レンズの位相変換作用を利用したフォトケミカル反応による3次元形状の創成

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最近マイクロ機械部品の作製に関する研究が注目を浴びている。本研究は、紫外線感光性樹脂表面上をレンズで集光した紫外線レーザビームで所望の形状の輪郭に沿って描画することによってマイクロ機械部品を制作した。この描画によって紫外線感光性樹脂は液体から固体へと硬化する。本研究ではまず最初にこの方法で高いアスペクト比をもつマイクロ部品を制作することを目的とした。そのために集光したレーザビームで樹脂表面上を描画したときに、ビーム波長、レンズ焦点距離、樹脂中での光の吸収、ビーム照射量、樹脂表面とビーム焦点の位置などが樹脂硬化形状に及ぼす影響を理論的に検討した。そして高いアスペクト比をもつ樹脂硬化形状を得るための最適条件を計算した。次に実際に樹脂硬化実験を行い、実際に得られた樹脂硬化形状が計算値とよく一致していることを確かめた。最後に、これらの結果を利用して他界アスペクト比をもつ樹脂製品を製作した。実際に製作した部品は数百ミクロン程度のマイクロギアや数十ミクロン程度の寸法の文字パターン等である。本研究では第二番目の課題として、3次元構造をもつマイクロ部品を製作することを目的とした。その方法は樹脂の塗布と描画を高さ方向に積み重ねて行うことにより、高さ方向に断面形状が異なる形状を製作するものである。この方法で3次元構造を製作するためには、1回の描画では樹脂の深い部分まで硬化しないほうがよい。そこで所望の硬化樹脂の深さを得るための条件を樹脂中での光の吸収を中心にして検討した。そして、3次元構造製作のために適した条件を調べ、その条件に基づいて数百ミクロン程度の寸法のマイクロ部品を実際に製作した。