JP6943108B2 - 光学部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学部材の製造方法に関する。

特許文献１には、一対のロール間に成形シートを通すことによって、成形シートの一方の面に、複数の凸状のマイクロレンズを成形する技術が記載されている。

特開２００８−２７３１４９号公報

従来、凹状のレンズ成形面が形成された金型を、基材に向けて一つの方向に移動させることで、このレンズ成形面を基材に押し付けて凸状のレンズ面を基材に成形させる構成がある。このような構成では、凹状のレンズ成形面を基材に押し付けるときに、レンズ成形面と、基材との間に気体が入ってしまうことがある。

本発明の課題は、凹状のレンズ成形面が形成された金型を一つの方向に移動させて、レンズ成形面を基材に押し付ける構成と比して、レンズ成形面と基材との間に気体が残留するのを抑制することである。

本発明の請求項１に係る光学部品の製造方法は、一方向に搬送される基材における該一方向に沿う面から該基材を加熱する加熱部材と、球面半径ｒで外縁の直径ｄの凸状のレンズ面を成形するための凹状のレンズ成形面が周面に形成された半径Ｒの回転体で、該レンズ成形面を、該基材の該面に押し付けて該面に該レンズ面を成形する該回転体と、を備え、該基材の該面に対する該レンズ成形面の押付量βは、式（１）を満たすことを特徴とする。
β≧Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ｛ｓｉｎ−１（ｄ／２ｒ）＋ ｓｉｎ−１（ｄ／２Ｒ）｝・・（１）

本発明の請求項２に係る光学部品の製造方法は、請求項１に係る光学部品の製造方法において、前記加熱部材は、前記基材の前記面と接して超音波振動することで前記基材を前記面から加熱することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る光学部品の製造方法は、請求項２に係る光学部品の製造方法において、前記加熱部材は、前記回転体の回転軸に沿った他の回転軸周りに回転すると共に、前記他の回転軸の方向に超音波振動し、前記加熱部材の周面は、前記基材の前記面から前記基材の中心側に押し込まれ、前記基材の前記面に対する前記加熱部材の前記周面の押込量Ｐは、β／２とされていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る光学部品の製造方法は、請求項１から３の何れか１項に記載の光学部品の製造方法において、前記回転体によって最も押し付けられた部位の前記基材の温度が、前記基材のガラス転移点以下となるように、各部が配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る光学部品の製造方法は、請求項４に係る光学部品の製造方法において、前記基材を予め定められた速度で搬送したときに、前記回転体によって最も押し付けられた部位の前記基材の温度が、前記基材のガラス転移点以下となるように、前記加熱部材と前記回転体との距離が決められていることを特徴とする。

本発明の請求項１の光学部品の製造方法によれば、凹状のレンズ成形面が形成された金型を一つの方向に移動させて、レンズ成形面を基材に押し付ける構成と比して、レンズ成形面と基材との間に気体が残留するのを抑制することができる。

本発明の請求項２の光学部品の製造方法によれば、赤外線ヒータを用いて基材を加熱する場合と比して、加熱部材によって回転体が加熱されるのを抑制することができる。

本発明の請求項３の光学部品の製造方法によれば、押込量Ｐが押付量βの１／４の値である場合と比して、短時間で、レンズ成形面が押し込まれる部分の基材の温度を予め定められた温度以上とすることができる。

本発明の請求項４の光学部品の製造方法によれば、回転体によって最も押し付けられた部位の基材の温度が、基材のガラス転移点より高い場合と比して、レンズ成形面によって成形されたレンズ面の変形を抑制することができる。

本発明の請求項５の光学部品の製造方法によれば、基材の搬送速度を途中で変えることなく、回転体によって最も押し付けられた部位の基材の温度を、基材のガラス転移点以下とすることができる。

本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した断面であって、レンズ面を成形する工程を示した工程図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した断面であって、レンズ面を成形する工程を示した工程図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した断面であって、レンズ面を成形する工程を示した工程図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した断面であって、レンズ面を成形する工程を示した工程図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した断面であって、レンズ面を成形する工程を示した工程図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた加熱ロールを示した平面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた規制ロールを示した断面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた加熱ロールを示した断面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製造装置に備えられた成形ロールを示した断面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドを示した断面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドの基板を示した平面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドのレンズを示した平面図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドのレンズを示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドを示した斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドのレンズを示した分解斜視図、及び斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法によって製造された光学部材を用いた露光ヘッドを示した分解斜視図である。 本発明の実施形態に対する比較形態に係る光学部品の製造方法に用いられる製 造装置に備えられた成形ブロックを示した平面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法に用いられる 製造装置に備えられた成形ブロックの稼動を示した工程図である。 本発明の実施形態に対する変形例に係る光学部品の製造方法に用いられる製造 装置に備えられた加熱部材を示した平面図である。

本発明の実施形態に係る光学部品の製造方法の一例を図１〜図２４に従って説明する。

先ず、本実施形態の光学部品の製造方法によって製造される光学部品を備えた露光ヘッドについて説明する。次に、本実施形態の光学部品の製造方法に用いられる製造装置、及び光学部品の製造方法について説明する。

（露光ヘッド）
露光ヘッド１０については、図１５〜図２１を用いて説明する。なお、図中に示す矢印Ｘはヘッド上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｙはヘッド幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｚはヘッド奥行方向（水平方向）を示す。

露光ヘッド１０は、図１５に示されるように、画像形成装置（図示省略）を構成する感光体ドラム１２に、ヘッド上下方向で対向して配置されている。そして、露光ヘッド１０は、発光基板２０と、筐体３０と、リレーレンズ４０とを含んで構成されている。

〔発光基板〕
発光基板２０は、板面が感光体ドラム１２と対向するように配置されている。そして、発光基板２０は、図１６に示されるように、ヘッド奥行方向に延びる基板２２と、複数のＬＥＤアレイ２４とを含んで構成されている。ここで、夫々のＬＥＤアレイ２４は、長尺とされ、基板２２の長手方向に沿って千鳥状に配置されて基板２２の表面に実装されている。また、夫々のＬＥＤアレイ２４は、その長手方向に並ぶ複数のＬＥＤ２４Ａ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を有している。

〔筐体〕
筐体３０は、図１５に示されるように、感光体ドラム１２に対向して配置され、ヘッド奥行方向から見て、台形形状とされている。さらに、筐体３０は、図１９、図２１に示されるように、ヘッド奥行方向に延びている。

また、筐体３０には、図１５、図２１に示されるように、ヘッド上下方向に貫通し、奥行方向に延びる貫通孔３０Ａが形成されている。そして、貫通孔３０Ａにおいて感光体ドラム１２側の部分で、筐体３０がリレーレンズ４０をヘッド幅方向から挟み込むことで、筐体３０は、リレーレンズ４０を支持している。

さらに、筐体３０において感光体ドラム１２とは反対側の部分には、凹状の凹部３０Ｂが形成されている。そして、この凹部３０Ｂに発光基板２０が取り付けられている。この状態で、発光基板２０のＬＥＤアレイ２４と、感光体ドラム１２との間に、リレーレンズ４０が配置されている。

〔リレーレンズ〕
リレーレンズ４０は、前述したように、発光基板２０のＬＥＤアレイ２４と、感光体ドラム１２との間に、配置されている。そして、リレーレンズ４０は、図２０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、２個のレンズアレイ５０を、ヘッド上下方向で重ねることで構成されている。このレンズアレイ５０は、光学部品の一例である。

＜レンズアレイ＞
レンズアレイ５０は、例えば、透明な樹脂材料であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いて一体的に成形されている。そして、レンズアレイ５０は、ヘッド奥行方向に延びており、図１８に示されるように、ヘッド幅方向で離間する一対の側板５２と、ヘッド奥行方向に延びると共に一対の側板５２によって挟まれているレンズ部５４とを有している。

−側板−
夫々の側板５２は、ヘッド奥行方向から見て、ヘッド上下方向に延びる矩形状とされている。そして、夫々の側板５２において、レンズ部５４に対して反対側の２個の角部５２Ｃには、側板５２の頂面５２Ａ、及び側板５２の側面５２Ｂから凹んだ凹部５６が夫々形成されている。この凹部５６は、ヘッド幅方向を台形の高さとする台形形状とされ、

また、夫々の側板５２の側面５２Ｂにおいて、ヘッド上下方向の中央部には、ヘッド奥行方向に延びるＶ字状の溝５８がレンズアレイ５０の長手方向の一端から他端まで形成されている。

−レンズ部−
レンズ部５４は、ヘッド奥行方向に延びる直方体状とされ、レンズ部５４には、上方を向いた上向面５４Ａと、下方を向いた下向面５４Ｂとが形成されている。そして、上向面５４Ａ、及び下向面５４Ｂには、複数の凸状のレンズ面５４Ｃが夫々形成されている。

このレンズ面５４Ｃは、図１７に示されるように、長手方向に沿って４列の千鳥状に並んで配置されている。そして、ヘッド上下方向から見て、上向面５４Ａに形成されたレンズ面５４Ｃと、下向面５４Ｂに形成されたレンズ面５４Ｃとは、同様の位置に配置されている。つまり、上向面５４Ａに形成されたレンズ面５４Ｃのレンズ軸と、下向面５４Ｂに形成されたレンズ面５４Ｃのレンズ軸とが重なっており、レンズアレイ５０の光軸を構成している。

この構成において、図２０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、上方のレンズアレイ５０の光軸と、下方のレンズアレイ５０の光軸とが重なるように、夫々のレンズアレイ５０の側板５２の頂面５２Ａが突き合わされる。そして、図示せぬ接合材を用いて、夫々のレンズアレイ５０を接合することで、リレーレンズ４０が構成されている。

なお、レンズアレイ５０の製造装置、及びレンズアレイ５０の製造方法については、詳細を後述する。

（露光ヘッドの作用）
次に、露光ヘッド１０の作用について説明する。

露光ヘッド１０のＬＥＤアレイ２４は、外部から入力された画像データに基づいて、図１５に示されるように、リレーレンズ４０に向けて、レーザ光を出射する。そして、リレーレンズ４０は、ＬＥＤアレイ２４から出射されたレーザ光を透過し、帯電した感光体ドラム１２上に結像する。これにより、感光体ドラム１２上には、画像データに基づいた静電潜像が形成される。

（要部構成）
次に、レンズアレイ５０の製造装置、及びレンズアレイ５０の製造方法について図１〜図１４を用いて説明する。先ず、レンズアレイ５０を成形するために用いる基材７０（素材）について説明し、次に、レンズアレイ５０の製造装置１００（以下「製造装置１００」）、及びレンズアレイ５０の製造方法について説明する。

なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。また、基材７０ついては、基材７０が製造装置１００によって加工される状態での方向によって説明する。

〔基材〕
基材７０は、樹脂材料である透明なポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いて一体的に成形されている。そして、基材７０は、長尺状で装置奥行方向に延びており、長手方向に直交する基材７０の断面は、図１２に示されるように、矩形状とされている。

また、基材７０には、装置奥行方向から見て、装置幅方向を向く一対の面７２が形成されている。さらに、基材７０には、装置奥行方向から見て、上方向、又は下方向を向く一対の面７４が形成されている。また、基材７０の夫々の角部７０Ａには、面７２及び面７４に対して凹んだ凹部７８が形成されている。この凹部７８は、装置上下方向を台形の高さとする台形形状とされている。

さらに、面７４において、装置幅方向の中央部には、装置奥行方向（搬送方向の一例）に延びるＶ字状の溝８０が夫々形成されている。なお、基材７０の面７４が、前述したレンズアレイ５０の側面５２Ｂ（図１８参照）に相当し、基材７０の溝８０が、レンズアレイ５０の溝５８に相当し、基材７０の凹部７８が、レンズアレイ５０の凹部５６に相当する。

本実施形態では、一例として、矩形状の基材７０の高さ及び幅は、一例として、３〔ｍｍ〕とされ、基材７０の長さは、２３０〔ｍｍ〕とされている。

〔製造装置〕
製造装置１００は、図７に示されるように、基材７０を搬送するための搬送部１１０と、基材７０を加熱するための加熱部１３０と、基材７０にレンズ面５４Ｃを成形するための成形部１４０とを備えている。

［搬送部］
搬送部１１０は、装置奥行方向に延びる基材７０を、装置奥行方向の手前側（図中左側）から奥側へ、基材７０の搬送経路１１２に沿って搬送するように、複数の部材を備えている。具体的には、搬送部１１０は、基材７０を加熱部１３０に向けて搬送する一対の搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂと、搬送される基材７０の装置幅方向の位置を規制する複数の規制ロール１１６と、搬送される基材７０の装置上下方向の位置を規制する一対の規制ブロック１１８とを備えている。

搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂは、搬送経路１１２を挟んで装置上下に対向するように配置されている。そして、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂの軸方向は、装置幅方向とされ、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂの周面は、基材７０の面７４と夫々接するようになっている。

この構成において、図示せぬ駆動部材からの回転力が、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂに伝達されることで、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂは、回転しながら基材７０を挟み込み、基材７０を搬送経路１１２に沿って装置奥行方向の奥側へ搬送する。本実施形態では、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂは、一例として、１６〔ｍｍ／ｓ〕の速度で基材７０を搬送する。

規制ロール１１６は、基材７０の搬送方向（一方向の一例、以下「基材搬送方向」）において、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂの上流側と、下流側とに夫々一対ずつ配置されている。そして、一対の規制ロール１１６は、図１２に示されるように、搬送される基材７０を装置上下方向から挟むようになっている。この規制ロール１１６の軸方向は、装置幅方向とされ、規制ロール１１６の先端は、基材７０において一対の面７４に形成された溝８０に夫々挿入されている。

この構成において、規制ロール１１６は、装置奥行方向に搬送される基材７０に従動して回転する。そして、規制ロール１１６は、装置幅方向への、基材７０の移動を規制する。

規制ブロック１１８は、図７に示されるように、基材搬送方向において、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂ、及び規制ロール１１６の下流側に一対配置されている。そして、一対の規制ブロック１１８は、装置奥行方向に延びる直方体状とされ、図１３に示されるように、搬送される基材７０を装置上下方向から挟むようになっている。

この規制ブロック１１８は、装置奥行方向から見て、装置上下方向に延びる矩形状とされており、規制ブロック１１８には、搬送される基材７０の面７４と接する面１１８Ｂ、及び基材７０の溝８０に挿入される突起１１８Ｃが夫々形成されている。

この構成において、規制ブロック１１８に形成された面１１８Ｂが、搬送される基材７０の面７４と夫々接することで、装置上下方向への、基材７０の移動が規制される。さらに、規制ブロック１１８に形成された突起１１８Ｃが、搬送される基材７０の溝８０に挿入されることで、装置幅方向への、基材７０の移動が規制される。

［加熱部］
加熱部１３０は、図７に示されるように、基材搬送方向において、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂ、及び規制ロール１１６の下流側に配置されている。そして、加熱部１３０は、規制ブロック１１８の基材搬送方向の上流側の部分において、搬送される基材７０を装置幅方向から挟む、一対の加熱ロール１３２を備えている。加熱ロール１３２は、加熱部材の一例である。

この加熱ロール１３２は、図１３に示されるように、軸方向を装置上下方向とするロール軸１３４と、ロール軸１３４を中心に回転するロール本体１３６とを備えている。そして、ロール本体１３６の周面１３６Ａは、図１１に示されるように、基材７０において基材搬送方向に沿った面７２と接し、この面７２から基材７０の中心側に押し込まれている。具体的には、ロール本体１３６の周面１３６Ａは、基材７０の面７２から基材７０の中心側に、押込量Ｐ（図中参照）だけ押し込まれている。つまり、一対のロール本体１３６の対向間距離は、基材７０の幅に対して、２Ｐだけ短くなっている。この「押込量Ｐ」とは、面７２からロール本体１３６の周面１３６Ａが基材７０に最も押し込まれた部位（図中の部位Ｇ１）までの装置幅方向における距離である。

さらに、図示せぬ発振器からロール軸１３４を通して超音波振動がロール本体１３６に伝達され、ロール本体１３６は、上下方向に振動（例えば、振幅が４０〔μｍ〕、周波数が３０〔ｋＨｚ〕）するようになっている。

この構成において、一対の加熱ロール１３２は、搬送される基材７０の面７２に押し込まれながら、基材７０に従動して回転（図１１の矢印Ｊ１）する。さらに、ロール本体１３６が上下方向に振動することで、加熱ロール１３２は、基材７０の面７２の温度が、基材７０のガラス転移点（Ｔｇ点）以上となるように基材７０を面７２から加熱する。具体的には、加熱ロール１３２は、加熱ロール１３２と離間する部分（図中の部位Ｅ１）の基材７０の面７２の温度が基材７０のガラス転移点以上となるように加熱する。なお、基材７０のガラス転移点は、一例として、１００〔℃〕である。

ここで、前述したように、ロール本体１３６の周面１３６Ａが、基材７０の面７２から基材７０の中心側に押込量Ｐだけ押し込まれている。つまり、部位Ｇ１から、一方側（ロール軸１３４側）に、押込量Ｐだけ離れた位置で、基材７０のガラス転移点以上となる。そうすると、装置幅方向において、部位Ｇ１から、他方側（ロール軸１３４から離れる側）に、押込量Ｐだけ離れた位置も、基材７０のガラス転移点以上となる。つまり、ロール本体１３６を、基材７０の面７２から基材７０の中心側に押込量Ｐだけことで、面７２から深さ２Ｐの範囲における基材７０の部分の温度が、短時間に、基材７０のガラス転移点以上となる。本実施形態では、一例として、押込量Ｐは、０．１５〔ｍｍ〕とされている。

なお、基材７０の温度の測定には、放射温度センサ、及び赤外線カメラ等を用いることができる。具体的には、放射温度センサとしては、株式会社キーエンスのデジタル放射温度センサ（ＦＴシリーズ）を用いることができる。また、赤外線カメラとしては、株式会社アピステの、赤外線カメラ（ＦＳＶ−２１０Ｌ）を用いることができる。

［成形部］
成形部１４０は、図７に示されるように、基材搬送方向において、加熱部１３０の下流側に配置されている。そして、成形部１４０は、規制ブロック１１８の基材搬送方向の下流側の部分において、搬送される基材７０を装置幅方向から挟む一対の成形ロール１４２と、成形ロール１４２の温度を予め定められた温度に維持する一対の維持ロール１５０とを備えている。成形ロール１４２は、回転体の一例である。

一対の成形ロール１４２は、図１４に示されるように、軸方向を装置上下方向とするロール軸１４２Ａと、ロール軸１４２Ａを軸とするロール本体１４２Ｂとを備えている。さらに、ロール本体１４２Ｂの周面には、周方向に延びるレンズ成形部１４４と、レンズ成形部１４４を上下方向から挟むと共にレンズ成形部１４４に対してロール本体１４２Ｂの径方向に凹んだ一対の凹部１４６とが形成されている。そして、このレンズ成形部１４４には、ロール本体１４２Ｂの周面に沿って４列の千鳥状に並ぶ、凹状のレンズ成形面１４４Ａが複数形成されている。

また、図１に示されるように、図中矢印Ｊ２方向に成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａが、搬送される基材７０において加熱部１３０（図１１参照）によって加熱された面７２に押し付けられる。これにより、凸状のレンズ面５４Ｃが形成されるようになっている。なお、図１には、レンズ成形面１４４Ａ（レンズ面５４Ｃ）の中心で切断した断面が示されている。

ここで、基材７０の面７２に対するレンズ成形面１４４Ａの押付量βについて説明する。この「押付量β」とは、面７２から成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａが基材７０に最も押し付けられた部位（図中の部位Ｇ２）までの装置幅方向における距離である。

この押付量βは、回転する成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａが基材７０に押し付けられ、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に、基材７０を構成する樹脂材料が入ることで、この空間の空気が空間の外部に放出されるように決められている。空気は、気体の一例である。

つまり、図１に示す断面上で、レンズ成形面１４４Ａによって形成される円を、仮想円Ｓ１とする。さらに、図１に示す断面上で、レンズ成形面１４４Ａにおける、成形ロール１４２の回転方向の下流側の端部を端部ｔ１とする。そうすると、図１に示す断面上で、端部ｔ１が面７２と接した状態で、端部ｔ１における仮想円Ｓ１の接線Ｋ１が面７２と重なる場合に、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に樹脂材料が入ることで、この空間の空気が空間の外部に放出される限界となる。

すなわち、図１に示す断面上で、端部ｔ１が面７２と接した状態で、端部ｔ１における仮想円Ｓ１の接線Ｋ１が面７２と重なる場合の押付量βの値が、レンズ成形面１４４Ａに囲まれた空間の空気が空間の外部に放出されるための最小値となる。

具体的には、レンズ成形面１４４Ａによって成形されるレンズ面５４Ｃの半径を球面半径ｒとし、レンズ面５４Ｃの外縁の直径を直径ｄとする。さらに、成形ロール１４２の半径を半径Ｒとする。そうすると、押付量βは、下記式（１）を満たしている。

β≧Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ｛ｓｉｎ^−１（ｄ／２ｒ）＋ ｓｉｎ^−１（ｄ／２Ｒ）｝・・（１）

以下、式（１）の導出過程について説明する。具体的には、図１に示す断面上で、端部ｔ１が面７２と接した状態で、端部ｔ１における仮想円Ｓ１の接線Ｋ１が面７２と重なる場合の押付量βを導出する過程について説明する。

先ず、仮想円Ｓ１の中心Ｃ１と、成形ロール１４２の中心Ｃ２とを結んだ線分を線分Ｍ１とする。また、中心Ｃ１と端部ｔ１とを結んだ線分を線分Ｍ２とする。そして、線分Ｍ１と線分Ｍ２との成す角度を角度θ_１とする。そうすると、角度θ_１は、下記式（２）、式（３）に示されるように導出される。

ｓｉｎθ_１＝（ｄ／２）／ｒ ・・・・・・・・・・（２）
θ_１＝ｓｉｎ^−１｛（ｄ／２）／ｒ｝ ・・・・・・・（３）

また、成形ロール１４２の中心Ｃ２と、端部ｔ１とを結んだ線分を線分Ｍ３とする。そして、線分Ｍ１と線分Ｍ３との成す角度を角度θ_２とする。そうすると、角度θ_２は、下記式（４）、式（５）に示されるように導出される。

ｓｉｎθ_２＝（ｄ／２）／Ｒ ・・・・・・・・・・（４）
θ_２＝ｓｉｎ^−１｛（ｄ／２）／Ｒ｝ ・・・・・・・（５）

さらに、基材７０の面７２からレンズ成形面１４４Ａが最も押し込まれた部位Ｇ２と、中心Ｃ２とを結んだ線分を線分Ｍ４とする。この線分Ｍ４は、線分Ｍ２と平行になるため、線分Ｍ１と線分Ｍ４との成す角度は、角度θ_１となる。そうすると、押付量βは、下記式（６）、式（７）に示されるように導出される。

Ｒ＝Ｒ・ｃｏｓ（θ_１＋θ_２）＋β・・・・・・・（６）
β＝Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ（θ_１＋θ_２）・・・・・・・（７）

そして、式（７）に、式（３）及び式（５）を代入する。そうすると、押付量βは、下記式（８）に示されるように導出される。

β＝Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ｛ｓｉｎ^−１（ｄ／２ｒ）＋ ｓｉｎ^−１（ｄ／２Ｒ）｝・・（８）

この式（８）で示す押付量βの値が、前述したように、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間の空気が、この空間の外部に放出されるための最小値となる。このため、押付量βが式（１）を満たすことで、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間の空気が、空間の外部に放出される。

さらに、基材７０の面７２に対する成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａの押付量β（図１参照）と、基材７０の面７２に対する加熱ロール１３２の周面１３６Ａの押込量Ｐ（図１１参照）とは、下記式（９）、（１０）を満たしている。

Ｐ＝β／２ ・・・・・・・（９）
β＝２Ｐ ・・・・・・・（１０）

つまり、押付量βは、押込量Ｐの２倍となる。前述したように、面７２から深さ２Ｐの範囲における基材７０の部分の温度が、基材７０のガラス転移点以上となる。そうすると、レンズ成形面１４４Ａが押し込まれる部分の基材７０の温度は、基材７０のガラス転移点以上となる。

なお、本実施形態では、製品の形状ばらつき、各部材の相対位置ばらつき等を考慮して、押込量Ｐが、押付量βの１／２の値の±１０％以内の場合は、式（９）を満たしているとみなす。

また、本実施形態では、一例として、半径Ｒは、４〔ｍｍ〕、直径ｄは、０．４５〔ｍｍ〕、球面半径ｒは、０．７〔ｍｍ〕とされることで、押付量βは、０．３〔ｍｍ〕とされている。さらに、成形ロール１４２の周速度は、一例として、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂによって基材７０が搬送される速度と同様で、１６〔ｍｍ／ｓ〕とされている。

この構成において、図示せぬ駆動部材からの回転力が、夫々の成形ロール１４２に伝達されることで、一対の成形ロール１４２は、回転しながらレンズ成形面１４４Ａを基材７０の面７２に押し付ける。そして、一対の成形ロール１４２は、凹状のレンズ成形面１４４Ａを、加熱部１３０によって加熱された夫々の面７２に押し付け、凸状のレンズ面５４Ｃ（図１８参照）を夫々の面７２に成形しながら、基材７０を搬送経路１１２に沿って装置奥行方向へ搬送する。

維持ロール１５０は、図７に示されるように、成形ロール１４２を挟んで搬送経路１１２の反対側に夫々配置されている。そして、維持ロール１５０の周面の上下方向の両端には、図１４に示されるように、成形ロール１４２の凹部１４６に向けて突出して、凹部１４６と接する突出部１５０Ａが夫々形成されている。

さらに、維持ロール１５０の内部には、図示せぬ水管が配置されており、維持ロール１５０は、予め定められた温度になっている。

この構成において、維持ロール１５０は、回転する成形ロール１４２に従動して回転する。そして、維持ロール１５０は、成形ロール１４２が基材７０から伝達された熱によって予め定められた温度以上にならないように、成形ロール１４２を冷却し、成形ロール１４２の温度を、一例として、２４〔℃〕以上２６〔℃〕以下に維持する。

これにより、面７２から成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａが最も押し付けられた部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点以下となる。

つまり、成形ロール１４２の温度が予め定められた範囲内に維持され、かつ、基材７０が予め定められた速度で搬送されたときに、部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点以下となるように、加熱ロール１３２と成形ロール１４２との距離が決められている。

ここで、「加熱ロール１３２と成形ロール１４２との距離」とは、加熱ロール１３２において基材７０と離間する部分から、成形ロール１４２において基材７０と接する部分までの直線距離である。なお、基材７０の温度の測定には、前述した放射温度センサ、及び赤外線カメラ等を用いることができる。

〔製造方法〕
次に、製造装置１００を用いてレンズアレイ５０を製造する方法（レンズアレイの製造方法）について、比較形態に係る光学部品の製造装置３００（以下「製造装置３００」）を用いてレンズアレイ５０を製造する方法と比較しつつ説明する。先ず、製造装置３００の構成について、製造装置１００と異なる部分を主に説明する。

−製造装置３００−
製造装置３００は、搬送部１１０と、加熱部１３０と、成形部３４０とを備えている。成形部３４０は、基材搬送方向において、加熱部１３０の下流側に配置されている。そして、成形部３４０は、図２２に示されるように、搬送される基材７０を装置幅方向から挟む一対の成形ブロック３４２と、夫々の成形ブロック３４２を装置幅方向に移動させる一対のシリンダ３４８とを備えている。さらに、成形部３４０は、成形ブロック３４２の温度を予め定められた温度に維持する図示せぬ維持手段を備えている。

成形ブロック３４２は、装置奥行方向に延びる直方体状とされている。そして、成形ブロック３４２において、基材７０と対向する対向面３４４には、装置奥行方向に沿って４列の千鳥状に並ぶ、凹状のレンズ成形面３４４Ａが複数形成されている。

この構成において、搬送部１１０によって搬送される基材７０が一対の成形ブロック３４２の間に到達すると、搬送部１１０は、基材７０を一旦停止させる。そして、図２３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、シリンダ３４８が、成形ブロック３４２を装置幅方向（一つの方向）に移動させることで、レンズ成形面３４４Ａを基材７０の面７２に押し付け、さらに、基材７０から離間させる。これにより、凸状のレンズ面３５４Ｃが基材７０に形成される。

−レンズアレイを製造する方法−
製造装置１００を用いてレンズアレイ５０を製造するレンズアレイの製造方法について説明する。なお、製造装置３００を用いたレンズアレイの製造方法については、製造装置１００を用いたレンズアレイの製造方法と異なる部分を主に説明する。

先ず、作業者は、図７に示す製造装置１００を稼動させる。これにより、駆動部材からの回転力が伝達された搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂ、及び一対の成形ロール１４２が回転する。また、一対の維持ロール１５０は、回転する成形ロール１４２に従動して夫々回転する。さらに、維持ロール１５０の内部の図示せぬ水管に、液体が流れる。そして、維持ロール１５０は、成形ロール１４２の温度を予め定められた温度に維持する。

さらに、図示せぬ発振器から超音波振動が伝達された加熱ロール１３２のロール本体１３６は、上下方向に超音波振動する。

次に、作業者は、図７に示されるように、面７４が上下方向を向き、面７２が装置幅方向を向くように、基材７０を製造装置１００に差し込む。具体的には、作業者は、製造装置１００の装置奥行方向の手前側（図中左側）から基材７０を製造装置１００に差し込み、規制ロール１１６の先端を、基材７０に形成された溝８０に挿入させる。

さらに、作業者は、基材７０の先端を搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂの周面に突き当てる。これにより、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂは、基材７０の一対の面７４と接し、回転しながら基材７０を挟み込む。そして、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂは、基材７０を、搬送経路１１２に沿って、基材搬送方向の下流側へ搬送する。

規制ロール１１６の先端が溝８０に挿入されている状態で、基材７０は、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂによって、搬送経路１１２に沿って搬送される。このため、装置幅方向（一対の面７２が向く方向）への、基材７０の移動が規制される。

さらに、搬送ロール１１４Ａ、１１４Ｂによって搬送される基材７０の先端が、図８に示されるように、一対の規制ブロック１１８の間に進入する。基材７０が一対の規制ブロック１１８の間に進入した状態では、図１３に示されるように、規制ブロック１１８の面１１８Ｂが、基材７０の面７４と夫々接し、規制ブロック１１８の突起１１８Ｃが、基材７０の面７４に形成された溝８０に夫々挿入されている。このため、装置上下方向、及び装置幅方向への、基材７０の移動が規制される。

さらに、搬送される基材７０の先端が一対の加熱ロール１３２の周面１３６Ａに突き当たる。そうすると、一対の加熱ロール１３２の周面１３６Ａが、図１１に示されるように、基材７０の面７２から基材７０の中心側に押し込まれる。そして、一対の加熱ロール１３２は、搬送される基材７０に従動して回転（図１１の矢印Ｊ１）する。ここで、超音波振動している加熱ロール１３２は、基材７０の面７２の温度が、基材７０のガラス転移点（Ｔｇ点）以上となるように基材７０を面７２から加熱する。

具体的には、図１１に示されるように、ロール本体１３６の周面１３６Ａが、基材７０の面７２から基材７０の中心側に押込量Ｐだけ押し込まれている。このため、基材７０の面７２の温度を基材７０のガラス転移点（Ｔｇ点）以上とすることで、面７２から深さ２Ｐまでの範囲における基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点（Ｔｇ点）以上となる。

ここで、比較形態に係る製造装置３００を用いた場合には、搬送部１１０によって搬送される基材７０が一対の成形ブロック３４２の間に到達すると、搬送部１１０は、図２２に示されるように、基材７０を一旦停止させる。そして、図２３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、シリンダ３４８が、成形ブロック３４２を装置幅方向に移動させることで、レンズ成形面３４４Ａを、基材７０の面７２に押し付け、さらに、基材７０から離間させる。これにより、凸状のレンズ面３５４Ｃが基材７０に形成される。このように、製造装置３００では、成形ブロック３４２を一つの方向に移動させることで、凹状のレンズ成形面３４４Ａを基材７０に押し付ける。このため、レンズ成形面３４４Ａと基材７０との間に空気が残留することがある。

これに対して、本実施形態に係る製造装置１００を用いた場合には、加熱ロール１３２によって加熱された基材７０が、一対の成形ロール１４２に突き当たる。そして、図９、図１０に示されるように、図示せぬ駆動部材から回転力が伝達された一対の成形ロール１４２は、回転しながらレンズ成形面１４４Ａを基材７０の面７２に押し付け、基材７０を搬送経路１１２に沿って装置奥行方向の奥側へ搬送する。

具体的には、図２、図３に示されるように、矢印Ｊ２方向に回転する成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａが、加熱された基材７０の面７２に押し付けられている。これにより、基材７０が面７２側から変形し、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に基材７０を構成する樹脂材料が入りはじめる。

さらに、矢印Ｊ２方向に成形ロール１４２が回転することで、図４、図５、図６に示されるように、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に、基材７０を構成する樹脂材料が入る。

ここで、基材７０の面７２に対するレンズ成形面１４４Ａの押付量βは、式（１）を満たしている。このため、前述したように、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に基材７０を構成する樹脂材料が入ることで、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間の空気が、この空間の外部に放出される。

また、基材７０の面７２に対する加熱ロール１３２の周面１３６Ａの押込量Ｐ（図１１参照）は、式（９）を満たしている。これにより、レンズ成形面１４４Ａが押し込まれる部分の基材７０の温度は、基材７０のガラス転移点以上となっている。このため、レンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に、樹脂材料が充填される。

このようにして、回転する成形ロール１４２のレンズ成形面１１４が基材７０の面７２に押し付けられる。そして、基材７０の面７２からレンズ成形面１４４Ａが最も押し込まれた部位Ｇ２から基材搬送方向の下流側で、基材７０が、レンズ成形面１４４Ａから離間する。これにより、凸状のレンズ面５４Ｃが夫々の面７２に成形される。

ここで、前述したように、部位Ｇ２での基材７０の温度は、基材７０のガラス転移点以下となっている。これにより、レンズ成形面１４４Ａによって成形された凸状のレンズ面５４Ｃの変形が抑制される。

このようにして、製造装置１００によって、レンズアレイ５０（図１１参照）が製造される。また、作業者が、基材７０を製造装置１００に順次差し込むことで、レンズアレイ５０が連続して製造される。

（まとめ）
以上説明したように、基材７０の面７２に対するレンズ成形面１４４Ａの押付量βは、式（１）を満たしている。そこで、回転する成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間に基材７０を構成する樹脂材料が入ることで、この空間の空気が、この空間の外部に放出される。このため、製造装置３００のように成形ブロック３４２を装置幅方向に移動させる場合と比して、凹状のレンズ成形面１４４Ａと基材７０との間に空気が残留するのが抑制される。

また、回転しながらレンズ成形面を基材に押し付ける構成であっても、押付量βが式（１）を満たしていない場合と比して、凹状のレンズ成形面１４４Ａと基材７０との間に空気が残留するのが抑制される。

また、凹状のレンズ成形面１４４Ａと基材７０との間に空気が残留するのが抑制されることで、製造装置３００を用いる場合と比して、レンズ面５４Ｃの精度が向上する。

また、加熱ロール１３２は、基材７０の面７２と接して超音波振動することで基材７０を面７２から加熱する。このため、例えば、赤外線ヒータを用いて基材を加熱する場合と比して、加熱ロール１３２によって成形ロール１４２が加熱されるのが抑制される。

また、基材７０の面７２に対する加熱ロール１３２の押込量Ｐは、前述した式（９）を満たしている。そして、レンズ成形面１４４Ａが押し込まれる部分の基材７０の温度は、基材７０のガラス転移点以上（予め定められた温度以上）となっている。例えば、押込量Ｐが押付量βの１／４の値である場合と比して、短時間で、レンズ成形面１４４Ａが押し込まれる部分の基材７０の温度が基材７０のガラス転移点以上（予め定められた温度以上）となる。

また、基材７０の面７２からレンズ成形面１４４Ａが最も押し込まれた部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点以下となっている。このため、例えば、部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点より高い場合と比して、レンズ成形面１４４Ａによって成形された凸状のレンズ面５４Ｃの変形が抑制される。

また、部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点以下となっている。このため、部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材のガラス転移点より高い場合と比して、レンズ成形面１４４Ａによって成形されたレンズ面５４Ｃの変形が抑制される。

また、基材７０を予め定められた速度で搬送したときに、部位Ｇ２での基材７０の温度が、基材７０のガラス転移点以下となるように、加熱ロール１３２と成形ロール１４２との距離が決められている。このため、基材７０の搬送速度を途中で変えることなく、部位Ｇ２での基材７０の温度を基材７０のガラス転移点以下とすることができる。

また、レンズアレイ５０の製造方法においては、製造装置３００を用いる場合と比して、レンズ面５４Ｃの精度が向上したレンズアレイ５０が製造される。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、基材７０を加熱する加熱部材として回転する加熱ロール１３２を用いたが、例えば、図２４に示されるように、直方体状の部材３８０の端面３８０Ａを基材７０の面７２に当てて、部材３８０を超音波振動させることで、基材７０を加熱してもよい。

また、上記実施形態では、基材７０に形成された一対の面７２に凸状のレンズ面５４Ｃが成形される構成としたが、例えば、一方の成形ロールに形成されたレンズ成形面１４４Ａを無くすことで、他方の面７２だけにレンズ面５４Ｃを成形する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、加熱ロール１３２が超音波振動することで基材７０を面７２から加熱したが、赤外線ヒータ等を用いて基材を加熱してもよい。しかし、この場合には、加熱ロール１３２が超音波振動することで基材７０を面７２から加熱することで奏する作用は奏しない。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、回転する成形ロール１４２のレンズ成形面１４４Ａによって囲まれた空間の空気が空間の外部に放出されるように、レンズ成形面１４４Ａの内部と、外部とを貫通する貫通孔を形成させてもよい。

５０ レンズアレイ（光学部品の一例）
５４Ｃ レンズ面
７０ 基材
７２ 面
１００ 光学部材の製造装置
１３２ 加熱ロール（加熱部材の一例）
１３６Ａ 周面
１４２ 成形ロール（回転体の一例）
１４４Ａ レンズ成形面
β 押付量
Ｇ１ 部位
Ｇ２ 部位
Ｐ 押込量
ｒ 球面半径
Ｒ 半径

Claims (5)

1. 一方向に搬送される基材における該一方向に沿う面から該基材を加熱する加熱部材と、
   球面半径ｒで外縁の直径ｄの凸状のレンズ面を成形するための凹状のレンズ成形面が周面に形成された半径Ｒの回転体で、該レンズ成形面を、該基材の該面に押し付けて該面に該レンズ面を成形する該回転体と、
   を備え、
   該基材の該面に対する該レンズ成形面の押付量βは、式（１）を満たす光学部品の製造方法。
   β≧Ｒ−Ｒ・ｃｏｓ｛ｓｉｎ−１（ｄ／２ｒ）＋ ｓｉｎ−１（ｄ／２Ｒ）｝・・（１）
2. 前記加熱部材は、前記基材の前記面と接して超音波振動することで前記基材を前記面から加熱する請求項１に記載の光学部品の製造方法。
3. 前記加熱部材は、前記回転体の回転軸に沿った他の回転軸周りに回転すると共に、前記他の回転軸の方向に超音波振動し、前記加熱部材の周面は、前記基材の前記面から前記基材の中心側に押し込まれ、前記基材の前記面に対する前記加熱部材の前記周面の押込量Ｐは、β／２とされている請求項２に記載の光学部品の製造方法。
4. 前記回転体によって最も押し付けられた部位の前記基材の温度が、前記基材のガラス転移点以下となるように、各部が配置されている請求項１から３の何れか１項に記載の光学部品の製造方法。
5. 前記基材を予め定められた速度で搬送したときに、前記回転体によって最も押し付けられた部位の前記基材の温度が、前記基材のガラス転移点以下となるように、前記加熱部材と前記回転体との距離が決められている請求項４に記載の光学部品の製造方法。

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