JP2001324682A - イメージファイバスコープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチングや電解加工におけるその場観察を
可能とするため、腐食性溶液や腐食性ガス雰囲気に対す
る耐性に優れたイメージファイバスコープを提供するこ
とにある。 【解決手段】 イメージガイドファイバ２と、イメージ
ガイドファイバ２の一端に取り付けられる対物レンズ３
と、対物レンズ３を保護するための保護用チューブ４と
を少なくとも有するイメージファイバスコープ１におい
て、外表面の一部又は全部にポリパラキシリレンによる
透明な皮膜５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はイメージファイバス
コープ、特にエッチング液や電解加工液といった腐食性
溶液またはエッチングガスといった腐食性ガス雰囲気に
対する耐性に優れたイメージファイバスコープに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エッチング技術を用いてシリコン
基板上に機械部品を形成するマイクロマシニングについ
ての研究開発が行われている。また、エッチング技術の
みではマイクロマシンを構成する微小な三次元構造体の
形成が困難であるため、このような三次元構造体部品を
作製する技術としてマイクロ放電加工の研究開発も行わ
れている。

【０００３】エッチング技術としては、例えばＫＯＨ水
溶液などのエッチング液を用いたシリコンの異方性エッ
チングがよく知られている。また、ＹＡＧレーザなどの
レーザを用いたレーザアシストエッチングも知られてい
る。レーザアシストエッチングは塩素ガスやＳＦ₆など
のエッチングガス雰囲気中においたシリコン基板にＹＡ
Ｇレーザを照射し、局所的に反応を起こして、シリコン
をエッチングするものである。これらエッチング技術に
おいて加工状態や加工精度の検査は重要であり、検査の
結果によってはエッチング部位を修正する必要もある。

【０００４】ところで、従来のイメージファイバスコー
プ、顕微鏡、小型カメラといった観察器具は、エッチン
グ液やエッチングガスに対して耐性がないため、上述の
検査は加工対象をエッチング液やエッチングガスから取
り出してから行う必要がある。

【０００５】しかし、検査後にエッチング部位の修正を
行う場合は、加工対象を再度設置する必要があり、精度
の高い加工を行うことは極めて困難である。この点か
ら、加工状態や加工精度の検査は、エッチング時におけ
る「その場観察」によって行うのが好ましいと考えられ
るが、現在のところこれについては殆ど成功した例が報
告されていない。

【０００６】一方、マイクロ電解加工は、電解加工溶液
中で加工対象に加工プローブを近接し、電圧を印加する
ことによってプローブと加工対象の間に電界を発生さ
せ、この電界によって加工対象を電解加工溶液中に溶解
させたり、電解加工溶液中の金属イオンを加工対象の表
面に析出させるものである。このマイクロ電解加工にお
いては、上述のエッチングと異なり、ＳＴＭ（Ｓｃａｎ
ｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ）モードを使用することにより加工中の分子レベルの
形状観察が可能である。ＳＴＭモードとは、３軸方向に
独立制御可能なピエゾ素子の先端に探針をとりつけ、そ
の探針を測定試料表面に近接させた際に生じるトンネル
電流を利用して、表面の実空間画像を得るものである。

【０００７】しかし、ＳＴＭモードによる観察は局所的
であるため、加工部位全体を観察するにはエッチングの
場合と同様にイメージファイバスコープや顕微鏡などの
観察器具が必要である。また、このような観察器具は電
解加工液に対しても耐性がない。そのため、マイクロ電
解加工においても、上述のエッチングの場合と同様に、
検査は加工対象を電解加工溶液中から取り出して行う必
要がある。よって、マイクロ電解加工においても、加工
対象の一部に加工状態の不備が見つかった場合は、試料
を再設置し、修正を行う必要があるが、加工分解能の高
いマイクロ電解加工の原理上、エッチングの場合以上に
再設置後に精度の高い加工を行うことは極めて困難であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
問題点を解決し、エッチングや電解加工におけるその場
観察を可能とするため、腐食性溶液や腐食性ガス雰囲気
に対する耐性に優れたイメージファイバスコープを提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のイメージファイ
バスコープは、以下の特徴を有している。 （１） イメージガイドファイバと、イメージガイドフ
ァイバの一端に取り付けられる対物レンズと、対物レン
ズを保護するための保護用チューブとを少なくとも有す
るイメージファイバスコープであって、外表面の一部又
は全部に透明な皮膜が設けられていることを特徴とする
イメージファイバスコープ。

【００１０】（２） 当該イメージファイバスコープが
腐食性溶液中または腐食性ガス雰囲気で使用されるもの
であって、上記被膜が、当該イメージファイバスコープ
における腐食性溶液または腐食性ガス雰囲気と接触する
部分に設けられている上記（１）記載のイメージファイ
バスコープ。

【００１１】（３） 上記被膜がポリパラキシリレンで
形成されたものである上記（１）記載のイメージファイ
バスコープ。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明を図によって詳細に説明す
る。図１は、本発明のイメージファイバスコープの一例
を示す図である。なお、図１では本発明のイメージファ
イバスコープの先端部のみを部分的に示しており、それ
以外の部分については省略している。

【００１３】図１の例に示すように、本発明のイメージ
ファイバスコープ１は、イメージガイドファイバ２と、
イメージガイドファイバ２の一端に取り付けられた対物
レンズ３と、対物レンズ３を保護するための保護用チュ
ーブ４とを少なくとも有している。イメージファイバス
コープ１の外表面には透明な被膜５が設けられている。

【００１４】なお、本発明においてイメージファイバス
コープ１は図１に示すもので限定されるものではない。
イメージファイバスコープ１は、例えばライトガイドを
備えたものであっても良いし、スコープ先端の接触を検
知するための触覚センサを有し、スコープ先端を所望の
方向に湾曲させて、視方向を変化させるための先端屈曲
機構を備えたものであってもよい。また、イメージガイ
ドファイバ２における対物レンズ３と反対側の端部に
は、接眼レンズや、アイピース、ＣＣＤカメラ等が設け
られていてもよい。

【００１５】図１の例では、イメージファイバスコープ
１は腐食性溶液中や腐食性ガス雰囲気中で使用されるも
のである。６は腐食性溶液または腐食性ガス雰囲気を示
している。イメージファイバスコープ１の先端部Ｔは、
腐食性溶液または腐食性ガス雰囲気６中に位置し、腐食
性溶液または腐食性ガス雰囲気６と接触している。な
お、本発明でいう腐食性溶液とは、ＫＯＨ水溶液、テト
ラエチルアンモニウムヒドロキシド溶液（ＴＥＡＨ）、
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液（ＴＭＡ
Ｈ）、塩酸、硝酸といったエッチング液や、スルファミ
ン酸ニッケル浴、クロムエッチング液（スルファミン酸
＋ホウ酸）、金メッキ液（シアンカリウム水溶液）とい
った電解加工液等が挙げられる。また、本発明でいう腐
食性ガスとは、塩素ガス、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）、Ｂ
ｒ２、Ｆ₂、ＢＣｌ₃、ＮＦ₃といったエッチングガス等
が挙げられる。

【００１６】このような腐食性溶液中や腐食性ガス雰囲
気中に従来のイメージファイバスコープを入れると、イ
メージガイドファイバ２の外層であるプリコート層や、
保護用チューブ４の表面、対物レンズ３の表面が腐食
し、イメージファイバスコープとして機能しなくなる。
しかし、本発明のイメージファイバスコープ１の外表面
には透明な被膜５が設けられているため、プリコート
層、対物レンズ３や保護用チューブ４はこの被膜によっ
て腐食性溶液や腐食性ガスから保護される。さらに、被
膜５は透明であるため、イメージファイバスコープとし
ての機能を大きく損なうこともない。

【００１７】図１の例では、腐食性溶液や腐食性ガスか
らイメージファイバスコープ１を保護するための被膜５
は、イメージファイバスコープ１の外表面全体に設けら
れているが、本発明においてはこの態様に限定されるも
のではない。本発明においては、被膜５は腐食性溶液ま
たは腐食性ガス雰囲気６と接触する部分（図１の例では
先端部Ｔ）にのみ設けられていても良い。

【００１８】本発明において被膜５を形成する材料は、
可視光に対して透明な膜を形成し得、且つ、腐食性溶液
や腐食性ガスに対して耐性を有する材料であれば良く、
例えばポリパラキシリレン；ポリメタクリレート（例え
ば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が好まし
い）、ポリアクリレート等のポリアクリル酸系樹脂；ポ
リスチレン；ポリカーボネート等が挙げられる。本発明
においてはこのうち、薄膜化が容易で、且つ、ピンホー
ルが形成され難い点から、ポリパラキシリレが好ましく
用いられる。薄膜５の形成方法も特に限定されるもので
はないが、ポリパラキシリレンを用いるのであれば、複
雑な形状に対して均一な膜を形成できる点から蒸着法に
よるのが好ましい。特にパラキシリレンは室温にて蒸着
可能であることから被着物への熱的障害を与えないの
で、特に好ましい。

【００１９】ポリパラキシリレンの蒸着法としては、例
えば原料であるジパラキシリレンの固体を気化させる
工程と、ダイマー（ジパラキシリレン）の熱分解よっ
てジラジカルパラキシリレンを発生させる工程と、基
材（イメージファイバスコープ）へのジラジカルパラキ
シリレンの吸着と重合を同時に行って、高分子量のポリ
パラキシリレンの薄膜を形成する工程とを少なくとも有
する方法が挙げられる。この方法は、例えば気化器、熱
分解室、蒸着室、防臭冷却筒および真空ポンプから構成
された公知の蒸着装置によって行うことができる。

【００２０】上記の蒸着方法において、被膜５をイメー
ジファイバスコープ１の外表面全体に設けるのであれ
ば、イメージファイバスコープ１の全体を蒸着室に収容
して蒸着を行えば良い。なお、被膜５を先端部Ｔにのみ
設けるのであれば、先端部Ｔ以外の部分に離型剤を塗布
し、蒸着の終了後に余分な被膜５を除去すれば良い。ま
た、先端部Ｔのみを蒸着室に収容し、それ以外の部分を
蒸着室の外に出して蒸着を行うことによっても、被膜５
を先端部Ｔにのみ設けることができる。

【００２１】本発明において被膜５の膜厚は０．５μｍ
〜５μｍ、好ましくは１μｍ〜２μｍに設定するのがよ
い。かかる厚みの範囲より小さい場合、使用時に膜の破
損を生じる虞があり、大きい場合は材料の屈性率差によ
る画像の歪みが生じる虞がある。

【００２２】本発明においてイメージガイドファイバ２
は、複数の画素ファイバで構成されたものであって、フ
ァイバ端面に結像された像を各画素ファイバに分解して
他端まで伝送するものであれば良く、特に限定されるも
のではない。イメージガイドファイバ２はクラッドを共
有するように溶融一体化して構成したマルチコア型であ
っても良いし、多数の画素ファイバを両端で接着固定し
て構成したバンドル型であっても良い。なお、イメージ
ガイドファイバ２の外表面には通常、上述したように遮
光のためのプリコート層が設けられている。プリコート
層は、一般に、紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹
脂、ポリイミド、ポリエステルで形成されている。

【００２３】また、本発明において対物レンズ３やレン
ズ保護用チューブ４も特に限定されるものではない。対
物レンズ３やレンズ保護用チューブ４としては、従来よ
りイメージファイバスコープで使用されているものを利
用できる。対物レンズ３としては、例えば、ガラス、石
英等で形成されたものや、セルフォックレンズ（日本板
硝子社製、商品名）等が挙げられる。レンズ保護用チュ
ーブ４としては、ステンレス等の金属製のものや、ポリ
イミド等の樹脂製のものが挙げられる。

【００２４】

【実施例】次に、実際に図１に示す本発明のイメージフ
ァイバスコープを作製し、それについての評価を行っ
た。

【００２５】実施例１ イメージガイドファイバとしては、直径０．３２〜０．
３５ｍｍ、画素数３０００、プリコート層（材質：紫外
線硬化型ウレタンアクリレート樹脂）の厚み２０μｍの
マルチコア型のイメージガイドファイバを用いた。対物
レンズとして、直径０．３５〜０．３８ｍｍ、厚み４ｍ
ｍのセルフォックレンズ（日本板硝子社製、商品名）を
用いた。レンズ保護用チューブとして内径０．５ｍｍ、
肉厚０．０５ｍｍのステンレス製チューブを用いた。

【００２６】透明な被膜の形成は、膜厚（目標値）が約
１μmとなるように、材料として２ｇのポリパラキシリ
レン（スリーボンド社製、商品名「パリレン」）を用
い、蒸着装置として日本パリレン社製ラボコーターＰＤ
Ｓ２０１０型を用いて行った。なお、蒸着は、ジパラキ
シリレンの固体を気化させるための加熱温度（蒸着源加
熱温度）を１４０℃に設定、ダイマーを熱分解させるた
めの加熱温度（分解炉加熱温度）を６９０℃に設定して
行った。

【００２７】更に、上記で得られたイメージファイバス
コープを、Cｒの電解加工に用いられる電解加工液（ス
ルファミン酸＋ホウ酸の混合液）に２４時間浸漬して、
浸漬前と後の被膜の厚みを比較した。その結果、浸漬前
における膜厚の実測値は１．３７μｍ、浸漬後の膜厚の
実測値は１．３６μmで、浸漬前後の膜厚減少量は０．
０１μmであり、被膜は電解加工液に対して十分な耐性
を有していた。

【００２８】また、浸漬した状態で歯車（最大直径６０
０μｍ、歯数８個）の撮像を行った。図２は得られた画
像を示す。

【００２９】比較例１ 実施例１で用いたイメージガイドファイバ、対物レン
ズ、レンズ保護用チューブで構成したイメージファイバ
スコープ（被膜無し）を、実施例１と同様の電解加工液
に２４時間浸漬したところ、レンズ保護用チューブを固
定するための接着剤、セルフォックレンズをイメージガ
イドファイバに固定するための接着剤が電解加工液に溶
解し、チューブ及びセルフォックレンズがファイバから
分離した。また、セルフォックレンズおよびイメージガ
イドファイバの端面には加工液によるダメージが観察さ
れた。また、図３は浸漬後、チューブ及びセルフォック
レンズがファイバから分離する直前に実施例１と同様に
して歯車を撮像した画像を示している。

【００３０】上記実施例と比較例の結果から分るよう
に、本発明によればイメージファイバスコープに腐食性
溶液や腐食性ガス雰囲気に対する耐性を付与することが
できるのが分る。また、図２と図３を対比すると、本発
明のイメージファイバスコープによれば観察対象となっ
た歯車の歯形の輪郭に滲みが若干観察されるが、歯形の
検査においては十分なものである。

【００３１】

【効果】以上の説明から分るように、本発明によれば、
腐食性溶液や腐食性ガスに対する耐性をイメージファイ
バスコープに付与することができる。よって本発明のイ
メージファイバスコープを用いれば、腐食性溶液中や腐
食性ガス雰囲気中における「その場観察」が可能となる
ので、エッチング技術やマイクロ電解加工における加工
精度および加工効率を飛躍的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のイメージファイバスコープの一例を
示す図である。

【図２】 実施例で作製した本発明のイメージファイバ
スコープで撮像された画像を示す写真である。

【図３】 比較例で作製したイメージファイバスコープ
で撮像された画像を示す写真である。

【符号の説明】

１ イメージファイバスコープ ２ イメージガイドファイバ ３ 対物レンズ ４ 保護用チューブ ５ 被膜 ６ 腐食性溶液または腐食性ガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イメージガイドファイバと、イメージガ
   イドファイバの一端に取り付けられる対物レンズと、対
   物レンズを保護するための保護用チューブとを少なくと
   も有するイメージファイバスコープであって、 外表面の一部又は全部に透明な皮膜が設けられているこ
   とを特徴とするイメージファイバスコープ。
2. 【請求項２】 当該イメージファイバスコープが腐食性
   溶液中または腐食性ガス雰囲気で使用されるものであっ
   て、上記被膜が、当該イメージファイバスコープにおけ
   る腐食性溶液または腐食性ガス雰囲気と接触する部分に
   設けられている請求項１記載のイメージファイバスコー
   プ。
3. 【請求項３】 上記被膜がポリパラキシリレンで形成さ
   れたものである請求項１記載のイメージファイバスコー
   プ。