WO2011055627A1

WO2011055627A1 - 切削工具、金型の製造方法及びアレイレンズ用金型

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Publication number: WO2011055627A1
Application number: PCT/JP2010/068256
Authority: WO
Inventors: 利幸今井; 俊哉瀧谷; 智之森本; 裕之松田; 細江　秀
Original assignee: コニカミノルタオプト株式会社
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-05-12
Also published as: DK2497592T3; US20120207869A1; JPWO2011055627A1; EP2497592A4; CN102712053A; EP2497592A1; EP2497592B1

Abstract

　切削対象物に滑らかな凹凸状の曲面を形成する。切削工具としてのボールエンドミル（１３２）は、切削刃（１３４）と、シャンク部（２００）と、切削刃（１３４）を支持・固定する支持部材（２１０）とを備える。支持部材（２１０）の一方の端部には切削刃（１３４）が固定され、支持部材（２１０）の他方の端部がシャンク部（２００）に固定されている。シャンク部（２００）と切削刃（１３４），支持部材（２１０）との間の空隙部（２３０）には充填剤（２４０）が充填されている。

Description

切削工具、金型の製造方法及びアレイレンズ用金型

　本発明は切削工具、金型の製造方法及びアレイレンズ用金型に関する。

　従来、光学レンズの製造分野においては、ガラス基板に対し硬化性樹脂からなるレンズ部を設けることで、耐熱性の高い光学レンズを得る技術が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この技術を適用した光学レンズの製造方法の一例として、ガラス基板の表面に硬化性樹脂からなる光学部材を複数設けたいわゆる「ウエハレンズ」を形成し、その後にレンズ部ごとにガラス基板をカットする方法も提案されている。

　ウエハレンズの樹脂製レンズ部又はその樹脂製転写型を製造する場合、一般的には金属製成形型（金型）が使用されている。金型の製造の一例として、切削対象物（金型の母体）に対してボールエンドミルを回転させながら旋回させ、円形状の凹凸を形成する方法がある。詳しくは、ボールエンドミルのシャンク部の先端に設けられた切削刃を回転させながら直接的に切削対象物に当接させ、切削対象物を切削する。

特許第３９２６３８０号公報

　しかしながら、単にこのような切削を行った場合、切削対象物の凹凸の表面上に、ウロコ模様に近い微小な凹凸（図１０（ａ）参照）やボールエンドミルの旋回の軌跡に従う加工傷（図９（ａ）参照）が形成され、滑らかな曲面を形成することができないという問題があった。

　また、切削対象物に対してボールエンドミルを回転させながら旋回させ、円形状の凹凸を形成する方法では、ボールエンドミルの先端に設けられた切削刃は基本的には回転しながら切削対象物に当接するが、その回転中心部分は実質的に回転しない状態で切削対象物に当接する。この場合、切削対象物上であって切削刃の回転中心部分が通過した部分には、ボールエンドミルの移動に伴い引き摺られたように加工傷が形成されてしまう（図９（ｂ）参照）。

　そこで、本発明者らはウロコ模様に近い微小な凹凸が形成されるという問題について検討したところ、ボールエンドミルの構成上、シャンク部の先端には切削刃が取り付けられるが、切削刃はこれを支持・固定する支持部材にロウ付けされ、その支持部材がシャンク部と結合されているため（切削刃が支持部材を介してシャンク部に取り付けられているため）、シャンク部と支持部材・切削刃との間に空隙が形成され、この空隙が要因となって切削刃が振動しているということを見出した。すなわち、切削刃はボールエンドミルの回転軸上に配置されるものの、ボールエンドミルの作動中はそれ自体の回転力を受けて回転軸上の位置とそこからずれた位置との間で揺れ動き、微小な凹凸が形成されるということを見出した。

　また、本発明者らはボールエンドミルの旋回の軌跡に従う加工傷が形成あされるという問題について検討したところ、ボールエンドミルの先端に設けられた切削刃は回転中心部分が実質的に回転しない状態で切削対象物に当接し、かつ、回転中心部分が屈曲しているため、その回転中心部分が切削対象物上でボールエンドミルの旋回に伴い引き摺られ、切削対象物の凹凸の表面に加工傷が形成されることを見出した。

　したがって、本発明の主な目的は、切削対象物に加工傷が形成されるのを防止し、滑らかな凹凸状の曲面を形成することができる切削工具、金型の製造方法、アレイレンズ用金型を提供することにある。

　上記課題を解決するため、本発明によれば、
　切削刃と、
　シャンク部と、
　前記切削刃を支持・固定する支持部材であって、一方の端部には前記切削刃が固定され、他方の端部が前記シャンク部に固定されている前記支持部材とを備え、
　前記シャンク部と前記切削刃及び前記支持部材との間の空隙には、充填剤が充填されていることを特徴とする切削工具が提供される。

　また、本発明の他の態様によれば、
　切削対象物に対し、切削刃の一部を回転中心部を回転中心として回転させながら旋回させて当該切削対象物を切削する切削工具であって、
　前記回転中心部が円弧の一部を呈しており、
　前記回転中心部の円弧の半径ｒが０．０５≦ｒ≦５μｍの条件を満たしていることを特徴とする切削工具が提供される。

　また、本発明の他の態様によれば、
　前記切削工具の切削刃を回転軸上に配置し、当該回転軸を中心に回転させながら凹凸部に対し前記切削工具を旋回させながら当接させ、前記凹凸部を加工する工程を有することを特徴とする金型の製造方法が提供される。

　また、本発明の他の態様によれば、
　切削対象物に粗加工を施して凹凸部を形成する工程と、
　前記凹凸部に対しボールエンドミルを回転させながら旋回させ、前記凹凸部を仕上げ加工する工程と、を有し、
　前記凹凸部を仕上げ加工する工程では、
　前記凹凸部の光軸と直交する領域を含む第１の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し傾けて切削加工を行い、前記第１の領域に隣接する第２の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し平行にして切削加工を行うことを特徴とする金型の製造方法が提供される。

　また、本発明の他の態様によれば、
　切削対象物に対し、切削刃の一部を回転中心部を回転中心として回転させながら旋回させて当該切削対象物を切削する切削工具であって、
　シャンク部と、
　前記切削刃を支持・固定し、一方の端部には前記切削刃が固定され、他方の端部が前記シャンク部に固定されている支持部材と、を備え、
　前記シャンク部と前記切削刃及び前記支持部材との間の空隙には、充填剤が充填されており、
　前記回転中心部が円弧の一部を呈しており、
　前記回転中心部の円弧の半径ｒが０．０５≦ｒ≦５μｍの条件を満たしていることを特徴とする切削工具が提供される。

　また、本発明の他の態様によれば、
　切削刃と、シャンク部と、前記切削刃を支持・固定し、一方の端部には前記切削刃が固定され、他方の端部が前記シャンク部に固定されている支持部材と、を備え、且つ、前記シャンク部と前記切削刃及び前記支持部材との間の空隙に充填剤を充填させた切削工具により切削加工を行い、
　切削対象物に粗加工を施して凹凸部を形成する工程と、
　前記凹凸部に対しボールエンドミルを回転させながら旋回させ、前記凹凸部を仕上げ加工する工程と、を有し、
　前記凹凸部を仕上げ加工する工程では、
　前記凹凸部の光軸と直交する領域を含む第１の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し傾けて切削加工を行い、前記第１の領域に隣接する第２の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し平行にして切削加工を行うことを特徴とする金型の製造方法が提供される。

　本発明によれば、シャンク部と切削刃・支持部材との間の空隙に充填剤が充填されているため、切削工具の回転力に伴う切削刃の振動を抑えられ、その結果切削対象物に滑らかな凹凸状の曲面を形成することができる。

　また、本発明によれば、切削刃が回転軸上に配置されその切削刃の回転中心部が湾曲しているから、回転中心部が円滑に対象物に当接しながら旋回の軌跡を描く。そのため、回転中心部が旋回動作に引き摺られるのを防止することができ、切削対象物に加工傷が形成されるのを防止することができる。

　また、本発明によれば、ボールエンドミルの回転中心は、回転速度が無く切削力がない。そのため、切削対象物の凹凸部の光軸と直交する領域ではボールエンドミルの回転軸を光軸に対し傾けるから、その回転中心が凹凸部に接触して旋回動作に引き摺られるのが防止され、その結果切削対象物に加工傷が形成されるのを防止することができる。

凹状金型の概略構成を示す斜視図である。図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。切削装置の概略構成を示す（ａ）斜視図（ｂ）部分拡大図である。図３の切削装置の変形例を示す（ａ）斜視図（ｂ）部分拡大図である。ボールエンドミルの概略構成を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。ボールエンドミルの先端部の概略構成を示す側面断面図である。金型の製造方法を経時的に示す概略図である。仕上げ加工の様子を概略的に説明するための図面である。仕上げ加工後の金型の凹部を示す顕微鏡写真であって、切削刃の形状の相違による表面形状を比較したものである。仕上げ加工後の金型の凹部を示す顕微鏡写真であって、ボールエンドミルの空隙部に充填剤を詰めなかった場合の表面形状を示すものである。アライメントマークの態様を概略的に説明するための平面図である。凹状金型の概略構成を示す斜視図である。図１２のII－II線に沿う断面図である。仕上げ加工の様子を概略的に説明するための図面である。仕上げ加工の原理を概略的に説明するための図面である。図１２のII－II線に沿う断面図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
［凹状金型（母型）］
　図１に示す通り、金型１００は略直方体状を呈しており、表面に複数の凹部１０２（キャビティ）がアレイ状に形成されている。金型１００はアレイレンズ用金型の一例であり、特にウエハレンズの樹脂製レンズ部を成形するのに好適に使用され、又はその樹脂製転写型を製造する場合にも使用可能である。

　凹部１０２が形成された１ブロックを詳しく断面視すると、図２に示す通り、凹部１０２の周辺には平面部１０４、斜面部１０６、平面部１０８、斜面部１１０、平面部１１２が形成されており、凹部１０２を中心として同心円状にこれらの部位が順に形成されている。凹部１０２の中心部には光軸（金型１００から成形される光学系の光軸）が直交するようになっている。

　金型１００の形状は略直方体に限らず、略円柱状や分割円状を呈してもよい。
［切削装置］
　図３（ａ）に示す通り、切削装置１２０Ａは定盤１２２を有している。定盤１２２上には、直交軸及び旋回軸を有するステージ１２４が設けられている。ステージ１２４はＸ軸方向，Ｚ軸方向に沿って移動可能であるとともに、Ｂ軸方向に沿って回動可能となっている。ステージ１２４上にはスピンドル１２６が設置されている。定盤１２２には切削対象物（ワーク材）を固定するための固定具１２８が設けられている。定盤１２２上では、スピンドル１２６と固定具１２８とが対向配置されている。固定具１２８はＹ軸方向に移動可能となっており、スピンドル１２６と切削対象物とが相対的に移動できるようになっている。

　スピンドル１２６はスピンドルモータを内蔵している。図３（ｂ）に示す通り、スピンドルモータの主軸１３０にはボールエンドミル１３２が設置されている。ボールエンドミル１３２は切削工具の一例である。

　ボールエンドミル１３２が設置されたスピンドル１２６は、光学面を高精度に加工するため、エアベアリングを有するスピンドルであることが望ましい。スピンドル１２６を回転させる動力には、スピンドルモータを内蔵するスピンドルモータ方式と、高圧エアを供給するエアタービン方式とがある。当該動力としては、高剛性化のため、スピンドルモータ方式を採用するのが望ましい。

　図５に示す通り、ボールエンドミル１３２の先端部には切削刃１３４が固定されている。切削刃１３４は単結晶ダイヤモンドで構成されたダイヤモンドチップである。

　切削刃１３４を平面視すると、図５（ａ）に示す通り、切削刃１３４は円弧部１３４ａと直線部１３４ｂとを有している。切削刃１３４を側面視すると、図５（ｂ）に示す通り、切削刃１３４は直線部１３４ｃ，１３４ｄ，１３４ｅを有している。円弧部１３４ａ，直線部１３４ｂ～１３４ｅは切削刃１３４を構成する各平面が交わる稜線に相当する。

　スピンドル１２６では、スピンドルモータが回転すると、これに連動して切削刃１３４が半球状の軌跡を描きながら回転するようになっている（図５（ａ），（ｂ）中２点鎖線参照）。この場合、円弧部１３４ａ，直線部１３４ｂ，１３４ｃ，１３４ｄの接点がスピンドル１２６の回転中心部１３４ｆとなっており、回転中心部１３４ｆは実質的に回転しない。

　図５に示す通り、切削刃１３４はボールエンドミル１３２の回転軸２５０（回転中心軸）上に配置されている。切削刃１３４のなかでも、回転中心部１３４ｆが回転軸２５０上に配置されている。

　回転中心部１３４ｆを拡大して平面視すると、図５（ｃ）に示す通り、回転中心部１３４ｆは湾曲している。

　詳しくは、回転中心部１３４ｆは円弧の一部を呈しており（円弧の一部から構成されており）、当該円弧の半径ｒが０．０５≦ｒ≦５μｍの条件を満たしている。半径ｒを０．０５μｍ以上とするのは、これ未満とするのは製造上困難という理由によるもので、半径ｒを５μｍ以下とするのは、切削対象物を切削した場合に実用レベルを超える優れた金型１００を製造することができることによる。

　さらに、回転中心部１３４ｆは、縦と横との幅が１０μｍ以内のスクエア領域２６０内に収まっている。この場合も、回転中心部１３４ｆがスクエア領域２６０に収まっていれば、切削対象物を切削した場合に実用レベルを超える優れた金型１００を製造することができる。

　なお、回転中心部１３４ｆは、平面視したとき、例えば楕円の円弧の一部を呈していてもよいし、単なる湾曲線の一部を呈していてもよい。単なる湾曲線とは円弧を構成しない曲線であり、当該湾曲線には部分的に直線が含まれてもよい。

　ボールエンドミル１３２の先端部をさらに詳細に説明する。

　図６に示す通り、当該先端部は主に超硬合金製のシャンク部２００で構成されている。シャンク部２００にはネジ挿通用の貫通孔２０２が形成されている。

　シャンク部２００には、切削刃１３４を支持・固定するための支持部材２１０が取り付けられている。支持部材２１０にもネジ挿通用の貫通孔２１２が形成されている。

　支持部材２１０の先端部には切削刃１３４がロウ付けされ固定されている。切削刃１３４は、上記の通り、回転中心部１３４ｆがボールエンドミル１３２の回転軸２５０に一致する位置に配置されている。

　シャンク部２００の貫通孔２０２と支持部材２１０の貫通孔２１２とが連通している。これらの貫通孔２０２，２１２にはネジ２２０が挿通・螺合され、支持部材２１０がシャンク部２００に固定されている。ネジ２２０はシャンク部２００から支持部材２１０に向かって挿通されているが、その逆向き（支持部材２１０からシャンク部２００に向かう方向）に挿通されてもよい。ボールエンドミル１３２の先端部では、切削刃１３４が支持部材２１０を介してシャンク部２００に固定された構造を有している。

　シャンク部２００と支持部材２１０，切削刃１３４とに囲まれる領域には空隙部２３０（隙間）が形成されている。空隙部２３０には充填剤２４０が充填されている。

　充填剤２４０としては、蝋（ロウ）や半田、樹脂製の接着剤などが使用される。接着剤は光硬化性，熱硬化性のいずれの樹脂でもよい。

　充填剤２４０は基本的には、（切削刃３１４付きの）支持部材２１０がシャンク部２００に取り付けられる前に空隙部２３０に塗布・注入され、その後支持部材２１０がシャンク部２００に取り付けられる。充填剤２４０として接着剤などの流体性を有する材料を使用する場合には、支持部材２１０をシャンク部２００に取り付けた後に、当該材料を空隙部２３０に注入してもよい。

　図３の切削装置１２０Ａに代えて、図４の切削装置１２０Ｂが用いられてもよい。

　図４（ａ）に示す通り、切削装置１２０Ｂは、スピンドル１２６（ボールエンドミル１３２）がＡ軸方向，Ｃ軸方向にも回動可能である。Ａ軸，Ｂ軸，Ｃ軸の各回転軸は互いに直交している。切削装置１２０Ｂのこれ以外の構成は、切削装置１２０Ａと同様である（図４（ｂ）参照）。

　切削装置１２０Ｂによれば、ボールエンドミル１３２の先端刃先（切削刃１３４）の任意点における刃先輪郭線との法線と、加工面の法線とが常に平行になるように、ボールエンドミル１３２の姿勢を制御することができる。その結果、工具刃先（切削刃１３４）の一点で加工することができ、加工形状に対する工具刃先輪郭誤差の影響を小さくすることができる。
［凹状金型の製造方法］
　図７に示す通り、金型１００は大きくは（ａ）～（ｇ）の工程を経て製造される。
（ａ）切削対象物１４０を準備して所定領域にブランク加工を施す。
（ｂ）切削対象物１４０の所定領域に無電解ニッケルリンメッキ処理を施し、メッキ層１４２を形成する。
（ｃ）汎用のマシニングセンタを用いて切削対象物１４０の表面（メッキ層１４２）を粗加工し、凹部１０２などの原形（凹凸形状）を形成する。
（ｄ）粗加工後の切削対象物１４０の表面を研磨して滑らかにする。
（ｅ）ダイヤモンド切削刃を用いて凹部１０２を仕上げ加工する。
（ｆ）切削対象物１４０の表面を平面加工して基準面を形成し、その基準面に対しアライメントマーク１４４を形成する。

　基準面は他の部材との間で高さ位置を調整する際に基準となる面である。

　アライメントマーク１４４は他の部材との位置合わせをするのに使用される。

　加工面（基準面）の表面状態によっては、（ｅ），（ｆ）の工程の後に、表面を滑らかにする研磨を行う。
（ｇ）切削対象物１４０を洗浄して加工屑などを除去し、切削対象物１４０の表面にＳｉＯ_２膜を形成して離型剤を塗布する。

　ＳｉＯ_２膜は離型剤を塗布する際の下地として機能する。ＳｉＯ_２膜の形成は蒸着，ＣＶＤ，スパッタのいずれかの処理で行う。切削対象物１４０の表面にＳｉＯ_２膜を均一な膜厚で形成するには、ＣＶＤ処理を行うのが望ましい。

　離型剤は金型１００から成形物の離型を容易にするものである。

　なお、上記説明では、（ｃ）の工程として金型母材をマシニングセンタで粗加工して凹凸部を形成する工程を備えているが、必ずしも粗加工は当該方法には限定されず他の方法で形成するものであっても良い。従って本発明では必ずしも切削工具で粗加工する事を前提とする加工方法や切削工具には限定されない。

　（ｅ）の工程では、基本的に切削装置１２０Ａを使用する。

　図３（ｂ）に示す通り、スピンドル１２６のスピンドルモータを作動させ、ボールエンドミル１３２を高速で回転させる。併せて、ステージ１２４のＸ軸方向，Ｚ軸方向の移動と固定具１２８のＹ軸方向の移動とを協働させ、切削対象物１４０に対しボールエンドミル１３２を旋回させる。すなわち、ボールエンドミル１３２を回転させながら渦巻状に旋回させ、凹部１０２の表面を仕上げ加工する。

　この場合、図８に示す通り、最も外側の領域１５４から領域１５２を経て中央の領域１５０にかけて、ボールエンドミル１３２を、光軸に平行な状態に保持した状態で、回転させながら渦巻状に旋回・当接させ、凹部１０２と平面部１０４の一部又は全部を加工する。

　領域１５０は凹部１０２の中央部であって光軸と直交する領域を含む。

　領域１５２は凹部１０２の周辺部であって領域１５０に隣接する領域である。

　領域１５４は平面部１０４の一部又は全部であって領域１５２と隣り合う領域である。

　ここで、切削刃１３４の回転中心部１３４ｆが屈曲している場合には（図５（ｃ）点線部参照）、回転中心部１３４ｆが無回転でスピンドル１６２の旋回動作に引き摺られるから、図９（ａ）に示す通り、凹部１０２には凹凸状の加工傷が形成される。

　これに対し、本実施形態では、切削刃１３４の回転中心部１３４ｆが湾曲しているため、回転中心部１３４ｆが円滑に凹部１０２に当接しながら軌跡を描き、回転中心部１３４ｆが凹部１０２に接触しても加工傷が形成されることはなく（又は加工傷が形成されたとしてもその凹凸は起伏が小さく）、図９（ｂ）に示す通り、凹部１０２において滑らかな曲面を形成することができる。

　切削装置１２０Ａを使用する上でも、回転中心部１３４ｆが湾曲しており凹部１０２に円滑に当接するから、スピンドル１２６のＢ軸方向に移動させて回転中心部１３４ｆを凹部１０２に対し傾けるといった操作も不要となる。

　さらに、ボールエンドミル１３２の空隙部２３０に充填剤２４０を充填しない場合には、ボールエンドミル１３２の回転力が支持部材２１０を介して切削刃１３４に伝導し切削刃１３４が振動するから、図１０（ａ）に示す通り、凹部１０２にはウロコ模様に近い微小な凹凸が形成される。

　これに対し、本実施形態では、ボールエンドミル１３２の空隙部２３０に充填剤２４０を充填しているから、ボールエンドミル１３２の回転力が切削刃１３４に伝導するのが抑制されるとともに切削刃１３４の振動も抑えられ、図１０（ｂ）のように、凹部１０２には滑らかな曲面を形成することができる。

　以上から、金型１００の凹部１０２の形状を転写して光学系を製造（成形）すると、当該光学系の光学面の品質を向上させることができ、当該光学系を撮像用レンズとして使用するときにはゴーストの発生も未然に低減することができる。

　なお、（ｅ）の工程では、切削装置１２０Ｂを使用してもよい。

　切削装置１２０Ｂを使用した場合も、切削装置１２０Ａを使用した場合と同様に、図４（ｂ）に示す通り、スピンドル１２６のスピンドルモータを作動させ、ボールエンドミル１３２を高速で回転させる。併せて、ステージ１２４のＸ軸方向，Ｚ軸方向の移動と固定具１２８のＹ軸方向の移動とを協働させ、切削対象物１４０に対しボールエンドミル１３２を旋回させる。

　このとき、ボールエンドミル１３２を、Ａ軸，Ｃ軸方向にも回動させながら、工具刃先（切削刃１３４）の一点で常に加工するように渦巻状に旋回させ、凹部１０２の表面を仕上げ加工する。

　（ｆ）の工程でも、切削装置１２０Ａ，１２０Ｂを使用する。

　この場合、ボールエンドミル１３２をスクエアエンドミルに代え、そのスクエアエンドミルを回転させながら旋回させ、平面部１０４（仕上げ加工した領域を除く残りの領域），１０８，１１２の表面を平面加工する。その結果、効率良く平面部１０４，１０８，１１２を平面加工することができる。

　スクエアエンドミルとは、エンドミルが回転した際に刃先輪郭が描く軌跡が円柱形又は円錐台形をしている工具である。

　（ｆ）の工程では、スクエアエンドミルに代えて、刃先が一部Ｒ形状であるラジアスエンドミルを使用してもよい。もちろん、（ｅ）の工程に引き続き、ボールエンドミル１３２をそのまま平面加工でも使用してよい。

　その後、平面部１１２に対し、図１１（ａ）に示す通り、一定の線幅を有する十字状のアライメントマーク１４４（溝）を形成する。アライメントマーク１４４の形成は、スクエアエンドミル又はボールエンドミルや平面的で鋭角な切削刃を用いてこれを直線的に相対移動させる。アライメントマーク１４４では、縦の線幅と横の線幅との各中心線の交点を、他の部材との位置合わせに使用することができる。

　（ｆ）の工程では、図１１（ｂ）に示すアライメントマーク１４６を形成してもよい。アライメントマーク１４６は十字状の溝部１４６ａ，１４６ｂを重ね合わせたものである。溝部１４６ａと溝部１４６ｂとの配置がややずれており、溝部１４６ａの深さが溝部１４６ｂの深さより浅い。溝部１４６ａと溝部１４６ｂとの間には段差が形成され、その段差の幅を、他の部材との位置合わせに使用することができる。

　アライメントマーク１４６の形状は、十字状以外に、円状、四角状などであってもよい。アライメントマーク１４６の所望位置を算出できるものであれば、その形状は問わない。
［変形例（凸状金型）］
　図１２に示す通り、金型１８０は略直方体状を呈しており、表面に複数の凸部１８２（コア）が形成されている。金型１８０はアレイレンズ用金型の一例である。

　凸部１８２が形成された１ブロックを詳しく断面視すると、図１３に示す通り、凸部１８２の周辺には平面部１８４が形成されており、凸部１８２を中心として同心円状に平面部１８４が形成されている。凸部１８２の中心部には光軸が直交するようになっている。

　金型１８０の形状は略直方体に限らず、略円柱状や分割円状を呈してもよい。
［凸状金型の製造方法］
　金型１８０の製造方法は金型１００の製造方法とほぼ同様であり、下記の点が異なる。

　（ｅ）の工程では、図１３に示す通り、最も外側の領域１９４から領域１９２を経て中央の領域１９０にかけて、ボールエンドミル１３２を、光軸に平行な状態に保持した状態で、回転させながら渦巻状に旋回・当接させ、凸部１８２と平面部１８４の一部又は全部とを加工する。

　領域１９０は凸部１８２の中央部であって光軸と直交する領域を含む。

　領域１９２は凸部１８２の周辺部であって領域１９０と隣り合う領域である。

　領域１９４は平面部１８４の一部又は全部であって領域１９２と隣り合う領域である。
［変形例］
　前述した（ｅ）の工程（ダイヤモンド切削刃を用いて凹部１０２を仕上げ加工する）の変形例として、図１４に示す通り、領域１５０，１５２，１５４ごとにボールエンドミル１３２の姿勢を変化させることも考えられる。

　「光軸と直交する領域を含む領域」とは、後述するようにボールエンドミル１３２の回転軸を光軸に対して所定角度傾けた際に、ずれた回転軸が凹部１０２の形成面と干渉しなくなる領域をいい、少なくとも、凹部１０２の光軸から、当該光軸からボールエンドミル１３２を傾けた回転軸に直交する線と、当該傾いた回転軸線と凹部１０２を形成する面との交差点における接線とのなす角度が０度でなくなった点（０度は傾いたボールエンドミル１３２の回転軸中心が依然凹部１０２の形成面と接触している関係にあるため）までの範囲内の領域をいう。

　領域１５４から領域１５２を経て領域１５０まで、ボールエンドミル１３２を渦巻状に旋回させながら加工するが（図３（ｂ）参照）、領域１５４ではボールエンドミル１３２の回転軸を光軸に対しやや傾け（図１４の（１））、領域１５２ではボールエンドミル１３２の回転軸を光軸に対し平行に保ち（図１４の（２））、領域１５０では再度ボールエンドミル１３２の回転軸を光軸に対しやや傾ける（図１４の（３））。

　好ましくは、領域１５４から領域１５２にかけて、又は領域１５２から領域１５０にかけて、ボールエンドミル１３２の姿勢を変化させる場合、旋回１周で（ボールエンドミル１３２の１回の旋回で）姿勢の変化を完了させる。

　さらに好ましくは、領域１５０，１５４では、ボールエンドミル１３２を、ボールエンドミル１３２を取り付ける際の傾斜角度であるボールエンドミル傾斜角の１０～９０％の見込み角で、旋回させる。

　ボールエンドミル１３２の姿勢を変化させるのは次の原理による（図１５参照）。

　ボールエンドミル１３２の回転軸を光軸に傾け続けた場合、光軸からずれた凹部１０２の一定の領域１６４では回転中心１３４ｆが接触してスピンドル１６２の旋回動作に引き摺られ、その周辺の領域１６６，１６８では回転中心１３４ｆは接触しない。

　そのため、領域１６０と領域１６４との間の領域１７０でボールエンドミル１３２の姿勢を変化させれば、領域１６０と領域１６４とで回転中心１３４ｆが引き摺られるのを防止することができる。

　領域１７０において、ボールエンドミル１３２の姿勢を光軸に平行な状態から傾けた状態に移行させれば、回転中心１３４ｆが凹部１０２に接触することはないから、図９（ｂ）に示す通り、加工傷が形成されるのを防止することができる。

　なお、ボールエンドミル１３２の姿勢を変化させた場合、スピンドル１２６の旋回の中心がずれ加工誤差が生じることもあるが、これに対してはその誤差を補正して対処することができる。

　凸状金型の製造方法する変形例として、図１６に示す通り、領域１９０，１９２，１９４ごとにボールエンドミル１３２の姿勢を変化させる。

　（ｅ）の工程では、領域１９４から領域１９２を経て領域１９０まで、ボールエンドミル１３２を渦巻状に旋回させながら加工するが（図３（ｂ）参照）、領域１９０ではボールエンドミル１３２を光軸に対しやや傾け（図１６の（１））、領域１９２ではボールエンドミル１３２を光軸に対し平行に保ち（図１６の（２））、領域１９０では再度ボールエンドミル１３２を光軸に対しやや傾ける（図１６の（３））。

　１００　金型
　１０２　凹部（キャビティ）
　１０４　平面部
　１０６　斜面部
　１０８　平面部
　１１０　斜面部
　１１２　平面部
　１２０Ａ，１２０Ｂ　切削装置
　１２２　定盤
　１２４　ステージ
　１２６　スピンドル
　１２８　固定具
　１３０　（スピンドルモータの）主軸
　１３２　ボールエンドミル
　１３４　切削刃
　１３４ａ　円弧部
　１３４ｂ　直線部
　１３４ｃ，１３４ｄ，１３４ｅ　直線部
　１３４ｆ　回転中心部
　１４０　切削対象物
　１４２　メッキ層
　１４４，１４６　アライメントマーク
　１４６ａ，１４６ｂ　溝部
　１５０，１５２，１５４　領域
　１８０　金型
　１８２　凸部（コア）
　１８４　平面部
　１９０，１９２，１９４　領域
　２００　シャンク部
　２０２　貫通孔
　２１０　支持部材
　２１２　貫通孔
　２２０　ネジ
　２３０　空隙部（隙間）
　２４０　充填剤
　２５０　回転軸
　２６０　スクエア領域

Claims

　切削刃と、
　シャンク部と、
　前記切削刃を支持・固定し、一方の端部には前記切削刃が固定され、他方の端部が前記シャンク部に固定されている支持部材と、を備え、
　前記シャンク部と前記切削刃及び前記支持部材との間の空隙には、充填剤が充填されていることを特徴とする切削工具。
　前記充填剤がロウ、半田又は樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
　切削対象物に対し、切削刃の一部を回転中心部を回転中心として回転させながら旋回させて当該切削対象物を切削する切削工具であって、
　前記回転中心部が円弧の一部を呈しており、
　前記回転中心部の円弧の半径ｒが０．０５≦ｒ≦５μｍの条件を満たしていることを特徴とする切削工具。
　前記回転中心部が、幅１０μｍの領域に収まっていることを特徴とする請求項３に記載の切削工具。
　請求項３又は４に記載の切削工具の切削刃を回転軸上に配置し、当該回転軸を中心に回転させながら凹凸部に対し前記切削工具を旋回させながら当接させ、前記凹凸部を加工する工程を有することを特徴とする金型の製造方法。
　前記凹凸部を加工する工程では、複数の前記凹凸部をアレイ状に加工することを特徴とする請求項５に記載の金型の製造方法。
　切削対象物に粗加工を施して凹凸部を形成する工程と、
　前記凹凸部に対しボールエンドミルを回転させながら旋回させ、前記凹凸部を仕上げ加工する工程と、を有し、
　前記凹凸部を仕上げ加工する工程では、
　前記凹凸部の光軸と直交する領域を含む第１の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し傾けて切削加工を行い、前記第１の領域に隣接する第２の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し平行にして切削加工を行うことを特徴とする金型の製造方法。
　前記第１の領域と前記第２の領域とで前記ボールエンドミルの姿勢を変化させる際、旋回１周で姿勢変化を完了することを特徴とする請求項７に記載の金型の製造方法。
　前記ボールエンドミルを、前記第１の領域でのボールエンドミル傾斜角の１０～９０％の見込み角で、旋回させることを特徴とする請求項８に記載の金型の製造方法。
　請求項７～９のいずれか一項に記載の金型の製造方法で製造されたアレイレンズ用金型。
　切削対象物に対し、切削刃の一部を回転中心部を回転中心として回転させながら旋回させて当該切削対象物を切削する切削工具であって、
　シャンク部と、
　前記切削刃を支持・固定し、一方の端部には前記切削刃が固定され、他方の端部が前記シャンク部に固定されている支持部材と、を備え、
　前記シャンク部と前記切削刃及び前記支持部材との間の空隙には、充填剤が充填されており、
　前記回転中心部が円弧の一部を呈しており、
　前記回転中心部の円弧の半径ｒが０．０５≦ｒ≦５μｍの条件を満たしていることを特徴とする切削工具。
　切削刃と、シャンク部と、前記切削刃を支持・固定し、一方の端部には前記切削刃が固定され、他方の端部が前記シャンク部に固定されている支持部材と、を備え、且つ前記シャンク部と前記切削刃及び前記支持部材との間の空隙に充填剤を充填させた切削工具により切削加工を行い、
　切削対象物に粗加工を施して凹凸部を形成する工程と、
　前記凹凸部に対しボールエンドミルを回転させながら旋回させ、前記凹凸部を仕上げ加工する工程と、を有し、
　前記凹凸部を仕上げ加工する工程では、
　前記凹凸部の光軸と直交する領域を含む第１の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し傾けて切削加工を行い、前記第１の領域に隣接する第２の領域において前記ボールエンドミルの回転軸を光軸に対し平行にして切削加工を行うことを特徴とする金型の製造方法。