JPH1128728A - 回折型光学素子成形型の製造方法 - Google Patents
回折型光学素子成形型の製造方法Info
- Publication number
- JPH1128728A JPH1128728A JP9186269A JP18626997A JPH1128728A JP H1128728 A JPH1128728 A JP H1128728A JP 9186269 A JP9186269 A JP 9186269A JP 18626997 A JP18626997 A JP 18626997A JP H1128728 A JPH1128728 A JP H1128728A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quenching
- manufacturing
- fine
- quenching light
- local
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- 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.)
- Pending
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンドバイトを用いる機械的な切削法
によることなく、回折型光学素子成形型を製造する方法
を得る。 【構成】 電子ビームまたはレーザを焼入光として用い
て、成形面に回折微細パターンに対応した局所焼入れを
施し、その後、この局所焼入れ面を研磨することによ
り、高硬度部分を山（突起）、低硬度部分を溝（谷）と
して出現させ、これを成形面とする回折型光学素子成形
型の製造方法。
によることなく、回折型光学素子成形型を製造する方法
を得る。 【構成】 電子ビームまたはレーザを焼入光として用い
て、成形面に回折微細パターンに対応した局所焼入れを
施し、その後、この局所焼入れ面を研磨することによ
り、高硬度部分を山（突起）、低硬度部分を溝（谷）と
して出現させ、これを成形面とする回折型光学素子成形
型の製造方法。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、回折格子、回折レンズのような
回折型光学素子を、樹脂材料の成形品で製造する際に用
いる成形型の製造方法に関する。
回折型光学素子を、樹脂材料の成形品で製造する際に用
いる成形型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】この種の成形型は従来、成
形型素材の成形面に、ルーリングエンジンや超精密旋盤
等の高価な加工機械と、ダイヤモンドバイトとを用い
て、μオーダの微細な溝を一本一本順次切ることで加工
されてきた。成形型素材の成形面は、Ｎｉ無電解メッキ
などの軟質金属に限られていた。
形型素材の成形面に、ルーリングエンジンや超精密旋盤
等の高価な加工機械と、ダイヤモンドバイトとを用い
て、μオーダの微細な溝を一本一本順次切ることで加工
されてきた。成形型素材の成形面は、Ｎｉ無電解メッキ
などの軟質金属に限られていた。
【０００３】しかし、この従来の製造方法は、ダイヤモ
ンドバイトの寿命が短い、成形面に切削マークが残る、
成形面は軟質金属からなるので傷が付きやすく型寿命が
短い、このため、全体としてコストが高い等の多くの改
良すべき問題点を有する。
ンドバイトの寿命が短い、成形面に切削マークが残る、
成形面は軟質金属からなるので傷が付きやすく型寿命が
短い、このため、全体としてコストが高い等の多くの改
良すべき問題点を有する。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、従って、このような従来の問
題点を解消した、回折型光学素子成形型の製造方法を得
ることを目的とする。
題点を解消した、回折型光学素子成形型の製造方法を得
ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明の回折型光学素子成形型の製造方
法は、電子ビームまたはレーザを焼入光として用いて、
成形面に微細パターンに対応した局所焼入れを施し、そ
の後、この局所焼入れ面を研磨することにより、高硬度
部分を山（突起）、低硬度部分を溝（谷）として出現さ
せ、これを成形面とするという着眼に基づいて完成され
たものである。
法は、電子ビームまたはレーザを焼入光として用いて、
成形面に微細パターンに対応した局所焼入れを施し、そ
の後、この局所焼入れ面を研磨することにより、高硬度
部分を山（突起）、低硬度部分を溝（谷）として出現さ
せ、これを成形面とするという着眼に基づいて完成され
たものである。
【０００６】すなわち、本発明は、回折作用を有する微
細な凹凸パターンを有する光学素子を成形するための成
形型の製造方法において、成形面素材として焼入れ可能
な鋼材を用い、この鋼材の成形面に、電子ビームまたは
レーザ等の焼入光により、微細凹凸パターンを描いて、
該微細凹凸パターンに対応する局所焼入れを施し、次
で、この微細パターンの局所焼入れの終了した鋼材の成
形面を研磨し、高硬度部分を山、低硬度部分を溝とし
て、微細凹凸パターンを出現させることを特徴としてい
る。
細な凹凸パターンを有する光学素子を成形するための成
形型の製造方法において、成形面素材として焼入れ可能
な鋼材を用い、この鋼材の成形面に、電子ビームまたは
レーザ等の焼入光により、微細凹凸パターンを描いて、
該微細凹凸パターンに対応する局所焼入れを施し、次
で、この微細パターンの局所焼入れの終了した鋼材の成
形面を研磨し、高硬度部分を山、低硬度部分を溝とし
て、微細凹凸パターンを出現させることを特徴としてい
る。
【０００７】成形面素材として用いる焼入れ可能な鋼材
としては、例えば、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０系のマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を用いることができる。代
表的なものとして、ＨＰＭ３８がある。
としては、例えば、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０系のマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を用いることができる。代
表的なものとして、ＨＰＭ３８がある。
【０００８】焼入光のビーム径は、微細パターンの形状
（間隔）に応じて選択使用するが、一般的に電子ビーム
は、より微細ピッチの回折パターンの加工に適し、レー
ザはこれより粗いピッチの回折パターンの加工に適して
いる。具体的には、電子ビームのビーム径は１μｍφ前
後とでき、一方、レーザでは、１０μｍφ前後のビーム
径を用いるのが実際的である。
（間隔）に応じて選択使用するが、一般的に電子ビーム
は、より微細ピッチの回折パターンの加工に適し、レー
ザはこれより粗いピッチの回折パターンの加工に適して
いる。具体的には、電子ビームのビーム径は１μｍφ前
後とでき、一方、レーザでは、１０μｍφ前後のビーム
径を用いるのが実際的である。
【０００９】微細凹凸パターンは、同心円形状、平行形
状等の任意形状とすることができる。
状等の任意形状とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図は、本発明を同心円状の微細回
折パターンを有する成形型の製造方法に適用した実施形
態である。図１に示す焼入光照射装置１０は、基台１１
上に、Ｘ方向に可動のＸテーブル１２が位置し、このＸ
テーブル１２上に、Ｘと直交するＹ方向に可動のＹテー
ブル１３が位置している。Ｙテーブル１３上には、さら
に、ＸＹ平面と直交する軸Ｚを中心に回転可能な回転テ
ーブル１４が備えられ、この回転テーブル１４上に、ワ
ーク（成形型素材）１５が支持される。ワーク１５は、
少なくともその成形面１５ａが、焼入れ可能な鋼材、例
えば、ＨＰＭ３８からなっている。
折パターンを有する成形型の製造方法に適用した実施形
態である。図１に示す焼入光照射装置１０は、基台１１
上に、Ｘ方向に可動のＸテーブル１２が位置し、このＸ
テーブル１２上に、Ｘと直交するＹ方向に可動のＹテー
ブル１３が位置している。Ｙテーブル１３上には、さら
に、ＸＹ平面と直交する軸Ｚを中心に回転可能な回転テ
ーブル１４が備えられ、この回転テーブル１４上に、ワ
ーク（成形型素材）１５が支持される。ワーク１５は、
少なくともその成形面１５ａが、焼入れ可能な鋼材、例
えば、ＨＰＭ３８からなっている。
【００１１】焼入光照射装置１０の上方には、Ｚ軸と平
行に焼入光Ｂ（ＣＯ2 、ＹＡＧレーザ等のレーザビー
ム、又は電子ビーム）を照射する焼入光光源２０が位置
している。
行に焼入光Ｂ（ＣＯ2 、ＹＡＧレーザ等のレーザビー
ム、又は電子ビーム）を照射する焼入光光源２０が位置
している。
【００１２】以上の装置を用いて、例えば次のように、
ワーク１５の成形面１５ａに対して焼入光Ｂを照射す
る。まず、Ｘテーブル１２とＹテーブル１３を移動させ
て、Ｚ軸を焼入光Ｂの照射軸に一致させる（重ねる）。
次に、焼入光光源２０により焼入光Ｂを照射し、回転テ
ーブル１４（ワーク１５）を回転させながら、Ｘテーブ
ル１２とＹテーブル１３のいずれか一方を所定の速度、
タイミングで移動させて、ワーク１５の成形面１５ａ上
に微細パターンの局所焼入れを施す。そして、局所焼入
れの終了した成形面１５ａを、図２に模式的に示すよう
に、研磨ポリシャー３０で研磨し、高硬度部分を山（突
起）として残す一方、低硬度部分を溝（谷）として、同
心円状の回折型微細パターンを形成する。
ワーク１５の成形面１５ａに対して焼入光Ｂを照射す
る。まず、Ｘテーブル１２とＹテーブル１３を移動させ
て、Ｚ軸を焼入光Ｂの照射軸に一致させる（重ねる）。
次に、焼入光光源２０により焼入光Ｂを照射し、回転テ
ーブル１４（ワーク１５）を回転させながら、Ｘテーブ
ル１２とＹテーブル１３のいずれか一方を所定の速度、
タイミングで移動させて、ワーク１５の成形面１５ａ上
に微細パターンの局所焼入れを施す。そして、局所焼入
れの終了した成形面１５ａを、図２に模式的に示すよう
に、研磨ポリシャー３０で研磨し、高硬度部分を山（突
起）として残す一方、低硬度部分を溝（谷）として、同
心円状の回折型微細パターンを形成する。
【００１３】図３ないし図５はそれぞれ、回折パターン
がブレーズ型、正弦波型、及びラミナー型の場合の焼入
光の照射時間（積分エネルギー）、焼入れ硬さ、及び最
終形状を模式的に示している。図３は、Ｘテーブル１２
またはＹテーブル１３による半径方向移動の速度を変化
させるとともに、ステップ的に停止することにより、焼
入れ硬さ分布を鋸歯状にしたもので、これを研磨する
と、高硬度部分がエッジ状に残り、硬度が下がるにつれ
て山が徐々に深くなる。
がブレーズ型、正弦波型、及びラミナー型の場合の焼入
光の照射時間（積分エネルギー）、焼入れ硬さ、及び最
終形状を模式的に示している。図３は、Ｘテーブル１２
またはＹテーブル１３による半径方向移動の速度を変化
させるとともに、ステップ的に停止することにより、焼
入れ硬さ分布を鋸歯状にしたもので、これを研磨する
と、高硬度部分がエッジ状に残り、硬度が下がるにつれ
て山が徐々に深くなる。
【００１４】図４の正弦波型の場合は、Ｘテーブル１２
またはＹテーブル１３を停止させることなく、その移動
速度を正弦波状に変化させている。図５のラミナー型の
場合は、Ｘテーブル１２またはＹテーブル１３の移動と
停止を繰り返す。勿論、Ｘテーブル１２またはＹテーブ
ル１３の移動速度を変化させる代わりに（に加えて）、
焼入光光源２０から焼入光の強度を変化させて、図３な
いし図５に示す焼入れ硬さ分布（焼入光積分エネルギ
ー）を得ることもできる。
またはＹテーブル１３を停止させることなく、その移動
速度を正弦波状に変化させている。図５のラミナー型の
場合は、Ｘテーブル１２またはＹテーブル１３の移動と
停止を繰り返す。勿論、Ｘテーブル１２またはＹテーブ
ル１３の移動速度を変化させる代わりに（に加えて）、
焼入光光源２０から焼入光の強度を変化させて、図３な
いし図５に示す焼入れ硬さ分布（焼入光積分エネルギ
ー）を得ることもできる。
【００１５】研磨ポリシャー３０の具体構成及びその研
磨液は、ワーク１５の成形面１５ａの性質に応じて定め
られる。図２の実施例では、回転駆動される金属皿３
１、弾性体３２、及び研磨シート３３の積層構造からな
っている。弾性体３２としてはゴムスポンジ、シリコン
ゴム等を用いることができ、研磨シート３３としてはフ
ェルト等の起毛タイプで柔軟性を持つものを用いること
が好ましい。また、研磨液としては、ダイヤモンド、ア
ルミナ等の他、エッチング作用を持つ研磨液を用い、エ
ッチング作用によって谷の形成を助長することもでき
る。具体的には、『クリアライト』（商品名、（株）フ
ジミインコーポレーテッド製、アルカリタイプ）が使用
可能である。
磨液は、ワーク１５の成形面１５ａの性質に応じて定め
られる。図２の実施例では、回転駆動される金属皿３
１、弾性体３２、及び研磨シート３３の積層構造からな
っている。弾性体３２としてはゴムスポンジ、シリコン
ゴム等を用いることができ、研磨シート３３としてはフ
ェルト等の起毛タイプで柔軟性を持つものを用いること
が好ましい。また、研磨液としては、ダイヤモンド、ア
ルミナ等の他、エッチング作用を持つ研磨液を用い、エ
ッチング作用によって谷の形成を助長することもでき
る。具体的には、『クリアライト』（商品名、（株）フ
ジミインコーポレーテッド製、アルカリタイプ）が使用
可能である。
【００１６】以上の説明では、ワーク１５の成形面１５
ａに、同心円状に微細回折パターンを形成する例を説明
したが、図１の装置で平行な微細回折パターンを形成す
るには、回転テーブル１４を回転させず、Ｘテーブル１
２とＹテーブル１３のみを所定の速度、タイミングで移
動させて同様の焼入光の照射を行なえばよい。
ａに、同心円状に微細回折パターンを形成する例を説明
したが、図１の装置で平行な微細回折パターンを形成す
るには、回転テーブル１４を回転させず、Ｘテーブル１
２とＹテーブル１３のみを所定の速度、タイミングで移
動させて同様の焼入光の照射を行なえばよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明の回折型光学素子成形型の製造方
法によれば、高価なダイヤモンドバイトを使用する必要
がなく、成形面に鋼材を使用できるので傷が付きにく
く、研磨で仕上げるので、切削より良好な面が得られる
という効果がある。
法によれば、高価なダイヤモンドバイトを使用する必要
がなく、成形面に鋼材を使用できるので傷が付きにく
く、研磨で仕上げるので、切削より良好な面が得られる
という効果がある。
【図１】本発明による回折型光学素子成形型の製造方法
の一実施形態の一工程を示す、焼入光の照射装置によっ
て同心円状に焼入光を照射する態様を示す斜視図であ
る。
の一実施形態の一工程を示す、焼入光の照射装置によっ
て同心円状に焼入光を照射する態様を示す斜視図であ
る。
【図２】図１の焼入光照射装置により焼入光を照射した
後、研磨する工程の模式図である。
後、研磨する工程の模式図である。
【図３】図１の焼入光照射装置による焼入光の照射時間
分布、焼入れ硬さ分布、及び研磨後の凹凸形状の一つの
例を示す模式図である。
分布、焼入れ硬さ分布、及び研磨後の凹凸形状の一つの
例を示す模式図である。
【図４】図１の焼入光照射装置による焼入光の照射時間
分布、焼入れ硬さ分布、及び研磨後の凹凸形状の他の例
を示す模式図である。
分布、焼入れ硬さ分布、及び研磨後の凹凸形状の他の例
を示す模式図である。
【図５】図１の焼入光照射装置による焼入光の照射時間
分布、焼入れ硬さ分布、及び研磨後の凹凸形状のさらに
他の例を示す模式図である。
分布、焼入れ硬さ分布、及び研磨後の凹凸形状のさらに
他の例を示す模式図である。
１０ 焼入光照射装置 １１ 基台 １２ Ｘテーブル １３ Ｙテーブル １４ 回転テーブル １５ ワーク（成形型素材） １５ａ 成形面 ２０ 焼入光光源 ３０ 研磨ポリシャー
Claims (6)
- 【請求項１】 回折作用を有する微細な凹凸パターンを
有する光学素子を成形するための成形型の製造方法であ
って、 成形面素材として焼入れ可能な鋼材を用い、 この鋼材の成形面に、電子ビームまたはレーザ等の焼入
光により、上記微細凹凸パターンを描いて、該微細凹凸
パターンに対応する局所焼入れを施すステップと；この
微細パターンの局所焼入れの終了した鋼材の成形面を研
磨し、高硬度部分を山、低硬度部分を溝として、上記微
細凹凸パターンを出現させるステップと；を有すること
を特徴とする回折型光学素子成形型の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の製造方法において、焼入
れ可能な鋼材は、マルテンサイト系ステンレス鋼である
回折型光学素子成形型の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の製造方法におい
て、焼入光は電子ビームであり、そのビーム径は、１μ
ｍφ前後である回折型光学素子成形型の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の製造方法におい
て、焼入光はレーザであり、そのビーム径は、１０μｍ
φ前後である回折型光学素子成形型の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれか１項記載の
製造方法において、微細凹凸パターンは、同心円形状で
ある回折型光学素子成形型の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし３のいずれか１項記載の
製造方法において、微細凹凸パターンは、平行形状であ
る回折型光学素子成形型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186269A JPH1128728A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 回折型光学素子成形型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9186269A JPH1128728A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 回折型光学素子成形型の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1128728A true JPH1128728A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16185343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9186269A Pending JPH1128728A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 回折型光学素子成形型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1128728A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1063071A2 (de) * | 1999-06-24 | 2000-12-27 | Continental Aktiengesellschaft | Polymerartikel, insbesondere Fahrzeugreifen, mit strukturierter Oberfläche, Formwerkzeug und seine Herstellung |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP9186269A patent/JPH1128728A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1063071A2 (de) * | 1999-06-24 | 2000-12-27 | Continental Aktiengesellschaft | Polymerartikel, insbesondere Fahrzeugreifen, mit strukturierter Oberfläche, Formwerkzeug und seine Herstellung |
| EP1063071A3 (de) * | 1999-06-24 | 2002-04-24 | Continental Aktiengesellschaft | Polymerartikel, insbesondere Fahrzeugreifen, mit strukturierter Oberfläche, Formwerkzeug und seine Herstellung |
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