JPH09131656A - 微小切削工具、その製造方法及び微小構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元的曲面又は微小溝を有する微小構造体
を高精度で製作することができる微小切削工具、その製
造方法、及びこの微小切削工具を用いた微小構造体の製
造方法を提供する。 【解決手段】 硬質材料で形成された微小切削工具の形
状を次のようなものとする。円柱体の先端に半球状曲面
１ｂを有し、この先端部が該円柱体の軸線を含む面１ｃ
から片側半分が切除された形状とする。この微小切削工
具１を軸線回りに回転駆動しながら被加工物に接触さ
せ、上記半球状曲面の中心位置を制御することにより、
簡単な制御で３次元曲面を有する微小構造体を製作する
ことができる。また、この微小切削工具はワイヤ放電加
工により製作することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小構造体、特に
三次元曲面又は微小溝を有する微小構造体の製造に適し
た微小工具、この微小工具の製造方法、およびこの微小
切削工具を用いた微小構造体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密機械機構、精密光学機器、精密電子
装置等において、数ミクロンから数十ミクロン程度の寸
法を有する微小構造体が用いられる。例えばセンサー要
素、作動装置要素、流体装置または電子装置のコンポー
ネント、光学装置のマイクロレンズアレイ等として使用
されるものである。このような微小構造体を製造する方
法として、以下に示す３つの方法がある。 （１） Ｘ線やシンクロトロン光の照射によるフォトリ
ソグラフィ工程またはこれと電鋳工程、注型成形工程、
反応射出成形工程、射出成形工程等を組み合わせて微小
構造体を製造する方法。 （２） マイクロ放電加工により導電性材料を用いて微
小構造体を製造する方法。 （３）微細な加工工具を用いた精密機械加工、または特
開平６−３２０５５０号公報に記載されるように、これ
に付加的構造化、レーザー加工等の除去的構造化等を組
み合わせて微小構造体を製造する方法。

【０００３】上記（１）に記載のフォトリソグラフィ工
程を用いる製造方法は、例えば下記の文献に示されてい
る。 ［文献１］ The LIGA Technique − a Novel Concept
for Microstructuresand the Combination with Si-Te
chnologies by Injection Molding:P69-P73:CH2957-9/9
1/0000-0069$01.00,1991 IEEE. この方法は、プラスチック、金属またはセラミック等か
らＬＩＧＡ法により一次構造体を作成するもので、コヒ
ーレントなＸ線を利用していることから、微細化の限界
寸法が小さく、精度の良い微小構造体を得ることができ
る。しかし、基本的には２次元形状しか加工することが
できず、厚さを調整したいわゆる２．５次元的な形状し
か得られない。また、このような形状を積層して疑似的
な３次元構造体とすることはできるが、３次元的に滑ら
かな連続した曲面を得ることは困難である。

【０００４】上記（２）に記載のマイクロ放電加工を用
いる方法は、例えば下記の文献に示されている。 ［文献２］超微細放電加工機用インタラクティブＤＮＣ
システムの開発（２）、松下電器産業（株）吉岡他、１
９９５年精密工学会春季大会学術講演会講演論文集 Ｐ
３８９〜Ｐ３９０ ［文献３］マイクロマシニング技術に関する研究協力分
科会研究成果報告書、平成７年２月、Ｐ３７−Ｐ４９：
（社）精密工学会 産学共同研究協議会 この技術は、非接触で加工を行うこと、および放電エネ
ルギーを調整することによって加工単位を小さくできる
ことから微細加工に適しており、三次元的に連続した曲
面の加工も可能である。しかし、放電加工電極が加工量
に比例して消耗してゆくため、加工装置を高精度で制御
する必要がある。また、消耗に応じて放電加工電極を頻
繁に交換する必要があり、実用的ではない。

【０００５】上記のような放電加工電極が消耗するとい
う問題点を克服する技術として、例えば特開平４−１０
１７２４号公報に開示されるワイヤ放電研削法(Wire Er
ectro Discharge Grinding) がある。しかし、この技術
では、走行するワイヤの側面と被加工物との間で放電を
発生させて加工を行うので、加工形状が制限され、微細
な３次元曲面の加工や微小溝の形成には適さない。

【０００６】上記（３）に記載の精密機械加工により微
小構造体を製造する方法では、加工工具を適切に操作す
ることによって、３次元的形状の加工も可能である。た
だし、加工工具は高硬度材料を用いて極めて精度よく製
造されていなければならない。このような微小工具をワ
イヤ放電研削法で作製する技術が下記文献に開示されて
いる。 ［文献４］マイクロマシニング技術に関する研究協力分
科会研究成果報告書、平成７年２月、Ｐ３７−Ｐ４９：
（社）精密工学会 産学共同研究協議会 この技術によれば、加工工具を加工装置に装着するとき
に軸心のブレが発生するのを回避して、微小寸法の加工
が可能となる。

【０００７】上記（１）（２）（３）の３つの方法を比
較すると３次元的な曲面や微小溝を有する微小構造体の
製造には、（３）に記載の方法すなわち精密機械加工を
用いるのが最も適切と考えることができる。また、これ
に電鋳工程、注型成形工程等を組み合わせることによっ
て微小構造体の量産も可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記精
密機械加工による方法には次のような問題点がある。機
械的な切削加工で精密な微小構造体を形成するためには
加工工具を極めて精密なものとしなければならない。こ
のような微小切削工具を高硬度の材料で形成し、その寸
法を数１０μｍ以下とする場合には砥石を用いた研削で
は製作することができない。また、放電加工を用いると
しても、電極の消耗の影響を受けないワイヤ放電加工と
する必要がある。このため、加工できる形状が制限され
る。これに対し、三次元的な曲面を切削加工したり、微
小溝を切削する工具は特有の形状が必要となる。このた
め、数１０μｍ程度より小さい寸法を有する切削工具
で、三次元的局面や微小溝を形成することができるもの
は、これまでに提案されておらず、前記［文献４］にも
具体的なものが示されていない。

【０００９】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、３次元的曲面または微小
溝を有する微小構造体を高精度で製作することができる
微小切削工具、その製造方法、及びこの微小切削工具を
用いた微小構造体の製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、 硬質材料で形成さ
れ、先端に半球状曲面を有するほぼ円柱体であって、
先端部が、該円柱体の軸線を含む面から片側半分が切
除された形状を有するものとする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、 硬質材料から
なる棒状部材を走行するほぼ円形断面のワイヤに近接さ
せ、放電加工により請求項１に記載の微小切削工具を製
造する方法であって、 前記棒状体の軸線が前記ワイ
ヤの走行方向とほぼ直角方向となるように該棒状体を支
持し、軸線回りに回転させながら該棒状体の側面を前記
ワイヤに近接させ、さらに軸線方向に移動させて円柱体
を形成する工程と、前記円柱体の軸線上の先端から該円
柱体内へ半径と同じ長さの位置を前記ワイヤの周面から
法線方向に一定の距離に維持し、軸線の方向を変えるこ
となく軸線回りに回転させながら、前記ワイヤの周面に
沿って移動させて半球状曲面を形成する工程と、 前記
円柱体の軸線回りの回転を停止した状態で、該円柱体先
端部の側面を前記ワイヤに近接させるとともに、軸線方
向に該円柱体を移動させて、先端部の片側半断面を削除
する工程とを含むものとする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、 請求項１に記
載の微小切削工具を、軸線回りに回転駆動しながら、被
加工体に接触させて曲面を形成する微小構造体の製造方
法であって、 前記微小切削工具が先端に有する半球
状曲面の中心位置を、被加工体に形成する曲面からその
法線方向に前記半球状曲面の半径長だけ離れた仮想曲面
に沿って移動させながら切削を行なうものとする。

【００１３】請求項４に記載の発明は、 硬質材料で形
成され、先端に軸線方向と垂直な平面を有する円柱体で
あって、 先端部が、該円柱体の軸線方向を含む面か
ら片側半分が切除された形状となっているものとする。

【００１４】請求項５に記載の発明は、 硬質材料から
なる棒状部材を走行するほぼ円形断面のワイヤに近接さ
せ、放電加工により請求項４に記載の微小切削工具を製
造する方法であって、 前記棒状体の軸線が前記ワイ
ヤの走行方向とほぼ直角方向となるように該棒状体を支
持し、軸線回りに回転させながら該棒状体の側面を前記
ワイヤに近接させ、さらに軸線方向に移動させて円柱体
を形成する工程と、前記円柱体の軸線を前記ワイヤの周
面と垂直な方向に維持し、軸線回りに回転させながら、
前記ワイヤの周面に近接させて先端に平面を形成する工
程と、 前記円柱体の軸線回りの回転を停止した状態
で、該円柱体先端部の側面を前記ワイヤに近接させると
ともに、軸線方向に該円柱体を移動させて、先端部の片
側半断面を削除する工程とを含むものとする。

【００１５】［作用］本願に係る発明は上記のような構
成を備えているので次のように作用する。請求項１に記
載の微小切削工具では、円柱体の先端部に半球状曲面を
有し、この先端部が軸線を含む面から片側半分が切除さ
れた形状となっているので、切除面の縁が切削エッジと
なり、この切削エッジの形状は先端部で半円を有するも
のとなる。この微小切削工具を軸線回りに回転駆動し、
被加工物に接触させる。そして図９に示すように、上記
半円の中心位置を所定の曲面に沿って移動させると、こ
の曲面から法線方向に上記半円の半径長ｒだけ離れた位
置に加工曲面が正確に形成される。したがって、上記半
円の中心位置のみを制御して切削を行うことにより、三
次元曲面を正確に形成することができる。また、この切
削工具は形状が単純であるので、請求項２に記載の工程
で容易に制作することができる。

【００１６】請求項２に記載の微小切削工具の製造方法
では、硬質材料で円柱体を形成した後、軸線回りに回転
しながら先端部を走行するワイヤの曲面に沿って移動さ
せる。これにより、半球状曲面を容易にかつ正確に形成
することができる。また、この製造方法では、円柱体を
形成する工程、その先端部に半球状曲面を形成する工
程、先端部の片側半断面を削除する工程のすべてをワイ
ヤ放電加工によって行うことができ、単純な工程で請求
項１に記載の切削工具を製造することができる。また、
放電加工電極の消耗による影響を受けることがなく、精
密な工具が得られる。

【００１７】請求項３に記載の微小構造体の製造方法で
は、請求項１に記載の微小切削工具を用い、該微小切削
工具の先端にある半球状曲面の中心位置を制御しながら
切削を行うことにより、請求項１の作用として説明した
とおり、精密な三次元曲面が形成される。

【００１８】請求項４に記載の微小切削工具では、円柱
体の先端部に軸線とほぼ垂直な平面を有し、この先端部
が軸線を含む面から片側半分が切除された形状となって
いるので、切除面の両側の軸線と平行な縁が切削エッジ
となる。この微小切削工具を軸線回りに回転駆動し、被
加工物に接触させるとともに、軸線とほぼ垂直の方向に
移動することにより、移動方向の微小溝を形成すること
ができる。

【００１９】請求項５に記載の微小切削工具の製造方法
では、硬質材料で円柱体を形成した後、軸線回りに回転
駆動しながら円柱体の先端部を走行するワイヤの周面に
近接させることにより、軸線と垂直な平面を容易かつ正
確に形成することができる。また、この製造方法では主
要工程のほとんどすべてをワイヤ放電加工によって行う
ことができるので、請求項４に記載の微小切削工具を単
純な工程で精密に製作することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は請求項１に記載の発明の一実
施形態である微小切削工具を示す正面図、側面図および
下面図である。この微小切削工具１は、軸部１ａが円柱
状となっており、先端部に半球状曲面１ｂを有してい
る。この先端部は軸部の中心軸線を含む面１ｃから片側
半分が切除された形状となっており、この切削面の縁が
切削エッジとなる。この切削エッジは先端部で半円形と
なり、軸部側で中心軸線と平行となっている。この微小
切削工具１は、直径が２０μｍであり、平均粒径が０．
５〜０．６μｍのタングステンカーバイド系材料の粉末
を燒結したもので形成されている。

【００２１】次に請求項２に記載の発明の一実施形態で
あって、図１に示す微小切削工具１を製造する方法につ
いて説明する。図２は上記微小切削工具の製造に用いる
ことができるワイヤ放電加工機を示す概略平面図および
概略側面図である。このワイヤ放電加工機２０は基台２
２の上に、供給ボビン２３と巻取りボビン２４とを有
し、放電電極となるワイヤ２１が供給ボビン２３からワ
イヤガイド２５を経て巻取りボビン２４へと走行するよ
うになっている。そして、ワイヤガイド２５に沿ってワ
イヤ２１が走行する位置で導電性の被加工物１０が近接
される。これとともに、このワイヤ２１と被加工物１０
との間に放電加工用の電圧が印加され、これらの間で放
電が生じるようになっている。

【００２２】上記ワイヤ２１を供給ボビン２３から巻取
りボビン２４へと走行させる経路には、上記ワイヤガイ
ド２５の他に、ワイヤ２１を一定速度で走行させる巻上
げローラ２６、ワイヤ２１の緩みを防止するブレーキロ
ーラ２７、ワイヤ２１の張力を一定に維持する張力緩衝
ローラ２８等が設けられている。また、ワイヤ２１と被
加工物１０とが近接して対向する位置には加工液が供給
されるようになっており、これによって放電を継続的に
発生させる。なお、上記ワイヤ２１は直径が１００μｍ
程度のものを用いるのが望ましい。

【００２３】このようなワイヤ放電加工機２０では、放
電電極であるワイヤ２１と被加工物１０との間に発生す
る放電により、被加工物１０から微小量ずつの加工片が
削り取られる。また、これにともないワイヤ２１からも
同様に微小片が削り取られるが、ワイヤ２１は走行移動
しており、ワイヤ表面における放電位置は刻々移動して
いるので、ワイヤ表面の位置は放電による散逸の影響を
受けることがなく、所定の位置を維持することができ
る。

【００２４】図３は、上記ワイヤ放電加工機２０によっ
て加工を行う際に被加工物１０を保持するために用いる
装置の一例を示す概略図である。この装置は被加工物１
０を保持するほぼ円柱状のホルダー３１と、このホルダ
ーの軸心の位置決めをするＶブロック３２と、このＶブ
ロックを支持するフレーム３３と、上記ホルダー３１を
軸線回りに回転駆動するモーター３４と、中央部付近で
上記フレームに回動可能に支持され、上記ホルダー３１
の軸線方向の位置を操作するレバー３５と、このレバー
を回動させる作動体３６とを有している。

【００２５】上記Ｖブロック３２は図３（ｂ）に示され
るようにＶ字状の切り欠きを有しており、その切り欠き
面に上記ホルダー３１の周面を当接して位置決めをする
ようになっている。また、ホルダー３１の後端は鋼球３
７を介してレバー３５の一端と当接しており、レバー３
５の回動によって軸線方向に動作する。このホルダー３
１は上記のようにＶブロック３２とレバー３５とによっ
て位置決めされるが、これらとの接触面積を小さくし
て、軸線回りの回転に大きな負荷がかからないようにさ
れている。そしてモーター３４からプーリー３８，３９
とベルト４０を介して駆動力が伝達される。また、この
ベルト４０の張力はホルダー３１をＶブロック３２の切
り欠き面に押し付けるとともに後端をレバー３５側に付
勢するように作用している。

【００２６】図４、図５および図６は上記図２、図３に
示す装置を用い、ワイヤ放電加工によって図１に示す微
小切削工具１を製造する工程を示す概略図である。これ
らの図において（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図であ
る。図４に示す工程は、タングステンカーバイド系材料
の粉末を燒結して得られた棒状体を所定の太さの円柱体
に加工するものである。この図に示されるように、被加
工物１０である棒状体をその軸線回りに約１０００ｒｐ
ｍで回転駆動しながら走行するワイヤ２１に近接させ、
放電加工により側面を削除してゆく。そして、この棒状
体をその軸線方向に移動することによって、正確な円柱
体が得られる。

【００２７】図５は、図４に示す工程で得られた円柱体
の先端部に半球状曲面を形成する工程を示す図である。
この図に示されるように被加工物１０である円柱体の軸
線をワイヤの周面と垂直となるように保持し、軸線回り
に回転駆動しながら近接させる。さらに図６に示される
ように、軸線上の先端から該円柱体内へ半径と同じ長さ
だけ離れた位置Ｐをワイヤ２１の周面から法線方向に一
定の距離に維持し、軸線の方向を変えることなくワイヤ
２１の周面に沿って移動させて放電加工を行う。このよ
うにして放電加工を行うことにより円柱体の先端部に半
球状曲面が形成される。

【００２８】図７は半球状曲面を有する円柱体の先端部
の片側半断面を削除する工程を示す図である。この工程
では、被加工物１０を軸線回りに回転させることなく、
停止した状態でその周面をワイヤ２１に近接させる。そ
して軸線方向に位置させながら放電加工を行うことによ
り、先端部の片側半断面を削除し、切削エッジを形成す
るものである。

【００２９】図８は、上記のようにして製造された微小
切削工具１の直径を測定するのに用いられるレーザー測
定機の測定原理を示す概略図である。このレーザー測定
機では、レーザー発生器５１からレーザービームが射出
され、これがポリゴンミラー５２によって反射されて所
定の角度の範囲に旋回される。このレーザービームはコ
リメータレンズ５３によって平行光にされ、平行光の間
に測定物がおかれると、その部分のビームが遮断され
る。この遮断された領域のエッジを受光素子５４で検知
し、ＣＰＵ５５で測定物の大きさを演算するようになっ
ている。

【００３０】次に、請求項３に記載の発明の一実施形態
であって、図１に示す微小切削工具１を使用して微小構
造体を製造する方法について説明する。図９はマイクロ
レンズアレイを製造するための一次構造体６１を作成す
る方法を示すものである。この方法は図１に示す微小切
削工具１をマシニングセンタ等の３軸以上の制御ができ
る装置（図示せず）に装着し、これを操作して被加工物
に三次元的な曲面を切削加工するものである。被加工物
としては加工性が良好なプラスチックを用いている。ま
た、この他にアルミニウム、黄銅等を用いることもでき
る。

【００３１】切削工程は、図９に示すように、最終仕上
げ面となる三次元の加工曲面６１ａを被加工物上で設定
し、さらにこの曲線から法線方向に微小切削工具１の半
径ｒだけ離れた仮想曲面６１ｂを想定する。そして切削
工具を被加工物に接触させ、この切削工具の軸線上にお
ける先端から半径長ｒだけ後方の位置Ｐが上記仮想曲面
上に位置するまで切削を行う。切削工具の基準位置Ｐが
上記仮想曲面６１ｂをくまなく走査するように移動させ
て切削を行うことにより、設定された加工曲面６１ａが
被加工物上に形成される。このとき、微小切削工具１の
軸線の方向は特に限定されるものではないが、一定に維
持して移動させるのが操作上容易である。

【００３２】上記のようにして製作された一次構造体６
１はマイクロレンズアレイを形成する金型と同形状を有
するものであり、この一次構造体６１からマイクロレン
ズアレイを量産する工程を図１０および図１１に示す。
図１０（ａ）は図９に示す方法によりプラスチックから
なる一次構造体６１を製作する工程を示している。この
ようにして製作された一次構造体６１から電鋳工程によ
り二次構造体を作製するのであるが、プラスチックは非
導電性であるため、図１０（ｂ）に示すように電極とな
る導電性被覆６２を一次構造体６１上に形成する。この
導電性被覆６２の形成は、真空蒸着によって数１０００
Åの銅の薄層を形成する方法等を採用することができ
る。このような一次構造体６１から、図１０（ｃ）に示
すようにニッケルを用いた電鋳工程で二次構造体６３を
作成する。この電鋳工程は、スルファミン酸ニッケルを
含有するメッキ浴槽内に上記一次構造体を浸漬し、電流
密度２Ａ／ｄｍ² の電着条件下で２１０分間の電着を行
う。これにより、一次構造体６１上に厚さが約１００μ
ｍのニッケルからなる二次構造体６３が形成される。

【００３３】その後、図１０（ｄ）に示すように一次構
造体６１をアルカリ溶液エッチングによって溶解・除去
し、二次構造体６３を取り出す。次に、上記二次構造体
６３を用いて再度電鋳工程を行い、図１１（ａ）に示す
ように、二次構造体を転写した三次構造体６４を作製す
る。この電鋳工程の条件は上記二次構造体作製時と同じ
に設定すればよい。また、電鋳工程後の離型性を向上す
るために、二次構造体６３を予め重クロム酸カリウム１
〜１０ｇ／ｌの水溶液に常温で２０〜６０秒浸漬してお
くのがよい。電鋳工程により形成され、二次構造体６３
から剥離された三次構造体６４は、図１１（ｂ）に示す
ような注型成形のための金型となる。

【００３４】なお、このような三次構造体６４を作製す
る工程は、同じ二次構造体６３を用いてくり返し行うこ
とができ、注型成形の金型を数多く製作し、量産化を図
ることができる。金型である三次構造体６４が作製され
ると、これを用いて図１１（ｃ）に示すように樹脂等の
注型成形を行い、離型して図１１（ｄ）に示すようなマ
イクロレンズアレイ（四次構造体）６５を得る。

【００３５】次に、請求項４に記載の発明の一実施態様
である微小切削工具を図１２に基づいて説明する。この
微小切削工具１０１は、図１に示される微小切削工具と
同様に軸部１０１ａが円柱状となっており、先端部は軸
部の中心軸線を含む面１０１ｃから片側半分が切除され
た形状となっている。しかし、図１に示される微小切削
工具と異なり、先端が軸線と垂直な平面１０１ｂを有し
ており、この面と上記中心軸線を含む切除面とが交わる
縁、および上記切除面の両側の軸線と平行な縁が切削エ
ッジとなっている。また、この微小切削工具１０１は図
１に示す微小切削工具と同様にタングステンカーバイド
系材料の粉末を燒結したもので形成することができる。

【００３６】このような微小切削工具１０１は図１３に
示すように軸線回りに回転駆動しながら被加工物７１に
接近させ、軸線方向とほぼ垂直な方向を移動させること
によって微小溝７２を形成することができる。また、こ
のようにして制作された微小構造体を一次構造体とし、
図１０及び図１１に示す工程と同じ工程を経ることによ
って上記一次構造体を転写した形状の微小構造体を量産
することもできる。

【００３７】次に、請求項５に記載の発明の一実施形態
であって、図１２に示す微小切削工具を製造する方法に
ついて説明する。この微小切削工具１０１の製造方法で
は、図４〜図７に示される製造方法と同様に、円柱体１
１０を形成する工程と、この円柱体１１０の先端部の形
状を形成する工程と、先端部の片側半断面を削除する工
程とを含んでおり、円柱体を形成する工程と、先端部の
片側半断面を削除する工程とは同じものである。

【００３８】しかし、ここで製造する微小切削工具１０
１は先端部の形状が軸線と垂直な平面を有するものとな
っているので円柱体の形成後、先端部の形状を形成する
工程は図１４に示すように行われる。つまり、円柱体１
１０を軸線回りに回転駆動しながら、走行するワイヤ２
１の側面に近接させる。このとき、ワイヤ２１の側面は
曲率を有しているが、放電は被加工物である円柱体１１
０とワイヤとが最も接近したところで生じ、円柱体が軸
線回りに回転駆動されているので放電位置が中心軸回り
に移動し、正確な平面が形成される。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように本願に係る発明は
次のような効果を奏する。請求項１に記載の微小切削工
具では、円柱体の先端部に半球状曲面を有し、この先端
部が軸線を含む面から片側半分が切除された形状となっ
ているので、切削エッジが先端部で半円を有するものと
なる。したがってこの微小切削工具を軸線回りに回転駆
動しながら切削を行うことにより、微小な三次元的曲面
を容易に得ることができる。また、この切削工具は形状
が単純であるので、請求項２に記載の工程で容易に制作
することができる。

【００４０】請求項２に記載の微小切削工具の製造方法
では、硬質材料で円柱体を形成した後、軸線回りに回転
しながら先端部を走行するワイヤの曲面に沿って移動さ
せることにより、半球状曲面を容易にかつ正確に形成す
ることができる。また、ほとんどの工程をワイヤ放電加
工によって行なうので、単純な工程で精密な工具が得ら
れる。

【００４１】請求項３に記載の微小構造体の製造方法で
は、請求項１に記載の微小切削工具を用い、該微小切削
工具の先端にある半球状曲面の中心位置を制御しながら
切削を行うことにより、精密な三次元曲面を得ることが
できる。

【００４２】請求項４に記載の微小切削工具では、円柱
体の先端部に軸線とほぼ垂直な平面を有し、この先端部
が軸線を含む面から片側半分が切除された形状となって
いるので、切除面の両側の軸線と平行な縁が切削エッジ
となる。したがってこの微小切削工具を軸線回りに回転
駆動しながら切削を行うことにより、微小溝を容易に形
成することができる。

【００４３】請求項５に記載の微小切削工具の製造方法
では、硬質材料で円柱体を形成した後、軸線回りに回転
駆動しながら円柱体の先端部を走行するワイヤの周面に
近接させることにより、軸線と垂直な平面を容易かつ正
確に形成することができる。また、この製造方法では主
要工程のほとんどすべてをワイヤ放電加工によって行う
ことができるので、請求項４に記載の微小切削工具を単
純な工程で精密に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明に係る微小切削工具の一
例を示す正面図、側面図及び下面図である。

【図２】図１に示す微小切削工具の製造に用いることが
できるワイヤ放電加工機の一例を示す概略平面図及び概
略側面図である。

【図３】図２に示すワイヤ放電加工機によって加工を行
なう際に被加工物を保持するために用いる装置の一例を
示す図である。

【図４】図１に示す微小切削工具を製造する方法の一工
程を示す図である。

【図５】図１に示す微小切削工具を製造する方法の一工
程を示す図である。

【図６】図５に示す工程を示す拡大図である。

【図７】図１に示す微小切削工具を製造する方法の一工
程を示す図である。

【図８】図４から図７に示す工程で製造された微小切削
工具の寸法を測定するのに用いられるレーザ測定機を示
す概略構成図である。

【図９】請求項３に記載の発明に係る微小構造体の製造
方法の一例を示す概略図である。

【図１０】図９に示す方法で製造された微小構造体を一
次構造体とし、これを転写した形状の微小構造体を量産
する方法を示す概略図である。

【図１１】図９に示す方法で製造された微小構造体を一
次構造体とし、これを転写した形状の微小構造体を量産
する方法を示す概略図である。

【図１２】請求項４に記載の発明に係る微小切削工具の
一例を示す正面図、側面図及び下面図である。

【図１３】図１２に示す微小切削工具を用いて微小構造
体を製造する方法の一例を示す概略図である。

【図１４】図１２に示す微小切削工具を製造する方法の
一工程を示す図である。

【符号の説明】

１ 微小切削工具 １ａ 軸部 １ｂ 半球状曲面 １ｃ 軸線と平行な切除面 １０ 棒状体（被加工物） ２０ ワイヤ放電加工機 ２１ ワイヤ ２２ 基台 ２３ 供給ボビン ２４ 巻取りボビン ２５ ワイヤガイド ２６ 巻上げローラ ２７ ブレーキローラ ２８ 張力緩衝ローラ ３１ ホルダ ３２ Ｖブロック ３３ フレーム ３４ モータ ３５ レバー ３６ 作動体 ３７ 鋼球 ３８ プーリー ３９ プーリー ４０ ベルト ５１ レーザー発生器 ５２ ポリゴンミラー ５３ コリメータレンズ ５４ 受光素子 ５５ ＣＰＵ ６１ 一次構造体 ６２ 導電性皮膜 ６３ 二次構造体 ６４ 三次構造体 ６５ 四次構造体（マイクロレンズアレイ） １０１ 微小切削工具 １１０ 円柱体（被加工物）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬質材料で形成され、先端に半球状曲
   面を有するほぼ円柱体であって、 先端部が、該円柱体の軸線を含む面から片側半分が切除
   された形状を有することを特徴とする微小切削工具。
2. 【請求項２】 硬質材料からなる棒状部材を走行する
   ほぼ円形断面のワイヤに近接させ、放電加工により請求
   項１に記載の微小切削工具を製造する方法であって、 前記棒状体の軸線が前記ワイヤの走行方向とほぼ直角方
   向となるように該棒状体を支持し、軸線回りに回転させ
   ながら該棒状体の側面を前記ワイヤに近接させ、さらに
   軸線方向に移動させて円柱体を形成する工程と、 前記円柱体の軸線上の先端から該円柱体内へ半径と同じ
   長さの位置を前記ワイヤの周面から法線方向に一定の距
   離に維持し、軸線の方向を変えることなく軸線回りに回
   転させながら、前記ワイヤの周面に沿って移動させて半
   球状曲面を形成する工程と、 前記円柱体の軸線回りの回転を停止した状態で、該円柱
   体先端部の側面を前記ワイヤに近接させるとともに、軸
   線方向に該円柱体を移動させて、先端部の片側半断面を
   削除する工程とを含むことを特徴とする微小切削工具の
   製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の微小切削工具を、軸
   線回りに回転駆動しながら、被加工体に接触させて曲面
   を形成する微小構造体の製造方法であって、 前記微小切削工具が先端に有する半球状曲面の中心位置
   を、被加工体に形成する曲面からその法線方向に前記半
   球状曲面の半径長だけ離れた仮想曲面に沿って移動させ
   ながら切削を行なうことを特徴とする微小構造体の製造
   方法。
4. 【請求項４】 硬質材料で形成され、先端に軸線方向
   と垂直な平面を有する円柱体であって、 先端部が、該円柱体の軸線方向を含む面から片側半分が
   切除された形状となっていることを特徴とする微小切削
   工具。
5. 【請求項５】 硬質材料からなる棒状部材を走行する
   ほぼ円形断面のワイヤに近接させ、放電加工により請求
   項４に記載の微小切削工具を製造する方法であって、 前記棒状体の軸線が前記ワイヤの走行方向とほぼ直角方
   向となるように該棒状体を支持し、軸線回りに回転させ
   ながら該棒状体の側面を前記ワイヤに近接させ、さらに
   軸線方向に移動させて円柱体を形成する工程と、 前記円柱体の軸線を前記ワイヤの周面と垂直な方向に維
   持し、軸線回りに回転させながら、前記ワイヤの周面に
   近接させて先端に平面を形成する工程と、 前記円柱体の軸線回りの回転を停止した状態で、該円柱
   体先端部の側面を前記ワイヤに近接させるとともに、軸
   線方向に該円柱体を移動させて、先端部の片側半断面を
   削除する工程とを含むことを特徴とする微小切削工具の
   製造方法。