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レーザインプリント装置及び方法

国内特許コード P08P006019
整理番号 0612-22
掲載日 2008年9月12日
出願番号 特願2007-043575
公開番号 特開2008-207970
登録番号 特許第4465480号
出願日 平成19年2月23日(2007.2.23)
公開日 平成20年9月11日(2008.9.11)
登録日 平成22年3月5日(2010.3.5)
発明者
  • 池野 順一
出願人
  • 国立大学法人埼玉大学
発明の名称 レーザインプリント装置及び方法
発明の概要

【課題】ガラス部品の精度を維持しつつ、エネルギーロスを伴わずに、局部表面に効率よく微細構造を形成し、ガラス部品の高付加価値化を図ることができるレーザインプリント装置を提供する。
【解決手段】ガラス素材から成る被加工物23の表面にインプリント加工により1または複数個の凸状部を形成する装置であり、レーザ光13を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する凹状部22が形成されている型部材21と、型部材21を被加工物23の加工面に密着させる密着手段30と、型部材21を介して被加工物23にレーザ光13を照射し、レーザ照射位置の被加工物23を軟化・膨張させるレーザ照射手段11、12とを備える。レーザ照射手段11、12でレーザ光が照射された被加工物(ガラス)表面23は、軟化して型部材21の凹状部22の中に膨張し、そのため、型部材21の凹状部22に対応する凸状部がガラス表面23に転写される。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年、部品の表面に微細凹凸を施し、それにより、新しい機能の付加や飛躍的な機能の向上を図る技術が注目を集めている。光学的な利用が可能なガラスでは、微小光学素子やマイクロレンズアレイ等の表面機能製品が開発されており、これらの製品は、ガラス表面に多数の微細な凸状部を有し、液晶パネルの各画素に光を当てる光学素子や、光信号の並列処理を行う回折光学素子等に使用され、高い需要を示している。
ガラス表面の微細加工は、一般的に半導体製造技術を利用して行われるが、下記非特許文献1には、カーボンの型を用いてガラス表面に微細構造を形成するインプリント方法が開示されている。この方法では、ガラス全体を加熱・軟化させ、そこに型を高い圧力で押し付けて、型の形状をガラス表面に転写する。
インプリントは、半導体製造技術に比べて、少ない工数で加工できる点が有利である。

【非特許文献1】高橋正春、村越庸一、前田龍太郎、杉本公一 “カーボン型を用いた石英ガラスのマイクロ・ナノ成形”2005年度精密工学会秋季大会学術講演論文集、1025~1026

産業上の利用分野


本発明は、型の形状をガラス表面に転写するインプリント装置と、その方法に関し、特に、レーザを用いてガラス表面への型形状の転写を行うものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ガラス素材から成る被加工物の表面にインプリント加工により1または複数個の凸状部を形成する装置であって、
レーザ光を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する0.4μm以上の最大深さを有するディンプルが前記被加工物の加工面と密着する型面に形成されている型部材と、
前記型部材の型面を前記被加工物の加工面に密着させる密着手段と、
前記型部材を介して前記被加工物にレーザ光を照射し、レーザ照射位置の前記被加工物をガラス転移点以上の温度に加熱して膨張させるレーザ照射手段と、
前記レーザ照射手段が前記被加工物にレーザ光を照射する加工雰囲気を大気圧より低い圧力に減圧する減圧手段と、
を備え、ガラス素材から成る被加工物の表面に、前記ディンプルに対応するディンプル対応凸状部を形成することを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項2】
請求項1に記載のレーザインプリント装置であって、前記密着手段が、前記被加工物の加工面を前記型部材の型面に0.24MPa以上の圧力で押し付けることを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項3】
請求項に記載のレーザインプリント装置であって、前記減圧手段が、前記加工雰囲気を0.06kPa以下に保つことを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項4】
請求項1からのいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、前記レーザ照射手段がパルスYAGレーザからのレーザ光を照射することを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項5】
請求項1からのいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、前記型部材がソーダ石灰ガラスまたは石英ガラスから成ることを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項6】
請求項1からのいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、前記被加工物がリン酸ガラスから成ることを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項7】
請求項1からのいずれかに記載のレーザインプリント装置であって、さらに、前記型部材に伝播する弾性波とレーザ発振状態とを同時に検出する検出手段を備えることを特徴とするレーザインプリント装置。

【請求項8】
ガラス素材から成る被加工物の表面にインプリント加工により1または複数個の凸状部を形成する方法であって、
レーザ光を透過する材料で構成され、前記凸状部に対応する0.4μm以上の最大深さを有するディンプルが型面に形成された型部材の前記型面を前記被加工物の加工面に密着させる第1のステップと、
大気圧よりも圧力が低い加工雰囲気の中で、前記型部材を介して前記被加工物にレーザ光を照射し、レーザ照射位置の前記被加工物をガラス転移点以上の温度に加熱して膨張させる第2のステップと、
前記型部材を前記被加工物から取り除く第3のステップと、
を備え、ガラス素材から成る被加工物の表面に、前記ディンプルに対応するディンプル対応凸状部を形成することを特徴とするレーザインプリント方法。

【請求項9】
請求項に記載のレーザインプリント方法であって、前記第2のステップにおけるレーザ光の照射を、前記型部材の型面に前記被加工物の加工面を0.24MPa以上の圧力で押し付けながら行うことを特徴とするレーザインプリント方法。

【請求項10】
請求項に記載のレーザインプリント方法であって、前記加工雰囲気を0.06kPa以下に保つことを特徴とするレーザインプリント方法。
産業区分
  • 窯業
  • 加工
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007043575thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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