(57)【要約】【課題】精度の高い調整を簡易的且つ低コストに行うことができる加工装置、それによって得られる光通信モジュールに用いる光学素子などを成形するための光学素子成形用金型及びそのための切削工具における切削角度の調整方法を提供する。【解決手段】端面ＥＰと切削工具Ｔとの間に所定の厚さのシムＳＭを介在させることで、第１の縁部Ｅ１を、端面ＥＰに対して角度δ傾けている。それにより、切削部Ｅ３の延在角度は、端面ＥＰに対して角度γ傾くこととなるので、微細階段状構造を高精度に切削加工できる。【選択図】図１０
2007125649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具と、前記切削工具を保持する工具保持部を有するテーブルとを有し、被加工物と前記切削工具とを相対的に移動させて切削加工を行う加工装置において、
前記切削工具は前記工具保持部に対し、前記切削工具及び前記工具保持部とは別体で構成された第一部材を介して固定され、前記第一部材の介在により前記切削工具の切削角度が基準切削角度から変更される構成である事を特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記切削工具は、前記基準切削角度を切削した状態での前記切削工具の位置から切削加工時の相対移動方向とは垂直な面内で移動して切削角度が変更されるように前記第一部材を前記工具保持部との間に介在させる事を特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
前記切削工具は、前記基準切削角度を切削した状態での前記切削工具の位置から切削加工時の相対移動方向と平行な方向に移動して切削角度が変更されるように前記第一部材を前記工具保持部との間に介在させる事を特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項４】
前記テーブルは軸線を中心に回転駆動する円筒状の回転テーブルであって、前記切削加工は、前記回転テーブルの工具保持部に保持された前記切削工具を回転駆動して被加工物を切削することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の加工装置。
【請求項５】
前記テーブルは前記工具保持部で保持した前記切削工具を被加工物の加工面の法線に垂直であって、且つテーブルが移動する方向に移動させて被加工物を切削することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の加工装置。
【請求項６】
前記テーブルの工具保持部は、前記回転テーブルの軸線に垂直な端面に構成され、当該端面と対向する前記切削工具の面との間に前記第一部材を介して固定したことを特徴とする請求項４記載の加工装置。
【請求項７】
前記工具保持部は、前記第一部材を保持する凹部又は凸部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の加工装置。
【請求項８】
前記切削工具は、
直線状の第一縁部と、
直線状の第二縁部と、
前記第一及び第二縁部をそれぞれ連結し、すくなくとも一部が直線部で形成された切削部と、を含むすくい面を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の加工装置。
【請求項９】
前記切削工具は、前記第一縁部と前記第二縁部との間の距離が前記切削部から前記切削工具の長さ方向に離れるに従って幅広又は幅狭となるように構成されていることを特徴とする請求項８記載の加工装置。
【請求項１０】
前記切削工具のすくい面は、所定のテーパー角度をもって構成されており、前記切削工具の長さ方向に離れるに従って前記テーパー角度（θ）が−０．５°≦θ＜０°又は０°＜θ≦０．５°の範囲内となるよう構成されていることを特徴とする請求項９記載の加工装置。
【請求項１１】
前記切削工具における切削角度の前記基準切削角度からの変更量は、前記テーパー角度を考慮して決定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の加工装置。
【請求項１２】
前記切削工具の前記第一及び第二縁部のすくなくとも一方には、被加工物が切削可能に処理された部分を有することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の加工装置。
【請求項１３】
前記被加工物は、波長の異なる光を用いた双方向伝送による光通信モジュールに用いられる複数の段差構造からなる回折構造を有する光学素子成形用金型であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の加工装置。
【請求項１４】
光軸に対して交差する複数の第１の面と、前記第１の面同士を連結する第２の面とからなる階段状構造を有する回折構造付光学素子成形用金型であって、前記階段状構造は請求項１〜１３のいずれか一つに記載の加工装置により切削されていることを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項１５】
切削工具と、前記切削工具を保持する工具保持部を有するテーブルを有し、被加工物と前記切削工具とを相対移動させて切削加工を行う場合の前記切削工具が被加工物を切削する切削角度の調整方法において、
前記切削工具を前記工具保持部に対し固定して被加工物の切削を行う第一工程と、
前記第一工程で切削された被加工物の切削角度を測定する第二工程と、
前記第二工程で測定された切削角度を基準切削角度として設定する第三工程と、
前記第三工程で設定した基準切削角度と所望の切削角度とに基づいて前記切削角度の調整角度を算出する第四工程と、
前記第四工程で算出された調整角度が調整されるよう、前記切削工具を前記工具保持部との間に第一部材を介して固定する第五工程と、
を有することを特徴とする切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項１６】
前記第五工程は、前記第一部材により前記切削工具を前記基準切削角度時における前記切削工具の位置から切削加工時の走査方向とは垂直な面内で移動させて切削角度を変更する事を特徴とする請求項１５記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項１７】
前記第五工程は、前記第一部材により切削工具を前記基準切削角度を切削した状態での前記切削工具の位置から切削加工時の走査方向と平行な方向に移動させて切削角度を変更することを特徴とする請求項１５記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項１８】
前記テーブルは軸線を中心に回転駆動する円筒状の回転テーブルであって、前記第一工程での切削加工は、前記回転テーブルの工具保持部に保持された前記切削工具を回転駆動して被加工物を切削することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一つに記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項１９】
前記テーブルは前記工具保持部で保持した前記切削工具を前記切削工具を被加工物の加工面の法線に垂直な方向であって且つテーブルが移動する方向に移動させて被加工物を切削することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一つに記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２０】
前記工具保持部は、前記回転テーブルの軸線に垂直な端面に構成され、当該端面と対向する前記切削工具の面との間に前記第一部材を介して固定したことを特徴とする請求項１９記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２１】
前記工具保持部は、前記第一部材を保持する凹部又は凸部を有することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の切削角度の調整方法。
【請求項２２】
前記切削工具は、
直線状の第一縁部と、
直線状の第二縁部と、
前記第一及び第二縁部をそれぞれ連結し、すくなくとも一部が直線部で形成された切削部と、を含むすくい面を有することを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか一つに記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２３】
前記切削工具は、前記第一縁部と前記第二縁部との間の距離が前記切削部から前記切削工具の長さ方向に離れるに従って幅広又は幅狭となるように構成されていることを特徴とする請求項２２記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２４】
前記切削工具のすくい面は、所定のテーパー角度をもって構成されており、前記切削工具の長さ方向に離れるに従って前記テーパー角度（θ）が−０．５°≦θ＜０°又は０°＜θ≦０．５°の範囲内で構成されていることを特徴とする請求項２３記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２５】
前記第五工程で変更される切削工具の変更量は、前記テーパー角度の情報を考慮して決定されることを特徴とする請求項２３又は２４記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２６】
前記被加工物は、波長の異なる光を用いた双方向伝送による光通信モジュールに用いられる複数の段差構造からなる回折構造を有する光学素子成形用金型であることを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか一つに記載の切削工具における切削角度の調整方法。
【請求項２７】
光軸に対して交差する複数の第１の面と、前記第１の面同士を連結する第２の面とからなる階段状構造を有する回折構造付光学素子成形用金型であって、前記階段状構造は請求項１５〜２６のいずれか一つに記載の切削角度の調整方法により調整された切削工具により切削されていることを特徴とする光学素子成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工装置、光学素子成形用金型及び切削工具における切削角度の調整方法に関し、特に微細形状を備えた光学素子成形用金型を加工するのに好適な加工装置、光学素子成形用金型及び切削工具における切削角度の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば光ピックアップ装置用の対物レンズなどの高精度光学素子の成形用金型の光学転写面加工には、すくい面のノーズ半径が０．１〜１．５ｍｍ程度、頂角が４０〜６０°程度の単結晶ダイヤモンド製のＲバイトが使用されており、それにより光学転写面形状が例えば一般非球面方程式で表現される単一面で構成される場合には、超精密加工機を使用することにより切削加工のみで高精度な光学転写面を得ることが可能である。一方、より微細な形状構造を有する光学転写面を創成加工する際には、特許文献１に記載するように、さらに微細なノーズ半径を有するＲバイトが使用されている。
【特許文献１】特開２００３−６２７０７号公報
【特許文献２】特開２００３−７５６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載する微細なノーズ半径を有するＲバイトを用いることで、より精密な光学転写面の創成が可能となった。ところで、近年発達した、波長の異なる光を用いた双方向伝送による光通信システムでは、光ファイバを介して光信号を送受する端末に、受光素子や発光素子やレンズ等からなる光学系を含む光通信モジュールを設けることが行われている。かかる光通信モジュールの光学系が回折構造による回折効果を利用して送信光と受信光とを分離し、発光素子からの送信光を光ファイバに結像させ、且つ光ファイバからの受信光を受光素子に受光させることができ、それにより小型化とコストダウンとを図ることができる。
【０００４】
このような光通信モジュールに用いられる光学素子の中には、微細な階段状構造を光学面に形成する事が必要とされているものがある。このような構造は、特に温度特性の低い、即ち温度による光学特性の変化が激しい光学素子、例えば樹脂材料で光学素子を構成した場合に、上記温度特性を補償するために採用される技術として必要とされている。かかる光学素子は、５μｍ以下の非常に微細な溝幅を階段状に複数形成するものもあり、階段を構成する面同士が±０．５°程度の精度の鋭角で交差している事が必要となる。これは微細構造であるため、特許文献１に記載する微細なノーズ半径を有するＲバイトにて切削する事も考えられるが、係るバイトでは階段状に形成される溝の深さが深くなるほど、ノーズ半径に依存したテーパ角度で直線状に広がるすくい面の切削工具取り付け付近が被切削物と干渉するため、十分に鋭角な交差部を形成できないという問題、また円弧状の切削部で鋭角に交差した直線状の斜面を形成する構成であり、切削工具の加工のための移動が複雑になるといった問題がある。
【０００５】
また微細な形状を加工するものとして特許文献２の技術があり、当該文献には加工したい角度と同じ切れ刃角度となるような工具のすくい角・頂角を計算し、計算されたすくい角・頂角を有するように工具を作り込む技術が開示されているが、微小なすくい面に、精度良く鋭角の角部を形成することは一般的には困難である。というのも、このような工具は上述した微細な段差構造を形成するために、その溝幅又はそれ以下の微少幅を有するものであるため、通常は大きな工具材料で切削角を角度だししたうえで上記微少幅分切り出して作成する。ところが、このような工程で切削工具を形成すると、大きな工具材料の材料幅の段階で角度出しされた切削角度は、微少幅でみると直線状の切削部とはなっておらず微少な凹凸が生じている。そのため、理論上は工具材料の段階での切削部の切削角と切り出されて形成される切削工具の切削角と等しくなるはずが、実際上はこの微少な凹凸により誤差が生じることとなり、結果として加工された切削工具の切削角と、所望の切削角とはずれが生じる事となる。しかるに、設計通りの鋭角が形成されていないすくい面を有する切削工具を用いて切削加工を行うと、高精度な微細階段状構造を形成できないという問題がある。又、微細階段状構造によっては、溝の鋭角の角度が異なる場合もあり、それに対応して切削工具を製作するのはコストが過大になるという問題もある。
【０００６】
また、このような回折溝加工に使用する切削工具は，一般的に先端幅が数十μｍと細く，また刃先先端形状角度精度が0.2°程度と厳しい。更に加工したい溝角度は試作毎に違うため、その精度出しまたは異なる溝角度に対応するため、その都度新規工具を発注することとなり手間、コストが非常にかかるものとなっていた。
【０００７】
これに対し、一つの対策として角度を調整することが考えられる。出願人はその方法として、切削工具を保持するテーブルに新たに別の保持位置を設け、当該新たな保持位置に保持しなおす事により角度を調整法を先に提案している。しかしながら、係る方法では新たに保持部の形状や位置等を変更したテーブルを別途備えることが必要となり、コスト、工数共に手間がかかる。
【０００８】
更に，最新の設計では回折溝の角度精度が0.1°の単位という非常に高い精度が要求されてきており、ますます調整には困難が伴ってきている。従って、できるだけ既存の保持部を備えたテーブルと切削工具を用いたまま、このような精度の高い調整を簡易に行うことができる加工装置や調整方法が求められている。
【０００９】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、精度の高い調整を簡易的且つ低コストに行うことができる加工装置、それによって得られる光通信モジュールに用いる光学素子などを成形するための光学素子成形用金型及びそのための切削工具における切削角度の調整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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、切削工具と、前記切削工具を保持する工具保持部を有するテーブルとを有し、被加工物と前記切削工具とを相対移動させて切削加工を行う加工装置において、前記切削工具は前記工具保持部に対し、前記切削工具及び前記工具保持部とは別体で構成された第一部材を介して固定され、前記第一部材の介在により前記切削工具の切削角度が基準切削角度から変更される構成である事を特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、切削工具や工具保持部とは別体で構成された切削工具における切削角第一部材を、それらの間に介在させて切削角度を調整する構成のため、工具保持部を有するテーブル自体を調整角度に応じて変更するという事が不要となる他、工具自体も切削角に応じた工具を準備する、もしくは加工し直すという事がなくなるため、調整のための手間、コスト等が大幅に軽減される。
【００１２】
また別体の第一部材の形状や介在位置を変更すれば容易に多段階の角度調整を行うことが可能となる。更に第一部材は切削工具やテーブルとは独立に形状等を定めることができる自由度があるためその厚みを細かく選択すれば，0.1°未満の角度調整をすることが可能となる。
【００１３】
なお、ここでいう「基準切削角度」とは、第一部材を介在させない場合に得られる被加工物の切削により得られる切削角度か、もしくは複数回の切削角度調整を行う場合、最終的な切削角設定以前の切削で得られる切削角度をいう。つまり切削角調整を行うにあたって調整の基準となる被加工物の切削角度をいう。また、ここでいう「相対移動」とは、対象となる切削工具と切削される被加工物のうちのいずれか一方を他方に対して移動させる場合又は双方を移動させる場合のいずれも含むものとする。
【００１４】
請求項２に記載の加工装置は、請求項１に記載の発明において、前記切削工具は、前記基準切削角度を切削した状態での前記切削工具の位置から切削加工時の相対移動方向とは垂直な面内で移動して切削角度が変更されるように前記第一部材を前記工具保持部との間に介在させる事を特徴とする。これにより、変更された切削角度に応じて、前記切削工具により切削される形状が変化するため、前記切削工具のすくい面の形状に関わらず、所望の形状を得ることができる。なお、ここでいう「切削加工時の相対移動方向とは垂直な面内」とは、切削加工を行う場合に切削工具や被加工物が移動する方向とは実質的に垂直な方向を含む面内での事をいい、具体例ではすくい面と平行な面内の事をいう。但し、「垂直な面」とは実質的に垂直な面で足りるから、上記効果を失わない範囲で多少の垂直方向からずれた面もこの範疇内である。
【００１５】
請求項３に記載の加工装置は、請求項１に記載の発明において、前記切削工具は、前記基準切削角度を切削した状態での前記切削工具の位置から切削加工時の相対移動方向と平行な方向に移動して切削角度が変更されるように前記第一部材を前記工具保持部との間に介在させる事を特徴とする。これにより、変更された切削角度に応じて、前記切削工具により切削される形状が変化するため、前記切削工具のすくい面の形状に関わらず、所望の形状を得ることができる。なお、ここでいう「切削加工時の相対移動方向とは平行な面内」とは、切削加工を行う場合に切削工具や被加工物が移動する方向と実質的に平行な方向でのベクトルを少なくとも含む場合をいう。よって、上記効果を失わない範囲で平行な方向に対して多少ずれた方向もこの範疇内である。
【００１６】
第一部材による切削工具の切削角度調整方向としては請求項２又は３記載の方向が考えられるが、前者の方向での調整の方が後者よりも以下の観点でより好ましい。
【００１７】
ア）前者の調整の方がより容易である。それは，加工面に転写される切削工具による加工溝形状から算出される切削角度と，狙いとする切削角度の差は、まさに上述の方向に対する値であるため，介在させるシム等の厚みや介在させる位置を直接的に決定することができるからである。
イ）後者の方法は、調整したい角度方向と，部材介在によって調整される切削工具取り付け角度方向が違うのに対して、前者は調整角度方向と取り付け角度方向とが同方向であるため、シム等の厚みや介在させる位置の決定のために調整数値，方向の変換が簡単であり、作業精度が向上する。
【００１８】
請求項４に記載の加工装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記テーブルは軸線を中心に回転駆動する円筒状の回転テーブルであって、前記切削加工は、前記回転テーブルの工具保持部に保持された前記切削工具を回転駆動して被加工物を切削することを特徴とする。これにより、被加工物に対して回転駆動して切削を行うフライカット加工のような加工方法においても高精度な加工を行う事が可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の加工装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記テーブルは前記工具保持部で保持した前記切削工具を被加工物の加工面の法線に垂直であって、且つテーブルが移動する方向に移動させて被加工物を切削することを特徴とする。これにより、被加工物に対して直線的に駆動して切削を行うシェービング加工のような加工方法においても高精度な加工を行う事が可能となる。
【００２０】
なお、ここでいう「法線に垂直」とは、実質的に法線に垂直であることを意味するものであり、上記請求項記載の発明同様、上記効果を失わない範囲での垂直からのずれは許容範囲内である。更に、後述する請求項に関する記載中での「垂直」や「平行」なる意味も、上記と同様、効果を失わない範囲でのずれは含まれるものとする。
【００２１】
請求項６に記載の加工装置は、請求項４に記載の発明において、前記テーブルの工具保持部は、前記回転テーブルの軸線に垂直な端面に構成され、当該端面と対向する前記切削工具の面との間に前記第一部材を介して固定したことを特徴とする。これにより、特別に工具を保持するための保持機構を設けることなく、既存の端面で位置決めできるので、取り付け自由度が高く、簡易な構成とすることができる。
【００２２】
請求項７に記載の加工装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記工具保持部は、前記第一部材を保持する凹部又は凸部を有することを特徴とする。これにより前記第一部材が不用意に落下することを抑制でき、作業性が向上する。
【００２３】
請求項８に記載の加工装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記切削工具は、直線状の第一縁部と、直線状の第二縁部と、前記第一及び第二縁部をそれぞれ連結し、すくなくとも一部が直線部で形成された切削部と、を含むすくい面を有することを特徴とする。これにより切削工具は、前記切削工具の傾き角度を変化させることで、前記切削部の切削形状を任意に変化させることができる。
【００２４】
請求項９に記載の加工装置は、請求項８に記載の発明において、前記切削工具は、前記第一縁部と前記第二縁部との間の距離が前記切削部から前記切削工具の長さ方向に離れるに従って幅広又は幅狭となるよう構成されていることを特徴とする。これにより被加工物を切削する場合でも、幅狭となっている場合には未切削部分と切削工具との干渉を抑制でき、幅広の場合には工具強度が確保できる。
【００２５】
請求項１０に記載の加工装置は、請求項９に記載の発明において、前記切削工具のすくい面は、所定のテーパー角度をもって構成されており、前記切削工具の長さ方向に離れるに従って、前記テーパー角度（θ）が−０．５°≦θ＜０°又は０°＜θ≦０．５°の範囲内となるよう構成されていることを特徴とする。
【００２６】
このような形状とすることにより、切削部を最大としたまま、微細な段差構造を有する光学素子に適したテーパー角相当の傾きを持たせられるため、精度の高い微細段差構造付光学素子成形金型を加工する事ができる。
【００２７】
請求項１１に記載の加工装置は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記切削工具における切削角度の前記基準切削角度からの変更量は、前記テーパー角度を考慮して決定することを特徴とする。
【００２８】
これにより、前記切削工具にテーパーがない場合と比べて被加工物の未切削部分と切削工具との衝突が緩和されるため、角度調整の自由度を広げる事が可能となる。
【００２９】
請求項１２に記載の加工装置は、請求項８〜１１のいずれかに記載の発明において、前記切削工具の前記第一及び第二縁部のすくなくとも一方には、被加工物が切削可能に処理された部分を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の加工装置は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記被加工物は、波長の異なる光を用いた双方向伝送による光通信モジュールに用いられる複数の段差構造からなる回折構造を有する光学素子成形用金型であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の光学素子成形用金型は、請求項１〜１３のいずれかに記載の発明において、請求項１４に記載の切削角度の調整方法は、光軸に対して交差する複数の第１の面と、前記第１の面同士を連結する第２の面とからなる階段状構造を有する回折構造付光学素子成形用金型であって、前記階段状構造は請求項１〜１２のいずれか一つに記載の加工装置により切削されていることを特徴とする。
【００３２】
なおここでいう「所望の切削角度」とは、設計仕様上での切削角度等、最終的に求められる切削角度をいう。
【００３３】
請求項１５に記載の切削角度の調整方法は、
切削工具と、前記切削工具を保持する工具保持部を有するテーブルを有し、被加工物と前記切削工具とを相対移動させて切削加工を行う場合の前記切削工具が被加工物を切削する切削角度の調整方法において、
前記切削工具を前記工具保持部に対し固定して被加工物の切削を行う第一工程と、
前記第一工程で切削された被加工物の切削角度を測定する第二工程と、
前記第二工程で測定された切削角度を基準切削角度として設定する第三工程と、
前記第三工程で設定した基準切削角度と所望の切削角度とに基づいて前記切削角度の調整角度を算出する第四工程と、
前記第四工程で算出された調整角度が調整されるよう、前記切削工具を前記工具保持部との間に第一部材を介して固定する第五工程と、
を有することを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、切削工具や工具保持部とは別体で構成された第一部材を、それらの間に介在させて切削角度を調整する第五工程を有するため、工具保持部を有するテーブル自体を調整角度に応じて変更するという事が不要となる他、工具自体も切削角に応じた工具を準備する、もしくは加工し直すという事がなくなるため、調整のための手間、コスト等が大幅に軽減される。
【００３５】
請求項１６に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５に記載の発明において、前記第五工程は、前記第一部材により前記切削工具を前記基準切削角度時における前記切削工具の位置から切削加工時の走査方向とは垂直な面内で移動させて切削角度を変更する事を特徴とする。
【００３６】
請求項１７に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５に記載の発明において、前記第五工程は、前記第一部材により切削工具を前記基準切削角度を切削した状態での前記切削工具の位置から切削加工時の走査方向と平行な方向に移動させて切削角度を変更することを特徴とする。
【００３７】
請求項１８に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５〜１７のいずれかに記載の発明において、前記テーブルは軸線を中心に回転駆動する円筒状の回転テーブルであって、前記第一工程での切削加工は、前記回転テーブルの工具保持部に保持された前記切削工具を回転駆動して被加工物を切削することを特徴とする。これにより、被加工物に対して回転駆動して切削を行うフライカット加工のような加工方法においても高精度な加工を行う事が可能となる。
【００３８】
請求項１９に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５〜１７のいずれかに記載の発明において、前記テーブルは前記工具保持部で保持した前記切削工具を前記切削工具を被加工物の加工面の法線に垂直な方向であって且つテーブルが移動する方向に移動させて被加工物を切削することを特徴とする。これにより、被加工物に対して直線的に駆動して切削を行うシェービング加工のような加工方法においても高精度な加工を行う事が可能となる。
【００３９】
請求項２０に記載の切削角度の調整方法は、請求項１９に記載の発明において、前記工具保持部は、前記回転テーブルの軸線に垂直な端面に構成され、当該端面と対向する前記切削工具の面との間に前記第一部材を介して固定したことを特徴とする。これにより、特別に工具を保持するための保持機構を設けることなく、既存の端面で位置決めできるので、取り付け自由度が高く、簡易な構成とすることができる。
【００４０】
請求項２１に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５〜２０のいずれかに記載の発明において、前記工具保持部は、前記第一部材を保持する凹部又は凸部を有することを特徴とする。これにより前記第一部材が不用意に落下することを抑制でき、作業性が向上する。
【００４１】
請求項２２に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５〜２１のいずれかに記載の発明において、前記切削工具は、直線状の第一縁部と、直線状の第二縁部と、前記第一及び第二縁部をそれぞれ連結し、すくなくとも一部が直線部で形成された切削部と、を含むすくい面を有することを特徴とする。
【００４２】
これにより切削工具は、前記切削工具の傾き角度を変化させることで、前記切削部の切削形状を任意に変化させることができるため、より精度の高い金型成形が可能となる。
【００４３】
請求項２３に記載の切削角度の調整方法は、請求項２２に記載の発明において、前記切削工具は、前記第一縁部と前記第二縁部との間の距離が前記切削部から前記切削工具の長さ方向に離れるに従って幅広又は幅狭となるよう構成されていることを特徴とする。これにより被加工物を切削する場合でも、幅狭となっている場合には未切削部分と切削工具との干渉を抑制でき、幅広の場合には工具強度が確保できる。
【００４４】
請求項２４に記載の切削角度の調整方法は、請求項２３に記載の発明において、前記切削工具のすくい面は、所定のテーパー角度をもって構成されており、前記切削工具の長さ方向に離れるに従って前記テーパー角度（θ）が−０．５°≧θ＞０°又は０°＜θ≦０．５°の範囲内で構成されていることを特徴とする。これにより、前記切削工具にテーパーがない場合と比べて被加工物の未切削部分と切削工具との衝突が緩和されるため、角度調整の自由度を広げる事が可能となる。
【００４５】
請求項２５に記載の切削角度の調整方法は、請求項２３又は２４に記載の発明において、前記第五工程で変更される切削工具の変更量は、前記テーパー角度の情報を考慮して決定されることを特徴とする。
【００４６】
請求項２６に記載の切削角度の調整方法は、請求項１５〜２５のいずれかに記載の発明において、前記被加工物は、波長の異なる光を用いた双方向伝送による光通信モジュールに用いられる複数の段差構造からなる回折構造を有する光学素子成形用金型であることを特徴とする。
【００４７】
請求項２７に記載の切削角度の光学素子成形用金型は、光軸に対して交差する複数の第１の面と、前記第１の面同士を連結する第２の面とからなる階段状構造を有する回折構造付光学素子成形用金型であって、前記階段状構造は請求項１５〜２６のいずれか一つに記載の切削角度の調整方法により調整された切削工具により切削されていることを特徴とする。
【００４８】
「直線状」、「円弧状」の形状は、すくい面の縁部を０．１μｍ間隔でサンプル点として抽出し、これを回帰近似した場合、相関率が７０％以上かどうかで判断するものとする。また、それら「直線状」、「円弧状」の形状と判断された際に、それぞれに最も適合する一本の直線又は円弧からなる近似線を描き、その近似線より外れる起点を「縁部の端部」とする。なお、「直線部」は「直線状の部位」と同義であるものとする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、例えば光通信モジュールに用いる光学素子などを成形するための光学素子成形用金型を高精度で、且つ簡易に切削角度の調整ができる加工装置、それによって得られる光学素子成形用金型および切削角の調整方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態による切削工具及び加工方法により形成された光学素子成形用金型の断面図である。図１において、円筒状の下型ＬＭの上面には、非球面形状の転写光学面ＯＰ１が形成されている。一方、円筒状の上型（光学素子成形用金型）ＵＭの下面には、図２，３に示す切削工具Ｔを用いて、図４又は５に示す加工装置により形成した微細階段状構造（誇張して図示）ＭＳを含む転写光学面ＯＰ２が形成されている。
【００５１】
円管状の胴型ＢＭ内において、転写光学面ＯＰ１、ＯＰ２を向かい合わせるように、下型ＬＭと上型ＵＭとを突き合わせ、その内部空間内に不図示のゲートを介して溶融した樹脂を注入し、更に下型ＬＭと上型ＵＭとを近接する方向に加圧する。樹脂が冷却した後に、下型ＬＭと上型ＵＭとを離隔させて離型させることで、光学素子５を得ることができる。光学素子５には、微細階段状構造ＭＳに対応してエシュロン型の回折構造５ａが転写形成されている。
【００５２】
図６は、このようにして成形された光学素子５を用いてなる光通信モジュールの概略的断面図である。尚、エシュロン型の回折構造に関しては、理解しやすいように実際より誇張して描いている。
【００５３】
図６において、円筒状のケース６内の中央に、樹脂製の光学素子５が配置されている。又、ケース６の図で右端には、中空円筒状の保持体３が取り付けられており、その内部に光ファイバ１が挿通されている。光ファイバ１は光通信システムに接続されることによって、別な端末との間で送受する光信号を伝播可能であり、その端面１ａにおいて受信光を照射し且つ発信光を入射する構成となっている。更に、ケース６の図で左端には、基板２が取り付けられており、基板２の内側面には、フォトダイオードからなる受光素子４と、発光素子ユニット７とが取り付けられている。発光素子ユニット７は、半導体レーザである発光素子７ａと、ガラス製のレンズ７ｂとを一体的に組み付けてなる。受光素子４と発光素子７ａとは、基板２の植設されたコネクタ８を介して、電気信号を伝達可能に外部の端末機器（不図示）に接続されるようになっている。
【００５４】
図７（ａ）は、光学素子５を光ファイバ側から見た図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の光学素子５を光軸と垂直線とを含む面で切断して示す（矢視Ｂ−Ｂ）断面図である。光学素子５は、受光素子４と発光素子７ａ側に、非球面の光学面を有している。又、光学素子５は、光ファイバ１側の光学面に、エシュロン型の回折構造５ａを形成している。エシュロン型の回折構造５ａは、図７（ｂ）に示すように、光学面上において水平方向に延在し周期的に繰り返す階段格子５ｂによって形成されている。１つの階段格子５ｂは、例えば段数が４であり、全体の高さＨを１５μｍ、全体の幅Ｗを３８μｍに設定できる。
【００５５】
図６，７の光通信モジュールを光信号の送受のための光双方向の光通信装置に適用した場合、発光素子７ａから所定の信号に基づき変調された例えば波長λ２＝１．３１μｍのレーザ光が出射され、レンズ７ｂを介して光学素子５に入射するが、このときエシュロン型の回折構造５ａは、波長λ２＝１．３１μｍについては回折効果を発揮しない（すなわち０次回折光の光量が最大となる）ような構成となっているため、点線で示すようにレーザ光は０次回折光として直進し、光ファイバ１の端面１ａに入射して、光ファイバ１を通して外部の端末機器へと送られる。
【００５６】
一方、光ファイバ１から送られてきて端面１ａから出射された例えば波長λ１＝１．４９μｍの光は、光学素子５の光学面に斜入射するが、エシュロン型の回折構造５ａが、波長λ１＝１．４９μｍについては、回折効果を発揮することで１次回折光の光量が最大となるような構成となっているため、入射光に対して実線で示すように角度付けされて回折構造５ａから発生した１次回折光は、受光素子４の受光面に結像し電気信号に変換されるようになっている。かかる電気信号に基づいて、送信された情報を取得することができる。なお、光通信モジュールは、全体としてケース６内に収容されて遮光状態で使用される。
【００５７】
光学素子成形用金型の微細階段状構造ＭＳについて説明する。図８は、上述した光学素子成形用金型の一例にかかる転写成形面を示す拡大断面図である。図８においては、各々４段からなる微細階段状構造は、最も外方に位置する第１の面Ｐ１１と、２段目を形成する第１の面Ｐ１２と、３段目を形成する第１の面Ｐ１３と、底面を形成する第１の面Ｐ１４と、第１の面Ｐ１１，Ｐ１２とを連結する第２の面Ｐ２１と、第１の面Ｐ１２，Ｐ１３とを連結する第２の面Ｐ２２と、第１の面Ｐ１３，Ｐ１４とを連結する第２の面Ｐ２３と、第１の面Ｐ１４と，隣接する構造の第１の面Ｐ１１とを連結する第２の面Ｐ２４とを含み、これらの面はそれぞれ図８の紙面垂直方向に延在しており、それらの面により構成される微細階段状構造は、図８で左右方向に繰り返し形成されている。
【００５８】
ここで重要な特徴は、第２の面Ｐ２１と第１の面Ｐ１２とのなす内角γ、第２の面Ｐ２２と第１の面Ｐ１３とのなす内角γ、及び第２の面Ｐ２３と第１の面Ｐ１４とのなす内角γが、それぞれ鋭角であるという点である。
【００５９】
そこで、本発明者らは、図８に示す光学素子成形用金型を好適に切削加工できる加工装置を創案した。図２に、本実施の形態の加工装置に用いる切削工具の一例の斜視図を示し、図３に、かかる切削工具のすくい面形状を拡大して示す。まず、切削工具について具体的に説明する。図３において、切削工具Ｔは、直線状の第１の縁部Ｅ１と、直線状の第２の縁部Ｅ２と、第１の縁部Ｅ１の端部Ｅ１ｐと第２の縁部Ｅ２の端部Ｅ２ｐとの間に形成され少なくとも一部に直線部を備えた切削部Ｅ３とを有するすくい面ＳＰを具備し、第１の縁部Ｅ１の端部Ｅ１ｐと第２の縁部Ｅ２の端部Ｅ２ｐとの距離（刃幅ともいう）Ｌは、１００μｍ以下であり、第１の縁部Ｅ１と切削部Ｅ３とのなす角度αは鋭角であり、第２の縁部Ｅ２と切削部Ｅ３とのなす角度βは直角もしくは鈍角である。切削部Ｅ３のみならず、第１の縁部Ｅ１の端部Ｅ１ｐと第２の縁部Ｅ２の端部Ｅ２ｐのうち少なくとも一方は、ワークを切削するための加工が施されている。このように鋭角な交差点を持つ直線状の斜面に対応した直線状の部分を含む切削部Ｅ３であるため、切削工具Ｔの加工のための移動が簡単であり、また実加工面と切削面との誤差が生じた場合でも同じ直線部同士の調整のため、調整がしやすいといった効果がある。また、深さの深い溝（例えば図１でいうＰ１４のような面）であっても、切削部Ｅ３の幅と縁部Ｅ１，Ｅ２とは鋭角及び鈍角をもって形成されているため、ノーズ半径に依存したテーパ角度で広がるような構成と異なり、被切削されない被切削部分との干渉等の問題も生じにくいものとなる。
【００６０】
更に、図２に示すように、すくい面ＳＰは、逃げ面ＥＰに対して切削部Ｅ３を介して交差しており、このときすくい面ＳＰと逃げ面ＥＰとのなす角（逃げ角という）σは、０〜３０度、また加工面の粗さの観点から５〜１０度であるとより好ましい。
【００６１】
切削工具Ｔが、鋭角αの角部を有するすくい面ＳＰを具備しているので、かかる鋭角の角部を、図８に示す光学素子成形用金型の第２の面Ｐ２１と第１の面Ｐ１２とのなす内角γ、第２の面Ｐ２２と第１の面Ｐ１３とのなす内角γ、及び第２の面Ｐ２３と第１の面Ｐ１４とのなす内角γに合わせれば（即ちα＝γ：図８の一点鎖線参照）、被切削物に対して走査することで、図８に示す微細階段状構造を切削加工することができる。なお、図３に示すすくい面に対し、鏡像の関係にあるすくい面を含む切削工具も含まれる。
【００６２】
ところで、切削工具Ｔのすくい面の幅が０．０２ｍｍ以下であるような場合、角度αで傾いた切削部Ｅ３を高精度に形成することが困難な場合がある。α≠γであると、その切削工具を用いて製作された光学素子成形用金型において、所望の光学特性を発揮できない光学素子が成形される恐れがある。本実施の形態の加工装置は、切削工具においてα≠γである場合にも、高精度な光学素子成形用金型を製作できる。
【００６３】
図４は、本実施の形態にかかる加工装置の一例であるＸ、Ｚ、Ｙ軸の超精密加工機の斜視図である。図４において、ベースＢＳ上に、Ｘ方向に移動可能なＸ軸ステージＸＳと、それに直交するＺ方向に移動可能なＺ軸ステージＺＳが載置されている。Ｘ軸ステージＸＳ上には、Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向（高さ方向）に移動可能なＹ軸ステージＹＳが載置されており、Ｙ軸ステージＹＳは、回転テーブルＲＴを回転駆動する回転機構ＲＳを支持している。回転テーブルＲＴの周囲には、図２に示す切削工具Ｔがすくい面ＳＰを周方向に向けて取り付けられている。一方、Ｚ軸ステージＺＳ上には、光学素子成形用金型の素材となるワークＷＫが取り付けられている。
【００６４】
図９は、図４に示す加工装置の一部を拡大して示す図である。回転テーブルＲＴの端面ＥＰは、その回転軸線Ｏに対して直交する平面となっている。端面ＥＰには、不図示のボルトにより工具保持部であるホルダＨが取り付けられている。ホルダＨは、端面ＥＰに対して平行な第１の取り付け面Ｈｑと、端面ＥＰに対して垂直に延在する一対の第２の取り付け面Ｈｐ、Ｈｐとを有する。取り付け面Ｈｐの一方にはねじ孔Ｈａ、Ｈａが形成されている。端面ＥＰでの取り付けは、外部からの取り付けがしやすく、複雑な保持機構が不要となるため有益である。
【００６５】
切削工具Ｔには，走査方向に平行な側面としてすくい面に垂直な工具取り付け面Ｔａが形成されており、またホルダＨのねじ孔Ｈａ，Ｈａに対応して皿もみ孔（不図示）が形成されている。このねじ孔と皿もみ孔の中心軸は同一線上にはなく，ねじ孔が少し端面ＥＰ側に偏心している。これにより，ねじ孔Ｈａ，Ｈａに貫通螺合される２本のボルトＢＴ１，ＢＴ２の先端を皿もみ孔に当接係合させることで，ねじ孔と皿もみ孔の中心軸線が一致するように力が働き，工具取り付け面Ｔａを端面ＥＰ側の第１の取り付け面Ｈｑに対して押さえつけ、且つすくい面を第２の取り付け面Ｈｐに当接させつつ固定保持される。ここで、外周側のボルトＢＴ２の近傍において、ホルダＨと切削工具Ｔとの間に、それらとは別体である所定の厚さのシム（第一部材ともいう）ＳＭを介在させることで、切削工具Ｔは端面ＥＰに対して、被加工物であるワークＷＫとの相対移動方向（ここではＸ方向）に平行な軸線回りに（即ち相対移動方向と垂直な面内で）移動し、基準角度（後述）に対して傾き調整可能に取り付けられるようになっている。より具体的には、切削工具Ｔは、工具取り付け面Ｔａを、ワークＷＫの加工面と垂直、且つ走査方向に平行な面に対して傾きをもってホルダＨに取り付けることにより、ワークＷＫに対する切削工具Ｔの切削角度を調整可能としている。
【００６６】
なお、図１１に示すホルダの変形例のように、第１の取り付け面Ｈｑに所定の深さの溝（凹部ともいう）Ｇｖを設け、ここにシムＳＭを装着（保持）するようにしても良い。溝Ｇｖは、シムＳＭの取り付け位置を規定することで、角度調整の精度を高めると共に、その落下を抑制できるという効果を有する。従って、かかる効果を奏する溝Ｇｖであれば、貫通しているか否か、或いはその形状等は任意に設計できる。但し、溝は貫通させるほうが望ましい。溝を貫通させる設計にした場合，溝を研削加工することができ，表面粗さを小さくし，平坦度を向上させることができる。そのため，シムＳＭを装着した場合の密着度が上がり，取り付け精度を向上させることができるからである。なお、回転テーブルＲＴの端面ＥＰ自体を工具保持部として用いても良く、その場合には、端面ＥＰに適宜溝Ｇｖを形成できる。凹部の代わりにシムＳＭが引っかかる凸部を設けても良い。
【００６７】
図１０は、切削工具Ｔにより加工された溝形状を加工方向から見た図である。ここで、図１０において、切削工具Ｔの第１の縁部Ｅ１と切削部Ｅ３とのなす角度αが、溝の角度γより大きいとすると、切削工具Ｔの第１の縁部Ｅ１を、回転テーブルＲＴの端面ＥＰに平行に取り付けた場合、切削部Ｅ３により、図１０でダブルハッチングで示すワークＷＫの領域が余計に切削されてしまい、所望の切削角度γを得ることができない。そこで本実施の形態においては、図９に示すように、端面ＥＰと切削工具Ｔとの間に所定の厚さの第１部材であるシムＳＭを介在させることで、第１の縁部Ｅ１を、端面ＥＰに対して角度（調整角度という）δ傾けている。それにより、切削部Ｅ３の延在する角度は、端面ＥＰに対して角度（切削角度という）γ傾くこととなるので、微細階段状構造を高精度に切削加工できる。明らかであるが、角度αが溝の角度γより小さい場合には、内周側のボルトＢＴ１の近傍にシムＳＭを挿入すればよい。又、調整方法は、シムに限らず、例えば端面ＥＰと切削工具Ｔとの間に挿入されるテーパ状の楔部材などを用いて行っても良い。
【００６８】
次に、工具Ｔの切削角度の具体的な調整方法について説明する。まず、切削工具ＴをホルダＨに対し固定して、図４に示す加工装置に取り付けた上で、ワークＷＫの切削を行う（第一工程）。次に、第一工程で切削されたワークＷＫの工具Ｔにより切削された切削角度を測定する（第二工程）。更に、第二工程で測定された切削角度を基準切削角度として設定する（第三工程）。第三工程で設定した基準切削角度と所望の切削角度とに基づいて切削角度の調整角度を算出する（第四工程）。第四工程で算出された調整角度が調整されるよう、図９に示すようにして、切削工具ＴとホルダＨとの間に所定の厚さのシムＳＭを介在させ、切削工具Ｔを再度固定する（第五工程）。なお、第１工程で行われる切削対象となるワークは、本工程目的が係る切削により転写される切削角度の把握測定であるから、実際に微細形状を切削加工する光学素子金型材料そのものでなくても良い。また、第５工程で固定された切削工具によりワークを切削加工することで得られる切削角度を、再度基準切削角度として設定し直す事により、更に精度の良い調整を行う事も可能である。
【００６９】
本実施の形態の加工装置を用いた発明の加工方法について説明する。図４において、適切な傾き角度で取り付けた切削工具ＴをワークＷＫの側方（図で奥側）における切削開始点に位置させる。まず、Ｙ軸ステージＹＳの位置を調整し、回転機構ＲＳにより回転テーブルＲＴを回転させ、切削工具Ｔをその周方向に回転させる。かかる状態から、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させると、ワークＷＫが、切削工具Ｔの回転軌跡内に相対移動し、それにより加工面（ここでは上面）ＷＰを回転軌跡に沿った円弧状に切削することができる。切削工具Ｔの回転速度に対して、Ｘ軸ステージＸＳの移動速度が遅ければ、円弧状の溝を連続する形で直線溝を形成できる。Ｘ軸ステージＸＳがワークＷＫの全長以上の距離にわたって移動することで、最初の溝加工が終了する。
【００７０】
その後、Ｙ軸ステージＹＳにより切削工具ＴをＹ軸方向に上昇させ、ワークＷＫとの干渉を回避しつつ、Ｘ軸ステージＸＳを逆のＸ方向に移動させまた下降させて切削開始点に戻す。更にＺ軸ステージＺＳにより、切削工具Ｔの刃幅（図３のＬ）以下の所定量だけワークＷＳを相対移動させ、且つＹ軸ステージＹＳにより、微小階段構造の内角γに応じた量だけ切削工具Ｔの位置を相対移動させた後、再び切削工具Ｔを回転させながら、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させることで、次の溝加工を行える。このようにして、溝加工が終了するごとに切削開始点に切削工具Ｔを戻し、その都度Ｙ軸ステージＹＳ及びＺ軸ステージＺＳを微量移動させることで、図８に示すごとき微小階段状構造を形成することができる。
【００７１】
かかる加工方法は、フライカット加工と呼ばれる方法であるが、切削工具Ｔが回転走査しているために、周期的にワークＷＫから離れることから、摩擦熱による切削工具Ｔの温度上昇を抑え、その損耗を抑制することができる。又、切削工具ＴがワークＷＫから周期的に離れるので、切削加工により生じた切れ粉を自然に除去することが可能となる。
【００７２】
なお、切削工具Ｔは、すくい面にバックテーパを有すると、端面ＥＰに対して角度δ傾けて取り付けた場合における、第１の縁部Ｅ１による切削を抑えて高精度な形状を加工できるので好ましい。「バックテーパを有する」とは、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２の間の距離Ｗが、切削部Ｅ３から切削工具の長さ方向（図３の紙面縦方向：矢印Ｖ方向）に切削部Ｅ３から離れるに従って幅狭の形状となっている事をいう。この場合、バックテーパ角（テーパー角度ともいう）θは０°＜θ≦０．５°の範囲に設定される事が好ましい。なおバックテーパ角とは、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２とが互いに並行な線に対しての成す角θをいう。この場合、幅狭の方向を正としている。なお、すくい面は歯元に向かって幅広となっていても良く、その場合テーパ角は−０．５〜０の範囲設定が好ましい。
【００７３】
フライカット加工においては、切削工具Ｔを回転させるので、すくい面にバックテーパを有すると、工具回転軌跡が工具刃先先端（切削部Ｅ３）を投影したものとなるので、それにより形成される溝の側面を平行に加工できる。しかしながら、バックテーパ角を大きくしすぎると、刃先の剛性が低下し折損の恐れもあるので、０．５度以内とするのが良い。なおシェービング加工においては、切削工具Ｔは固定した状態でワークＷＫに対して走査するので、すくい面ＳＰの形状が、そのままワークＷＫに転写されることとなる。従って、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２の平行度が悪いと、ワークＷＫに転写形成される溝の側面の形状精度が悪くなる。そこで、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２の傾きは、±０．５度以内に抑え、出来るだけテーパ角は持たせない事が好ましい。
【００７４】
図５は、別な実施の形態にかかる加工装置の一例であるＸ、Ｚ、Ｙ軸の超精密加工機の斜視図である。図５において、ベースＢＳ上に、Ｘ方向に移動可能なＸ軸ステージＸＳと、それに直交するＺ方向に移動可能なＺ軸ステージＺＳが載置されている。Ｘ軸ステージＸＳ上には、Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向（高さ方向）に移動可能なＹ軸ステージＹＳが載置されており、Ｙ軸ステージＹＳは、図２に示す切削工具Ｔを、下面ＨＤＰに傾き調整可能に取り付けた保持部ＨＤを支持している。切削工具Ｔのすくい面ＳＰは、Ｘ方向に向いている。一方、Ｚ軸ステージＺＳ上には、光学素子成形用金型の素材となるワークＷＫが取り付けられている。
【００７５】
本実施の形態にかかる加工装置を用いた加工方法について説明する。図５において、図９に示す形態と同様に、工具取り付け面ＴａをワークＷＫの加工面と垂直な面に傾きをもってホルダＨに取り付けることにより、ワークＷＫに対する切削角度を調整可能としている切削工具Ｔを、ワークＷＫの側方（図で奥側）における切削開始点に位置させる。Ｙ軸ステージＹＳの位置を調整し、かかる状態から、Ｘ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させると、切削工具ＴがワークＷＫに対して相対移動し、それにより加工面（ここでは上面）ＷＰを直線状に切削することができる。Ｘ軸ステージＸＳがワークＷＫの全長以上の距離にわたって移動することで、最初の溝加工が終了する。
【００７６】
その後、Ｙ軸ステージＹＳにより切削工具ＴをＹ軸方向に上昇させ、ワークＷＫとの干渉を回避しつつ、Ｘ軸ステージＸＳを逆のＸ方向に移動させまた下降させて切削開始点に戻す。更にＺ軸ステージＺＳにより、切削工具Ｔの刃幅（図３のＬ）以下の所定量だけワークＷＳを相対移動させ、且つＹ軸ステージＹＳにより、微小階段構造の内角γに応じた量だけ切削工具Ｔの位置を相対移動させた後、再びＸ軸ステージＸＳをＸ方向に移動させることで、次の溝加工を行える。このようにして、溝加工が終了するごとに切削開始点に切削工具Ｔを戻し、その都度Ｙ軸ステージＹＳ及びＺ軸ステージＺＳを微量移動させることで、図１に示すごとき微小階段状構造を形成することができる。
【００７７】
かかる加工方法は、ルーリングもしくはシェービング加工と呼ばれる方法であるが、切削工具Ｔが直線状に走査されるので、切削面の面粗度を向上させることができる。
【００７８】
ルーリング加工においては、切削工具Ｔは固定した状態でワークＷＫに対して走査するので、すくい面ＳＰの形状が、そのままワークＷＫに転写されることとなる。従って、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２の平行度が悪いと、ワークＷＫに転写形成される溝の側面の形状精度が悪くなる。そこで、第１の縁部Ｅ１と第２の縁部Ｅ２の傾きは、±０．５度以内に抑えることが好ましい。
【００７９】
（実施例）
本発明者は、図４に示す直交３軸の可働ステージと、ダイヤモンド工具を回転させる回転機構を有する超精密加工機を用いて、被加工物を切削加工した。図４に示すとおり、定盤上にＸ軸方向に駆動するＸ軸テーブルとＺ軸方向に駆動するＺ軸テーブルが取り付けられている。Ｘ軸テーブル上には、Ｙ軸方向に駆動するＹ軸ステージが取り付けられ、Ｙ軸ステージ上にダイヤモンド工具を回転させるための回転機構が取り付けられている。その回転軸はＺ軸と平行である、また、Ｚ軸上には、被加工物が固定される。
【００８０】
この場合は角度調整を行うための刃先形状の転写が目的であるため、被削性の良い無酸素銅を被加工物とした。エシェロン形状を加工するために製作した工具刃先形状の仕様は、図３にあるところの角度α＝８６．３°、角度β＝９３．７°、角度θ＝０．５°、刃幅Ｌ＝１８.５μｍ、刃先長Ｖ＝２０μｍである。
【００８１】
切削工具は図９のように、切削工具に施した皿もみ孔を取り付け用の偏心ボルトで押さえつけることにより固定するが、皿もみ孔の中心軸線と偏心ボルトの中心軸線が偏心しており、偏心ボルトを締め付けることによって、偏心ボルトと皿もみ孔の中心軸線同士が近づこうとし、結果として切削工具がホルダに確実に接触するようになっている。
【００８２】
まず、現状の工具刃先形状を知るために、シムを挟まずに工具を固定し、無酸素銅ブロックを１ラインだけ加工した。すると、加工面には工具形状である１本の溝が形成される。
【００８３】
その溝断面をＳＥＭで観察し、各寸法を測定した。結果、加工されていた寸法から切削角度はα＝８５．９°、角度β＝９４．１°であった。なお、刀幅は１８．２μｍであった。所望の切削角度、即ち実際に加工したい切削角度は、仕様にある角度α＝８６．３°、角度β＝９３．７°であり、よって調整角度として約０．４°が算出される。そこで、工具取り付け基準面（図９ではホルダ）と工具シャンクとの間にシムを挟んで調整することとした。
【００８４】
工具シャンクの接触長は１０ｍｍであるため、９ｍｍの位置に６０μｍのシムを挟むことで角度は０．３８°修正されることとなる。シムを挟み、角度修正をした後、再度無酸素銅を１ライン加工し、その構断面をＳＥＭで観察した、結果、加工された溝形状は所望の角度α＝８６．３°、角度β＝９３．７°となっていた。算出した調整角度が０．４°であるのに対し、実際の調整角度が０．３８°であり、ほぼ意図通りの精度の高い角度調整を行う事が出来た。
【００８５】
このセッティングでの角度情報を用いてエシェロン形状加工プログラムを作成し、実際にエシェロン形状加工を行ったところ、Ｐ１１〜Ｐ１４の面を加工する際の工具角度入力誤差による工具通過痕がＳＥＭ観察でも見られず、角度調整・角度測定は良好に行われていることが分かった。また、加工した金型を用いてレンズを成形し、回折光の波長分布を測定したところ、プログラム作成時に入力した角度に対応する分布が見られ、ここでも加工した角度が所望のものであったことが確かめられた。
【００８６】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、ホルダＨの第２の取り付け面Ｈｐ（図９参照）と切削工具Ｔとの間に、それらとは別体である所定の厚さのシム（第一部材ともいう）ＳＭを介在させることで、切削工具Ｔを、被加工物であるワークＷＫとの相対移動方向（ここではＸ方向）に平行な方向に移動させることで、基準角度に対して傾き調整可能に取り付けられるようにしても良い。本実施の形態では、第１の縁部と切削部とのなす角度が鋭角のすくい面を有する切削工具を用いたが、第１の縁部と切削部とのなす角度が直角又は鈍角のすくい面を有する切削工具を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施の形態による切削工具及び加工方法により形成された光学素子成形用金型の断面図である。
【図２】本実施の形態の加工装置に用いる切削工具の一例の斜視図である。
【図３】本実施の形態の加工装置に用いる切削工具の一例のすくい面形状を拡大して示す図である。
【図４】本実施の形態にかかる加工装置の一例であるＸ、Ｚ、Ｙ軸の超精密加工機の斜視図である。
【図５】本実施の形態にかかる加工装置の一例であるＸ、Ｚ、Ｙ軸の超精密加工機の斜視図である。
【図６】光通信モジュールの概略的断面図である。
【図７】図１１（ａ）は、光学素子５を光ファイバ側から見た図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の光学素子５を光軸と垂直線とを含む面で切断して示す（矢視Ｂ−Ｂ）断面図である。
【図８】光学素子成形用金型の一例にかかる転写成形面を示す拡大断面図である。
【図９】図４に示す加工装置の一部を拡大して示す図である。
【図１０】切削工具Ｔにより加工された溝形状を加工方向から見た図である。
【図１１】ホルダの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 光ファイバ
１ａ 端面
２ 基板
３ 保持体
４ 受光素子
５ 光学素子
５ａ 回折構造
５ｂ 階段格子
６ ケース
７ 発光素子ユニット
７ａ 発光素子
７ｂ レンズ
８ コネクタ
ＢＭ 胴型
ＢＳ ベース
ＢＴ１，ＢＴ２  ボルト
Ｅ１ 第１の縁部
Ｅ１ｐ 第１の縁部の端部
Ｅ２ 第２の縁部
Ｅ２ｐ 第２の縁部の端部
Ｅ３ 切削部
ＥＰ 逃げ面
ＨＤ 保持部
ＬＭ 下型
ＭＳ 微細階段状構造
ＯＰ１ 転写光学面
ＯＰ２ 転写光学面
Ｐ１１〜Ｐ１４ 第１の面
Ｐ２１〜Ｐ２４ 第２の面
ＲＳ 回転機構
ＲＴ 回転テーブル
ＳＭ  シム
ＳＰ すくい面
Ｔ 切削工具
ＵＭ 上型
ＷＫ ワーク
ＸＳ Ｘ軸ステージ
ＹＳ Ｙ軸ステージ
ＺＳ Ｚ軸ステージ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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