光硬化性材料の成形方法および成形装置
【課題】金属等の材料で構成された上型と下型とを用い、光硬化性材料の成形体を成形する場合において、光硬化性材料での硬化ムラの発生を無くすことができ、光硬化性材料をもれなく効率良く硬化させることができる光硬化性材料の成形方法を提供する。
【解決手段】紫外線等の光を通さない材料で構成された上型７、下型９のすくなくともいずれかに、光硬化性材料１１を供給し、上型７を下型９の近傍にまで近づけて位置決めし、上型７と下型９との外側で光源１９Ａ，１９Ｂから出射された光ＵＲを、上型７と下型９との間に存在している光硬化性材料１１に、進路を変化させて照射する。
【解決手段】紫外線等の光を通さない材料で構成された上型７、下型９のすくなくともいずれかに、光硬化性材料１１を供給し、上型７を下型９の近傍にまで近づけて位置決めし、上型７と下型９との外側で光源１９Ａ，１９Ｂから出射された光ＵＲを、上型７と下型９との間に存在している光硬化性材料１１に、進路を変化させて照射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性材料の成形方法および成形装置に係り、たとえば、金型を用いて紫外線硬化樹脂等の材料の成形体を得るものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外線を透過する石英ガラスで構成された下型と上型とを用いて、紫外線硬化樹脂製の成形体を得る成形方法が知られている。
【０００３】
上記従来の成形方法では、下型と上型との間に存在している未硬化の紫外線硬化樹脂に、下型、上型の少なくともいずれかを通して紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させ、成形体を得ている。
【０００４】
しかし、石英ガラスは高価であり、加工がしにくく、欠けやすいという欠点がある。そこで、石英ガラスに比べて安価であり、加工がしやすく、欠けにくい（靭性を備えた）ニッケル等の金属を用いて構成された下型と上型とを用いた成形方法の採用が考えられる。
【０００５】
この成形方法では、下型や上型が紫外線を通さないので、上型と下型との隙間から、下型と上型との間に存在している未硬化の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化する（たとえば、特許文献１の図１５等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７９７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の成形方法では、下型と上型との間の狭い隙間を通して、単に紫外線硬化樹脂に紫外線を照射しているだけであるので、紫外線硬化樹脂で硬化ムラが発生するおそれがあるという問題がある。
【０００８】
この問題は、紫外線硬化樹脂だけでなく、紫外線以外の波長の電磁波で硬化する材料（光硬化性樹脂等の材料）でも同様に発生する問題である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、安価であり加工がしやすく靭性を備えた金属等の材料で構成された上型と下型とを用い、光硬化性材料の成形体を成形する場合において、光硬化性材料での硬化ムラの発生を無くすことができ、光硬化性材料をもれなく効率良く硬化させることができる光硬化性材料の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、紫外線等の光を通さない材料で構成された上型、紫外線等の光を通さない材料で構成された下型のすくなくともいずれかに、光硬化性材料を供給する光硬化性材料供給工程と、前記上型を前記下型の近傍にまで近づけて位置決めする型移動位置決め工程と、前記上型と前記下型との外側で光源から出射された光を、前記上型と前記下型との間に存在している光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射工程とを有する光硬化性材料の成形方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光硬化性材料の成形方法において、前記光照射工程は、光源の位置を変えるか、光源の姿勢を変えるか、光源から出射された光の収束位置を変えるかの少なくともいずれかの態様で、前記光硬化性材料に光を照射する工程である光硬化性材料の成形方法である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、紫外線等の光を通さない材料で構成された下型が設置される下型設置体と、紫外線等の光を通さない材料で構成された上型が設置され、下型設置体に接近もしくは離反する方向で前記下型設置体に対して相対的に移動位置決め自在である上型設置体と、光源が発した光を、前記光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射部とを有する成形装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安価であり加工がしやすく靭性を備えた金属等の材料で構成された上型と下型とを用い、光硬化性材料の成形体を成形する場合において、光硬化性材料での硬化ムラの発生を無くすことができ、光硬化性材料をもれなく効率良く硬化させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】成形装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】レンズアレイの成形方法（製造方法）を示す図である。
【図４】レンズアレイの成形方法を示す図である。
【図５】レンズアレイの成形方法を示す図である。
【図６】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）におけるＶＩ矢視図である。
【図７】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）におけるＶＩ矢視図である。
【図８】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）に対応した図である。
【図９】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）に対応した図である。
【図１０】レンズアレイの成形方法の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光硬化性材料の成形体１を示す図である。
【００１６】
成形体１として様々なもの（レンズアレイもしくはモスアイ構造体等の製品もしくは半製品）を掲げることができるが、この実施形態では、レンズアレイを例に掲げて説明する。
【００１７】
レンズアレイ１は、平板状の本体部３と多数の凸部５とを備えて構成され一体成形されている。本体部３は、たとえば、円形もしくは矩形等の平板状に形成されている。本実施形態では、矩形な平板状に形成されているものを例として掲げ説明する。
【００１８】
凸部５は、たとえば、球冠状に形成されており、球冠の平面が本体部３の平面（厚さ方向の両端にある平面）に接している。また、凸部５は、本体部３の両面で、図５（ｂ）の横方向と図５（ｂ）の紙面に直交する方向とに並んで設けられている。これにより、多数の凸レンズの集合体であるレンズアレイ１が形成されている。
【００１９】
なお、レンズアレイ１では、本体部３（レンズアレイ１）の厚さ方向の両面に、いわゆるドットアンドスペースのパターンが形成されているが、凸部５の形状を変えることで、本体部３の厚さ方向の両面に、いわゆるラインアンドスペースのパターンが形成されていてもよい。つまり、図５（ｂ）に示す形態のものを、図５（ｂ）の紙面に直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、この軌跡であらわされる立体の形状に、レンズアレイがなっていてもよい。
【００２０】
また、本体部３の厚さ方向の一方の面にのみ、凸部５が形成されている態様であってもよい。
【００２１】
次に、レンズアレイ１の成形方法（製造方法）について説明する。
【００２２】
まず、図３（ａ）で示すように、上型７が下型９から離れている状態で、図３（ｂ）、図４（ａ）で示すように、未硬化の光硬化性材料（たとえば、紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂；本実施形態では紫外線硬化樹脂を例に掲げて説明する。）１１を、下型９に供給する（紫外線硬化樹脂供給工程）。
【００２３】
なお、上型７と下型９とは、紫外線等の光を通さない材料（ニッケル等の金属もしくはセラミックス等の材料；本実施形態ではニッケルを例に掲げて説明する。）で構成されている。また、紫外線硬化樹脂供給工程では、下型９に紫外線硬化樹脂１１を供給することにしているが、下型９に紫外線硬化樹脂１１を供給することに代えてもしくは加えて、上型７に紫外線硬化樹脂１１を供給するようにしてもよい。すなわち、上型７、下型９のすくなくともいずれかに、紫外線硬化樹脂１１を供給する態様であればよい。
【００２４】
上型７（上型７の下面）に紫外線硬化樹脂１１を供給する場合には、粘度の高い紫外線硬化樹脂１１を用い、上型７に紫外線硬化樹脂１１を貼り付けるものとする。紫外線硬化樹脂１１の粘度が低い場合であっても、紫外線硬化樹脂１１の表面張力により、上型７に紫外線硬化樹脂１１を供給することが可能な場合がある。
【００２５】
続いて、紫外線硬化樹脂を成形するために、図４（ｂ）で示すように、上型７を下型９の近傍にまで近づけて位置決めする（型移動位置決め工程）。
【００２６】
続いて、上型７と下型９との間に存在している紫外線硬化樹脂１１を満遍なく硬化させるために、紫外線硬化樹脂１１に光（紫外線）ＵＲを照射する（紫外線射工程）。
【００２７】
紫外線照射工程では、上型７と下型９との外側で光源から出射された紫外線ＵＲを、上型７と下型９との間に存在している紫外線硬化樹脂１１に照射する。さらに、この照射をするときに、紫外線ＵＲの進路を変化させている。この進路の変化の詳細については後述する。
【００２８】
続いて、図５（ａ）で示すように、上型７を硬化した紫外線硬化樹脂１１から離し、硬化した紫外線硬化樹脂１１を下型９から離す（離型工程）。なお、上型７と下型９には、硬化した紫外線硬化樹脂１１が離型しやすように、離型処理が予めされているものとする。さらに、上型７と下型９とから硬化した紫外線硬化樹脂１１を離すために、上型７と下型９とにエジェクタピンを設けてあってもよい。
【００２９】
ところで、型移動位置決め工程で、上型７が移動位置決めされた状態では、図４（ｂ）で示すように、下型９の上面と上型７の下面とはお互いが僅かに離れているとともに、お互いが平行になって対向している。したがって、下型９の上面に成形パターン（レンズアレイ１の凸部５を形成するための凹部）１３が形成されておらず、上型７の上面にも成形パターン（レンズアレイ１の凸部５を形成するための凹部）が存在していないとすれば、下型９と上型７との間の空間１７は、矩形な薄い平板状になっている。
【００３０】
しかし、実際には、型７，９に成形パターン１３，１５が形成されているので、空間１７の下面には下型９の成形パターン１３に応じた凸部が存在しており、空間１７の上面には上型７の成形パターン１５の応じた凸部が形成されている。なお、当然に理解されるように、成形パターン１３，１５に対応した凸部が形成されている空間１７の形状が、レンズアレイ１の形状になる。
【００３１】
ここで、紫外線射工程での紫外線の進路を変化の態様について、例を掲げて説明する。
【００３２】
紫外線射工程での紫外線の進路を変化の態様として、光源（紫外線発生源）の位置を変える態様Ａ、光源の姿勢を変える態様Ｂ、光源から出射された光の収束位置を変える態様Ｃを掲げることができる。そして、紫外線射工程では、態様Ａ、態様Ｂ、態様Ｃの少なくともいずれかの態様で、紫外線硬化樹脂１１に紫外線ＵＲを照射している。
【００３３】
態様Ａについて詳しく説明する。態様Ａで光源の位置を変える場合には、光源での紫外線ＵＲの出射方向を変えることなく（光源の姿勢を変えることなく）、光源の位置を変化させて（光源を平行移動して）、光源から出射された紫外線ＵＲをそのまま紫外線硬化樹脂１１に照射する。
【００３４】
この場合、光源として、点光源、線光源、面光源を掲げることができる。また、光源から出射された光は、発散光線束、もしくは、平行光線束となっている。光源としてたとえばＬＥＤが採用されるが、一般的には、光源は高価であるので、点光源が採用されるケースが多く（態様Ｂ、態様Ｃでも同様）、この点光源から出射された紫外線は、発散光線束になっている。
【００３５】
態様Ａでは、図６（図４（ｂ）でのＶＩ矢視図）で示すように、一対の紫外線発生装置１９Ａ、１９Ｂを、位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動（平行移動）しつつ紫外線硬化樹脂１１に紫外線ＵＲを照射している。
【００３６】
次に、態様Ｂについて詳しく説明する。態様Ｂで光源の姿勢を変える場合には、光源の位置ほとんどを変えることなく、図９で示すように、光源での紫外線ＵＲの出射方向を変化させて（光源を適宜傾け光源から出射される紫外線ＵＲの進行方向を変化させて）、光源から出射された紫外線ＵＲをそのまま紫外線硬化樹脂１１に照射する。
【００３７】
この場合も光源として、点光源、線光源、光源を掲げることができる。また、光源から出射された光は、発散光線束、もしくは、平行光線束となっているが、光学系（レンズ等の光学素子）によって、平行光線束になっていることが望ましい。
【００３８】
次に、態様Ｃについて詳しく説明する。態様Ｃで光の収束位置を変える場合には、光源での紫外線ＵＲの出射方向を変えることなく、また、光源の位置を変えることなく、図８で示すように、光源から出射された紫外線ＵＲの収束位置を変化させて、主にこの収束位置で紫外線硬化樹脂１１を硬化させる。
【００３９】
この場合も光源として点光源、線光源、光源を掲げることができる。光源から出射された紫外線ＵＲは、光学系（レンズ等の光学素子）によって、収束光源束になっているとともに、光学素子の位置を変える等することで（たとえば凸レンズの焦点距離を変えることで）、紫外線ＵＲの収束位置が変化するようになっている。また、光源の収束位置の形状が点状になっている場合と、直線等の線状になっている場合とがある。
【００４０】
さらに、態様Ｃの場合には、光源の収束位置を、はじめは、光源から遠くのところにしておき（図８の紫外線ＵＲ１参照）、この後徐々に、光源の近くに移動するようにする（図８の紫外線ＵＲ２，ＵＲ３参照）。これにより、光源から遠くのところに存在している紫外線硬化樹脂１１がはじめに硬化し、この硬化している部位が次第に光源の近く側に拡大してくる。
【００４１】
態様Ｃについてさらに説明する。図１で示すように、紫外線発生装置が２台設けられている場合（１９Ａ，１９Ｂ）、一方の紫外線発生装置（図１の左側の紫外線発生装置）１９Ａは、はじめは、紫外線硬化樹脂１１の中心で紫外線が収束するようにし、この後徐々に、紫外線の収束位置が、一方の紫外線発生装置１９Ａ側に移動（図１の左側）し、最後に、紫外線発生装置１９Ａの左端のところで、紫外線が収束するようにする。
【００４２】
他方の紫外線発生装置（図１の右側の紫外線発生装置）１９Ｂも、一方の紫外線発生装置１９Ａと同様に（対称に）、紫外線硬化樹脂１１に紫外線の照射するようになっている。すなわち、他方の紫外線発生装置１９Ｂは、はじめは、紫外線硬化樹脂１１の中心で紫外線が収束するようにし、この後徐々に、紫外線の収束位置が、他方の紫外線発生装置１９Ｂ側に移動（図１の右側）し、最後に、紫外線発生装置１９Ｂの右端のところで、紫外線が収束するようにする。
【００４３】
なお、紫外線硬化樹脂１１は、硬化前は、紫外線を良く透過するようになっている。また、紫外線硬化樹脂１１が、硬化後も、紫外線を良く透過するようになっていることが望ましい。特に、態様Ａ、態様Ｂでは、紫外線硬化樹脂１１が、硬化後も、紫外線を良く透過するようになっていることが特に望ましい。一方、態様Ｃでは、紫外線硬化樹脂１１が、硬化後において、紫外線を透過しないものであってもよい。
【００４４】
また、紫外線射工程では、上述したように、上記３つの態様Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくともいずれかの態様で、紫外線硬化樹脂１１に紫外線を照射するようにしている。これにより、紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射の形態として、態様Ａのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ｂのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ｃのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ａと態様Ｂとの組み合わせのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ａと態様Ｃとの組み合わせのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ｂと態様Ｃとの組み合わせのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ａと態様Ｂと態様Ｃの組み合わせを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射を掲げることができる。
【００４５】
次に、上述した成形方法を実行するための成形装置２１について例を掲げて説明する。
【００４６】
図１に示すように、成形装置２１は、下型設置体２３と上型設置体２５と紫外線照射部２７とを備えて構成されている。
【００４７】
下型設置体２３は、ベース体２９に一体的に設けられており、下型設置体２３には、下型９が設置されるようになっている。
【００４８】
上型設置体２５は、下型設置体２３に接近もしくは離反する方向（図１の上下方向）で下型設置体２３に対して相対的に移動位置決め自在なようにして、ベース体２９に設けられている。また、上型設置体２５には、上型７が設置されるようになっている。
【００４９】
紫外線照射部２７は、上型７と下型９との外側でベース体２９に設けられている。また、紫外線照射部２７は、紫外線硬化樹脂１１に紫外線を照射するようになっている。そして、紫外線硬化樹脂１１を万遍なく硬化して、上型７と下型９とで紫外線硬化樹脂１１の成形体（レンズアレイ１）を得るようになっている。紫外線硬化樹脂１１は、上型設置体２５に設置された上型７と下型設置体２３に設置された下型９との間に存在している。また、紫外線照射部２７は、光源が発した紫外線を、紫外線硬化樹脂１１の進路を変化させて照射するようになっている。
【００５０】
また、成形装置２１には、下型設置体２３に設置された下型９に、未硬化の光硬化樹脂を供給する光硬化樹脂供給装置３１が設けられている。
【００５１】
成形装置２１についてさらに詳しく説明する。
【００５２】
成形装置２１では、下型設置体２３の平面状の上面に下型９が一体的に設置されるようになっている。下型９の設置は、図示しないボルト等の締結具を用いてなされるようになっている。
【００５３】
下型設置体２３に下型９を設置した状態では、平板状の下型９の下面が下型設置体２３の上面に面接触しており、成形パターン１３が形成されている下型９の面が上面になっている。
【００５４】
上型設置体２５は、リニアガイドベアリング等（図示せず）を介してベース体２９に設けられており、下型設置体２３に対して接近もしくは離反する方向（上下方向）で、サーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）により移動位置決め自在になっている。これにより、上型設置体２５が下型設置体２３に対して相対的に移動位置決め自在になっている。
【００５５】
上型設置体２５の平面状の下面は、下型設置体２３の上面と平行になっており、上下方向から見ると、下型設置体２３の上面の全面と、上型設置体２５の下面の全面とがお互いに重なっている。
【００５６】
上型設置体２５には、上型７がたとえばボルト等の締結具を用いて一体的に設置されるようになっている。上型設置体２５に上型７が設置されている状態では、上型７の上面が上型設置体２５の下面に面接触しており、成形パターン１５が形成されている上型７の面が下面になっている。
【００５７】
ここで、下型設置体２３に下型９が設置され上型設置体２５に上型７が設置された状態を上下方向から見ると、下型９の上面の全面と上型７の下面の全面とがお互いに重なっており、下型設置体２３の上面や上型設置体２５の下面の内側に、下型９と上型７とが存在している。
【００５８】
紫外線照射部２７（紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂ）は、下型設置体２３に設置された下型９や上型設置体２５に設置された上型７から離れて、ベース体２９に設けられている。
【００５９】
そして、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂの光源から出射された紫外線が、この進路を変えて、下型設置体２３に設置された下型９と上型設置体２５に設置された上型７との間に存在している未硬化の紫外線硬化樹脂１１に照射されるようになっている。
【００６０】
さらに説明すると、上型７と下型９とは上述したように矩形な平板状に形成されている。紫外線発生装置は、同仕様のものが２台設けられている（参照符号１９Ａ，１９Ｂ）。また紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂは、たとえば、線光源（もしくは、幅が狭く細長い面光源）を備えている。
【００６１】
一対（２台）の紫外線発生装置のうちの一方の紫外線発生装置１９Ａは、下型設置体２３に設置された下型９から僅かに離れて、下型設置体２３に設置された下型９の側方に設けられている。また、一方の紫外線発生装置１９Ａの線光源の長手方向は、下型の矩形な上面の１辺の延伸方向と平行になっている（図１の紙面に直交する方向）。
【００６２】
さらに、紫外線硬化樹脂１１を成形するために、上型設置体２５に設置されている上型７が、下型設置体２３に設置されている下型９の近傍にまで近づいて位置決めされたときに（図４（ｂ）参照）、一方の紫外線発生装置１９Ａが発した紫外線が、下型９や上型７の一方の側から下型９と上型７との間を通って（下型９と上型７との間の間隙の開口部を通って）下型９と上型７との間に存在している紫外線硬化樹脂１１に照射されるようになっている。
【００６３】
一対の紫外線発生装置のうちの他方の紫外線発生装置１９Ｂは、下型設置体２３の中心面（下型設置体２３の中心を含み上型設置体２５の移動方向に展開しているとともに、下型９の矩形な上面の１辺と平行になっている平面；下型設置体２３の中心を含み前後方向と上下方向とに展開している平面）に対して対称に設けられている。
【００６４】
そして、紫外線硬化樹脂１１を成形するために、上型設置体２５に設置されている上型７が、下型設置体２３に設置されている下型９の近傍にまで近づいて位置決めされたときに（図４（ｂ）参照）、他方の紫外線発生装置１９Ｂの発した紫外線が、下型９や上型７の他方の側から下型９と上型７との間を通って（下型９と上型７との間の間隙の開口部を通って）下型９と上型７との間に存在している紫外線硬化樹脂１１に照射されるようになっている。
【００６５】
また、一方の紫外線発生装置１９Ａは、図示しない回動装置（首振り装置）を介して、ベース体２９に支持されている。そして、紫外線硬化樹脂１１に紫外線ＵＲを照射するとき、図９で示すように、一方の紫外線発生装置１９Ａの姿勢が変化し（首振りをし）、紫外線ＵＲの進行方向が変わるようになっている。
【００６６】
他方の紫外線発生装置１９Ｂも、一方の紫外線発生装置１９Ａと同様にして、ベース体２９に支持されており紫外線ＵＲの進行方向を変えているが、他方の紫外線発生装置１９Ｂをベース体２９に固定し、他方の紫外線発生装置１９Ｂが発した紫外線ＵＲの進行方向が変化しないようになっていてもよい。
【００６７】
紫外線硬化樹脂供給部（紫外線硬化樹脂供給装置）３１は、下型９に未硬化の紫外線硬化樹脂１１を一定量供給する装置であり、図示しない移動位置決め装置でベース体２９に支持されている。そして、下型９に紫外線硬化樹脂１１を供給する位置Ｐ３と、退避位置Ｐ４との間を移動するようになっている。
【００６８】
また、紫外線硬化樹脂供給装置３１で、下型９の上に未硬化の紫外線硬化樹脂１１を供給しただけでは、供給された紫外線硬化樹脂１１が、下型９の上面全体に容易には広がらない自体が発生する場合がある。
【００６９】
そこで、スピンコートやバーコートで、紫外線硬化樹脂１１を下型９の上面全体に膜状に広げる方式が採用される場合がある。スピンコートの場合には、ベアリングを介して下型設置体２３をベース体２９に設け、下型設置体２３が回転するようになっているものとする。
【００７０】
次に成形装置２１の動作について説明する。
【００７１】
成形装置２１は、図示しない制御装置の制御の下、次に示す動作をする。
【００７２】
まず、初期状態として、図１、図３（ａ）で示すように、上型７が設置されている上型設置体２５が上昇しており、下型設置体２３に下型９が設置されており、紫外線硬化樹脂供給装置３１は退避位置Ｐ４に位置している。
【００７３】
また、初期状態では、紫外線硬化樹脂供給装置３１は紫外線硬化樹脂１１の供給を停止しており、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂは、紫外線を発生していない。
【００７４】
上記初期状態において、オペレータが、成形装置２１をスタートさせると、紫外線硬化樹脂供給装置３１が供給位置Ｐ３まで移動し、下型９の上に未硬化の紫外線硬化樹脂１１を一定量供給し、この供給後、紫外線硬化樹脂供給装置３１が退避位置Ｐ４まで移動する（図３（ｂ）、図４（ａ）参照）。
【００７５】
続いて、上型７が未硬化の紫外線硬化樹脂１１に接し未硬化の紫外線硬化樹脂１１が膜状になるまで（上型７と下型９との距離が所定の僅かな距離になるまで）、上型設置体２５が下降する（図４（ｂ）参照）。
【００７６】
続いて、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂから紫外線ＵＲを硬化前の紫外線硬化樹脂１１に照射し、紫外線硬化樹脂１１を硬化する（図４（ｂ）参照）。なお、紫外線硬化樹脂１１に向けて照射された紫外線ＵＲは、たとえば、図９で示すように、下型９や上型７の成形パターン１３，１５のところ（下型９や上型７の内面）で反射して拡散し、紫外線硬化樹脂１１を均一に硬化するのである。この場合、下型９や上型７の内面が鏡面なっていることが望ましい。
【００７７】
続いて、図５（ａ）等で示すように、上型設置体２５を上昇する。これにより、上型７が硬化した紫外線硬化樹脂１１から離れる。
【００７８】
続いて、たとえば、オペレータが、硬化した紫外線硬化樹脂１１を下型９から取り出し、上記初期状態に戻る。下型９から取り出された硬化した紫外線硬化樹脂１１が、レンズアレイ１になり（図５（ｂ）参照）、製品もしくは半製品として使用される。
【００７９】
成形装置２１によれば、下型９と上型７とがニッケルで構成されているので、下型９と上型７とを石英ガラスで構成した場合に比べ、下型９と上型７とが安価であり加工がしやすく靭性を備えて欠け難くなっている。
【００８０】
また、下型９と上型７とがニッケルで構成されているので、紫外線が上型７と下型９とを透過しないが、上型７と下型９との隙間を通して紫外線硬化樹脂１１に照射しているので、下型９と上型７との間に存在している紫外線硬化樹脂１１を硬化させることができる。
【００８１】
さらに、紫外線の進路を変化させているので、紫外線を紫外線硬化樹脂１１の全体に均一に照射することができる。そして、紫外線硬化樹脂１１での硬化ムラや硬化もれを発生させることなく、紫外線硬化樹脂１１を効率良く硬化させることができる。
【００８２】
ところで、下型９や上型７の成形パターンは、レンズアレイ１にドットアンドスペース状の凸部５を形成するために、図２（ａ）で示すように格子状なっているが、レンズアレイ１にラインアンドスペース状の凸部５を形成する場合には、図２（ｂ）で示すように、下型９や上型７の成形パターンが、縦縞状になっていてもよい。
【００８３】
また、図６で示す場合と同様に、上型７と下型９との側方に紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂを設け、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂを移動させる場合には、図７で示すように、上型７や下型９の縦方向（図７の上下方向）の寸法が上型７や下型９の横方向（図７の左右方向）の寸法より大きくなっていることが望ましい。これにより、紫外線硬化樹脂を一層容易に硬化させることができる。
【００８４】
さらに、図６や図７において、図６や図７の紙面に直交する軸を回動中心にして、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂが回動（首振り）するようにしてもよい。
【００８５】
さらに、図４に示す状態で、未硬化の紫外線硬化樹脂１１が下型９からこぼれ出てしまうことを防止するために、図１０で示すように、こぼれ防止板３３を設けてもよい。こぼれ防止板３３は、紫外線が透過するガラス等の材料で構成され矩形な平板状に形成されている。
【００８６】
こぼれ防止板３３は、４枚設けられており、たとえば、下型９に一体的に設けられており、それぞれが下型９の上面の４辺から上方に突出している。
【符号の説明】
【００８７】
１ レンズアレイ（成形体）
７ 上型
９ 下型
１１ 紫外線硬化樹脂（光硬化性材料）
２３ 下型設置体
２１ 成形装置
２５ 上型設置体
２９ 紫外線照射部（光照射部）
１９Ａ、１９Ｂ 紫外線発生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性材料の成形方法および成形装置に係り、たとえば、金型を用いて紫外線硬化樹脂等の材料の成形体を得るものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外線を透過する石英ガラスで構成された下型と上型とを用いて、紫外線硬化樹脂製の成形体を得る成形方法が知られている。
【０００３】
上記従来の成形方法では、下型と上型との間に存在している未硬化の紫外線硬化樹脂に、下型、上型の少なくともいずれかを通して紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させ、成形体を得ている。
【０００４】
しかし、石英ガラスは高価であり、加工がしにくく、欠けやすいという欠点がある。そこで、石英ガラスに比べて安価であり、加工がしやすく、欠けにくい（靭性を備えた）ニッケル等の金属を用いて構成された下型と上型とを用いた成形方法の採用が考えられる。
【０００５】
この成形方法では、下型や上型が紫外線を通さないので、上型と下型との隙間から、下型と上型との間に存在している未硬化の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化する（たとえば、特許文献１の図１５等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７９７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の成形方法では、下型と上型との間の狭い隙間を通して、単に紫外線硬化樹脂に紫外線を照射しているだけであるので、紫外線硬化樹脂で硬化ムラが発生するおそれがあるという問題がある。
【０００８】
この問題は、紫外線硬化樹脂だけでなく、紫外線以外の波長の電磁波で硬化する材料（光硬化性樹脂等の材料）でも同様に発生する問題である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、安価であり加工がしやすく靭性を備えた金属等の材料で構成された上型と下型とを用い、光硬化性材料の成形体を成形する場合において、光硬化性材料での硬化ムラの発生を無くすことができ、光硬化性材料をもれなく効率良く硬化させることができる光硬化性材料の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、紫外線等の光を通さない材料で構成された上型、紫外線等の光を通さない材料で構成された下型のすくなくともいずれかに、光硬化性材料を供給する光硬化性材料供給工程と、前記上型を前記下型の近傍にまで近づけて位置決めする型移動位置決め工程と、前記上型と前記下型との外側で光源から出射された光を、前記上型と前記下型との間に存在している光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射工程とを有する光硬化性材料の成形方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光硬化性材料の成形方法において、前記光照射工程は、光源の位置を変えるか、光源の姿勢を変えるか、光源から出射された光の収束位置を変えるかの少なくともいずれかの態様で、前記光硬化性材料に光を照射する工程である光硬化性材料の成形方法である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、紫外線等の光を通さない材料で構成された下型が設置される下型設置体と、紫外線等の光を通さない材料で構成された上型が設置され、下型設置体に接近もしくは離反する方向で前記下型設置体に対して相対的に移動位置決め自在である上型設置体と、光源が発した光を、前記光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射部とを有する成形装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安価であり加工がしやすく靭性を備えた金属等の材料で構成された上型と下型とを用い、光硬化性材料の成形体を成形する場合において、光硬化性材料での硬化ムラの発生を無くすことができ、光硬化性材料をもれなく効率良く硬化させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】成形装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】レンズアレイの成形方法（製造方法）を示す図である。
【図４】レンズアレイの成形方法を示す図である。
【図５】レンズアレイの成形方法を示す図である。
【図６】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）におけるＶＩ矢視図である。
【図７】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）におけるＶＩ矢視図である。
【図８】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）に対応した図である。
【図９】紫外線照射部の変形例を示す図であって、図４（ｂ）に対応した図である。
【図１０】レンズアレイの成形方法の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５（ｂ）は、本発明の実施形態に係る光硬化性材料の成形体１を示す図である。
【００１６】
成形体１として様々なもの（レンズアレイもしくはモスアイ構造体等の製品もしくは半製品）を掲げることができるが、この実施形態では、レンズアレイを例に掲げて説明する。
【００１７】
レンズアレイ１は、平板状の本体部３と多数の凸部５とを備えて構成され一体成形されている。本体部３は、たとえば、円形もしくは矩形等の平板状に形成されている。本実施形態では、矩形な平板状に形成されているものを例として掲げ説明する。
【００１８】
凸部５は、たとえば、球冠状に形成されており、球冠の平面が本体部３の平面（厚さ方向の両端にある平面）に接している。また、凸部５は、本体部３の両面で、図５（ｂ）の横方向と図５（ｂ）の紙面に直交する方向とに並んで設けられている。これにより、多数の凸レンズの集合体であるレンズアレイ１が形成されている。
【００１９】
なお、レンズアレイ１では、本体部３（レンズアレイ１）の厚さ方向の両面に、いわゆるドットアンドスペースのパターンが形成されているが、凸部５の形状を変えることで、本体部３の厚さ方向の両面に、いわゆるラインアンドスペースのパターンが形成されていてもよい。つまり、図５（ｂ）に示す形態のものを、図５（ｂ）の紙面に直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、この軌跡であらわされる立体の形状に、レンズアレイがなっていてもよい。
【００２０】
また、本体部３の厚さ方向の一方の面にのみ、凸部５が形成されている態様であってもよい。
【００２１】
次に、レンズアレイ１の成形方法（製造方法）について説明する。
【００２２】
まず、図３（ａ）で示すように、上型７が下型９から離れている状態で、図３（ｂ）、図４（ａ）で示すように、未硬化の光硬化性材料（たとえば、紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂；本実施形態では紫外線硬化樹脂を例に掲げて説明する。）１１を、下型９に供給する（紫外線硬化樹脂供給工程）。
【００２３】
なお、上型７と下型９とは、紫外線等の光を通さない材料（ニッケル等の金属もしくはセラミックス等の材料；本実施形態ではニッケルを例に掲げて説明する。）で構成されている。また、紫外線硬化樹脂供給工程では、下型９に紫外線硬化樹脂１１を供給することにしているが、下型９に紫外線硬化樹脂１１を供給することに代えてもしくは加えて、上型７に紫外線硬化樹脂１１を供給するようにしてもよい。すなわち、上型７、下型９のすくなくともいずれかに、紫外線硬化樹脂１１を供給する態様であればよい。
【００２４】
上型７（上型７の下面）に紫外線硬化樹脂１１を供給する場合には、粘度の高い紫外線硬化樹脂１１を用い、上型７に紫外線硬化樹脂１１を貼り付けるものとする。紫外線硬化樹脂１１の粘度が低い場合であっても、紫外線硬化樹脂１１の表面張力により、上型７に紫外線硬化樹脂１１を供給することが可能な場合がある。
【００２５】
続いて、紫外線硬化樹脂を成形するために、図４（ｂ）で示すように、上型７を下型９の近傍にまで近づけて位置決めする（型移動位置決め工程）。
【００２６】
続いて、上型７と下型９との間に存在している紫外線硬化樹脂１１を満遍なく硬化させるために、紫外線硬化樹脂１１に光（紫外線）ＵＲを照射する（紫外線射工程）。
【００２７】
紫外線照射工程では、上型７と下型９との外側で光源から出射された紫外線ＵＲを、上型７と下型９との間に存在している紫外線硬化樹脂１１に照射する。さらに、この照射をするときに、紫外線ＵＲの進路を変化させている。この進路の変化の詳細については後述する。
【００２８】
続いて、図５（ａ）で示すように、上型７を硬化した紫外線硬化樹脂１１から離し、硬化した紫外線硬化樹脂１１を下型９から離す（離型工程）。なお、上型７と下型９には、硬化した紫外線硬化樹脂１１が離型しやすように、離型処理が予めされているものとする。さらに、上型７と下型９とから硬化した紫外線硬化樹脂１１を離すために、上型７と下型９とにエジェクタピンを設けてあってもよい。
【００２９】
ところで、型移動位置決め工程で、上型７が移動位置決めされた状態では、図４（ｂ）で示すように、下型９の上面と上型７の下面とはお互いが僅かに離れているとともに、お互いが平行になって対向している。したがって、下型９の上面に成形パターン（レンズアレイ１の凸部５を形成するための凹部）１３が形成されておらず、上型７の上面にも成形パターン（レンズアレイ１の凸部５を形成するための凹部）が存在していないとすれば、下型９と上型７との間の空間１７は、矩形な薄い平板状になっている。
【００３０】
しかし、実際には、型７，９に成形パターン１３，１５が形成されているので、空間１７の下面には下型９の成形パターン１３に応じた凸部が存在しており、空間１７の上面には上型７の成形パターン１５の応じた凸部が形成されている。なお、当然に理解されるように、成形パターン１３，１５に対応した凸部が形成されている空間１７の形状が、レンズアレイ１の形状になる。
【００３１】
ここで、紫外線射工程での紫外線の進路を変化の態様について、例を掲げて説明する。
【００３２】
紫外線射工程での紫外線の進路を変化の態様として、光源（紫外線発生源）の位置を変える態様Ａ、光源の姿勢を変える態様Ｂ、光源から出射された光の収束位置を変える態様Ｃを掲げることができる。そして、紫外線射工程では、態様Ａ、態様Ｂ、態様Ｃの少なくともいずれかの態様で、紫外線硬化樹脂１１に紫外線ＵＲを照射している。
【００３３】
態様Ａについて詳しく説明する。態様Ａで光源の位置を変える場合には、光源での紫外線ＵＲの出射方向を変えることなく（光源の姿勢を変えることなく）、光源の位置を変化させて（光源を平行移動して）、光源から出射された紫外線ＵＲをそのまま紫外線硬化樹脂１１に照射する。
【００３４】
この場合、光源として、点光源、線光源、面光源を掲げることができる。また、光源から出射された光は、発散光線束、もしくは、平行光線束となっている。光源としてたとえばＬＥＤが採用されるが、一般的には、光源は高価であるので、点光源が採用されるケースが多く（態様Ｂ、態様Ｃでも同様）、この点光源から出射された紫外線は、発散光線束になっている。
【００３５】
態様Ａでは、図６（図４（ｂ）でのＶＩ矢視図）で示すように、一対の紫外線発生装置１９Ａ、１９Ｂを、位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動（平行移動）しつつ紫外線硬化樹脂１１に紫外線ＵＲを照射している。
【００３６】
次に、態様Ｂについて詳しく説明する。態様Ｂで光源の姿勢を変える場合には、光源の位置ほとんどを変えることなく、図９で示すように、光源での紫外線ＵＲの出射方向を変化させて（光源を適宜傾け光源から出射される紫外線ＵＲの進行方向を変化させて）、光源から出射された紫外線ＵＲをそのまま紫外線硬化樹脂１１に照射する。
【００３７】
この場合も光源として、点光源、線光源、光源を掲げることができる。また、光源から出射された光は、発散光線束、もしくは、平行光線束となっているが、光学系（レンズ等の光学素子）によって、平行光線束になっていることが望ましい。
【００３８】
次に、態様Ｃについて詳しく説明する。態様Ｃで光の収束位置を変える場合には、光源での紫外線ＵＲの出射方向を変えることなく、また、光源の位置を変えることなく、図８で示すように、光源から出射された紫外線ＵＲの収束位置を変化させて、主にこの収束位置で紫外線硬化樹脂１１を硬化させる。
【００３９】
この場合も光源として点光源、線光源、光源を掲げることができる。光源から出射された紫外線ＵＲは、光学系（レンズ等の光学素子）によって、収束光源束になっているとともに、光学素子の位置を変える等することで（たとえば凸レンズの焦点距離を変えることで）、紫外線ＵＲの収束位置が変化するようになっている。また、光源の収束位置の形状が点状になっている場合と、直線等の線状になっている場合とがある。
【００４０】
さらに、態様Ｃの場合には、光源の収束位置を、はじめは、光源から遠くのところにしておき（図８の紫外線ＵＲ１参照）、この後徐々に、光源の近くに移動するようにする（図８の紫外線ＵＲ２，ＵＲ３参照）。これにより、光源から遠くのところに存在している紫外線硬化樹脂１１がはじめに硬化し、この硬化している部位が次第に光源の近く側に拡大してくる。
【００４１】
態様Ｃについてさらに説明する。図１で示すように、紫外線発生装置が２台設けられている場合（１９Ａ，１９Ｂ）、一方の紫外線発生装置（図１の左側の紫外線発生装置）１９Ａは、はじめは、紫外線硬化樹脂１１の中心で紫外線が収束するようにし、この後徐々に、紫外線の収束位置が、一方の紫外線発生装置１９Ａ側に移動（図１の左側）し、最後に、紫外線発生装置１９Ａの左端のところで、紫外線が収束するようにする。
【００４２】
他方の紫外線発生装置（図１の右側の紫外線発生装置）１９Ｂも、一方の紫外線発生装置１９Ａと同様に（対称に）、紫外線硬化樹脂１１に紫外線の照射するようになっている。すなわち、他方の紫外線発生装置１９Ｂは、はじめは、紫外線硬化樹脂１１の中心で紫外線が収束するようにし、この後徐々に、紫外線の収束位置が、他方の紫外線発生装置１９Ｂ側に移動（図１の右側）し、最後に、紫外線発生装置１９Ｂの右端のところで、紫外線が収束するようにする。
【００４３】
なお、紫外線硬化樹脂１１は、硬化前は、紫外線を良く透過するようになっている。また、紫外線硬化樹脂１１が、硬化後も、紫外線を良く透過するようになっていることが望ましい。特に、態様Ａ、態様Ｂでは、紫外線硬化樹脂１１が、硬化後も、紫外線を良く透過するようになっていることが特に望ましい。一方、態様Ｃでは、紫外線硬化樹脂１１が、硬化後において、紫外線を透過しないものであってもよい。
【００４４】
また、紫外線射工程では、上述したように、上記３つの態様Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくともいずれかの態様で、紫外線硬化樹脂１１に紫外線を照射するようにしている。これにより、紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射の形態として、態様Ａのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ｂのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ｃのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ａと態様Ｂとの組み合わせのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ａと態様Ｃとの組み合わせのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ｂと態様Ｃとの組み合わせのみを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射、もしくは、態様Ａと態様Ｂと態様Ｃの組み合わせを用いた紫外線硬化樹脂１１への紫外線の照射を掲げることができる。
【００４５】
次に、上述した成形方法を実行するための成形装置２１について例を掲げて説明する。
【００４６】
図１に示すように、成形装置２１は、下型設置体２３と上型設置体２５と紫外線照射部２７とを備えて構成されている。
【００４７】
下型設置体２３は、ベース体２９に一体的に設けられており、下型設置体２３には、下型９が設置されるようになっている。
【００４８】
上型設置体２５は、下型設置体２３に接近もしくは離反する方向（図１の上下方向）で下型設置体２３に対して相対的に移動位置決め自在なようにして、ベース体２９に設けられている。また、上型設置体２５には、上型７が設置されるようになっている。
【００４９】
紫外線照射部２７は、上型７と下型９との外側でベース体２９に設けられている。また、紫外線照射部２７は、紫外線硬化樹脂１１に紫外線を照射するようになっている。そして、紫外線硬化樹脂１１を万遍なく硬化して、上型７と下型９とで紫外線硬化樹脂１１の成形体（レンズアレイ１）を得るようになっている。紫外線硬化樹脂１１は、上型設置体２５に設置された上型７と下型設置体２３に設置された下型９との間に存在している。また、紫外線照射部２７は、光源が発した紫外線を、紫外線硬化樹脂１１の進路を変化させて照射するようになっている。
【００５０】
また、成形装置２１には、下型設置体２３に設置された下型９に、未硬化の光硬化樹脂を供給する光硬化樹脂供給装置３１が設けられている。
【００５１】
成形装置２１についてさらに詳しく説明する。
【００５２】
成形装置２１では、下型設置体２３の平面状の上面に下型９が一体的に設置されるようになっている。下型９の設置は、図示しないボルト等の締結具を用いてなされるようになっている。
【００５３】
下型設置体２３に下型９を設置した状態では、平板状の下型９の下面が下型設置体２３の上面に面接触しており、成形パターン１３が形成されている下型９の面が上面になっている。
【００５４】
上型設置体２５は、リニアガイドベアリング等（図示せず）を介してベース体２９に設けられており、下型設置体２３に対して接近もしくは離反する方向（上下方向）で、サーボモータ等のアクチュエータ（図示せず）により移動位置決め自在になっている。これにより、上型設置体２５が下型設置体２３に対して相対的に移動位置決め自在になっている。
【００５５】
上型設置体２５の平面状の下面は、下型設置体２３の上面と平行になっており、上下方向から見ると、下型設置体２３の上面の全面と、上型設置体２５の下面の全面とがお互いに重なっている。
【００５６】
上型設置体２５には、上型７がたとえばボルト等の締結具を用いて一体的に設置されるようになっている。上型設置体２５に上型７が設置されている状態では、上型７の上面が上型設置体２５の下面に面接触しており、成形パターン１５が形成されている上型７の面が下面になっている。
【００５７】
ここで、下型設置体２３に下型９が設置され上型設置体２５に上型７が設置された状態を上下方向から見ると、下型９の上面の全面と上型７の下面の全面とがお互いに重なっており、下型設置体２３の上面や上型設置体２５の下面の内側に、下型９と上型７とが存在している。
【００５８】
紫外線照射部２７（紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂ）は、下型設置体２３に設置された下型９や上型設置体２５に設置された上型７から離れて、ベース体２９に設けられている。
【００５９】
そして、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂの光源から出射された紫外線が、この進路を変えて、下型設置体２３に設置された下型９と上型設置体２５に設置された上型７との間に存在している未硬化の紫外線硬化樹脂１１に照射されるようになっている。
【００６０】
さらに説明すると、上型７と下型９とは上述したように矩形な平板状に形成されている。紫外線発生装置は、同仕様のものが２台設けられている（参照符号１９Ａ，１９Ｂ）。また紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂは、たとえば、線光源（もしくは、幅が狭く細長い面光源）を備えている。
【００６１】
一対（２台）の紫外線発生装置のうちの一方の紫外線発生装置１９Ａは、下型設置体２３に設置された下型９から僅かに離れて、下型設置体２３に設置された下型９の側方に設けられている。また、一方の紫外線発生装置１９Ａの線光源の長手方向は、下型の矩形な上面の１辺の延伸方向と平行になっている（図１の紙面に直交する方向）。
【００６２】
さらに、紫外線硬化樹脂１１を成形するために、上型設置体２５に設置されている上型７が、下型設置体２３に設置されている下型９の近傍にまで近づいて位置決めされたときに（図４（ｂ）参照）、一方の紫外線発生装置１９Ａが発した紫外線が、下型９や上型７の一方の側から下型９と上型７との間を通って（下型９と上型７との間の間隙の開口部を通って）下型９と上型７との間に存在している紫外線硬化樹脂１１に照射されるようになっている。
【００６３】
一対の紫外線発生装置のうちの他方の紫外線発生装置１９Ｂは、下型設置体２３の中心面（下型設置体２３の中心を含み上型設置体２５の移動方向に展開しているとともに、下型９の矩形な上面の１辺と平行になっている平面；下型設置体２３の中心を含み前後方向と上下方向とに展開している平面）に対して対称に設けられている。
【００６４】
そして、紫外線硬化樹脂１１を成形するために、上型設置体２５に設置されている上型７が、下型設置体２３に設置されている下型９の近傍にまで近づいて位置決めされたときに（図４（ｂ）参照）、他方の紫外線発生装置１９Ｂの発した紫外線が、下型９や上型７の他方の側から下型９と上型７との間を通って（下型９と上型７との間の間隙の開口部を通って）下型９と上型７との間に存在している紫外線硬化樹脂１１に照射されるようになっている。
【００６５】
また、一方の紫外線発生装置１９Ａは、図示しない回動装置（首振り装置）を介して、ベース体２９に支持されている。そして、紫外線硬化樹脂１１に紫外線ＵＲを照射するとき、図９で示すように、一方の紫外線発生装置１９Ａの姿勢が変化し（首振りをし）、紫外線ＵＲの進行方向が変わるようになっている。
【００６６】
他方の紫外線発生装置１９Ｂも、一方の紫外線発生装置１９Ａと同様にして、ベース体２９に支持されており紫外線ＵＲの進行方向を変えているが、他方の紫外線発生装置１９Ｂをベース体２９に固定し、他方の紫外線発生装置１９Ｂが発した紫外線ＵＲの進行方向が変化しないようになっていてもよい。
【００６７】
紫外線硬化樹脂供給部（紫外線硬化樹脂供給装置）３１は、下型９に未硬化の紫外線硬化樹脂１１を一定量供給する装置であり、図示しない移動位置決め装置でベース体２９に支持されている。そして、下型９に紫外線硬化樹脂１１を供給する位置Ｐ３と、退避位置Ｐ４との間を移動するようになっている。
【００６８】
また、紫外線硬化樹脂供給装置３１で、下型９の上に未硬化の紫外線硬化樹脂１１を供給しただけでは、供給された紫外線硬化樹脂１１が、下型９の上面全体に容易には広がらない自体が発生する場合がある。
【００６９】
そこで、スピンコートやバーコートで、紫外線硬化樹脂１１を下型９の上面全体に膜状に広げる方式が採用される場合がある。スピンコートの場合には、ベアリングを介して下型設置体２３をベース体２９に設け、下型設置体２３が回転するようになっているものとする。
【００７０】
次に成形装置２１の動作について説明する。
【００７１】
成形装置２１は、図示しない制御装置の制御の下、次に示す動作をする。
【００７２】
まず、初期状態として、図１、図３（ａ）で示すように、上型７が設置されている上型設置体２５が上昇しており、下型設置体２３に下型９が設置されており、紫外線硬化樹脂供給装置３１は退避位置Ｐ４に位置している。
【００７３】
また、初期状態では、紫外線硬化樹脂供給装置３１は紫外線硬化樹脂１１の供給を停止しており、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂは、紫外線を発生していない。
【００７４】
上記初期状態において、オペレータが、成形装置２１をスタートさせると、紫外線硬化樹脂供給装置３１が供給位置Ｐ３まで移動し、下型９の上に未硬化の紫外線硬化樹脂１１を一定量供給し、この供給後、紫外線硬化樹脂供給装置３１が退避位置Ｐ４まで移動する（図３（ｂ）、図４（ａ）参照）。
【００７５】
続いて、上型７が未硬化の紫外線硬化樹脂１１に接し未硬化の紫外線硬化樹脂１１が膜状になるまで（上型７と下型９との距離が所定の僅かな距離になるまで）、上型設置体２５が下降する（図４（ｂ）参照）。
【００７６】
続いて、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂから紫外線ＵＲを硬化前の紫外線硬化樹脂１１に照射し、紫外線硬化樹脂１１を硬化する（図４（ｂ）参照）。なお、紫外線硬化樹脂１１に向けて照射された紫外線ＵＲは、たとえば、図９で示すように、下型９や上型７の成形パターン１３，１５のところ（下型９や上型７の内面）で反射して拡散し、紫外線硬化樹脂１１を均一に硬化するのである。この場合、下型９や上型７の内面が鏡面なっていることが望ましい。
【００７７】
続いて、図５（ａ）等で示すように、上型設置体２５を上昇する。これにより、上型７が硬化した紫外線硬化樹脂１１から離れる。
【００７８】
続いて、たとえば、オペレータが、硬化した紫外線硬化樹脂１１を下型９から取り出し、上記初期状態に戻る。下型９から取り出された硬化した紫外線硬化樹脂１１が、レンズアレイ１になり（図５（ｂ）参照）、製品もしくは半製品として使用される。
【００７９】
成形装置２１によれば、下型９と上型７とがニッケルで構成されているので、下型９と上型７とを石英ガラスで構成した場合に比べ、下型９と上型７とが安価であり加工がしやすく靭性を備えて欠け難くなっている。
【００８０】
また、下型９と上型７とがニッケルで構成されているので、紫外線が上型７と下型９とを透過しないが、上型７と下型９との隙間を通して紫外線硬化樹脂１１に照射しているので、下型９と上型７との間に存在している紫外線硬化樹脂１１を硬化させることができる。
【００８１】
さらに、紫外線の進路を変化させているので、紫外線を紫外線硬化樹脂１１の全体に均一に照射することができる。そして、紫外線硬化樹脂１１での硬化ムラや硬化もれを発生させることなく、紫外線硬化樹脂１１を効率良く硬化させることができる。
【００８２】
ところで、下型９や上型７の成形パターンは、レンズアレイ１にドットアンドスペース状の凸部５を形成するために、図２（ａ）で示すように格子状なっているが、レンズアレイ１にラインアンドスペース状の凸部５を形成する場合には、図２（ｂ）で示すように、下型９や上型７の成形パターンが、縦縞状になっていてもよい。
【００８３】
また、図６で示す場合と同様に、上型７と下型９との側方に紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂを設け、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂを移動させる場合には、図７で示すように、上型７や下型９の縦方向（図７の上下方向）の寸法が上型７や下型９の横方向（図７の左右方向）の寸法より大きくなっていることが望ましい。これにより、紫外線硬化樹脂を一層容易に硬化させることができる。
【００８４】
さらに、図６や図７において、図６や図７の紙面に直交する軸を回動中心にして、紫外線発生装置１９Ａ，１９Ｂが回動（首振り）するようにしてもよい。
【００８５】
さらに、図４に示す状態で、未硬化の紫外線硬化樹脂１１が下型９からこぼれ出てしまうことを防止するために、図１０で示すように、こぼれ防止板３３を設けてもよい。こぼれ防止板３３は、紫外線が透過するガラス等の材料で構成され矩形な平板状に形成されている。
【００８６】
こぼれ防止板３３は、４枚設けられており、たとえば、下型９に一体的に設けられており、それぞれが下型９の上面の４辺から上方に突出している。
【符号の説明】
【００８７】
１ レンズアレイ（成形体）
７ 上型
９ 下型
１１ 紫外線硬化樹脂（光硬化性材料）
２３ 下型設置体
２１ 成形装置
２５ 上型設置体
２９ 紫外線照射部（光照射部）
１９Ａ、１９Ｂ 紫外線発生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線等の光を通さない材料で構成された上型、紫外線等の光を通さない材料で構成された下型のすくなくともいずれかに、光硬化性材料を供給する光硬化性材料供給工程と、
前記上型を前記下型の近傍にまで近づけて位置決めする型移動位置決め工程と、
前記上型と前記下型との外側で光源から出射された光を、前記上型と前記下型との間に存在している光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射工程と、
を有することを特徴とする光硬化性材料の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光硬化性材料の成形方法において、
前記光照射工程は、光源の位置を変えるか、光源の姿勢を変えるか、光源から出射された光の収束位置を変えるかの少なくともいずれかの態様で、前記光硬化性材料に光を照射する工程であることを特徴とする光硬化性材料の成形方法。
【請求項３】
紫外線等の光を通さない材料で構成された下型が設置される下型設置体と、
紫外線等の光を通さない材料で構成された上型が設置され、下型設置体に接近もしくは離反する方向で前記下型設置体に対して相対的に移動位置決め自在である上型設置体と、
光源が発した光を、前記光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射部と、
を有することを特徴とする成形装置。
【請求項１】
紫外線等の光を通さない材料で構成された上型、紫外線等の光を通さない材料で構成された下型のすくなくともいずれかに、光硬化性材料を供給する光硬化性材料供給工程と、
前記上型を前記下型の近傍にまで近づけて位置決めする型移動位置決め工程と、
前記上型と前記下型との外側で光源から出射された光を、前記上型と前記下型との間に存在している光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射工程と、
を有することを特徴とする光硬化性材料の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光硬化性材料の成形方法において、
前記光照射工程は、光源の位置を変えるか、光源の姿勢を変えるか、光源から出射された光の収束位置を変えるかの少なくともいずれかの態様で、前記光硬化性材料に光を照射する工程であることを特徴とする光硬化性材料の成形方法。
【請求項３】
紫外線等の光を通さない材料で構成された下型が設置される下型設置体と、
紫外線等の光を通さない材料で構成された上型が設置され、下型設置体に接近もしくは離反する方向で前記下型設置体に対して相対的に移動位置決め自在である上型設置体と、
光源が発した光を、前記光硬化性材料に、進路を変化させて照射する光照射部と、
を有することを特徴とする成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７６５９１（Ｐ２０１２−１７６５９１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４１８６２（Ｐ２０１１−４１８６２）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]