JPH1044255A

JPH1044255A - 微小構造体、およびその製造方法および装置

Info

Publication number: JPH1044255A
Application number: JP20599396A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawamata; 進一川俣; Shunei Tanaka; 俊英田中
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1996-08-05
Publication date: 1998-02-17
Anticipated expiration: 2016-08-05
Also published as: JP3716504B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加工工具の破損を招くことなく製造すること
ができ、三次元の曲面形状を有し、より微小かつ精密で
あり、使用に際し変形，傷等を防止して取扱性に優れた
微小構造体を提供する。【解決手段】被加工材４を構成する紫外線硬化樹脂に
半硬化状態となるよう紫外線を照射することにより、紫
外線硬化樹脂は加工抵抗の少ない状態となり、この加工
抵抗の少ない状態で加工して微小構造化することで、加
工工具の破損防止が可能となる。従って、微細工具を用
いることができるので、その微細工具に対する三次元の
移動制御を行うことで、三次元の曲面形状を有し、より
微細かつ精密な微少構造体を製造することが可能とな
る。加工後は、必要な機械的強度を備える硬化状態とな
るよう第２の紫外線照射光源９から紫外線硬化樹脂に紫
外線を照射することで、使用に際し変形，傷等が防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、インクジ
ェットプリンタのノズルやマイクロレンズ等の超精密機
械部品、マイクロマシン等に適用される微小構造体、お
よびその製造方法および装置に関し、特に、三次元の曲
面形状を有し、より微細かつ精密な微小構造体、および
その製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密機械機構，精密光学機器，精密電子
装置等においては、例えば、数ミクロンから数十ミクロ
ン程度の寸法に微小構造化された構造体（以下「微小構
造体」という。）が、例えば、センサ要素，作動装置要
素，流体装置または電子機器のコンポーネント，光学装
置のマイクロレンズアレイ等として使用されている。こ
の微小構造体は、精密成形技術や金型加工技術の発展に
より、小型，高精度なものが製造されつつあり、量産性
の良い精密金型を用いた転写成形技術による製造にも用
いられている。

【０００３】このような微小構造体を製造する方法に
は、従来より以下の方法が知られている。 (1) 総形ダイヤモンドバイトの切削加工による方法 (2) 精密機械加工による方法 (3) 蒸気相からの物理的または化学的析出等による付加
的構造化による方法 (4) レーザ加工やエッチング加工等による除去的構造化
による方法

【０００４】上記(1) の総形ダイヤモンドバイトの切削
加工による微小構造体の製造方法としては、例えば、特
開平２−２０５４０１号公報に開示されているものがあ
る。この製造方法は、微細な総形ダイヤモンドバイトで
微細な矩形状の溝を有する微小構造体を製造するもので
ある。

【０００５】上記(2),(3),(4) の精密機械加工等による
微小構造体の製造方法として、例えば、特開平６−３２
０５５０号公報に開示されているものがある。この製造
方法は、精密機械加工等により成形インサートを製造
し、これを金型として注型成形，反応射出成形または射
出成形等によって微小構造体を製造するものである。

【０００６】上記(1),(4) の方法は精密な構造体に適
し、上記(2) の方法は、曲面を有する構造体に適し、上
記(3) の方法は微細な構造体に適しているが、上記(1)
の方法は、複雑な形状のダイヤモンドバイトを作ること
が困難であるため、複雑で微細な形状の加工は困難であ
り、上記(3),(4) の方法は、深さ方向の制御が困難であ
る。これに対し、上記(2) の方法は、加工工具の位置を
三次元で制御することで三次元形状の加工を行えること
から、三次元の曲面形状を有し、微細かつ精密な微小構
造体の製造には、上記(2) の精密機械加工を用いた方法
が、最も適切と考えられる。

【０００７】一方、三次元の曲面形状を有し、微細かつ
精密な微小構造体を精密機械加工によって製造するに
は、加工工具の微小化，高精度化が必要とされる。

【０００８】周知の旋盤やフライス盤等により高硬度材
料である加工工具を製造するのは、加工工具をチャッキ
ングする時の軸心合せが難しいため、軸心ずれが生じて
加工工具を精度よく微小なサイズで製造することは困難
であり、工具破損も発生させる。

【０００９】ところが、近年、微小の加工工具をワイヤ
放電研削法で作製する技術が、文献「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」に開示されている。この方法によれば、微小
工具を加工装置の加工軸に組み込んだ状態で形成するの
で、加工工具を装着するときの軸芯ずれの発生を回避し
て直径数１０μｍ程度の微小寸法の加工工具が可能とな
ってきている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記(2) の精
密機械加工による従来の微小構造体の製造方法による
と、加工工具を微小化すればする程、工具の強度を向上
させることは難しくなるため、工具が破損しやすいとい
う問題がある。

【００１１】従って、本発明の目的は、加工工具の破損
を招くことなく製造することができ、三次元の曲面形状
を有し、より微細かつ精密であり、使用に際し変形，傷
等を防止して取扱性に優れた微小構造体、およびその製
造方法および装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、反応硬化性材料によって形成された微小構
造体において、半硬化状態で加工され、硬化によって所
定のサイズにされた微小構造部を備えたことを特徴とす
る微小構造体を提供する。上記構成によれば、反応硬化
性材料の半硬化状態、すなわち加工抵抗の少ない状態で
加工して微小構造化することで、加工工具の破損防止が
可能となる。従って、微細工具を用いることができるの
で、その微細工具に対する三次元の移動制御を行うこと
で、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密な所定
のサイズの微小構造部を備えた微小構造体を製造するこ
とが可能となる。加工後は、必要な機械的強度を備える
よう反応硬化性材料を硬化させることで、使用に際し変
形，傷等が防止される。

【００１３】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬化性材料
に切削，研磨等の加工を行って微小構造体を形成する微
小構造体の製造方法において、前記反応硬化性材料を半
硬化状態で加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半
硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化微小構
造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法
を提供する。上記構成によれば、反応硬化性材料の半硬
化状態で加工して半硬化微小構造体を形成することで、
加工工具の破損防止が可能となる。加工後は、半硬化微
小構造体に所定の物理的処理を施して硬化微小構造体を
形成することで、使用に際し変形，傷等が防止される。

【００１４】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、反応硬化性材料を半硬化状態で加工して半硬化微小
構造体を形成する加工手段と、前記半硬化微小構造体を
硬化して硬化微小構造体を形成する硬化手段とを有する
ことを特徴とする微小構造体の製造装置を提供する。上
記構成によれば、加工手段は、反応硬化性材料の半硬化
状態で加工して半硬化微小構造体を形成するので、加工
工具の破損防止が可能となる。加工後は、硬化手段によ
って半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成
することで、使用に際し変形，傷等が防止される。

【００１５】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、反応硬化性材料を半硬化状態で加工して半硬化微小
構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的
処理を施して硬化微小構造体を形成し、前記硬化微小構
造体と相補的な内面形状を有する金型を電鋳法によって
形成し、前記金型を用いて射出成形，注型成形，プレス
成形等の成形により前記硬化微小構造体と同一構造の微
小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製造
方法を提供する。上記構成によれば、硬化微小構造体を
形成した後、その硬化微小構造体と相補的な内面形状を
有する金型を電鋳法によって形成し、その金型を用いて
成形により硬化微小構造体と同一構造の微小構造体を形
成する。これにより、三次元の曲面形状を有し、より微
細かつ精密な微小構造体の量産が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態
に係る製造装置を適用した三次元加工機を示す構成図で
ある。この三次元加工機１は、定盤２と、定盤２の後方
に立設されたコラム３と、定盤２上に設けられ、被加工
材４を水平方向のＸ軸，Ｙ軸方向にそれぞれ移動させる
Ｘ軸テーブル５ａ及びＹ軸テーブル５ｂからなるＸＹ軸
テーブル５と、加工工具６を回転可能に支持するととも
に、コラム３に対し上下方向（Ｚ軸方向）に移動するＺ
軸テーブル７と、加工工具６の先端部に微細工具（図５
(b) 参照）６Ａを作製する微細工具作製装置８と、Ｙ軸
テーブル５ｂ上に載置された被加工材４の上面全体に亘
って紫外線１３Ａを照射する後述する第１の紫外線照射
光源（図５(d) 参照）１３と、Ｙ軸テーブル５ｂ上に載
置された被加工材４に紫外線９Ａをスポット的に照射す
る第２の紫外線照射光源９と、各種のモード選択キー等
を備えた操作部１０と、この加工機１の各部を操作部１
０の操作に基づいて制御する制御部１１とを具備してい
る。

【００１７】被加工材４は、所定の物理的処理に応じて
硬化する反応硬化性材料からなるものである。このよう
な反応硬化性材料としては、例えば、光照射量に応じて
硬化する反応硬化性樹脂や光照射以外の加熱，加湿，主
剤と硬化剤の混合（プライマー硬化）等に応じて硬化す
る反応硬化性樹脂がある。光照射量に応じて硬化する反
応硬化性樹脂としては、アクリル系の紫外線硬化型樹脂
等があり、加熱硬化型の材料としては、アクリル樹脂，
ウレタンゴム，エポキシ樹脂等がある。

【００１８】加工工具６は、例えば、直径１ｍｍの導電
性を有するタングステンカーバイト系超硬合金からな
る。

【００１９】第２の紫外線照射光源９は、光源９からの
紫外線を導いて先端から紫外線９Ａをスポット的に照射
するフレキシブルガイド９Ｂを備え、ガイド９Ｂの先端
部とＺ軸テーブル７とをフレキシブルジョイント９Ｃに
よって接続し、Ｚ軸テーブル７の上下動に追従してガイ
ド９Ｂの先端部が上下動するようになっている。

【００２０】操作部１０は、加工工具６の先端部に微細
工具６Ａを作製するための微細工具作製モードを選択す
る微細工具作製モード選択キーと、被加工材４を加工し
て微小構造体を作製するための微小構造体作製モードを
選択する微小構造体作製モード選択キーとを備えてい
る。

【００２１】制御部１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等
から構成され、操作部１０に対するオペレータの操作に
より選択されたモードを実行するものであり、微細工具
作製モードが選択された場合は、微細工具作製モードを
実行し、微小構造体作製モードが選択された場合は、微
小構造体作製モードを実行するものである。この制御部
１１のＲＯＭには、ＣＰＵが上記各モードを実行するた
めのプログラムが記憶され、ＲＡＭには、微細工具６Ａ
を作製するのに必要な加工データと、微小構造体を作製
するのに必要な三次元加工データとが記憶されている。

【００２２】図２はＺ軸テーブル７の側面図である。Ｚ
軸テーブル７には、出力軸７０ａが例えば７０００ｒｐ
ｍで回転するモータ７０を支持する支持部材７１を取り
付け、この支持部材７１には、下端部で上記加工工具６
を保持する工具ホルダ７２を回転可能に保持するセラミ
ック製ホルダ７３を取り付けている。また、工具ホルダ
７２の上部端面と工具ホルダ７２の上部端面に対向する
支持部材７１との間には、点接触する鋼球７４を設けて
いる。また、工具ホルダ７２の中間部には、プーリ７５
Ａを取り付け、モータ７０の出力軸７０ａに取り付けら
れたプーリ７５Ｂと工具ホルダ７２のプーリ７５Ａとの
間には、モータ７０の回転トルクを工具ホルダ７２に伝
達する丸ベルト７６を張設している。なお、両プーリ７
５Ａ，７５Ｂ間に図２に示すように高低差を設けること
で、モータ７０の駆動によって工具ホルダ７２が回転し
たときに上昇する力を発生させて、上下方向の振動を抑
えて、被加工材４の上下方向の加工精度の向上を図って
いる。

【００２３】図３は微細工具作製装置８の要部を示す斜
視図である。微細工具作製装置８は、ＷＥＤＧ（Ｗｉｒ
ｅＥｌｅｃｔｒｏｄｉｓｃｈａｒｇｅＧｒｉｎｄｉ
ｎｇ，ワイヤ放電研削）法によって加工工具６を放電加
工し、先端部に微細工具６Ａを作製できるように構成さ
れている。すなわち、微細工具作製装置８は、ワイヤガ
イド８０と、ワイヤガイド８０をＸ方向に移動させる図
示しないワイヤガイド移動部と、ワイヤガイド８０に沿
ってワイヤ電極８１を供給する図示しないワイヤ電極供
給部と、加工工具６とワイヤ電極８１に電圧を印加する
マイクロ放電加工電源８２と、放電加工液８３をノズル
８４から供給する図示しない放電加工液供給部とを具備
し、ワイヤ電極８１の消耗の影響を除去するために放電
加工液８３を常に供給し、かつ、ワイヤ電極８１も供給
させながら、加工工具６とワイヤ電極８１との間に放電
を発生させて加工工具６を放電加工して微細工具６Ａを
作製するようになっている。

【００２４】ワイヤ電極８１は、例えば、電極消耗の点
で有利なタングステン，超硬合金等の耐熱性を有する直
径１００μｍ程度の材料からなる。

【００２５】次に、本発明の第１の実施の形態に係る微
小構造体の製造方法を図４，図５を参照して説明する。
なお、ここでは被加工材４を構成する反応硬化性材料と
して紫外線の照射によって硬化するアクリル系の紫外線
硬化型樹脂を用いた場合について説明する。

【００２６】図４はその紫外線硬化型樹脂の特性を示す
図であり、同図(a) は紫外線硬化型樹脂に照射した積算
光量と紫外線硬化型樹脂の表面の硬度との関係を示す図
であり、同図(b) は当該樹脂に照射した積算光量と当該
樹脂の硬化収縮率との関係を示す図である。なお、図４
において、４０は加工抵抗が少なくなる半硬化領域とし
ての第１の領域（例えば、１．５〜３Ｊ／ｃｍ²）を示
し、４１は紫外線硬化型樹脂が使用に際して必要とされ
る機械的強度を備えることのできる第２の領域、例えば
完全硬化領域（例えば、４Ｊ／ｃｍ²以上）を示してい
る。第１の領域４０と第２の領域４１との間には、一定
の余裕を設けている。

【００２７】(1) 微細工具６Ａの作製まず、加工工具６の先端部に微細工具６Ａとして例え
ば、単刃のマイクロエンドミルを作製する。

【００２８】図５(a),(b) は加工工具６の先端部に単刃
のマイクロエンドミル（６Ａ）を作製する工程を説明す
るための模式図である。オペレータは、操作部１０の微
細工具作製モード選択キーを押下する。制御部１１は、
微細工具作製モード選択キーの押下に基づき、ＲＡＭが
記憶する、微小工具６Ａを作製するのに必要な加工デー
タを基に、モータ７０，Ｚ軸テーブル７および微細工具
作製装置８を制御して微細工具作製モードを以下に説明
する如く実行する。

【００２９】すなわち、制御部１１は、モータ７０を駆
動させつつ、Ｚ軸テーブル７を除々に下降させる。モー
タ７０の駆動により出力軸７０ａが回転すると、モータ
７０からの回転トルクは、プーリ７５Ｂ，丸ベルト７
６，プーリ７５Ａを介して工具ホルダ７２に伝達され、
工具ホルダ７２は高速で回転する。また、工具ホルダ７
２はＺ軸テーブル７の下降によって下方向へ移動する。
従って、工具ホルダ７２に保持されている加工工具６
は、図５(a) に示すように、回転しながら除々に下降す
る。

【００３０】また、制御部１１は、図５(a) に示すよう
に、これと同時に微細工具作製装置８によって加工工具
６の放電加工を行い、加工工具６の先端部を所望の直径
に削る。つまり、ワイヤガイド移動部によってワイヤガ
イド８０を加工工具６側へ移動させ、放電加工液供給部
からノズル８４を経て放電加工液８３を加工工具６に掛
けながら、ワイヤ電極供給部からワイヤ電極８１をワイ
ヤガイド８０に沿って放電加工領域に連続的に供給させ
つつマイクロ放電加工電源８２によって加工工具６とワ
イヤ電極８１との間に放電を発生させ、加工工具６の放
電加工を行う。この放電加工により、加工工具６の先端
部を所望の直径、例えば２５μｍまで細くする。

【００３１】加工工具６の先端部が所望の直径に加工さ
れると、制御部１０は、図５(b) に示すように、モータ
７０の駆動を停止して加工工具６の回転を止め、Ｚ軸テ
ーブル７を一旦上方のスタート位置に戻した後、再び除
々に下降させるとともに、微細工具作製装置８によって
加工工具６の放電加工を行い、加工工具６の先端部の側
面を削る。つまり、ワイヤガイド８０を加工工具６側へ
更に移動させ、加工工具６に放電加工液８３を掛けなが
ら、ワイヤ電極８１をワイヤガイド８０に沿って放電加
工領域に連続的に供給させつつ加工工具６とワイヤ電極
８１との間で放電を発生させ、加工工具６の放電加工を
行う。この放電加工により、ワイヤ電極８１の側面を削
って幅１２．５μｍとし、加工工具６の先端部に微細工
具６Ａとして単刃のマイクロエンドミルを作製する。

【００３２】(2) 微細工具６Ａによる微小構造体の作製図５(c),(d) は被加工材４から微小構造体を作製する工
程を示す図である。オペレータは、図５(c) に示すよう
に、Ｙ軸テーブル５ｂ上に枠部材１２を載置し、枠部材
１２の内側に紫外線照射前の液状の紫外線硬化型樹脂４
Ａを注入する。続いて、図５(d) に示すように、第１の
紫外線照射光源１３から紫外線硬化型樹脂４Ａの上面全
体に紫外線１３Ａを照射（１次照射）する。ここでは、
例えば、積算光量が図４(a) の第１の領域４０に属する
２Ｊ／ｃｍ²となる紫外線９Ａを照射し、紫外線硬化型
樹脂４Ａを半硬化状態にして枠部材１１を外す。

【００３３】次に、既に加工工具６の先端部に作製した
マイクロエンドミル（６Ａ）で半硬化状態の紫外線硬化
型樹脂４Ａを加工して微小構造体を作製するため、オペ
レータは、操作部１０の微小構造体作製モード選択キー
を押下する。制御部１１は、微小構造体作製モード選択
キーの押下に基づいて微小構造体作製モードを実行す
る。

【００３４】すなわち、制御部１１は、モータ７０を駆
動して加工工具６を回転させつつ、ＲＡＭが記憶する、
微小構造体を作製するのに必要な三次元加工データを基
に、ＸＹテーブル５及びＺ軸テーブル７の移動制御を行
い、加工工具６を半硬化状態の紫外線硬化型樹脂４Ａに
対して三次元的に移動させる。このとき、制御部１１
は、図４(b) の収縮率を考慮して加工工具６の移動制御
を行う。例えば、溝加工であれば、溝幅を後の収縮を考
慮して大きめに加工する。なお、ＲＡＭが記憶する三次
元加工データを既に収縮率を考慮したデータとしてもよ
い。制御部１１は、加工工具６先端のマイクロエンドミ
ル（６Ａ）により紫外線硬化型樹脂４Ａを切削して微小
構造体を形成するとともに、微小構造体の形成が終了し
た領域に紫外線照射部９から例えば積算光量が２Ｊ／ｃ
ｍ²となる紫外線９Ａをスポット的に順々に照射（２次
照射）し、その微小構造体の形成が終了した領域の１次
照射における積算光量２Ｊ／ｃｍ²との合計の積算光量
（４Ｊ／ｃｍ²）が図４(a)に示す第２の領域４１に到
達するようにして紫外線硬化型樹脂４Ａを完全に硬化さ
せ、三次元の曲面形状を有し、微細かつ精密な微小構造
体を完成させる。

【００３５】図６，図７はこのようにして製造された微
小構造体の一例を示す図である。図６はインクジェット
プリンタに用いられるインクジェットのノズルを構成す
る微小構造体を示す要部斜視図である。この微小構造体
４２には、幅３０μｍを有する溝４２ａが４２μｍピッ
チで形成されている。

【００３６】図７は光導波路に用いられるマイクロレン
ズの要部断面図である。この微小構造体４３には、光フ
ァイバーアレイ４３ｂが配置される側の面に直径約３０
μｍ程度のレンズ４３ａがアレイ状に配列されている。

【００３７】また、本三次元加工機１によって製造され
た微小構造体の一例として、直径約３０μｍ程度の凹面
状を有するマイクロミラーをアレイ状に配列したものを
挙げることができる。

【００３８】上述した第１の実施の形態に係る微小構造
体の製造方法によれば、紫外線硬化型樹脂４Ａを半硬化
状態の加工抵抗の低い状態で加工工具６に対する三次元
の移動制御を行って微小構造化しているので、微細工具
６Ａの破損を招くことなく、三次元の曲面形状を有し、
より微細かつ精密な微小構造体を得ることができる。ま
た、加工後に紫外線硬化型樹脂４Ａを硬化させること
で、所定の機械的強度を持たせることができ、これによ
り、使用に際し、変形，傷等を防止して取扱性に優れた
ものとなる。また、被加工材４を半硬化状態にして切削
加工しながら、直ちにその部分を硬化させているので、
微小構造体の製造時間を短縮することができ、不要な変
形を防止することができる。また、紫外線９Ａの積算光
量を制御することで、被加工材４の硬度を任意に制御す
ることができるので、加工工具の強度に応じた積算光量
を照射して被加工材４を加工工具が破損しないような硬
度とすることができる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態に係る微
小構造体の製造方法を図８(a) 乃至(h) を参照して説明
する。まず、第１の実施の形態と同様に、図８(a) に示
すように、半硬化状態の反応硬化性材料、例えば紫外線
硬化型樹脂４Ａを微細工具６Ａで加工して微小構造体を
得た後、図８(b) に示すように、半硬化状態の微小構造
体である紫外線硬化型樹脂４Ａに紫外線９Ａを照射して
硬化させる。次に、図８(c) に示すように、金属からな
る治具１００の上に導電性接着剤１０１により硬化状態
の紫外線硬化型樹脂４Ａを固定する。続いて、図８(d)
に示すように、紫外線硬化型樹脂４Ａの表面に蒸着プロ
セス等により導電性薄膜１０２を形成する。次に、導電
性薄膜１０２が表面に形成された紫外線硬化型樹脂４Ａ
をＮｉ溶液に浸漬し、治具１００とＮｉ溶液間に直流電
圧を印加して図８(e) に示すように、紫外線硬化型樹脂
４Ａの表面に厚さ５ｍｍ乃至１ｃｍ程度のＮｉ層１０３
を形成する。次に、図８(f) に示すように、治具１００
を加工機械に取り付け、Ｎｉ層１０３の外形を精密加工
して紫外線硬化型樹脂４Ａに対し相補的な内面形状１０
４ａを有する上型１０４を得る。続いて、図８(g) に示
すように、紫外線硬化型樹脂４Ａから上型１０４を外
す。最後に、図８(h) に示すように、上型１０４を組み
込んだ金型上母型１０５と、凹部１０６ａ，流路１０６
ｂ等が加工された金型下母型１０６とを組み合わせ、射
出成形により、ノズル１０７から流動性樹脂を金型上母
型１０５と金型下母型１０６との間に空間１０８に流し
込み、微小構造体を次々と製造する。

【００４０】このような第２の実施の形態に係る製造方
法によれば、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精
密な微小構造体を容易に量産することができる。また、
反応硬化性材料が樹脂であっても、金属からなる微小構
造体を得ることができる。

【００４１】なお、電鋳金属としては、上記Ｎｉの他に
銅や鉄等を用いることができる。また、成形法として
は、上記射出成形の他に注型成形やプレス成形等により
行ってもよい。なお、射出成形によれば、量産性に優
れ、注型成形によれば、高速性に優れる。また、プレス
成形によれば、必要な部分に微小構造を形成することが
可能となる。

【００４２】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々な実施の形態が可能である。例えば、上記実
施の形態では、被加工材４を切削する場合について説明
したが、切削後に研磨を行って微小構造体を製造しても
よく、研磨のみで微小構造体を製造してもよく、切削，
研磨以外の加工によって微小構造体を製造してもよい。
また、上記実施の形態では、加工後に紫外線硬化型樹脂
４Ａを硬化させたが、加工前にマスク等を用いて加工し
ない領域を予め硬化させてもよい。これにより、不要な
変形をより防止することができる。また、半硬化状態で
完全に微小構造体を形成し終えた後、全体を硬化させて
もよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、反
応硬化性材料を半硬化状態、すなわち加工抵抗の少ない
状態で加工して微小構造化することで、加工工具の破損
を防止することができる。従って、微細工具を用いるこ
とができ、その微細工具に対する三次元の移動制御を行
うことで、三次元の曲面形状を有し、より微細かつ精密
な微小構造体を製造することが可能となる。また、加工
後は、必要な機械的強度を備えるよう反応硬化性材料に
物理的処理を施すことで、使用に際し変形，傷等が防止
され、取扱性に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造装置を示す構成図

【図２】本発明に係るＺ軸テーブルの側面図

【図３】本発明に係る微細工具作製装置の要部を示す斜
視図

【図４】本発明に係る被加工材を構成するアクリル系の
紫外線硬化型樹脂の特性を示す図であり、同図(a) は積
算光量と硬度の関係を示す図、同図(b) は積算光量と硬
化収縮率の関係を示す図

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法を示
す図であり、同図(a),(b) は加工工具の先端部に単刃の
マイクロエンドミルを作製する工程を説明するための模
式図、同図(c),(d) は被加工材から微小構造体を作製す
る工程を示す図

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法によ
って得られた微小構造体を示す要部斜視図

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る製造方法によ
って得られた微小構造体を示す断面図

【図８】同図(a) 乃至(h) は本発明の第２の実施の形態
に係る製造方法を示す図

【符号の説明】

１三次元加工機２定盤３コラム４被加工材４Ａ紫外線硬化型樹脂５ＸＹ軸テーブル５ａＸ軸テーブル５ｂＹ軸テーブル６加工工具６Ａ微細工具７Ｚ軸テーブル８微細工具作製装置９第２の紫外線照射光源９Ａ紫外線９Ｂフレキシブルガイド９Ｃフレキシブルジョイント１０操作部１１制御部１２枠部材１３第１の紫外線照射光源４０半硬化領域４１完全硬化領域４２，４３微小構造体４２ａ溝４３ａレンズ４３ｂ光ファイバーアレイ７０ａ出力軸７１支持部材７２工具ホルダ７３セラミック製ホルダ７４鋼球７５Ａ，７５Ｂプーリ７６丸ベルト８０ワイヤガイド８１ワイヤ電極８２マイクロ放電加工電源８３放電加工液８４，１０７ノズル１００治具１０１導電性接着剤１０２導電性薄膜１０３Ｎｉ層１０４上型１０４ａ内面形状１０５金型上母型１０６ａ凹部１０６ｂ流路１０６金型下母型１０８空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応硬化性材料によって形成された微少構
造体において、半硬化状態で加工され、硬化によって所定のサイズにさ
れた微小構造部を備えたことを特徴とする微小構造体。
【請求項２】前記微小構造部は、マイクロレンズ、マイ
クロミラー等の微小構造体である請求項１記載の微小構
造体。
【請求項３】前記微小構造部は、イングジェットプリン
タの印字ヘッドに形成されたインク流路である請求項１
記載の微小構造体。
【請求項４】所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬
化性材料に切削，研磨等の加工を行って微小構造体を形
成する微小構造体の製造方法において、前記反応硬化性材料を半硬化状態で加工して半硬化微小
構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化
微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製
造方法。
【請求項５】所定の物理的処理に応じて硬化する反応硬
化性材料に切削，研磨等の加工を行って微小構造体を形
成する微小構造体の製造方法において、前記微小構造体のサイズに応じた微細工具を準備し、前記微細工具により前記反応硬化性材料を半硬化状態で
加工して半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化
微小構造体を形成することを特徴とする微小構造体の製
造方法。
【請求項６】前記半硬化微小構造体の形成は、未硬化の
前記反応硬化性材料に所定の物理的処理を施して半硬化
の前記反応硬化性材料とし、前記半硬化の前記反応硬化
性材料を加工することによって行われる請求項４又は５
記載の微小構造体の製造方法。
【請求項７】前記硬化微小構造体の形成は、前記半硬化
微小構造体の形成が終了した領域から順々に行われる請
求項４又は５記載の微小構造体の製造方法。
【請求項８】前記硬化微小構造体の形成は、前記半硬化
微小構造体の形成が全て終了してから全領域に亘って行
われる請求項４又は５記載の微小構造体の製造方法。
【請求項９】前記所定の物理的処理は、光照射，加熱，
加湿およびプライマ硬化のうち少なくとも１つの処理で
ある請求項４又は５記載の微小構造体の製造方法。
【請求項１０】前記微細工具の準備は、ワイヤ放電研削
法によって行われる請求項５記載の微小構造体の製造方
法。
【請求項１１】反応硬化性材料を半硬化状態で加工して
半硬化微小構造体を形成し、前記半硬化微小構造体に所定の物理的処理を施して硬化
微小構造体を形成し、前記硬化微小構造体と相補的な内面形状を有する金型を
電鋳法によって形成し、前記金型を用いて射出成形，注型成形，プレス成形等の
成形により前記硬化微小構造体と同一構造の微小構造体
を形成することを特徴とする微小構造体の製造方法。
【請求項１２】反応硬化性材料を半硬化状態で加工して
半硬化微小構造体を形成する加工手段と、前記半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成
する硬化手段とを有することを特徴とする微小構造体の
製造装置。
【請求項１３】微細工具を作製する工具作製手段と、前記微細工具により反応硬化性材料を半硬化状態で加工
して半硬化微小構造体を形成する加工手段と、前記半硬化微小構造体を硬化して硬化微小構造体を形成
する硬化手段とを有することを特徴とする微小構造体の
製造装置。
【請求項１４】前記半硬化状態の前記反応硬化性材料
は、未硬化の前記反応硬化性材料に所定の物理的処理を
施して形成される請求項１２又は１３記載の微小構造体
の製造装置。
【請求項１５】前記硬化手段は、前記半硬化微小構造体
の形成が終了した領域から順々に硬化する請求項１２又
は１３記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１６】前記硬化手段は、前記半硬化微小構造体
の形成が全て終了してから全領域に亘って硬化する請求
項１２又は１３記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１７】前記硬化手段は、光照射，加熱，加湿お
よびプライマ硬化のうち少なくとも１つの処理を前記半
硬化微小構造体に施すことによって硬化させる請求項１
２又は１３記載の微小構造体の製造装置。
【請求項１８】前記工具作製手段は、ワイヤ放電研削法
によって前記微細工具を作製する請求項１３記載の微小
構造体の製造装置。