JP5154674B2

JP5154674B2 - 樹脂成形装置および樹脂成形方法

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Publication number: JP5154674B2
Application number: JP2011128558A
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Inventors: 孝博仲橋; 宏之花戸
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Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
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Description

本発明は、樹脂成形装置および樹脂成形方法に関し、特に、複雑な形状を有するレンズを高精度かつ容易に成形可能なレンズ成形装置およびレンズ成形方法に関する。

従来より、レンズ形状を転写するための転写面を有する金型を樹脂材料に押し当て、その状態で樹脂材料を硬化させることにより、レンズを成形するレンズ成形方法が用いられている。当該レンズ成形方法では、樹脂材料を硬化させた後、レンズから離型させるときに、レンズと転写面との間の付着力により、レンズが損傷してしまうおそれがある。

これに対し、特許文献１には、図１２に示すように、複合レンズの成形装置において、高周波の電圧を成形金型４００に印加して成形金型４００の成形面４０１を振動させて、成形したレンズを離型する技術が開示されている。この方法では、成形面４０１を弾性変形させることにより、レンズの成形面４０１との密着強度を下げることができるので、安全に離型することができるとされている。

また、特許文献２には、超音波による樹脂成形物の離型方法が開示されている。同文献では、図１３に示すように、キャビティ５０１ａを有する大気開放の注形型である成形金型５０１に、接着効果のあるエポキシ樹脂等の樹脂が注入され、当該樹脂が加熱されて硬化することにより、成形物５０２が成形される。成形後の成形物５０２の上面に直接接触するように平板形状の振動子５０３が配接される。振動子５０３から成形物５０２に直接振動が伝達され、成形金型５０１から成形物５０２を容易に剥すことができる。

また、特許文献３にも、特許文献２に開示の技術と同様の技術が開示されている。

特開平４−３６１０１０号公報（１９９２年１２月１４日公開）特開２００４−７４４４５号公報（２００４年３月１１日公開）特開２０１０−２６６６６４号公報（２０１０年１１月２５日公開）

光学系の高性能化に伴い、複雑な形状を有する薄肉のレンズを高精度に加工する技術が重要となっている。特に、薄肉であって偏肉性および非球面量が大きいレンズは、十分な剛性を確保することができないため、成形型に付着したレンズを剥す際の負荷により、レンズ自体に変形や割れなどの損傷を生じるおそれがある。そのため、非球面レンズ等の成形では、成形物と成形金型との抵抗を極力少なくすることが要求され、離型が難しいという問題がある。

これに対し、特許文献１〜３に開示の技術では、振動子を成形物に直接接触させているため、成形物の全体に振動が与えられる。そのため、成形物が薄肉のレンズである場合、レンズに損傷を与えやすい。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形装置は、樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面と前記第２の転写面との間に供給された前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与手段を備え、前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴としている。

上記の構成によれば、第１の成形金型の第１の転写面と第２の成形金型の第２の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化手段によって硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料が硬化してから、移動手段によって第１の転写面を樹脂成形物から引き離すまでの間に、第１の振動付与手段によって、第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、第１の転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、樹脂成形物と第１の転写面とが離れる起点となる。また、振動は第１の成形金型の側面から付与されるため、第１の成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物と第１の転写面とを容易に引き離すことができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置を実現することができる。また、本発明は、樹脂材料に負荷をかけることなく離型することができるので、複雑な形状を有するレンズの成形に特に好適である。また、上記の構成によれば、樹脂成形物の非光学面のみに空隙が形成されるので、離型時または取り出し時における、光学面への負荷をさらに低減することができる。そのため、樹脂成形物の性能への影響を最小限に抑えることができる。

本発明に係る樹脂成形装置では、前記第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第２の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与手段を備えることが好ましい。

第１の転写面を樹脂成形物から引き離した後、樹脂成形物を第２の成形金型から取り出すまでの間に、第２の振動付与手段によって第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、第２の転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、樹脂成形物と第２の転写面とが離れる起点となる。また、振動は第２の成形金型の側面から付与されるため、第２の成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物を第２の成形金型から容易に取り出すことができる。

本発明に係る樹脂成形装置は、基板と、樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、前記基板と前記成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記基板と前記転写面との間に供給された前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与手段を備え、前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴としている。

上記の構成によれば、基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化手段によって硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料が硬化してから、移動手段によって転写面を樹脂成形物から引き離すまでの間に、第１の振動付与手段によって、成形金型の側面から振動を付与することにより、転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、樹脂成形物と転写面とが離れる起点となる。また、振動は成形金型の側面から付与されるため、成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物と転写面とを容易に引き離すことができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置を実現することができる。また、本発明は、樹脂材料に負荷をかけることなく離型することができるので、複雑な形状を有するレンズの成形に特に好適である。また、上記の構成によれば、樹脂成形物の非光学面のみに空隙が形成されるので、離型時または取り出し時における、光学面への負荷をさらに低減することができる。そのため、樹脂成形物の性能への影響を最小限に抑えることができる。

本発明に係る樹脂成形装置では、前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与手段を備えることが好ましい。

転写面を樹脂成形物から引き離した後、樹脂成形物を基板から取り出すまでの間に、第２の振動付与手段によって基板の側面から振動を付与することにより、基板と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、樹脂成形物と基板とが離れる起点となる。また、振動は基板の側面から付与されるため、基板の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物を基板から容易に取り出すことができる。

本発明に係る樹脂成形装置では、前記第１の振動付与手段と前記第２の振動付与手段とは、同一の部材であることが好ましい。

本発明に係る樹脂成形装置では、前記振動は、超音波振動であることが好ましい。

成形金型または基板に付与される振動の周波数が大きいほど、振動付与時の、転写面または基板の面方向の力に対する離型後の樹脂成形物の速度を抑えることができる。そのため、上記振動を超音波振動とすることにより、樹脂成形物への負荷を抑制することができる。

本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面と第２の成形金型の第２の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第１の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、前記樹脂成形物を前記第２の成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与工程を有し、前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第２の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与工程を有することを特徴としている。

上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型の第１の転写面と第２の成形金型の第２の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化手段によって硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程と離型工程との間に、第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、第１の転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、離型工程において、樹脂成形物と第１の転写面とが離れる起点となる。また、振動は第１の成形金型の側面から付与されるため、第１の成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物と第１の転写面とを容易に引き離すことができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形方法を実現することができる。

さらに、上記の構成によれば、離型工程と取り出し工程との間に、第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、第２の転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、取り出し工程において、樹脂成形物と第２の転写面とが離れる起点となる。また、振動は第２の成形金型の側面から付与されるため、第２の成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物を第２の成形金型から容易に取り出すことができる。

本発明に係る樹脂成形方法は、基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、前記樹脂成形物を前記基板から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、前記樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する成形金型振動付与工程を有し、前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する基板振動付与工程を有することを特徴としている。

上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化手段によって硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程と離型工程との間に、成形金型の側面から振動を付与することにより、転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、離型工程において、樹脂成形物と転写面とが離れる起点となる。また、振動は成形金型の側面から付与されるため、成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物と転写面とを容易に引き離すことができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形方法を実現することができる。

さらに、上記の構成によれば、離型工程と取り出し工程との間に、基板の側面から振動を付与することにより、基板と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、取り出し工程において、樹脂成形物と基板とが離れる起点となる。また、振動は基板の側面から付与されるため、基板の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物を基板から容易に取り出すことができる。

本発明に係る樹脂成形方法は、基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記基板を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、前記樹脂成形物を前記成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、前記樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する基板振動付与工程を有し、前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する成形金型振動付与工程を有することを特徴としている。

上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化手段によって硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程と離型工程との間に、基板の側面から振動を付与することにより、基板と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、離型工程において、樹脂成形物と基板とが離れる起点となる。また、振動は基板の側面から付与されるため、基板の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物と基板とを容易に引き離すことができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形方法を実現することができる。

さらに、上記の構成によれば、離型工程と取り出し工程との間に、成形金型の側面から振動を付与することにより、転写面と樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙が形成される。この空隙は、取り出し工程において、樹脂成形物と転写面とが離れる起点となる。また、振動は成形金型の側面から付与されるため、成形金型の一部のみが振動する。このように、振動が樹脂成形物に間接的に付与されるので、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時の樹脂成形物への負荷を低減させることができる。よって、樹脂成形物を成形基板から容易に取り出すことができる。

本発明に係る樹脂成形方法では、前記振動は、超音波振動であることが好ましい。

本発明に係る樹脂成形方法では、前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることが好ましい。

本発明は、樹脂材料に負荷をかけることなく離型することができるので、複雑な形状を有するレンズの成形に特に好適である。

本発明に係る樹脂成形装置では、前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことが好ましい。

上記の構成によれば、樹脂成形物の非光学面のみに空隙が形成されるので、離型工程または取り出し工程における、光学面への負荷をさらに低減することができる。そのため、樹脂成形物の性能への影響を最小限に抑えることができる。

以上のように、本発明に係る樹脂成形装置は、樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面と前記第２の転写面との間に供給された前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与手段を備え、前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されない構成である。また、本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面と第２の成形金型の第２の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第１の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、前記樹脂成形物を前記第２の成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与工程を有し、前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第２の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与工程を有する構成である。

したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を実現できるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。本発明の実施形態に係るレンズの成形工程の手順を示すフローチャートである。一方の成形金型の転写面に樹脂材料を供給した状態を示す図である。樹脂材料に他方の成形金型の転写面を押し当てて、樹脂材料を加熱硬化させている状態を示す図である。上記他方の成形金型の側面から超音波振動を付与している状態を示す図である。上記他方の成形金型の転写面をレンズから引き離した状態を示す図である。上記一方の成形金型の側面から超音波振動を付与している状態を示す図である。上記一方の成形金型からレンズを取り出している状態を示す図である。（ａ）は、離型時の初期圧力を示すプレス力と、離型に必要な力を示す離型力との関係を示す表であり、（ｂ）は、当該関係を示すグラフである。成形金型の変形例を示す図である。本発明の実施形態の変形例に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。従来のレンズ成形装置の成形金型を示す図である。従来の他のレンズ成形装置の成形金型を示す図である。

本発明の実施の一形態について、図１〜図１０に基づいて説明すれば以下のとおりである。

（レンズ成形装置の構成）
図１は、本実施形態に係るレンズ成形装置（樹脂成形装置）１００の構成を示す図である。レンズ成形装置１００は、樹脂材料からレンズを成形する装置であり、成形金型１、成形金型２、支持装置３、加熱装置４、超音波振動子５および共振装置６を備えている。

成形金型１は、特許請求の範囲に記載の第１の成形金型に相当するものであり、支持装置３によって支持されている。また、成形金型２は、特許請求の範囲に記載の第２の成形金型に相当するものであり、加熱装置４上に設けられている。支持装置３は、伸縮可能なアーム３ａを備えており、成形金型１を図中上下に移動させることができる。なお、支持装置３は、特許請求の範囲に記載の移動手段に相当する。

成形金型１は、樹脂材料に所定のレンズ形状を転写するための転写面１ａを有しており、転写面１ａの中心部には、非球面形状の凹部が形成されている。同様に、成形金型２も、樹脂材料に所定のレンズ形状を転写するための転写面２ａを有しており、転写面２ａの中心部には、非球面形状の凹部が形成されている。転写面１ａと転写面２ａとは、互いに対向している。

加熱装置４は、特許請求の範囲に記載の硬化手段に相当するものであり、成形金型２を加熱することにより、転写面１ａと転写面２ａとの間に供給された樹脂材料を硬化させる。加熱の開始／終了は、シーケンスプログラム等によって制御してもよいし、手動で制御してもよい。

超音波振動子５は、特許請求の範囲に記載の第１の振動付与手段および第２の振動付与手段に相当するものであり、共振装置６から与えられる信号に応じて超音波の振動を発生する。超音波振動子５は、成形金型１の側面１ｂおよび成形金型２の側面２ｂに取り付け可能となっている。

（レンズの成形工程）
続いて、レンズ成形装置１００におけるレンズの成形工程について、図２〜図８を参照して説明する。

図２は、本実施形態に係るレンズの成形工程の手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、樹脂材料７を成形金型１の転写面１ａと成形金型２の転写面２ａとの間に供給する。例えば、図３に示すように、ディスペンサ８を用いて、樹脂材料７を成形金型２の転写面２ａ上の注入する。樹脂材料７は、加熱されることにより硬化する熱硬化性樹脂である。

続いて、図４に示すように、樹脂材料７に成形金型１の転写面１ａを押し当てる（ステップＳ２）。この状態で、加熱装置４によって成形金型２を加熱する。これにより、樹脂材料７が硬化する（ステップＳ３、樹脂材料硬化工程）。

続いて、加熱を停止して、樹脂材料７を冷却する（ステップＳ４）。これにより、レンズ１７が成形される。

続いて、図５に示すように、成形金型１の側面１ｂに超音波振動子５を取り付けて、共振装置６から信号を出力することにより、超音波振動子５を振動させる。これにより、超音波振動子５は、側面１ｂから例えば２７ｋＨｚの超音波振動を付与し、成形金型１は、レンズ１７の径方向（剪断方向、転写面１ａの面方向）に振動する（ステップＳ５、第１の振動付与工程）。この振動により、成形金型１は剪断方向に局所的に弾性変形して、転写面１ａとレンズ１７との間では局所的にズレが生じる。これにより、成形金型１の転写面１ａとレンズ１７との間の付着力が低下するとともに、レンズ１７の表面の少なくとも一部が転写面１ａから僅かに剥離し、転写面１ａとレンズ１７との間の少なくとも一部に空隙が形成される。

続いて、図６に示すように、成形金型１の転写面１ａをレンズ１７から引き離す（ステップＳ６、離型工程）。上記のように、転写面１ａとレンズ１７との間の少なくとも一部に空隙が形成されているため、離型時に、この空隙が転写面１ａとレンズ１７との境界全体に拡がる。そのため、レンズ１７へ負荷をかけることなく、成形金型１をレンズ１７から容易に離型することができる。

続いて、図７に示すように、成形金型２の側面２ｂに超音波振動子５を取り付けて、共振装置６から信号を出力することにより、超音波振動子５を振動させる。これにより、超音波振動子５は、側面２ｂから例えば２７ｋＨｚの超音波振動を付与し、成形金型２は、レンズ１７の径方向（剪断方向、転写面２ａの面方向）に振動する（ステップＳ７、第２の振動付与工程）。この振動により、成形金型２は剪断方向に局所的に弾性変形して、転写面２ａとレンズ１７との間では局所的にズレが生じる。より具体的には、転写面２ａの面粗さが細かいために、レンズ１７を転写面２ａに真空の空隙が形成される。これにより、成形金型２の転写面２ａとレンズ１７との間の付着力が低下するとともに、レンズ１７の表面の少なくとも一部が転写面２ａから僅かに剥離し、転写面２ａとレンズ１７との間の少なくとも一部に空隙が形成される。

続いて、図８に示すように、成形金型２からレンズ１７を取り出す（ステップＳ８、取り出し工程）。上記のように、転写面２ａとレンズ１７との間の少なくとも一部に空隙が形成されているため、取り出し時に、この空隙が転写面２ａとレンズ１７との境界全体に拡がる。そのため、レンズ１７へ負荷をかけることなく、成形金型２からレンズ１７を容易に取り出すことができる。

上記のように、ステップＳ６（離型工程）の前、および、ステップＳ８（取り出し工程）の前に、成形金型１・２にレンズ１７の径方向の振動を付与することにより、転写面１ａ・２ａとレンズ１７との間に、局所的な空隙が生じる。この空隙が、レンズ１７と転写面１ａ・２ａとが離れる起点となるため、レンズ１７と転写面１ａ・２ａとを容易に引き離すことができる。

なお、上記の成形工程では、先に成形金型１をレンズから引き離し、その後、成形金型２からレンズを取り出していたが、これに限定されず、先に成形金型２をレンズから引き離し、その後、成形金型１からレンズを取り出してもよい。すなわち、第１の振動付与工程と第２の振動付与工程とを逆にしてもよい。このように、離型工程後にレンズを残したい成形金型と接するレンズ面とは反対側のレンズ面に接する成形金型に対して、先に超音波振動を加えることで、レンズの取り出し位置を制御することができる。

（離型力の低減効果）
図９（ａ）は、離型時の初期圧力（転写面を樹脂材料に押し付ける力）を示すプレス力と、離型に必要な力を示す離型力との関係を示す表であり、図９（ｂ）は、当該関係をグラフ化したものである。図９（ｂ）において、離型前に２７ｋＨｚの超音波振動を成形金型に付与する本実施形態の方法における離型力を実線で示し、超音波振動を付与しない通常方法おける離型力を破線で示す。このグラフから分かるように、離型前に超音波振動を付与することにより、離型力を約７０％低減させることができた。

また、本実施形態では、成形金型の側面から超音波振動を付与しているため、成形金型の一部のみが振動する。そのため、成形金型の転写面全体を振動させる従来構成に比べ、振動付与時のレンズへの負荷を低減させることができる。

さらに、ステップＳ５では、図５に示すように、空隙が、レンズ１７の非光学面１７ｂと非光学面１７ｂに接する転写面１ａとの間の少なくとも一部に形成され、レンズ１７の光学面１７ａと転写面１ａとの間には形成されないようにすることが好ましい。同様に、ステップＳ７では、図７に示すように、空隙が、レンズ１７の非光学面１７ｂと非光学面１７ｂに接する転写面１ａとの間の少なくとも一部に形成され、レンズ１７の光学面１７ａと転写面１ａとの間には形成されないようにすることが好ましい。ここで、光学面とは、レンズ１７の光スポット形成に関与する面を意味し、非光学面とは、レンズ１７の光スポット形成に関与しない面を意味する。非光学面は光学面の外周側に形成され、例えば、平坦なフランジ部で構成される。

このように、レンズ１７の非光学面１７ｂのみに空隙が形成されるように、超音波振動の強さを制御することにより、光学面１７ａへの負荷をさらに低減し、レンズ１７の性能への影響を最小限に抑えることができる。

このように、本実施形態に係るレンズ成形装置１００は、複雑な形状を有するレンズを高精度かつ容易に成形することができる。また、樹脂材料のマージンが広がり、偏肉性が大きく、非球面量が大きなレンズも容易に成形することができる。

なお本実施形態では、レンズ成形に用いられる成形金型１・２は、１つのレンズを成形する金型であったが、例えば図１０に示す成形金型１１・１２のように、複数のアレイレンズを成形する金型を用いてもよい。

（レンズへの負荷）
続いて、超音波振動の付与時にレンズにかかる負荷について説明する。超音波振動は、転写面と垂直な方向の成分も含まれるが、レンズの径方向（転写面の面方向）の成分が支配的である。そのため、レンズと転写面との間には、主に剪断離型力が発生する。超音波振動がレンズの径方向の単振動であり、超音波振動の振幅をＡ、超音波振動の周波数をｆとすると、レンズの転写面に対する変位量ｚは、

となる。また、超音波振動の速度ｖ、超音波振動の加速度ａはそれぞれ、

である。

転写面の面方向に働く力の最大値をＦとすると、

となる。ここで、Ｍはレンズの質量、Ｓはレンズの面積、ｈはレンズの厚み、ρはレンズの密度である。また、レンズの単位面積あたりに働く力の最大値をＰとすると、

となる。

一方、速度の最大値は、

となる。ここで、速度と加速度とは位相がπ／２ずれているため、加速度が最大となる時には速度は０となる。よって、転写面の面方向の単位面積あたりの力Ｐが、離型に必要な力の最小値に近いほど、離型後のレンズの速度は小さくなる。また、周波数ｆが大きいほど、転写面の面方向の力に対する、離型後のレンズの速度を抑えることができる。したがって、レンズと転写面との間に発生する剪断離型力が、離型に必要な力の最小値に近いほど、かつ、超音波振動の周波数が大きいほど、レンズへの負荷を抑制することができる。

そのため、レンズおよび成形金型の材質にもよるが、離型工程および取り出し工程の前に、成形金型または基板に付与する振動は、２０〜６０ｋＨｚの超音波振動が好ましい。

（変形例）
続いて、本実施形態の変形例について説明する。なお、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１１は、本実施形態の変形例に係るレンズ成形装置２００の構成を示す図である。レンズ成形装置２００は、図１に示すレンズ成形装置１００において、成形金型２を基板９に置き換えた構成である。基板９は、加熱装置４上に設けられており、基板９の側面９ａに超音波振動子５を取り付けることができる。

レンズ成形装置２００におけるレンズの成形工程は、レンズ成形装置１００におけるものと略同一である。すなわち、基板９と成形金型１の転写面１ａとの間に樹脂材料を供給し、転写面１ａを樹脂材料に押し当てた状態で、樹脂材料を加熱して硬化させ、レンズを形成する。続いて、超音波振動子５によって成形金型１の側面１ｂから超音波振動を付与することにより、転写面１ａとレンズとの間の少なくとも一部に空隙を形成し（成形金型振動付与工程）、その後、転写面１ａをレンズから引き離す。続いて、超音波振動子５によって基板９の側面９ａから超音波振動を付与することにより、基板９とレンズとの間の少なくとも一部に空隙を形成し（基板振動付与工程）、その後、レンズを基板９から取り出す。

このように、転写面１ａをレンズから引き離す前、および、レンズを基板９から取り出す前に、成形金型１および基板９にレンズの径方向の振動を付与することによりレンズと転写面１ａおよび基板９との間に、局所的な空隙が生じる。この空隙が、レンズと転写面１ａおよび基板９とが離れる起点となるため、レンズと転写面１ａおよび基板９とを容易に引き離すことができる。

なお、レンズ成形装置２００におけるレンズの成形工程では、成形金型振動付与工程と基板振動付与工程とを逆にしてもよい。すなわち、樹脂材料が硬化してレンズが形成された後、先に、超音波振動子５によって基板９の側面９ａから超音波振動を付与することにより、基板９とレンズとの間の少なくとも一部に空隙を形成し、その後、成形金型１を上昇させて基板９をレンズから引き離す。その結果、レンズは、成形金型１の転写面１ａに付着た状態となる。続いて、レンズの側面を支持部材等によって支持しながら、超音波振動子５によって成形金型１の側面１ｂから超音波振動を付与することにより、転写面１ａとレンズとの間の少なくとも一部に空隙を形成し、その後、レンズを転写面１ａから取り出す。

（付記事項）
上述した実施形態では、成形金型または基板に超音波振動を付与していたが、成形金型または基板に付与する振動は、超音波振動に限定されない。レンズと転写面または基板との間に空隙を形成できるのであれば、２０ｋＨｚ未満の音波振動であってもよい。

また、上述した実施形態では、１つの超音波振動子によって、２つの成形金型、または、成形金型および基板に超音波振動を付与していたが、別々の超音波振動子によって、２つの成形金型、または、成形金型および基板に超音波振動を付与してもよい。すなわち、特許請求の範囲に記載の第１および第２の振動付与手段は、同一の部材であってもよいし、別々の部材であってもよい。また、超音波振動子は、スライド機構によって移動可能であってもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、レンズ成形装置だけでなく、レンズ以外のあらゆる樹脂成形物を成形するための装置に適用することができる。

１成形金型
１ａ転写面
１ｂ側面
２成形金型
２ａ転写面
２ｂ側面
３支持装置
３ａアーム
４加熱装置
５超音波振動子
６共振装置
７樹脂材料
８ディスペンサ
９基板
９ａ側面
１１成形金型
１２成形金型
１７レンズ
１７ａ光学面
１７ｂ非光学面
１００レンズ成形装置
２００レンズ成形装置

Claims

樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、
前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、
前記第１の転写面と前記第２の転写面との間に供給された前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与手段を備え、
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、
前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、
前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴とする樹脂成形装置。
前記第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第２の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置。
基板と、
樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、
前記基板と前記成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、
前記基板と前記転写面との間に供給された前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与手段を備え、
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、
前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、
前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴とする樹脂成形装置。
前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置。
前記第１の振動付与手段と前記第２の振動付与手段とは、同一の部材であることを特徴とする請求項２または４に記載の樹脂成形装置。
前記振動は、超音波振動であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂成形装置。
第１の成形金型の第１の転写面と第２の成形金型の第２の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記第１の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、
前記樹脂成形物を前記第２の成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、
樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与工程を有し、
前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記第２の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第２の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第２の振動付与工程を有することを特徴とする樹脂成形方法。
第１の成形金型の第１の転写面と第２の成形金型の第２の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記第１の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、
前記樹脂成形物を前記第２の成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、
樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記第１の成形金型の側面から振動を付与することにより、前記第１の転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する第１の振動付与工程を有し、
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、
前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、
前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴とする樹脂成形方法。
基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、
前記樹脂成形物を前記基板から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、
前記樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する成形金型振動付与工程を有し、
前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する基板振動付与工程を有することを特徴とする樹脂成形方法。
基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、
前記樹脂成形物を前記基板から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、
前記樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する成形金型振動付与工程を有し、
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、
前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、
前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴とする樹脂成形方法。
基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記基板を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、
前記樹脂成形物を前記成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、
前記樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する基板振動付与工程を有し、
前記離型工程と前記取り出し工程との間に、前記成形金型の側面から振動を付与することにより、前記転写面と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する成形金型振動付与工程を有することを特徴とする樹脂成形方法。
基板と成形金型の転写面との間に供給された樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記基板を前記樹脂成形物から引き離す離型工程と、
前記樹脂成形物を前記成形金型から取り出す取り出し工程とを有する樹脂成形方法であって、
前記樹脂材料硬化工程と前記離型工程との間に、前記基板の側面から振動を付与することにより、前記基板と前記樹脂成形物との間の少なくとも一部に空隙を形成する基板振動付与工程を有し、
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであり、
前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、
前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴とする樹脂成形方法。
前記振動は、超音波振動であることを特徴とする請求項７、９および１１のいずれか１項に記載の樹脂成形方法。
前記振動は、超音波振動であることを特徴とする請求項８、１０および１２のいずれか１項に記載の樹脂成形方法。
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることを特徴とすることを特徴とする請求項７、９、１１および１３のいずれか１項に記載の樹脂成形方法。
前記レンズは、光学面と、当該光学面の外周側に形成される非光学面とを有し、
前記空隙は、前記非光学面と当該非光学面に接する面との間の少なくとも一部に形成され、前記光学面と当該光学面に接する面との間には形成されないことを特徴とする請求項１５に記載の樹脂成形方法。