JP3245978U - 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
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (10)
- 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、透明なホルダー部材であり、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配置され、前記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。 - 造形装置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、各レンズは、前記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、前記上半分のレンズは、上側の前記転写型のうち、前記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、前記上半分のレンズの下面は前記透明なホルダー部材のうち、前記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、前記下半分のレンズは、下側の前記転写型のうち、前記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、前記下半分のレンズの上面は前記透明なホルダー部材のうち、前記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、請求項1に記載の造形装置。
- 前記透明なホルダー部材は、全体として板状である、請求項1に記載の造形装置。
- 前記透明なホルダー部材の材料は、ガラス又は樹脂材料であり得る、請求項1に記載の造形装置。
- 前記透明なホルダー部材の材質は前記造形物の材質と同一である、請求項1に記載の造形装置。
- 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、
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を配置し、
前記ホルダー部材は、透明なホルダー部材であり、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配置され、前記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。 - 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、各レンズは、前記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、前記上半分のレンズは、上側の前記転写型のうち、前記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、前記上半分のレンズの下面は前記透明なホルダー部材のうち、前記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、前記下半分のレンズは、下側の前記転写型のうち、前記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、前記下半分のレンズの上面は前記透明なホルダー部材のうち、前記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、請求項6に記載の造形方法。
- 前記透明なホルダー部材は、全体として板状である、請求項6に記載の造形方法。
- 前記透明なホルダー部材の材料は、ガラス又は樹脂材料であり得る、請求項6に記載の造形方法。
- 前記透明なホルダー部材の材質は前記造形物の材質と同一である、請求項6に記載の造形方法。
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