JP5503115B2 - 造形物の製造方法及び造形物製造システム - Google Patents
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Description
を有し、前記マスタ材料に前記転写形状を転写する転写工程を、前記変形工程において前記転写体が前記マスタ材料に接触する位置が、先に前記転写体が前記マスタ材料に接触した位置と異なる位置となるように複数回繰り返し、光硬化性樹脂からなる造形材料を用い、前記造形物製造工程は、前記反対形状面が互いに対向するように配置され、同形状又は互いに異なる形状の前記反対形状面を有する2つの前記スタンパの間に存する造形材料を前記2つのスタンパの間から照射される光によって硬化する工程又は前記スタンパと、前記スタンパの反対形状面に対向するように配置された対向部材との間に存する造形材料を前記スタンパと前記対向部材との間から照射される光で硬化する硬化工程を有する造形物の製造方法である。
請求項8に係る本発明は、造形物が備える造形面と同形状からなる転写面を少なくとも1つ有するマスタを製造するために用いられるマスタ製造装置と、前記マスタ製造装置で製造されたマスタが有する転写面の反対形状からなる反対形状面を有し、前記反対形状面を造形材料に転写して造形物を造形するために用いられるスタンパを製造するスタンパ製造装置と、前記反対形状面を造形材料に転写して、前記造形物を製造する造形物製造装置と、を有し、前記マスタ製造装置は、前記マスタを製造するために用いられるマスタ材料を支持する支持部と、前記支持部に支持された前記マスタ材料に接触可能に設けられ、転写形状が形成された転写体と、前記支持部に支持された前記マスタ材料と前記転写体とを、当接させ離間させるように、前記支持部及び前記転写体との少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、前記マスタ材料の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写形状に倣って変形した部分を硬化させる硬化装置と、前記転写体が前記マスタ材料に接触する位置が、先に前記転写体が前記マスタ材料に接触した位置と異なる位置となるように前記移動装置を駆動させ、前記マスタ材料の互いに異なる位置に前記転写形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、を有し、光硬化性樹脂からなる造形材料を用い、前記造形物製造装置は、前記スタンパ製造装置により製造されたスタンパと、前記スタンパの反対形状面に対向するように配置された対向部材と、前記スタンパと前記対向部材との間に存する造形材料に対して前記スタンパと前記対向部材との間から照射する光照射装置と、を有する造形物製造システムである。
図1には、本発明が適用される第1の光学部品製造システム5が示されている。また、図2には、本発明が適用される第1の光学部品製造システム5を用いて造形物として用いられるレンズが製造される工程が示されている。
図3(d)に示されるように、レンズアレイ650は、それぞれが造形面として用いられる第1の光学機能面652と、第2の光学機能面654とを有し、第1の光学機能面652には、光学部品部として用いられる複数の凸レンズ部656が整列した状態で形成され、第2の光学機能面654には、光学部品部として用いられる複数の凹レンズ部658が整列して成形されている。
第1のスタンパ620、及び第2のスタンパ626を製造するには、図3(b)に示されるように、マスタ600の第1の転写面602、及び第2の転写面604に、電鋳によって例えばNi(ニッケル)等の金属イオンをそれぞれ堆積させ、その後、金属イオンの堆積によって造られた第1のスタンパ620、及び第2のスタンパ626を、マスタ600から離間する。
カメラ720は、レンズ700に受光素子722が装着されることによる製造される。受光素子722は、例えばCOMSセンサからなり、フォトダイオード領域724を有していて、入力された光を電気的信号に変換することによって映像を記録するために用いられる素子である。受光素子722としては、COMSセンサに替えて、例えばCCDセンサ等を用いることもできる。
カメラ720の上方から光が入射されると、光は、レンズ700において収束するように屈折し、フォトダイオード領域724へと入射され、入射された光がフォトダイオード領域724によって電気的信号に変換される。
図7に示されるように、ウエハWは、基板W1の上方に、保持板W2が重ねられた構造をしている。基板W1は、例えば光が透過することができる材料であるガラスからなり、その厚さt1は、例えば400μである。保持板W2は、例えば液体からなり、流動性が高い硬化前の光硬化性樹脂を所定の位置に保持するために用いられ、例えばシリコンからなり、その厚さt2は、例えば725μであり、上方から下方に貫通する貫通孔hが複数形成されている。それぞれの貫通孔hは、例えば、上方から下方に向かって狭くなるすり鉢形状をしている。
先述の実施形態に係るウエハWは、基板W1と保持板W2とが積層されるようになっていたのに対して、この第2の変形例では、ウエハWは、保持板W2を有せず、基板W1からなる。尚、先述の実施形態に係るウエハWと同一部分については、図9に同一番号を付して説明を省略する。
図10に示されるように、制御装置200は、検知装置72で撮影された画像を認識する画像認識装置202を介して検知装置72からの出力が入力される主制御部204を有する。主制御部204は、モータ制御回路206を制御することで、y軸モータ32、x軸モータ56、支持部材用z軸モータ64、及びθ軸モータ34を制御する。また、主制御部204は、光源駆動回路208を制御することで光源70を制御する。また、主制御部204は、モータ制御回路210を制御することで検知装置用z軸モータ80を制御する。また、主制御部204は、バルブ駆動回路212を制御することで、バルブ38を制御する。また、主制御部204は、駆動源制御回路214を制御することで、駆動源18を制御する。
一連の工程がスタートすると、ステップS102で、支持台14にウエハWを載置する載置工程が実行される。次のステップS104では、ウエハWに光硬化性樹脂を塗布する光硬化性樹脂塗布工程が実行される。光硬化樹脂塗布工程では、主制御部204は、バルブ駆動回路212を制御して、バルブ38を予め定められた時間、開いた状態とし、ウエハWの表面に光硬化性樹脂を供給させる。光硬化性樹脂の供給が完了した後、主制御部204は、駆動源制御回路214を制御して駆動源18を予め定められた時間、駆動させる。駆動源18が駆動することで、支持台14が回転し、支持台14に載置されたウエハWに供給された光硬化性樹脂が、遠心力によってウエハWの表面に略均一に拡散した状態となる。
転写工程がスタートすると、ステップS106aでウエハWに塗布された光硬化性樹脂を、転写体62に形成された転写形状に倣って変形させる変形工程が実行される。すなわち、ステップS106aでは、主制御部204は、モータ制御回路206を制御して、y軸モータ32、x軸モータ56、支持部材用z軸モータ64、及びθ軸モータ34を駆動させ、ウエハWに塗布された光硬化性樹脂の所定の位置と転写体62とが接触し、光硬化性材料を変形させるように、転写体62及び支持台14の少なくとも一方を移動させる。
スタンパ製造装置300は、容器302を有し、容器302内にNiメッキ液からなる電解液304がたくわえられている。また、容器302の例えば底部には、電解液304を加熱し、電解液304の温度を適温に保つための加熱装置306が取り付けられている。電解液304中には、Niペレット308が配置されている。また、スタンパ製造装置300は、Niペレット308を陽極として、スパッタ等によって表面に導電膜が形成されたマスタ600を陰電極とする電源310を有している。
図14に示されるように、レンズアレイ製造装置400は、基台404を有し、基台404の上に支持台406が取り付けられ、支持台406には、例えばモータ等の駆動源408に連結され、スピンコート用の回転テーブルとして用いられる回転台410が取り付けられている。回転台410には、例えば、第1のスタンパ620が載置される。
例えば、4個の光照射装置416(図15では2個を図示)から、第1のスタンパ620と第2のスタンパ626との間に存する光硬化性樹脂に向けて光が照射されると、図15に示すように、ともにNiからなる第1のスタンパ620の第1の反対形状面622と第2のスタンパ626の第2の反対形状面628との間で反射するようにして光線が光硬化性樹脂の間で拡散し、光硬化性樹脂が硬化する。
レンズアレイ680を製造する場合は、図16に示すように、回転台410として表面が鏡面加工されたものを用い、回転台410をレンズアレイ650に対向する対向部材として用いる。そして、回転台410の表面に、例えばガラス基板等の光を透過する材質からなる基板644を載置し、基板644の上に光硬化樹脂を拡散させ、拡散した状態の光硬化性樹脂の上に重ねるようにスタンパ640を載置する。そして、この状態で、例えば4個の光照射装置416(図16では2個を図示)から、スタンパ640と基板644との間に存する光硬化性樹脂に向けて光が照射されると、図16に示すように、Niからなるスタンパ640の下向きの面(反対形状面642)と、鏡面加工された回転台410の表面との間で反射するようにして光線が光硬化性樹脂の間で拡散し、光硬化性樹脂が硬化する。
先述のレンズアレイ製造装置400は、レンズアレイ650等のレンズアレイの材料として光硬化性樹脂を用い、この光硬化性樹脂を硬化させる工程を実現させることができるようになっていた。これに対して、この変形例に係るレンズアレイ製造装置400は、レンズアレイの材料として熱硬化性樹脂を用い、熱硬化性樹脂を硬化させる工程を実現することができるようになっている。
分離装置500は、例えばレンズアレイ650、680が載置される載置台502と、載置台502に載置されたレンズアレイ650等にレーザ光線を照射して、レンズアレイ650等を切断し、分離するレーザ照射装置504とを有している。レーザ照射装置504は、例えばロボットアームからなる移動装置506に移動可能に支持されるとともに、レーザ光源508が取り付けられている。
これ対して、この第2の光学部品製造システム5では、図20に示されるように、まず、ステップS200でスタンパが製造され、次のステップS300でレンズアレイが製造され、次のステップS400でレンズが製造され、ステップS400で製造されたレンズで、例えばカメラが製造される。すなわち、先述の第1の光学部品製造システム5とは異なり、この第2の光学部品製造システム5では、マスタの製造がなされない。
レンズ700を製造するには、まず、図21(c)に示されるようにスタンパ640が製造される。次に、図21(d)に示されるようにレンズアレイ680が製造される。次に、図21(g)に示されるように、必要に応じて複数のレンズアレイ650や、レンズアレイ650と他のレンズアレイとが接合されてなる接合レンズアレイ690が製造される。そして、図21(h)に示されるように、接合レンズアレイ690が分割されてレンズ700とされる。
先述の第1の光学部品製造システム5では、製造されるスタンパの材質はNiであり、製造されるスタンパは光を透過しないものであった。これに対して、この第2の光学部品製造システム5で製造されるスタンパ640は、光を透過する材料を用いて製造され、光を透過することができるものとなっている。光を透過する材料としては、樹脂が用いられる。また、スタンパ640は、造形物として用いられるレンズアレイ680の光学機能面682の反対形状からなる反対形状面642を有する。反対形状面642には、レンズアレイ680が有する凸レンズ部684と反対形状であって形状、凸レンズ部684と同数の凹部643が、凸レンズ部684と同間隔で成形されている。
すなわち、第1の光学部品製造システム5において、造形装置10でマスタ600が製造された際の工程と同様の工程を経て、複数の凹部643を有するスタンパ640が形成される。但し、スタンパ640を形成する際には、光透過性を有する樹脂が用いられる。
レンズアレイ680は、先述の第1の光学部品製造システム5で製造されるレンズアレイ680と同じものであり、造形面として用いられる光学機能面682を有している。光学機能面682には、光学部品部として用いられる複数の凸レンズ部684が整列した状態で成形されている。先述のように、レンズアレイ680は、レンズアレイ製造装置400で製造される。レンズアレイ製造装置400によるレンズアレイ680の製造の詳細は後述する。
先述の第1の光学部品製造システム5においては、レンズアレイ製造装置400の光照射装置416は、例えば90度間隔で4個等、回転台410の周囲に複数個が、レンズアレイ680等の製造に用いられる光硬化性樹脂の横方向から、該樹脂に対して光を照射するように配置されていた。これに対して、この第2の光学部品製造システム5が有するレンズアレイ製造装置400においては、光照射装置416は、レンズアレイ680等の製造に用いられる光硬化性樹脂の上側(基台404の逆側)から、該樹脂の全体に光を照射することができるように、例えば1つが配置されている。
光照射装置416から光が照射されると、図23に示すように、光透過性を有するスタンパ640を通過した光が光硬化性樹脂の全域に到達し、光硬化性樹脂は未硬化の部分を残すことなく硬化する。
先述の第2の光学部品製造システム5が有するレンズアレイ製造装置400では、光照射装置416は、光硬化性樹脂の上側(基台404の逆側)に、例えば1つが配置されていた。これに対して、この第1の変形例に係るレンズアレイ製造装置400では、光照射装置416は、例えば90度間隔で4個、又は45度間隔で8個等、回転台410の周囲に複数個が、レンズアレイ680等の製造に用いられる光硬化性樹脂の横方向から、該樹脂に対して光を照射するように配置されている。また、この第1の変形例に係るレンズアレイ製造装置400では、回転台410として、光を反射することができるように、上向きの面が鏡面加工されたものが用いられる。
この第1の変形例では、図25に示すように、例えば8個の光照射装置416(図25では2個を図示)から、第2のスタンパ626と基板644との間に光が照射されると、第2のスタンパ626と鏡面加工された回転台410との間で反射するようにして、光線が光硬化性樹脂の間で拡散し、光硬化性樹脂が硬化する。この際、回転台410で反射した光は、スタンパ640を通過して光硬化性樹脂に到達する。
先述の第2の光学部品製造システム5が有するレンズアレイ製造装置400では、光照射装置416によって光硬化性樹脂の上方から光の照射がなされ、先述の第1の変形例に係るレンズアレイ製造装置400においては、光硬化性樹脂の側方から光の照射がなされた。これに対して、この第2の変形例に係るレンズアレイ製造装置400では、光硬化性樹脂の下方から光の照射がなされる。すなわち、この第2の変形例で用いられる光照射装置416は、回転台410の上向きの面に装着されていて、例えばスタンパ640等の回転台410に載置されるスタンパよりも大径の円板形状からなり、少なくとも硬化させようとする光硬化性樹脂が分布する領域よりも大きい発光領域を内部に有する発光体418が装着されている。発光体418は、図示を省略する電源からの電力の供給を受けて発光する。
この第2の変形例では、図27に示すように、発光体418が発光すると、発光体418から発せられた光が、基板644を通過し、さらにスタンパ640を通過して光硬化性樹脂に到達し、また、光硬化性樹脂を通過した光が第2のスタンパ626で反射され、再び光硬化性樹脂内に到達するため、光硬化性樹脂が硬化する。
10 造形装置
60 光照射装置
62 転写体
90 凸部
200 制御装置
300 スタンパ製造装置
302 容器
304 電解液
306 加熱装置
308 Niペレット
310 電源
400 レンズアレイ製造装置
402 樹脂供給装置
416 光照射装置
418 発光体
430 加熱装置
432 発熱体
500 分離装置
600 マスタ
602 第1の転写面
604 第2の転写面
606 凸部
608 凹部
620 第1のスタンパ
622 第1の反対形状面
626 第2のスタンパ
628 第2の反対形状面
640 スタンパ
642 反対形状面
643 凹部
644 基板
650 レンズアレイ
652 第1の光学機能面
654 第2の光学機能面
656 凸レンズ部
658 凹レンズ部
680 レンズアレイ
682 光学機能面
684 凸レンズ部
690 接合レンズアレイ
700 レンズ
720 カメラ
Claims (10)
- 造形物が備える造形面と同形状からなる転写面を少なくとも1つ有するマスタを製造するマスタ製造工程と、
前記転写面の反対形状からなる反対形状面を有するスタンパを製造するスタンパ製造工程と、
前記反対形状面を造形材料に転写して、前記造形物を製造する造形物製造工程と、
を有し、
前記マスタ製造工程は、
マスタ材料と、転写形状が形成された転写体とを互いに接触させ、前記マスタ材料を前記転写形状に倣って変形させる変形工程と、
前記マスタ材料の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、
前記マスタ材料と前記転写体とを互いに離間させる離間工程と、
を有し、
前記マスタ材料に前記転写形状を転写する転写工程を、前記変形工程において前記転写体が前記マスタ材料に接触する位置が、先に前記転写体が前記マスタ材料に接触した位置と異なる位置となるように複数回繰り返し、
光硬化性樹脂からなる造形材料を用い、
前記造形物製造工程は、
前記反対形状面が互いに対向するように配置され、同形状又は互いに異なる形状の前記反対形状面を有する2つの前記スタンパの間に存する造形材料を前記2つのスタンパの間から照射される光によって硬化する工程又は前記スタンパと、前記スタンパの反対形状面に対向するように配置された対向部材との間に存する造形材料を前記スタンパと前記対向部材との間から照射される光で硬化する硬化工程
を有する造形物の製造方法。 - 前記変形工程では、前記転写体として、前記転写形状が一箇所に形成された転写体を用いる請求項1記載の造形物の製造方法。
- 光硬化性材料からなるマスタ材料を用い、
前記硬化工程では、光を照射して前記マスタ材料を硬化させる請求項1又は2記載の造形物の製造方法。 - 熱硬化性材料からなるマスタ材料を用い、
前記硬化工程では、加熱により前記マスタ材料を硬化させる請求項1又は2記載の造形物の製造方法。 - 前記スタンパ製造工程は、
前記マスタが有する前記転写面に金属イオンを堆積させる堆積工程と、
金属イオンを堆積することにより形成されたスタンパと前記マスタとを離間させる離間工程と、
を有する請求項1乃至4いずれか記載の造形物の製造方法。 - 前記造形物として、光学部品を製造する請求項1乃至5いずれか記載の造形物の製造方法。
- 造形物が備える造形面と同形状からなる転写面を少なくとも1つ有するマスタを製造するために用いられるマスタ製造装置と、
前記マスタ製造装置で製造されたマスタが有する転写面の反対形状からなる反対形状面を有し、前記反対形状面を造形材料に転写して造形物を造形するために用いられるスタンパを製造するスタンパ製造装置と、
前記反対形状面を造形材料に転写して、前記造形物を製造する造形物製造装置と、
を有し、
前記マスタ製造装置は、
前記マスタを製造するために用いられるマスタ材料を支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記マスタ材料に接触可能に設けられ、転写形状が形成された転写体と、
前記支持部に支持された前記マスタ材料と前記転写体とを、当接させ離間させるように、前記支持部及び前記転写体との少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、
前記マスタ材料の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写形状に倣って変形した部分を硬化させる硬化装置と、
前記転写体が前記マスタ材料に接触する位置が、先に前記転写体が前記マスタ材料に接触した位置と異なる位置となるように前記移動装置を駆動させ、前記マスタ材料の互いに異なる位置に前記転写形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
を有し、
光硬化性樹脂からなる造形材料を用い、
前記造形物製造装置は、
前記反対形状が互いに対向するように配置され、同形状又は互いに異なる形状の前記反対形状を有する2つの前記スタンパと、
2つの前記スタンパの間に存する造形性材料に対して2つの前記スタンパの間から照射する光照射装置と、
を有する造形物製造システム。 - 造形物が備える造形面と同形状からなる転写面を少なくとも1つ有するマスタを製造するために用いられるマスタ製造装置と、
前記マスタ製造装置で製造されたマスタが有する転写面の反対形状からなる反対形状面を有し、前記反対形状面を造形材料に転写して造形物を造形するために用いられるスタンパを製造するスタンパ製造装置と、
前記反対形状面を造形材料に転写して、前記造形物を製造する造形物製造装置と、
を有し、
前記マスタ製造装置は、
前記マスタを製造するために用いられるマスタ材料を支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記マスタ材料に接触可能に設けられ、転写形状が形成された転写体と、
前記支持部に支持された前記マスタ材料と前記転写体とを、当接させ離間させるように、前記支持部及び前記転写体との少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、
前記マスタ材料の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写形状に倣って変形した部分を硬化させる硬化装置と、
前記転写体が前記マスタ材料に接触する位置が、先に前記転写体が前記マスタ材料に接触した位置と異なる位置となるように前記移動装置を駆動させ、前記マスタ材料の互いに異なる位置に前記転写形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
を有し、
光硬化性樹脂からなる造形材料を用い、
前記造形物製造装置は、
前記スタンパ製造装置により製造されたスタンパと、
前記スタンパの反対形状面に対向するように配置された対向部材と、
前記スタンパと前記対向部材との間に存する造形材料に対して前記スタンパと前記対向部材との間から照射する光照射装置と、
を有する造形物製造システム。 - 造形物が備える造形面の反対形状からなる反対形状面を有し、光を透過する光透過型スタンパを製造するスタンパ製造工程と、
前記反対形状面を造形材料に転写して、前記造形物を製造する造形物製造工程と、
を有し、
前記スタンパ製造工程は、
光を透過するスタンパ材料を用い、該スタンパ材料と、転写形状が形成された転写体とを互いに接触させ、前記スタンパ材料を前記転写形状に倣って変形させる変形工程と、
前記スタンパ材料の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、
前記スタンパ材料と前記転写体とを互いに離間させる離間工程と、
を有し、
前記スタンパ材料に前記転写形状を転写する転写工程を、前記変形工程において前記転写体が前記スタンパ材料に接触する位置が、先に前記転写体が前記マスタ材料に接触した位置と異なる位置となるように複数回繰り返し、
光硬化性材料からなる造形材料を用い、
前記造形物製造工程は、
前記光透過型スタンパが有する反対形状と同形状又は前記光等型スタンパが有する反対形状とは異なる形状の前記反対形状面を有し、光を反射する光反射型スタンパと前記光透過型スタンパとを前記反対形状面が互いに対向するように配置させ、前記光透過型スタンパの前記光反射型スタンパと逆側に鏡面加工物が配置させ、前記光反射型スタンパと前記光透過型スタンパとの間に存する造形材料を前記光反射型スタンパと前記光透過型スタンパとの間から照射する光によって硬化する工程
を有する造形物の製造方法。 - 造形物が備える造形面の反対形状からなる反対形状面を有し、光を透過する光透過型スタンパを製造するスタンパ製造装置と、
前記反対形状面を造形材料に転写して、前記造形物を製造する造形物製造装置と、
を有し、
前記スタンパ製造装置は、
光を透過するスタンパ材料であって、前記反対形状面を有するスタンパを製造するために用いられるスタンパ材料を支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記スタンパ材料に接触可能に設けられ、転写形状が形成された転写体と、
前記支持部に支持された前記スタンパ材料と前記転写体とを、当接させ離間させるように、前記支持部及び前記転写体との少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、
前記スタンパ材料の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写形状に倣って変形した部分を硬化させる硬化装置と、
前記転写体が前記スタンパ材料に接触する部分が、先に前記転写体が前記スタンパ材料に接触した位置と異なる位置となるように前記移動装置を駆動させ、前記スタンパ材料の互いに異なる位置に前記転写形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
を有し、
光硬化性材料からなる造形材料を用い、
前記造形物製造装置は、
前記スタンパ製造装置により製造された光透過型スタンパと、
前記光透過型スタンパが有する反対形状と同形状又は前記光等型スタンパが有する反対形状とは異なる形状の前記反対形状面を有し、光を反射し、前記光透過型スタンパと前記反対形状面が互いに対向するように配置された光反射型スタンパと、
前記光透過型スタンパの前記光反射型スタンパと逆側に配置された鏡面加工物と、
前記光透過型スタンパと前記光反射型スタンパとの間に存する造形材料に対して、前記光透過型スタンパと前記光反射型スタンパとの間から照射する光照射装置と、
を有する造形物製造システム。
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