Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2004001222A - Micropattern working method and micropattern processing device - Google Patents

Micropattern working method and micropattern processing device Download PDF

Info

Publication number
JP2004001222A
JP2004001222A JP2003177659A JP2003177659A JP2004001222A JP 2004001222 A JP2004001222 A JP 2004001222A JP 2003177659 A JP2003177659 A JP 2003177659A JP 2003177659 A JP2003177659 A JP 2003177659A JP 2004001222 A JP2004001222 A JP 2004001222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting
fine pattern
cutting tool
master
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003177659A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4328569B2 (en
Inventor
Shusaku Nishiyama
西山 秀作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2003177659A priority Critical patent/JP4328569B2/en
Publication of JP2004001222A publication Critical patent/JP2004001222A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4328569B2 publication Critical patent/JP4328569B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micropattern working method and a micropattern processing device preferably used to form a nest with a micropattern arranged in a mold, efficiently-forming the nest containing a micropattern with a high degree of accuracy. <P>SOLUTION: In the micropattern working method, a turning tool 40 is used to form the micropattern for a cutting master 10 used in forming the nest. When cutting the cutting master 10 with the turning tool 40, a surfactant-containing cutting oil 44 is used for the work. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細パターン加工方法及び微細パターン加工装置に係り、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微細パターン加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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、通常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、従来ではこの位置合わせを顕微鏡を用いて行なっていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
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、1/10μm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、加工中にすで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微細パターン加工装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、次に述べる手段を講じることにより解決することができる。
【0024】
また、請求項1記載の発明では、
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、
前記切削マスタを前記バイトにより切削加工する際、界面活性剤を添加した切削油を用いて切削加工を行なうことを特徴とするものである。
【0025】
また、請求項2記載の発明では、
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、
前記切削マスタを前記バイトにより切削加工する際、
前記バイトの平面方向の移動は許容し、前記バイトの高さ方向の移動を固定した状態で加工を行なうことを特徴とするものである。
【0026】
また、請求項3記載の発明では、
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を平面化する前加工を前記バイトの送り方向と同一方向に実施し、
その後に前記切削マスタを前記バイトにより切削加工して前記微細パターンを形成することを特徴とするものである。
【0027】
また、請求項4記載の発明では、
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、
先ず前記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ものである。
【0028】
また、請求項5記載の発明では、
前記請求項4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ものである。
【0029】
また、請求項6記載の発明では、
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装置において、
前記バイトの切削位置に向け切削油を供給する切削油供給部と、前記バイトの切削位置に向け防錆油を供給する防錆油供給部とを設け、
前記切削油と前記防錆油が同時に前記バイト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。
【0030】
また、請求項7記載の発明では、
入れ子を形成する際に用いられる切削マスタを装着するテーブルと、該テーブルを移動させる駆動装置とを有する送り機構を具備し、
前記送り機構により前記テーブルを介して前記切削マスタを送りつつ、バイトを用いて前記切削マスタに微細パターンを形成する微細パターン加工装置において、
前記送り機構に、前記テーブルを移動させる駆動手段として油圧シリンダーを用いると共に、前記テーブルに油静圧案内面を設けたことを特徴とするものである。
【0031】
更に、請求項8記載の発明では、
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装置において、
前記切削マスタの加工位置を撮像するよう構成された撮像手段と、
前記バイトの画像を前記撮像手段の撮像領域に重畳させるバイト画像重畳手段と、
前記バイト位置を前記画像重畳手段に対し移動調整しうる位置調整手段と
を設けたことを特徴とするものである。
【0032】
上記した各手段は、次のように作用する。
【0033】
請求項1記載の発明によれば、
切削マスタをバイトにより切削加工する際、界面活性剤を添加した切削油を用いて切削加工を行なうことにより、界面活性剤の添加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を供給することが可能となり、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。
【0034】
また、請求項2記載の発明によれば、
切削マスタをバイトにより切削加工する際、バイトの平面方向の移動は許容し、バイトの高さ方向の移動を固定した状態で加工を行なうことにより、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できる。
【0035】
また、請求項3記載の発明によれば、
先ずブランク状態の切削マスタの表面を平面化する前加工をバイトの送り方向と同一方向に実施し、その後に切削マスタをバイトにより切削加工して微細パターンを形成することにより、前加工により表面の凹凸等を除去することができ、切れ刃損傷の発生を低減することができる。
【0036】
また、請求項4記載の発明によれば、
先ずブランク状態の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、その後に切削マスタ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することにより、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。
【0037】
また、請求項5記載の発明によれば、
切削マスタ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、この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により、応力割れや鏡面性劣化などを発生することなく硬化処理を行なうことができる。
【0038】
また、請求項6記載の発明によれば、
バイトの切削位置に向け切削油を供給する切削油供給部と、バイトの切削位置に向け防錆油を供給する防錆油供給部とを設け、この切削油と防錆油が同時にバイトの切削位置に供給される構成としたことにより、加工中において切削マスタに酸化が発生することを防止することができる。
【0039】
また、請求項7記載の発明によれば、
切削マスタを装着するテーブルとこのテーブルを移動させる駆動装置とを有する送り機構に、前記テーブルを移動させる駆動手段として油圧シリンダーを用いると共にテーブルに油静圧案内面を設けたことにより、送り時において振動の発生を抑制することができ、よって被加工面にスジが発生することを防止することができる。
【0040】
更に、請求項8記載の発明によれば、
切削マスタの加工位置を撮像するよう構成された撮像手段と、バイトの画像を前記撮像手段の撮像領域に重畳させるバイト画像重畳手段と、バイト位置を画像重畳手段に対し移動調整しうる位置調整手段とを設けたことにより、バイト位置と切削マスタの加工位置とを同一画面に表示しつつバイトの位置調整処理を行なうことが可能となるため、位置調整処理を容易に行なうことができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【0042】
図1は、本発明の第1実施例である金型の製造方法を示す図である。本実施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。
【0043】
また、本実施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。本実施例では、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。
【0044】
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、後述する各実施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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
本実施例のように、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。
【0048】
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。本実施例で示す金型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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
続いて、本発明の第2実施例である金型の製造方法について説明する。
【0053】
図2は、本発明の第2実施例である金型23の製造方法を示す図である。本実施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。
【0054】
本実施例において入れ子21を製造するには、第1実施例と同様に、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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
この際、本実施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0.1〜0.5 mm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。
【0058】
本実施例においても第1実施例と同様に、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、更にこの転写マスク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。
【0059】
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。
【0060】
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。このため本実施例では、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。
【0061】
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。本実施例で示す金型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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
この際、モールド樹脂24はキャビティ内を移動するが、本実施例においても金型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。
【0066】
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。
【0067】
続いて、本発明の第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。本実施例に係る微細パターンの形成方法は、前記した切削マスク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。
【0068】
図3は、本発明の第1実施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。本実施例では、同図に示されるように、金属よりなる切削マスク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。
【0069】
具体的には、切削マスク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)。
【0070】
上記のように金属よりなる切削マスク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。
【0071】
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。
【0072】
これに対し、本実施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。
【0073】
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。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。
【0074】
続いて、本発明の第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。図4(A)は、本発明の第2実施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。
【0075】
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。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。
【0076】
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。
【0077】
これに対し本実施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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
続いて、本発明の第3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。図5(A)は、本発明の第3実施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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
これに対し本実施例では、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。
【0084】
即ち、本実施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。
【0085】
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。
【0086】
続いて、本発明の第4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。
【0087】
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0.3 mm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い微細パターンを形成することとしている。
【0088】
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。
【0089】
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0.3 mm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時のバイト40(40A〜40C)の切れ刃46を拡大して示す図である。
【0090】
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0.3 mm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時のバイト40Aの切れ刃46を拡大して示している。
【0091】
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0.3 mm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時のバイト40Bの切れ刃46を拡大して示している。
【0092】
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0.3 mm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時のバイト40Cの切れ刃46を拡大して示している。
【0093】
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。
【0094】
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切削加工を行ない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。
【0095】
続いて、本発明の第5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4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。
【0096】
図7は、上記のニッケル層に対し熱処理を実施した時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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
続いて、本発明の第1実施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、本発明の第1実施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。
【0100】
本実施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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
続いて、本発明の第2実施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、本発明の第2実施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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
以下、送り機構70の各構成要素について説明する。
【0107】
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。
【0108】
本実施例では、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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
このように本実施例によれば、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。
【0112】
続いて、本発明の第3実施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、本発明の第3実施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。
【0113】
本実施例では、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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
従って、本実施例では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。
【0117】
図13は、本実施例において、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。
【0118】
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。
【0119】
また、本実施例では、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は水平方向に移動させる時は、プリズム82と一体的に移動する構成とされている。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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)。
【0123】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【0124】
請求項1記載の発明によれば、界面活性剤の添加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を供給することが可能となり、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。
【0125】
また、請求項2記載の発明によれば、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できる。
【0126】
また、請求項3記載の発明によれば、前加工により表面の凹凸等を除去することができ、切れ刃損傷の発生を低減することができる。
【0127】
また、請求項4記載の発明によれば、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。
【0128】
また、請求項5記載の発明によれば、応力割れや鏡面性劣化などを発生することなく硬化処理を行なうことができる。
【0129】
また、請求項6記載の発明によれば、加工中において切削マスタに酸化が発生することを防止することができる。
【0130】
また、請求項7記載の発明によれば、送り時において振動の発生を抑制することができ、よって被加工面にスジが発生することを防止することができる。
【0131】
更に、請求項8記載の発明によれば、バイト位置と切削マスタの加工位置とを同一画面に表示しつつバイトの位置調整処理を行なうことが可能となるため、位置調整処理を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施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】本発明の第2実施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】本発明の第1実施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】本発明の第2実施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】本発明の第3実施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】本発明の第4実施例である微細パターン加工方法を実施した時の効果を説明するための図である。
【図7】本発明の第5実施例である微細パターン加工方法を実施した時の効果を説明するための図である(その1)。
【図8】本発明の第5実施例である微細パターン加工方法を実施した時の効果を説明するための図である(その2)。
【図9】本発明の第1実施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】本発明の第2実施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】本発明の第3実施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】本発明の第3実施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】本発明の第3実施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】
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
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a micropattern processing method and a micropattern processing apparatus, and more particularly to a micropattern processing method and a micropattern processing apparatus suitable for use in forming a nest having a fine pattern disposed in a mold.
[0002]
[Prior art]
For example, a prism sheet or a prism light guide used in a backlight device of a liquid crystal display is formed of a resin, and has a fine surface on its surface to improve the state of emitted light (for example, a scattering state). A pattern (specifically, a saw-like pattern) is formed.
[0003]
Generally, this type of prism sheet or prism light guide is manufactured using a mold. Further, since a prism sheet or a prism light guide usually has a complicated shape, a mold using a nest is used as a mold.
[0004]
Further, the fine pattern on the mold side corresponding to the fine pattern formed in the nest is formed on the nest side, so that it is necessary to form a fine pattern in the nest. At this time, a mold for a plastic optical component having a fine pattern requires extremely high shape precision and mirror finish.
[0005]
As described above, since the nest needs to be formed with high precision, conventionally, as a method for forming the nest, an electric casting method, precision machining (precision cutting), or the like has been used. In addition, since it is difficult to obtain a large number of pieces by the conventional manufacturing method, nests are manufactured by individually processing each one.
[0006]
Specifically, when the nest is manufactured by using the electroforming method, a nest having a relatively large thickness is integrally manufactured, and thus the nest formed by the electroforming method has a large thickness. It had a configuration having a cast layer.
[0007]
In addition, when nesting is manufactured using precision cutting, cutting is usually performed using a cutting tool, but light oil or kerosene has been used as the cutting oil used in this cutting. . Further, when supplying the cutting oil to the cutting position, the cutting oil is mixed with air by air blow to form a mist, and the mist-shaped cutting oil is supplied to the cutting position.
[0008]
Further, since the fine pattern is a saw-like pattern as described above, it is necessary to form many triangular groove-like patterns. For this reason, conventionally, when a fine pattern is formed using precision cutting, after processing one triangular groove-shaped pattern, the cutting tool is once lifted up and separated from the nest, until the position of the next pattern to be formed The cutting tool was moved, and the next triangular groove-like pattern was processed thereon. That is, conventionally, it was necessary to move the cutting tool in both the plane direction and the vertical direction with respect to the nested processing surface.
[0009]
In addition, when performing pre-processing on the nesting surface before performing precise cutting, grinding has conventionally been performed in the longitudinal direction of the material. In addition, as a material of the nest, a soft material having good machinability such as aluminum, copper, or brass is generally applied, and thereby, the machinability has been improved.
[0010]
In addition, a machining apparatus that performs precision cutting is provided with a feed mechanism for feeding a nest that is a workpiece. The feed mechanism has a stage on which a nest is mounted, and a drive device for driving the stage. Conventionally, a ball screw mechanism has been used as a driving device, and a configuration using a roller guide surface has been generally used to guide the movement of a stage.
[0011]
Further, at the time of machining, it is necessary to align the tip of the cutting tool with the machining start position with high precision. Conventionally, this alignment has been performed using a microscope.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional method, since the nesting is individually performed one by one, a processing error necessarily occurs in each nest to be manufactured. However, in a plastic optical component having a fine pattern, a change of about 1/10 μm also affects the optical characteristics, and thus the conventional manufacturing method has a problem that the reproducibility of the optical characteristics is deteriorated.
[0013]
In addition, when a plurality of plastic optical components are taken by mounting a plurality of nests having such processing variations in a mold, the flow error of the resin in the cavity of the mold becomes uneven due to this processing error, Therefore, man-hours were required to adjust the gate balance.
[0014]
Further, in the case where a nest is conventionally manufactured by using an electroforming method, since an integrated mold nest having a thick electroformed layer has been manufactured, generally, a long number of days of about 30 to 50 days is required to manufacture the nest. This is necessary, and there is a problem in that nesting is complicated.
[0015]
In the case where nests are manufactured using precision cutting, conventionally, light oil or kerosene is used as cutting oil, mixed with air blow and supplied in the form of mist. On the contrary, in the case of micro-mirror cutting with a diamond tool, the clearance (flank, rake face) in the area being cut is small and there is a shortage of cutting oil supply. However, there is a problem that the steel is easily worn and damaged.
[0016]
Conventionally, when a fine pattern is formed using precision cutting, after processing one triangular groove pattern, the cutting tool is once raised upward, separated from the nest, and then the position of the next pattern to be formed. The cutting tool was moved until the next pattern was processed.
[0017]
However, in this processing method, the cutting tool involves an operation of moving the cutting tool in the vertical direction, so that even if the patterns are adjacent to each other, the cutting tool height and posture (angle) slightly change, and therefore, the gloss of the processing surface changes. There was a problem that it would.
[0018]
Also, in the past, grinding was performed in the longitudinal direction of the material as pre-processing, but when fine mirror surface pattern cutting is performed with grinding processing, surface irregularities due to grinding marks and abrasive grains that bite intermittently hit the cutting edge. , Causing cutting edge damage and shortening the tool life.
[0019]
In the past, soft materials with good machinability such as aluminum, copper and brass were used as nesting materials.However, these metals are soft and deteriorate quickly when used directly in a mold. There is a problem that the number of formed resin molded articles is small and the mold life is short. In addition, since aluminum, copper, brass, and the like are easily oxidized, some materials have already started to be oxidized during processing, and have lost their mirror-like properties when processing is completed.
[0020]
Conventionally, a feed mechanism for feeding a nest as a workpiece is a ball screw mechanism and a roller guide surface is used to guide the movement of the stage. As a result, there is a problem that a streak is generated such that the cutting tool or the insert vibrates and intersects the slope of the triangular groove at an angle almost perpendicular to the cutting tool feeding direction.
[0021]
Further, in the related art, since a microscope is used to align the tip of the cutting tool with the processing start position, it is difficult to determine a reference portion when a fine pattern already exists on the entire surface of the nest.
[0022]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a fine pattern processing method and a fine pattern processing apparatus capable of forming a nest having a fine pattern with high accuracy and efficiency.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The above problem can be solved by taking the following measures.
[0024]
According to the first aspect of the present invention,
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
When cutting the cutting master with the cutting tool, the cutting is performed using a cutting oil to which a surfactant is added.
[0025]
In the invention according to claim 2,
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
When cutting the cutting master with the cutting tool,
The cutting tool is characterized in that the cutting tool is allowed to move in the plane direction, and is processed in a state where the cutting tool is fixed in the height direction.
[0026]
In the invention according to claim 3,
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
First, perform pre-processing to flatten the surface of the cutting master in a blank state in the same direction as the feed direction of the cutting tool,
Thereafter, the cutting master is cut by the cutting tool to form the fine pattern.
[0027]
In the invention according to claim 4,
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
First, a nickel layer to which at least one of phosphorus and selenium is added is formed on the surface of the cutting master in the blank state,
Thereafter, the nickel layer formed on the surface of the cutting master is cut by the cutting tool to form the fine pattern.
[0028]
In the invention according to claim 5,
The method for processing a fine pattern according to claim 4,
After cutting the nickel layer formed on the surface of the cutting master with the cutting tool to form a fine pattern,
The heat treatment is performed on the cutting master on which the fine pattern is formed, and the annealing process is subsequently performed.
[0029]
In the invention according to claim 6,
In a fine pattern processing device that forms a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
A cutting oil supply unit that supplies cutting oil toward the cutting position of the cutting tool, and a rust preventing oil supply unit that supplies rust preventing oil toward the cutting position of the cutting tool are provided.
The cutting oil and the rust preventing oil are simultaneously supplied to a cutting position of the cutting tool.
[0030]
In the invention according to claim 7,
A table equipped with a cutting master used for forming the nest, and a feed mechanism having a driving device for moving the table,
In the fine pattern processing apparatus that forms the fine pattern on the cutting master using a cutting tool while feeding the cutting master through the table by the feed mechanism,
The feed mechanism is characterized in that a hydraulic cylinder is used as drive means for moving the table, and a hydrostatic guide surface is provided on the table.
[0031]
Further, in the invention according to claim 8,
In a fine pattern processing device that forms a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
Imaging means configured to image the processing position of the cutting master,
Byte image superimposing means for superimposing the image of the byte on an imaging area of the image capturing means;
Position adjusting means capable of moving and adjusting the byte position with respect to the image superimposing means;
Is provided.
[0032]
Each means described above operates as follows.
[0033]
According to the first aspect of the present invention,
When cutting the cutting master with a cutting tool, the cutting is performed using a cutting oil to which a surfactant has been added. Can be supplied, and local heat generation and wear and damage of the cutting tool can be prevented.
[0034]
According to the second aspect of the present invention,
When cutting the cutting master with a cutting tool, movement of the cutting tool in the plane direction is allowed, and by performing processing with the movement of the cutting tool fixed in the height direction, variations in the cutting tool height direction can be eliminated. Therefore, it is possible to prevent the gloss change of the fine pattern.
[0035]
According to the third aspect of the present invention,
First, pre-processing to flatten the surface of the cutting master in the blank state is performed in the same direction as the feed direction of the cutting tool, and then the cutting master is cut by the cutting tool to form a fine pattern, so that the pre-processing Irregularities and the like can be removed, and the occurrence of cutting edge damage can be reduced.
[0036]
According to the fourth aspect of the present invention,
First, a nickel layer to which at least one of phosphorus and selenium is added is formed on the surface of the cutting master in a blank state, and then the nickel layer formed on the surface of the cutting master is cut with a cutting tool to form a fine pattern. The nickel layer having the above composition has a high specularity, is hard and is not easily damaged, and has a high machinability, so that the cutting tool is hardly damaged and a machining with a very long cutting length can be performed.
[0037]
According to the fifth aspect of the present invention,
After the nickel layer formed on the surface of the cutting master is cut by a cutting tool to form a fine pattern, a heating process is performed on the cutting master on which the fine pattern is formed, and then a slow cooling process is performed. Thereby, the hardening treatment can be performed without causing stress cracking, deterioration of mirror finish, and the like.
[0038]
According to the sixth aspect of the present invention,
A cutting oil supply unit that supplies cutting oil toward the cutting position of the cutting tool and a rust prevention oil supply unit that supplies rust-preventive oil toward the cutting position of the cutting tool are provided. With the configuration in which the cutting master is supplied to the position, it is possible to prevent the cutting master from being oxidized during the processing.
[0039]
According to the seventh aspect of the present invention,
A feed mechanism having a table on which the cutting master is mounted and a drive device for moving the table, a hydraulic cylinder is used as drive means for moving the table, and a hydraulic static pressure guide surface is provided on the table. Occurrence of vibration can be suppressed, so that generation of streaks on the surface to be processed can be prevented.
[0040]
Further, according to the invention described in claim 8,
Imaging means configured to image the processing position of the cutting master; byte image superimposing means for superimposing a bite image on the imaging area of the image capturing means; and position adjusting means capable of moving and adjusting the bite position with respect to the image superimposing means. Is provided, it is possible to perform the position adjustment processing of the cutting tool while displaying the cutting tool position and the processing position of the cutting master on the same screen, so that the position adjustment processing can be easily performed.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
FIG. 1 is a view showing a method for manufacturing a mold according to a first embodiment of the present invention. The mold 22 which is the object of the present embodiment is a mold which incorporates the nests 20 and 21 and is molded with a resin. , An optical component 26).
[0043]
Further, the optical component 26 to be molded in the present embodiment needs to form a fine pattern 26a for scattering light (see FIG. 1 (G)) on one surface thereof. Are formed. The present embodiment is characterized by the method of manufacturing the nest 20 having the fine pattern 11, and the other configuration is not different from the conventional manufacturing method. The explanation will be centered.
[0044]
To manufacture the nest 20, first, the cutting master 10 shown in FIG. 1A is prepared. The cutting master 10 is manufactured by a manufacturing method according to each embodiment described later, and a fine pattern 11 corresponding to the fine pattern 26a is formed on one surface thereof with high precision.
[0045]
The cutting master 10 is mounted in a container 12 as shown in FIG. Then, the transfer die 16 is formed by pouring the silicone rubber 14 into the container 12 (molding method). After the transfer mold 16 is formed, the cutting master 10 is subsequently removed from the transfer mold 16 as shown in FIG. At this time, an inverted pattern 15 corresponding to the fine pattern 11 is formed on the transfer die 16.
[0046]
Subsequently, as shown in FIG. 1D, a metal 18 serving as a material of the insert 20 is melted and poured into the transfer mold 16 (precision casting method). Then, after cooling the metal 18 for a predetermined time and hardening the metal 18, the metal 18 is removed from the transfer mold 16, thereby forming the nest 20. At this time, since the reverse pattern 15 is formed on the transfer die 16, the reverse pattern 15 is transferred to the nest 20, whereby the fine pattern 11 is formed on the nest 20.
[0047]
As in the present embodiment, a cutting master 10 on which a fine pattern 11 is formed is formed in advance, and a transfer die 16 is formed from the cutting master 10 by using a molding method. By forming the nest 20 using the precision casting method, it is possible to form a plurality of nests 20 from the same transfer die 16. Therefore, the nest 20 can be formed efficiently, and since the plurality of nests 20 to be formed are formed from the same transfer die 16, all the nests 20 to be formed have the same shape and a processing error. There is no such thing as existing.
[0048]
FIGS. 1F and 1G show a molding process for manufacturing the optical component 26 using the nest 20 manufactured as described above. The mold 22 shown in this embodiment is configured to manufacture two optical components 26 at the same time, that is, to perform so-called multi-cavity.
[0049]
In order to manufacture the optical component 26 using the mold 22, a pair of mold halves 22a and 22b are clamped, and as shown in FIG. The mold resin 24 is charged into a cavity formed between the mold half 22b and the insert 21.
[0050]
At this time, the mold resin 24 moves in the cavity, but since the two nests 20 provided in the mold 22 have the same shape as described above, the flow balance of the mold resin 24 in the mold 22 is maintained. Are made uniform, so that it is not necessary to adjust the gate balance.
[0051]
FIG. 1G shows a state where the optical component 26 is molded and the pair of mold halves 22a and 22b are separated. Since the optical components 26 formed in this manner are formed by the same nest 20, the reproducibility of the optical characteristics can be improved.
[0052]
Next, a method of manufacturing a mold according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0053]
FIG. 2 is a view showing a method of manufacturing a mold 23 according to a second embodiment of the present invention. The mold 23 to which the present embodiment is applied is used when forming a prototype of the optical component 26 by mounting a nest 34 for trial operation. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0054]
In order to manufacture the nest 21 in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the cutting master 10 shown in FIG. 2A in which the fine pattern 11 corresponding to the fine pattern 26a is formed on one surface with high precision. prepare. Then, as shown in FIG. 2B, the cutting master 10 is disposed so as to face the acrylic plate 28, and a pressing plate 30 is disposed on the back surface of the acrylic plate 28. That is, the cutting master 10 and the holding plate 30 are arranged so as to sandwich the acrylic plate 28.
[0055]
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the acrylic plate 28 is pressed by the cutting master 10 and the pressing plate 30 while performing the heat treatment, thereby forming the transfer master 32. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the transfer master 32 is removed from the cutting master 10 and the pressing plate 30 by separating the cutting master 10 from the pressing plate 30. At this time, the transfer pattern 15 is formed on the transfer master 32 by transferring the fine pattern formed on the cutting master 10.
[0056]
When the transfer master 32 is formed as shown in FIG. 2E, electroforming is performed based on the transfer master 32, and as shown in FIGS. Cast plate) is formed.
[0057]
At this time, in the present embodiment, since the nest 34 is a trial operation, its plate thickness is reduced. Specifically, the thickness of the nest 34 is about 0.1 to 0.5 mm, and thus the nest 34 has a sheet shape.
[0058]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a cutting master 10 on which a fine pattern 11 is formed is formed in advance, a transfer master 32 is formed from the cutting master 10, and an electric casting is performed from the transfer mask 32. By forming the nest 34 using the method, it is possible to form a plurality of nests 34 from the same transfer master 32.
[0059]
Therefore, the inserts 34 can be formed efficiently, and since the formed inserts 34 are formed from the same transfer master 32, the inserts 34 to be formed all have the same shape and a processing error. There is no such thing as existing.
[0060]
In addition, since the trial insert 34 is in the form of a thin sheet, it can be mass-produced and can be formed in a short turn. However, in the mounting to the mold 23, the mounting property is deteriorated due to the thinness. For this reason, in this embodiment, this problem is solved by adopting a configuration in which the insert 34 is attracted to the mold 23.
[0061]
FIGS. 2H and 2I show a molding process for manufacturing the optical component 26 using the nest 34 manufactured as described above. The mold 23 shown in this embodiment is also configured to manufacture two optical components 26 at the same time, that is, perform so-called multi-cavity.
[0062]
The mold 23 includes a pair of mold halves 23a and 23b, and a sheet-shaped insert 34 is mounted on the mold halves 23a. At this time, a suction pipe 36 is provided on the mold half 23a, the outer end of which is connected to a suction device (not shown), and the inner end is opened at the mounting position of the insert 34. I have.
[0063]
Therefore, the nest 34 is attached to the mold half 23a, and then a negative pressure is applied to the suction pipe 36 by the suction device, so that the nest 34 is adsorbed to the mold half 23a. With this configuration, even the thin sheet-shaped nest 34 can be reliably mounted on the mold 23 (the mold half 23a).
[0064]
In order to manufacture the optical component 26 using the mold 23 having the above configuration, a pair of mold halves 23a and 23b are clamped and disposed on the mold half 23a as shown in FIG. The mold resin 24 is charged into a cavity formed between the nest 34 and the nest 21 provided in the mold half 23b.
[0065]
At this time, the mold resin 24 moves in the cavity, but also in this embodiment, since the two nests 34 provided in the mold 23 have the same shape, the flow of the mold resin 24 in the mold 23 The balance is made uniform, so that it is not necessary to adjust the gate balance.
[0066]
FIG. 2I shows a state in which the optical component 26 is molded and the pair of mold halves 23a and 23b are separated. Since the optical component 26 formed in this manner is formed by the same nest 34, the reproducibility of its optical characteristics can be improved.
[0067]
Next, a method for forming a fine pattern according to a first embodiment of the present invention will be described. The method for forming a fine pattern according to the present embodiment is applied when the fine pattern 11 is formed on the cutting mask 10 described above.
[0068]
FIG. 3 is a diagram for explaining a method for forming the fine pattern 11 according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in the figure, a cutting tool 40 (diamond cutting tool) is used to form a fine pattern 11 on a cutting mask 10 made of metal.
[0069]
Specifically, a triangular groove pattern is formed by cutting the surface of the cutting mask 10 with a cutting tool 40, and this operation is repeated a plurality of times to arrange a plurality of triangular groove patterns side by side. (See FIG. 5A).
[0070]
When the cutting mask 10 made of metal is cut with the cutting tool 40 as described above, the purpose is to suppress the temperature rise at the cutting position, to improve the workability by the cutting tool 40, and to extend the life of the cutting tool 40. 44 (shown in satin). The cutting oil 44 enters the gap formed between the cutting tool 40 and the surface of the cutting master 10 and the gap formed between the cutting tool 40 and the cutting tool 42 and performs the above-described functions.
[0071]
Conventionally, light oil or kerosene is used as the cutting oil, mixed with air blow and supplied to the cutting position in the form of a mist. On the contrary, in the case of micro-mirror cutting with a diamond tool or the like, the gap (flank face, rake face) in the cutting area is small, and the cutting oil is supplied only to the positions indicated by arrows A2 and B2 in FIG. A shortage of supply caused local heat generation and wear and damage of the cutting tool due to the heat generation.
[0072]
On the other hand, the present embodiment is characterized in that cutting is performed using a cutting oil 44 to which a surfactant is added. Specifically, a surfactant is added to a base oil having a low viscosity and a high flash point such as an electric discharge machining oil, mixed with an air blow, and supplied to the tip of a cutting tool in the form of a mist. In addition, a highly volatile solvent such as IPA (isopropyl alcohol) is mixed, and the heat dissipation effect is enhanced by utilizing the volatility.
[0073]
By using the cutting oil 44 configured as described above, it becomes possible to supply the cutting oil 44 deeper into the gap between the cutting tool and the cutting master in the cutting part. That is, the cutting oil 44, which could be conventionally supplied only up to the position indicated by the arrows A2 and B2 in FIG. 3, can be supplied up to the position indicated by the arrows A1 and B1. Wear and damage can be prevented.
[0074]
Next, a method for forming a fine pattern according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4A is a view for explaining a method for forming a fine pattern according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B shows a conventional method for forming a fine pattern for comparison. ing.
[0075]
First, a conventional method for forming a fine pattern will be described with reference to FIG. In the figure, the movement locus of the cutting tool is indicated by an arrow. As shown in the drawing, when forming a fine pattern using a cutting tool, first, the cutting tool 10 is processed by moving the cutting tool relatively in the direction of arrow Y1 to form one triangular groove pattern. When the processing of the single triangular groove pattern is completed, the cutting tool moves the cutting tool upward by a predetermined amount in the direction of arrow Z1 (ie, upward), and then moves the cutting tool in the direction of arrow Y2, the direction of arrow Z2 (downward), The cutting tool is sequentially moved in the direction of the arrow X2 to move the cutting tool to the next cutting start position on the cutting master 10. Then, the next triangular groove pattern is processed by moving the cutting tool in the direction of the arrow Y1, and thereafter, this operation is repeated to form a fine pattern.
[0076]
However, in this conventional method, since the cutting tool involves an operation of moving the cutting tool in the vertical direction (Z1, Z2 directions), even if the patterns are adjacent to each other, the cutting tool height and the posture (angle) are slightly changed, so that the surface to be processed is glossy Is inconvenient as described above.
[0077]
On the other hand, in the processing method according to the present embodiment, as shown in FIG. 4A, when the cutting master 10 is cut by the cutting tool, the cutting tool 10 is cut in the plane direction (the direction of the arrow X1, X2 and the direction of the arrow Y1, Y2). Is characterized in that machining is performed in a fixed state while movement in the height direction of the cutting tool (in the directions of arrows Z1 and Z2) is fixed.
[0078]
That is, when the processing of one triangular groove pattern is completed, the cutting tool moves in the direction of arrow X1 to move along the locus of the outer circumference of the cutting master 10 indicated by arrow D, and moves to the next cutting start position.
[0079]
As described above, the method of forming the fine pattern without moving the cutting tool in the height direction (the directions of the arrows Z1 and Z2) makes it possible to eliminate the variation in the cutting tool height direction. This makes it possible to prevent a change in gloss.
[0080]
Next, a method for forming a fine pattern according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5A is a view for explaining a fine pattern forming method according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B shows a conventional fine pattern forming method for comparison. ing.
[0081]
First, a conventional method for forming a fine pattern will be described with reference to FIG. The cutting master 10 is formed by casting or the like, but since the surface roughness is large in a blank state immediately after being formed, the cutting master 10 is generally subjected to a grinding process before performing a fine pattern processing. You.
[0082]
However, if a process of forming a fine pattern using the cutting tool 10 is performed on the cutting master 10 in a state in which the grinding process is performed, as shown in FIG. Because of the presence of fine irregularities and cut-off abrasive grains, the cutting tool intermittently hits these irregularities and abrasive grains, causing cutting edge damage and shortening the life of the cutting tool.
[0083]
On the other hand, the present embodiment is characterized in that pre-processing for removing the surface layer is performed on the surface of the cutting master 10 in a blank state where fine irregularities and abrasive grains are present.
[0084]
That is, in the present embodiment, before performing the processing of the fine pattern, for example, an R bit is sent in the same direction as the feeding direction of the bit for forming the fine pattern, and the surface layer (a layer containing fine irregularities and cut-in abrasive grains) is formed. The removal process (this process is called self-cut) is performed.
[0085]
By performing this pre-processing, the surface of the cutting master 10 is flattened, and the smooth surface 52 is formed. Therefore, at the time of processing the fine pattern shown in FIG. 5A, the cutting tool performs cutting on the smooth surface 52 on which fine irregularities and no abrasive grains are present. As a result, the cutting tool does not intermittently hit these irregularities or abrasive grains, thereby preventing the cutting edge from being damaged and extending the cutting tool life.
[0086]
Next, a method for forming a fine pattern according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, first, a nickel layer to which at least one of phosphorus and selenium is added is formed on the surface of the cutting master 10 in a blank state, and then the nickel layer formed on the surface of the cutting master 10 is cut by a cutting tool 40. And thereby forming a fine pattern.
[0087]
More specifically, electroless nickel plating of 13% of phosphorus is formed on a cutting master 10 made of pre-hardened steel to a thickness of about 0.3 mm, and the nickel layer is cut by a cutting tool 40 to form a fine pattern. That is, in the present embodiment, a fine pattern is formed by performing a cutting process on the nickel layer formed on the cutting master 10 instead of directly performing the cutting process on the cutting master 10.
[0088]
The nickel layer having the above composition has a high specularity, is hard and is not easily damaged, and has a high machinability, so that the cutting tool is hardly damaged and a machining with a very long cutting length can be performed.
[0089]
FIG. 6 is a diagram for demonstrating the effect of the method for forming a fine pattern according to the present embodiment. 6 (A) to 6 (C) show a case where various nickel films of about 0.3 mm are formed on a cutting master 10 made of a pre-hardened steel, and a cutting process of a cutting length of 25.5 m is performed on these with a diamond tool. It is a figure which expands and shows the cutting edge 46 of the cutting tool 40 (40A-40C).
[0090]
FIG. 6 (A) relates to the present embodiment, in which a cutting master 10 made of pre-hardened steel is formed by electroless nickel plating of phosphorus 13% to a thickness of about 0.3 mm and a cutting length of 25.5 m is used. The cutting edge 46 of the cutting tool 40A when the cutting process is performed is shown in an enlarged manner.
[0091]
FIG. 6B shows a comparative example, in which an electroless nickel plating of 7% of phosphorus is formed on a cutting master 10 made of pre-hardened steel to a thickness of about 0.3 mm, and a cutting length of 25.5 m is obtained. The cutting edge 46 of the cutting tool 40B when the cutting process is performed is shown in an enlarged manner.
[0092]
Further, FIG. 6C also shows a comparative example, in which an electroless nickel plating containing no phosphorus is formed into a film of about 0.3 mm on a cutting master 10 made of pre-hardened steel, and the cutting length is 25.5 m. The cutting edge 46 of the cutting tool 40C when the cutting process is performed is shown in an enlarged manner.
[0093]
As is clear from FIG. 6 (A), when a nickel layer containing 13% of phosphorus is formed on the cutting master 10 according to the present embodiment, no chipping or wear occurs on the cutting tool 40A. Therefore, it was proved that the bite was hardly damaged.
[0094]
On the other hand, as shown in FIG. 6 (B), when a nickel layer containing 7% of phosphorus is formed on the cutting master 10, a cutting part 48 is generated in the cutting tool 40B. Further, as shown in FIG. 6C, when the cutting master 10 is formed with a nickel layer that does not contain phosphorus, a curved blade wear portion 50 is generated in the cutting tool 40C. Therefore, by forming a nickel layer containing 13% of phosphorus on the cutting master 10 as in the present embodiment and performing a cutting process on the nickel layer to form a fine pattern, the tool life can be extended.
[0095]
Next, a method for forming a fine pattern according to a fifth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a fine pattern is formed by cutting a nickel layer formed on the surface of the cutting master 10 with a cutting tool by performing the above-described fourth embodiment, and then the cutting master on which the fine pattern is formed. 10 is characterized by performing a heating process and subsequently performing a slow cooling process.
[0096]
FIG. 7 shows the relationship between the heating time and the Vickers hardness when heat treatment was performed on the nickel layer, and FIG. 8 shows the Vickers hardness and stress cracking when the cooling was performed after the heat treatment. It is a figure showing a situation.
[0097]
In this embodiment, after the fine pattern is cut into the above-mentioned nickel plating layer (containing 13% of phosphorus), a heat treatment of holding at 300 ° C. for 90 minutes is performed, and then a process of gradually cooling to a normal temperature in a heating furnace is performed. Was. As a result, as shown in FIG. 8, the Vickers hardness was 700 to 900, and the composition was cured to a Vickers hardness of about 750 without generating stress cracking.
[0098]
As described above, by performing an appropriate heat treatment after the nickel layer processing, it is possible to form the cutting master 10 having a high hardness without stress cracking or deterioration of the mirror finish, and thus a highly accurate and highly reliable Manufacturing can be performed.
[0099]
Next, a fine pattern processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is an enlarged view showing a main part of the fine pattern processing apparatus 63 according to the first embodiment of the present invention.
[0100]
The fine pattern processing apparatus 63 according to the present embodiment includes a cutting oil supply nozzle 60 (cutting oil supply unit) that supplies the cutting oil 44 toward the cutting position of the cutting tool 40, and a rust prevention oil 58 similarly to the cutting position of the cutting tool 40. And a rust-preventive oil supply nozzle 62 (rust-preventive oil supply unit) for supplying the cutting oil 44 and the rust-preventive oil 58 from the nozzles 60 and 62 to the cutting position of the cutting tool 40 simultaneously. It is characterized by the following.
[0101]
Specifically, the cutting oil supply nozzle 60 is disposed on the front side (the arrow Y2 side) with respect to the feed direction of the cutting tool 40, and the rust prevention oil supply nozzle 62 is disposed on the rear side (with respect to the feed direction of the cutting tool 40). (Arrow Y1 side).
[0102]
With this configuration, the cutting oil 44 is supplied to the front portion of the cutting tool 40 with respect to the machining position, so that the cutting position can be cooled and the workability can be improved. Further, since the rust-preventive oil 58 is supplied to the rear part of the cutting tool 10 with respect to the processing position, it is possible to prevent oxidation of the cut portion of the cutting master 10 from being generated, thereby preventing the processed surface from being oxidized. Long-term processing becomes possible.
[0103]
Next, a fine pattern processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is an enlarged view showing a main part of a fine pattern processing apparatus 64 according to a second embodiment of the present invention, and specifically shows a feed mechanism 70 for feeding the cutting master 10 during cutting. .
[0104]
The feed mechanism 70 is disposed on a table 68, and roughly includes a sub-table 72, a feed base 74, a hydraulic cylinder 78, and the like. The cutting tool 40 is fixed to a chuck 66 disposed above the feed mechanism 70.
[0105]
Then, the cutting master 10 is fed by the feed mechanism 70 relative to the cutting tool 40 in the direction indicated by the arrow X in the drawing, whereby a fine pattern is formed on the upper surface of the cutting master 10. FIG. 10 shows a state in which the cutting tool 40 is at a position moved upward with respect to the cutting master 10.
[0106]
Hereinafter, each component of the feed mechanism 70 will be described.
[0107]
The sub-table 72 is configured to fix the cutting master 10 thereon by a fixing mechanism (not shown). The sub-table 72 is configured to be able to move in the direction of the arrow X above the feed table 74. Further, the feed table 74 is fixed to the table 68 by a fixture 75.
[0108]
The present embodiment is characterized in that a hydraulic cylinder 78 is used as means for driving the sub-table 72, and a hydrostatic guide surface 76 is provided as guide means for moving the sub-table 72 on the feed base 74. It is. The hydraulic cylinder 78 is configured to directly expand and contract the drive shaft 79 with the supplied hydraulic pressure to directly drive the sub-table 72. Therefore, vibration generated by the hydraulic cylinder 78 is reduced as compared with the conventional case using a ball screw mechanism. be able to.
[0109]
The hydraulic static pressure guide surface 76 has a pair of inclined surfaces, and has a V-shaped groove shape in which the lower portion has an angle of approximately 90 degrees. Further, a triangular projection having an inclined surface corresponding to the hydraulic static pressure guide surface 76 is formed on the sub-table 72, and the triangular projection engages with and is guided by the V-shaped groove shape. The sub-table 72 moves on the feed table 74.
[0110]
Further, an oil film is provided on each inclined surface of the hydraulic static pressure guide surface 76, so that the sub-table 72 is configured to receive the feed table 74 with the hydraulic static pressure. Therefore, even when the hydraulic static pressure guide surface 76 is provided, generation of vibration when the sub-table 72 moves on the feed plate 74 is different from the configuration in which the conventionally used sub-table is guided by the roller guide surface. Can be suppressed.
[0111]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of vibration when the sub-table 72 moves on the feed base 74, and thus the surface of the cutting master 10 is caused by the vibration during the cutting of the fine pattern. The occurrence of streaks can be prevented.
[0112]
Next, a fine pattern processing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. FIGS. 11 and 12 are enlarged views of a main part of a fine pattern processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. Specifically, the vicinity of a cutting tool 40 is enlarged.
[0113]
In this embodiment, the cutting position of the cutting tool 40 is determined using the CCD camera 80 (imaging means). Further, a prism 82 (byte image superimposing means) is provided between the CCD camera 80 and the cutting master 10, so that the state on the cutting master 10 is imaged by the CCD camera 80 via the prism 82. It has become.
[0114]
The prism 82 is disposed so as to be substantially parallel to the cutting tool 40, and a fixed focus lens 86 is provided on an incident surface 84 formed at a lower end thereof. Image light indicating the state on the cutting master 10 enters the prism 82 from the incident surface 84 via the fixed focus lens 86, passes through the prism 82, and enters the CCD camera 80. The fixed focal length lens 86 has a predetermined focal length.
[0115]
A reflecting surface 88 is formed at the lower end of the prism 82 so as to be continuous with the incident surface 84. The reflecting surface 88 is a surface in which the prism 82 is inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the image light, and functions as a half mirror by forming a metal thin film on the surface, for example. The reflection surface 88 is provided so that the image of the cutting tool 40 can be captured by the CCD camera 80.
[0116]
Therefore, in the present embodiment, the CCD camera 80 takes an image of the upper surface of the cutting master 10 and the cutting tool 40 in three different modes. That is, in FIG. 12, an image formed by light passing through the fixed focus lens 86 indicated by an arrow a, an image formed by light passing through an incident surface 84 indicated by an arrow b, and the cutting tool 40 reflected by a reflecting surface 88 indicated by an arrow c. It is an image shown.
[0117]
FIG. 13 shows an image screen 94 imaged by the CCD camera 80 in this embodiment. In the example shown in the figure, the upper part of the imaging screen 94 is the reflection surface area, and the side surface of the cutting tool 40 is displayed. The lower part of the imaging screen 94 is the incident surface area, and the state of the surface of the cutting master 10 is displayed.
[0118]
Further, a lens enlargement area by the fixed focus lens 86 is formed inside the incident surface area, and the state of the surface of the cutting master 10 is displayed in an enlarged state in this lens enlargement area. The striped pattern in the incident surface area shown in FIG. 13 is obtained by capturing the fine pattern 11a.
[0119]
In this embodiment, the prism 82 can be moved in the horizontal direction and the vertical direction by operating the prism positioning dial 90, and the cutting tool 40 is moved vertically with respect to the prism 82 by the cutting tool moving device 92. It is configured to be movable. Note that the cutting tool 40 is configured to move integrally with the prism 82 when the prism 82 is moved in the horizontal direction.
[0120]
In the micropattern processing apparatus having the above-described configuration, in order to position the tip portion 40a of the cutting tool 40 at a predetermined cutting start position, the cutting tool 40 is moved to the same height as the height of the incident surface 84 using the cutting tool moving device 92. The height of the tip portion 40a is determined, and the vertical position is adjusted so that the focal point of the fixed focus lens 86 is positioned on the surface of the cutting master 10.
[0121]
Subsequently, the cutting tool 40 is moved in the horizontal direction together with the prism 82 while looking at the imaging screen 94, and positioning processing is performed so that the tip portion 40a of the cutting tool 40 matches the cutting start position at which the cutting processing is to be started. At this time, since the cutting tool 40 and the cutting master 10 are displayed on the same imaging screen 94, this positioning process can be easily performed.
[0122]
When the positioning between the tip portion 40a of the cutting tool 40 and the cutting start position is completed, the cutting tool 40 is subsequently moved down by the focal length of the fixed focus lens 86, whereby the cutting tool 40 is moved to the cutting start position with high precision. (That is, a state where cutting can be started).
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following various effects can be realized.
[0124]
According to the first aspect of the present invention, the addition of the surfactant makes it possible to supply the cutting oil deeper into the gap between the cutting tool and the cutting master in the cutting part of the cutting tool, thereby causing local heat generation and wear and damage of the cutting tool. Can be prevented from occurring.
[0125]
Further, according to the second aspect of the present invention, it is possible to eliminate the variation in the height direction of the cutting tool, thereby preventing the gloss change of the fine pattern.
[0126]
Further, according to the third aspect of the present invention, it is possible to remove irregularities on the surface by the pre-processing, thereby reducing the occurrence of damage to the cutting edge.
[0127]
According to the invention as set forth in claim 4, the nickel layer has a high specularity, is hard and is not easily scratched, and has a high machinability, so that the cutting tool is hardly damaged, so that a machining with a very long cutting length can be performed. It becomes possible.
[0128]
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the hardening treatment can be performed without causing stress cracking and deterioration of mirror finish.
[0129]
According to the invention of claim 6, it is possible to prevent the cutting master from being oxidized during machining.
[0130]
Further, according to the invention as set forth in claim 7, it is possible to suppress the occurrence of vibration at the time of feeding, so that it is possible to prevent the occurrence of streaks on the surface to be processed.
[0131]
According to the eighth aspect of the present invention, the position of the cutting tool can be adjusted while displaying the position of the cutting tool and the processing position of the cutting master on the same screen. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a method of manufacturing a mold and a method of molding an optical component according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing a mold and a method of molding an optical component according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a fine pattern processing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining a fine pattern processing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining a fine pattern processing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining an effect when a fine pattern processing method according to a fourth embodiment of the present invention is performed.
FIG. 7 is a view for explaining an effect when a fine pattern processing method according to a fifth embodiment of the present invention is performed (part 1).
FIG. 8 is a view for explaining an effect when a fine pattern processing method according to a fifth embodiment of the present invention is performed (part 2).
FIG. 9 is a view for explaining a fine pattern processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining a fine pattern processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view for explaining a fine pattern processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view for explaining a fine pattern processing apparatus according to a third embodiment of the present invention, and is a view showing a configuration near a prism arrangement position.
FIG. 13 is a diagram for describing a fine pattern processing apparatus according to a third embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating an example of a CCD imaging screen.
[Explanation of symbols]
10 Cutting master
11 Fine pattern
15 Inversion pattern
16 transcription type
20,34 nesting
22 Mold
26 Optical parts
28 acrylic board
32 Transfer Master
36 Suction piping
40, 40A-40C bytes
42 cut face
44 Cutting oil
46 Cutting Edge
48 Chipped part
50 Blade wear part
52 smooth surface
58 Rust prevention oil
60 Cutting oil supply nozzle
62 Rust prevention oil supply nozzle
64 Fine pattern processing equipment
68 table
70 feed mechanism
72 sub table unit
74 feed bar
76 Hydraulic static pressure guideway
78 Hydraulic cylinder
80 CCD camera
82 Prism
84 Incident surface
86 fixed focus lens
88 Reflective surface
90 Prism positioning dial
92 byte moving mechanism
94 Imaging screen

Claims (8)

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、
前記切削マスタを前記バイトにより切削加工する際、界面活性剤を添加した切削油を用いて切削加工を行なうことを特徴とする微細パターン加工方法。
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
When the cutting master is cut with the cutting tool, a cutting process is performed using a cutting oil to which a surfactant is added.
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、
前記切削マスタを前記バイトにより切削加工する際、
前記バイトの平面方向の移動は許容し、前記バイトの高さ方向の移動を固定した状態で加工を行なうことを特徴とする微細パターン加工方法。
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
When cutting the cutting master with the cutting tool,
A fine pattern processing method, wherein the bite is allowed to move in a plane direction, and the bite is processed in a fixed state in the height direction.
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を平面化する前加工を前記バイトの送り方向と同一方向に実施し、
その後に前記切削マスタを前記バイトにより切削加工して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。
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
First, perform pre-processing to flatten the surface of the cutting master in a blank state in the same direction as the feed direction of the cutting tool,
Thereafter, the cutting master is cut by the cutting tool to form the fine pattern.
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、
先ず前記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。
In a fine pattern processing method of forming a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
First, a nickel layer to which at least one of phosphorus and selenium is added is formed on the surface of the cutting master in the blank state,
Thereafter, the nickel layer formed on the surface of the cutting master is cut by the cutting tool to form the fine pattern.
請求項4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。
The fine pattern processing method according to claim 4,
After cutting the nickel layer formed on the surface of the cutting master with the cutting tool to form a fine pattern,
A fine pattern processing method, wherein a heating process is performed on the cutting master on which the fine pattern is formed, and then a slow cooling process is performed.
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装置において、
前記バイトの切削位置に向け切削油を供給する切削油供給部と、前記バイトの切削位置に向け防錆油を供給する防錆油供給部とを設け、
前記切削油と前記防錆油が同時に前記バイトの切削位置に供給される構成としたことを特徴とする微細パターン加工装置。
In a fine pattern processing device that forms a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
A cutting oil supply unit that supplies cutting oil toward the cutting position of the cutting tool, and a rust preventing oil supply unit that supplies rust preventing oil toward the cutting position of the cutting tool are provided.
The fine pattern processing apparatus according to claim 1, wherein the cutting oil and the rust-preventive oil are simultaneously supplied to a cutting position of the cutting tool.
入れ子を形成する際に用いられる切削マスタを装着するテーブルと、該テーブルを移動させる駆動装置とを有する送り機構を具備し、
前記送り機構により前記テーブルを介して前記切削マスタを送りつつ、バイトを用いて前記切削マスタに微細パターンを形成する微細パターン加工装置において、
前記送り機構に、前記テーブルを移動させる駆動手段として油圧シリンダーを用いると共に、前記テーブルに油静圧案内面を設けたことを特徴とする微細パターン加工装置。
A table equipped with a cutting master used for forming the nest, and a feed mechanism having a driving device for moving the table,
In the fine pattern processing apparatus that forms the fine pattern on the cutting master using a cutting tool while feeding the cutting master through the table by the feed mechanism,
A fine pattern processing apparatus, wherein a hydraulic cylinder is used as a driving means for moving the table in the feed mechanism, and a hydrostatic guide surface is provided on the table.
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装置において、
前記切削マスタの加工位置を撮像するよう構成された撮像手段と、
前記バイトの画像を前記撮像手段の撮像領域に重畳させるバイト画像重畳手段と、
前記バイト位置を前記画像重畳手段に対し移動調整しうる位置調整手段と
を設けたことを特徴とする微細パターン加工装置。
In a fine pattern processing device that forms a fine pattern using a cutting tool for the cutting master used when forming the nest,
Imaging means configured to image the processing position of the cutting master,
Byte image superimposing means for superimposing the image of the byte on an imaging area of the image capturing means;
A fine pattern processing apparatus, comprising: a position adjusting means capable of moving and adjusting the byte position with respect to the image superimposing means.
JP2003177659A 2003-06-23 2003-06-23 Fine pattern processing method Expired - Fee Related JP4328569B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003177659A JP4328569B2 (en) 2003-06-23 2003-06-23 Fine pattern processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003177659A JP4328569B2 (en) 2003-06-23 2003-06-23 Fine pattern processing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28855797A Division JPH11114967A (en) 1997-10-21 1997-10-21 Manufacture of mold, method and apparatus for processing fine pattern

Related Child Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008104259A Division JP4797041B2 (en) 2008-04-14 2008-04-14 Fine pattern processing method, mold manufacturing method, and optical component manufacturing method
JP2008104260A Division JP4731582B2 (en) 2008-04-14 2008-04-14 Fine pattern processing apparatus and optical component manufacturing method
JP2008104261A Division JP2008183711A (en) 2008-04-14 2008-04-14 Micropattern working device and method of manufacturing optical part

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004001222A true JP2004001222A (en) 2004-01-08
JP4328569B2 JP4328569B2 (en) 2009-09-09

Family

ID=30438356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003177659A Expired - Fee Related JP4328569B2 (en) 2003-06-23 2003-06-23 Fine pattern processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4328569B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006150561A (en) * 2004-12-01 2006-06-15 Nomura Seiki Kk Cutting method and cutting machine for improving surface roughness
WO2007077892A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-12 Zeon Corporation Process for manufacturing metal shaped item
JP2018164956A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 センクシア株式会社 Method of manufacturing grooved plate
CN109551051A (en) * 2018-11-22 2019-04-02 慈溪市悦宇精密模具有限公司 A kind of processing method of car light guiding strip production mould
JP6576594B1 (en) * 2018-10-05 2019-09-18 三菱電機株式会社 Machine tool

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006150561A (en) * 2004-12-01 2006-06-15 Nomura Seiki Kk Cutting method and cutting machine for improving surface roughness
JP4624769B2 (en) * 2004-12-01 2011-02-02 野村Vtc株式会社 Surface roughness improvement cutting method and cutting machine
WO2007077892A1 (en) * 2006-01-05 2007-07-12 Zeon Corporation Process for manufacturing metal shaped item
JPWO2007077892A1 (en) * 2006-01-05 2009-06-11 日本ゼオン株式会社 Manufacturing method of metal molded products
JP2018164956A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 センクシア株式会社 Method of manufacturing grooved plate
JP6576594B1 (en) * 2018-10-05 2019-09-18 三菱電機株式会社 Machine tool
WO2020070884A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-09 三菱電機株式会社 Machining device
WO2020071109A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-09 三菱電機株式会社 Machine device and electrical discharge machining device
TWI794546B (en) * 2018-10-05 2023-03-01 日商三菱電機股份有限公司 Machining device and electrical discharge machining device
CN109551051A (en) * 2018-11-22 2019-04-02 慈溪市悦宇精密模具有限公司 A kind of processing method of car light guiding strip production mould
CN109551051B (en) * 2018-11-22 2022-01-04 慈溪市悦宇精密模具有限公司 Machining method of car lamp light guide strip production mold

Also Published As

Publication number Publication date
JP4328569B2 (en) 2009-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080110869A1 (en) Method of machining mold surface using laser
CA2420648A1 (en) Method of fabricating an injection mold insert for molding lens molds
US20140124965A1 (en) Transfer molding method and transfer molding apparatus
WO2013148660A1 (en) Glass lenticulars for autostereoscopic display
JP2006147817A (en) Laser processing equipment and method
JP2004001222A (en) Micropattern working method and micropattern processing device
US20110181961A1 (en) Mold, Method of Manufacturing Mold, Method of Manufacturing Wafer Lens, and Wafer Lens
US11358311B2 (en) Optical element and method for manufacturing optical element
JPH11114967A (en) Manufacture of mold, method and apparatus for processing fine pattern
JP2004001535A (en) Method for manufacturing mold
JP4797041B2 (en) Fine pattern processing method, mold manufacturing method, and optical component manufacturing method
JP2008183711A (en) Micropattern working device and method of manufacturing optical part
JP4731582B2 (en) Fine pattern processing apparatus and optical component manufacturing method
JP2016107484A (en) Die on which fine grooves are formed, and method for manufacturing the same
JP5652027B2 (en) Plastic molded product, method for molding plastic molded product, and optical scanning device having the plastic molded product
JP2016118665A (en) Method for manufacturing optical element
JP2007161508A (en) Method for machining mold for forming optical component, mold, and optical component
JP5589389B2 (en) Plastic molded product, method for molding plastic molded product, and optical scanning device having the plastic molded product
JP2008150225A (en) Press mold for molding glass optical device and manufacturing method and manufacturing apparatus therefor
JP4666523B2 (en) Sidelight type light guide plate injection compression molding die and side light type light guide plate
JP4470446B2 (en) Optical device stage and manufacturing method thereof
JP2013254145A (en) Method for manufacturing micromirror array
US20090256272A1 (en) Mold Fabrication Method and Projection Optical System Reflection Mirror
JP2651260B2 (en) Manufacturing method of glass optical parts
TWI377112B (en) Method of polishing

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061024

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090609

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090615

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees