JP2006346939A - Molding equipment of composite optical element and molding method of composite optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材上にエネルギー硬化型樹脂よりなる樹脂層を形成して所望の光学機能面を得る複合型光学素子の成型装置およびその成型方法に関するものである。 The present invention relates to a composite optical element molding apparatus for forming a resin layer made of an energy curable resin on a substrate to obtain a desired optical functional surface, and a molding method therefor.
一般に、複合型光学素子の成型方法としては、所望の光学機能面を有する型部材上にエネルギー硬化型樹脂を供給し、このエネルギー硬化型樹脂が供給された型部材の光学機能面と、ガラス製の基材の少なくとも一方の表面とを相対的に接近させて型部材の光学機能面と基材の表面との間でエネルギー硬化型樹脂を押圧しながら押し広げて所望の樹脂層を形成した後、エネルギーの照射により樹脂層を硬化させ、その後、硬化した樹脂層を型部材から剥離することによって、基材上に光学機能面を備えた樹脂層が形成された複合型光学素子を得るようにしている。これによって、例えば、ガラス材料では加工し難い非球面などの光学機能面を備えた複合型光学素子が得られる。 In general, as a method of molding a composite optical element, an energy curable resin is supplied onto a mold member having a desired optical function surface, the optical function surface of the mold member to which the energy curable resin is supplied, and a glass product. After forming the desired resin layer by making the at least one surface of the base material relatively close to each other and pressing and spreading the energy curable resin between the optical functional surface of the mold member and the surface of the base material The resin layer is cured by energy irradiation, and then the cured resin layer is peeled off from the mold member to obtain a composite optical element in which a resin layer having an optical functional surface is formed on a substrate. ing. Thus, for example, a composite optical element having an optical functional surface such as an aspheric surface that is difficult to process with a glass material can be obtained.
しかし、このような成型方法では、エネルギー照射により樹脂層を硬化させる工程において、エネルギー硬化型樹脂の硬化収縮により、型部材の光学機能面を樹脂層に転写する精度が悪化することになる。 However, in such a molding method, in the step of curing the resin layer by energy irradiation, the accuracy of transferring the optical functional surface of the mold member to the resin layer is deteriorated due to curing shrinkage of the energy curable resin.
かかる点から、従来より、予めその効果収縮量を見込んだ型部材を用いて成型するという方法や、エネルギー照射により樹脂層を硬化させる工程で加圧するという成型方法(例えば、特許文献1参照)が採られている。 From this point, conventionally, there is a method of molding using a mold member that anticipates the amount of effective shrinkage in advance, or a molding method of pressing in a step of curing the resin layer by energy irradiation (see, for example, Patent Document 1). It is taken.
また、この他の複合型光学素子の成型方法としては、液状のエネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面と基材との間に挟持し、この状態で、エネルギー照射を行ってエネルギー硬化型樹脂を硬化させる際に、基材上にエネルギー硬化型樹脂を接着するとともに、型部材の光学機能面を大まかにエネルギー硬化型樹脂に転写する。そして、この工程の後、エネルギー硬化型樹脂を型部材と基材とで挟持した状態で、型部材をヒータで加熱し、エネルギー硬化型樹脂をガラス転移点以上に加熱して流動性を持たせ、熱膨張による圧力で型部材の光学機能面を精度良くエネルギー硬化型樹脂に転写した後、除冷して基材上に精度の高い光学機能面を備えた樹脂層が形成された複合型光学素子を得るようにしている(例えば、特許文献2参照)。
ところが、上記従来のものには、以下のような課題を包含している。 However, the prior art includes the following problems.
つまり、予め硬化収縮量を見込んだ型部材を用いるものでは、所望する光学素子の形状が変更する度ごとに型部材を成型測定し、その測定値に基づいてその見込み量を算出した上で、正規の型部材を作成しなければならず、これでは、多くの時間と労力を要することになる。 In other words, when using a mold member that anticipates the amount of cure shrinkage in advance, the mold member is molded and measured each time the shape of the desired optical element changes, and after calculating the expected amount based on the measured value, A regular mold member must be created, which requires a lot of time and effort.
また、特許文献1に示すもののように、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に加圧する場合、低圧では効果がないためある程度の圧力を加える必要があり、その結果、加圧中に基材が破損するおそれがある。 In addition, as shown in Patent Document 1, when pressure is applied during curing of the energy curable resin, it is not effective at low pressure, so it is necessary to apply a certain amount of pressure, and as a result, the substrate may be damaged during pressurization. There is.
更に、特許文献2に示すもののように、通常の複合型光学素子の成型工程、すなわちエネルギー硬化型樹脂の供給工程、エネルギー照射による硬化工程、および樹脂層から型部材を剥離する離型工程の他に、エネルギー硬化型樹脂をガラス転移点以上に加熱する工程と、除冷する工程とが必要となる。かかる2つの工程を実施するためには、基材および型部材の温度調節を行うための装置を成型装置に組み込む必要があり、これを採用するためには成型装置の設計を大幅に見直す必要がある。また、加温・除冷は瞬時に行うことができないため、成型のサイクルタイムが長くなり、生産性が悪化することになる。
Furthermore, as shown in
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硬化収縮量を見込んだ型部材の成形測定に要する時間と労力を不要にし、基材の破損を確実に防止しつつ、成型装置の大幅な設計見直しを不要にするとともに、成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることができる複合型光学素子の成型装置およびその成型方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such various points, and the object of the present invention is to eliminate the time and labor required for molding measurement of mold members in consideration of the amount of cure shrinkage, and reliably prevent damage to the base material. On the other hand, it is an object of the present invention to provide a molding apparatus for a composite optical element and a molding method thereof, which can eliminate the need for significant design review of the molding apparatus and can improve the productivity by shortening the molding cycle time.
上記目的を達成するため、本発明が講じた解決手段は、基材上にエネルギー硬化型樹脂よりなる樹脂層を形成する複合型光学素子の成型装置を前提とする。そして、転写可能な光学機能面を有する型部材と、この型部材の光学機能面に対しエネルギー硬化型樹脂を供給するエネルギー硬化型樹脂供給手段と、このエネルギー硬化型樹脂供給手段により型部材の光学機能面に供給されたエネルギー硬化型樹脂を上記基材との間で押圧して押し広げるように基材と型部材とを相対的に接近させる駆動機構と、この駆動機構により基材と型部材との間で押し広げられたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射するエネルギー照射手段と、上記基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂を予め冷却しておく冷却手段とを備えている。 In order to achieve the above object, the solution provided by the present invention is premised on a molding apparatus for a composite optical element that forms a resin layer made of an energy curable resin on a substrate. Then, a mold member having a transferable optical function surface, an energy curable resin supply means for supplying an energy curable resin to the optical function surface of the mold member, and an optical of the mold member by the energy curable resin supply means A drive mechanism for relatively approaching the base material and the mold member so as to press and spread the energy curable resin supplied to the functional surface between the base material and the base material, and the mold member by this drive mechanism Energy irradiating means for irradiating energy to the energy curable resin spread between and a cooling means for pre-cooling the energy curable resin before being spread between the base material and the mold member And.
この特定事項により、基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂が冷却手段によって予め冷却されているので、基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂は、冷却による熱収縮によって体積が縮められているため、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いなくても、冷却による熱収縮が解除されたエネルギー硬化型樹脂が常温に戻ると、常温で供給されて基材と型部材との間で押し広げられるエネルギー硬化型樹脂よりも多くのエネルギー硬化型樹脂が基材と型部材との間で押し広げられることになり、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだエネルギー硬化型樹脂が基材と型部材との間に供給される。このとき、エネルギーの照射によってエネルギー硬化型樹脂は温度上昇して熱膨張するため、硬化収縮によるエネルギー硬化型樹脂の体積減少分が熱膨張により補われることになる。これにより、エネルギーの照射によるエネルギー硬化型樹脂の硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いる必要がなく、所望する光学素子の形状が変更する度ごとに型部材を成型測定した測定値に基づいてその見込み量を算出した正規の型部材を作成する必要がなくなり、硬化収縮量を見込んだ型部材の成形測定に要する時間と労力を不要にすることが可能となる。しかも、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に加圧する必要がなく、基材の破損を確実に防止することも可能となる。 By this specific matter, the energy curable resin before being spread between the base material and the mold member is cooled in advance by the cooling means, so that the energy curing before being spread between the base material and the mold member. Since the volume of the mold resin is reduced by heat shrinkage due to cooling, the energy curable resin that has been released from heat shrinkage due to cooling can be used at room temperature without using a mold member that anticipates the amount of cure shrinkage due to energy irradiation in advance. When returning to, more energy curable resin is spread between the base material and the mold member than the energy curable resin that is supplied at normal temperature and spread between the base material and the mold member, An energy curable resin that anticipates the amount of curing shrinkage caused by energy irradiation is supplied between the substrate and the mold member. At this time, the energy curable resin rises in temperature and thermally expands due to the irradiation of energy, so that the volume decrease of the energy curable resin due to the curing shrinkage is compensated by the thermal expansion. This eliminates the need to use a mold member that anticipates the amount of cure shrinkage of the energy-curable resin due to energy irradiation in advance, and based on measurement values obtained by measuring the mold member every time the shape of the desired optical element changes. It is no longer necessary to create a regular mold member for which the expected amount is calculated, and it is possible to eliminate the time and labor required for molding measurement of the mold member in consideration of the amount of cure shrinkage. Moreover, it is not necessary to apply pressure when the energy curable resin is cured, and it is possible to reliably prevent the substrate from being damaged.
また、基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂が冷却手段によって予め冷却されていることにより、冷却による熱収縮によって体積が縮められていたエネルギー硬化型樹脂は、エネルギーの照射により常温に戻り、熱膨張しながら硬化することになる。このため、エネルギー硬化型樹脂は、熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少が緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が防止されることになり、精度よく型部材の光学機能面を転写することが可能となる。 In addition, the energy curable resin that has been reduced in volume due to thermal contraction due to cooling because the energy curable resin before being spread between the base material and the mold member is cooled in advance by the cooling means, Will return to room temperature and cure while thermally expanding. For this reason, in the energy curable resin, the decrease in the volume due to the curing shrinkage is relieved by the increase in the volume due to the thermal expansion, the deterioration of the shape accuracy due to the curing shrinkage, the cracking of the energy curable resin, or the sink of the energy curable resin due to the sink. The deterioration of the shape accuracy is prevented, and the optical function surface of the mold member can be transferred with high accuracy.
その上、冷却手段は、基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂を予め冷却するためのものであることから、成型装置に付設するだけで済み、成型装置の設計を大幅に見直す必要はなく、成型装置に容易に組み込むことが可能となる。また、冷却手段によるエネルギー硬化型樹脂の冷却は、基材と型部材との間で挟持される前に予めしておけばよいことから、エネルギー硬化型樹脂の冷却工程を成型工程に組み込む必要がなく、成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることが可能となる。 In addition, since the cooling means is for pre-cooling the energy curable resin before being spread between the base material and the mold member, it only needs to be attached to the molding apparatus, and the molding apparatus design. Therefore, it is not necessary to reexamine the process significantly, and it can be easily incorporated into the molding apparatus. In addition, the cooling of the energy curable resin by the cooling means may be performed in advance before being sandwiched between the base material and the mold member. Therefore, it is necessary to incorporate the cooling process of the energy curable resin into the molding process. In addition, it is possible to improve the productivity by shortening the molding cycle time.
ここで、基材と型部材との間で押し広げられたエネルギー硬化型樹脂を、例えばエネルギー硬化型樹脂のガラス転移点温度以下の温度まで加熱する加熱手段を備えている場合には、冷却による熱収縮によって体積が縮められていたエネルギー硬化型樹脂は、エネルギーの照射時に加熱手段による加熱により加熱されて、円滑に熱膨張しながら硬化することになる。このため、エネルギー硬化型樹脂は、円滑な熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少がより緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が効果的に防止されることになり、より精度よく型部材の光学機能面を転写することが可能となる。 Here, in the case where a heating means for heating the energy curable resin spread between the base material and the mold member to a temperature lower than the glass transition temperature of the energy curable resin is provided, for example, by cooling The energy curable resin whose volume has been reduced by heat shrinkage is heated by the heating means during the irradiation of energy, and is cured while smoothly thermally expanding. For this reason, the energy curable resin is further reduced in volume reduction due to curing shrinkage due to the increase in volume due to smooth thermal expansion, deterioration of shape accuracy due to curing shrinkage, energy curing resin cracking, or energy curing due to sink marks. The deterioration of the shape accuracy of the mold resin is effectively prevented, and the optical function surface of the mold member can be transferred with higher accuracy.
しかも、加熱手段によってエネルギー硬化型樹脂がそのガラス転移点温度以下の温度まで加熱されているので、エネルギーの照射による硬化後にエネルギー硬化型樹脂に流動性を生じることはなく、成型のサイクル中にエネルギー硬化型樹脂を除冷する必要もなくなって型部材から迅速に離型することが可能となる。更に、エネルギー硬化型樹脂をそのガラス転移点温度以下の温度まで加熱すればよいことから、加熱手段を簡単な構成で安価なものにすることが可能となる上、既存の成型装置への組み込みを容易に行うことが可能となる。 In addition, since the energy curable resin is heated to a temperature below its glass transition temperature by the heating means, the energy curable resin does not flow after being cured by irradiation of energy, and energy is not generated during the molding cycle. There is no need to cool the curable resin, and the mold member can be quickly released from the mold member. Furthermore, since it is only necessary to heat the energy curable resin to a temperature below its glass transition temperature, the heating means can be made simple and inexpensive, and can be incorporated into an existing molding apparatus. It can be easily performed.
また、エネルギー硬化型樹脂供給手段と一体的に冷却手段を設けている場合には、エネルギー硬化型樹脂供給手段から供給されるエネルギー硬化型樹脂が冷却手段によって均一に冷却されることになる。このため、エネルギー硬化型樹脂が温度上昇する際のムラがなくなり、エネルギー硬化型樹脂の形状精度を効果的に保つことが可能となる。 When the cooling means is provided integrally with the energy curable resin supply means, the energy curable resin supplied from the energy curable resin supply means is uniformly cooled by the cooling means. For this reason, unevenness when the temperature of the energy curable resin rises is eliminated, and the shape accuracy of the energy curable resin can be effectively maintained.
特に、上記目的を達成するため、本発明が講じた複合型光学素子の成型方法としては、冷却されたエネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面に対し供給する供給工程と、この供給手段により供給されたエネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面と基材との間で押圧して押し広げ、そのエネルギー硬化型樹脂に対し型部材の光学機能面を転写する転写工程と、この転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射して硬化させる硬化工程と、硬化工程により硬化されたエネルギー硬化型樹脂を型部材から離型させる離型工程とを備えている。 In particular, in order to achieve the above-described object, the composite optical element molding method adopted by the present invention includes a supply step of supplying a cooled energy curable resin to the optical functional surface of the mold member, and this supply means. A transfer process in which the supplied energy curable resin is pressed and spread between the optical functional surface of the mold member and the substrate, and the optical functional surface of the mold member is transferred to the energy curable resin, and the transfer process A curing step of irradiating and curing the energy curable resin having the optical functional surface transferred thereto, and a releasing step of releasing the energy curable resin cured by the curing step from the mold member. .
この特定事項により、冷却されたエネルギー硬化型樹脂が型部材の光学機能面に対し供給されると、型部材の光学機能面と基材との間で押し広げられて型部材の光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射して硬化させるようにしているので、基材と型部材との間で押し広げられる前、つまり型部材の光学機能面に対し供給されるエネルギー硬化型樹脂は、既に冷却による熱収縮によって体積が縮められているため、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いなくても、常温で供給されるエネルギー硬化型樹脂よりも多くのエネルギー硬化型樹脂が基材と型部材との間で押し広げられることになり、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだエネルギー硬化型樹脂が基材と型部材との間に供給されることになる。このとき、エネルギーの照射によってエネルギー硬化型樹脂は温度上昇して熱膨張するため、硬化収縮によるエネルギー硬化型樹脂の体積減少分が熱膨張により補われることになる。これにより、エネルギーの照射によるエネルギー硬化型樹脂の硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いる必要がなく、所望する光学素子の形状が変更する度ごとに型部材を成型測定した測定値に基づいてその見込み量を算出した正規の型部材を作成する必要がなくなり、硬化収縮量を見込んだ型部材の成形測定に要する時間と労力を不要にすることが可能となる。しかも、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に加圧する必要がなく、基材の破損を確実に防止することも可能となる。 By this specific matter, when the cooled energy curable resin is supplied to the optical functional surface of the mold member, the optical functional surface of the mold member is spread between the optical functional surface of the mold member and the substrate. Since the transferred energy curable resin is cured by irradiating energy, it is cured before being spread between the base material and the mold member, that is, supplied to the optical functional surface of the mold member. Since the volume of the mold resin has already been reduced by heat shrinkage due to cooling, it is more than the energy curable resin supplied at room temperature without using a mold member that anticipates the amount of cure shrinkage due to energy irradiation in advance. The energy curable resin will be spread between the base material and the mold member, and the energy curable resin with the expected amount of cure shrinkage due to energy irradiation will be between the base material and the mold member. It will be supplied to. At this time, the energy curable resin rises in temperature and thermally expands due to the irradiation of energy, so that the volume decrease of the energy curable resin due to the curing shrinkage is compensated by the thermal expansion. This eliminates the need to use a mold member that anticipates the amount of cure shrinkage of the energy-curable resin due to energy irradiation in advance, and based on measurement values obtained by measuring the mold member every time the shape of the desired optical element changes. It is no longer necessary to create a regular mold member for which the expected amount is calculated, and it is possible to eliminate the time and labor required for molding measurement of the mold member in consideration of the amount of cure shrinkage. Moreover, it is not necessary to apply pressure when the energy curable resin is cured, and it is possible to reliably prevent the substrate from being damaged.
また、冷却されたエネルギー硬化型樹脂が型部材の光学機能面に供給されることにより、冷却による熱収縮によって体積が縮められていたエネルギー硬化型樹脂は、エネルギーの照射により常温に戻り、熱膨張しながら硬化することになる。このため、エネルギー硬化型樹脂は、熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少が緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が防止されることになり、精度よく型部材の光学機能面を転写することが可能となる。 In addition, when the cooled energy curable resin is supplied to the optical functional surface of the mold member, the energy curable resin whose volume has been reduced by thermal contraction due to cooling returns to normal temperature by energy irradiation, and thermal expansion. It will cure while. For this reason, in the energy curable resin, the decrease in the volume due to the curing shrinkage is relieved by the increase in the volume due to the thermal expansion, the deterioration of the shape accuracy due to the curing shrinkage, the cracking of the energy curable resin, or the sink of the energy curable resin due to the sink. The deterioration of the shape accuracy is prevented, and the optical function surface of the mold member can be transferred with high accuracy.
その上、エネルギー硬化型樹脂は、予め冷却された状態で型部材の光学機能面に供給されることから、エネルギー硬化型樹脂を冷却する手段を、成型装置に付設するだけで済み、成型装置の設計を大幅に見直す必要はなく、成型装置に容易に組み込むことが可能となる。また、エネルギー硬化型樹脂の冷却は、型部材の光学機能面に供給される前に行われることから、エネルギー硬化型樹脂の冷却工程を成型工程に組み込む必要がなく、成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることが可能となる。更に、エネルギー硬化型樹脂の冷却が型部材の光学機能面に供給される前に行われているため、エネルギー硬化型樹脂が均一に冷却されることになり、エネルギー硬化型樹脂が温度上昇する際のムラがなくなり、エネルギー硬化型樹脂の形状精度を効果的に保つことが可能となる。 In addition, since the energy curable resin is supplied to the optical function surface of the mold member in a precooled state, it is only necessary to attach a means for cooling the energy curable resin to the molding apparatus. It is not necessary to review the design significantly, and it can be easily incorporated into a molding apparatus. In addition, since the energy curable resin is cooled before being supplied to the optical functional surface of the mold member, it is not necessary to incorporate the energy curable resin cooling process into the molding process, thereby shortening the molding cycle time. Thus, productivity can be improved. Further, since the energy curable resin is cooled before being supplied to the optical functional surface of the mold member, the energy curable resin is uniformly cooled, and the temperature of the energy curable resin is increased. Therefore, the shape accuracy of the energy curable resin can be effectively maintained.
また、上記目的を達成するため、本発明が講じたその他の複合型光学素子の成型方法としては、エネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面に対し供給する供給工程と、この供給工程により供給されたエネルギー硬化型樹脂を冷却する冷却工程と、この冷却工程により冷却されたエネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面と基材との間で押圧して押し広げ、そのエネルギー硬化型樹脂に対し型部材の光学機能面を転写する転写工程と、この転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射して硬化させる硬化工程と、硬化工程により硬化されたエネルギー硬化型樹脂を型部材から離型させる離型工程とを備えている。 In order to achieve the above object, another composite optical element molding method adopted by the present invention includes a supply step of supplying an energy curable resin to the optical functional surface of the mold member, and a supply step of this supply step. A cooling process for cooling the energy curable resin, and the energy curable resin cooled by the cooling process is pressed and spread between the optical functional surface of the mold member and the base material, to the energy curable resin A transfer process for transferring the optical functional surface of the mold member, a curing process for irradiating and curing the energy curable resin to which the optical functional surface has been transferred by the transfer process, and an energy curing cured by the curing process. A mold release step for releasing the mold resin from the mold member.
この特定事項により、型部材の光学機能面に対し供給されたエネルギー硬化型樹脂が冷却されると、型部材の光学機能面と基材との間でエネルギー硬化型樹脂が押し広げられて型部材の光学機能面が転写されてから、このエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射して硬化させるようにしているので、基材と型部材との間で押し広げられる前、つまり型部材の光学機能面に対し供給されたエネルギー硬化型樹脂は、冷却されて熱収縮により体積が縮められた状態で、基材と型部材との間で押し広げられるため、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いなくても、常温で供給されるエネルギー硬化型樹脂よりも多くのエネルギー硬化型樹脂が基材と型部材との間で押し広げられることになり、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだエネルギー硬化型樹脂が基材と型部材との間に供給されることになる。このとき、エネルギーの照射によってエネルギー硬化型樹脂は温度上昇して熱膨張するため、硬化収縮によるエネルギー硬化型樹脂の体積減少分が熱膨張により補われることになる。これにより、エネルギーの照射によるエネルギー硬化型樹脂の硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いる必要がなく、所望する光学素子の形状が変更する度ごとに型部材を成型測定した測定値に基づいてその見込み量を算出した正規の型部材を作成する必要がなくなり、硬化収縮量を見込んだ型部材の成形測定に要する時間と労力を不要にすることが可能となる。しかも、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に加圧する必要がなく、基材の破損を確実に防止することも可能となる。 By this specific matter, when the energy curable resin supplied to the optical functional surface of the mold member is cooled, the energy curable resin is pushed and spread between the optical functional surface of the mold member and the base material. Since the energy-curable resin is irradiated with energy after the optical functional surface of the material is transferred, it is cured before being spread between the base material and the mold member, that is, the optical function of the mold member. Since the energy curable resin supplied to the surface is cooled and contracted by heat shrinkage, the energy curable resin is pushed and spread between the substrate and the mold member. Even without using a mold member, more energy curable resin is spread between the base material and the mold member than the energy curable resin supplied at room temperature. Previously expected but energy curable resin curing shrinkage amount is to be supplied between the substrate and the mold member. At this time, the energy curable resin rises in temperature and thermally expands due to the irradiation of energy, so that the volume decrease of the energy curable resin due to the curing shrinkage is compensated by the thermal expansion. This eliminates the need to use a mold member that anticipates the amount of cure shrinkage of the energy-curable resin due to energy irradiation in advance, and based on measurement values obtained by measuring the mold member every time the shape of the desired optical element changes. It is no longer necessary to create a regular mold member for which the expected amount is calculated, and it is possible to eliminate the time and labor required for molding measurement of the mold member in consideration of the amount of cure shrinkage. Moreover, it is not necessary to apply pressure when the energy curable resin is cured, and it is possible to reliably prevent the substrate from being damaged.
また、型部材の光学機能面に供給されたエネルギー硬化型樹脂が冷却されることにより、冷却による熱収縮によって体積が縮められたエネルギー硬化型樹脂は、エネルギーの照射により常温に戻り、熱膨張しながら硬化することになる。このため、エネルギー硬化型樹脂は、熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少が緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が防止されることになり、精度よく型部材の光学機能面を転写することが可能となる。 In addition, the energy curable resin supplied to the optical functional surface of the mold member is cooled, so that the energy curable resin whose volume is reduced by the thermal contraction due to cooling returns to normal temperature by thermal irradiation and thermally expands. It will harden. For this reason, in the energy curable resin, the decrease in the volume due to the curing shrinkage is relieved by the increase in the volume due to the thermal expansion, the deterioration of the shape accuracy due to the curing shrinkage, the cracking of the energy curable resin, or the sink of the energy curable resin due to the sink. The deterioration of the shape accuracy is prevented, and the optical function surface of the mold member can be transferred with high accuracy.
その上、型部材の光学機能面に供給されたエネルギー硬化型樹脂が冷却されることから、エネルギー硬化型樹脂を冷却する手段を、成型装置に付設するだけで済み、成型装置の設計を大幅に見直す必要はなく、成型装置に容易に組み込むことが可能となる。また、エネルギー硬化型樹脂の冷却は、型部材の光学機能面に供給されてから行われることにより、成型工程にエネルギー硬化型樹脂の冷却工程のみが組み込まれ、エネルギー硬化型樹脂の冷却に要する時間が僅かなものであることから、成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることが可能となる。更に、エネルギー硬化型樹脂の冷却が型部材の光学機能面に供給されてから行われるため、エネルギー硬化型樹脂がほぼ均一に冷却されることになり、エネルギー硬化型樹脂が温度上昇する際のムラがなくなり、エネルギー硬化型樹脂の形状精度を効果的に保つことが可能となる。 In addition, since the energy curable resin supplied to the optical function surface of the mold member is cooled, it is only necessary to attach a means for cooling the energy curable resin to the molding apparatus, which greatly increases the design of the molding apparatus. There is no need to review it, and it can be easily incorporated into the molding apparatus. In addition, the cooling of the energy curable resin is performed after being supplied to the optical functional surface of the mold member, so that only the cooling process of the energy curable resin is incorporated in the molding process, and the time required for cooling the energy curable resin. Therefore, it is possible to improve the productivity by shortening the molding cycle time. Furthermore, since the energy curable resin is cooled after being supplied to the optical functional surface of the mold member, the energy curable resin is cooled almost uniformly, and unevenness occurs when the temperature of the energy curable resin rises. Thus, the shape accuracy of the energy curable resin can be effectively maintained.
ここで、転写工程と硬化工程との間に、転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂を硬化工程に移行する前に、例えばエネルギー硬化型樹脂のガラス転移点温度以下の温度までエネルギー硬化型樹脂を昇温させる昇温工程を付加している場合には、冷却による熱収縮によって体積が縮められたエネルギー硬化型樹脂は、硬化工程に移行する前の昇温工程でガラス転移点温度以下の温度まで昇温されて熱膨張することになる。このため、エネルギー硬化型樹脂は、熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少がより緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が効果的に防止されることになり、より精度よく型部材の光学機能面を転写することが可能となる。 Here, before the energy curable resin having the optical functional surface transferred by the transfer process is transferred to the curing process between the transfer process and the curing process, for example, to a temperature below the glass transition temperature of the energy curable resin. In the case where a temperature raising step for raising the temperature of the energy curable resin is added, the energy curable resin whose volume is reduced by heat shrinkage due to cooling is the glass transition point in the temperature raising step before moving to the curing step. The temperature is raised to a temperature lower than the temperature and is thermally expanded. For this reason, the energy curable resin is further reduced in volume reduction due to curing shrinkage due to increase in volume due to thermal expansion, deterioration of shape accuracy due to curing shrinkage, cracking of energy curable resin, or energy curable resin due to sinking The deterioration of the shape accuracy is effectively prevented, and the optical function surface of the mold member can be transferred with higher accuracy.
これに対し、転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂を硬化工程と並行して、例えばエネルギー硬化型樹脂のガラス転移点温度以下の温度までエネルギー硬化型樹脂を昇温させる昇温工程が付加されている場合には、冷却による熱収縮によって体積が縮められたエネルギー硬化型樹脂は、硬化工程と並行する昇温工程でガラス転移点温度以下の温度まで昇温されて、熱膨張しながら硬化することになる。このため、エネルギー硬化型樹脂は、熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少がより緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が効果的に防止されることになり、より精度よく型部材の光学機能面を転写することが可能となる。 On the other hand, the energy curable resin having the optical functional surface transferred by the transfer process is heated in parallel with the curing process, for example, the temperature of the energy curable resin is raised to a temperature below the glass transition temperature of the energy curable resin. In the case where a process is added, the energy curable resin whose volume is reduced by thermal contraction due to cooling is heated to a temperature below the glass transition temperature in a temperature rising process in parallel with the curing process, and is thermally expanded. It will cure while. For this reason, the energy curable resin is further reduced in volume reduction due to curing shrinkage due to increase in volume due to thermal expansion, deterioration of shape accuracy due to curing shrinkage, cracking of energy curable resin, or energy curable resin due to sinking The deterioration of the shape accuracy is effectively prevented, and the optical function surface of the mold member can be transferred with higher accuracy.
以上、要するに、基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂を予め冷却することで、冷却による熱収縮によってエネルギー硬化型樹脂の体積を縮めさせて、エネルギーの照射による硬化収縮量を予め見込んだエネルギー硬化型樹脂を基材と型部材との間に供給し、エネルギーの照射によって温度上昇して熱膨張するエネルギー硬化型樹脂の熱膨張によって、硬化収縮によるエネルギー硬化型樹脂の体積減少分を補い、よって、エネルギーの照射によるエネルギー硬化型樹脂の硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いる必要がなく、硬化収縮量を見込んだ型部材の成形測定に要する時間と労力を不要にすることができるとともに、エネルギー硬化型樹脂の硬化時に加圧する必要をなくして基材の破損を確実に防止することができる。しかも、エネルギー硬化型樹脂の熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少を緩和し、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化を防止して、精度よく型部材の光学機能面を転写することができる。更に、冷却手段を成型装置に付設するだけで済み、成型装置の設計の大幅な見直しを不要にして成型装置に容易に組み込むことができる上、基材と型部材との間での挟持前に予めエネルギー硬化型樹脂を冷却しておけばよく、エネルギー硬化型樹脂の冷却工程を成型工程に組み込むことなく成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることができる。 In short, the energy curable resin before being spread between the base material and the mold member is cooled in advance, so that the volume of the energy curable resin is reduced by thermal contraction due to cooling, and curing by energy irradiation is performed. An energy curable resin with a shrinkage amount is supplied between the base material and the mold member, and the energy curable resin is heated and contracted by the thermal expansion of the energy curable resin that rises in temperature and thermally expands when irradiated with energy. Therefore, there is no need to use a mold member that anticipates the amount of cure and shrinkage of the energy curable resin due to energy irradiation, and the time and labor required for molding measurement of the mold member that anticipates the amount of cure shrinkage is reduced. It can be made unnecessary, and it is not necessary to pressurize when curing the energy curable resin to reliably prevent damage to the substrate. It can be. In addition, the volume increase due to thermal expansion of the energy curable resin alleviates the decrease in volume due to cure shrinkage, and the shape accuracy of the energy curable resin deteriorates due to cure shrinkage, the energy curable resin cracks, or sinks. The optical function surface of the mold member can be transferred with high accuracy. Furthermore, it is only necessary to attach the cooling means to the molding apparatus, and it can be easily incorporated into the molding apparatus without requiring a significant review of the molding apparatus design, and before being sandwiched between the base material and the mold member. It is sufficient to cool the energy curable resin in advance, and the productivity can be improved by shortening the molding cycle time without incorporating the cooling process of the energy curable resin into the molding process.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係わる複合型光学素子の成型装置を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a view schematically showing a composite optical element molding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
この図1において、成型装置1は、所望する樹脂層表面に転写可能な光学機能面11aを有する型部材11と、この型部材11を上下方向に昇降駆動させる型部材駆動機構(図示せず)と、エネルギーとしての紫外線を照射する紫外線照射装置12(エネルギー照射手段)と、型部材11の光学機能面11aに対しエネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂Wを供給する樹脂供給装置3(エネルギー硬化型樹脂供給手段)とを備えている。
In FIG. 1, a molding apparatus 1 includes a
樹脂供給装置3は、紫外線硬化樹脂Wを内部に蓄えるシリンジ31と、このシリンジ31内の紫外線硬化樹脂Wを空気圧によって吐出口31aから吐出させるコンプレッサ32とを備えている。上記シリンジ31は、樹脂供給装置3の本体ケーシング30内に収容され、この本体ケーシング30には冷却手段としての冷却装置33が一体的に連結されている。そして、上記シリンジ31内に蓄えられた紫外線硬化樹脂Wは、冷却装置33から冷媒導入管33aおよび冷媒導出管33bを介して本体ケーシング30内(シリンジ31の外側)に給排される冷媒によって冷却されるようになっている。
The
基材2は、球面ガラスレンズであり、一対の把持機構13によって両側から把持されている。
The
次に、紫外線硬化型樹脂Wよりなる樹脂層W1を基材上に形成した複合型光学素子を成型装置により成型する場合の成型方法の一例を図1および図2を用いて説明する。 Next, an example of a molding method in the case where a composite optical element in which a resin layer W1 made of an ultraviolet curable resin W is formed on a substrate is molded by a molding apparatus will be described with reference to FIGS.
先ず、供給工程として、冷却装置33によって冷却されている、シリンジ31内に貯留された紫外線硬化型樹脂Wを、コンプレッサ32からの空気圧により吐出口31aから吐出させて型部材11の光学機能面11a上に適量供給する。
First, as a supplying step, the ultraviolet curable resin W stored in the
次いで、転写工程として、上記供給工程で型部材11の光学機能面11a上に供給された紫外線硬化型樹脂Wを、図2に示すように、基材2と型部材11との相対的な接近、つまり型部材11を基材2に対し上昇させることによって押圧して押し広げ、基材2上に所望の非球面形状をなす樹脂層W1を形成する。この場合、成型を行う環境の温度である作業温度Tを20゜C、冷却装置33による紫外線硬化型樹脂Wの冷却温度Trを−10゜Cとすると、この時点での樹脂層W1の温度T1は、冷却温度Trと等しい−10゜Cである。この温度は、紫外線硬化樹脂Wが流動性を持つほぼ限界の温度である。この場合、冷却温度Trは冷却装置33内で循環する冷媒を変更することで調整可能である。
Next, as a transfer step, the ultraviolet curable resin W supplied on the optical functional surface 11a of the
その後、硬化工程として、上記転写工程で基材2上に形成された樹脂層W1に対し基材2側から紫外線照射装置12による紫外線照射を行い、樹脂層W1を硬化させる。
Thereafter, as the curing step, the resin layer W1 formed on the
しかる後、離型工程として、上記硬化工程により硬化された樹脂層W1に対し型部材11を基材2に対し下降させることによって、樹脂層W1を型部材11から離型させる。
Thereafter, as a mold release process, the resin layer W1 is released from the
この場合、紫外線照射による樹脂層W1の硬化時には、紫外線硬化型樹脂Wの硬化収縮率が数%であっても、樹脂層W1に硬化収縮が発生して形状精度に悪影響が生じるが、これと同時に、紫外線照射によるエネルギー授受が生じるため、樹脂層W1は温度が上昇し、熱膨張する。このとき、硬化収縮による樹脂層W1の体積減少分が熱膨張により補われるため、樹脂層W1の硬化中の型部材11からの剥離や、樹脂層W1のわれ、またはヒケによる樹脂層W1の形状精度の悪化が防止され、精度良く型部材11の光学機能面11aの形状が樹脂層W1に転写されることになる。
In this case, when the resin layer W1 is cured by ultraviolet irradiation, even if the curing shrinkage rate of the ultraviolet curable resin W is several percent, the resin layer W1 undergoes curing shrinkage, which adversely affects the shape accuracy. At the same time, since energy is transferred by ultraviolet irradiation, the temperature of the resin layer W1 rises and the resin layer W1 expands thermally. At this time, since the volume reduction of the resin layer W1 due to curing shrinkage is compensated by thermal expansion, the shape of the resin layer W1 due to peeling from the
また、樹脂層W1の温度T1が40゜Cまで昇温する場合、例えば使用する紫外線硬化樹脂W(エポキシ系)の体積膨張率βを20×10−5/゜C、硬化収縮率dPを1.5%とすると、このときの樹脂層W1の体積増加Vβは次式で近似される。 Further, when the temperature T1 of the resin layer W1 is raised to 40 ° C., for example, the volume expansion coefficient β of the ultraviolet curable resin W (epoxy system) used is 20 × 10 −5 / ° C., and the curing shrinkage rate dP is 1. Assuming 0.5%, the volume increase Vβ of the resin layer W1 at this time is approximated by the following equation.
Vβ=β×(T−Tr)×100=1.0[%]
従って、この体積増加分の圧力が転写力となって精密転写が行われる。
Vβ = β × (T-Tr) × 100 = 1.0 [%]
Therefore, the pressure corresponding to the increase in volume becomes a transfer force to perform precise transfer.
また、硬化収縮率dP=1.5[%]であるため、1.0/1.5×100=67[%]の硬化収縮がキャンセルされる。つまり、樹脂層W1の硬化収縮による体積減少分が、冷却による熱収縮を利用して体積が縮められた紫外線硬化型樹脂Wによって、型部材11の光学機能面11a上に供給された時点で予め補充されているため、樹脂層W1の硬化収縮が抑制されるようになっている。
Further, since the cure shrinkage rate dP = 1.5 [%], the cure shrinkage of 1.0 / 1.5 × 100 = 67 [%] is cancelled. That is, when the volume reduction due to the curing shrinkage of the resin layer W1 is supplied onto the optical functional surface 11a of the
したがって、上記実施例1では、紫外線硬化型樹脂Wは、基材2と型部材11の光学機能面11aとの間で押し広げられる前、つまり型部材11の光学機能面11a上に供給される前に冷却装置33によってシリンジ31内で予め冷却されているので、型部材11の光学機能面11a上に供給された紫外線硬化型樹脂Wが冷却による熱収縮によって体積が縮められている。このため、紫外線の照射による硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いなくても、冷却による熱収縮が解除された紫外線硬化型樹脂Wが常温に戻ると、常温で供給されて基材と型部材との間で押し広げられる紫外線硬化型樹脂(エネルギー硬化型樹脂)よりも多くの紫外線硬化型樹脂Wが基材2と型部材11との間で押し広げられることになり、紫外線の照射による硬化収縮量を予め見込んだ紫外線硬化型樹脂Wが基材2と型部材11との間に供給される。このとき、紫外線の照射によって紫外線硬化型樹脂Wは温度上昇して熱膨張するため、硬化収縮による紫外線硬化型樹脂W(樹脂層W1)の体積減少分が熱膨張により補われることになる。これにより、紫外線の照射による紫外線硬化型樹脂Wの硬化収縮量を予め見込んだ型部材を用いる必要がなく、所望する光学素子の形状が変更する度ごとに型部材を成型測定した測定値に基づいてその見込み量を算出した正規の型部材を作成する必要がなくなり、硬化収縮量を見込んだ型部材の成形測定に要する時間と労力を不要にすることができる。しかも、紫外線硬化型樹脂Wの硬化時に加圧する必要がなく、基材2の破損を確実に防止することもできる。
Therefore, in Example 1 described above, the ultraviolet curable resin W is supplied before being spread between the
また、型部材11の光学機能面11a上に供給される前に冷却装置33によってシリンジ31内の紫外線硬化型樹脂Wが予め冷却されていることにより、冷却による熱収縮によって体積が縮められていた紫外線硬化型樹脂Wは、紫外線の照射により常温に戻り、熱膨張しながら硬化することになる。このため、紫外線硬化型樹脂Wは、熱膨張による体積の増加によって硬化収縮による体積の減少が緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、紫外線硬化型樹脂Wの割れ、またはヒケによる紫外線硬化型樹脂Wの形状精度の悪化が防止されることになり、精度よく型部材11の光学機能面11aを転写することができる。
In addition, since the ultraviolet curable resin W in the
その上、冷却装置33は、型部材11の光学機能面11a上に供給される前にシリンジ31内に貯留されている紫外線硬化型樹脂Wを予め冷却するためのものであることから、成型装置1に付設するだけで済み、成型装置1の設計を大幅に見直す必要はなく、成型装置1に容易に組み込むことができる。
In addition, since the
また、冷却装置33による紫外線硬化型樹脂Wの冷却は、型部材11の光学機能面11a上に供給される前にシリンジ31内で予めしておけばよいことから、紫外線硬化型樹脂Wの冷却工程を成型工程、つまり供給工程、転写工程、硬化工程および離型工程に組み込む必要がなく同時に行える上、樹脂層5の温度を上昇させる工程は紫外線照射による硬化工程が兼ねているため、成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることができる。
Further, the cooling of the ultraviolet curable resin W by the cooling
そして、樹脂供給装置3の本体ケーシング30に一体的に冷却装置33が連結されているので、シリンジ31内に蓄えられた紫外線硬化型樹脂Wは本体ケーシング30内に給排される冷媒によって均一に冷却された状態で型部材11の光学機能面11a上に供給されることになる。このため、紫外線硬化型樹脂Wが温度上昇する際のムラがなくなり、紫外線硬化型樹脂Wの形状精度を効果的に保つことができる。
Since the
更に、樹脂供給装置3の本体ケーシング30に冷却装置33が一体的に連結されていることにより、成型装置1に大幅な設計変更を行う必要がなく、基材2上に樹脂層W1を形成して得られる複合型光学素子の成型プロセスも従来の複合型光学素子の成型プロセスと全く同様であるため、成型装置1の動作プログラムの変更や、生産計画の見直しを行う必要がない。これにより、冷却装置1を短時間にかつ低コストで導入することができる。
Furthermore, since the
次に、本発明の実施例2を図3および図4に基づいて説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この実施例2では、成型装置に昇温装置を付加している。なお、昇温装置を除くその他の構成は、上記実施例1の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。 In the second embodiment, a temperature raising device is added to the molding device. The other configurations except for the temperature raising device are the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
すなわち、本実施例では、図3およびに示すように、複合型光学素子の成型装置1′は、加熱手段としての昇温装置5を備えている。この昇温装置5としては、例えば、温風ヒータなどが適用されている。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 3, the compound optical element molding apparatus 1 ′ includes a
ここで、紫外線硬化型樹脂Wよりなる樹脂層W1を基材上に形成した複合型光学素子を成型装置により成型する場合の成型方法の一例を図3および図4を用いて説明する。 Here, an example of a molding method in the case where the composite optical element in which the resin layer W1 made of the ultraviolet curable resin W is formed on the substrate is molded by a molding apparatus will be described with reference to FIGS.
先ず、供給工程として、冷却装置33によって冷却されている、シリンジ31内に貯留された紫外線硬化型樹脂Wを、コンプレッサ32からの空気圧により吐出口31aから吐出させて型部材11の光学機能面11a上に適量供給する。
First, as a supplying step, the ultraviolet curable resin W stored in the
次いで、転写工程として、上記供給工程で型部材11の光学機能面11a上に供給された紫外線硬化型樹脂Wを、図4に示すように、基材2と型部材11との相対的な接近、つまり型部材11を基材2に対し上昇させることによって押圧して押し広げ、基材2上に所望の非球面形状をなす樹脂層W1を形成する。この場合、成型を行う環境の温度である作業温度Tを20゜C、冷却装置33による紫外線硬化型樹脂Wの冷却温度Trを作業温度Tよりも低い−10゜Cとしている。
Next, as a transfer process, the ultraviolet curable resin W supplied on the optical functional surface 11a of the
その後、硬化工程として、上記転写工程で基材2上に形成された樹脂層W1を昇温装置によって、紫外線硬化型樹脂Wのガラス転移点温度よりも低い温度Tu=50゜Cまで昇温させながら、基材2側から紫外線照射装置12による紫外線照射を行い、樹脂層W1を硬化させる。このとき、紫外線照射装置12には、紫外線照射によって樹脂層W1が温度上昇しないように熱線カットフィルタ(図示せず)が取り付けられていて、熱線を遮断するようにしている。
Thereafter, as the curing step, the temperature of the resin layer W1 formed on the
しかる後、離型工程として、上記硬化工程により硬化された樹脂層W1に対し型部材11を基材2に対し下降させることによって、樹脂層W1を型部材11から離型させる。
Thereafter, as a mold release process, the resin layer W1 is released from the
この場合、紫外線照射による樹脂層W1の硬化時には、紫外線硬化型樹脂Wの硬化収縮率が数%であっても、樹脂層W1に硬化収縮が発生して形状精度に悪影響が生じるが、これと同時に、昇温装置5によって樹脂層W1は昇温されて熱膨張する。このとき、硬化収縮による樹脂層W1の体積減少分が熱膨張により補われるため、樹脂層W1の硬化中の型部材11からの剥離や、樹脂層W1のわれ、またはヒケによる樹脂層W1の形状精度の悪化が防止され、精度良く型部材11の光学機能面11aの形状が樹脂層W1に転写されることになる。
In this case, when the resin layer W1 is cured by ultraviolet irradiation, even if the curing shrinkage rate of the ultraviolet curable resin W is several percent, the resin layer W1 undergoes curing shrinkage, which adversely affects the shape accuracy. At the same time, the temperature of the resin layer W1 is raised by the
また、樹脂層W1の温度T1が50゜Cまで昇温する場合、例えば使用する紫外線硬化樹脂W(エポキシ系)の体積膨張率βが20×10−5/゜C、硬化収縮率dPが1.5%であると、このときの樹脂層W1の体積増加Vβ′は次式で近似される。 When the temperature T1 of the resin layer W1 is raised to 50 ° C., for example, the volume expansion coefficient β of the ultraviolet curable resin W (epoxy type) used is 20 × 10 −5 / ° C., and the curing shrinkage rate dP is 1. If it is 0.5%, the volume increase Vβ ′ of the resin layer W1 at this time is approximated by the following equation.
Vβ′=β×(Tu−Tr)×100=1.2[%]
従って、この体積増加分の圧力が転写力となって精密転写が行われる。
Vβ ′ = β × (Tu−Tr) × 100 = 1.2 [%]
Therefore, the pressure corresponding to the increase in volume becomes a transfer force to perform precise transfer.
また、硬化収縮率dP=1.5[%]であるため、1.2/1.5×100=80[%]の硬化収縮がキャンセルされる。つまり、樹脂層W1の硬化収縮による体積減少分が、冷却による熱収縮を利用して体積が縮められた紫外線硬化型樹脂Wによって、型部材11の光学機能面11a上に供給された時点で予め補充されているため、樹脂層W1の硬化収縮が抑制されるようになっている。
Further, since the cure shrinkage rate dP = 1.5 [%], the cure shrinkage of 1.2 / 1.5 × 100 = 80 [%] is cancelled. That is, when the volume reduction due to the curing shrinkage of the resin layer W1 is supplied onto the optical functional surface 11a of the
したがって、上記実施例2では、紫外線を照射する硬化工程では、樹脂層W1に硬化収縮が発生するが、昇温装置5によって樹脂層W1を昇温させて熱膨張することと、紫外線硬化型樹脂Wを供給する前に冷却して熱収縮させて予め硬化収縮分をある程度補充していることとにより、上記第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。
Therefore, in Example 2 described above, in the curing step of irradiating with ultraviolet rays, curing shrinkage occurs in the resin layer W1, but the resin layer W1 is heated by the
そして、冷却による熱収縮によって体積が縮められた紫外線硬化型樹脂Wは、硬化工程において昇温装置5によりガラス転移点温度以下の温度まで昇温されて熱膨張することになる。このため、紫外線硬化型樹脂Wは、熱膨張による体積の増加と、供給前の冷却による熱収縮での硬化収縮分のある程度の補充とによって、硬化収縮による体積の減少がより緩和され、硬化収縮による形状精度の悪化や、エネルギー硬化型樹脂の割れ、またはヒケによるエネルギー硬化型樹脂の形状精度の悪化が効果的に防止されることになり、より精度よく型部材の光学機能面を転写することができる。
Then, the ultraviolet curable resin W whose volume is reduced by the thermal shrinkage due to cooling is heated to a temperature not higher than the glass transition temperature by the
しかも、硬化工程において硬化する紫外線硬化樹脂Wを昇温装置5によって昇温させているため、樹脂層W1の硬化収縮量がより抑制される上、昇温装置5による紫外線硬化樹脂Wの昇温温度Tuは、紫外線硬化型樹脂Wのガラス転移点温度よりもかなり低いため、紫外線照射による硬化後に再び流動性を持つことはなく、成型のサイクル中に除冷工程を設ける必要がなく、硬化工程終了後に離型工程を行うことができる。また、樹脂層W1をガラス転移点温度まで昇温させる場合に比べて昇温装置5の構成が簡単なもので済み、安価な昇温装置を既存の成型装置1′に容易に組み込むことができる。
Moreover, since the temperature of the ultraviolet curable resin W that is cured in the curing process is raised by the
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施例2では、硬化工程において樹脂層W1を昇温装置によって昇温させながら紫外線照射装置12による紫外線照射を行って樹脂層W1を硬化させたが、紫外線硬化型樹脂のガラス転移点温度よりも低い温度まで樹脂層を昇温装置によって昇温させる昇温工程が、転写工程と硬化工程との間に設けられていてもよく、同様の作用効果が得られる。
In addition, this invention is not limited to said each Example, The other various modifications are included. For example, in Example 2 described above, the resin layer W1 was cured by irradiating the resin layer W1 with the
また、上記各実施例では、型部材11の光学機能面11a上に供給される前に冷却装置33によってシリンジ31内の紫外線硬化型樹脂Wを予め冷却するようにしたが、型部材の光学機能面上に供給された紫外線硬化型樹脂が転写工程に移行する前に冷却装置によって冷却されるようにしてもよい。この場合、紫外線硬化型樹脂の冷却は、型部材の光学機能面に供給されてから行われることにより、成型工程にエネルギー硬化型樹脂の冷却工程のみが組み込まれ、エネルギー硬化型樹脂の冷却に要する時間が僅かなものであることから、成型のサイクルタイムを短くして生産性の向上を図ることが可能となる。
In each of the above embodiments, the ultraviolet curable resin W in the
1,1′ 成型装置
11 型部材
11a 光学機能面
12 紫外線照射装置(エネルギー照射手段)
2 基材
3 樹脂供給装置(エネルギー硬化型樹脂供給手段)
33 冷却装置(冷却手段)
5 昇温装置(加熱手段)
W 紫外線硬化型樹脂(エネルギー硬化型樹脂)
W1 樹脂層
1, 1 '
2
33 Cooling device (cooling means)
5 Temperature riser (heating means)
W UV curable resin (energy curable resin)
W1 resin layer
Claims (9)
転写可能な光学機能面を有する型部材と、
この型部材の光学機能面に対しエネルギー硬化型樹脂を供給するエネルギー硬化型樹脂供給手段と、
このエネルギー硬化型樹脂供給手段により型部材の光学機能面に供給されたエネルギー硬化型樹脂を上記基材との間で押圧して押し広げるように基材と型部材とを相対的に接近させる駆動機構と、
この駆動機構により基材と型部材との間で押し広げられたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射するエネルギー照射手段と、
上記基材と型部材との間で押し広げられる前のエネルギー硬化型樹脂を予め冷却しておく冷却手段と
を備えていることを特徴とする複合型光学素子の成型装置。 A molding device for a composite optical element that forms a resin layer made of an energy curable resin on a substrate,
A mold member having a transferable optical functional surface;
Energy curable resin supply means for supplying energy curable resin to the optical functional surface of the mold member;
Drive that relatively closes the substrate and the mold member so that the energy curable resin supplied to the optical functional surface of the mold member by the energy curable resin supply means is pressed between the substrate and spread. Mechanism,
Energy irradiating means for irradiating energy to the energy curable resin that has been spread between the substrate and the mold member by this drive mechanism;
A molding apparatus for a composite optical element, comprising: cooling means for cooling in advance the energy curable resin before being spread between the base material and the mold member.
基材と型部材との間で押し広げられたエネルギー硬化型樹脂を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする複合型光学素子の成型装置。 In the molding apparatus of the composite optical element according to claim 1,
An apparatus for molding a composite optical element, comprising heating means for heating an energy curable resin that is spread between a base material and a mold member.
加熱手段により加熱されたエネルギー硬化型樹脂の加熱温度は、エネルギー硬化型樹脂のガラス転移点温度以下に設定されていることを特徴とする複合型光学素子の成型装置。 In the molding apparatus of the composite optical element according to claim 2,
The apparatus for molding a composite optical element, wherein the heating temperature of the energy curable resin heated by the heating means is set to be equal to or lower than the glass transition temperature of the energy curable resin.
冷却手段は、エネルギー硬化型樹脂供給手段と一体的に設けられていることを特徴とする複合型光学素子の成型装置。 In the molding apparatus of the composite optical element according to any one of claims 1 to 3,
The apparatus for molding a composite optical element, wherein the cooling means is provided integrally with the energy curable resin supply means.
この供給手段により供給されたエネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面と基材との間で押圧して押し広げ、そのエネルギー硬化型樹脂に対し型部材の光学機能面を転写する転写工程と、
この転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射して硬化させる硬化工程と、
硬化工程により硬化されたエネルギー硬化型樹脂を型部材から離型させる離型工程と
を備えていることを特徴とする複合型光学素子の成型方法。 Supplying the cooled energy curable resin to the optical functional surface of the mold member;
A transfer step of pressing and spreading the energy curable resin supplied by the supply means between the optical functional surface of the mold member and the substrate, and transferring the optical functional surface of the mold member to the energy curable resin; ,
A curing step of irradiating and curing energy curable resin having the optical functional surface transferred by this transfer step;
A molding method for a composite optical element, comprising: a mold release process for releasing the energy curable resin cured by the curing process from the mold member.
この供給工程により供給されたエネルギー硬化型樹脂を冷却する冷却工程と、
この冷却工程により冷却されたエネルギー硬化型樹脂を型部材の光学機能面と基材との間で押圧して押し広げ、そのエネルギー硬化型樹脂に対し型部材の光学機能面を転写する転写工程と、
この転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂に対しエネルギーを照射して硬化させる硬化工程と、
硬化工程により硬化されたエネルギー硬化型樹脂を型部材から離型させる離型工程と
を備えていることを特徴とする複合型光学素子の成型方法。 Supplying the energy curable resin to the optical functional surface of the mold member;
A cooling step for cooling the energy curable resin supplied by this supply step;
The energy curing type resin cooled by this cooling process is pressed between the optical function surface of the mold member and the base material to spread it, and the transfer process of transferring the optical function surface of the mold member to the energy curing type resin; ,
A curing step of irradiating and curing energy curable resin having the optical functional surface transferred by this transfer step;
A molding method for a composite optical element, comprising: a mold release process for releasing the energy curable resin cured by the curing process from the mold member.
転写工程と硬化工程との間に、転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂を硬化工程に移行する前に昇温させる昇温工程が付加されていることを特徴とする複合型光学素子の成型方法。 In the molding method of the composite optical element according to claim 5 or 6,
A composite mold characterized in that a temperature raising step is added between the transfer step and the curing step to raise the temperature of the energy curable resin having the optical functional surface transferred by the transfer step before the transfer to the curing step. Optical element molding method.
転写工程により光学機能面が転写されたエネルギー硬化型樹脂を硬化工程と並行して昇温させる昇温工程が付加されていることを特徴とする複合型光学素子の成型方法。 In the molding method of the composite optical element according to claim 5 or 6,
A molding method for a composite optical element, characterized in that a heating step is added for raising the temperature of an energy curable resin having an optical functional surface transferred by a transfer step in parallel with the curing step.
昇温工程により昇温されたエネルギー硬化型樹脂の昇温温度は、エネルギー硬化型樹脂のガラス転移点温度以下に設定されていることを特徴とする複合型光学素子の成型方法。 In the molding method of the composite optical element according to claim 7 or 8,
A method for molding a composite optical element, wherein a temperature rising temperature of an energy curable resin heated by a temperature increasing step is set to be equal to or lower than a glass transition temperature of the energy curable resin.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010076146A (en) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Takara Seisakusho:Kk | Resin molding device |
JP2019032038A (en) * | 2017-08-09 | 2019-02-28 | ノードソン コーポレーションNordson Corporation | Sealing member formation device, sealing member formation method, and ultraviolet curing material injection device |
US11707902B2 (en) | 2017-08-09 | 2023-07-25 | Nordson Corporation | Seal member forming system and method |
JP7460316B2 (en) | 2017-08-09 | 2024-04-02 | ノードソン コーポレーション | Apparatus for forming sealing member, method for forming sealing member, and ultraviolet curable material injection device |
US12036760B2 (en) | 2017-08-09 | 2024-07-16 | Nordson Corporation | Seal member forming system and method |
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