JP6380913B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子を大量生産するのに適した光学素子の製造方法に関する。

一般的に医療検査用のチップ部品や光ピックアップ装置や撮像装置等に用いられる光学素子は、高精度を必要とされる一方、よりコストを抑制することが求められている。このような要求に対し、近年、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等のエネルギー硬化性樹脂が注目されている。エネルギー硬化性樹脂は、エネルギーを付与することにより短時間で硬化する特性を有するため、これを用いることで光学素子を安価に量産できると期待されている。特許文献１には、光硬化性樹脂を用いて光学素子を製造する技術が開示されている。また、特許文献２には、エネルギー硬化性樹脂の光学素子の製造方法に関して、支持台を決まった時間間隔で回転させながら、複数の成形工程を、支持台の所定の回転位置で順次行うことを特徴とする光学素子の製造方法が開示されている。

特許文献３には、エネルギー硬化性樹脂の製造方法に関して、光硬化樹脂を硬化させるエネルギーを最初は弱くし、次に強くすることにより面の形状を安定させる製造方法が開示されている。

特開２０１１−２４２４７８号公報 特開２００７−１４７６７９号公報 特公平７−８２１２１号公報

ところで、従来，光学素子に一般的に用いられていた熱可塑性樹脂と比較すると、エネルギー硬化性樹脂は収縮率が比較的大きいという特性がある。特に、紫外線硬化性樹脂の場合、収縮率が３％〜１０％程度と高く、被照射表面側から硬化が進行するので、比較的肉厚の製品においては硬化層の内部進行とともにヒケ等が生じ、型の形状を高精度に転写できない恐れがある。又、外観形状が確保されていた場合でも光学素子の内部に応力や歪みが残留し、実機に搭載された際に湿度や温度変化で光学特性を劣化させる恐れがある。これに対し、紫外線等の照射強度を低めればヒケなどの不具合をある程度抑制できるが、それにより硬化に必要な時間が増大し、成形時間が長くなるという問題がある。特許文献３では、光硬化樹脂を硬化させるエネルギーを最初は弱くし、次に強くすることにより面の形状を安定させているが、成形時間が長くなることは解消できていない。

これに対し特許文献１の技術によれば、光学素子の中心部から周辺部にかけて光量分布を漸減させているが、任意の一カ所に注目すれば依然として硬化層の内部進行が起こっているので、依然としてヒケを生じ易いという問題がある。又、残留応力や歪みも生じやすいことから、実機搭載時の光学特性の劣化が懸念される。

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、エネルギー硬化性樹脂の特性を考慮しつつ、均質な光学素子を成形時間を短くして大量生産できる光学素子の製造方法を提供することである。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光学素子の製造方法は、
第１の型と第２の型との間にエネルギー硬化性樹脂を供給して光学素子を成形する光学素子の製造方法であって、
前記第１の型と前記第２の型とを型締めする工程と、
前記第１の型と前記第２の型との間のエネルギー硬化性樹脂にエネルギー供給源よりエネルギーを供給して硬化させる工程と、
前記第１の型と前記第２の型とを型開きする工程と、
前記第１の型と前記第２の型との間から、成形された光学素子を取り出す工程とを有し、
前記エネルギー硬化性樹脂にエネルギーを供給して硬化させる工程において、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として第１の量Ｅ１のエネルギーを供給する第１工程と、前記第１工程後において、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として前記第１の量Ｅ１より大きい第２の量Ｅ２のエネルギーを供給する第２工程とを有する（但し、前記第１工程の供給エネルギー強度が前記第２工程の供給エネルギー強度と同じである場合には、単位時間当たりの前記第２の量Ｅ２が単位時間当たりの前記第１の量Ｅ１よりも大きい）。

本発明によれば、エネルギー硬化性樹脂の特性を考慮しつつ、均質な光学素子を大量生産できる光学素子の製造方法を提供することができる。

本実施形態における光学素子の製造装置を示す斜視図である。 光学素子の製造装置を周方向に展開して示す図である。 第２の処理部Ｂにおける下型ＭＤ２の周辺を示す斜視図である。 光硬化性樹脂ＰＬが受ける硬化光積分量（照射時間×照射強度）をハッチングで示すグラフである。 パルス状の照射により光硬化性樹脂ＰＬが受ける硬化光積分量（照射時間×照射強度）を示すグラフである。 下金型ＭＤ２の変形例を示す図である。

本実施形態において製造される「光学素子」としては、医療検査用のチップ部品や、撮像用の光学素子以外に、プロジェクタ用のミラー、照明用の光学素子などがある。光学素子はレンズに限られないが、例えばレンズである場合、フランジ一体タイプでも、フランジ別体タイプでも良い。又、複数の光軸を有する一体型レンズであっても良い。レンズ形状としては種々の形態が考えられ、例えば凸レンズ、凹レンズ、薄肉レンズ、偏肉レンズ、フレネルレンズ、回折レンズなどを含む。

第１の型と第２の型は、単一の光学素子を成形する転写面を備えている場合のみならず、複数の光学素子を成形する転写面を備えていても良い。型の転写面などの表面には、光学素子の離型性を高める為に、微細な凹凸などの構造や、撥水性の膜などを形成しても良い。又、第１の型と第２の型とを位置合わせする位置決め部を設けると、高精度に位置決めを行えるので好ましい。かかる位置決め部は、第１の型と第２の型とを保持する保持体に設けても良いし、第１の型と第２の型自体に設けても良い。

本実施形態において用いることができる「エネルギー硬化性樹脂」としては、光硬化性樹脂、熟硬化性樹脂などが挙げられる。光硬化性樹脂の場合、エネルギーとして所定波長の光を供給することで樹脂が硬化し、熱硬化性樹脂の場合、エネルギーとして熱を供給することで樹脂が硬化する。

エネルギー硬化性樹脂として光硬化性樹脂を用いる場合、第１の型と第２の型のうち少なくとも一方が光透過性の素材から形成されていれば好ましい。型が光透過性の素材ならば、型を介して光を光硬化性樹脂に供給できるため、硬化の効率が良くなる。光硬化性樹脂を用いる場合、型材は例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、或いは、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂等の光硬化性樹脂、或いは、ガラスなどを用いることができる。形材としてガラスを用いる場合は、形材をガラスモールド成形、液滴成形又は再加熱成形等により製造することができる。型材には、光学素子の材料として使用する光硬化性樹脂を硬化させる波長を透過しやすい素材を用いるのが好ましい。

エネルギー硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、エネルギー供給源として電熱ヒータやハロゲンヒータなどを用いることができる。この場合、第１の型と第２の型は耐熱性がよい金属製もしくはガラス製であることが望ましい。更に、ガラス製の型とハロゲンヒータとを組み合わせて用いる場合、型の転写面（光学面転写面）に赤外線吸収材料が成膜されていると、発熱が効果的に生じるので望ましい。

第１の型と第２の型とを型開きした状態で、エネルギー硬化性樹脂を供給する場合、いずれの型に供給しても良いが、ディスペンサなどを用いる場合、重力方向下方にある型に供給することが望ましい。エネルギー硬化性樹脂を供給した型を回転させて、遠心力でエネルギー硬化性樹脂を型の転写面上に展開させても良い。

また、例えば射出成形のように、第１の型と第２の型とを型締めした後に、エネルギー硬化性樹脂を供給することもできる。

一方、第１の型と第２の型とを型締めしながら、エネルギー硬化性樹脂にエネルギーを供給することもできる。かかるエネルギーの供給は、第１の型と第２の型の両方から行うことが好ましい。

成形された光学素子を型と容易に離型するため、離型補助構造として、成形された光学素子をコアやピンで突き出す構造や、型に超音波振動を付与する構造を設けても良い。成形された光学素子を型から取り出すには、エアーチャック、ロボットチャック、エアー吹き飛ばしなど種々の形態を用いることができる。

型締め工程において、成形前の前処理を行う成形前工程を各種行っても良い。成形前工程には、例えば型に異常がないかをカメラ等で監視して、異常がある場合にはアラームを発して光学素子の製造を停止する工程や、成形に用いた型を洗浄する工程や、型に光学素子の離型を促す処理（シリコン塗布）などを行う工程がある。

また、成形された光学素子を取り出す工程において、成形後の後処理を行う成形後工程を行っても良い。成形後工程には、成形された光学素子を完全に硬化させるため、加熱等を行うポストキュア、アニールを行う工程などが挙げられる。尚、これらの成形後工程は、型から取り出された光学素子に対して別の場所で行っても良い。

複数の型を用いて閉じた軌跡に沿って連続成形を行う場合、先行する第１の型及び第２の型と、後続する第１の型及び第２の型とは、等間隔で配置され、等速で移動することが望ましい。但し、タイミング調整のため、局所的に型間の間隔を変更することはあり得る。

更に「閉じた軌跡」とは、形状にはこだわらず、複数の工程に対向する処理部へと順に向かい、再び最初の処理部に向かうまでの第１の型と第２の型の移動軌跡が閉ループとなっていることをいう。但し、異常のある型を排除するために移動軌跡に分岐を設けたり、待機させていた異常のない型を軌跡に挿入するために閉じた軌跡に結合する別ルートを設けていても良い。

本実施形態において、「エネルギー硬化性樹脂にエネルギーを供給して硬化させる工程」は、第１工程と第２工程とを有する。第１工程は、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として第１の量Ｅ１のエネルギーを供給する。第２工程は、第１工程後において、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として前記第１の量Ｅ１より大きい第２の量Ｅ２のエネルギーを供給する。第１工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度の1/20以上1/2以下であると好ましい。1/20より小さいと、第1工程でエネルギー強度が小さすぎるので、表面にヒケは発生しにくくなるが、第2工程での硬化時間がかかり、第2工程がサイクルタイムのボトルネックになってしまう。1/2より大きいと第1工程と第2工程の強度の差異がないので、第1工程でのエネルギー強度が大きくヒケが発生しやすい。又、第２工程後において、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として第２の量Ｅ２より大きい第３の量Ｅ３のエネルギーを供給する第３工程を設けても良い。

エネルギー供給源より、第１工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は一定であり、第２工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は一定であると好ましい。これにより、エネルギー硬化性樹脂の硬化反応速度を一定にすることができる。なお、「一定」とは、エネルギーの強度の平均値に対して±５％以内のバラツキを含むものとする。

エネルギー供給源より、第１工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は漸次増加し、第２工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギー強度は漸次増加すると好ましい。これにより、エネルギー硬化性樹脂の硬化反応速度を漸次上昇させることができる。

エネルギー供給源より供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は一定であり、前記第１工程の間にエネルギーが供給される積算時間は、前記第２工程の間にエネルギーが供給される積算時間より短いと好ましい。これにより、第１工程後において、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として第１の量Ｅ１より大きい第２の量Ｅ２のエネルギーを供給することができる。

以下、図面を参照しながら本発明にかかる実施形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲は以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。

図１は、本実施形態における光学素子の製造装置を示す斜視図である。図２は、図１に示した光学素子の製造装置の要部を周方向に展開して示す図である。製造装置は、第１の保持体である第１円盤ＤＣ１と、第２の保持体である第２円盤ＤＣ２とを、隙間を空けて同軸に配置している。第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の中央は、スプライン等を介して回転軸ＳＦＴに相対回転不能に連結されており、更に回転軸ＳＦＴを介して、固定された駆動部であるアクチュエータＡＣにより、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２は同期して回転駆動されるようになっている。

第１円盤ＤＣ１には、円形開口ＤＣ１ａが複数個（ここでは８個）形成されており、円形開口ＤＣ１ａ内には、円柱状の上型（第１の型）ＭＤ１が固定されている。上型ＭＤ１は、下面に転写面ＭＤ１ａを有する。上型ＭＤ１は、光透過性のプラスチック又は透明なガラスにより形成されている。ここでは、光透過性のプラスチックの射出成形により製造した上型ＭＤ１を用いた。

第２円盤ＤＣ２には、円形開口ＤＣ１ａと同じ配置になるようにして、円形開口ＤＣ２ａが複数個（ここでは８個）形成されており、円形開口ＤＣ２ａ内には、円柱状の下型（第２の型）ＭＤ２が、回転軸ＳＦＴの軸線方向に移動可能に配置されている。下型ＭＤ２は、上面に転写面ＭＤ２ａを有する。ここでは、光透過性のプラスチックの射出成形により製造した下型ＭＤ２を用いた。

尚、上型ＭＤ１及び下型ＭＤ２を、光透過性樹脂の射出成形により形成することができ、これにより同じ形状の上型ＭＤ１及び下型ＭＤ２を高精度に大量に生産できる。

また特に、上型ＭＤ１及び下型ＭＤ２の素材がガラスであると耐久性に優れる。又、ガラスで型を製造することで、同じ形状の型を高精度に生産できる。更に、上型ＭＤ１及び下型ＭＤ２が、ガラスを金型に転写することにより形成されていると、同じ形状の上型ＭＤ１及び下型ＭＤ２を高精度に大量に生産できるので好ましい。

第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の周方向の一部を覆うようにして、遮蔽部ＳＨが形成されている。遮蔽部ＳＨの頂面には、光学素子の材料であるエネルギー硬化性樹脂を硬化させるためのエネルギー供給源として複数の（図２では２つ示したが実際には３つの）光源ＯＰＳが、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の周方向に沿って配置され，発光面を下方に向けている。尚、光源ＯＰＳは、回転移動する上型ＭＤ１の中心の軌跡の直上に設けると好ましい。

一方、図２に示すように、遮蔽部ＳＨに対向するようにして、第２円盤ＤＣ２の下方に、複数の（図２では２つ示したが実際には３つの）光源ＯＰＳを配置している。上下の光源ＯＰＳは、互いに対向しており、１番目の光源ＯＰＳの出射強度が最も小さく、２番目の光源ＯＰＳの出射強度が次に小さく、３番目の光源ＯＰＳの出射強度が最も大きくなっている。光源ＯＰＳとしては、ピーク波長３６５ｎｍの紫外線を照射できるＬＥＤが好ましい。尚、以下、「紫外線」等を代表して「硬化光」という用語を用いる。

光源ＯＰＳは、制御回路ＣＯＮＴにより制御され、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の角度位置（照射対象となる上型ＭＤ１及び下型ＭＤ２との位置関係）に応じて、硬化光の照射時間及び硬化光の強度の少なくとも一方を調整するようになっていると好ましい。但し、ここでは、３つの光源ＯＰＳの照射強度を個別に異ならせることとし、制御回路ＣＯＮＴは、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の回転に応じてオン／オフのみを制御するものとする。

第２円盤ＤＣ２の下方には、型駆動部を構成する一対のリング状のカム板ＣＰが固定配置されている。図２に示すように、カム板ＣＰのカム面ＣＰａは、周方向の位置に応じて、低部ＣＰｂ、登り斜面ＣＰｃ、高部ＣＰｄ、下り斜面ＣＰｅを有している。

図３は、第２の処理部Ｂにおける下型ＭＤ２の周辺を示す斜視図である。下型ＭＤ２の下面には、平行するカム板ＣＰのカム面ＣＰａ上をそれぞれ転動する車輪状のフォロワＦＷと、フォロワＦＷを回転可能に支持する支持部ＳＰとが形成されている。一対のカム板ＣＰの間に複数の（図３では１つのみ示す）光源ＯＰＳが配置されている。光源ＯＰＳから出射された光は、光透過性の下型ＭＤ２の支持部ＳＰ間の下面から入射し、上面の転写面ＭＤ２ａから出射するようになっている。

図２に示すように、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の回転位置に応じて、第１の処理部Ａ、第２の処理部Ｂ，第３の処理部Ｃ，第４の処理部Ｄとなっている。第１の処理部Ａにおいては、光硬化性樹脂を適量吐出できるディスペンサＤＳＰが配置されている。第２の処理部Ｂには、周方向に並べて光源ＯＰＳが配置されている。第４の処理部Ｄには、成形された光学素子ＯＥを取り出すアーム式ロボットＲＢが配置されている。

本実施の形態における製造装置の動作及び光学素子の製造工程について、ここでは、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目しながら説明する。まず、不図示の電源からの給電によりアクチュエータＡＣが駆動され、回転軸ＳＦＴを回転させると、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２が同期して回転する。ここで、第１の処理部Ａにおける前段では、下型ＭＤ２のフォロワＦＷは、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける低部ＣＰｂにあるので、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２とが開いた状態にあり、よってディスペンサＤＳＰを介して、下型ＭＤ２の転写面ＭＤ２ａ上に光硬化性樹脂ＰＬを滴下させることができる。

次いで、光硬化性樹脂ＰＬを間に供給された上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の同期回転により移動する。ここで、下型ＭＤ２のフォロワＦＷは、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける登り斜面ＣＰｃ上を転動するようになるので、上型ＭＤ１に対して下型ＭＤ２が徐々に接近する。フォロワＦＷが、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける高部ＣＰｄに到達した時点で、両者が密着して型締めがなされる（第１の処理部Ａにおける後段）。又、フォロワＦＷが、高部ＣＰｄを転動する間、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２の型締め状態が維持される。

その後、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、型締め状態を維持しつつ、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の同期回転により第２の処理部Ｂへと移動する。第２の処理部Ｂにおいては、本実施の形態では、第１工程と第２工程と第３工程からなる。

図４は、光硬化性樹脂ＰＬが受ける硬化光積分量（照射時間×照射強度）をハッチングで示すグラフであり、横軸は照射時間（秒）であり、縦軸は単位面積当たりの照射強度（ｍＷ／ｃｍ²）である。尚、光硬化性樹脂ＰＬ全体を硬化させるに必要な硬化光積分量は、例えば強度１８０（ｍＷ／ｃｍ²）で２５秒照射してなる硬化光積分量４５００（ｍJ／ｃｍ²）であるものとする。

まず第１工程では、最も第１の処理部Ａに近い上下の光源ＯＰＳの間を、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２が通過する。このとき、光透過性を有する上型ＭＤ１と下型ＭＤ２を介して、硬化光が光硬化性樹脂ＰＬに照射されるが、その際に光硬化性樹脂ＰＬに供給される硬化光積分量Ｅ１は、一定の強度１８（ｍＷ／ｃｍ²）で８秒の照射が行われるから、１４４（ｍJ／ｃｍ²）である。これにより、第１工程では光硬化性樹脂ＰＬの表面のみが硬化する。

ついで、第２工程では、第１の処理部Ａから２番目の上下の光源ＯＰＳの間を、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２が通過する。このとき、光透過性を有する上型ＭＤ１と下型ＭＤ２を介して、硬化光が光硬化性樹脂ＰＬに照射されるが、その際に光硬化性樹脂ＰＬに供給される硬化光積分量Ｅ２は、一定の強度１８０（ｍＷ／ｃｍ²）で８秒の照射が行われるから、１４４０（ｍJ／ｃｍ²）である。これにより、第２工程では光硬化性樹脂ＰＬの表面から奥まった位置まで硬化する。

最後に、第３工程では、第１の処理部Ａから最も遠い上下の光源ＯＰＳの間を、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２が通過する。このとき、光透過性を有する上型ＭＤ１と下型ＭＤ２を介して、硬化光が光硬化性樹脂ＰＬに照射されるが、その際に光硬化性樹脂ＰＬに供給される硬化光積分量Ｅ３は、一定の強度３２４（ｍＷ／ｃｍ²）で９秒の照射が行われるから、２９１６（ｍJ／ｃｍ²）である。全てのＯＰＳから光硬化性樹脂ＰＬが受けたトータルの硬化光積分量は、Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＝１４４＋１４４０＋２９１６＝４５００（ｍJ／ｃｍ²）であるから、第３工程を経ることで、光硬化性樹脂ＰＬの中心部まで完全に硬化することとなる。なお、図から明らかであるが、第１工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度より低く、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第３工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度より低い。

本実施形態によれば、光硬化性樹脂ＰＬに硬化光を供給する初期（第１工程）に、供給する硬化光積分量を小さく抑えることで、表面付近での硬化反応速度を遅くし、光学面の転写精度を確保しつつ、その樹脂内部の流動を確保できる。光硬化性樹脂ＰＬに硬化光を供給する初期から比較的大きな硬化光積分量を与えると、表面からの硬化反応速度が速まり、樹脂内部の流動が妨げられてヒケなどの不具合が生じやすいからである。又、光硬化性樹脂ＰＬに硬化光を供給する初期（第１工程）に、供給する硬化光積分量を小さく抑えることで、表面からの硬化を徐々に行うことで樹脂内部の残留応力や歪みを低減でき、環境変化や経時劣化により光学性能が低下することを抑制できる。このような効果は、第１工程から、第２工程、第３工程へと、硬化光積分量を徐々に増大させることで、より有効に発揮される。又、光硬化性樹脂ＰＬに硬化光を供給する後期（第３工程）では、比較的樹脂の奥まで硬化が進んでいるので、硬化光積分量を増大させてもヒケや残留応力などの影響が少なく、更には硬化反応速度を高めることで製品のタクトタイムを有効に減少できる。製品の厚さとしては、最大厚さが３００μｍ以上10ｍｍ以下であると好ましい。300μ以下だと、薄すぎて成形しにくくヒケ自体がでにくい。一方10ｍｍ以上だと、厚すぎて製品の硬化が不完全にとなるか、硬化に時間がかかりすぎてしまう。

図１，２において、第２の処理部Ｂを通過した、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２は、第１円盤ＤＣ１と第２円盤ＤＣ２の同期回転により第３の処理部Ｃへと移動する。ここで、下型ＭＤ２のフォロワＦＷは、カム板ＣＰのカム面ＣＰａにおける下り斜面ＣＰｅ上を転動するようになるので、上型ＭＤ１に対して下型ＭＤ２が徐々に離間することで型開きが行われる。

フォロワＦＷが、下り斜面ＣＰｅを転動し終わった後、再び低部ＣＰｂを転動するようになるので、上型ＭＤ１に対して下型ＭＤ２が開いた状態に維持されるから、続く第４の処理部Ｄにて、ロボットＲＢのアームを伸縮させることで、転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａで成形された光学素子ＯＥを取り出し、別工程に搬送することができる。以上、一対の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２に着目して製造装置の動作及び光学素子の製造工程を説明したが、別の上型ＭＤ１と下型ＭＤ２も、タイミングをずらして順次同様な製造工程をたどるので、高精度な光学素子ＯＥを大量に生産できる。

本実施の形態によれば、製造工程のなかで比較的時間を要する硬化の工程を、複数の工程に分けるとともに、それぞれの工程で硬化のエネルギーを後の工程のほうを大きくしたため、製造工程のボトルネックの解消と樹脂成型品の品質向上を達成でき、項精度な樹脂製品を大量に生産できる。

本実施の形態によれば、保持体ＤＣ１，ＤＣ２の回転に応じて、閉じた軌跡（円）に沿ってそれぞれ複数個設けられた第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が該軌跡に沿って移動するので、移動してくる第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２に、光硬化性樹脂を供給する供給装置としてのディスペンサＤＳＰを共通化できるから、省スペースを図れ、設備コストを低減できる。又、第２の処理部Ｂに対して、閉じた軌跡に沿って第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が移動するので、移動してくる第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２との間に供給された光硬化性樹脂ＰＬに、共通化されたエネルギー供給源としての光源ＯＰＳより光を供給することができるから、製造条件が同一になり、製造バラツキを抑制できる。更に、第４の処理部Ｃに対して、閉じた軌跡に沿って第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が移動するので、移動してくる第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２から、製造された光学素子を取り出す装置としてのロボットＲＢを共通化できるから、省スペースを図れ、設備コストを低減できる。これにより、低コストで均質な光学素子ＯＥを大量に生産できる。

本実施の形態によれば、第１の処理部Ａにおいて、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とは閉じた軌跡に沿った移動に伴って徐々に接近することができる。これにより、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とを徐々に接近させることで、気泡の巻き込みなどを抑制し、高精度な光学素子ＯＥを製造できる。又、型締め時に該軌跡に沿って相対移動することで、後続の第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の移動を邪魔することがない。

本実施の形態によれば、第２の処理部Ｂには、エネルギー供給源としての光源ＯＰＳが設けられている。光源ＯＰＳに対して、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が相対移動することで、ムラなくエネルギーを、第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の間の光硬化性樹脂に供給することができる。特に、光源ＯＰＳから光を照射する場合、場所によって影ができやすいので、光源ＯＰＳに対して第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２を相対移動させることが、安定した製造を行う上で望ましい。

本実施の形態によれば、第３の処理部Ｃにおいて第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とは閉じた軌跡に沿った移動に伴って徐々に離間する。第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２とを徐々に離間させることで、例えば製造した光学素子ＯＥに微細な回折構造などが形成されている場合にも、回折構造を損傷させることなく、型開きが可能になる。又、型開き時に軌跡に沿って第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２が移動することで、後続の第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の移動を邪魔することがない。

本実施の形態によれば、第２の型ＭＤ２を、第１の処理部Ａに入ったことに応動して、第１の型ＭＤ１に対して接近させ、また第３の処理部Ｃに入ったことに応動して、第１の型ＭＤ１に対して離間させる型駆動部としての、リング状のカム板ＣＰと、フォロワＦＷとを有する。これにより、最適のタイミングで第１の型ＭＤ１と第２の型ＭＤ２の接近、離間を制御できる。

本実施形態の変形例としては、図４に点線で示すように、第２の処理部Ｂにおける第１工程、第２工程、第３工程内において、硬化光の照射強度を漸次増大するようにしてもよい。これにより、光硬化性樹脂ＰＬの硬化反応速度を漸次上昇できる。尚、トータルの硬化光積分量は、上述した実施の形態と同様であると好ましい。この場合も、第１工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度より低く、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第３工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度より低い。

更に、別の変形例としては、図５に示すように、第２の処理部Ｂにおける第１工程、第２工程、第３工程内において、ハッチングで示すパルス状に硬化光の照射を行っても良い。ここでは、例えば３つの光源ＯＰＳの照射強度を５００（ｍＷ／ｃｍ²）に固定しておき、それぞれを覆い独立して駆動できるシャッタなどを設け、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２とが所定の位置に来たときに、シャッタを０．２秒だけ開放することで、パルス状に硬化光の照射を行うことができる。尚、パルス照射毎にエネルギー強度を変えても良い。

図５の例では、第１工程では１回の照射、第２工程では間欠的に２回の照射、第３工程では、連続して５回の照射を行っている。尚、第１工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度より低く、第２工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度は、第３工程における単位時間当たりの平均供給エネルギー強度より低い。又、硬化光積分量は、上述した実施の形態と同様であると好ましい。

図６は、第２の処理部Ｂに移動した下型ＭＤ２の変形例を示す断面図である。本例では、光透過性の素材からなる下型ＭＤ２は、内部に反射鏡ＭＲを設けている。第２の処理部Ｂには、下型ＭＤ２の側面に隣接し反射鏡ＭＲに対向する位置に光源ＯＰＳが、側方に硬化光を照射可能に固定配置されている。それ以外の構成は上述した実施の形態と同様である。

成形時、第２円盤ＤＣ２の回転により下型ＭＤ２が第２の処理部Ｂへと移動すると、光源ＯＰＳから出射した硬化光が下型ＭＤ２の側面を介して反射鏡ＭＲに入射するようになり、更に反射して上方の転写面ＭＤ２ａに向かうようになる。これにより、転写面ＭＤ２ａに供給された光硬化性樹脂を硬化させることができる。本例によれば、下型ＭＤ２の下面より硬化光を入射しないので、支持部ＳＰを下型ＭＤ２の下面中央に設けることができる。

本発明は、本明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。

Ａ 第１の処理部
Ｂ 第２の処理部
Ｃ 第３の処理部
Ｄ 第４の処理部
ＡＣ アクチュエータ
ＣＰ カム板
ＣＰａ カム面
ＣＰｂ 低部
ＣＰｃ 登り斜面
ＣＰｄ 高部
ＣＰｅ 下り斜面
ＣＲ 搬送部
ＤＣ１ 第１の円盤
ＤＣ１ａ 円形開口
ＤＣ２ 第２の円盤
ＤＣ２ａ 円形開口
ＳＰ 支持部
ＤＳＰ ディスペンサ
ＦＷ フォロワ
ＭＤ１ 上型
ＭＤ１ａ 転写面
ＭＤ１ｂ 平面部
ＭＤ１ｃ テーパ面
ＭＤ１ｄ 円筒状内面
ＭＤ２ 下型
ＭＤ２ａ 転写面
ＭＤ２ｂ 平面部
ＭＤ２ｃ テーパ面
ＭＤ２ｄ 円筒状外面
ＯＥ 光学素子
ＯＰＳ 光源
ＰＬ 光硬化性樹脂
ＲＢ ロボット
ＳＦＴ 回転軸
ＳＨ 遮蔽部

Claims (9)

1. 第１の型と第２の型との間にエネルギー硬化性樹脂を供給する工程と、
   前記エネルギー硬化性樹脂に、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として第１の量Ｅ１のエネルギーを供給したのち、前記第１のエネルギー供給後に、供給時間と供給エネルギー強度とを乗じたエネルギー積分量として前記第１の量Ｅ１より大きい第２の量Ｅ２のエネルギーを供給する硬化の工程と、
   前記硬化の工程で硬化された樹脂部品を取り出す工程と、を有し、
   前記硬化の工程は、少なくとも前記第１の量Ｅ１のエネルギーを供給する第１硬化工程と、前記第２の量Ｅ２のエネルギーを供給する第２硬化工程とに分かれ、
   前記第１の型と前記第２の型は、それぞれ閉じた軌跡を移動するように設けられていると共に、それぞれ閉じた軌跡に沿ってそれぞれ複数個設けられ、先行する前記第１の型と前記第２の型とが前記工程のうち或る一つの工程を経た後に、後続する前記第１の型と前記第２の型とが前記或る一つの工程を経るようになっており、
   前記閉じた軌跡に沿った前記第１の型と前記第２の型との移動により、前記第１の型及び前記第２の型が接近することで型締め工程が行われ、その後、エネルギー供給源に接近することで前記エネルギーが供給されることを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記第１の量Ｅ１は、前記第２の量Ｅ２の1/20以上1/2以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記エネルギー供給源より、前記第１工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は一定であり、前記第２工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記エネルギー供給源より、前記第１工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は漸次増加し、前記第２工程の間に供給される単位時間当たりのエネルギー強度は漸次増加することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記エネルギー供給源より供給される単位時間当たりのエネルギーの強度は一定であり、前記第１工程の間にエネルギーが供給される積算時間は、前記第２工程の間にエネルギーが供給される積算時間より短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記閉じた軌跡に沿った前記第１の型と前記第２の型との移動により、前記エネルギーの供給後に前記第１の型及び前記第２の型が離間することで型開き工程が行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
7. 前記エネルギー硬化性樹脂が光硬化性樹脂であり、前記第１の型と前記第２の型が光硬化性樹脂を硬化させる光に対して光透過性を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
8. 前記エネルギー供給源は、前記第１の型と前記第２の型との位置関係に応じて、エネルギーの供給時間及びエネルギーの強度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
9. 前記製造方法により製造された光学素子は、２００μｍ以上10ｍｍ以下の最大厚さを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学素子の製造方法。

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