JP2002200519A - 交差溝加工方法,金型および光学素子 - Google Patents

交差溝加工方法,金型および光学素子

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JP2002200519A
JP2002200519A JP2000399173A JP2000399173A JP2002200519A JP 2002200519 A JP2002200519 A JP 2002200519A JP 2000399173 A JP2000399173 A JP 2000399173A JP 2000399173 A JP2000399173 A JP 2000399173A JP 2002200519 A JP2002200519 A JP 2002200519A
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groove
optical element
mold
workpiece
cross
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Ken Nakamura
謙 中村
Hideki Takizawa
英樹 滝沢
Shuichi Yamaguchi
修一 山口
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、被加工物に交差溝の加工を行うた
めの交差溝加工方法,金型および光学素子に関し、カエ
リの無い交差溝を容易,確実に加工することを目的とす
る。 【解決手段】 被加工物に第1方向の溝部を加工する工
程と、前記被加工物の前記第1方向の溝部に溝埋め剤を
充填する工程と、前記第1方向の溝部に交差する第2方
向の溝部を前記第1方向の溝部に前記溝埋め剤を充填し
た状態で前記被加工物に加工する工程とを有することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物に交差溝
の加工を行うための交差溝加工方法、この交差溝加工方
法を用いて製造された金型および光学素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、マイクロプリズム等の光学素子
を製造するための金型を示すもので、この金型では、型
部材1に四角錐状の突出部1aが隣接して多数形成され
ている。この突出部1aのピッチは、例えば、20〜3
0μm程度の微小ピッチとされる。
【0003】そして、このような金型を用いて射出成形
あるいは圧縮成形等を行い、金型の突出部1aの形状を
転写することによりマイクロプリズム等の光学素子が形
成される。従来、このような金型の加工は、先ず、図5
の(a)に示すように、バイト2により型部材1に第1
方向の溝部1bを形成し、この後、(b)に示すよう
に、バイト2により第1方向の溝部1bに交差する第2
方向の溝部1cを型部材1に形成することにより行われ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の交差溝加工方法では、第1方向の溝部1bに
交差する第2方向の溝部1cの加工が断続切削になるた
め、図6に示すように、第2方向の溝部1cの縁部にカ
エリ1dが発生するという問題があった。そして、特
に、バイト2の先端の角度が90度より狭い場合には、
第2方向の溝部1cの縁部にカエリ1dが発生し易くな
る。
【0005】このようなカエリ1dは、溝部1b,1c
の大きさが非常に微細であるため除去することが困難で
あり、溝形状が転写された光学素子の品質を低下するこ
とになる。すなわち、カエリ1dが発生した状態の型部
材1を転写して光学素子を製造する場合には、反射率あ
るいは透過率の低下を招き光学素子としての品質が低下
する。
【0006】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、カエリの無い交差溝を容易,確実
に加工することができる交差溝加工方法およびこの交差
溝加工方法を用いて製造された金型により製造される光
学素子を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の交差溝加工方
法は、被加工物に第1方向の溝部を加工する工程と、前
記被加工物の前記第1方向の溝部に溝埋め剤を充填する
工程と、前記第1方向の溝部に交差する第2方向の溝部
を前記第1方向の溝部に前記溝埋め剤を充填した状態で
前記被加工物に加工する工程とを有することを特徴とす
る。
【0008】請求項2の交差溝加工方法は、請求項1記
載の交差溝加工方法において、前記第1方向の溝部に充
填された前記溝埋め剤は、前記被加工物の硬度に近い硬
度を有することを特徴とする。請求項3の金型は、請求
項1記載の交差溝加工方法を用いて製造されたことを特
徴とする。
【0009】請求項4の光学素子は、請求項1記載の交
差溝加工方法を用いて製造されたことを特徴とする。請
求項5の光学素子は、請求項1記載の交差溝加工方法を
用いて製造された金型の溝形状を転写してなることを特
徴とする。
【0010】(作用)請求項1の交差溝加工方法では、
先ず、被加工物に第1方向の溝部が加工される。
【0011】次に、被加工物の第1方向の溝部に溝埋め
剤が充填される。そして、第1方向の溝部に溝埋め剤を
充填した状態で第2方向の溝部が被加工物に加工され
る。従って、第2方向の溝部の加工が断続加工になるこ
とがなくなり、第2方向の溝部の縁部にカエリが生じる
ことがなくなる。
【0012】請求項2の交差溝加工方法では、第1方向
の溝部に、被加工物の硬度に近い硬度を有する溝埋め剤
が充填される。従って、第2方向の溝部の加工時におけ
る切削抵抗,研削抵抗等の変化が低減し、第2方向の溝
部の加工が円滑に行われる。請求項3の金型では、金型
が、請求項1記載の交差溝加工方法を用いて製造され
る。
【0013】請求項4の光学素子では、光学素子が、請
求項1記載の交差溝加工方法を用いて製造される。請求
項5の光学素子では、光学素子が、請求項1記載の交差
溝加工方法を用いて製造された金型の溝形状を転写して
形成される。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。
【0015】図1は、本発明の交差溝加工方法の一実施
形態を示しており、図2は、図1の交差溝加工方法を用
いて製造された金型を示している。図2に示す金型11
は、マイクロプリズム,反射板,拡散板等の光学素子を
製造するための金型11であり、この金型11では、プ
レート状の型部材13に四角錐状の突出部13aが隣接
して多数形成されている。
【0016】この突出部13aのピッチは、例えば、2
0〜30μm程度の微小ピッチとされる。そして、この
ような金型11を用いて射出成形あるいは圧縮成形等を
行い、金型11の突出部13aの形状を転写することに
より光学素子が形成される。図2に示した金型11は、
本発明の交差溝加工方法の一実施形態を使用して以下述
べるように製造される。
【0017】先ず、図1の(a)に示すように、真鍮か
らなる型部材13に、三角形状の第1方向の溝部13b
が、平行に多数加工される。この加工は、例えば、プレ
ーナー,シェーパー等の工作機械を使用して行われ、例
えば、ダイヤモンドバイト15を使用して切削加工する
ことにより行われる。バイト15の刃先形状は、第1方
向の溝部13bの形状に対応する三角形状とされてい
る。
【0018】次に、図1の(b)に示すように、型部材
13の第1方向の溝部13bに溝埋め剤17が充填され
る。この実施形態では、溝埋め剤17には、紫外線硬化
型樹脂(例えば、株式会社スリーボンドの3046B)
が使用される。そして、第1方向の溝部13bに溝埋め
剤17を充填した後、紫外線を照射することにより溝埋
め剤17が硬化される。
【0019】次に、図1の(c)に示すように、型部材
13の第1方向の溝部13bに溝埋め剤17を充填した
状態で、第2方向の溝部13cが型部材13に加工され
る。この実施形態では、第2方向の溝部13cは、第1
方向の溝部13bに対して直交して形成される。また、
第2方向の溝部13cの形状は、第1方向の溝部13b
の形状と同一の形状とされ、第1方向の溝部13bの加
工に使用されるバイト15と同一のバイト15が使用さ
れる。
【0020】次に、第1方向の溝部13bおよび第2方
向の溝部13cが加工された型部材13から溝埋め剤1
7を除去することにより図2に示した金型11が製造さ
れる。なお、この実施形態では、溝埋め剤17が水溶性
であり、型部材13を温湯等に浸漬することにより、溝
埋め剤17を型部材13から容易,確実に除去すること
ができる。
【0021】そして、このように製造された金型11を
用いて射出成形あるいは圧縮成形等を行い、金型11の
突起部の形状を転写することにより、樹脂製あるいはガ
ラス製のマイクロプリズム,反射板,拡散板等の光学素
子が形成される。図3は、図2の金型11により製造さ
れた光学素子19を示すもので、素子本体21には、金
型11の突出部13aの形状に対応する四角錐状の凹部
21aが多数形成されている。
【0022】上述した交差溝加工方法では、第1方向の
溝部13bに溝埋め剤17を充填した状態で第2方向の
溝部13cを被加工物である型部材13に加工するよう
にしたので、第2方向の溝部13cの加工が断続加工に
なることがなくなり、これによりカエリ1d(図6に図
示)の無い交差溝を容易,確実に加工することができ
る。
【0023】また、第2方向の溝部13cの加工が断続
加工になることがなくなるため、バイト15の寿命を従
来の5倍程度延長することが可能になった。さらに、第
1方向の溝部13bに溝埋め剤17を充填した状態で第
2方向の溝部13cを被加工物である型部材13に加工
するようにしたので、第2方向の溝部13cの加工時
に、第1方向の溝部13bに不注意に形成される取り扱
い傷の発生を有効に防止することが可能になった。
【0024】また、本発明では、光学素子19が、図1
の方法を用いて製造された金型11の溝形状を転写して
形成されるため、カエリ1d(図6に図示)の影響の無
い精度の高い光学素子19を提供することができる。そ
して、本発明の交差溝加工方法では、型部材13の硬度
にできるだけ近い硬度を有する溝埋め剤17を第1方向
の溝部13bに充填することにより、第2方向の溝部1
3cの加工時における切削抵抗,研削抵抗等の変化が低
減し、これにより第2方向の溝部13cの加工をより円
滑に行うことができる。
【0025】すなわち、この場合には、例えば、型部材
13に真鍮,アルミニウム等の金属が使用され、溝埋め
剤17に低融点合金が使用される。また、溝埋め剤17
に、型部材13の加工性にできるだけ近い加工性を有す
るものを選択することにより、第2方向の溝部13cの
加工精度を向上することができる。
【0026】なお、上述した実施形態では、被加工物で
ある型部材13を真鍮により形成した例について説明し
たが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、例えば、ステンレス鋼等の金属であっても良い。
【0027】また、型部材13の表面に、無電解ニッケ
ルメッキ,銅メッキ,ニッケルメッキ,クロムメッキ等
のメッキが施されていても良く、この場合には、メッキ
層に第1方向の溝部13bおよび第2方向の溝部13c
が加工される。そして、上述した実施形態では、バイト
15にダイヤモンドバイトを使用した例について説明し
たが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
く、例えば、超硬バイト,セラミックコートバイト等の
バイトを使用しても良い。
【0028】また、第1方向の溝部13bおよび第2方
向の溝部13cをバイト15により加工した例について
説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるもの
ではなく、例えば、ダイヤモンドホイール,cBNホイ
ール,WAホイール等の研削砥石により加工する場合に
も適用することができる。そして、上述した実施形態で
は、溝埋め剤17に紫外線硬化型樹脂を使用した例につ
いて説明したが、本発明はかかる実施形態に限定される
ものではなく、例えば、低融点アロイ,エポキシ樹脂,
種々の光硬化性樹脂,熱硬化性樹脂あるいは種々のレジ
スト材料を使用することができる。
【0029】また、第1方向の溝部13bに溝埋め剤1
7を充填する前に、第1方向の溝部13bに剥離剤をコ
ートすることにより溝埋め剤17の除去を容易なものに
することができる。そして、上述した実施形態では、第
1方向の溝部13bに直角に第2方向の溝部13cを形
成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態
に限定されるものではなく、溝部が直角以外の角度で交
差する場合、あるいは溝部が曲線状に形成される場合に
も適用することができる。
【0030】また、本発明は、3方向以上の溝部が交差
する場合にも適用することができ、この場合には、例え
ば、3方向目の溝部が、第1方向の溝部および第2方向
の溝部に溝埋め剤を充填した状態で加工される。
【0031】そして、上述した実施形態では、光学素子
を本発明の交差溝加工方法を使用して製造された金型を
用いて製造した例について説明したが、本発明の光学素
子には、本発明の交差溝加工方法を使用して直接加工さ
れた光学素子が含まれることは勿論である。すなわち、
この場合には、被加工物が光学素子の基材とされ、この
基材に第1方向の溝部および第2方向の溝部を加工する
ことにより、直接光学素子が製造される。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1の交差溝加
工方法では、第1方向の溝部に溝埋め剤を充填した状態
で第2方向の溝部を被加工物に加工するようにしたの
で、第2方向の溝部の加工が断続加工になることがなく
なり、これによりカエリの無い交差溝を容易,確実に加
工することができる。
【0033】請求項2の交差溝加工方法では、被加工物
の硬度に近い硬度を有する溝埋め剤を第1方向の溝部に
充填するようにしたので、第2方向の溝部の加工時にお
ける切削抵抗,研削抵抗等の変化が低減し、これにより
第2方向の溝部の加工をより円滑に行うことができる。
請求項3の金型では、金型が、請求項1記載の交差溝加
工方法を用いて製造されるため、カエリの無い精度の高
い金型を提供することができる。
【0034】請求項4の光学素子では、光学素子が、請
求項1記載の交差溝加工方法を用いて製造されるため、
カエリの無い精度の高い光学素子を提供することができ
る。請求項5の光学素子では、光学素子が、請求項1記
載の交差溝加工方法を用いて製造された金型の溝形状を
転写して形成されるため、カエリの影響の無い精度の高
い光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の交差溝加工方法の一実施形態を示す説
明図である。
【図2】図1の交差溝加工方法により製造された金型を
示す斜視図である。
【図3】図2の金型により製造された光学素子を示す斜
視図である。
【図4】従来の金型を示す斜視図である。
【図5】従来の金型の加工方法を示す説明図である。
【図6】従来の金型の加工方法において金型に発生する
カエリを示す説明図である。
【符号の説明】
11 金型 13 型部材(被加工物) 13a 突出部 13b 第1方向の溝部 13c 第2方向の溝部 15 バイト 17 溝埋め剤 19 光学素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B29L 11:00 B29L 11:00 (72)発明者 山口 修一 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2H042 BA05 3C050 AB02 AD00 4F202 AH76 AH78 CA09 CA11 CB01 CD18 CD30 CK11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物に第1方向の溝部を加工する工
    程と、 前記被加工物の前記第1方向の溝部に溝埋め剤を充填す
    る工程と、 前記第1方向の溝部に交差する第2方向の溝部を前記第
    1方向の溝部に前記溝埋め剤を充填した状態で前記被加
    工物に加工する工程と、 を有することを特徴とする交差溝加工方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の交差溝加工方法におい
    て、 前記第1方向の溝部に充填された前記溝埋め剤は、前記
    被加工物の硬度に近い硬度を有することを特徴とする溝
    加工方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の交差溝加工方法を用いて
    製造されたことを特徴とする金型。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の交差溝加工方法を用いて
    製造されたことを特徴とする光学素子。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の交差溝加工方法を用いて
    製造された金型の溝形状を転写してなることを特徴とす
    る光学素子。
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