特許 5871230 切っ先部を備える工具、切っ先部を備える工具の製造方法、及び切っ先部を備える工具の製造中間体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871230

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】切っ先部を備える工具、切っ先部を備える工具の製造方法、及び切っ先部を備える工具の製造中間体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23P 15/28 20060101AFI20160216BHJP

   B26F 1/44 20060101ALI20160216BHJP

   C21D 1/34 20060101ALI20160216BHJP

   C21D 9/18 20060101ALI20160216BHJP

   C21D 9/22 20060101ALI20160216BHJP

   C21D 9/26 20060101ALI20160216BHJP

   B26F 1/00 20060101ALI20160216BHJP

   B26F 1/40 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   B23P15/28

   B26F1/44 D

   C21D1/34 H

   C21D9/18

   C21D9/22

   C21D9/26

   B26F1/00 B

   B26F1/40 B

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-285280(P2011-285280)

(22)【出願日】2011年12月27日

(65)【公開番号】特開2013-132725(P2013-132725A)

(43)【公開日】2013年7月8日

【審査請求日】2014年11月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】506158197

【氏名又は名称】公立大学法人 滋賀県立大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 圭二

(72)【発明者】

【氏名】田邉 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】中川 平三郎

【審査官】 長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭５０−０００８１２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０１−２２８６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１４４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２８２８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１１４８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２７８７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０４１６６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００１−５２５７３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｐ １５／２８

Ｂ２６Ｆ １／００

Ｂ２６Ｆ １／４０

Ｂ２６Ｆ １／４４

Ｃ２１Ｄ １／３４

Ｃ２１Ｄ ９／１８

Ｃ２１Ｄ ９／２２

Ｃ２１Ｄ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切っ先部を備える工具の製造方法であって、
鋼材を準備する工程と、
前記鋼材の前記切っ先部の形成予定領域よりも広い領域をレーザ焼入れして、前記鋼材の一部に焼入れ領域を形成する焼入れ工程と、
前記焼入れ領域が形成された前記鋼材を機械加工して、前記焼入れ領域内に前記切っ先部を形成する機械加工工程と、
を含み、
前記機械加工工程では、前記鋼材を機械加工して、基板と、該基板の表面から突出する刃とを形成すると共に、前記切っ先部である前記刃の刃先部のみを前記焼入れ領域内に形成し、ここで、前記刃先部側から視た前記刃の平面視形状には曲部が含まれ、
前記焼入れ工程では、前記曲部に対応した曲部パターンを含む前記焼入れ領域を形成し、前記曲部パターンの曲率半径が小さくなるに従って前記曲部パターンの幅を広げることを特徴とする製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の製造方法において、
前記機械加工工程では、前記刃先部の先端である刃先を前記焼入れ領域の中心からずらして前記鋼材を機械加工することを特徴とする製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切っ先部を備える工具、切っ先部を備える工具の製造方法、及び切っ先部を備える工具の製造中間体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼材を加工して形成された刃物や針などの切っ先部を備える工具では、通常、切っ先部の硬度を高くすることが求められている。このため、切っ先部の焼入れによる高硬度化が従来から行われている。かかる焼入れ方法としては、鋼材の全体を焼入れしてから機械加工により切っ先部を形成する方法が挙げられる。しかし、この方法では、高硬度化した鋼材を機械加工して刃物等の形状を作製する必要があり、効率の良い方法とは言えない。

【0003】

かかる状況に鑑みて、本発明者等は、非特許文献１において、焼入れ前の鋼材を機械加工して切っ先部を形成した後、切っ先部のみを選択的にレーザ焼入れする方法を提案している。この方法によれば、高硬度化した鋼材を機械加工することなく高硬度化した切っ先部を得ることができる。但し、切っ先部への入熱量が不足すると目的とする硬度が得られず、入熱量が過剰であると切っ先部の先端（切っ先）が溶融して丸みを帯びてしまうため、焼入れ条件の設定を厳格に行う必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Keiji OGAWA, Heisaburo NAKAGAWA and Akira OHTSUKA"On-machine Heat Treatment System Using YAG Laser: Laser Hardening of Micro-Cutting Edge" Key Engineering Materials Vols.447-448(2010)pp203-207

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、切っ先部は熱容量が小さく、また切っ先部の形状によって熱容量等が変化するため、焼入れ条件の設定は容易ではない。かかる条件設定は、微細な刃物や針（ピン）など、切っ先部のサイズが小さくなり形状が複雑になるほど難しくなる。また、切っ先部に沿ってレーザ光を照射する場合、焼入れ装置の動作精度を予め把握し、場合によっては動作を補正する必要がある。このため、非特許文献１に開示された方法によって高精度な加工を行うことは容易ではない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る切っ先部を備える工具は、鋼材を加工して形成された切っ先部を備え、当該切っ先部は、レーザ焼入れされており、その他の部分よりも硬度が高く、前記切っ先部及び前記他の部分は、前記レーザ焼入れによる焼入れ酸化膜を有さない表面を有することを特徴とする。

【0007】

本発明に係る工具は、基板と、該基板の表面から突出した刃又は針とを有し、前記切っ先部は、前記刃又は前記針の先端部に設けられ、前記刃又は前記針の根元部よりも硬度が高い構成とすることができる。

【0008】

また、前記切っ先部は、その先端を通り前記基板に略垂直な仮想線に対して左右対称な断面形状を有する場合であっても、当該仮想線の両側で硬度分布が互いに異なる構造とすることができる。

【0009】

本発明に係る切っ先部を備える工具の製造方法は、鋼材を準備する工程と、前記鋼材の前記切っ先部の形成予定領域よりも広い領域をレーザ焼入れして前記鋼材の一部に焼入れ領域を形成する焼入れ工程と、前記焼入れ領域が形成された前記鋼材を機械加工して、前記焼入れ領域内に前記切っ先部を形成する機械加工工程とを含むことを特徴とする。

【0010】

また、前記機械加工工程では、前記鋼材を機械加工して、基板と、該基板の表面から突出する刃又は針とを形成し、前記刃又は針の先端部のみを前記焼入れ領域内に形成して前記先端部に前記切っ先部を設けることができる。

【0011】

また、前記先端部側から視た前記刃の平面視形状には、曲部が含まれ、前記焼入れ工程では、前記曲部に対応した曲部パターンを含む前記焼入れ領域を形成し、前記曲部パターンの曲率半径が小さくなるに従って前記曲部パターンの幅を広げることができる。

【0012】

また、前記機械加工工程では、前記切っ先部の先端を前記焼入れ領域の中心からずらして前記鋼材を機械加工することができる。

【0013】

本発明に係る切っ先部を備える工具の製造中間体の製造方法は、鋼材を準備する工程と、前記鋼材の前記切っ先部の形成予定領域よりも広い領域をレーザ焼入れして、前記鋼材の一部に焼入れ領域を形成する工程とを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、簡便な手法により、硬度を高めた切っ先部を得ることができる。また、精度良く目的とする硬度や硬度分布を有する切っ先部を得ることができる。

【0015】

本発明によれば、鋼材の切っ先部の形成予定領域よりも広い領域をレーザ焼入してから鋼材を機械加工して焼入れ領域内に切っ先部を形成するため、切っ先部の形状に厳密に対応した焼入れは要求されず、切っ先部を選択的にレーザ焼入れする方法と比べて焼入れの条件設定が容易である。また、本発明によれば、鋼材の一部のみに焼入れ領域を形成するため、鋼材の全体を焼入れする場合と比べて機械加工が容易である。
さらに、切っ先部の形状が微細な場合や複雑な場合であっても、焼入れ領域内に切っ先部を形成すればよいため、簡単な機械加工により、精度良く目的とする硬度や硬度分布を有する切っ先部を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態である微細刃物を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施形態である微細刃物を示す平面図である。

【図3】図２のＡＡ線断面図である。

【図4】本発明の第１の実施形態である微細刃物の製造工程を示す図である。

【図5】本発明の第１の実施形態である微細刃物の製造中間体を示す平面図である。

【図6】図５のＢ部拡大図である。

【図7】図５のＣＣ線断面図である。

【図8】本発明の第１の実施形態である微細刃物の変形例を示す図である。

【図9】本発明の第１の実施形態である微細刃物の他の変形例を示す図である。

【図10】本発明の第２の実施形態であるピンアレイを示す斜視図である。

【図11】本発明の第２の実施形態であるピンアレイの製造中間体を示す図である。

【図12】本発明の第２の実施形態であるピンアレイの変形例を示す図である。

【図13】本発明の第３の実施形態である製造中間体を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図示された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
また、本明細書において、「略同等」等の「略・・」との用語は、「同等」だけでなく「実質的に同等とみなせる状態」を含む。

【0018】

以下、図１〜９を参照しながら第１の実施形態である微細刃物１０について詳説する。また、図１０〜１２を参照しながら第２の実施形態であるピンアレイ３０について詳説する。但し、本発明の適用は、これらの実施形態に限定されない。本発明は、例えば、カッティングブレード、押罫刃、ドリルビット等にも適用することができる。

【0019】

＜第１の実施形態＞
まず、微細刃物１０の構成について詳説する。
図１〜３は、微細刃物１０を示す図である。図１，２は、各々微細刃物１０を示す斜視図、平面図であり、図３は、図２のＡＡ線断面図であって刃１２を幅方向に沿って切断した様子を示す。図３では、レーザ焼入れにより高硬度化した部分にドットを付し、硬度が高い部分ほどドットの密度を高くしている。

【0020】

図１〜３に示す微細刃物１０は、基板１１と、基板表面１１ｓから突出した刃１２とを有する。微細刃物１０は、例えば、バルク状の鋼材を機械加工して基板１１と刃１２とを一体形成した形態を有するが、基板１１と刃１２とを別部材で構成し刃１２を基板表面１１ｓに接合した形態であってもよい。微細刃物１０は、例えば、トムソン刃のような型抜き用刃物に好適であり、ダンボール等の紙、シールやラベル、光学フィルム、フレキシブルプリント基板等の打ち抜き加工に用いることができる。

【0021】

微細刃物１０を構成する鋼材には、工具鋼又は刃物鋼を用いることが好適である。但し、鋼材はこれに限定されず、加工対象等に応じて適宜選択できる。鋼材の例としては、用途分類によれば、工具鋼、刃物鋼の他に、軸受鋼や機械構造用鋼、ばね鋼等が挙げられる。また、成分分類によれば、炭素鋼（普通鋼）や合金鋼（特殊鋼）、クロム鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、マンガン鋼等が挙げられる。以下では、焼入れされていない鋼材を母材という場合がある。

【0022】

微細刃物１０は、上記のように、１つの基板１１上に、１つのリング状の刃１２が設けられた基板一体型刃物である。基板１１は、平面視略矩形状を呈し、平坦な基板表面１１ｓ上に略垂直に刃１２が立設している。即ち、基板１１は、刃１２の支持体であって、例えば、刃１２の補強機能を有する。ここで、基板１１の平面視とは、基板表面１１ｓの真上から基板１１を視た様子を意味する（図２参照）。なお、「平面視」との用語は、刃１２についても同様の意味として使用する。

【0023】

刃１２は、鋼材を加工して形成された切っ先部である刃先部１３を備える。刃先部１３とは、加工対象に強く押し当てられる部分であって高い硬度が要求される部分である。例えば、刃面１３ｆが形成された部分であって、刃１２の先端部に設けられている。刃面１３ｆとは、刃１２の高さ方向に交差し、刃先部１３の先端（切っ先）である刃先１３ｔに向かって斜めにカットされた面である。図３に例示する刃先部１３は、２つの刃面１３ｆを有し、刃先１３ｔを挟んで左右対称な断面形状の両刃である。

【0024】

刃１２では、刃先部１３のみがレーザ焼入れされており、刃先部１３以外の部分はレーザ焼入れされていない。また、基板１１も焼入れされていない。そして、刃先部１３は、刃１２の根元部１４を含む他の部分よりも硬度が高くなっている。これにより、根元部１４の靭性を維持して刃１２の破損を抑制しながら、刃先部１３の高硬度化により加工対象の打ち抜き特性を向上させることができる。

【0025】

刃１２は、例えば、曲率半径の異なった複数の曲部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを含むリング状を呈するものが一般的である。ここで、曲部とは、刃１２を先端部（刃先部１３）側から平面視したときに曲がっている部分を意味する（図２参照）。刃１２の平面視形状は、加工対象の打ち抜き形状に対応するため、目的とする打ち抜き形状に応じて適宜変更できる。例えば、非リング形状であってもよく、種々の模様に対応する複雑な形状であってもよい。また、基板１１上に複数の刃１２が設けられてもよい。

【0026】

刃先部１３は、刃先１３ｔを通り基板１１（基板表面１１ｓ）に略垂直な仮想線Ｘに対して左右対称な断面形状を有する両刃型である。刃先部１３では、一方の刃面１３ｆと仮想線Ｘとがなす角度α、及び他方の刃面１３ｆと仮想線Ｘとがなす角度βとが略同等であり、例えば、刃先部１３の刃先角（α＋β）は２０〜６０°程度、好ましくは３０〜４５°程度である。

【0027】

刃先部１３は、その略全体がレーザ焼入れにより高硬度化しており、刃先１３ｔにおいて硬度が最も高くなっている。そして、根元部１４側に進むにつれて母材の硬度に近づく。また、刃先部１３では、仮想線Ｘの両側において、例えば、左右の刃面１３ｆにおいて、硬度分布が略同等である。

【0028】

さらに、微細刃物１０は、刃先部１３を含む全体に亘ってレーザ焼入れによる焼入れ酸化膜を有さない表面を有する。これは、微細刃物１０が刃先部１３の形成予定領域をレーザ焼入れした後、鋼材を機械加工して形成されるためである。つまり、刃先部１３は、レーザ焼入れ跡（通常、母材と色調が異なる）を有するが焼入れ酸化膜を有さない。なお、焼入れ酸化膜とは、レーザ焼入れにより形成される酸化膜であって、厚みが０．１μｍを超える分厚い酸化膜である。表面に焼入れ酸化膜が存在すると干渉色が見える場合があるが、微細刃物１０では干渉色は確認できない。但し、微細刃物１０は、厚みが０．１μｍ以下の自然酸化膜を有する場合がある。

【0029】

次に、上記構成を備える微細刃物１０の製造方法について詳説する。
図４〜７は、微細刃物１０の製造方法を説明するための図である。図４は、微細刃物１０の製造工程を示す図であり、図５は、微細刃物１０の製造中間体２０を示す平面図である。図６は、図５のＢ部拡大図、図７は、図５のＣＣ線断面図であって焼入れ領域２１を幅方向に沿って切断した様子を示す。また、図４〜７では、レーザ焼入れにより高硬度化した部分である焼入れ領域２１にドットを付し、図７では、図３と同様に硬度が高い部分ほどドットの密度を高くしている。

【0030】

図４に示すように、微細刃物１０の製造工程は、鋼材を準備する工程と、鋼材の刃先部１３の形成予定領域よりも広い領域をレーザ焼入れして鋼材の一部に焼入れ領域２１を形成する焼入れ工程（図４（ａ）参照）と、焼入れ領域２１が形成された鋼材を機械加工して焼入れ領域２１内に刃先部１３を形成する機械加工工程（図４（ｂ）参照）とを含む。こうして、刃先部１３のみがレーザ焼入れされた微細刃物１０を簡便且つ高精度に製造することができる（図４（ｃ）参照）。

【0031】

なお、鋼材を準備する工程には、従来公知の方法を適用できる。微細刃物１０の目的とする特性や形状、サイズ等に応じて適切な鋼材を準備することができる。

【0032】

焼入れ工程では、レーザ焼入れ法を用いて、準備した鋼材（以下、ワークという場合がある）の一部に焼入れ領域２１を形成する工程である。形成される焼入れ領域２１は、ワークの刃先部１３の形成予定領域を含み、形成予定領域よりも広めとされる。

【0033】

焼入れ工程には、例えば、レーザ光を出力するレーザ装置と、加工ヘッドと、ワークを固定するＸＹテーブルとを備えたレーザ焼入れ装置を用いることができる。レーザ装置には、目的とする焼入れ状態等に応じて、高出力半導体レーザ装置（ＨＤＤＬ）やＹＡＧレーザ装置、ＣＯ₂レーザ装置など種々の装置を適用できる。レーザ装置から出力されるレーザ光は、例えば、光ファイバを通って加工ヘッドに伝送される。そして、ワークの刃先部１３の形成予定領域に沿って少なくとも加工ヘッド又はＸＹテーブルを移動させることで焼入れ領域２１を形成する。

【0034】

焼入れ工程は、不活性ガス雰囲気又は真空中で行ってもよく、空気雰囲気下で行ってもよい。プロセスコスト低減の観点からは後者が好適である。空気雰囲気下でレーザ焼入れを行うと、ワークの表面に厚みが０．１μｍを超える焼入れ酸化膜（図示せず）が形成される。また、ワーク表面の焼入れ領域２１に対応する箇所を含む領域にあらかじめレーザ吸収剤を塗布する、或いは焼入れ領域２１以外をマスキングしておくことで、当該箇所を選択的に焼入れすることも好適である。

【0035】

図５に示すように、焼入れ工程によりワークの一部に刃先部１３の形状に対応する焼入れ領域２１が形成された製造中間体２０が得られる。製造中間体２０の表面２０ｓには、刃先部１３（刃１２）の幅よりも太めの焼入れ跡が形成されている。以下では、表面２０ｓに現れる焼入れ領域２１（焼入れ跡）を焼入れパターン２２と称する。

【0036】

図６に示すように、表面２０ｓのＢ部には、３つの曲部パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃが形成される。曲部パターン２２ａ，２２ｂは、刃１２の曲部１２ａ，１２ｂにそれぞれ対応するパターンであって、曲部１２ｃに対応する曲部パターン２２ｃよりも曲がり方が急峻で曲率半径が小さい。焼入れ工程では、曲部パターンの曲率半径が小さくなるに従って曲部パターンの幅を広げることが好適である。つまり、曲部パターン２２ａ，２２ｂの幅は、曲部パターン２２ｃの幅よりも広くすることが好適であり、特に曲部パターン２２ａ，２２ｂの内周側を膨らませることが好適である。これにより、曲がり方が急峻な曲部パターン２２ａ，２２ｂにおいても、簡便に高精度な加工を施すことができる。例えば、急峻な曲部では加工が難しいが、この手法によれば、焼入れのずれや機械加工のずれ等が多少あっても刃先１３ｔを目的とする硬度に加工することができる。

【0037】

図７に示すように、焼入れ領域２１は、製造中間体２０の表面２０ｓから所定の深さに亘って形成されている。焼入れ領域２１の深さ（所定の深さ）は、刃先部１３のサイズや形状等によって適宜変更できるが、刃先部１３の全体が形成可能な深さとすることが好適である。また、焼入れ領域２１は、その幅方向及び深さ方向に硬度分布を有し、通常、レーザ光の照射スポットの中心である焼入れ領域２１の幅方向中央Ｐが最大硬度となる。なお、焼入れ領域２１の幅と深さとの関係は、レーザ光の出力やデフォーカスの程度等を制御することで調整できる。

【0038】

機械加工工程は、焼入れ領域２１が形成されたワーク、即ち製造中間体２０を機械加工して刃先部１３を形成する工程である。本実施形態では、本工程により基板１１と、該基板１１の基板表面１１ｓから突出する刃１２とを形成する。より詳しくは、図７の点線で示すように、製造中間体２０を切削加工や研削加工して焼入れ領域２１内に刃先部１３を形成する。機械加工に用いる装置は、従来公知の装置を用いることができ、加工条件も特に限定されない。これにより、刃先部１３のみがレーザ焼入れにより高硬度化した刃１２を作製することができる。このとき、製造中間体２０において基板１１や根元部１４に成形される部分は高硬度化していないため切削加工等が容易である。

【0039】

機械加工工程では、製造中間体２０を上記加工テーブルに取り付けたまま連続的に加工することができる。或いは、製造中間体２０の状態で保管、輸送して、例えば、焼入れ加工場所と異なった場所で機械加工してもよい。加工精度の観点からは前者が好適であるが、製造コスト等の観点からは後者が好適な場合がある。いずれにしても、各刃面１３ｆにおいて硬度分布が略同等であり刃先１３ｔの硬度が高い両刃型の刃先部１３を得るためには、焼入れ領域２１の幅方向中央Ｐにおいて表面２０ｓから近い部分が刃先１３ｔとなるように機械加工することが好適である。

【0040】

なお、微細刃物１０、製造中間体２０、及びその製造方法は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。設計変更の例（変形例）を以下に挙げる。

【0041】

図８は、図３に示す刃１２と異なった断面形状を有する刃１００，１０１を示す。同図では、レーザ焼入れにより高硬度化した部分にドットを付している。
上記では、両刃型の刃１２を例示したが、角度αとβが略同等でなくてもよい、例えば、図８（ａ）に示すように、他方の刃面１３ｆを有さず角度βが０である片刃型の刃１００であってもよい。また、図８（ｂ）に示すように、片側にそれぞれ２つの刃面１０２ｆ，１０３ｆを有する二段の刃１０１であってもよい。また、刃１０１は、両刃型であるが、片刃型の二段刃であってもよい。

【0042】

図９は、図３に示す刃１２と異なった硬度分布を有する刃１１０、及びその製造中間体１２０を示す。同図では、レーザ焼入れにより高硬度化した部分にドットを付し、硬度が高い部分ほどドットの密度を高くしている。
図９（ａ）に示すように、刃１１０の刃先部１１１は、刃先部１３と同様に、仮想線Ｘに対して断面形状が左右対称な両刃型である。但し、刃先部１１１では、仮想線Ｘの両側において、硬度分布が異なっている。図９（ａ）に示す断面形状では、仮想線Ｘの右側部分の方が左側部分よりもレーザ焼入れされた面積が大きく、高硬度領域が右側部分に偏っている。つまり、刃先１１１ｔを通る仮想線Ｘに対して一方側の硬度が他方側の硬度よりも高くなっている。

【0043】

このように、仮想線Ｘに対して左右対称な断面形状を有する刃先部１１１において、刃先部１１１の幅方向片側に高硬度領域が偏った形態は、図９（ｂ）に示すように、ワークの刃先１１１ｔとなる部分から焼入れ領域２１の幅方向中央Ｐを幅方向にずらしてレーザ焼入れすることにより得られる。また、刃先１１１ｔを焼入れ領域２１の幅方向中央Ｐから幅方向にずらして製造中間体１２０を機械加工することにより得られる。

【0044】

＜第２の実施形態＞
まず、図１０を参照しながら、ピンアレイ３０の構成について詳説する。同図では、レーザ焼入れにより高硬度化した部分（焼入れ領域４１）にドットを付している。以下では、第１の実施形態の説明と重複する説明は省略し、相違点について詳説する。

【0045】

図１０に示すピンアレイ３０は、鋼材を機械加工して形成された、基板３１と、基板表面３１ｓから突出した複数の針であるピン３２とを有する。複数のピン３２は、いずれも同一形状、同一サイズであり、基板３１上に規則的に配列されている。ピン３２は、根元部３４から切っ先部であるピン先部３３に向かって次第に細くなり、ピン先部３３の先端（切っ先）であるピン先３３ｔにおいて最も細くなっている。ピンアレイ３０は、例えば、加工対象に複数の微細貫通孔を形成する用途に使用できる。

【0046】

ピン３２では、ピン先部３３のみがレーザ焼入れされており、ピン先部３３以外の部分はレーザ焼入れされていない。そして、ピン先部３３は、根元部３４を含む他の部分よりも硬度が高くなっている。特に、ピン先３３ｔの硬度が最も高いことが好適である。これにより、根元部３４の靭性を維持してピン３２の破損を抑制しながら、ピン先部３３の高硬度化により加工対象の孔あけ特性を向上させることができる。なお、ピン先部３３は、加工対象に強く押し当てられる部分であって高い硬度が要求される部分である。本実施形態では、ピン先３３ｔから５ｍｍ程度の範囲がピン先部３３である。

【0047】

ピン３２は、ピン先３３ｔを通り基板表面３１ｓに略垂直な仮想線を回転軸とする回転対称性を有する。そして、ピン先部３３は、ピン先３３ｔから等距離において当該仮想線の全周に亘り略同等の硬度分布を有する。但し、当該硬度分布は、上記刃先部１１１のように、ピン先部３３の上記仮想線の両側で異なっていてもよい。

【0048】

なお、ピンアレイ３０は、微細刃物１０と同様に、ピン先部３３を含む全体に亘ってレーザ焼入れによる焼入れ酸化膜を有さない表面を有する。

【0049】

次に、上記構成を備えるピンアレイ３０の製造方法について詳説する。
図１１は、製造中間体４０を示す平面図である。同図では、レーザ焼入れにより高硬度化した部分にドットを付している。

【0050】

ピンアレイ３０の製造工程は、微細刃物１０の場合と同様に、ワークを準備する工程と、ワークのピン先部３３の形成予定領域よりも広い領域をレーザ焼入れしてワークの一部に焼入れ領域４１を形成する焼入れ工程と、焼入れ領域４１が形成されたワークを機械加工して焼入れ領域４１内にピン先部３３を形成する機械加工工程とを含む。

【0051】

図１１に示すように、焼入れ工程によりワークの一部にピン先部３３の形状に対応する焼入れ領域４１が形成された製造中間体４０が得られる。製造中間体４０の表面４０ｓには、ピン先部３３よりも太めの焼入れ跡である焼入れパターン４２が複数形成されている。複数の焼入れパターン４２は、いずれも概円乃至楕円形状を呈し、ピン３２の本数と同じ数だけ形成されている。但し、ピンアレイ３０用の焼入れパターン４２はこれに限定されず、例えば、焼入れパターン４２の形状は三角や四角などの多角形状でもよく、また焼入れパターン４２のサイズを大きくしてピン３２の本数より少数とすることもできる。

【0052】

続いて、製造中間体４０の機械加工により、基板３１と、基板３１の基板表面３１ｓから突出する複数のピン３２とを形成し、焼入れ領域４１内にピン先部３３を形成する。ピン先３３ｔから等距離において上記仮想線の全周に亘り略同等の硬度分布を有し、且つピン先３３ｔの硬度が高いピン先部３３を得るためには、焼入れパターン４２の中心の直下において表面４０ｓから近い部分がピン先３３ｔとなるように機械加工することが好適である。

【0053】

図１２に、ピンアレイ３０の変形例の１つであるピンアレイ１３０を示す。
ピンアレイ１３０は、高さが略同一で太さが互いに異なる３種類のピン１３１，１３２，１３３を有する。ピンアレイ１３０では、最も太いピン１３１の列が基板３１の長手方向中央部に設けられ、３種類のうち太さが中間のピン１３２の列が基板３１の長手方向両端にそれぞれ設けられている。そして、ピン１３１の列とピン１３２の列との間に最も細いピン１３３の列がそれぞれ設けられている。なお、ピンの形状は、円錐形状に限定されず、円柱乃至角柱形状、それらの筒形状、更にそれらのピン先が斜めにカットされた形状等であってもよい。

【0054】

ピンアレイ１３０は、例えば、製造中間体４０を機械加工して製造することができる。この場合、焼入れ領域４１の幾つかにはピンが形成されない。つまり、同じ製造中間体４０を用いて、複数種の最終製品を製造することができる。或いは、ピンアレイ３０と製造中間体４０との関係のように、ピンアレイ１３０のピンの本数に対応した焼入れ領域を有する製造中間体を別途作製してもよい。

【0055】

＜第３の実施形態＞
図１３に、複数の焼入れ領域５１を有する製造中間体５０の平面図を示す。
製造中間体５０では、焼入れ領域５１の焼入れパターン５２がリング形状を呈している。焼入れパターン５２のサイズや形状は、各々略同一に形成できるが、サイズや形状のバリエーションを複数設けてもよい。この製造中間体５０を機械加工して、例えば、複数のポンチ６０を作製することができる。この場合、ポンチ６０の刃先部６１を焼入れ領域５１内に形成することが好適である。つまり、１つの製造中間体から複数の最終製品（切っ先部を備える工具）を作製することができる。

【0056】

１つの製造中間体から作製できる複数の最終製品は、ポンチ６０のようにサイズや形状、特性等が同じものであってもよく、サイズ等が異なるものであってもよい。例えば、切削加工形態を変更することにより、刃先部を両刃型、片刃型、二段刃型など種々の形状に形成できる。また、刃先の左右で硬度分布が異なる刃など、任意の硬度分布を有する刃や針（特性が異なる最終製品）を形成することもできる。

【符号の説明】

【0057】

１０ 微細刃物、１１，３１ 基板、１１ｓ，３１ｓ 基板表面、１２ 刃、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 曲部、１３ 刃先部、１３ｆ 刃面、１３ｔ 刃先、１４，３４ 根元部、２０，４０ 製造中間体、２０ｓ，４０ｓ 表面、２１，４１ 焼入れ領域、２２，４２ 焼入れパターン、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 曲部パターン、３０ ピンアレイ、３２ ピン、３３ ピン先部、３３ｔ ピン先。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】