(57)【要約】【課題】放電加工により微小貫通穴を加工する際、撮像手段により穴が貫通した瞬間を確実に撮像して観察できるようにする。【解決手段】微細加工電極１２と被加工物Ｍの表面の間で放電させ、該被加工物Ｍに穴を加工する微細放電加工機による貫通穴加工方法において、前記被加工物Ｍの裏面側に撮像手段２０を配置し、該撮像手段により前記被加工物Ｍの裏面を観察して、放電加工の進行具合を判断する。その際、前記被加工物Ｍの裏面に液体Ｌ’を介在させ、該液体中に前記撮像手段により観察される気泡の発生により、前記穴の貫通の瞬間を判断する。【選択図】図２
2005271108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細加工電極と被加工物の表面の間で放電させ、該被加工物に穴を加工する微細放電加工による貫通穴加工方法において、
前記被加工物の裏面側に撮像手段を配置し、該撮像手段により前記被加工物の裏面を観察して、放電加工の進行具合を判断することを特徴とする微細放電加工による貫通穴加工方法。
【請求項２】
前記被加工物の裏面に液体を介在させ、該液体中に発生する気泡の発生を前記撮像手段により観察し、前記穴の貫通の瞬間を判断することを特徴とする請求項１に記載の微細放電加工による貫通穴加工方法。
【請求項３】
前記液体が、放電加工時に前記微細加工電極と被加工物の表面との間隙に介在させる加工液であることを特徴とする請求項２に記載の微細放電加工による貫通穴加工方法。
【請求項４】
前記被加工物の裏面に鏡を近接配置し、該鏡による反射像を前記撮像手段により観察することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の微細放電加工による貫通穴加工方法。
【請求項５】
前記撮像手段により、前記被加工物の裏面との間に配設された光学顕微鏡で拡大した拡大画像を観察することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の微細放電加工による貫通穴加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細放電加工による貫通穴加工方法に係り、特に数μｍ程度の微小穴の放電加工において穴が貫通する瞬間を観察用モニタで捉えて加工の進行具合を確実に判断する際に適用して好適な、微細放電加工による貫通穴加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被加工物と電極との間に加工液を介在させ、両者の間隙に放電を生じさせて該被加工物を非接触で加工する放電加工が行なわれている。
【０００３】
このような放電加工においては、加工の進行具合等の加工状態を把握するために、被加工面の斜め上方に近接配置した撮像装置で加工部分を撮像し、それをディスプレイに表示してモニタすることが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、放電加工には直径がμｍオーダの微小穴を加工する微細放電加工もある。この用途に用いられる装置としては、例えば（株）マイクロリサーチが提供している超微細放電加工機がある。
【０００５】
図１（Ａ）の平面図と同（Ｂ）の斜視図には、このような微小穴の放電加工に、従来のモニタ技術を適用して加工している様子を模式的に示す。
【０００６】
この図１に示されるように、従来方式が適用された微細放電加工では、矢印で示す重力方向に略平行に固定された被加工物（薄膜）Ｍの被加工面（表面）に対向配置された電極１０と、該電極１０により加工される穴を観察するためのＴＶモニタ（撮像手段）２０とが、同じ側に配置されるようになっている。
【０００７】
但し、この電極１０は、先端部から超硬電極１２、第一基部１４及び第二基部１６からなり、それぞれ直径が、例えば４μｍ、３０μｍ及び３００μｍの順に太くなるように形成されている。又、ＴＶモニタ２０の撮像側には、被加工物Ｍとの間に光学顕微鏡２２（対物レンズ２２Ａ）が配置され、表面を拡大して観察可能になっている。
【０００８】
ここで、加工対象となる薄膜（被加工物）Ｍを放電加工する際には、前述したように超硬電極１２と薄膜Ｍとの間隙に加工液を介在させるが、その方法としては、この図に示されるように、点滴式により供給する方法がある。但し、場合によってはこの図に示されている全体を加工液が入っている容器に浸漬する方法を用いることもある。
【０００９】
【特許文献１】特公平７−６７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、放電加工により特に微小貫通穴を開ける際に、前記図１に示したような従来方式により穴が開いた瞬間をＴＶモニタ（撮像機）により観察する場合には、以下のような問題があることが明らかになった。
【００１１】
例えば、１０μｍ程度の薄膜Ｍに、直径５〜６μｍ程度の穴を開けるために、前記のように直径４μｍで、長さが３０μｍ程度の超硬電極１２を作り、被加工面に接近させると共に、間隙に加工液を介在させて放電を起こして加工する場合、穴の加工状態を斜め方向から光学顕微鏡２２を介してＴＶモニタ２０により撮像して観察したとしても、穴加工の進行具合を正確に把握することができない。
【００１２】
特に、加工が進んで穴が深くなっていくに従って、放電が起こっている加工先端部（穴底部）は穴の縁に隠れて全く見えなくなってしまう。ましてや，加工穴が貫通したかどうかは、全く分からないことになる。この場合、この加工電極（超硬電極）１２の長さが常に一定であれば、加工穴の底部を該電極の穴の深さ方向への進行距離から推定することも考えられるが、電極自体も消耗して短くなっていくので、正確には推定できないことになる。
【００１３】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、放電加工により微小貫通穴を加工する際、撮像手段により穴が貫通した瞬間を確実に観察することができると共に、貫通後に経時的に穴径が大きくなっていく様子を観察し、加工の進行程度を正確に判断することができる微細放電加工による貫通穴加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、微細加工電極と被加工物の表面の間で放電させ、該被加工物に穴を加工する微細放電加工による貫通穴加工方法において、前記被加工物の裏面側に撮像手段を配置し、該撮像手段により前記被加工物の裏面を観察して、放電加工の進行具合を判断することにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
本発明は、又、前記貫通穴加工方法において、前記被加工物の裏面に液体を介在させ、該液体中に発生する気泡の発生を前記撮像手段により観察し、前記穴の貫通の瞬間を判断するようにしたものである。その際、前記液体が、放電加工時に前記微細加工電極と被加工物の表面との間隙に介在させる加工液としたものである。
【００１６】
本発明は、又、前記貫通穴加工方法において、前記被加工物の裏面に鏡を近接配置し、該鏡による反射像を前記撮像手段により観察するようにしてもよく、又、前記撮像手段により、前記被加工物の裏面との間に配設された光学顕微鏡で拡大した拡大画像を観察するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、放電加工により微小貫通穴を加工する際、撮像手段により穴が貫通した瞬間を確実に観察できると共に、貫通後に時間と共に穴径が大きくなっていく様子を確実に観察しながら正確に加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係る第１実施形態の微細放電加工による貫通穴加工方法の特徴を示す前記図１に相当する平面図と斜視図である。
【００２０】
本実施形態では、前記図１の場合と同様に、電極１０の先端に位置する超硬電極（微細加工電極）１２と薄膜（被加工物）Ｍの表面の間に加工液Ｌを介在させて放電させ、該薄膜Ｍに穴を加工する。
【００２１】
本実施形態に適用可能な電極１２としては、直径４μｍ〜５μｍ、材質が超硬のものを挙げることができる。又、被加工物の薄膜Ｍとしては、厚さが１０μｍ〜２０μｍの、材質がモリブデンを挙げることができ、又、使用する加工液としては灯油等の鉱物油がある。
【００２２】
本実施形態では、前記薄膜Ｍの裏面側にＴＶモニタ（撮像手段）２０を、光学顕微鏡２２を介して配置し、該ＴＶモニタ２０により前記薄膜Ｍの裏面を撮像し、図示しないモニタ画面でその画像を観察して、放電加工の進行具合を判断する。
【００２３】
その際、図２（Ａ）に示すように、薄膜Ｍの加工位置に対応する裏面に液体Ｌ’を介在させ、該液体Ｌ’中に前記ＴＶモニタ２０により観察される気泡の発生により、前記穴の貫通の瞬間を判断する。
【００２４】
この液体Ｌ’は、放電加工時に前記超硬電極１２と薄膜Ｍの表面との間隙に介在させる加工液Ｌであり、この加工液Ｌを前述したように点滴式で供給して薄膜Ｍの加工を進めると、該加工液Ｌが自然に染み出して薄膜Ｍの裏側へ回り込み、該裏面に表面張力で保持されて同図（Ａ）にイメージを示した状態になる。
【００２５】
本実施形態では、前記図２に示したように、顕微鏡２２の対物レンズ２２Ａを、超硬電極１２により穴が貫通すると予想される薄膜Ｍの裏面位置に焦点を合わせ、該顕微鏡２２とＴＶモニタ２０は光軸が裏面の法線方向に平行になるように設置して、該薄膜Ｍの裏面より観察する。
【００２６】
この場合、図３にモニタ画面の経時的変化を、上から順に示すように穴が開くまでは加工の進行状況は全く観察できない（同図上段）。ところが、図３の中段のモニタ画面に示すように、穴が開いた瞬間に、前記液体Ｌ’に気泡が発生する。この貫通穴は穴径が非常に小さくても、例えば開き始めの段階で２〜３μｍ程度の穴径でも、それに応じた小泡が発生し、それを十分に確認できる。従って、貫通時の瞬間を確実に観察することができる。
【００２７】
又、薄膜Ｍの裏面に表面張力で保持されている前記液体Ｌ’の厚みは２０μｍ程度あれば、上記小泡の発生を十分観察することが可能である。又、そのためには、加工液Ｌは必ずしも透明でなくともよい。通常の液体は、２０μｍ程度の厚みであれば、光を遮断することがないので、眼で見て不透明な液体でもほとんど透明である。
【００２８】
又、図３に矢印で重力方向を併記したように、上記小泡は重力とは反対の方向に上昇していくため、同図のモニタ画像では、重力と反対方向に泡が移動する。
【００２９】
このように、上記小泡の発生により加工穴の貫通の瞬間を判断することができるが、超硬電極１２が薄膜Ｍを貫通した後も放電加工を続けると、図３の下段に示すように、穴がだんだん大きくなる。穴が大きくなり過ぎると不良となるので、どの段階で放電を停止させるかの判断は非常に重要である。
【００３０】
前記図１のようなモニタ方式では、穴の広がり具合も全く分からないため、良品歩留りが極めて悪いという欠点がある。これに対して、本実施形態においては、穴の広がり具合を確実に観察できるため、放電の停止時期をも正確に判断することができる。
【００３１】
以上詳述したように、本実施形態によれば、薄膜Ｍの被加工面の裏側（加工電極１２に対向していない面）にＴＶモニタ２０を配置して該裏面の法線方向から観察するようにしたことにより、穴が開いた（貫通した）瞬間を確実に観察することができる。又、穴が開いた後、時間と共に穴が大きくなっていく様子も同様に観察できる。
【００３２】
通常、放電加工には電極自体の消耗がつきものであるため、数値制御式の電極送り装置を用いて所定距離の送り込みを正確に行なったとしても、実際にはそれより少ない送り込みしかできないことになる。そこで、これをカバーするために余分な距離の送り込みをかけると、今度は穴が開いた後、長い時間放電を継続させることになるので、逆に穴径が大きくなり過ぎてしまう。
【００３３】
本実施形態では、このような事態の発生を確実に回避することができる。従って、本発明のモニタ技術は極めて有効である。
【００３４】
図４は、本発明に係る第２実施形態の貫通穴加工方法の特徴を示す前記図２に相当する図である。
【００３５】
前記第１実施形態では、薄膜Ｍの裏面側に配置する光学顕微鏡２２の対物レンズが邪魔になることがある。そこで、本実施形態では、薄膜Ｍの裏側に反射鏡２４を配置し、光軸を該薄膜Ｍの裏面に平行な方向に折り曲げ、反射鏡に映った虚像を観察するようにして、薄膜Ｍの裏側の設置スペースを小さくできるようにした。実際、顕微鏡２２の対物レンズの大きさは非常に大きく、且つ焦点距離が短い。この特徴は、倍率の高いものほど顕著である。
【００３６】
薄膜Ｍの裏側には、該薄膜（被加工物）Ｍを支持し、且つ超硬電極１２と中心を合わせるための微動調整機構を設置する必要があるが、この機構と顕微鏡２２の対物レンズとが干渉する（ぶつかる）ため、この干渉を回避するための工夫が必要であるが、本実施形態の場合は、その必要が無いので設計し易いという利点がある。
【００３７】
なお、前記実施形態では、薄膜Ｍの裏面に液体Ｌ’を表面張力で付着させる場合を示したが、該薄膜Ｍを液体に浸漬する等により、裏面全体を液体Ｌ’で被うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明したとおり、本発明によれば、放電加工により微小貫通穴を加工する際、撮像手段により穴が貫通した瞬間を確実に観察できると共に、貫通後は経時的に穴径が大きくなっていく様子を同様に観察することができる。従って、微小貫通穴の放電加工を確実且つ正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来方法が適用された微細放電加工による貫通穴加工方法の特徴を示す模式図
【図２】本発明に係る第１実施形態の微細放電加工による貫通穴加工方法の特徴を示す模式図
【図３】モニタ画像の経時的変化の特徴を示す模式図
【図４】本発明に係る第２実施形態の微細放電加工による貫通穴加工方法の特徴を示す模式図
【符号の説明】
【００４０】
１０…電極
１２…超硬電極
１４…第一基部
１６…第二基部
２０…ＴＶモニタ
２２…光学顕微鏡
Ｍ…薄膜
Ｌ…加工液
Ｌ’…液体
【図１】
2005271108.tif 000003
【図２】
2005271108.tif 000004
【図３】
2005271108.tif 000005
【図４】
2005271108.tif 000006