JP2000289037A - 光学部品の成形方法とそれによる光学部品と光ヘッド装置およびそれらの製造方法および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続して２Ｐ法でプラスチック光学部品を成
形する場合に、高精度の光学部品を製造できる光学部品
の製造方法とそれによる光学部品と光ヘッド装置。 【解決手段】 光学部品となる活性エネルギー線硬化樹
脂１１の塗布は、低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１
ｂの塗布を所定回数サイクル行った後に、高粘度活性エ
ネルギー線硬化樹脂１１ａを所定回数サイクル行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報機器等に用いら
れているプラスチック製のレンズや回折素子等の光学部
品を成形する金型を用いた光学部品の成形方法に関し、
特に２Ｐ（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）
法を用いて光学部品を成形する成形方法と、それらによ
る光ヘッド装置および光ディスク装置とその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラスチックレンズ等の光学部
品を、金型を用いて成形する製造方法として２Ｐ法が広
く行なわれている。この２Ｐ法によるプラスチック光学
部品の製造方法について、以下に図面を参照して説明す
る。図５（ａ）〜（ｃ）はその製造方法の概要を示す工
程図である。

【０００３】すなわち、図５（ａ）に示すように金型２
１は図示しない成形装置の上下動機構に連結して装着さ
れ、また、金型２１の加工面２２には成形する光学部品
の仕様に対応した微細形状部２３が形成されている。

【０００４】一方、成形装置の金型２１に対応する位置
には基台２４が設けられている。この基台２４の上面に
は被加工体が載置されている。この被加工体は紫外線等
の活性エネルギー線を透過する材質の基板２５の表面に
被加工部である活性エネルギー線硬化樹脂２６が所定位
置に所定量ずつディスペンサ等で供給されている。

【０００５】金型２１は、上下動機構によって下降し、
図５（ｂ）に示すように基板２５に密接して所定圧力で
基板２５を押圧する。これに伴い金型２１の微細形状部
２３が基板２５の表面上に供給されている活性エネルギ
ー線硬化樹脂２６を微細形状に成形する。この成形が終
了すると、基台２４の裏面側に設けられた活性エネルギ
ー線光源２６が基台２４の孔２９を通過し、基板２５の
裏面側から基板２５を透過して紫外光を活性エネルギー
線硬化樹脂２６に照射する。この照射を受けて活性エネ
ルギー線硬化樹脂２６は微細形状部２３で成形された形
状で硬化し形状が固定される。

【０００６】活性エネルギー線硬化樹脂２６が所定の形
状で硬化した後に、図５（ｃ）に示すように金型２１は
上下動機構によって上昇し基板２５から離型する。同時
に活性エネルギー線硬化樹脂２６も離型する。これによ
り、基板２５の表面上に所定形状に成形された活性エネ
ルギー線硬化樹脂２６による所望の光学部品が製造され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように２Ｐ法によるプラスチック光学部品を連続に成形
した場合、金型の微細形状部に活性エネルギー線硬化樹
脂が微量ながら貼りついた状態で残る。そのため、微細
形状部の形状の精度が落ち、その状態で成形したプラス
チック光学部品は部品精度が落ちて光学特性が劣化す
る。

【０００８】通常、このプラスチック光学部品はの光学
特性の劣化防止には、金型を定期的に超音波等による洗
浄処理を施す必要しているが、この洗浄処理作業は金型
を金型保持機構から取外し、取外した金型を洗浄処理し
た後に、金型保持機構に再度組込み・調整作業を行って
いる。

【０００９】このため、２Ｐ法の連続成形では、この洗
浄処理作業が必要であるため生産効率を低下が避けられ
なかった。

【００１０】本発明はこれらの事情に基づいてなされた
もので、連続して２Ｐ法でプラスチック光学部品を成形
する場合でも、高精度の光学部品を製造できる光学部品
の製造方法とそれによる光学部品と光ヘッド装置および
光ディスク装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、活性エネルギー線透光性を有する基板上で
金型の形状が転写される活性エネルギー線硬化性樹脂に
対して、前記基板越しに前記活性エネルギー線を照射す
る成形工程を有する光学部品の成形方法において、所定
の成形工程毎に前記活性エネルギー線硬化性樹脂よりも
比較的高粘度の活性エネルギー線硬化性樹脂が用いられ
ることを特徴とする成形方法である。

【００１２】また請求項２の発明による手段によれば、
前記活性エネルギー線硬化性樹脂は、互いに異なる粘度
であって、ほぼ等しい活性エネルギー線透光性を有する
ことを特徴とする光学部品の成形方法である。

【００１３】また請求項３の発明による手段によれば、
前記比較的高粘度の活性エネルギー線硬化性樹脂に対し
ては、比較的長時間の活性エネルギー線の照射を行うこ
とを特徴とする光学部品の成形方法である。

【００１４】また請求項４の発明による手段によれば、
上記のいずれか記載の光学部品の成形方法により光学部
品を成形することを特徴とする光学部品の成形方法。

【００１５】また請求項５の発明による手段によれば、
上記のいずれか記載の光学部品の成形方法により成形さ
れた光学部品である。

【００１６】また請求項６の発明による手段によれば、
上記のいずれか記載の光学部品の成形方法によりホログ
ラム素子を成形する成形工程と、光源と、この光源から
出射される光束を記録媒体に対して収束する対物レンズ
と、前記記録媒体からの反射光を検出する光検出器と、
前記反射光を前記光検出器に向けて回折させる前記ホロ
グラム素子とを組み立てる組立工程と、を具備すること
を特徴とする光へッド装置の製造方法である。

【００１７】また請求項７の発明による手段によれば、
光源と、この光源から出射される光束を記録媒体に対し
て収束する対物レンズと、前記記録媒体からの反射光を
検出する光検出器と、前記反射光を前記光検出器に向け
て回折させる上記のいずれか記載の光学部品の成形方法
により成形されたホログラム素子とを具備することを特
徴とする光へッド装置である。

【００１８】また請求項８の発明による手段によれば、
記録媒体を回転駆動するスピンドルと、請求項７記載の
光へッド装置と、前記光へッド装置により前記記録媒体
から読み出される情報を処理する電気回路とを具備する
ことを特徴とする光ディスク装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００２０】図１は本発明の実施の形態にかかる光ディ
スク装置４０の要部を示す平面図である。

【００２１】光ディスク装置４０のディスク回転駆動部
４２には、基板厚みの異なる第１の光ディスク（ＤＶ
Ｄ）と第２の光ディスク（ＣＤ）とが選択的に搭載され
る。また、図１中４３は光ヘッド装置を示している。

【００２２】光ヘッド装置４３は、搭載された光ディス
クの情報記録面に対して、レーザ光を照射する。光ヘッ
ド装置４３は、搭載されたディスクの情報記録面に間隔
を置いて対向配置され、光ディスクのラジアル方向に沿
って往復移動自在（図示矢印Ｗ１、Ｗ２方向）に案内さ
れるようになっている。

【００２３】光ヘッド装置４３は、各光学部品を固定的
に保持しうるように光学ベース４４を備えている。光学
ベース４４には、半導体レーザ光（波長６５０ｎｍ）を
出力する光源、光検出器及びホログラム素子とが一体化
した光学モジュール４５と、半導体レーザ光（波長７８
０ｎｍ）を出力する光源、光検出器及びホログラム素子
とが一体化した光学モジュール４６が設けられている。
さらに、光学ベース４４上には、キューブ形のビームス
プリッタ４７が設けられている。ビームスプリッタ４７
は光学モジュール４５からのレーザ光及び光学モジュー
ル４６からのレーザ光を、往路の同一出力方向（対物レ
ンズ４８）へ導き出力するものである。また、このビー
ムスプリッタ４７は、同一出力方向から逆行してきた復
路の反射光を、波長選択性を有する膜からなるダイクロ
イックミラーで受けることによって、それぞれを射出し
た光学モジュール４５、４６側へ分岐して導くものであ
る。

【００２４】このように構成された光ヘッド装置４１
は、次のように動作する。すなわち、光学モジュール４
５から出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ４７を
通過し、コリメータレンズ（不図示）を通過し、反射ミ
ラー（不図示）により立ち上げられ、対物レンズ４８を
通り、光ディスクの情報記録面にビームスポットを形成
する。また、光ディスクの情報記録面から反射された反
射光は、対物レンズ４８、反射ミラー、コリメータレン
ズの復路を通り、ビームスプリッタ４７に入射する。

【００２５】ビームスプリッタ４７では、逆行してきた
復路の反射光を、それぞれを射出した光学モジュール４
５又は光学モジュール４６側へ導き、それぞれの光検出
器にレーザ光を導く。

【００２６】図２は光学モジュール４５の主たる構成を
示す斜視図である。レーザダイオード５１から出射した
レーザ光は、ホログラム素子５０を透過して進行する。
一方、光ディスクの情報記録面からの反射光は、ホログ
ラム素子５０のホログラムパターン５２により回折され
て光検出器５３に入射する。ホログラムパターン５２の
溝形状の形状精度によって、回折効率が大きく変わるの
で、これを高精度に成形することが、光ヘッド装置や光
ディスク装置の動作の安定性に大きく関わる。

【００２７】次に、上述の実施の形態で製造された金型
１を用いた光学部品の製造方法について、以下に図面を
参照して説明する。図３（ａ）〜（ｃ）はその製造方法
の工程図である。

【００２８】すなわち、図３（ａ）に示すように金型１
は図示しない成形装置の上下動機構に連結して装着さ
れ、また、金型１には成形する光学部品の仕様に対応し
た微細形状部３が形成されている、さらに、金型１の微
細形状部３以外の個所にはＣｒ等の硬質で耐摩耗性に優
れた金属をコーティング層４が形成されている。コーテ
イング層４の膜厚は被加工体である活性エネルギー線硬
化樹脂１１の膜厚と等しく設定されている。また、金型
１の両側方には各々図示しないエアーシリンダ等の直線
移動機構に案内され駆動されて、移動自在の高粘度塗布
装置１５ａと低粘度塗布装置１５ｂが設けられている。
高粘度塗布装置１５ａと低粘度塗布装置１５ｂとはいず
れもディスペンサでいずれも所定量の活性エネルギー線
硬化樹脂１１を塗布することができる。

【００２９】高粘度塗布装置１５ａには高粘度活性エネ
ルギー線硬化樹脂１１ａが充填され、低粘度塗布装置１
５ｂには低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂが充填
されている。なお、高粘度活性エネルギー線硬化樹脂１
１ａは低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂの２０倍
程高い粘度である。すなわち、低粘度活性エネルギー線
硬化樹脂１１ｂの粘度はｌ００ｍＰａ・ｓ程度であり、
高粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ａの粘度は２００
０ｍＰａ・ｓ程度である。なお、光学特性である活性エ
ネルギー線の透過率はほぼ等価としている。

【００３０】一方、成形装置の金型１に対応する位置に
は被加工体を載置してＸＹ方向に移動自在な基台１２が
設けられている。基台１２の上面に載置されている被加
工体は活性エネルギー線を透光する材質の基板１０の表
面に被加工部である活性エネルギー線硬化樹脂１１が塗
布装置１５ａ、１５ｂで所定位置に所定量ずつ供給され
る。

【００３１】すなわち、基板１０を載置した基台１２が
ＸＹ方向の所定位置に移動すると、低粘度塗布装置１５
ｂが直線案内に案内され基板１０上まで降下し所定量の
低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂを基板１０の表
面の所定位置に所定量を塗布する。

【００３２】なお、基台１２の上方には図示しない認識
カメラが設けられ基板１０の位置を認識している。ま
た、基台１２の側方には図示しないゲージングユニット
が設けられており、塗布装置１５ａ、１５ｂの先端の位
置と基台１２上の基板１０の位置とのギャップを検出し
ている。

【００３３】金型１は、図示しない成形装置の上下動機
構によって下降し、図３（ｂ）で示すように基板１０に
密接して微細形状部３以外の個所のコーティング層４が
所定圧力で基板１０を押圧する。同時に金型１の微細形
状部３が基板１０表面上に供給されている低粘度活性エ
ネルギー線硬化樹脂１１ｂを微細形状部３に合わせて成
形する。

【００３４】この場合、コーティング層４の膜厚に合わ
せて、所定仕様寸法通りの厚さに低粘度活性エネルギー
線硬化樹脂１１ｂも成形される。この成形が終了する
と、基台１２の裏面側に設けられた活性エネルギー線光
源１３が基台１２の孔１４を通過し、基板１０の裏面側
から基板１０を透過して活性エネルギー線である紫外光
を低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂに照射する。
この照射を受けて低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１
ｂは微細形状部３で成形された形状で硬化し形状が固定
される。

【００３５】低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂが
所定の形状で硬化した後に、図３（ｃ）に示すように金
型１は上下動機構により上昇して基板１０から離型し、
同時に低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂも離型す
る。これにより、基板１０表面上に所定形状に成形され
た活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂによる所望の光学部
品が製造される。

【００３６】このような工程を繰返すことによって、２
Ｐ法により連続的に所望の光学部品を製造する。これら
の工程を例えば３０回繰返した時点で、図示しない制御
装置からの指令で、１回だけ樹脂の塗布を低粘度塗布装
置１５ｂから高粘度塗布装置１５ａに切り替えて基板に
塗布する。

【００３７】以後の工程は低粘度塗布装置１５ｂで塗布
した場合と同様に行なわれ、金型１は、図示しない成形
装置の上下動機構によって下降し、図３（ｂ）で示すよ
うに基板１０に密接して微細形状部３以外の個所のコー
ティング層４が所定圧力で基板１０を押圧する。同時に
金型１の微細形状部３が基板１０表面上に供給されてい
る高粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ａを微細形状部
３に合わせて成形する。

【００３８】この場合、高粘度活性エネルギー線硬化樹
脂１１ｂであるので、金型１の微細形状部３が基板１０
上の高粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ａを押圧した
際に、金型１の微細形状部３に付着して残存していた微
量の低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂをと高粘度
活性エネルギー線硬化樹脂１１ａと一体化した状態で活
性エネルギー線の照射を受けて硬化する。この高粘度活
性エネルギー線硬化樹脂１１を金型１から離型すること
で低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂ元もに金型１
の表面から剥離する。高粘度活性エネルギー線硬化樹脂
１１の活性エネルギー線の照射時間を低粘度活性エネル
ギー線硬化樹脂１１ｂの照射時間の概２倍に設定するこ
とで、硬化状態が増大しより効果的な残存樹脂の除去が
期待できる。

【００３９】これにより、金型１の微細加工部３は本来
の微細形状が精密に復元する。以後、再び樹脂の塗布は
低粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ｂを用いて工程を
繰返し光学部品を連続的に製造する。これにより、金型
１を洗浄することなく光学特性を損なわない２Ｐ連続成
形が可能となる。

【００４０】また、図４は本発明の変形例である２Ｐ連
続成形の自動化を模式化したした概念図である。

【００４１】基台１２ａ上は基板１０ａを載置するＸＹ
ステージ１６が設けられている。このＸＹステージ１６
は中央部に貫通孔１４ａが設けられ、基台内に設けられ
た活性エネルギー線源１３ａからの活性エネルギー線を
通過させるようになっている。

【００４２】一方、ＸＹステージ１６の上方にはＸＹス
テージ１６に垂直方向にそれぞれ移動手段で移動自在な
低粘度塗布装置１５ｂ′がＡの位置に、金型１ａがＢの
位置に、高粘度塗布装置１５ａ′がＣの位置に設けられ
ている。図示しない制御手段のプラグラムによってこれ
らの装置は制御されて以下のように作動する。

【００４３】プログラムスタートでＸＹステージ１６が
Ａに移動→低粘度塗布装置１５ｂ′が基板１０ａ上に降
下→低粘度塗布装置１５ｂ′が低粘度活性エネルギー線
硬化樹脂１１ｂを基板１０ａ上に所定量塗布→低粘度塗
布装置１５ｂ′が上昇しＸＹステージ１６がＢの位置に
移動する→金型１ａが降下して基板１２ａに塗布された
低粘度活性エネルギー線樹脂１１ｂを圧着→低粘度活性
エネルギー線樹脂１１ｂに活性エネルギー線を照射→金
型１ａが上昇して離型からなる工程をｍサイクル繰返
す。

【００４４】次にＸＹステージ１６がＣに移動→高粘度
塗布装置１５ａ′が基板１０ａ上に降下→高粘度塗布装
置１５ａ′が高粘度活性エネルギー線硬化樹脂１１ａを
基板１０ａ上に所定量塗布→高粘度塗布装置１５ａ′が
上昇しＸＹステージ１６がＢの位置に移動する→金型１
ａが降下して基板１０ａに塗布された高粘度活性エネル
ギー線樹脂１１ａを圧着→高粘度活性エネルギー線樹脂
１１ａに活性エネルギー線を照射→金型１ａが上昇して
離型からなる工程をｎサイクル行うことを繰返し実行す
るようにプログラムを設定することで基板１０ａへの２
Ｐ連続成形の自動化を可能にする。

【００４５】なお、サイクル数のｍとｎについては、そ
れぞれ、樹脂の種類や微細形状部の形状等によって異な
るので一律には定められないが、大よその目安とすれ
ば、ｍは３０回程度で、ｎは１ないし２回程度である。

【００４６】以上の構成により、金型の微細形状部での
樹脂残りのない連続２Ｐ成形を可能になり、精密な光学
部品を自動的に連続して安定して得ることができるよう
になった。

【００４７】

【発明の効果】本発明の成形方法によれば、光学部品等
の精密部品を連続２Ｐ成形において成形するに際し、金
型の微細形状部での樹脂残り防止のための洗浄工程を行
なわなくても、安定して精密な成形を行うことができ
る。したがって、生産性の向上やコスト低減が図れた。

【００４８】また、本発明の光ディスク装置、光ヘッド
装置によれば、より読み取り誤差の少ない装置を容易に
実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる光ディスク装置の
要部を示す平面図。

【図２】光学モジュールの主たる構成を示す斜視図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の金型を用いた光学部
品の製造方法の工程図。

【図４】本発明の別の実施の形態の例を示す模式化した
概念図。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は従来の金型を用いた光学部品
の製造方法の工程図。

【符号の説明】

１、１ａ…金型、２…加工面、３…微細形状部、４…コ
ーティング層、１０…基板、１１、１１ａ、１１ｂ…活
性エネルギー線硬化樹脂、１５ａ、１５ａ′…高粘度塗
布装置、１５ｂ、１５ｂ′…低粘度塗布装置、４３…光
学ヘッド装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/32 Ｇ１１Ｂ 7/12 ５Ｄ１１９ Ｇ１１Ｂ 7/12 7/135 Ａ 7/135 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｄ // Ｂ２９Ｋ 105:24 Ｂ２９Ｌ 17:00 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA07 FF41 GG06 HH04 HH13 JJ05 KK01 LL04 LL42 LL51 MM04 MM07 PP22 QQ24 UU00 2H049 CA09 CA20 CA28 4F202 AA36 AD08 AG02 AG03 AH79 AK03 CA07 CA19 CB01 CB13 CB26 CB29 CD22 CL02 CL17 CL50 CM73 4F203 AA36 AD08 AG02 AG03 AH79 AK03 DA01 DA02 DB01 DB11 DC08 DF24 4F204 AA36 AD08 AG02 AG03 AH79 AK03 EA03 EA04 EB01 EB11 EB23 EB24 EF01 EK18 EK21 5D119 AA04 AA38 BA01 CA09 FA05 JA14 JA23 JA43 KA02 LB07 NA04 NA05 NA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性エネルギー線透光性を有する基板上
   で金型の形状が転写される活性エネルギー線硬化性樹脂
   に対して、前記基板越しに前記活性エネルギー線を照射
   する成形工程を有する光学部品の成形方法において、 所定の成形工程毎に前記活性エネルギー線硬化性樹脂よ
   りも比較的高粘度の活性エネルギー線硬化性樹脂が用い
   られることを特徴とする光学部品の成形方法。
2. 【請求項２】 前記活性エネルギー線硬化性樹脂は、互
   いに異なる粘度であって、ほぼ等しい活性エネルギー線
   透光性を有することを特徴とする請求項１記載の光学部
   品の成形方法。
3. 【請求項３】 前記比較的高粘度の活性エネルギー線硬
   化性樹脂に対しては、比較的長時間の活性エネルギー線
   の照射を行うことを特徴とする請求項１記載の光学部品
   の成形方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか記載の成形方
   法により光学部品を成形することを特徴とする光学部品
   の成形方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか記載の光学部
   品の成形方法により成形された光学部品。
6. 【請求項６】 請求項１乃至３のいずれか記載の光学部
   品の成形方法によりホログラム素子を成形する成形工程
   と、 光源と、この光源から出射される光束を記録媒体に対し
   て収束する対物レンズと、前記記録媒体からの反射光を
   検出する光検出器と、前記反射光を前記光検出器に向け
   て回折させる前記ホログラム素子とを組み立てる組立工
   程と、を具備することを特徴とする光へッド装置の製造
   方法。
7. 【請求項７】 光源と、この光源から出射される光束を
   記録媒体に対して収束する対物レンズと、前記記録媒体
   からの反射光を検出する光検出器と、前記反射光を前記
   光検出器に向けて回折させる請求項１乃至３のいずれか
   記載の光学部品の成形方法により成形されたホログラム
   素子とを具備することを特徴とする光へッド装置。
8. 【請求項８】 記録媒体を回転駆動するスピンドルと、
   請求項７記載の光へッド装置と、前記光へッド装置によ
   り前記記録媒体から読み出される情報を処理する電気回
   路とを具備することを特徴とする光ディスク装置。