JP2006327118A

JP2006327118A - 金型

Info

Publication number: JP2006327118A
Application number: JP2005156642A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kurata; 俊彦倉田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】四角形の金型の四隅まで樹脂を行き渡らせることができるようにする。
【解決手段】同心円状の溝２ａが形成された四角形のパターン面２に塗布したＵＶ硬化型樹脂３をガラス板で押し広げたとき、パターン面２からＵＶ硬化型樹脂３が流れ出さないようにパターン面２の周縁部に土手５を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は光学素子を製造するための金型に関する。

樹脂製の回折格子レンズ（ＤＯＥ（ＤｉｆｒａｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔ）レンズ）の作製には例えば金型が用いられる。金型のパターン面には例えば同心円状の溝が形成されている。

円形のＤＯＥレンズを作製するには、まず、金型のパターン面に樹脂を塗布する。次に、樹脂を押し広げる。パターン面上の樹脂はパターン面の中心から放射状に広がるため、前記樹脂を硬化させると同心状に回折格子を有する円形のＤＯＥレンズを作製することができる。

次に、四角形のＤＯＥレンズの従来の製造方法を説明する。

図４(ａ)は従来の金型のパターン面に樹脂を塗布した状態を示す平面図、図４（ｂ）は図４(ａ)の断面を示す概念図である。

金型１０１のパターン面１０２の外形形状は四角形であり、そのパターン面１０２には同心円状の溝１０２ａが形成されている。同心円状の中心はパターン面１０２の中心とほぼ一致している。

まず、所望の厚みを有するＤＯＥレンズを作製するために必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ硬化型樹脂１０３を秤量し、このＵＶ硬化型樹脂１０３を金型１０１のパターン面１０２に塗布する（図４(ｂ)参照）。

次に、ガラス基板（図示せず）を金型１０１の上方からＵＶ硬化型樹脂１０３に当接させ、ＵＶ硬化型樹脂１０３を押し広げる。

その後、ガラス基板を介してＵＶ硬化型樹脂１０３を露光し、硬化させる。

露光後、ガラス基板を金型１０１から剥離する。

その結果、同心円状の回折格子を有する四角形のＤＯＥレンズが製造される。

しかし、上記製造方法には以下の問題がある。

金型１０１の四角形のパターン面１０２の短辺１０２ｃより大きい直径の円の一部は途切れ、円弧になるため（図４(ａ)参照）、パターン面１０２上にＵＶ硬化型樹脂１０３を塗布したとき、ＵＶ硬化型樹脂１０３の一部１０３ａがパターン面１０２の長辺１０２ｂから流れ出すことがある（図４（ｂ）参照）。

また、パターン面１０２上のＵＶ硬化型樹脂１０３にガラス基板を当接させたとき、前述したようにＵＶ硬化型樹脂１０３は金型１０１のパターン面１０２の中心から放射状に押し広げられるため、ＵＶ硬化型樹脂１０３の一部１０３ａがパターン面１０２の短辺１０２ｃや長辺１０２ｂから流れ出し、ＵＶ硬化型樹脂１０３がパターン面１０２の四隅まで行き渡らないことがある。その結果、四角形のＤＯＥレンズの歩留まりは円形のＤＯＥレンズの歩留まりより低くなってしまう。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は四角形のＤＯＥレンズ金型の四隅まで樹脂を行き渡らせることができるようにすることである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、回折縞状の溝が形成された四角形のパターン面と、このパターン面に塗布された樹脂が押し広げられたときに前記パターン面から流れ出すのを規制する流出規制手段とを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の金型において、前記流出規制手段が前記パターン面の周縁部に形成された土手であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の金型において、前記パターン面が２次元配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の金型において、前記流出規制手段が前記２次元配置されたパターン面全体を囲む土手であることを特徴とする。

この発明によれば四角形のＤＯＥレンズ金型の四隅まで樹脂を行き渡らせることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１(ａ)はこの発明の第１実施形態に係る金型のパターン面に樹脂を塗布した状態を示す平面図、図１（ｂ）はその断面を示す概念図である。

金型１は同心円状の溝２ａが形成された外形形状が四角形のパターン面２を備えている。同心円の中心はパターン面２の中心とほぼ一致している。

金型１のパターン面２の周縁部には全周に亘って所定高さの土手（流出規制手段）５が一体に形成されている。

金型１をバイト（図示せず）等の切削工具を用いて製造することはその金型構造上できない。そのため、金型１は以下の方法で製造される。

その製造方法を図２を用いて説明する。

図２（ａ）は円形の反転型の平面図、図２（ｂ）はその断面を示す概念図、図２（ｃ）は四角形に加工された反転型の平面図、図２（ｄ）はその側面図、図２（ｅ）は電鋳工程を説明するための図、図２（ｆ）は反転型から図２（ｅ）の電鋳工程で作製された電鋳型を剥離する工程を説明するための図、図２（ｇ）は完成した金型の断面を示す概念図である。

（１）反転型の製作
まず、同心円状の溝が形成されたパターン面を有する円形の反転型１Ａをバイト（図示せず）で切削加工により作製する（図２（ａ），（ｂ）参照）。例えば、同心円のうちの最大径の円の直径は２２ｍｍ、溝の深さは２０μｍである。

次に、反転型１Ａをフライス盤（図示せず）で外形を四角形に加工し、四角形の反転型１Ｂを得る。このとき、反転型１Ｂのパターン面の外周側面１Ｂ−１を金型１の土手５の高さ・幅に対応するように削る（図２（ｃ），（ｄ）参照）。

（２）電鋳
反転型１Ｂのパターン面側表面に例えばＮｉ（ニッケル）を５ｍｍ程度電鋳により析出させる（ニッケル電鋳）（図２（ｅ）参照）。その結果、反転型１Ｂの表面にニッケル膜１Ｃ（電鋳型）が形成される。

（３）離型
形成されたニッケル膜１Ｃを反転型１Ｂから剥離する（図２（ｆ）参照）。

（４）検査・調整・仕上げ
余分に析出したニッケル膜１Ｃをフライス盤（図示せず）で削り取り、ニッケル膜１Ｃの形を整える。

（５）完成
以上のようにして同心円状の溝２ａが形成された四角形のパターン面２と土手５とを有する金型１が製造される（図２（ｇ）参照）。

次に、金型１を用いた四角形のＤＯＥレンズの製造方法を図１を用いて説明する。

金型１は接着剤によって台座（図示せず）に貼り付けられている。

（１）所望の厚みを有するＤＯＥレンズを作製するために必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ硬化型樹脂（樹脂）３を秤量し、このＵＶ硬化型樹脂３を金型１のパターン面２に塗布する（図１（ｂ）参照）。

（２）ガラス基板（図示せず）を樹脂３に当接させ、樹脂３を押し広げる。

このとき、ＵＶ硬化型樹脂３はパターン面２の中心から放射状に押し広げられる。ＵＶ硬化型樹脂３はまずパターン面２の長辺２ｂに達し、その後短辺２ｃに達するが、土手５によってパターン面２からＵＶ硬化型樹脂３が流れ出るのが阻止される。パターン面２からの流出を阻止されたＵＶ硬化型樹脂３は土手５とガラス基板とに案内されるようにして金型１の四隅に充填される。

（３）ガラス基板を介してＵＶ硬化型樹脂３を露光し、硬化させる。

（４）露光後、ガラス基板を金型１から剥離する。

（５）その結果、同心円状の溝２ａが形成された四角形のＤＯＥレンズが製造される。

この実施形態によれば、パターン面２の周縁部に形成された土手５が四角形のパターン面２の各辺２ｂ，２ｃからＵＶ硬化型樹脂３が流れ出すのを阻止し、ＵＶ硬化型樹脂３が金型１の四隅まで充填される。その結果、ＤＯＥレンズの製造歩留まりが向上する。

図３はこの発明の第２実施形態に係る金型の平面図である。

この実施形態はパターン面１２の外形形状が２次元配置（４行×３列）されている点で第１実施形態と相違する。

２次元配置されたパターン面１２全体が所定高さの土手１５で囲まれている。

各パターン面１２の外形形状は四角形であり、各パターン面１２には同心円状の溝２ａが形成されている。同心円の中心はパターン面１２の中心とほぼ一致している。

この複数のパターン面１２を有する金型１１を例えば射出成形によって製造することができる。

次に、この金型１１を用いた複数の四角形のＤＯＥレンズの製造方法を図３を用いて説明する。

金型１１は接着剤によって台座（図示せず）に貼り付けられている。

（１）所望の厚みを有するＤＯＥレンズを作製するために必要とされる膜厚に相当する重量のＵＶ硬化型樹脂（図示せず）を秤量し、このＵＶ硬化型樹脂を金型１１のパターン面１２の全体にわたって塗布する。

（２）ガラス基板（図示せず）をＵＶ硬化型樹脂に当接させ、ＵＶ硬化型樹脂を押し広げる。

ＵＶ硬化型樹脂はパターン面１２の中心から放射状に押し広げられる。このとき、土手１５がＵＶ硬化型樹脂の外部への流出を阻止する。流出を阻止されたＵＶ硬化型樹脂は土手１５とガラス基板とに案内されるようにして金型１１の四隅まで充填される。

（３）その後、ガラス基板を介してＵＶ硬化型樹脂を露光し、硬化させる。

（４）露光後、ガラス基板を金型１１から剥離する。このとき、ガラス基板とともにＵＶ硬化型樹脂も金型１１から剥離される。

（５）その結果、同心円状の溝２ａが形成された複数の外形形状が四角形のＤＯＥレンズが製造される。複数の四角形のＤＯＥレンズはこの状態で使用することもできるが、個々のＤＯＥレンズに切断してもよい。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、パターン面１２を２次元配置したので、ガラス基板を金型１１から剥離したときに、全部のＵＶ硬化型樹脂を金型１１から剥離することができ、ＤＯＥレンズの製造効率が向上する。

なお、パターン面１２の全体を囲む土手１５に加えて、例えば２次元配置されたパターン面１２の集合体を列毎に区分する土手を形成したり、行毎に土手を形成したりするようにしてもよい。更に、２次元配置されたパターン面１２を個別に囲む土手を形成してもよい。

また、上記実施形態ではパターン面１２を４行×３列に配置したが、２次元配置の態様としてはこれに限るものではない。また、パターン面１２の配置は２次元に限られるものではなく、ライン状の１次元配置でもよい。

更に、上記各実施形態では同心円状の溝が形成されたパターン面２，１２を例示したが、パターン面はこれに限られるものではなく、例えば非同心円状の溝であってもよい。

図１(ａ)はこの発明の第１実施形態に係る金型のパターン面に樹脂を塗布した状態を示す平面図、図１（ｂ）はその断面を示す概念図である。図２（ａ）は円形の反転型の平面図、図２（ｂ）はその断面を示す概念図、図２（ｃ）は四角形に加工された反転型の平面図、図２（ｄ）はその側面図、図２（ｅ）は電鋳工程を説明するための図、図２（ｆ）は反転型から図２（ｅ）の電鋳工程で作製された電鋳型を剥離する工程を説明するための図、図２（ｇ）は完成した金型の断面を示す概念図である。図３はこの発明の第２実施形態に係る金型の平面図である。図４(ａ)は従来の金型のパターン面に樹脂を塗布した状態を示す平面図、図４（ｂ）は図４(ａ)の断面を示す概念図である。

符号の説明

１，１１：金型、２，１２：パターン面、２ａ：溝、３：ＵＶ硬化型樹脂（樹脂）、５，１５：土手（流出規制手段）

Claims

回折縞状の溝が形成された四角形のパターン面と、このパターン面に塗布された樹脂が押し広げられたときに前記パターン面から流れ出すのを規制する流出規制手段とを備えていることを特徴とする金型。
前記流出規制手段が前記パターン面の周縁部に形成された土手であることを特徴とする請求項１記載の金型。
前記パターン面が２次元配置されていることを特徴とする請求項１記載の金型。
前記流出規制手段が前記２次元配置されたパターン面全体を囲む土手であることを特徴とする請求項３記載の金型。