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可撓材料の露光装置および可撓材料の露光方法

国内特許コード P09P006890
整理番号 TDU-156
掲載日 2010年3月12日
出願番号 特願2008-238636
公開番号 特開2010-049222
登録番号 特許第5105547号
出願日 平成20年8月21日(2008.8.21)
公開日 平成22年3月4日(2010.3.4)
登録日 平成24年10月12日(2012.10.12)
発明者
  • 堀内 敏行
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 可撓材料の露光装置および可撓材料の露光方法
発明の概要 【課題】 感光性材料を付した外形が円形の断面を有し軸方向に長い可撓性の被露光材料の表面や内面を所望のパターン形状に露光する。
【解決手段】
被露光材料を吸引保持して該被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正する吸着ブロックと、前記被露光材料に軸回りの回転運動をさせるための回転ステージおよび/または該被露光材料に軸方向の移動運動をさせる移動ステージと、該被露光材料に付した前記感光性材料を露光するための光源を含む露光光学系を設け、前記吸着ブロック上で軸方向の形状を直線に矯正した前記被露光材料の部分を連続的または間欠的に露光する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

軸状の材料の表面や内面にレジストなどの感光性材料を付し、リソグラフィにより該感光性材料のパターンを作ると、前記感光性材料のパターンをマスキング材料として前記軸状の材料をエッチングすることにより、空気軸受の溝、軸流ポンプの主軸などの螺線構造体、スプライン軸やタービンなど、微細形状を有する各種の部品を製作することができる。


たとえば、特許文献1、特許文献2には、円柱試料の表面にレジストを塗布してリソグラフィを行いラインアンドスペースなどのパターンを精度良く形成するための、投影露光装置および投影露光方法が開示されている。


また、非特許文献1には、銅円柱試料の表面にレジストを塗布し、レチクルを使用して該レチクルを走査しつつ円柱試料を同期回転させ、スリット状の露光領域で円柱試料の全周を走査投影露光することによりパターンを作成した例と、形成した螺線レジストパターンをマスキング材料として前記銅円柱試料をエッチングすることにより、軸流ポンプの主軸を製作した例が開示されている。


さらに、非特許文献2には、直径500μm程度の銅円柱試料の表面にレジストを塗布してレーザ走査露光を用いたリソグラフィを行い、形成した螺線レジストパターンをマスキング材料として前記銅円柱試料をエッチングすることにより、ドリル形状を製作した例が開示されている。


一方、非特許文献3には、金属製のマイクロパイプにレジストを塗布してレーザ走査露光を用いたリソグラフィを施し、螺線レジストパターンを形成してそれをマスキング材に該金属製のマイクロパイプをエッチングすることによりマイクロコイルを製作した例が開示されている。


また、軸状の材料にリソグラフィにより感光性材料のパターンを作った後、エッチングを行なうのではなく、レジストが除去されたスペース部分にめっき、スパッタ、蒸着などを行なう加工工程も有用である。


たとえば、円柱試料の表面にレジストを塗布してリソグラフィを行い、ラインアンドスペースを精度良く形成してレジストが除去されたスペース部分にめっきを施せば、エンコーダの反射マークを形成できる。


さらに、特許文献3、非特許文献4、非特許文献5には、円筒状の材料の内面にレジストを塗布して露光ロッドを挿入したり、レーザ走査露光を用いたりして任意のパターンを形成する内面露光装置および内面露光方法開示されている。


筒状の材料の内面にレジストを塗布してパターンを形成できれば、該パターンをマスキング材としてエッチングを行うことにより、小径の軸受ボスの潤滑溝や空気軸受溝、小径ボールナット、ボールスプラインナットなどを製作することができる。


以上に示したように、軸状の材料にリソグラフィにより感光性材料のパターンを作れれば、該パターンをエッチングやめっき、スパッタ、蒸着などのマスキング材として利用することにより様々な高精度部品を製作することが可能となる。


しかし、それには、まず、軸状の材料に付した感光性材料を所望のパターン形状に露光することが必要である。


軸状の材料の外表面に付した感光性材料を所望のパターン形状に露光する装置や方法としては、まず、先に示した特許文献1、特許文献2、非特許文献1に開示されるように、投影露光を行なう方法がある。


また、非特許文献2および非特許文献3に開示されるように、レーザ光を走査して露光を行なう方法がある。


一方、円筒状の材料の内面に付した感光性材料を所望のパターン形状に露光する装置や方法としては、反射ロッドを該円筒状の材料の筒内に設置し、該反射ロッドを介してレーザ光を走査して露光を行なう、特許文献3、非特許文献5に開示される方法がある。


また、特許文献3、非特許文献4に開示されるように、露光ロッドを該円筒状の材料の筒内に挿入して走査露光を行なう方法もある。


しかし、これらの従来の方法においては、被露光材料の支持方法が開示されていないことが多く、開示されている場合には、たとえば、特許文献1の図1、図2、特許文献2の図2に開示されているように、表面に感光性材料を付した円柱状や円筒状の被露光材料を露光装置に片持支持する形で保持している。


図8は、感光性材料を付した円柱状や円筒状の被露光材料を片持支持する従来の代表的な被露光材料の支持形態を示したものである。


図7(a)は、被露光材料81に感光性材料82を付し、片側を三つ爪チャック、四つ爪チャック、ピンバイスなどのチャック83でくわえて露光装置の一部84に保持する方式を示し、図7(b)は、感光性材料85を付した円筒状の被露光材料86の穴を、露光装置の一部87に設けた円柱状突起88に差し込んで保持する方式を示している。


図7(b)の方式で被露光材料86を固定するには、たとえば、前記円柱状突起88の先端にねじ部89を設け、差し込んだ被露光材料86をナット90で固定するなどする方法をとる。
【特許文献1】
特願2004-171896
【特許文献2】
特願2004-174807
【特許文献3】
特願2006-34413
【非特許文献1】
林直樹、堀内敏行:2007年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、805-806頁
【非特許文献2】
上嶋悠生、小久保正、堀内敏行:2002年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集、564頁
【非特許文献3】
金子能久、堀内敏行:第65回応用物理学会学術講演会講演予稿集(2004秋)、618頁
【非特許文献4】
片山雅博、渡部雄介、藤田克行、安田喬、堀内敏行:第67回応用物理学会学術講演会講演予稿集(2006秋)、618頁
【非特許文献5】
齋藤健太、淺川貴男、加藤政彦、堀内敏行:第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集(2008春)、721頁

産業上の利用分野

この発明は、微小な直径を有して曲がり易い線材や、弾性係数(ヤング率)が低くて曲がり易い棒材などの可撓材料の表面にレジストなどの感光性材料を付し、該感光性材料を所定の形状に露光するために用いる露光装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】 感光性材料を付した軸方向に長い可撓性の被露光材料を吸引保持して該被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正する吸着ブロックと、前記被露光材料に軸回りの回転運動をさせるための回転ステージおよび/または該被露光材料に軸方向の移動運動をさせる移動ステージと、該被露光材料に付した前記感光性材料を露光するための光源を含む露光光学系を設け、前記吸着ブロック上で前記被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正した部分を連続的または間欠的に露光するようになしたことを特徴とする可撓材料の露光装置
【請求項2】 請求項1に示した可撓材料の露光装置において、少なくとも被露光材料に軸方向の移動運動をさせる移動ステージを設け、前記吸着ブロック上で前記被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正した部分を連続的または間欠的に露光しつつ該被露光材料を軸方向に移動させ、該吸着ブロック上の該被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正できる吸引保持区間長よりも長い範囲にわたり該被露光材料を露光できるようにしたことを特徴とする可撓材料の露光装置
【請求項3】 請求項1および2に示した可撓材料の露光装置において、前記光源を含む露光光学系がレーザを光源とし、被露光材料をレーザビームに対して相対的に走査する露光光学系であることを特徴とする可撓材料の露光装置
【請求項4】 請求項1および2に示した可撓材料の露光装置において、前記光源を含む露光光学系がレチクル上のパターンを被露光材料上に投影して投影露光する露光光学系であることを特徴とする可撓材料の露光装置
【請求項5】 請求項1乃至4に示した可撓材料の露光装置において、被露光材料の軸を鉛直方向に向けたことを特徴とする可撓材料の露光装置
【請求項6】 感光性材料を付した軸方向に長い可撓性の被露光材料を吸着ブロックに吸引保持して該被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正した状態で該被露光材料に付した前記感光性材料を露光する露光工程と、該被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正した状態で前記被露光材料に軸回りの回転運動および/または軸方向の移動運動をさせる運動工程を有することを特徴とする可撓材料の露光方法
【請求項7】 請求項6に示した可撓材料の露光方法において、露光工程と運動工程の一部または全部を同時に行い、被露光材料の運動中に一部または全部の露光を行なうようにすることを特徴とする可撓材料の露光方法
【請求項8】 感光性材料を付した外形が円形の断面を有し軸方向に長い可撓性の被露光材料を吸着ブロックに吸引保持して該被露光材料の軸方向の形状を直線に矯正した状態で、前記被露光材料を螺線運動させ、該被露光材料に付した前記感光性材料を螺線状に露光することを特徴とする可撓材料の露光方法
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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