半体２３ａ，２３ｂをクランプし、図２（Ｈ）に示すように、金型半体２３ａに配設された入れ子３４と金型半体２３ｂに配設された入れ子２１との間に形成されるキャビティにモールド樹脂２４を装填する。
【００４９】
この際、モールド樹脂２４はキャビティ内を移動するが、本参考例においても金型２３内に配設される２個の入れ子３４は同一形状であるため、金型２３内におけるモールド樹脂２４の流動バランスは均一化しており、よってゲートバランスの調整を不要とすることができる。
【００５０】
図２（Ｉ）は、光学部品２６が成型され、一対の金型半体２３ａ，２３ｂが分離された状態を示している。このようにして形成される光学部品２６は、同一の入れ子３４により形成されるため、その光学特性の再現性を良好とすることができる。
【００５１】
続いて、第１参考例である微細パターンの形成方法について説明する。本参考例に係る微細パターンの形成方法は、前記した切削マスタ１０に微細パターン１１を形成する際に適用されるものである。
【００５２】
図３は、第１参考例である微細パターン１１の形成方法を説明するための図である。本参考例では、同図に示されるように、金属よりなる切削マスタ１０上に微細パターン１１を形成するのにバイト４０（ダイヤモンドバイト）を用いている。
【００５３】
具体的には、切削マスタ１０の表面をバイト４０で切削することにより三角溝パターンを形成し、これを複数回繰り返して実施して三角溝パターンを複数本並設し、これにより微細パターン１１を形成していた（図５（Ａ）参照）。
【００５４】
上記のように金属よりなる切削マスタ１０をバイト４０で切削する際、切削位置の温度上昇の抑制，バイト４０による加工性，及びバイト４０の寿命を延ばすことを目的とし、切削位置には切削油４４（梨地で示す）が供給される。この切削油４４は、バイト４０と切削マスタ１０の表面との間に形成される隙間、及びバイト４０と切り子４２との間に形成される隙間に進入し、上記した各機能を発揮する。
【００５５】
従来では、切削油として軽油や灯油を用いており、これにエアブローに混合してミスト状にして切削位置に供給していた。しかるに、ダイヤモンドバイトなどによる微細鏡面切削では、切削している領域の隙間（逃げ面、すくい面）が小さく、切削油は図３の矢印Ａ２，Ｂ２で示す位置までしか供給されず、供給不足が発生して局所的な発熱や、発熱によるバイトの摩耗・損傷が発生していた。
【００５６】
これに対し、本参考例では界面活性剤を添加した切削油４４を用いて切削加工を行なうことを特徴としている。具体的には、放電加工油のような低粘度・高引火点のベース油に界面活性剤を加え、エアブローに混合し、ミスト状にしてバイト先端に供給している。また、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの揮発性の高い溶剤を混合し、揮発性を利用して放熱効果を高めている。
【００５７】
上記構成とされた切削油４４を用いることにより、バイト加工部において、バイトと切削マスタとの隙間により深く切削油４４を供給することが可能となる。即ち、従来では図３に矢印Ａ２，Ｂ２で示す位置までしか供給することができなかった切削油４４を矢印Ａ１，Ｂ１で示す位置まで供給することが可能となり、よって局所的な発熱及びバイトの摩耗・損傷の発生を防止することができる。
【００５８】
続いて、第２参考例である微細パターンの形成方法について説明する。図４（Ａ）は、第２参考例である微細パターンの形成方法を説明するための図であり、また図４（Ｂ）は比較のために従来の微細パターンの形成方法を示している。
【００５９】
先ず、図４（Ｂ）を用いて従来の微細パターンの形成方法について説明する。同図に矢印で示すのは、バイトの移動軌跡である。同図に示されるように、バイトを用いて微細パターンを形成する場合、先ず切削マスタ１０上でバイトを矢印Ｙ１方向に相対的に移動させることにより１本の三角溝状パターンを加工する。
【００６０】
この１本の三角溝状パターンの加工が終了すると、バイトは矢印Ｚ１方向（即ち、上方向）にバイトを所定量上動させ、続いてバイトを矢印Ｙ２方向，矢印Ｚ２方向（下方向），矢印Ｘ２方向に順次移動させ、バイトを次の切削マスタ１０上の切削開始位置まで移動させる。そして、バイトを矢印Ｙ１に移動させることにより次の三角溝状パターンの加工を行ない、以後この動作を繰り返し実施することにより微細パターン形成していた。
【００６１】
しかるに、この従来方法ではバイトが上下方向（Ｚ１，Ｚ２方向）に移動する動作を伴うため、隣同士のパターンであっても微妙にバイト高さと姿勢（角度）が変化し、よって加工面に光沢の変化が発生してしまう不都合があることは前述した通りである。
【００６２】
これに対し本参考例に係る加工方法では、図４（Ａ）に示すように、切削マスタ１０をバイトにより切削加工する際、バイトの平面方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向及び矢印Ｙ１，Ｙ２方向）の移動は許容し、バイトの高さ方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）の移動は固定した状態で加工を行なうことを特徴としている。
【００６３】
即ち、１本の三角溝状パターンの加工が終了すると、バイトは矢印Ｘ１方向に移動することにより矢印Ｄで示す切削マスタ１０の外周を回る軌跡で移動し、次の切削開始位置まで移動する。
【００６４】
このように、バイトが高さ方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）の移動を伴うことなく微細パターンの形成を行なう方法としたことにより、バイトの高さ方向に対するバラツキを無くすことができ、よって微細パターンの光沢変化を防止することが可能となる。
【００６５】
続いて、第３参考例である微細パターンの形成方法について説明する。図５（Ａ）は、第３参考例である微細パターンの形成方法を説明するための図であり、また図５（Ｂ）は比較のために従来の微細パターンの形成方法を示している。
【００６６】
先ず、図５（Ｂ）を用いて従来の微細パターンの形成方法について説明する。切削マスタ１０は鋳造等により形成されるが、形成された直後のブランク状態ではその表面粗さが大きいため、一般に切削マスタ１０に対しては微細パターンの加工処理を行なう前に研削加工が実施される。
【００６７】
しかるに、研削加工を実施したままの状態の切削マスタ１０に対しバイト４０用いて微細パターンを形成する処理を実施すると、図５（Ｂ）に示すように、切削マスタ１０の表面には研削跡による微細な凹凸や食い込んだ砥粒が存在するため、バイトが断続的にこれらの凹凸や砥粒と当たることとなり、切れ刃損傷を発生させバイト寿命を短命化していた。
【００６８】
これに対し本参考例では、微細な凹凸や食い込んだ砥粒が存在するブランク状態の切削マスタ１０の表面に対し、表面層の除去を行なう前加工を実施することを特徴とするものである。
【００６９】
即ち、本参考例では微細パターンの加工実施する前に、例えばＲバイトを微細パターン形成用のバイトの送り方向と同一方向に送り、表面層（微細な凹凸や食い込んだ砥粒を含む層）を除去する処理（この処理をセルフカットという）を実施する。
【００７０】
この前加工を行なうことにより、切削マスタ１０の表面は平面化し、平滑面５２が形成される。よって、図５（Ａ）に示す微細パターンの加工時には、バイトは微細な凹凸や食い込んだ砥粒が存在しない平滑面５２に対して切削加工を行なうこととなる。これにより、バイトが断続的にこれらの凹凸や砥粒と当たることとはなくなり、よって切れ刃損傷の発生を防止できバイト寿命を延ばすことができる。
【００７１】
続いて、第１実施例である微細パターンの形成方法について説明する。本実施例では、先ずブランク状態の切削マスタ１０の表面に少なくともリン或いはセレンの一方を添加したニッケル層を形成し、その後に切削マスタ１０の表面に形成されたニッケル層をバイト４０により切削加工して微細パターンを形成することを特徴とするものである。
【００７２】
具体的には、リン１３％の無電解ニッケルメッキをプリハードン鋼よりなる切削マスタ１０に0.3mm程度成膜し、そのニッケル層をバイト４０により切削加工して微細パターンを形成している。即ち、本実施例では切削マスタ１０に対し直接切削加工を行なうのではなく、切削マスタ１０に被膜形成されたニッケル層に対し切削加工を行なうことにより微細パターンを形成することとしている。
【００７３】
上記組成とされたニッケル層は、鏡面性が高く、硬く傷つきにくく、更に切削性の高いため、バイトが損傷しにくく、切削長の非常に長い加工を行なうことが可能となる。
【００７４】
図６は、本実施例に係る微細パターンの形成方法の効果を実証する図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、プリハードン鋼よりなる切削マスタ１０に0.3mm程度の各種ニッケル膜を形成し、これらに対しダイヤモンドバイトで切削長２５．５ｍの切削処理を行なったときのバイト４０（４０Ａ〜４０Ｃ）の切れ刃４６を拡大して示す図である。
【００７５】
図６（Ａ）は、本実施例に係るものであり、リン１３％の無電解ニッケルメッキをプリハードン鋼よりなる切削マスタ１０に0.3mm程度成膜したものに対し切削長２５．５ｍの切削処理を行なったときのバイト４０Ａの切れ刃４６を拡大して示している。
【００７６】
また、図６（Ｂ）は比較例を示すものであり、リン７％の無電解ニッケルメッキをプリハードン鋼よりなる切削マスタ１０に0.3mm程度成膜したものに対し切削長２５．５ｍの切削処理を行なったときのバイト４０Ｂの切れ刃４６を拡大して示している。
【００７７】
更に、図６（Ｃ）も比較例を示すものであり、リンを含まない無電解ニッケルメッキをプリハードン鋼よりなる切削マスタ１０に0.3mm程度成膜したものに対し切削長２５．５ｍの切削処理を行なったときのバイト４０Ｃの切れ刃４６を拡大して示している。
【００７８】
図６（Ａ）から明らかなように、本実施例である切削マスタ１０にリン１３％を含有するニッケル層を形成した場合には、バイト４０Ａには刃欠けや摩耗は発生しておらず、よってバイトが損傷しにくいことが実証された。
【００７９】
これに対し、図６（Ｂ）に示されるように、切削マスタ１０にリン７％を含有するニッケル層を形成した場合には、バイト４０Ｂには刃欠け部４８が発生している。また、図６（Ｃ）に示されるように、切削マスタ１０にリンを含有させないニッケル層を形成した場合には、バイト４０Ｃには湾曲状の刃摩耗部５０が発生している。よって、本実施例の如く切削マスタ１０にリン１３％を含有するニッケル層を形成し、このニッケル層に対して切削加工を行なって微細パターンを形成することにより、バイト寿命を延ばすことができる。
【００８０】
続いて、第２実施例である微細パターンの形成方法について説明する。本実施例では、前記した第１実施例を実施することにより切削マスタ１０の表面に形成されたニッケル層をバイトにより切削加工して微細パターンを形成した後に、この微細パターンが形成された切削マスタ１０に対して加熱処理を実施すると共に、続いて徐冷処理を実施することを特徴とするものである。
【００８１】
図７は、上記のニッケル層に対し熱処理を実施したときの加熱時間とビッカース硬度との関係を示しており、また図８は熱処理を行なった後に冷却を行なった場合のビッカース硬度及び応力割れの様子を示す図である。
【００８２】
本実施例では、前述のニッケルメッキ層（リン１３％含有）に微細パターンを切削加工後、３００℃で９０分保持する加熱処理を行ない、その後に加熱炉内で常温まで徐冷する処理を行なった。この結果、図８に・で示すように、ビッカース硬度は７００〜９００となり、またビッカース硬度７５０程度まで応力割れを発生せずに硬化することができた。
【００８３】
このように、ニッケル層加工後、適当な熱処理を実施することにより、応力割れや鏡面性劣化などのない高硬度の切削マスタ１０を形成することができ、よって高精度で信頼性の高い入れ子の製造を行なうことが可能となる。
【００８４】
続いて、第１参考例である微細パターン加工装置について説明する。図９は、第１参考例である微細パターン加工装置６３の要部を拡大して示す図である。
【００８５】
本参考例に係る微細パターン加工装置６３は、バイト４０の切削位置に向け切削油４４を供給する切削油供給ノズル６０（切削油供給部）と、同じくバイト４０の切削位置に向け防錆油５８を供給する防錆油供給ノズル６２（防錆油供給部）とを設けると共に、各ノズル６０，６２から切削油４４と防錆油５８が同時にバイト４０の切削位置に供給される構成としたことを特徴とするものである。
【００８６】
具体的には、切削油供給ノズル６０はバイト４０の送り方向に対し前方側（矢印Ｙ２側）に配設されており、また防錆油供給ノズル６２はバイト４０の送り方向に対し後方側（矢印Ｙ１側）に配設されている。
【００８７】
この構成とすることにより、バイト４０の加工位置に対する前方部分に切削油４４は供給されるため、切削位置の冷却及び加工性を良好な状態とすることができる。また、バイト４０の加工位置に対する後方部分に防錆油５８が供給されるため、切削マスタ１０の切削された部位に酸化が発生することを防止することができ、加工済表面の酸化を防止した長時間加工が可能となる。
【００８８】
続いて、第２参考例である微細パターン加工装置について説明する。図１０は、第２参考例である微細パターン加工装置６４の要部を拡大して示す図であり、具体的には切削加工時に切削マスタ１０を送る送り機構７０を示すものである。
【００８９】
送り機構７０はテーブル６８上に配設されており、大略するとサブテーブル７２，送り台７４，油圧シリンダー７８等により構成されている。バイト４０は、この送り機構７０の上部に配設されたチャック６６に固定されている。
【００９０】
そして、送り機構７０により切削マスタ１０がバイト４０に対し相対的に図中矢印Ｘで示す方向に送られることにより、切削マスタ１０の上面に微細パターンが形成される。尚、図１０ではバイト４０が切削マスタ１０に対し上動した位置にある状態を示している。
【００９１】
以下、送り機構７０の各構成要素について説明する。
【００９２】
サブテーブル７２は、図示しない固定機構によりその上部に切削マスタ１０を固定する構成とされている。このサブテーブル７２は、送り台７４の上部を矢印Ｘ方向に移動可能な構成とされている。また、送り台７４はテーブル６８に固定具７５により固定されている。
【００９３】
本参考例では、このサブテーブル７２を駆動する手段とし油圧シリンダー７８を用いると共に、サブテーブル７２を送り台７４上で移動させる案内手段として油圧静圧案内面７６を設けたことを特徴とするものである。油圧シリンダー７８は、供給される油圧により駆動軸７９を伸縮させ直接的にサブテーブル７２を駆動する構成とされているため、従来のようにボールネジ機構を介した駆動に比べて発生する振動を低減することができる。
【００９４】
また、油圧静圧案内面７６は一対の傾斜面を有しており、その下部の角度が略９０度とされたＶ字溝形状を呈している。また、サブテーブル７２にはこの油圧静圧案内面７６と対応した傾斜面を有した三角状突起が形成されており、この三角状突起がＶ字溝形状と係合し案内されることにより、サブテーブル７２は送り台７４上を移動する。
【００９５】
また、油圧静圧案内面７６の各傾斜面には油膜が設けられており、よってサブテーブル７２は送り台７４に対し油静圧で受けられた構成となっている。よって、油圧静圧案内面７６を設けることによっても、従来用いられていたサブテーブルがころ案内面により案内されていた構成に比べ、サブテーブル７２が送り台７４上を移動する際の振動の発生を抑制することができる。
【００９６】
このように本参考例によれば、サブテーブル７２が送り台７４上を移動する際の振動の発生を抑制することができ、よって微細パターンの切削加工時に切削マスタ１０の表面に振動に起因したスジが発生することを防止することができる。
【００９７】
続いて、第３参考例である微細パターン加工装置について説明する。図１１及び図１２は、第３参考例である微細パターン加工装置の要部を拡大して示す図であり、具体的にはバイト４０の近傍を拡大して示している。
【００９８】
本参考例では、ＣＣＤカメラ８０（撮像手段）を用いてバイト４０の切削位置を位置決めする構成とされている。また、ＣＣＤカメラ８０と切削マスタ１０との間にはプリズム８２（バイト画像重畳手段）が配設されており、よって切削マスタ１０上の状態はプリズム８２を介してＣＣＤカメラ８０で撮像される構成となっている。
【００９９】
このプリズム８２は、バイト４０と略平行となるよう配設されており、その下端に形成された入射面８４には固定焦点レンズ８６が設けられている。切削マスタ１０上の状態を示す映像光は固定焦点レンズ８６を介して入射面８４からプリズム８２内に入射され、プリズム８２を通過してＣＣＤカメラ８０に入射する。尚、固定焦点レンズ８６は、予め決められた所定焦点距離を有したものである。
【０１００】
また、プリズム８２の下端部には入射面８４と連続して反射面８８が形成されている。この反射面８８は、プリズム８２を映像光の光軸に対し４５°傾いた面であり、その表面に例えば金属薄膜を形成することによりハーフミラーとして機能するものである。この反射面８８は、バイト４０の映像をＣＣＤカメラ８０が撮像できるようにするために設けられている。
【０１０１】
従って、本参考例ではＣＣＤカメラ８０は、切削マスタ１０の上面及びバイト４０を３種類の態様で撮像することとなる。即ち、図１２に矢印ａで示す固定焦点レンズ８６を通過した光による画像と、矢印ｂで示す入射面８４を通過した光による画像と、矢印ｃで示す反射面８８で反射されたバイト４０を示す画像である。
【０１０２】
図１３は、本参考例において、ＣＣＤカメラ８０により撮像された撮像画面９４を示している。同図に示される例では、撮像画面９４の上部が反射面エリアでありバイト４０の側面が表示されている。また、撮像画面９４の下部が入射面エリアであり、切削マスタ１０の表面の様子が表示されている。
【０１０３】
更に、入射面エリアでの内部には固定焦点レンズ８６によるレンズ拡大エリアが形成されており、このレンズ拡大エリアには切削マスタ１０の表面の様子が拡大された状態で表示されている。尚、図１３に示す入射面エリアの縞状の模様は、微細パターン１１ａが撮像されたものである。
【０１０４】
また、本参考例では、プリズム位置合わせダイヤル９０を操作することによりプリズム８２は水平方向及び垂直方向に移動可能な構成とされており、またバイト４０はバイト移動装置９２によりプリズム８２に対し垂直方向に移動可能な構成とされている。尚、バイト４０はプリズム８２を水平方向に移動させるときは、プリズム８２と一体的に移動する構成とされている。
【０１０５】
上記構成とされた微細パターン加工装置において、バイト４０の先端部４０ａを所定の切削開始位置に位置決めするには、入射面８４の高さと同一高さとなるようバイト移動装置９２を用いてバイト４０の先端部４０ａの高さを位置決めすると共に、固定焦点レンズ８６の合焦点位置が切削マスタ１０の表面に位置するよう上下方向の位置調整を行なう。
【０１０６】
続いて、撮像画面９４を見ながらバイト４０をプリズム８２と共に水平方向に移動させ、バイト４０の先端部４０ａが切削処理を開始しようとする切削開始位置と一致するよう位置決め処理を行なう。この際、バイト４０及び切削マスタ１０は同一の撮像画面９４に表示されているため、この位置決め処理を容易に行なうことができる。
【０１０７】
このように、バイト４０の先端部４０ａと切削開始位置との位置決めが終了すると、続いてバイト４０は固定焦点レンズ８６の焦点距離分だけ下動され、これによりバイト４０は切削開始位置に高精度に位置決めされた状態で当接することとなる（即ち、切削開始しうる状態となる）。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、第１参考例である金型の製造方法、及び光学部品を成形する方法を説明するための図である。
【図２】図２は、第２参考例である金型の製造方法、及び光学部品を成形する方法を説明するための図である。
【図３】図３は、第１参考例である微細パターン加工方法を説明するための図である。
【図４】図４は、第２参考例である微細パターン加工方法を説明するための図である。
【図５】図５は、第３参考例である微細パターン加工方法を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施例である微細パターン加工方法を実施したときの効果を説明するための図である。
【図７】図７は、第２実施例である微細パターン加工方法を実施したときの効果を説明するための図である（その１）。
【図８】図８は、第２実施例である微細パターン加工方法を実施したときの効果を説明するための図である（その２）。
【図９】図９は、第１参考例である微細パターン加工装置を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２参考例である微細パターン加工装置を説明するための図である。
【図１１】図１１は、第３参考例である微細パターン加工装置を説明するための図である。
【図１２】図１２は、第３参考例である微細パターン加工装置を説明するための図であり、プリズム配設位置近傍の構成を示す図である。
【図１３】図１３、第３参考例である微細パターン加工装置を説明するための図であり、ＣＣＤの撮像画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  切削マスタ
１１  微細パターン
１５  反転パターン
１６  転写型
２０，３４  入れ子
２２  金型
２６  光学部品
２８  アクリル板
３２  転写マスタ
３６  吸引配管
４０，４０Ａ〜４０Ｃ  バイト
４２  切り子
４４  切削油
４６  切れ刃
４８  刃欠け部
５０  刃摩耗部
５２  平滑面
５８  防錆油
６０  切削油供給ノズル
６２  防錆油供給ノズル
６４  微細パターン加工装置
６８  テーブル
７０  送り機構
７２  サブテーブルユニット
７４  送り台
７６  油圧静圧案内面
７８  油圧シリンダー
８０  ＣＣＤカメラ
８２  プリズム
８４  入射面
８６  固定焦点レンズ
８８  反射面
９０  プリズム位置合わせダイヤル
９２  バイト移動機構
９４  撮像画面
【図１】
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【図２】
2008183709.tif 000004
【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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