JP2002248628A - 圧子、マイクロレンズアレイ用金型製造方法、マイクロレンズアレイ用金型製造装置及びマイクロレンズアレイ成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はマイクロレンズアレイ用金型に高精度
に圧痕を形成する圧子、マイクロレンズアレイ用金型製
造方法、マイクロレンズアレイ用金型製造装置及びマイ
クロレンズアレイ成形品を提供する。 【解決手段】マイクロレンズアレイ用金型製造装置１
は、押圧機構２のヘッド３の部分にマルチ圧子１０が着
脱可能に装着され、マルチ圧子１０は、押圧機構２の位
置決め枠４で位置決めされたヘッド３に装着されてい
る。マルチ圧子１０の下方には、マイクロレンズアレイ
成形用の金型５がワーク固定用ステージ６に固定されて
おり、ワーク固定用ステージ６は、ＮＣテーブル７上に
取り付けられている。マルチ圧子１０は、３つの単位圧
子１１〜１３が一体配列され、各単位圧子１１〜１３
が、押圧機構２により各々単独に長軸方向に上下移動し
て、金型５に圧痕を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧子、マイクロレ
ンズアレイ用金型製造方法、マイクロレンズアレイ用金
型製造装置及びマイクロレンズアレイ成形品に関し、詳
細には、レーザ方式のディジタル複写機、レーザプリン
タやファクシミリ装置の光学走査系及びビデオカメラ等
の光学機器や光ディスク等に適用されるマイクロレンズ
アレイを成形する圧子、マイクロレンズアレイ用金型製
造方法、マイクロレンズアレイ用金型製造装置及びマイ
クロレンズアレイ成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロレンズアレイの製造方法とし
て、プレス塑性加工法を利用したものが知られている。
プレス塑性加工法においては、金型母材に圧子（ポン
チ）を一定の荷重で押圧して、一定の間隔で多数の圧孔
を金型母材に形成し、この金型母材の圧孔を光学部材に
転写して、マイクロレンズアレイを製造する。

【０００３】ところが、このようなマイクロレンズアレ
イの製造方法にあっては、プレスで形成された各圧孔の
形状は、圧子先端の形状からずれると同時に、圧孔同士
の干渉も生じ、各圧孔の精度として、マイクロレンズア
レイを製造する上で要求される高精度を確保することが
できず、製造された圧孔のアレイ全体も歪んでしまう。
その結果、このような金型母材を使用して製造されたマ
イクロレンズアレイの精度も、意図する精度を得ること
ができないという問題があった。

【０００４】そこで、従来、圧子を型母材の表面に押圧
して複数の圧痕を形成し、前記圧痕の形状を光学部材に
転写して複数の微小曲面を形成するマイクロレンズアレ
イの製造方法において、前記圧痕を形成する際に、前記
圧子の押圧方向の軸に関して前記圧子を所定角度回転さ
せてから前記型母材の表面に押圧する工程を含むことを
特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法が提案され
ている（特開平９−３２３３５３号公報参照）。

【０００５】すなわち、このマイクロレンズアレイの製
造方法は、圧子を押圧方向の軸から所定角度回転させて
金型母材の表面に押圧して、歪方向をばらつかせて、マ
イクロレンズアレイの精度の向上を図っている。

【０００６】また、従来、一回の押圧で被加工部材の表
面に複数の圧痕を形成する圧子であって、前記被加工部
材の表面に各々独立した圧痕を形成する単位圧子を複数
具備する圧子及び圧子を被加工部材の被加工面に押圧
し、前記被加工面に複数の微小凹面を形成するマイクロ
光学素子アレイの製造方法において、上記圧子を用いて
前記微小凹面を形成するマイクロ光学素子アレイの製造
方法が提案されている（特開平１１−２２３７０８号公
報参照）。

【０００７】すなわち、この従来技術は、多数の単位圧
子を冶具で固定させ、一回の押圧で同時に被加工物の表
面に各々独立した圧痕を形成しようとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のマイクロレンズアレイの製造方法にあって
は、レンズアレイを製造する場合、レンズアレイの各レ
ンズとレンズアレイ形状全体を高精度に作成するには、
なお改良の必要があった。

【０００９】すなわち、特開平９−３２３３５３号公報
記載のマイクロレンズアレイの製造方法にあっては、圧
子を押圧方向の軸から所定角度回転させ、金型母材の表
面に押圧を繰り返すことで、方向性がなく拡散性の良い
マイクロレンズアレイを製作しようとしている。

【００１０】ところが、圧子の押圧方向を変えて押圧を
繰り返して、押圧により発生する塑性変形量が圧孔の全
ての方向で均一化させるためには、押圧回数を極端に多
くする必要があり、生産性が悪いとともに、生産性を向
上させるために押圧回数を制限すると、形成される圧孔
の形状精度が悪化し、製造されるマイクロレンズアレイ
の精度が悪化するという問題があった。

【００１１】また、特開平１１−２２３７０８号公報記
載の技術にあっては、一回の押圧に関わる圧子の本数が
多ければ、印加荷重も大きくなり、装置も大型化する必
要があるという問題があった。また、この従来技術で
は、多数の圧子が同時に押圧することによって、加工量
が多く、被加工物の表面に大きな変形量を与えるため、
レンズアレイを製作する場合、被加工物の表面が歪んだ
りするという問題があった。さらに、図９に示すよう
に、一回の押圧で得られた多数の圧痕同士はある程度干
渉を抑えられるが、境目にある圧痕は、次の押圧で得ら
れた圧痕との間に干渉が発生するため、高精度（例え
ば、アレイの真直度、圧痕形状精度）のレンズアレイを
作製することが困難であるという問題があった。

【００１２】そこで、請求項１記載の発明は、先端部に
転写面を有し、当該転写面がマイクロレンズアレイ製造
用の金型に押圧されて多数の圧痕を形成する圧子を、多
数の単位圧子が一体的に配列されてマルチ圧子として構
成するとともに、各単位圧子がそれぞれ単独に金型方向
に押圧されて、転写面を金型に転写して圧痕を形成する
ものとすることにより、それぞれの単位圧子が単独で容
易に加工するとともに、プレス塑性加工中に加工目標と
する位置の周りを押さえながら、押圧を行うことによっ
て、圧痕形状精度を高めて、圧痕同士の干渉を解消し、
マイクロレンズアレイ用の圧痕パターンに対応するマル
チ圧子の配列も簡単行うことができるとともに、それぞ
れの単位圧子の追加工や形状補正も単独に行って、高精
度のマイクロレンズアレイを容易に作成することのでき
る圧子を提供することを目的としている。

【００１３】請求項２記載の発明は、先端部に転写面を
有する圧子が押圧されて転写面で多数の圧痕の形成され
た金型の圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズ
アレイを製造するに際して、多数の単位圧子が一体的に
配列されてマルチ圧子を構成し、当該マルチ圧子の各単
位圧子をそれぞれ単独に金型方向に押圧して、転写面を
金型に転写して圧痕を形成することにより、それぞれの
単位圧子が単独で容易に加工するとともに、プレス塑性
加工中に加工目標とする位置の周りを押さえながら、押
圧を行うことによって、圧痕形状精度を高めて、圧痕同
士の干渉を解消し、マイクロレンズアレイ用の圧痕パタ
ーンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うことができ
るとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形状補正も
単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイを容易に
作成することのできるマイクロレンズアレイ用金型製造
方法を提供することを目的としている。

【００１４】請求項３記載の発明は、マルチ圧子を構成
する複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用
いて、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕
を形成することにより、金型の表面に与える塑性変形量
を少なくし、金型の鏡面を損なうことなく、加工量が多
いことによる金型の表面の歪みを防止して、高精度のマ
イクロレンズアレイを容易に作成することのできるマイ
クロレンズアレイ用金型製造方法を提供することを目的
としている。

【００１５】請求項４記載の発明は、マルチ圧子を構成
する複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用
いて、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕
を形成し、当該特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子
を、当該特定の単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に
変形を生じさせない程度の荷重で金型方向に押圧するこ
とにより、マイクロレンズアレイの中にある各々の圧痕
を極めて形状精度及び再現性の高いものとするととも
に、マイクロレンズアレイの塑性加工時に生じる圧痕同
士間の干渉を極力に抑え、極めて高精度のマイクロレン
ズアレイを製造することができることのできるマイクロ
レンズアレイ用金型製造方法を提供することを目的とし
ている。

【００１６】請求項５記載の発明は、先端部に転写面を
有する圧子が押圧されて転写面で多数の圧痕の形成され
た金型の圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズ
アレイを製造するに際して、多数の単位圧子が一体的に
配列されてマルチ圧子を構成し、当該マルチ圧子の各単
位圧子をそれぞれ単独に金型方向に押圧して、転写面を
金型に転写して圧痕を形成することにより、それぞれの
単位圧子が単独で容易に加工できるとともに、プレス塑
性加工中に加工目標とする位置の周りを押さえながら、
押圧を行うことによって、圧痕形状精度を高めて、圧痕
同士の干渉を解消し、マイクロレンズアレイ用の圧痕パ
ターンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うことがで
きるとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形状補正
も単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイを容易
に作成することのできるマイクロレンズアレイ用金型製
造装置を提供することを目的としている。

【００１７】請求項６記載の発明は、マルチ圧子を構成
する複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用
いて、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕
を形成することにより、金型の表面に与える塑性変形量
を少なくし、金型の鏡面を損なうことなく、加工量が多
いことによる金型の表面の歪みを防止して、高精度のマ
イクロレンズアレイを容易に作成することのできるマイ
クロレンズアレイ用金型製造装置を提供することを目的
としている。

【００１８】請求項７記載の発明は、マルチ圧子を構成
する複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用
いて、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕
を形成し、当該特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子
を、当該特定の単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に
変形を生じさせない程度の荷重で金型方向に押圧するこ
とにより、マイクロレンズアレイの中にある各々の圧痕
を極めて形状精度及び再現性の高いものとするととも
に、マイクロレンズアレイの塑性加工時に生じる圧痕同
士間の干渉を極力に抑え、極めて高精度のマイクロレン
ズアレイを製造することができることのできるマイクロ
レンズアレイ用金型製造装置を提供することを目的とし
ている。

【００１９】請求項８記載の発明は、マルチ圧子の各単
位圧子を、少なくとも相互に隣接する面及び先端部の転
写面が、セラミックス、超硬合金、またはサーメットの
いずれかの材料で形成されたものとすることにより、圧
子の金型表面への押圧時に、圧子自体が変形することを
防止するとともに、摩耗を抑制し、高精度な転写を繰り
返し行うことのできる圧子、マイクロレンズアレイ用金
型製造方法、または、マイクロレンズアレイ用金型製造
装置を提供することを目的としている。

【００２０】請求項９記載の発明は、請求項１記載の圧
子、請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロ
レンズアレイ用金型製造方法、または、請求項５から請
求項８のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ用金型
製造装置を用いて形成された金型の圧痕を光学素子材料
に転写してマイクロレンズアレイを成形することによ
り、高精度なマイクロレンズアレイを提供することを目
的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の圧
子は、先端部に転写面を有し、当該転写面がマイクロレ
ンズアレイ製造用の金型に押圧されて多数の圧痕を形成
する圧子において、多数の単位圧子が一体的に配列され
てマルチ圧子を構成するとともに、前記各単位圧子がそ
れぞれ単独に前記金型方向に押圧されて、前記転写面を
前記金型に転写して前記圧痕を形成することにより、上
記目的を達成している。

【００２２】上記構成によれば、先端部に転写面を有
し、当該転写面がマイクロレンズアレイ製造用の金型に
押圧されて多数の圧痕を形成する圧子を、多数の単位圧
子が一体的に配列されてマルチ圧子として構成するとと
もに、各単位圧子がそれぞれ単独に金型方向に押圧され
て、転写面を金型に転写して圧痕を形成するものとして
いるので、それぞれの単位圧子が単独で容易に加工でき
るとともに、プレス塑性加工中に加工目標とする位置の
周りを押さえながら、押圧を行うことによって、圧痕形
状精度を高めて、圧痕同士の干渉を解消することがで
き、マイクロレンズアレイ用の圧痕パターンに対応する
マルチ圧子の配列も簡単行うことができるとともに、そ
れぞれの単位圧子の追加工や形状補正も単独に行って、
高精度のマイクロレンズアレイを容易に作成することが
できる。

【００２３】請求項２記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造方法は、先端部に転写面を有する圧子が押
圧されて前記転写面で多数の圧痕の形成された金型の前
記圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズアレイ
を製造するマイクロレンズアレイ用金型製造方法におい
て、前記多数の単位圧子が一体的に配列されてマルチ圧
子を構成し、当該マルチ圧子の各単位圧子をそれぞれ単
独に前記金型方向に押圧して、前記転写面を前記金型に
転写して前記圧痕を形成することにより、上記目的を達
成している。

【００２４】上記構成によれば、先端部に転写面を有す
る圧子が押圧されて転写面で多数の圧痕の形成された金
型の圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズアレ
イを製造するに際して、多数の単位圧子が一体的に配列
されてマルチ圧子を構成し、当該マルチ圧子の各単位圧
子をそれぞれ単独に金型方向に押圧して、転写面を金型
に転写して圧痕を形成しているので、それぞれの単位圧
子が単独で容易に加工できるとともに、プレス塑性加工
中に加工目標とする位置の周りを押さえながら、押圧を
行うことによって、圧痕形状精度を高めて、圧痕同士の
干渉を解消することができ、マイクロレンズアレイ用の
圧痕パターンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うこ
とができるとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形
状補正も単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイ
を容易に作成することができる。

【００２５】この場合、例えば、請求項３に記載するよ
うに、前記マイクロレンズアレイ用金型製造方法は、前
記マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のうち、１
つの特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレンズアレ
イの製造に必要な深さの前記圧痕を形成してもよい。

【００２６】上記構成によれば、マルチ圧子を構成する
複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用い
て、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を
形成するので、金型の表面に与える塑性変形量を少なく
して、金型の鏡面を損なうことなく、加工量が多いこと
による金型の表面の歪みを防止することができ、高精度
のマイクロレンズアレイを容易に作成することができ
る。

【００２７】また、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記マイクロレンズアレイ用金型製造方法は、前記
マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のうち、１つ
の特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレンズアレイ
の製造に必要な深さの前記圧痕を形成し、当該特定の単
位圧子に隣接する他の単位圧子を、当該特定の単位圧子
で押圧する圧痕の前後の圧痕に変形を生じさせない程度
の荷重で前記金型方向に押圧してもよい。

【００２８】上記構成によれば、マルチ圧子を構成する
複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用い
て、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を
形成し、当該特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子
を、当該特定の単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に
変形を生じさせない程度の荷重で金型方向に押圧するの
で、マイクロレンズアレイの中にある各々の圧痕を極め
て形状精度及び再現性の高いものとすることができると
ともに、マイクロレンズアレイの塑性加工時に生じる圧
痕同士間の干渉を極力に抑えることができ、極めて高精
度のマイクロレンズアレイを製造することができること
ができる。

【００２９】請求項５記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造装置は、先端部に転写面を有する圧子が押
圧されて前記転写面で多数の圧痕の形成された金型の前
記圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズアレイ
を製造するマイクロレンズアレイ用金型製造装置におい
て、前記多数の単位圧子が一体的に配列されてマルチ圧
子を構成し、当該マルチ圧子の各単位圧子をそれぞれ単
独に前記金型方向に押圧して、前記転写面を前記金型に
転写して前記圧痕を形成することにより、上記目的を達
成している。

【００３０】上記構成によれば、先端部に転写面を有す
る圧子が押圧されて転写面で多数の圧痕の形成された金
型の圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズアレ
イを製造するに際して、多数の単位圧子が一体的に配列
されてマルチ圧子を構成し、当該マルチ圧子の各単位圧
子をそれぞれ単独に金型方向に押圧して、転写面を金型
に転写して圧痕を形成するので、それぞれの単位圧子が
単独で容易に加工できるとともに、プレス塑性加工中に
加工目標とする位置の周りを押さえながら、押圧を行う
ことによって、圧痕形状精度を高めて、圧痕同士の干渉
を解消することができ、マイクロレンズアレイ用の圧痕
パターンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うことが
できるとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形状補
正も単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイを容
易に作成することができる。

【００３１】この場合、例えば、請求項６に記載するよ
うに、前記マイクロレンズアレイ用金型製造装置は、前
記マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のうち、１
つの特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレンズアレ
イの製造に必要な深さの前記圧痕を形成するものであっ
てもよい。

【００３２】上記構成によれば、マルチ圧子を構成する
複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用い
て、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を
形成するので、金型の表面に与える塑性変形量を少なく
して、金型の鏡面を損なうことなく、加工量が多いこと
による金型の表面の歪みを防止することができ、高精度
のマイクロレンズアレイを容易に作成することができ
る。

【００３３】また、例えば、請求項７に記載するよう
に、前記マイクロレンズアレイ用金型製造装置は、前記
マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のうち、１つ
の特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレンズアレイ
の製造に必要な深さの前記圧痕を形成し、当該特定の単
位圧子に隣接する他の単位圧子を、当該特定の単位圧子
で押圧する圧痕の前後の圧痕に変形させない程度の荷重
で前記金型方向に押圧するものであってもよい。

【００３４】上記構成によれば、マルチ圧子を構成する
複数の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用い
て、マイクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を
形成し、当該特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子
を、当該特定の単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に
変形を生じさせない程度の荷重で金型方向に押圧するの
で、マイクロレンズアレイの中にある各々の圧痕を極め
て形状精度及び再現性の高いものとすることができると
ともに、マイクロレンズアレイの塑性加工時に生じる圧
痕同士間の干渉を極力に抑えることができ、極めて高精
度のマイクロレンズアレイを製造することができること
ができる。

【００３５】さらに、上記各場合において、例えば、前
記マルチ圧子の前記各単位圧子は、少なくとも相互に隣
接する面及び前記先端部の転写面が、セラミックス、超
硬合金、またはサーメットのいずれかの材料で形成され
ていてもよい。

【００３６】上記構成によれば、マルチ圧子の各単位圧
子を、少なくとも相互に隣接する面及び先端部の転写面
が、セラミックス、超硬合金、またはサーメットのいず
れかの材料で形成されたものとしているので、圧子の金
型表面への押圧時に、圧子自体が変形することを防止す
ることができるとともに、摩耗を抑制することができ、
高精度な転写を繰り返し行うことができる。

【００３７】請求項９記載の発明のマイクロレンズアレ
イ成形品は、請求項１記載の圧子、請求項２から請求項
４のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ用金型製造
方法、または、請求項５から請求項８のいずれかに記載
のマイクロレンズアレイ用金型製造装置を用いて形成さ
れた前記金型の前記圧痕を前記光学素子材料に転写して
成形されることにより、上記目的を達成している。

【００３８】上記構成によれば、請求項１から請求項８
のいずれかに記載の圧子、マイクロレンズアレイ用金型
製造方法、または、マイクロレンズアレイ用金型製造装
置を用いて形成された金型の圧痕を光学素子材料に転写
してマイクロレンズアレイを成形しているので、マイク
ロレンズアレイを高精度なものとすることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００４０】図１〜図８は、本発明の圧子、マイクロレ
ンズアレイ用金型製造方法、マイクロレンズアレイ用金
型製造装置及びマイクロレンズアレイ成形品の一実施の
形態を示す図であり、図１は、本発明の圧子、マイクロ
レンズアレイ用金型製造方法、マイクロレンズアレイ用
金型製造装置及びマイクロレンズアレイ成形品の一実施
の形態を適用したマイクロレンズアレイ用金型製造装置
１の正面図である。

【００４１】図１において、マイクロレンズアレイ用金
型製造装置１は、押圧機構２のヘッド３の部分にマルチ
圧子１０が着脱可能に装着されており、マルチ圧子１０
は、押圧機構２の位置決め枠４で位置決めされたヘッド
３に装着されている。

【００４２】マルチ圧子１０の下方には、マイクロレン
ズアレイ成形用の金型５がワーク固定用ステージ６に固
定されており、ワーク固定用ステージ６は、ＮＣテーブ
ル７上に取り付けられている。

【００４３】上記マルチ圧子１０は、図２に示すよう
に、複数、本実施の形態では、３つの単位圧子１１〜１
３が一体配列されたものであり、図３に示すように、各
単位圧子１１〜１３が位置決め枠４で位置決めされた状
態で、マイクロレンズアレイ用金型製造装置１の押圧機
構２のヘッド３に取り付けられる。マルチ圧子１０は、
マイクロレンズアレイ用金型製造装置１の押圧機構２に
取り付けられた状態で、押圧機構２により各単位圧子１
１〜１３が、各々単独に長軸方向に上下移動される。マ
ルチ圧子１０は、各単位圧子１１〜１３が押圧機構２に
より金型５の表面に対して垂直に押圧され、ＮＣテーブ
ル７を移動させることによって、金型５の表面に配列す
る圧痕を形成して、マイクロレンズアレイの金型５を作
製する。

【００４４】マルチ圧子１０は、それぞれの単位圧子１
１〜１３が、セラミックス、超硬合金、または、サーメ
ットのいずれかの材料から形成されている先端転写面を
鏡面に仕上げた角柱状に形成されており、この単位圧子
１１〜１３は、押圧機構２のヘッド３のそれぞれの押圧
軸に取り付けられる。押圧軸の間隔は、隣接する単位圧
子１１〜１３の軸芯間の距離と同じように設定されてい
る。

【００４５】したがって、押圧機構２の押圧軸による押
圧荷重は、常に単位圧子１１〜１３の軸芯を通り、垂直
に被加工物である金型５の表面に印加する。

【００４６】マルチ圧子１０は、図３に示したように、
セラミックス、超硬合金、またはサーメットのいずれか
の材料で形成された四角状の位置決め枠４の枠内に各単
位圧子１１〜１３が、嵌められて、ヘッド３に取り付け
られて、マルチ圧子１０として一体化される。

【００４７】なお、隣接する単位圧子１１〜１３同士お
よび各々の単位圧子１１〜１３と位置決め枠４との間の
摩擦力は、を０．１Ｎ以下に調整されており、単位圧子
１１〜１３が、それぞれ自由に上下運動することができ
るとともに、押圧するときに発生する大きな応力による
圧子１１〜１３の位置ズレや傾斜等が極力抑えられるよ
うになっている。

【００４８】次に、本実施の形態の作用を説明する。上
記マルチ圧子１０の取り付けられたマイクロレンズアレ
イ用金型製造装置１でマイクロレンズアレイ用の金型５
を形成するには、まず、金型５と同じ材質で所望の先端
形状に形成された単位圧子１１〜１３からなるマルチ圧
子１０をマイクロレンズアレイ用金型製造装置１の押圧
機構２のヘッド３に位置決め枠４で位置決めした状態で
装着し、加工対象とする金型５の母材にマルチ圧子１０
を押圧する。このときの加工条件（例えば、印加荷重や
設定押圧量や歪速度）と圧痕深さの対応関係に関するデ
ータマップを入手する。

【００４９】次に、マルチ圧子１０の中央の単位圧子１
２を用いて、深さｔ１（所望の深さより浅い）を有する
多数の圧痕を、単位圧子１１〜１３の軸芯間距離と一致
するピッチ間隔で金型５の表面に形成する。

【００５０】次に、図４に示すように、中央の単位圧子
１２に隣接する単位圧子１１と単位圧子１３を、深さｔ
１まで降下させ、圧痕２０ａと圧痕２０ｃに変形を与え
ない程度の荷重で押さえながら、中央の単位圧子１２を
圧痕２０ｂの深さがｔ２になるまで押圧する。

【００５１】そして、ＮＣテーブル７を移動させ、マル
チ圧子１０を１ピッチ間隔で右へ移動させる。次に、図
５に示すように、単位圧子１１を圧痕２０ｂの深さがｔ
２になるまで押圧し、単位圧子１３は、上記同様に、深
さがｔ１になるまで降下させて圧痕２０ｄを形成する。
そして、それぞれ圧痕２０ｂと圧痕２０ｄを押し付けな
がら、中央の単位圧子１２を降下させ、圧痕２０ｃを深
さがｔ２になるまで押圧する。

【００５２】このようにして、図６に示すように、マイ
クロレンズアレイ３０を製造することができる。なお、
図６において、四角で囲まれた内部が有効領域であり、
当該四角の外側の●で示す部分は、捨て圧痕が転写され
たものである。

【００５３】そして、マイクロレンズアレイ用の金型５
の加工中に、最終的な圧痕２０の所望の深さまで押圧す
るのは、常に中央にある単位圧子１２であるため、極め
て再現性の高い複数の圧痕形状を金型５の表面に転写す
ることができる。また、押圧される圧痕２０に隣接する
前後の圧痕２０は、常に別の単位圧子１１、１３に押さ
えつけられているため、隣接する圧痕２０同士の干渉問
題を解決することができ、各々の圧痕２０の形状精度及
びピッチ精度が極めて高いマイクロレンズアレイ３０を
製造することができる。

【００５４】なお、マルチ圧子としては、上記複数の単
位圧子１１〜１３が直列に並んで構成されたものに限る
ものではなく、例えば、図７に示すように、マルチ圧子
４０を、５個の単位圧子４１〜４５を中心の四角形の単
位圧子４１の各辺に他の４個の単位圧子４２〜４５が接
する状態で組み込んだものとしてもよい。

【００５５】このような、２次元に広がりを有するマイ
クロレンズアレイ用の金型を極めて再現性のよく、か
つ、高精度に形成することができ、この金型を用いるこ
とで、図８に示すように、２次元マイクロレンズアレイ
５０を製造することができる。なお、図８において、四
角で囲まれた内部が有効領域であり、当該四角の外側の
●で示す部分は、捨て圧痕が転写されたものである。

【００５６】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００５７】

【発明の効果】請求項１記載の発明の圧子によれば、先
端部に転写面を有し、当該転写面がマイクロレンズアレ
イ製造用の金型に押圧されて多数の圧痕を形成する圧子
を、多数の単位圧子が一体的に配列されてマルチ圧子と
して構成するとともに、各単位圧子がそれぞれ単独に金
型方向に押圧されて、転写面を金型に転写して圧痕を形
成するものとしているので、それぞれの単位圧子が単独
で容易に加工できるとともに、プレス塑性加工中に加工
目標とする位置の周りを押さえながら、押圧を行うこと
によって、圧痕形状精度を高めて、圧痕同士の干渉を解
消することができ、マイクロレンズアレイ用の圧痕パタ
ーンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うことができ
るとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形状補正も
単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイを容易に
作成することができる。

【００５８】請求項２記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造方法によれば、先端部に転写面を有する圧
子が押圧されて転写面で多数の圧痕の形成された金型の
圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズアレイを
製造するに際して、多数の単位圧子が一体的に配列され
てマルチ圧子を構成し、当該マルチ圧子の各単位圧子を
それぞれ単独に金型方向に押圧して、転写面を金型に転
写して圧痕を形成しているので、それぞれの単位圧子が
単独で容易に加工できるとともに、プレス塑性加工中に
加工目標とする位置の周りを押さえながら、押圧を行う
ことによって、圧痕形状精度を高めて、圧痕同士の干渉
を解消することができ、マイクロレンズアレイ用の圧痕
パターンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うことが
できるとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形状補
正も単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイを容
易に作成することができる。

【００５９】請求項３記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造方法によれば、マルチ圧子を構成する複数
の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用いて、マ
イクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を形成す
るので、金型の表面に与える塑性変形量を少なくして、
金型の鏡面を損なうことなく、加工量が多いことによる
金型の表面の歪みを防止することができ、高精度のマイ
クロレンズアレイを容易に作成することができる。

【００６０】請求項４記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造方法によれば、マルチ圧子を構成する複数
の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用いて、マ
イクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を形成
し、当該特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子を、当
該特定の単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に変形を
生じさせない程度の荷重で金型方向に押圧するので、マ
イクロレンズアレイの中にある各々の圧痕を極めて形状
精度及び再現性の高いものとすることができるととも
に、マイクロレンズアレイの塑性加工時に生じる圧痕同
士間の干渉を極力に抑えることができ、極めて高精度の
マイクロレンズアレイを製造することができることがで
きる。

【００６１】請求項５記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造装置によれば、先端部に転写面を有する圧
子が押圧されて転写面で多数の圧痕の形成された金型の
圧痕を光学素子材料に転写してマイクロレンズアレイを
製造するに際して、多数の単位圧子が一体的に配列され
てマルチ圧子を構成し、当該マルチ圧子の各単位圧子を
それぞれ単独に金型方向に押圧して、転写面を金型に転
写して圧痕を形成するので、それぞれの単位圧子が単独
で容易に加工できるとともに、プレス塑性加工中に加工
目標とする位置の周りを押さえながら、押圧を行うこと
によって、圧痕形状精度を高めて、圧痕同士の干渉を解
消することができ、マイクロレンズアレイ用の圧痕パタ
ーンに対応するマルチ圧子の配列も簡単行うことができ
るとともに、それぞれの単位圧子の追加工や形状補正も
単独に行って、高精度のマイクロレンズアレイを容易に
作成することができる。

【００６２】請求項６記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造装置によれば、マルチ圧子を構成する複数
の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用いて、マ
イクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を形成す
るので、金型の表面に与える塑性変形量を少なくして、
金型の鏡面を損なうことなく、加工量が多いことによる
金型の表面の歪みを防止することができ、高精度のマイ
クロレンズアレイを容易に作成することができる。

【００６３】請求項７記載の発明のマイクロレンズアレ
イ用金型製造装置によれば、マルチ圧子を構成する複数
の単位圧子のうち、１つの特定の単位圧子を用いて、マ
イクロレンズアレイの製造に必要な深さの圧痕を形成
し、当該特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子を、当
該特定の単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に変形を
生じさせない程度の荷重で金型方向に押圧するので、マ
イクロレンズアレイの中にある各々の圧痕を極めて形状
精度及び再現性の高いものとすることができるととも
に、マイクロレンズアレイの塑性加工時に生じる圧痕同
士間の干渉を極力に抑えることができ、極めて高精度の
マイクロレンズアレイを製造することができることがで
きる。

【００６４】請求項８記載の発明の圧子、マイクロレン
ズアレイ用金型製造方法、マイクロレンズアレイ用金型
製造装置によれば、マルチ圧子の各単位圧子を、少なく
とも相互に隣接する面及び先端部の転写面が、セラミッ
クス、超硬合金、またはサーメットのいずれかの材料で
形成されたものとしているので、圧子の金型表面への押
圧時に、圧子自体が変形することを防止することができ
るとともに、摩耗を抑制することができ、高精度な転写
を繰り返し行うことができる。

【００６５】請求項９記載の発明のマイクロレンズアレ
イ成形品によれば、請求項１から請求項８のいずれかに
記載の圧子、マイクロレンズアレイ用金型製造方法、ま
たは、マイクロレンズアレイ用金型製造装置を用いて形
成された金型の圧痕を光学素子材料に転写してマイクロ
レンズアレイを成形しているので、マイクロレンズアレ
イを高精度なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧子、マイクロレンズアレイ用金型製
造方法、マイクロレンズアレイ用金型製造装置及びマイ
クロレンズアレイ成形品の一実施の形態を適用したマイ
クロレンズアレイ用金型製造装置の正面概略構成図。

【図２】図１のマルチ圧子の拡大斜視図。

【図３】図１の位置決め枠に組み込まれたマルチ圧子の
先端側平面図。

【図４】図１のマルチ圧子の中央の単位圧子で金型に圧
痕を形成している状態の正面拡大断面図。

【図５】図４のマルチ圧子を単位圧子分だけ平行移動し
て中央の単位圧子で金型に圧痕を形成している状態の正
面拡大断面図。

【図６】図１のマイクロレンズアレイ用金型製造装置で
形成した圧痕を形成した金型で成形したマイクロレンズ
アレイ成形品の平面図。

【図７】マルチ圧子の他の例の拡大斜視図。

【図８】図７のマルチ圧子を用いて圧痕を形成した金型
で成形したマイクロレンズアレイ成形品の平面図。

【図９】圧痕が隣接する圧痕で変形している状態を示す
図。

【符号の説明】

１ マイクロレンズアレイ用金型製造装置 ２ 押圧機構 ３ ヘッド ４ 位置決め枠 ５ 金型 ６ ワーク固定用ステージ ７ ＮＣテーブル １０ マルチ圧子 １１〜１３ 単位圧子 ２０、２０ａ〜２０ｄ 圧痕 ３０ マイクロレンズアレイ ４０ マルチ圧子 ４１〜４５ 単位圧子 ５０ マイクロレンズアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 甲斐 聡 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 4F202 AH74 CA01 CB01 CD02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部に転写面を有し、当該転写面がマイ
   クロレンズアレイ製造用の金型に押圧されて多数の圧痕
   を形成する圧子において、多数の単位圧子が一体的に配
   列されてマルチ圧子を構成するとともに、前記各単位圧
   子がそれぞれ単独に前記金型方向に押圧されて、前記転
   写面を前記金型に転写して前記圧痕を形成することを特
   徴とする圧子。
2. 【請求項２】先端部に転写面を有する圧子が押圧されて
   前記転写面で多数の圧痕の形成された金型の前記圧痕を
   光学素子材料に転写してマイクロレンズアレイを製造す
   るマイクロレンズアレイ用金型製造方法において、前記
   多数の単位圧子が一体的に配列されてマルチ圧子を構成
   し、当該マルチ圧子の各単位圧子をそれぞれ単独に前記
   金型方向に押圧して、前記転写面を前記金型に転写して
   前記圧痕を形成することを特徴とするマイクロレンズア
   レイ用金型製造方法。
3. 【請求項３】前記マイクロレンズアレイ用金型製造方法
   は、前記マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のう
   ち、１つの特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレン
   ズアレイの製造に必要な深さの前記圧痕を形成すること
   を特徴とする請求項２記載のマイクロレンズアレイ用金
   型製造方法。
4. 【請求項４】前記マイクロレンズアレイ用金型製造方法
   は、前記マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のう
   ち、１つの特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレン
   ズアレイの製造に必要な深さの前記圧痕を形成し、当該
   特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子を、当該特定の
   単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に変形を生じさせ
   ない程度の荷重で前記金型方向に押圧することを特徴と
   する請求項２または請求項３記載のマイクロレンズアレ
   イ用金型製造方法。
5. 【請求項５】先端部に転写面を有する圧子が押圧されて
   前記転写面で多数の圧痕の形成された金型の前記圧痕を
   光学素子材料に転写してマイクロレンズアレイを製造す
   るマイクロレンズアレイ用金型製造装置において、前記
   多数の単位圧子が一体的に配列されてマルチ圧子を構成
   し、当該マルチ圧子の各単位圧子をそれぞれ単独に前記
   金型方向に押圧して、前記転写面を前記金型に転写して
   前記圧痕を形成することを特徴とするマイクロレンズア
   レイ用金型製造装置。
6. 【請求項６】前記マイクロレンズアレイ用金型製造装置
   は、前記マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のう
   ち、１つの特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレン
   ズアレイの製造に必要な深さの前記圧痕を形成すること
   を特徴とする請求項５記載のマイクロレンズアレイ用金
   型製造装置。
7. 【請求項７】前記マイクロレンズアレイ用金型製造装置
   は、前記マルチ圧子を構成する複数の前記単位圧子のう
   ち、１つの特定の単位圧子を用いて、前記マイクロレン
   ズアレイの製造に必要な深さの前記圧痕を形成し、当該
   特定の単位圧子に隣接する他の単位圧子を、当該特定の
   単位圧子で押圧する圧痕の前後の圧痕に変形させない程
   度の荷重で前記金型方向に押圧することを特徴とする請
   求項５または請求項６記載のマイクロレンズアレイ用金
   型製造装置。
8. 【請求項８】前記マルチ圧子の前記各単位圧子は、少な
   くとも相互に隣接する面及び前記先端部の転写面が、セ
   ラミックス、超硬合金、またはサーメットのいずれかの
   材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   圧子、請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイク
   ロレンズアレイ用金型製造方法、または、請求項５から
   請求項７のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ用金
   型製造装置。
9. 【請求項９】請求項１記載の圧子、請求項２から請求項
   ４のいずれかに記載のマイクロレンズアレイ用金型製造
   方法、または、請求項５から請求項８のいずれかに記載
   のマイクロレンズアレイ用金型製造装置を用いて形成さ
   れた前記金型の前記圧痕を前記光学素子材料に転写して
   成形されたことを特徴とするマイクロレンズアレイ成形
   品。