3次元マイクロストラクチャの大面積創成システム開発

現在,複雑な3次元表面形状を創成する方法として,精密運動制御や精密加工用の工具の進歩により超精密切削加工が用いられている.一方,マイクロレンズアレイのような複雑な3次元微細形状の光学部品を創成する方法として,単結晶ダイヤモンド切削と高速工具制御機構を組み合わせた切削技術が使用されている.本研究はマイクロレンズアレイを大面積に加工するために位置決め分解能10nmの超精密旋盤と力センサを組み込んだ高速工具制御機構を用いて高精度の非球面マイクロレンズアレイ製作用の円筒形の金型を加工し,加工されたマイクロレンズアレイ製作用金型を用いて樹脂面にローラ転写加工によりマイクロレンズアレイ形状を短時間で大面積に創成することを目的とする.本研究では「新型高速工具制御機構の製作」を主に行った.ディスプレイ装置用光学フィルム部品の製作に必要なマイクロレンズアレイロール金型を±1%の精度で加工するためには切削加工プローブである高速工具制御機構の高い剛性が要求される.そのため,力センサを組み込んだヒンジ型高速工具制御機構開発した.工具の真後ろに取り付けた力センサにより工具に加えられた背分力を高感度でインプロセス計測検出することもできる.力センサを組み込んだヒンジ型高速工具制御機構を用いて高精度の非球面マイクロレンズアレイ製作用の円筒形の金型加工を行った結果,切り込み方向と切削方向のマイクロレンズの形状はそれぞれ±0.19%と±0.35%の精度で加工される.このようにセンサを組み込んだヒンジ型高速工具制御機構を用いることによりマイクロレンズアレイの高精度化に成功している.

現在,複雑な3次元表面形状を創成する方法として,精密運動制御や精密加工用の工具の進歩により超精密切削加工が用いられている.一方,マイクロレンズアレイのような複雑な3次元微細形状の光学部品を創成する方法として,単結晶ダイヤモンド切削と高速工具制御機構を組み合わせた切削技術が使用されている.本研究はマイクロレンズアレイを大面積に加工するために位置決め分解能10nmの超精密旋盤と力センサを組み込んだ高速工具制御機構を用いて高精度の非球面マイクロレンズアレイ製作用の円筒形の金型を加工し,加工されたマイクロレンズアレイ製作用金型を用いて樹脂面にローラ転写加工によりマイクロレンズアレイ形状を短時間で大面積に創成することを目的とする.本研究では「新型高速工具制御機構の製作」を主に行った.ディスプレイ装置用光学フィルム部品の製作に必要なマイクロレンズアレイロール金型を±1%の精度で加工するためには切削加工プローブである高速工具制御機構の高い剛性が要求される.そのため,力センサを組み込んだヒンジ型高速工具制御機構開発した.工具の真後ろに取り付けた力センサにより工具に加えられた背分力を高感度でインプロセス計測検出することもできる.力センサを組み込んだヒンジ型高速工具制御機構を用いて高精度の非球面マイクロレンズアレイ製作用の円筒形の金型加工を行った結果,切り込み方向と切削方向のマイクロレンズの形状はそれぞれ±0.19%と±0.35%の精度で加工される.このようにセンサを組み込んだヒンジ型高速工具制御機構を用いることによりマイクロレンズアレイの高精度化に成功している.