JP3245977U - 造形物のためのホルダー部材を用いた造形装置及び造形法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズアレイなどの造形物を造成する造形装置を提供する。【解決手段】造形物の製造精度を高めるために、造形物をホールドし、造形物と一体化されることになるホルダー部材３０６を使用する。ホルダー部材３０６は、造形材が供給装置３００から供給されるより前に、上下の転写型３０２の間にセットされる。この状態から、上下の転写型３０２の間に造形材を供給すると、造形材が上下の転写型を転写し、転写した造形物が硬化して、造形物が造形される。その際に、ホルダー部材３０６が造形材の対応位置を保持するために、造形物の製造精度が高められる。生産物として、ホルダー部材に造形物が一体化したものが作製される。【選択図】図３

Description

本考案は、マイクロレンズアレイなどの造形物を造成する造形装置及び方法に関する。特に、本考案は、造形物の製造精度（たとえば、マイクロレンズアレイの隣り合うレンズ間の間隔を表すレンズピッチ）を高めるために、造形プロセス時に、造形材を保持するホルダー部材を使用することに新規性がある造形装置及び方法に関する。

従来（特許文献１参照）において、マイクロレンズアレイなどの造形物を造成する造形装置及び方法では、図１に示すように、造形物供給装置１００から、造形物の転写形状が形成された、上下の転写型１０２の間に液相の造形材（造形物の材料、例えば、樹脂材料）が導入される。導入された造形物は上下の転写型１０２によって、形状が転写され、転写された造形物は、紫外線硬化もしくは熱硬化などの硬化プロセスを経て硬化されて、造形物１０４となる。

従来の造形装置及び方法によって生産される造形物の具体例を図２に造形物２０４として示す。この造形物２０４はマイクロレンズの２次元アレイを形成している。図示のように、造形物２０４は全体として平面形状であってよく、平面上にレンズが２次元的に配列されている。

この種の造形装置、造形方法には、硬化時に造形材が圧縮することに起因して、生産物である造形物の製造精度に限界がある。図２に示す造形物２０４は、マイクロレンズの２次元アレイであり、この場合、隣り合うレンズの間隔を表すレンズピッチが重要な製造精度の尺度、指標となる。

特許第４２２６０６１号公報

本考案は、この種の造形装置、造形方法において、生産物である造形物の製造精度を高めることを目指している。

製造精度を高めるために、本考案の第１の側面によれば、
造形物の転写形状が形成された、上下の転写型の間に、液相の造形材が導入され、上下の転写型によって転写され、転写された造形物が硬化されて、造形物が造形される造形装置であって、
液相の造形材が導入される、上下の転写型の間に、造形物の位置をホールドするホルダー部材が配置され、ホルダー部材は、造形される造形物と一体化されることを特徴とする造形装置
が提供される。

製造精度を高めるために、本考案の同様の側面によれば、
造形物の転写形状が形成された、上下の転写型の間に、液相の造形材（造形物の材料）
を導入し、導入した造形材に上下の前記転写型を転写し、転写した造形物を硬化して、造形物を造形する造形方法であって、
液相の造形材の導入は、上下の転写型の間に、造形物の位置をホールドするホルダー部材を配置した状態の下で、実施し、ホルダー部材は、造形された造形物と一体化されることを特徴とする造形方法
が提供される。

本考案の第１の側面又は同様の側面による造形装置及び造形方法にあっては、造形プロセスの間、ホルダー部材は造形物の対応部分をホールドする。さらに、造形プロセスの完了後も造形物の対応部分はホルダー部材に接合された関係を維持する。このようにして、ホルダー部材は、造形装置及び造形方法の生産物である造形物の一部となる。換言すれば、従来の造形装置及び造形方法によって生産される造形物にホルダー部材が一体的に組みつけられたものが本考案の第１の側面又は同様の側面による造形装置及び造形方法によって生産されることなる。
本考案の第１の側面又は同様の側面による造形装置及び造形方法によれば、ホルダー部材が有する位置の高精度が、従来の造形装置及び造形方法によって生産され、硬化時に造形材が圧縮することに起因して生じる、造形物の製造精度の低下を矯正するように作用する。その結果、従来よりも高精度の造形物を得ることができる。このように、本考案の作用、効果を理解することができる。

ホルダー部材は、適当な任意の形態を取ることができる。
たとえば、図１に例示したように、造形物２０４は全体が平面形状であり得る。ホルダー部材は造形物に一体化されるコンポーネントであるので、造形物の形態に依存する形態であり得る。たとえば、全体が平面形状の造形物の場合、造形物のいくつかの部分をホールドするホルダー部材は全体が平面形状であり得る。

１つの態様において、ホルダー部材は、穴が網目状に形成された穴あきホルダー部材であり、網目状の各穴の位置に、造形物の構成単位であるレンズが形成される。穴あきホルダー部材は全体が平面形状であり得る。

本考案の造形装置及び造形方法において、造形物と一体化するのに使用するホルダー部材の種類は一種類に限らず、２種類以上あってもよい。
たとえば、第１のホルダー部材として、上記のような穴が網目状に形成された穴あきホルダー部材を使用する造形装置及び造形方法において、第２のホルダー部材として、板状の透明なホルダー部材を用意し、この透明なホルダー部材が、上下の転写型の間を上下に仕切るようにし、かつ穴あきホルダー部材の内部を貫通するように配置することができる。

穴あきホルダー部材は透明または非透明であり得る。

穴あきホルダー部材の材料は、透明な材料又は不透明な材料であり、透明な材料は、ガラス又は樹脂材料であり得、不透明な材料は、導体、半導体又は絶縁体であり得る。

造形物の製造精度を高めるために、本考案の第２の側面によれば、
造形物の転写形状が形成された、上下の転写型の間に、液相の造形材（造形物の材料）が導入され、上下の転写型によって転写され、転写された造形物が硬化されて、造形物が造形される造形装置であって、
液相の造形材が導入される、上下の転写型の間に、造形物の位置をホールドするホルダー部材が配置され、
ホルダー部材は、透明なホルダー部材であり、透明なホルダー部材は、上下の前記転写型の間を上下に仕切るように配置され、透明なホルダー部材は、造形された造形物と一体化されることを特徴とする造形装置、
が提供される。

造形物の製造精度を高めるために、本考案の第２の側面と同様な側面によれば、
造形物の転写形状が形成された、上下の転写型の間に、液相の造形材（造形物の材料）を導入し、導入した造形材に上下の転写型を転写し、転写した造形物を硬化して、造形物を造形する造形方法であって、
液相の造形材が導入される、上下の転写型の間に、造形物の位置をホールドするホルダー部材を配置し、
ホルダー部材は、透明なホルダー部材であり、透明なホルダー部材は、上下の転写型の間を上下に仕切るように配置され、透明なホルダー部材は、造形された造形物と一体化されることを特徴とする造形方法、
が提供される。

本考案の第２の側面又は同様な側面による造形装置または造形方法によって造形される造形物は、２次元のアレイ状に配置されたレンズであり得、各レンズは、透明なホルダー部材により、上半分のレンズと下半分のレンズとに仕切られて構成され、上半分のレンズは、上側の転写型のうち、上半分のレンズに位置的に対応する転写部により、転写され、上半分のレンズの下面は透明なホルダー部材のうち、上半分のレンズに位置的に対応するレンズ保持部によって保持され、下半分のレンズは、下側の転写型のうち、下半分のレンズに位置的に対応する転写部により、転写され、下半分のレンズの上面は透明なホルダー部材のうち、下半分のレンズに位置的に対応するレンズ保持部によって保持される。

透明なホルダー部材の材料は、ガラスまたは樹脂材料であり得る。

透明なホルダー部材の材質は造形物の材質と同一であり得る。

本書において、「上下の転写型」とは、「第１の転写型と第２の転写型とから構成され、第１と第２の転写型が相対していること」と同義である。したがって、この文脈において、「上下」、「上」、「下」なる用語は、それぞれ、「相対している２要素」、「相対している２要素の一方」、「相対している２要素の他方」を指していて、「重力」とは独立した用語である。

本考案の好適な実施形態は、以下の添付図面に関連してさらに詳細に記載される。

従来技術を説明するための模式図である。 従来技術により造形された造形物の具体例を示す平面図である。造形物の具体例はマイクロレンズの２次元アレイを構成している。 本考案を説明するための模式図である。 本考案の態様に基づいて、造形物をホールドし、造形物と一体化するためのホルダー部材の具体例である穴あきホルダー部材を示す図である。（A）は穴あきホルダーの斜視図を示し、（B）はその一部分の拡大図である。 造形物が図4に示した種類の穴あきホルダー部材によりホールドされ、ホルダー部材が造形物に一体化されている生産物の断面図である。 図５に似た生産物の断面図である。ただし、この生産物には、ホルダー部材として、穴あきホルダー部材に加えて、板状の透明なホルダー部材が使用されている。 シリコンを材料とする穴あきホルダー部材によりホールドされ、ホルダー部材が造形物に一体化されている生産物を示す。（A）はこの生産物を上面からみた図である。（B）はその一部の拡大図であり、穴あきホルダー部材の穴にレンズが形成されている。（C）はこの生産物の断面図であり、穴あきホルダー部材と造形物のレンズと合体していることが示されている。 用途に合わせて、穴あきホルダー部材と造形物が合体した生産物を重ね合わせた形態を例示した図である。 透明な板状のホルダー部材と造形物とが合体した生産物の断面図である。 マイクロレンズの２次元アレイを構成するために、透明な板状のホルダー部材と造形物とが合体した生産物の断面図である。

本考案にあっては、造形物の製造精度を高めるために、造形物をホールドし、造形物と一体化されることになるホルダー部材を使用する。図３にこのホルダー部材を参照符号３０６で示す。図示のように、ホルダー部材３０６は、事前に（造形材が供給装置３００から供給されるより前に）、上下の転写型３０２の間にセットされる。
この状態から、上下の転写型３０２の間に造形材（造形物の材料）を供給すると、造形材が上下の転写型を転写し、転写した造形物が硬化して、造形物が造形される。その際に、ホルダー部材３０６が造形材の対応位置を保持するために、造形物の製造精度（たとえば、マイクロレンズの２次元アレイにおける隣り合うマイクロレンズの距離を表すレンズピッチ）が高められる（たとえば、レンズピッチの製造精度（製造誤差）は１μｍ程度又は１μｍ以下に保たれる）。硬化後において、造形装置（図３）から出る生産物は、造形物にホルダー部材３０６が合体したものとなる。

ホルダー部材の形態は造形物の形態に応じて、種々の形態を取り得る。造形物がマイクロレンズの２次元アレイを構成するような場合、１つの好ましい形態として、図４に示すように、穴が網目状に形成された穴あきホルダー部材４０６が提案される。これに関して、網目状の各穴の位置に、造形物（マイクロレンズの２次元アレイ）の構成単位であるレンズが形成されることになる。穴あきホルダー部材は全体が平面形状であり得る。
図５は、穴あきホルダー部材５０６（図4の穴あきホルダー部材４０６と同種である）と造形物５０４（マイクロレンズの２次元アレイ）とが実施態様の造形装置、方法により、作製される、一体化された生産物５０８の断面図を示している。この生産物５０８の図には、造形物（マイクロレンズの２次元アレイ）の構成単位であるレンズ５０４Lが示されている。個々のレンズ５０４Lには、上下の転写型における該当する転写部に対応して形状が転写される、レンズの上側Uと下側Dがある。個々のレンズ５０４Lは図４の（B）に示す穴あきホルダー部材の拡大図に示す個々の穴の中に形成される。

本考案の造形装置及び造形方法において、造形物と一体化するのに使用するホルダー部材の種類は一種類に限らず、２種類以上あってもよい。
図６に示した生産物の具体例では、造形物をホールドするためのホルダー部材として、図５に示した種類の穴あきホルダー部材６０６に加え、第２のホルダー部材として、板状の透明なホルダー部材６０６Sが使用されている。 図示のように、板状の透明なホルダー部材６０６Sは、上下の転写型の間を上下に仕切るようにして、穴あきホルダー部材６０６の内部を貫通している。図６に示すように、第１のホルダー部材である穴あきホルダー部材６０６と第２のホルダー部材である板状の透明なホルダー部材６０６Sは、マイクロレンズ６０４Lの２次元アレイを構成する造形物６０４に一体化されている。

穴あきホルダー部材の材料は、透明な材料又は不透明な材料であり、透明な材料は、ガラス又は樹脂材料であり得、不透明な材料は、導体、半導体又は絶縁体であり得る。図７には、穴あきホルダー部材７０６の材料としてシリコンを使用した場合に得られた生産物７０８が示されている。図７の（A）はこの生産物７０８を上から見た図であり、（B）はその一部の拡大図であり、穴あきホルダー部材７０６の各穴内にレンズ７０４L（造形物７０４が形成するマイクロレンズの２次元アレイの構成単位であるレンズ）が形成されている様子が示されている。図７の（C）に示すように、生産物７０８は、穴あきホルダー部材７０６と造形物７０４とが一体化されたものとなっている。

上下の転写型３０２は、レンズの種類ないし形状ごとに用意することができる。レンズの種類別の上下の転写型の間にホルダー部材をセットした状態で、供給装置３００から造形材を供給し、造形材に上下の転写型を転写し、転写した造形物を硬化して、造形物を造形するプロセスを踏むことにより、レンズの種類別の造形物にホルダー部材が合体したレンズの種類別の生産物が得られる。ターゲットとする合成レンズの仕様に合わせて、レンズの種類別の生産物を張り合わせて、アプリケーションが要求する目的の合成レンズを得ることができる（図８参照）。たとえば、図８に示すように、第１種のレンズ８０４Ｌ－１が形成された生産物８０８－１に第２種のレンズ８０４Ｌ－２が形成された生産物８０８－２を張り合わせて接合することにより、アプリケーションの要求を満たす合成レンズを得ることができる。

造形物をホールドするホルダー部材として、主に、穴あきホルダー部材に着目して説明してきた。この種の穴あきホルダー部材に代え、図９に示すように、透明なホルダー部材９０６を使用することができる。透明なホルダー部材９０６は、上下の転写型の間を上下に仕切るように配置され、透明なホルダー部材９０６は、造形された造形物９０４と一体化されている。透明なホルダー部材はガラス又は樹脂材料であり得る。

透明なホルダー部材の別の具体例を図１０に示す。この透明なホルダー部材１００６は、マイクロレンズの２次元アレイを構成する造形物１００４を保持するのに用いられている。図１０には、本考案の態様に基づいて、透明なホルダー部材１００６とマイクロレンズの２次元アレイを構成する造形物１００４とが合体した生産物１００８として示されている。図１０において、造形物１００４が構成するマイクロレンズの２次元アレイに含まれる各レンズは、透明なホルダー部材１００６により、上半分のレンズと下半分のレンズとに仕切られて構成され、上半分のレンズは、上側の転写型１００２のうち、この上半分のレンズに位置的に対応する転写部により、転写され、上半分のレンズの下面は透明なホルダー部材１００６のうち、上半分のレンズに位置的に対応するレンズ保持部によって保持され、下半分のレンズは、下側の転写型１００２のうち、下半分のレンズに位置的に対応する転写部により、転写され、下半分のレンズの上面は透明なホルダー部材１００6のうち、下半分のレンズに位置的に対応するレンズ保持部によって保持されている。板状の透明なホルダー部材１００６のレンズ保持機能により、レンズの製造精度を高めることができる。

以上で、詳細な説明を終えるが、当業者には本考案の範囲内で、種々の変更、改善が自明である。

Claims (12)

1. 造形物の転写形状が形成された、上下の転写型の間に、液相の造形材が導入され、上下の前記転写型によって転写され、転写された造形物が硬化されて、造形物が造形される造形装置であって、
   前記液相の造形材が導入される、上下の前記転写型の間に、前記造形物の位置をホールドするホルダー部材が配置され、前記ホルダー部材は、造形された造形物と一体化されることを特徴とする造形装置。
2. 前記ホルダー部材は、穴が網目状に形成された穴あきホルダー部材であり、前記網目状の各穴の位置に、前記造形物の構成単位であるレンズが形成される、請求項１に記載の造形装置。
3. 前記穴あきホルダー部材は全体が平面形状である、請求項２に記載の造形装置。
4. 第２のホルダー部材として、板状の透明なホルダー部材があり、前記透明なホルダー部材は、上下の前記転写型の間を上下に仕切るようにして、前記穴あきホルダー部材の内部を貫通している、請求項２または３の造形装置。
5. 前記穴あきホルダー部材は透明または不透明である、請求項２または３に記載の造形装置。
6. 前記穴あきホルダー部材の材料は、透明な材料又は不透明な材料であり、前記透明な材料は、ガラス又は樹脂材料であり得、前記不透明な材料は、導体、半導体又は絶縁体であり得る、請求項２または３に記載の造形装置。
7. 造形物の転写形状が形成された、上下の転写型の間に、液相の造形物の材料を導入し、導入した造形物に上下の前記転写型を転写し、転写した造形物を硬化して、造形物を造形する造形方法であって、
   前記液相の造形物の材料の導入は、上下の前記転写型の間に、前記造形物の位置をホールドするホルダー部材が配置された状態の下で、実施し、前記ホルダー部材は、造形された造形物と一体化されることを特徴とする造形方法。
8. 前記ホルダー部材は、穴が網目状に形成された穴あきホルダー部材であり、前記網目状の各穴の位置に、前記造形物の構成単位であるレンズが形成される、請求項７に記載の造形方法。
9. 前記穴あきホルダーは全体が平面形状である、請求項８に記載の造形方法。
10. 第２のホルダー部材として、板状の透明なホルダー部材があり、前記透明なホルダー部材は、上下の前記転写型の間を上下に仕切るようにして、前記穴あきホルダー部材の内部を貫通している、請求項８または９の造形方法。
11. 前記穴あきホルダー部材は透明または不透明である、請求項８または９に記載の造形方法。
12. 前記穴あきホルダー部材の材料は、透明な材料又は不透明な材料であり、前記透明な材料は、ガラス又は樹脂材料であり得、前記不透明な材料は、導体、半導体又は絶縁体であり得る、請求項８または９に記載の造形方法。

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