(57)【要約】【課題】  表面が硬く、耐摩耗性に富む光学装置用ステージを提供すること。【解決手段】  ステージ１０は、下板６と、下板６の上面に沿って移動可能な上板７とを備え、上板７は、Ａｌ−Ｍｇ系ダイキャスト合金の平板状母材と平板状母材の表面に形成されたアルマイト層とから成る。Ａｌ−Ｍｇ系ダイキャスト合金は、ＪＩＳ規定のＡＤＣ５またはＡＤＣ６であることが好ましい。また、上板７は、その上面７Ａを平滑平面とするリブ構造を有するものでもよい。また、上板７は、その中央付近に照明光を通過させるための開口を有するものでもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下板と、前記下板の上面に沿って移動可能な上板とを備え、
前記上板は、Ａｌ−Ｍｇ系合金の平板状母材と前記平板状母材の表面に形成されたアルマイト層とから成ることを特徴とする光学装置用ステージ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置用ステージにおいて、
前記Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ａｌ−Ｍｇ系ダイキャスト合金であることを特徴とする光学装置用ステージ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学装置用ステージにおいて、
前記Ａｌ−Ｍｇ系ダイキャスト合金は、ＪＩＳ規定のＡＤＣ５またはＡＤＣ６であることを特徴とする光学装置用ステージ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光学装置用ステージにおいて、
前記上板は、下面側にリブが設けられるとともに、中央付近に開口および突出物の少なくともいずれかが形成され、
前記リブは、前記中央付近の周辺領域においては、ダイキャストの溶湯の流れに沿って設けられることを特徴とする光学装置用ステージ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学装置用ステージと、
観察手段および測定手段の少なくとも一方とを備えることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光学装置用ステージと、
前記開口を通して照明光を標本に照射する照明手段と、
前記標本からの光を像として観察する観察手段とを備えることを特徴とする顕微鏡。
【請求項７】
下板と、前記下板の上面に沿って移動可能な上板とを備える光学装置用ステージの製造方法であって、
ダイキャスト法により、前記上板となるＡｌ−Ｍｇ系合金の平板状母材を成型する工程と、
前記平板状母材の一方の表面を平滑平面とする切削工程または研削工程と、
前記切削または研削された表面に厚さ１０〜３０μｍの範囲のアルマイト層を形成する工程とを含むことを特徴とする光学装置用ステージの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光学装置用ステージの製造方法において、
前記切削工程または研削工程とアルマイト層形成工程との間に、前記平板状母材の平滑平面の一部または全部に微細な凹凸面を形成するブラスト処理工程を設けることを特徴とする光学装置用ステージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡や測定機等の光学装置用の試料を載せるステージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、標本を付着させたスライドガラスを載せる顕微鏡ステージは、標本の各部位を観察するために、対物レンズの光軸（Ｚ方向）に直交する平面上を移動できるように構成されている。顕微鏡ステージは、一般に、顕微鏡本体に固定された下板と、下板の上面に沿ってＹ方向に移動する上板と、上板の上面に取り付けられ、上板の上面に沿ってＸ方向に移動する標本ホルダーとにより、スライドガラスをＸ−Ｙ平面上で移動できるようになっている。
【０００３】
透過観察の際に照明光を遮蔽しないように、標本ホルダーは、スライドガラスの側面をバネ力で押さえ付けることによりスライドガラスを保持する。このとき、スライドガラスの下面は直接に上板の上面に接触している。スライドガラスを顕微鏡ステージ上にセットするときに、スライドガラスの端部で上板の上面を強く擦ることが多発するので、上板の上面に傷が付かないように、アルミニウム合金製の上板の上面に硬いセラミック層を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３４７７０２号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術は、セラミック粉末の溶射により上板の上面に硬いセラミック層を設けている。上板の上面は高い平面性が要求されるために、セラミック粉末の溶射の後に仕上げ研磨が必要である。しかし、セラミック層は硬いので、仕上げ研磨は技術的に難しく、長時間を要するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１の光学装置用ステージは、下板と、下板の上面に沿って移動可能な上板とを備え、上板は、Ａｌ−Ｍｇ系合金の平板状母材と平板状母材の表面に形成されたアルマイト層とから成ることを特徴とする。Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ａｌ−Ｍｇ系ダイキャスト合金であることが好ましく、さらに、ＪＩＳ規定のＡＤＣ５またはＡＤＣ６であることが好ましい。また、上板は、下面側にリブが設けられるとともに、中央付近に開口および突出物の少なくともいずれかが形成され、リブは、中央付近の周辺領域においては、ダイキャストの溶湯の流れに沿って設けられるように構成することができる。
（２）請求項５の光学装置は、請求項１〜４のいずれかの光学装置用ステージと、観察手段および測定手段の少なくとも一方とを備えることを特徴とする。
（３）請求項６の顕微鏡は、請求項４の光学装置用ステージと、開口を通して照明光を標本に照射する照明手段と、標本からの光を像として観察する観察手段とを備えることを特徴とする。
（４）請求項７の光学装置用ステージの製造方法は、下板と、下板の上面に沿って移動可能な上板とを備える光学装置用ステージの製造方法であって、ダイキャスト法により、上板となるＡｌ−Ｍｇ系合金の平板状母材を成型する工程と、平板状母材の一方の表面を平滑平面とする切削工程または研削工程と、切削または研削された表面に厚さ１０〜３０μｍの範囲のアルマイト層を形成する工程とを含むことを特徴とする。この製造方法では、切削工程または研削工程とアルマイト層形成工程との間に、平板状母材の平滑平面の一部または全部に微細な凹凸面を形成するブラスト処理工程を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、表面が硬く、耐摩耗性に富む光学装置用ステージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、顕微鏡ステージについて説明する。
図１は、本発明の顕微鏡ステージが装着される光学顕微鏡の概略を示す全体構成図であり、直交座標にて方向が表わされている。光学顕微鏡１００は、光源部１と、基台２と、直立ベース３と、アーム４と、一般にサブステージと呼ばれる上下動部５と、ステージ１０と、照明装置２０と、観察装置３０とを備えている。
【０００９】
顕微鏡本体は、基台２、直立ベース３およびアーム４から成り、直立ベース３の下部が基台２に固設され、上部にはアーム４が固設されている。基台２は、照明装置２０の一部を保持し、光源部１と接続されている。直立ベース３は、上下動部５を支持している。アーム４は、対物レンズ切り替え部１２を吊持するとともに、接眼鏡筒１４と撮影鏡筒１６を載置している。対物レンズ切り替え部１２は、複数の対物レンズを保持し、任意の１つ（図中、対物レンズ１３）を観察光学系に挿入できるように構成されている。接眼鏡筒１４の先端には接眼レンズ１５が取り付けられている。撮影鏡筒１６の上部には、不図示の撮影装置、例えばＣＣＤカメラが取り付けられる。なお、対物レンズ１３から接眼レンズ１５までの構成部品が観察装置３０を構成する。
【００１０】
上下動部５は、照明装置２０の一部を保持するとともに、ステージ１０を載置している。ステージ１０は、下板６、上板７および標本ホルダー８を有し、下板６は、上下動部５に固設されている。上板７は、下板６上に載置され、例えばコロレースを介して下板６の上面に沿ってＹ方向に移動できる。標本ホルダー８は、後に詳細に説明するが、上板７の上面に取り付けられ、上板７の上面に沿ってＸ方向に移動できる。なお、上板７のＹ方向の移動および標本ホルダー８のＸ方向の移動は、下板６に取り付けられている回転ハンドル９を回転操作することにより行われる。回転ハンドル９は、Ｙ方向移動用とＸ方向移動用の２つのノブを備え、２つの回転軸は同軸となっている。
【００１１】
次に、図２，３を参照して、ステージ１０の構造と作用を説明する。
図２は、本発明の実施の形態による顕微鏡ステージの概略構成を示す上面図である。不図示の下板に載置されている上板７のほぼ中央には、＋Ｚ方向に照射される照明光を透過させるための長穴７１が設けられている。
【００１２】
上板７に載置されている標本ホルダー８は、ホルダー本体８ａ、固定部材８ｂ、レバー８ｃ、軸受８ｄを有する。ホルダー本体８ａと固定部材８ｂとは一体で作製され、レバー８ｃは、軸受８ｄによりホルダー本体８ａに対して回動できるようになっている。ホルダー本体８ａは、Ｌ字型の平板状部材であり、スライドガラスＳの２つの側面に当接する２辺には、スライドガラスＳの着脱に便利なように、部分的にいくつかの溝が設けられている。固定部材８ｂは、上板７の側面７Ｂと平行に移動する移動体２１にネジで固定されている。レバー８ｃは、軸受８ｄに内蔵されたバネにより、軸８ｅを中心として矢印Ｈ方向に付勢されている。これにより、標本ホルダー８は、スライドガラスＳを定位置で保持することができる。
【００１３】
このような構成において、標本を付着させたスライドガラスＳをステージ１０にセットするときには、レバー８ｃに設けられたレバー操作部８ｆに指を掛け、バネ力に抗してレバー８ｃを矢印Ｒ方向に回転させる。この状態を維持したまま、スライドガラスＳを上板７の上面７Ａの上を滑らせてホルダー本体８ａに当てる。そして、レバー操作部８ｆから指を放すと、レバー８ｃは、バネ力により矢印Ｈ方向に戻ってスライドガラスＳをホルダー本体８ａに押し付けるので、スライドガラスＳを定位置で保持することができる。
【００１４】
スライドガラスＳをステージ１０から取り外すときには、再び、レバー操作部８ｆに指を掛け、バネ力に抗してレバー８ｃを矢印Ｒ方向に回転させ、この状態を維持したまま、スライドガラスＳを上板７の上面７Ａの上を滑らせて移動させた後に取り外す。
【００１５】
通常、顕微鏡観察では多数の標本を次々に観察するために、標本の交換、すなわちスライドガラスの交換が頻繁に行われる。作業能率の点から、スライドガラスの交換が急いで行われるために、スライドガラスの端部で上板の表面を繰り返し擦る結果、上板の表面が磨耗したり、傷が付いたりする。
【００１６】
ところで、光学顕微鏡の構造部分は、軽量化と剛性維持の観点から、その材料としてアルミニウム合金が一般に用いられている。さらに、量産性や製造コストの観点から、ダイキャスト用アルミニウム合金が多く用いられており、顕微鏡ステージも同様の材料で作製されている。アルミニウム合金は軟らかい材料なので、磨耗や傷の防止策として、アルミニウム合金ダイキャストの表面にアルミニウム酸化物層（以下、アルマイト層という）を厚く形成する必要がある。
【００１７】
本実施の形態では、ステージ１０の上板７の材料としてアルミニウム合金を用い、ダイキャスト法で作製する。このアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｇ系であり、特にＪＩＳに規定されるＡＤＣ５またはＡＤＣ６が好適である。
【００１８】
また、剛性を維持しつつ、より一層の軽量化を図るために、上板７にはリブ構造を採用する。このような材質、構造をもつ上板７の上面７Ａにアルマイト層を厚く形成することにより、上板７が完成する。
一方、ステージ１０の下板６の材料としては、ダイキャスト用アルミニウム合金の中で、ＪＩＳに規定されるＡＤＣ１２を用いる。ＡＤＣ１２は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系であり、鋳造性が良いという特徴をもっている。
【００１９】
以下、顕微鏡ステージ１０の上板７の材質、構造について詳細に説明する。
ＪＩＳ規定（ＪＩＳ  Ｈ５３０２）によると、ＡＤＣ５は、アルミニウムを主成分とし、４．０〜８．５％のＭｇを含有するダイキャスト用アルミニウム合金であり、０．３％以下のＳｉも含有する。ＡＤＣ６は、アルミニウムを主成分とし、２．５〜４．０％のＭｇを含有するダイキャスト用アルミニウム合金であり、１．０％以下のＳｉも含有する。両者に共通する利点として、（１）厚いアルマイト層が得られる、（２）アルマイト層形成後の外観が優れている（例えば、色ムラが少ない）、（３）耐食性が良い、が挙げられる。
【００２０】
特に、厚いアルマイト層を形成できることは、スライドガラスＳの着脱作業の際に、上板の表面が磨耗したり、傷が付いたりするのを防止する効果が大きい。アルマイト層は、ビッカース硬さＨｖが３００〜５００と比較的硬い物質であるが、厚さが薄い場合は母材のアルミニウム合金を保護する機能は大きく低下する。また、アルマイト層の厚さが薄い場合は、厚さムラの影響が顕著となるので、表面の硬さ分布のバラツキが大きくなる。従って、母材の保護機能を大きく低下させず、表面の硬さ分布のバラツキを小さくする場合は、ステージ１０の上板７には、少なくとも１０μｍ程度の厚さのアルマイト層が必要である。
【００２１】
一方、通常の製造工程では、ＡＤＣ５もＡＤＣ６も最大３０μｍ程度の厚さのアルマイト層を形成させることができる。従って、アルマイト層の厚さが１０〜３０μｍの範囲であれば、実用的な製造工程により、母材の保護機能が十分にあるアルマイト層を形成させることができる。
【００２２】
次に、上板７のリブ構造について説明する。図３（ａ）は、上板７の下面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。符号７２は、厚さが厚いリブの部分、符号７３は、厚さが薄い肉抜きの部分である。リブ７２ａは、長穴７１を取り囲むテーパ面の延長上にあるリブであり、同様に厚さ方向にテーパが付いている。このようなリブ構造を有する上板７は、上面７Ａが平滑面であり、下面がリブの存在による凹凸面である。上板７をリブ構造とすることにより、剛性を維持しつつ、より一層の軽量化を図ることができる。
【００２３】
以下、上板７の製造工程について説明する。
先ず、ＡＤＣ５またはＡＤＣ６の化学成分を有するアルミニウム合金を用い、本実施の形態ではダイキャスト法で成型する。このダイキャスト法では、溶融したアルミニウム合金（溶湯）を射出シリンダで加圧しながら高速で金型に流し込み、金型を所定温度まで冷却した後に、押し出しピンで力を加えて製品を金型から取り外す。本実施の形態では、ダイキャスト法を用いたが、一般的な鋳造法を用いてもよい。また、削り出し加工法を用いてもよい。
【００２４】
リブ構造を有する上板７に気泡や巣を発生させないために、金型内に酸素を充填する無孔性ダイキャスト法、溶湯を射出する前に金型内の空気を抜く真空ダイキャスト法、低速で金型内に溶湯を射出するスクイズキャスティング法などを採用することができる。また、溶湯の流れを良くするために、リブとリブが交叉する隅やリブと肉抜き部の境界部分の曲率半径ｒをできるだけ大きく（例えば、ｒ＞３ｍｍ）している。
【００２５】
上板７は、全体としてリブの長手方向を溶湯の流れに沿って設けている。特に、長穴７１の周辺では、気泡の発生を抑えるために、リブの長手方向を溶湯の流れに沿って設ける必要性が大きく、溶湯の流れに対して斜め方向のリブは設けない。また、上板７の中央付近に肉厚がその周辺部より厚い部分（突起物）がある場合にも、同様に溶湯の流れに対して斜め方向のリブは設けない。さらに、溶湯を流し込む注湯口の位置や離型するときの抜き勾配にも製造上の工夫が加えられる。例えば、ＡＤＣ１２では、抜き勾配が１〜１．５°であるのに対し、ＡＤＣ５またはＡＤＣ６では、３〜５°と大きくして、離型性を高めている。
【００２６】
このようにダイキャスト法で作製された上板７の上面７Ａを切削または研削加工する。ダイキャスト品のままでは平面性と面粗さが所定のレベルに達していないので、切削または研削加工により平面性を向上させ、表面の大きな凹凸を除去する。本実施の形態では、０．２〜０．５ｍｍ程度の研削を行った。この程度の研削量であれば、ダイキャスト品に内在する気泡は表面に現れ難い。
【００２７】
なお、研削加工の後に、上板７の上面７Ａの一部または全面にブラスト処理を施すことができる。上板７の上面７Ａの一部とは、スライドガラスＳの着脱の際にスライドガラスＳが接触する領域である。ブラスト処理は、鉄粉等を上面７Ａに高圧で吹き付けて微小な凹凸表面を形成する処理である。上板７の上面７Ａの一部のみにブラスト処理を行うときは、それ以外の領域をマスクで遮蔽すればよい。ブラスト処理を行うことにより、アルマイト処理後の表面は、色むらが目立たない美しい外観に仕上がり、また、滑り性が向上する。
【００２８】
最後に、上板７にアルマイト処理を施す。アルマイト処理は、硫酸系、酢酸系または蓚酸系の溶液中に上板７を浸漬して陽極酸化を行った。本実施の形態では、上板７の全面に厚さ、２０μｍのアルマイト層を形成させた。以上の工程により、上板７が完成する。
上板７の上面７Ａにアルマイト層を形成することは、スライドガラスＳの着脱の際に磨耗したり傷が付くことを防止する効果がある。
【００２９】
なお、アルマイト層には、層厚方向に細長い多数の微細孔が形成されているので、その微細孔内に黒色染料を含浸させていわゆるブラックアルマイト層とすることができる。また、その微細孔内にテフロン（登録商標）を含浸させて滑り性や耐摩耗性が向上したアルマイト層とすることもできる。通常、含浸させた後には封孔処理を行う。
【００３０】
以上説明したように、ＡＤＣ５またはＡＤＣ６は、ダイキャスト品であるので、量産性に富み、比較的厚いアルマイト層を形成することができるので、耐擦傷性、耐摩耗性に優れている。従って、顕微鏡ステージに応用すれば、スライドガラスの交換を頻繁に行っても傷が付き難く、長く使用することができる。同様に、顕微鏡以外の光学装置のステージとして用いても長期の使用に耐える。また、工程が簡便であるので、量産時のコスト低減効果が大きい。
【００３１】
上述した実施の形態では、ステージ１０の上板７のみにＡｌ−Ｍｇ系ダイキャスト合金を用い、その表面にアルマイト層を形成させたが、下板６も同様とすることができる。
また、アルマイト層の微細孔内に黒色以外の染料を含浸させ、黒色以外の発色工程を採用してもよい。さらに、アルマイト層形成後に、固体潤滑材やセラミック系塗料を塗布してもよい。
【００３２】
本実施の形態では、顕微鏡ステージについて説明したが、本発明は、その特徴を損なわない限り、本実施の形態に何ら限定されず、例えば各種の光学装置にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る顕微鏡ステージが装着される光学顕微鏡の概略を示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る顕微鏡ステージの概略構成を示す上面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る顕微鏡ステージの上板の下面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：光源部
２：基台
３：直立ベース
４：アーム
５：上下動部
６：下板
７：上板
８：標本ホルダー
１０：ステージ
７１：長穴
７２：リブ
７３：肉抜き部
１００：光学顕微鏡
【図１】
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【図２】
2005128378.tif 000004
【図３】
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