成形体の成形方法および成形体
【課題】型と成形材料とを直接接触させることなく、型に形成されている成形パターンに対応したパターンを備えた成形体の成形方法等を提供する。
【解決手段】成形パターン１３が形成されている型１１のおもて面に、弾性を備え平板状に形成された成形用基板３を設置し、型１１に空気を通すことで成形用基板３を真空吸着して弾性変形させ、成形用基板３を型１１の成形パターン１３の形状に倣わせ、成形材料５を、成形用基板３のおもて面に供給し、成形材料５を硬化し、硬化した成形材料５とともに成形用基板３を型１１から離す。
【解決手段】成形パターン１３が形成されている型１１のおもて面に、弾性を備え平板状に形成された成形用基板３を設置し、型１１に空気を通すことで成形用基板３を真空吸着して弾性変形させ、成形用基板３を型１１の成形パターン１３の形状に倣わせ、成形材料５を、成形用基板３のおもて面に供給し、成形材料５を硬化し、硬化した成形材料５とともに成形用基板３を型１１から離す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の成形方法および成形体に係り、型に形成されている成形パターンと同様なパターンを設けるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金型等の型を用いて、紫外線硬化樹脂等の成形材料材料を所定形状に成形している。
【０００３】
すなわち、型に形成されている凹凸等の成形パターンのところに、硬化前の紫外線硬化樹脂を供給し、この供給後に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、この硬化後に紫外線硬化樹脂を型から離すことで、型成形パターンに対応したパターンが形成されている成形体を得ている。
【０００４】
ここで、従来の技術に関する特許文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、型を用いた成形方法では、型と成形材料とを直接接触させることができないか、直接接触させることが困難な場合がある。そして、成形体を得ることができないか、成形体を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
たとえば、成形材料が型を腐食させる性質のものである場合や、硬化した成形材料が型から容易に離れない場合には、型と成形材料とを直接接触させることができないか、直接接触させることが困難になる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、型と成形材料とを直接接触させることなく、型に形成されている成形パターンに対応したパターンを備えた成形体の成形方法等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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、成形パターンが形成されている型のおもて面に、弾性を備え平板状に形成された成形用基板を設置する成形用基板設置工程と、前記型に空気を通すことで前記成形用基板を真空吸着して弾性変形させ、前記成形用基板を前記型の成形パターンの形状に倣わせる真空吸着工程と、成形材料を、前記成形用基板のおもて面に供給する成形材料供給工程と、前記成形材料を硬化する成形材料硬化工程と、硬化した成形材料とともに前記成形用基板を前記型から離す離型工程とを有する成形体の成形方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形体の成形方法において、前記離型工程で硬化した前記成形材料とともに成形用基板を前記型から離すことで、前記成形用基板の復元力により、前記硬化した成形材料のおもて面に、前記型の成形パターンと同様なパターンを形成する成形体の成形方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の成形体の成形方法において、前記型は、多孔体で構成されている成形体の成形方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、型を用いて成形された成形体において、弾性を備え平板状に形成された成形用基板と、前記成形用基板の厚さ方向の一方の面に膜状に形成されて設けられ、前記成形用基板に接している面とは反対側の面に、前記型に形成されている成形パターンに対応したパターンが形成されている硬化済みの成形材料とを有し、前記成形用基板と前記硬化済み成形材料とには、内部応力が存在している成形体である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、型と成形材料とを直接接触させることなく、型に形成されている成形パターンに対応したパターンを備えた成形体を得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】レンズアレイの成形方法（製造方法）を示す図である。
【図３】レンズアレイの成形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】型の変形例を示す図である。
【図６】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る成形体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、成形用基板３と硬化済みの成形材料５とを備えて構成されている。成形用基板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】
硬化済みの成形材料５は、膜状に形成されており、成形用基板３の厚さ方向の一方の面のたとえば全面を覆って、成形用基板３に一体的に設けられている。
【００１９】
さらに説明すると、硬化済みの成形材料５は、平板状の成形材料本体部７と多数の凸部９とを備えて構成され一体成形されている。成形材料本体部７は、たとえば、矩形な平板状に形成されている。凸部９は、成形材料本体部７のおもて面（成形材料本体部７の厚さ方向における、成形用基板３に接している面とは反対側の面）形成されている。なお、硬化した成形材料５は、詳しくは後述するが、図１等に示す型１１を用いて成形されており、成形材料５の各凸部９は、型１１に形成されている成形パターン１３に対応した（同様な）形態になっている。
【００２０】
凸部９は、たとえば、球冠状に形成されており、球冠の平面が成形材料本体部７の平面（厚さ方向における一方の平面；おもて面）に接している。また、複数の凸部９が、成形材料本体部７のおもて面で、図４（ｂ）の横方向と図４（ｂ）の紙面に直交する方向とに並んで設けられている。そして、成形用基板３と硬化した成形材料５とで、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。
【００２１】
なお、レンズアレイ１では、成形材料本体部７（レンズアレイ１）の厚さ方向の一方の面に、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（図６（ａ）で示す型１１を用いて、レンズアレイ１を成形した場合）が、凸部９の形状を変えることで、成形材料本体部７の厚さ方向の一方の面に、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（図６（ｂ）で示す型１１を用いて、レンズアレイ１を成形した場合）。つまり、ラインアンドスペースパターンでは、図４（ｂ）に示す形態のものを、図４（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、レンズアレイが形成されている。
【００２２】
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。
【００２３】
まず、図２（ａ）で示すように成形パターン１３が形成されている型１１を用意し、図２（ｂ）で示すように、型１１に成形用基板３を設置する（成形用基板設置工程）。
【００２４】
成形パターン１３は、型１１のおもて面（平板状に形成されている型１１の厚さ方向の一方の面）に設けられており、所定のピッチと高さとを備えた複数の凹凸で形成されている。
【００２５】
ここで、成形パターン１３と型１１への成形用基板３の設置についてより詳しく説明する。
【００２６】
上記記載では、成形パターン１３は、所定のピッチと高さとを備えた複数の凹凸で形成されているとしている。このことについてさらに詳しく説明すると次に示すＡ．Ｂ．Ｃ．の３つの態様を掲げることができる。
【００２７】
態様Ａ；所定の深さの複数の凹部が所定のピッチで並んでいる成形パターン
態様Ｂ；所定の高さの複数の凸部が所定のピッチで並んでいる成形パターン
態様Ｃ；所定の高さの複数の凹部と所定の高さの凸部とが所定のピッチで交互に並んでいる成形パターン。
【００２８】
態様Ａの成形パターンは、図２（ａ）等に示すように、型１１を構成する矩形な平板状の素材の厚さ方向の一方の面（おもて面；上面）に、所定の深さの複数の凹部（たとえば、球冠状の凹部）１５が所定のピッチで並んで形成されている。なお、図２（ａ）に示す型１１の上面の左右の両端部に存在している平面部１７が、上記素材の上面であり、各凹部１５は上面よりも凹んでいる。これにより、図２（ａ）で示す型１１の成形パターン１３が形成されている領域では、成形パターン１３は、図２（ａ）に示す平面部１７よりも下に凹んでおり上に突出していることはない。
【００２９】
態様Ｂの成形パターンは、図示していないが、型１１を構成する矩形な平板状の素材の厚さ方向の一方の面（おもて面；上面）に、所定の高さの複数の凸部が所定のピッチで並んで形成されている。これにより、型の成形パターンが形成されている領域では、成形パターンは、型の上面の左右の両端部に存在している平面部よりも上に突出しており、下に凹んでいることはない。
【００３０】
態様Ｃの成形パターンは、図示していないが、図示していないが、型１１を構成する矩形な平板状の素材の厚さ方向の一方の面（おもて面；上面）に、所定の深さの複数の凹部と所定の高さの複数の凸部とが交互に所定のピッチで並んで形成されている。これにより、型の成形パターンが形成されている領域では、成形パターンは、型の上面の左右の両端部に存在している平面部よりも上に突出しているとともに下に凹んでいる。
【００３１】
成形用基板３は、樹脂、もしくは、フィルム、もしくは、シリコンウェハで構成されており、弾性を備え平板状に形成されている。
【００３２】
型１１に成形用基板３が設置された状態では、型１１の厚さ方向と成形用基板３の厚さ方向とがお互いに一致し、少なくとも成形パターンが形成されている型１１の領域の総てを成形用基板３が覆っている（たとえば、型１１のおもて面の全面を成形用基板３が覆っている）。また、型１１に成形用基板３が設置された状態では、成形用基板３は平板状になっており、成形用基板３の厚さ方向の一方の面（背面）が型１１の成形パターン１３の先端に接触している。
【００３３】
ここで、レンズアレイ１の成形方法の説明に戻る。レンズアレイ１の成形方法では、成形用基板設置工程で型１１に成形用基板３を設置した後、続いて、図２（ｃ）で示すように、型１１に空気を通すことで成形用基板３を真空吸着して弾性変形させ、成形用基板３を型１１の成形パターン１３の形状に倣わせる（真空吸着工程）。
【００３４】
すなわち、真空吸着によって、成形用基板３の厚さ方向の他方の面（おもて面；型１１に接触している面とは反対側の面）に大気圧がかかり、成形用基板３が弾性変形するようになっている。この弾性変形によって、型１１の成形パターン１３とほぼ同形状の成形パターン１９が、成形用基板３の厚さ方向の他方の面の出現するようになっている。
【００３５】
なお、成形用基板３は、この厚さが変化する弾性変形もするが、主に、膜状に薄く形成されていることで弾性を備えているのである。すなわち、真空吸着によって成形用基板３が弾性変形するのは、主に、梁の撓みに準じた薄板の撓みが発生することによる。
【００３６】
続いて、真空吸着工程で成形用基板３を真空吸着した後、図３（ａ）、（ｂ）で示すように、未硬化であって液体状もしくは流動体状になっている成形材料（たとえば、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂、ガラスや熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であってもよい。）５を、成形用基板３のおもて面に供給する（紫外線硬化樹脂供給工程）。
【００３７】
供給された未硬化の紫外線硬化樹脂５は、膜状になって成形用基板３のおもて面のたとえば全面を覆うようになっている。この全面を覆ったときに、成形用基板３に出現している型１１の成形パターン１３と同様の成形パターン（成形用基板３の成形パターン）１９に、未硬化の紫外線硬化樹脂５が入り込むようになっている。
【００３８】
続いて、紫外線硬化樹脂供給工程で未硬化の紫外線硬化樹脂５を供給した後、図３（ｃ）で示すように、未硬化の紫外線硬化樹脂５の表面（上面）に、平面出し用基板２１を設置する（平面出し用基板設置工程）。
【００３９】
平面出し用基板２１は、紫外線等の光を透過する材料（たとえば石英ガラス等のガラス）で矩形な平板状に形成されており、厚さ方向の一方面が未硬化の紫外線硬化樹脂５に接している。この接している面には、離型処理（離れやすくするコーティング等）がされている。なお、平面出し用基板２１に離型処理をすることに代えてもしくは加えて、平面出し用基板２１を構成している材料自体が、紫外線硬化樹脂５から離れやすい性質のものであってもよい。
【００４０】
平面出し用基板２１が設置された状態を型１１の厚さ方向から見ると、たとえば、型１１の総てと成形用基板３の総てと紫外線硬化樹脂５の総てと平面出し用基板２１の総てとがお互いに重なっている。
【００４１】
また、平面出し用基板２１が設置された状態では、型１１の厚さ方向と成形用基板３の厚さ方向と紫外線硬化樹脂５の厚さ方向と平面出し用基板２１の厚さ方向とがお互いに一致しており、型１１の下面と、平面出し用基板２１の下面と上面とがお互いに平行になっている。また、型１１、成形用基板３、紫外線硬化樹脂５、平面出し用基板２１の順に、型１１と成形用基板３と紫外線硬化樹脂５と平面出し用基板２１が重なっている。
【００４２】
さらに、平面出し用基板２１を設置し終えた状態では、平面出し用基板２１が、紫外線硬化樹脂５の上に単に載置されており、紫外線硬化樹脂５には、平面出し用基板２１の重量しかかかっていない。しかしながら、平面出し用基板２１を設置し終えた状態で、平面出し用基板２１に押圧力を付与し、平面出し用基板２１の重量よりも大きな力で、紫外線硬化樹脂５を押圧してもよい。すなわち、型１１と平面出し用基板２１とで、成形用基板３と紫外線硬化樹脂５とを、平面出し用基板２１の重量よりも大きな力で挟み込み、この挟み込みをしている状態で、次に示す紫外線硬化樹脂硬化工程で紫外線硬化樹脂５を硬化してもよい。なお、平面出し用基板２１を用いることなく、紫外線硬化樹脂５を成形してもよい。
【００４３】
続いて、紫外線硬化樹脂供給工程で紫外線硬化樹脂５を供給した後、紫外線硬化樹脂５を硬化する（紫外線硬化樹脂硬化工程）。
【００４４】
紫外線硬化樹脂５を硬化する場合について詳しく説明する。紫外線硬化樹脂５の硬化は、図３（ｃ）で示すように、紫外線発生装置２３が発生する紫外線ＵＲを、平面出し用基板２１を通して紫外線硬化樹脂５に照射してなされる。
【００４５】
成形材料が、紫外線硬化樹脂以外の光硬化樹脂である場合にあっても、光硬化樹脂が硬化する波長の電磁波を、平面出し用基板２１を通して光硬化樹脂に照射し、光硬化樹脂を硬化する。
【００４６】
なお、型１１と成形用基板３とが紫外線等の光を透過する材料で構成されている場合にあっては、紫外線を平面出し用基板２１に通すことに代えてもしくは加えて、型１１と成形用基板３とを通して紫外線硬化樹脂に照射し、紫外線硬化樹脂を硬化してもよい。
【００４７】
成形材料が熱可塑性樹脂である場合には、成形材料供給工程で溶融している熱可塑性樹脂を供給し、熱可塑性樹脂が溶融している状態で平面出し用基板２１を設置し、その後、強制的冷却するかもしくは自然冷却して、熱可塑性樹脂を硬化する。
【００４８】
成形材料が熱硬化性樹脂である場合には、成形材料供給工程で未硬化の熱硬化性樹脂を供給し、熱硬化性樹脂が硬化していない状態で平面出し用基板２１を設置し、その後、熱硬化性樹脂を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化する。
【００４９】
続いて、紫外線硬化樹脂硬化工程で紫外線硬化樹脂５を硬化した後、硬化した紫外線硬化樹脂５から平面出し用基板２１を除去する（平面出し用基板除去工程）。
【００５０】
続いて、平面出し用基板除去工程で平面出し用基板２１を除去した後、型１１での成形用基板３の真空吸着を止め（図４（ａ）参照）、硬化した紫外線硬化樹脂５とともに成形用基板３を型１１から離す（離型工程）。これにより、図４（ｂ）で示すレンズアレイ１を得ることができる。
【００５１】
ところで、離型工程で硬化した紫外線硬化樹脂５とともに成形用基板３を型１１から離すことで、成形用基板３の復元力により、硬化した紫外線硬化樹脂５のおもて面（成形用基板３とは反対側の面；上面）に、型１１の成形パターン１３に対応したパターン２５（複数の凸部９）が形成される。
【００５２】
ここで、レンズアレイ１についてより詳しく説明する。レンズアレイ１は、前述したように、型１１を用いて成形されている。成形用基板３は、弾性を備えた材料で構成され、平板状に形成されている。
【００５３】
硬化した紫外線硬化樹脂５は、成形用基板３の厚さ方向の一方の面で薄い膜状に形成されており、成形用基板３に接している面とは反対側の面（おもて面）に、型１１に形成されている成形パターン１３に対応したパターン（複数の凸部９で構成されたパターン）２５が形成されている。
【００５４】
なお、硬化した紫外線硬化樹脂５と成形用基板３とには、内部応力が存在している。
【００５５】
内部応力について説明する。型１１で成形用基板３と硬化済みの紫外線硬化樹脂５とを真空吸着している状態（図３（ｃ）に示す状態）では、硬化した紫外線硬化樹脂５には内部応力がほとんど生じていない。一方、図３（ｃ）に示す状態では、成形用基板３には、真空吸着による弾性変形で内部応力が存在している。この後、硬化した紫外線硬化樹脂５とともに成形用基板３を型１１から離すと成形用基板３が復元する（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）。この復元によって、硬化した紫外線硬化樹脂５が変形し（おもて面に複数の凸部９で構成されたパターン２５が現れるように変形し）、この変形によって紫外線硬化樹脂５に内部応力が生じる。
【００５６】
なお、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す状態では、復元した成形用基板３にも、硬化した紫外線硬化樹脂５の内部応力に応じた内部応力が生じている。したがって、厳密に言えば、復元した成形用基板３は、完全な平板ではなく、ごく僅かであるが変形していることになる。しかし、硬化した紫外線硬化樹脂５の剛性に対して、成形用基板３の剛性が十分に大きくなっていることにより、復元した成形用基板３は実用上差し障りのない平板状になっている。
【００５７】
なお、レンズアレイ１において、復元した成形用基板３をより厳格な平板にしたい場合、もしくは、成形用基板３の剛性が硬化した紫外線硬化樹脂５の剛性に比べて十分に大きくない場合には、成形用基板３を予め変形させておいてもよい。すなわち、図２（ｂ）に示す成形用基板３を、平板状でなく所定の形状に予め変形させておき、図４で示すように、成形用基板３が復元してレンズアレイ１が生成されたときに、硬化した紫外線硬化樹脂５の内部応力に対応した内部応力（成形用基板３の内部応力）で成形用基板３が平板になるようにしてもよい。
【００５８】
また、図４（ｂ）で示すように、硬化した紫外線硬化樹脂５と成形用基板３とが一体化しているものが、レンズアレイ１（製品もしくは半製品）となる。しかしながら、硬化した紫外線硬化樹脂５を成形用基板３から分離して、これを製品もしくは半製品してもよいし、平面出し用基板２１と硬化した紫外線硬化樹脂５が一体化しているものを、製品もしくは半製品してもよい。
【００５９】
レンズアレイ１の成形方法によれば、型１１と紫外線硬化樹脂５との間に成形用基板３が存在しているので、型１１と紫外線硬化樹脂５とを直接接触させることなく、型１１に形成されている成形パターン１３と同様なパターン２５を備えたレンズアレイ１を得ることができる。
【００６０】
そして、型１１と紫外線硬化樹脂５とが直接接触することがないので、紫外線硬化樹脂５が型１１を腐食させる性質のものである場合や、硬化した紫外線硬化樹脂５が型１１から容易に離れない場合であっても、レンズアレイ１を容易に得ることができる。
【００６１】
ところで、上述したレンズアレイ１の成形方法は、たとえば、図１に示す（成形材料の成形装置）成形装置２７を用いて実行されるようになっている。
【００６２】
成形装置２７は、ベース体２９と型設置体３１とを備えて構成されている。
【００６３】
型設置体３１は、ベース体２９に一体的に設けられている。型設置体３１の平面状の上面に型１１が一体的に設置されるようになっている。型１１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。
【００６４】
型設置体３１に型１１を設置した状態では、平板状の型１１の下面が型設置体３１の上面に面接触しており、成形パターン１３が形成されている型１１の面が上面になっている。
【００６５】
型１１は、多孔体（連続気泡の多孔体）で構成されている。型１１が、多孔体で構成されていることで、型１１の内部を空気が流れ成形用基板３を真空吸着することができるようになっている。また、型１１が多孔体で構成されているので、型１１の上面全面において、ほぼ均一な力で成形用基板３を真空吸着して保持することができ、レンズアレイ１に正確な形状のパターン２５（各凸部９）を形成することができる。
【００６６】
また、型設置体３１の内部およびこの外部には、空気経路３３が設けられている。空気経路３３の一端は、型設置体３１の上面に開口しており、型設置体３１に設置された型１１の下面に面している。また、空気経路３３の他端部側は、型設置体３１から延出しており、空気経路３３の他端は真空ポンプ３５につながっている。
【００６７】
そして、型設置体３１に設置された型１１の上面に平板状の成形用基板３を設置し、真空ポンプ３５を稼動すると、型１１と空気経路３３とを通って空気が吸引され、型１１で成形用基板３を真空吸着することができるようになっている。
【００６８】
また、成形装置２７には、平面出し用基板設置体３７が設けられている。平面出し用基板設置体３７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に設けられている。また、平面出し用基板設置体３７は、型設置体３１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、平面出し用基板設置体３７が型設置体３１に対して相対的に移動位置決め自在になっている。
【００６９】
平面出し用基板設置体３７の平面状の下面は、型設置体３１の上面と平行になっており、上下方向から見ると、型設置体３１の上面の全面と、平面出し用基板設置体３７の下面の全面とがお互いに重なっている。
【００７０】
平面出し用基板設置体３７には、平面出し用基板２１がたとえば真空吸着によって一体的に設置されるようになっている。平面出し用基板設置体３７に平面出し用基板２１が設置されている状態では、平面出し用基板２１の上面が平面出し用基板設置体３７の下面に面接触している。
【００７１】
ここで、型設置体３１に型１１が設置され平面出し用基板設置体３７に平面出し用基板２１が設置された状態を上下方向から見ると、型１１の上面の全面と平面出し用基板２１の下面の全面とがお互いに重なっており、型設置体３１の上面や平面出し用基板設置体３７の下面の内側に、型１１と平面出し用基板２１とが存在している。
【００７２】
また、成形装置２７には、紫外線硬化樹脂供給装置３９と紫外線発生装置２３とが設けられている。
【００７３】
紫外線硬化樹脂供給装置３９は、成形用基板（型設置体３１設置されている型１１に設置されている成形用基板）３に未硬化の紫外線硬化樹脂５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、成形用基板３に紫外線硬化樹脂５を供給する位置Ｐ１と、退避位置Ｐ２との間を移動するようになっている。
【００７４】
なお、紫外線硬化樹脂５で、成形用基板３の上に未硬化の紫外線硬化樹脂５を供給しただけでは、供給された紫外線硬化樹脂５が、成形用基板３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。
【００７５】
そこで、スピンコートやバーコートで、紫外線硬化樹脂５を成形用基板３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、図示しないベアリングを介して型設置体３１をベース体２９に設けるとともに、たとえば、型設置体３１とベース体２９との間にロータリジョント（図示せず）を設け、成形用基板３を真空吸着したままの状態で型設置体３１を回転することができるようになっているものとする。
【００７６】
紫外線発生装置２３は、成形用基板３に供給された未硬化の紫外線硬化樹脂５を硬化する紫外線を発する装置である。紫外線発生装置２３も、紫外線硬化樹脂供給装置３９と同様にして、成形用基板３に供給された紫外線硬化樹脂５に紫外線を照射する位置Ｐ３と、退避位置Ｐ４との間を移動するようになっている。
【００７７】
ここで、成形装置２７の動作について説明する。成形装置２７は、図示しない制御装置の制御の下、次に掲げる動作をする。
【００７８】
まず、成形装置２７の初期状態では、図１で示すように、平面出し用基板２１が設置されている平面出し用基板設置体３７が上昇しており、型設置体３１に型１１が設置されており、紫外線硬化樹脂供給装置３９と紫外線発生装置２３とは、退避位置Ｐ２，Ｐ４に位置している。
【００７９】
また、初期状態では、真空ポンプ３５は停止しており、紫外線硬化樹脂供給装置３９は紫外線硬化樹脂５の供給を停止しており、紫外線発生装置２３は、紫外線を発生していない。
【００８０】
上記初期状態において、オペレータが、型１１に成形用基板３を設置し（図２（ｂ）参照）、成形装置２７をスタートさせると、真空ポンプ３５が稼動し、型１１が成形用基板３を真空吸着する（図２（ｃ）参照）。
【００８１】
続いて、紫外線硬化樹脂供給装置３９が供給位置Ｐ１まで移動し、成形用基板３の上に未硬化の紫外線硬化樹脂５を一定量供給し、この供給後、紫外線硬化樹脂供給装置３９が退避位置まで移動する（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。
【００８２】
続いて、平面出し用基板２１が未硬化の紫外線硬化樹脂５に接して未硬化の紫外線硬化樹脂５が膜状になるまで（平面出し用基板２１と成形用基板３との間の距離が僅かな所定の距離になるまで）、平面出し用基板設置体３７が下降する。この下降後に、平面出し用基板設置体３７による平面出し用基板２１の保持（真空吸着）を停止し、平面出し用基板設置体３７が上昇する。これにより、平面出し用基板２１が平面出し用基板設置体３７から離れて、未硬化の紫外線硬化樹脂５の上に被さっている（図３（ｃ）参照）。
【００８３】
続いて、紫外線発生装置２３を照射位置Ｐ３まで移動し、平面出し用基板２１を通して未硬化の紫外線硬化樹脂５に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂５を硬化する（図３（ｃ）参照）。この硬化後に、紫外線発生装置２３が退避位置Ｐ４まで移動する。
【００８４】
続いて、平面出し用基板設置体３７が平面出し用基板２１に接触するまで、平面出し用基板設置体３７を下降し、平面出し用基板設置体３７で平面出し用基板２１を保持し（真空吸着し）、平面出し用基板設置体３７を上昇する。これにより、平面出し用基板２１が硬化した紫外線硬化樹脂５から離れる。
【００８５】
続いて、型１１による成形用基板３の保持を止め（真空ポンプ３５を停止し）、オペレータが、成形用基板３とこの成形用基板３と一体化している硬化済み紫外線硬化樹脂５とを、成形装置２７から搬出し、レンズアレイ１を得るとともに、上記初期状態に戻る。
【００８６】
なお、上記説明では、紫外線発生装置２３が、紫外線照射位置Ｐ３と退避位置Ｐ４との間を移動するようになっているが、紫外線発生装置２３を、平面出し用基板設置体３７の上に一体的に設けた構成であってもよい。この場合、平面出し用基板設置体３７の少なくとも一部が紫外線を透過する材料で構成されているものとする。そして、平面出し用基板２１が未硬化の紫外線硬化樹脂５に接して未硬化の紫外線硬化樹脂５が膜状になるまで、平面出し用基板設置体３７を下降し、この下降後に、紫外線発生装置２３で紫外線硬化樹脂５に紫外線を照射してもよい。これにより、型１１と平面出し用基板２１とで紫外線硬化樹脂５に押圧力を加えた状態で、紫外線硬化樹脂５を硬化させることができる。また、型１１と平面出し用基板２１の下面（紫外線硬化樹脂５に接している面）と、たとえば、型１１の下面との平行度が良好になる（硬化した紫外線硬化樹脂５の厚さが均一になる）。
【００８７】
また、紫外線硬化樹脂５が硬化した後、平面出し用基板設置体３７を下降することなく、型１１による成形用基板３の保持を停止し、成形用基板３と硬化した紫外線硬化樹脂５と平面出し用基板２１とが一体化したものを、オペレータが成形装置２７から搬出し、この搬出後に、平面出し用基板２１を硬化した紫外線硬化樹脂（成形用基板３と一体化している紫外線硬化樹脂）５から分離するようにしてもよい。
【００８８】
また、成形装置２７において、平面出し用基板設置体３７、紫外線発生装置２３、紫外線硬化樹脂供給装置３９の少なくともいずれかを削除し、代わりにオペレータが、たとえば手動で、平面出し用基板２１の設置等をするようにしてもよい。
【００８９】
さらに、成形装置２７上ではなく（成形装置２７から離れた成形装置２７の外部で）、成形用基板３の上に紫外線硬化樹脂５を塗布しておき、これを成形装置２７に設置されている型１１に設置し、この後、真空ポンプ３５を稼動し、平面出し用基板設置体３７（平面出し用基板２１）を下降して、図３（ｃ）に示す状態にし、紫外線硬化樹脂５を硬化させて、レンズアレイ１を成形するようにしてもよい。
【００９０】
また、ロボット等の供給搬出装置（図示せず）により、成形用基板３等を成形装置２７に自動的に供給し、成形装置２７から自動的に搬出するようにしてもよい。
【００９１】
なお、上述したレンズアレイ１の成形は、大気圧に下でなされるが、大気圧よりも気圧の高い気密室（たとえば、気圧が絶対圧で２気圧の気密室）内で、レンズアレイ１の成形をするようにしてもよい。これにより、真空吸着したとき、成形用基板３が一層強力に型１１に真空吸着され、成形用基板３が一層確実に弾性変形する。
【００９２】
なお、型１１を多孔体で構成することに代えて、図５（ａ）で示すように、型１１に小さな貫通孔４１を設け、この貫通孔４１を用いて、成形用基板３を真空吸着するようにしてもよい。なお、貫通孔４１の一方の端部は、成形パターン１３が形成されている型１１の領域に通じており、貫通孔４１の他方の端部は、成形パターン１３が形成されていないところ（たとえば型１１の下面）に通じている。
【００９３】
また、型１１に貫通孔４１を設ける構成の場合、型１１は、肉部が詰まっている（多孔体のような小さい内部空間が存在しない）金属もしくは肉部が詰まっている樹脂で構成されているものとする。
【００９４】
また、型１１を多孔体で構成した場合において、平板状の型１１の側面の全面に、空気を通さないシール材４３の膜を設けてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ レンズアレイ（成形体）
３ 成形用基板
５ 紫外線硬化樹脂（成形材料）
１１ 型
１３ 成形パターン
２５ パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の成形方法および成形体に係り、型に形成されている成形パターンと同様なパターンを設けるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金型等の型を用いて、紫外線硬化樹脂等の成形材料材料を所定形状に成形している。
【０００３】
すなわち、型に形成されている凹凸等の成形パターンのところに、硬化前の紫外線硬化樹脂を供給し、この供給後に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化し、この硬化後に紫外線硬化樹脂を型から離すことで、型成形パターンに対応したパターンが形成されている成形体を得ている。
【０００４】
ここで、従来の技術に関する特許文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、型を用いた成形方法では、型と成形材料とを直接接触させることができないか、直接接触させることが困難な場合がある。そして、成形体を得ることができないか、成形体を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
たとえば、成形材料が型を腐食させる性質のものである場合や、硬化した成形材料が型から容易に離れない場合には、型と成形材料とを直接接触させることができないか、直接接触させることが困難になる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、型と成形材料とを直接接触させることなく、型に形成されている成形パターンに対応したパターンを備えた成形体の成形方法等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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、成形パターンが形成されている型のおもて面に、弾性を備え平板状に形成された成形用基板を設置する成形用基板設置工程と、前記型に空気を通すことで前記成形用基板を真空吸着して弾性変形させ、前記成形用基板を前記型の成形パターンの形状に倣わせる真空吸着工程と、成形材料を、前記成形用基板のおもて面に供給する成形材料供給工程と、前記成形材料を硬化する成形材料硬化工程と、硬化した成形材料とともに前記成形用基板を前記型から離す離型工程とを有する成形体の成形方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形体の成形方法において、前記離型工程で硬化した前記成形材料とともに成形用基板を前記型から離すことで、前記成形用基板の復元力により、前記硬化した成形材料のおもて面に、前記型の成形パターンと同様なパターンを形成する成形体の成形方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の成形体の成形方法において、前記型は、多孔体で構成されている成形体の成形方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、型を用いて成形された成形体において、弾性を備え平板状に形成された成形用基板と、前記成形用基板の厚さ方向の一方の面に膜状に形成されて設けられ、前記成形用基板に接している面とは反対側の面に、前記型に形成されている成形パターンに対応したパターンが形成されている硬化済みの成形材料とを有し、前記成形用基板と前記硬化済み成形材料とには、内部応力が存在している成形体である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、型と成形材料とを直接接触させることなく、型に形成されている成形パターンに対応したパターンを備えた成形体を得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】レンズアレイの成形方法（製造方法）を示す図である。
【図３】レンズアレイの成形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】型の変形例を示す図である。
【図６】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る成形体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、成形用基板３と硬化済みの成形材料５とを備えて構成されている。成形用基板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】
硬化済みの成形材料５は、膜状に形成されており、成形用基板３の厚さ方向の一方の面のたとえば全面を覆って、成形用基板３に一体的に設けられている。
【００１９】
さらに説明すると、硬化済みの成形材料５は、平板状の成形材料本体部７と多数の凸部９とを備えて構成され一体成形されている。成形材料本体部７は、たとえば、矩形な平板状に形成されている。凸部９は、成形材料本体部７のおもて面（成形材料本体部７の厚さ方向における、成形用基板３に接している面とは反対側の面）形成されている。なお、硬化した成形材料５は、詳しくは後述するが、図１等に示す型１１を用いて成形されており、成形材料５の各凸部９は、型１１に形成されている成形パターン１３に対応した（同様な）形態になっている。
【００２０】
凸部９は、たとえば、球冠状に形成されており、球冠の平面が成形材料本体部７の平面（厚さ方向における一方の平面；おもて面）に接している。また、複数の凸部９が、成形材料本体部７のおもて面で、図４（ｂ）の横方向と図４（ｂ）の紙面に直交する方向とに並んで設けられている。そして、成形用基板３と硬化した成形材料５とで、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。
【００２１】
なお、レンズアレイ１では、成形材料本体部７（レンズアレイ１）の厚さ方向の一方の面に、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（図６（ａ）で示す型１１を用いて、レンズアレイ１を成形した場合）が、凸部９の形状を変えることで、成形材料本体部７の厚さ方向の一方の面に、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（図６（ｂ）で示す型１１を用いて、レンズアレイ１を成形した場合）。つまり、ラインアンドスペースパターンでは、図４（ｂ）に示す形態のものを、図４（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、レンズアレイが形成されている。
【００２２】
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。
【００２３】
まず、図２（ａ）で示すように成形パターン１３が形成されている型１１を用意し、図２（ｂ）で示すように、型１１に成形用基板３を設置する（成形用基板設置工程）。
【００２４】
成形パターン１３は、型１１のおもて面（平板状に形成されている型１１の厚さ方向の一方の面）に設けられており、所定のピッチと高さとを備えた複数の凹凸で形成されている。
【００２５】
ここで、成形パターン１３と型１１への成形用基板３の設置についてより詳しく説明する。
【００２６】
上記記載では、成形パターン１３は、所定のピッチと高さとを備えた複数の凹凸で形成されているとしている。このことについてさらに詳しく説明すると次に示すＡ．Ｂ．Ｃ．の３つの態様を掲げることができる。
【００２７】
態様Ａ；所定の深さの複数の凹部が所定のピッチで並んでいる成形パターン
態様Ｂ；所定の高さの複数の凸部が所定のピッチで並んでいる成形パターン
態様Ｃ；所定の高さの複数の凹部と所定の高さの凸部とが所定のピッチで交互に並んでいる成形パターン。
【００２８】
態様Ａの成形パターンは、図２（ａ）等に示すように、型１１を構成する矩形な平板状の素材の厚さ方向の一方の面（おもて面；上面）に、所定の深さの複数の凹部（たとえば、球冠状の凹部）１５が所定のピッチで並んで形成されている。なお、図２（ａ）に示す型１１の上面の左右の両端部に存在している平面部１７が、上記素材の上面であり、各凹部１５は上面よりも凹んでいる。これにより、図２（ａ）で示す型１１の成形パターン１３が形成されている領域では、成形パターン１３は、図２（ａ）に示す平面部１７よりも下に凹んでおり上に突出していることはない。
【００２９】
態様Ｂの成形パターンは、図示していないが、型１１を構成する矩形な平板状の素材の厚さ方向の一方の面（おもて面；上面）に、所定の高さの複数の凸部が所定のピッチで並んで形成されている。これにより、型の成形パターンが形成されている領域では、成形パターンは、型の上面の左右の両端部に存在している平面部よりも上に突出しており、下に凹んでいることはない。
【００３０】
態様Ｃの成形パターンは、図示していないが、図示していないが、型１１を構成する矩形な平板状の素材の厚さ方向の一方の面（おもて面；上面）に、所定の深さの複数の凹部と所定の高さの複数の凸部とが交互に所定のピッチで並んで形成されている。これにより、型の成形パターンが形成されている領域では、成形パターンは、型の上面の左右の両端部に存在している平面部よりも上に突出しているとともに下に凹んでいる。
【００３１】
成形用基板３は、樹脂、もしくは、フィルム、もしくは、シリコンウェハで構成されており、弾性を備え平板状に形成されている。
【００３２】
型１１に成形用基板３が設置された状態では、型１１の厚さ方向と成形用基板３の厚さ方向とがお互いに一致し、少なくとも成形パターンが形成されている型１１の領域の総てを成形用基板３が覆っている（たとえば、型１１のおもて面の全面を成形用基板３が覆っている）。また、型１１に成形用基板３が設置された状態では、成形用基板３は平板状になっており、成形用基板３の厚さ方向の一方の面（背面）が型１１の成形パターン１３の先端に接触している。
【００３３】
ここで、レンズアレイ１の成形方法の説明に戻る。レンズアレイ１の成形方法では、成形用基板設置工程で型１１に成形用基板３を設置した後、続いて、図２（ｃ）で示すように、型１１に空気を通すことで成形用基板３を真空吸着して弾性変形させ、成形用基板３を型１１の成形パターン１３の形状に倣わせる（真空吸着工程）。
【００３４】
すなわち、真空吸着によって、成形用基板３の厚さ方向の他方の面（おもて面；型１１に接触している面とは反対側の面）に大気圧がかかり、成形用基板３が弾性変形するようになっている。この弾性変形によって、型１１の成形パターン１３とほぼ同形状の成形パターン１９が、成形用基板３の厚さ方向の他方の面の出現するようになっている。
【００３５】
なお、成形用基板３は、この厚さが変化する弾性変形もするが、主に、膜状に薄く形成されていることで弾性を備えているのである。すなわち、真空吸着によって成形用基板３が弾性変形するのは、主に、梁の撓みに準じた薄板の撓みが発生することによる。
【００３６】
続いて、真空吸着工程で成形用基板３を真空吸着した後、図３（ａ）、（ｂ）で示すように、未硬化であって液体状もしくは流動体状になっている成形材料（たとえば、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂、ガラスや熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であってもよい。）５を、成形用基板３のおもて面に供給する（紫外線硬化樹脂供給工程）。
【００３７】
供給された未硬化の紫外線硬化樹脂５は、膜状になって成形用基板３のおもて面のたとえば全面を覆うようになっている。この全面を覆ったときに、成形用基板３に出現している型１１の成形パターン１３と同様の成形パターン（成形用基板３の成形パターン）１９に、未硬化の紫外線硬化樹脂５が入り込むようになっている。
【００３８】
続いて、紫外線硬化樹脂供給工程で未硬化の紫外線硬化樹脂５を供給した後、図３（ｃ）で示すように、未硬化の紫外線硬化樹脂５の表面（上面）に、平面出し用基板２１を設置する（平面出し用基板設置工程）。
【００３９】
平面出し用基板２１は、紫外線等の光を透過する材料（たとえば石英ガラス等のガラス）で矩形な平板状に形成されており、厚さ方向の一方面が未硬化の紫外線硬化樹脂５に接している。この接している面には、離型処理（離れやすくするコーティング等）がされている。なお、平面出し用基板２１に離型処理をすることに代えてもしくは加えて、平面出し用基板２１を構成している材料自体が、紫外線硬化樹脂５から離れやすい性質のものであってもよい。
【００４０】
平面出し用基板２１が設置された状態を型１１の厚さ方向から見ると、たとえば、型１１の総てと成形用基板３の総てと紫外線硬化樹脂５の総てと平面出し用基板２１の総てとがお互いに重なっている。
【００４１】
また、平面出し用基板２１が設置された状態では、型１１の厚さ方向と成形用基板３の厚さ方向と紫外線硬化樹脂５の厚さ方向と平面出し用基板２１の厚さ方向とがお互いに一致しており、型１１の下面と、平面出し用基板２１の下面と上面とがお互いに平行になっている。また、型１１、成形用基板３、紫外線硬化樹脂５、平面出し用基板２１の順に、型１１と成形用基板３と紫外線硬化樹脂５と平面出し用基板２１が重なっている。
【００４２】
さらに、平面出し用基板２１を設置し終えた状態では、平面出し用基板２１が、紫外線硬化樹脂５の上に単に載置されており、紫外線硬化樹脂５には、平面出し用基板２１の重量しかかかっていない。しかしながら、平面出し用基板２１を設置し終えた状態で、平面出し用基板２１に押圧力を付与し、平面出し用基板２１の重量よりも大きな力で、紫外線硬化樹脂５を押圧してもよい。すなわち、型１１と平面出し用基板２１とで、成形用基板３と紫外線硬化樹脂５とを、平面出し用基板２１の重量よりも大きな力で挟み込み、この挟み込みをしている状態で、次に示す紫外線硬化樹脂硬化工程で紫外線硬化樹脂５を硬化してもよい。なお、平面出し用基板２１を用いることなく、紫外線硬化樹脂５を成形してもよい。
【００４３】
続いて、紫外線硬化樹脂供給工程で紫外線硬化樹脂５を供給した後、紫外線硬化樹脂５を硬化する（紫外線硬化樹脂硬化工程）。
【００４４】
紫外線硬化樹脂５を硬化する場合について詳しく説明する。紫外線硬化樹脂５の硬化は、図３（ｃ）で示すように、紫外線発生装置２３が発生する紫外線ＵＲを、平面出し用基板２１を通して紫外線硬化樹脂５に照射してなされる。
【００４５】
成形材料が、紫外線硬化樹脂以外の光硬化樹脂である場合にあっても、光硬化樹脂が硬化する波長の電磁波を、平面出し用基板２１を通して光硬化樹脂に照射し、光硬化樹脂を硬化する。
【００４６】
なお、型１１と成形用基板３とが紫外線等の光を透過する材料で構成されている場合にあっては、紫外線を平面出し用基板２１に通すことに代えてもしくは加えて、型１１と成形用基板３とを通して紫外線硬化樹脂に照射し、紫外線硬化樹脂を硬化してもよい。
【００４７】
成形材料が熱可塑性樹脂である場合には、成形材料供給工程で溶融している熱可塑性樹脂を供給し、熱可塑性樹脂が溶融している状態で平面出し用基板２１を設置し、その後、強制的冷却するかもしくは自然冷却して、熱可塑性樹脂を硬化する。
【００４８】
成形材料が熱硬化性樹脂である場合には、成形材料供給工程で未硬化の熱硬化性樹脂を供給し、熱硬化性樹脂が硬化していない状態で平面出し用基板２１を設置し、その後、熱硬化性樹脂を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化する。
【００４９】
続いて、紫外線硬化樹脂硬化工程で紫外線硬化樹脂５を硬化した後、硬化した紫外線硬化樹脂５から平面出し用基板２１を除去する（平面出し用基板除去工程）。
【００５０】
続いて、平面出し用基板除去工程で平面出し用基板２１を除去した後、型１１での成形用基板３の真空吸着を止め（図４（ａ）参照）、硬化した紫外線硬化樹脂５とともに成形用基板３を型１１から離す（離型工程）。これにより、図４（ｂ）で示すレンズアレイ１を得ることができる。
【００５１】
ところで、離型工程で硬化した紫外線硬化樹脂５とともに成形用基板３を型１１から離すことで、成形用基板３の復元力により、硬化した紫外線硬化樹脂５のおもて面（成形用基板３とは反対側の面；上面）に、型１１の成形パターン１３に対応したパターン２５（複数の凸部９）が形成される。
【００５２】
ここで、レンズアレイ１についてより詳しく説明する。レンズアレイ１は、前述したように、型１１を用いて成形されている。成形用基板３は、弾性を備えた材料で構成され、平板状に形成されている。
【００５３】
硬化した紫外線硬化樹脂５は、成形用基板３の厚さ方向の一方の面で薄い膜状に形成されており、成形用基板３に接している面とは反対側の面（おもて面）に、型１１に形成されている成形パターン１３に対応したパターン（複数の凸部９で構成されたパターン）２５が形成されている。
【００５４】
なお、硬化した紫外線硬化樹脂５と成形用基板３とには、内部応力が存在している。
【００５５】
内部応力について説明する。型１１で成形用基板３と硬化済みの紫外線硬化樹脂５とを真空吸着している状態（図３（ｃ）に示す状態）では、硬化した紫外線硬化樹脂５には内部応力がほとんど生じていない。一方、図３（ｃ）に示す状態では、成形用基板３には、真空吸着による弾性変形で内部応力が存在している。この後、硬化した紫外線硬化樹脂５とともに成形用基板３を型１１から離すと成形用基板３が復元する（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）。この復元によって、硬化した紫外線硬化樹脂５が変形し（おもて面に複数の凸部９で構成されたパターン２５が現れるように変形し）、この変形によって紫外線硬化樹脂５に内部応力が生じる。
【００５６】
なお、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す状態では、復元した成形用基板３にも、硬化した紫外線硬化樹脂５の内部応力に応じた内部応力が生じている。したがって、厳密に言えば、復元した成形用基板３は、完全な平板ではなく、ごく僅かであるが変形していることになる。しかし、硬化した紫外線硬化樹脂５の剛性に対して、成形用基板３の剛性が十分に大きくなっていることにより、復元した成形用基板３は実用上差し障りのない平板状になっている。
【００５７】
なお、レンズアレイ１において、復元した成形用基板３をより厳格な平板にしたい場合、もしくは、成形用基板３の剛性が硬化した紫外線硬化樹脂５の剛性に比べて十分に大きくない場合には、成形用基板３を予め変形させておいてもよい。すなわち、図２（ｂ）に示す成形用基板３を、平板状でなく所定の形状に予め変形させておき、図４で示すように、成形用基板３が復元してレンズアレイ１が生成されたときに、硬化した紫外線硬化樹脂５の内部応力に対応した内部応力（成形用基板３の内部応力）で成形用基板３が平板になるようにしてもよい。
【００５８】
また、図４（ｂ）で示すように、硬化した紫外線硬化樹脂５と成形用基板３とが一体化しているものが、レンズアレイ１（製品もしくは半製品）となる。しかしながら、硬化した紫外線硬化樹脂５を成形用基板３から分離して、これを製品もしくは半製品してもよいし、平面出し用基板２１と硬化した紫外線硬化樹脂５が一体化しているものを、製品もしくは半製品してもよい。
【００５９】
レンズアレイ１の成形方法によれば、型１１と紫外線硬化樹脂５との間に成形用基板３が存在しているので、型１１と紫外線硬化樹脂５とを直接接触させることなく、型１１に形成されている成形パターン１３と同様なパターン２５を備えたレンズアレイ１を得ることができる。
【００６０】
そして、型１１と紫外線硬化樹脂５とが直接接触することがないので、紫外線硬化樹脂５が型１１を腐食させる性質のものである場合や、硬化した紫外線硬化樹脂５が型１１から容易に離れない場合であっても、レンズアレイ１を容易に得ることができる。
【００６１】
ところで、上述したレンズアレイ１の成形方法は、たとえば、図１に示す（成形材料の成形装置）成形装置２７を用いて実行されるようになっている。
【００６２】
成形装置２７は、ベース体２９と型設置体３１とを備えて構成されている。
【００６３】
型設置体３１は、ベース体２９に一体的に設けられている。型設置体３１の平面状の上面に型１１が一体的に設置されるようになっている。型１１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。
【００６４】
型設置体３１に型１１を設置した状態では、平板状の型１１の下面が型設置体３１の上面に面接触しており、成形パターン１３が形成されている型１１の面が上面になっている。
【００６５】
型１１は、多孔体（連続気泡の多孔体）で構成されている。型１１が、多孔体で構成されていることで、型１１の内部を空気が流れ成形用基板３を真空吸着することができるようになっている。また、型１１が多孔体で構成されているので、型１１の上面全面において、ほぼ均一な力で成形用基板３を真空吸着して保持することができ、レンズアレイ１に正確な形状のパターン２５（各凸部９）を形成することができる。
【００６６】
また、型設置体３１の内部およびこの外部には、空気経路３３が設けられている。空気経路３３の一端は、型設置体３１の上面に開口しており、型設置体３１に設置された型１１の下面に面している。また、空気経路３３の他端部側は、型設置体３１から延出しており、空気経路３３の他端は真空ポンプ３５につながっている。
【００６７】
そして、型設置体３１に設置された型１１の上面に平板状の成形用基板３を設置し、真空ポンプ３５を稼動すると、型１１と空気経路３３とを通って空気が吸引され、型１１で成形用基板３を真空吸着することができるようになっている。
【００６８】
また、成形装置２７には、平面出し用基板設置体３７が設けられている。平面出し用基板設置体３７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に設けられている。また、平面出し用基板設置体３７は、型設置体３１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、平面出し用基板設置体３７が型設置体３１に対して相対的に移動位置決め自在になっている。
【００６９】
平面出し用基板設置体３７の平面状の下面は、型設置体３１の上面と平行になっており、上下方向から見ると、型設置体３１の上面の全面と、平面出し用基板設置体３７の下面の全面とがお互いに重なっている。
【００７０】
平面出し用基板設置体３７には、平面出し用基板２１がたとえば真空吸着によって一体的に設置されるようになっている。平面出し用基板設置体３７に平面出し用基板２１が設置されている状態では、平面出し用基板２１の上面が平面出し用基板設置体３７の下面に面接触している。
【００７１】
ここで、型設置体３１に型１１が設置され平面出し用基板設置体３７に平面出し用基板２１が設置された状態を上下方向から見ると、型１１の上面の全面と平面出し用基板２１の下面の全面とがお互いに重なっており、型設置体３１の上面や平面出し用基板設置体３７の下面の内側に、型１１と平面出し用基板２１とが存在している。
【００７２】
また、成形装置２７には、紫外線硬化樹脂供給装置３９と紫外線発生装置２３とが設けられている。
【００７３】
紫外線硬化樹脂供給装置３９は、成形用基板（型設置体３１設置されている型１１に設置されている成形用基板）３に未硬化の紫外線硬化樹脂５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、成形用基板３に紫外線硬化樹脂５を供給する位置Ｐ１と、退避位置Ｐ２との間を移動するようになっている。
【００７４】
なお、紫外線硬化樹脂５で、成形用基板３の上に未硬化の紫外線硬化樹脂５を供給しただけでは、供給された紫外線硬化樹脂５が、成形用基板３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。
【００７５】
そこで、スピンコートやバーコートで、紫外線硬化樹脂５を成形用基板３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、図示しないベアリングを介して型設置体３１をベース体２９に設けるとともに、たとえば、型設置体３１とベース体２９との間にロータリジョント（図示せず）を設け、成形用基板３を真空吸着したままの状態で型設置体３１を回転することができるようになっているものとする。
【００７６】
紫外線発生装置２３は、成形用基板３に供給された未硬化の紫外線硬化樹脂５を硬化する紫外線を発する装置である。紫外線発生装置２３も、紫外線硬化樹脂供給装置３９と同様にして、成形用基板３に供給された紫外線硬化樹脂５に紫外線を照射する位置Ｐ３と、退避位置Ｐ４との間を移動するようになっている。
【００７７】
ここで、成形装置２７の動作について説明する。成形装置２７は、図示しない制御装置の制御の下、次に掲げる動作をする。
【００７８】
まず、成形装置２７の初期状態では、図１で示すように、平面出し用基板２１が設置されている平面出し用基板設置体３７が上昇しており、型設置体３１に型１１が設置されており、紫外線硬化樹脂供給装置３９と紫外線発生装置２３とは、退避位置Ｐ２，Ｐ４に位置している。
【００７９】
また、初期状態では、真空ポンプ３５は停止しており、紫外線硬化樹脂供給装置３９は紫外線硬化樹脂５の供給を停止しており、紫外線発生装置２３は、紫外線を発生していない。
【００８０】
上記初期状態において、オペレータが、型１１に成形用基板３を設置し（図２（ｂ）参照）、成形装置２７をスタートさせると、真空ポンプ３５が稼動し、型１１が成形用基板３を真空吸着する（図２（ｃ）参照）。
【００８１】
続いて、紫外線硬化樹脂供給装置３９が供給位置Ｐ１まで移動し、成形用基板３の上に未硬化の紫外線硬化樹脂５を一定量供給し、この供給後、紫外線硬化樹脂供給装置３９が退避位置まで移動する（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。
【００８２】
続いて、平面出し用基板２１が未硬化の紫外線硬化樹脂５に接して未硬化の紫外線硬化樹脂５が膜状になるまで（平面出し用基板２１と成形用基板３との間の距離が僅かな所定の距離になるまで）、平面出し用基板設置体３７が下降する。この下降後に、平面出し用基板設置体３７による平面出し用基板２１の保持（真空吸着）を停止し、平面出し用基板設置体３７が上昇する。これにより、平面出し用基板２１が平面出し用基板設置体３７から離れて、未硬化の紫外線硬化樹脂５の上に被さっている（図３（ｃ）参照）。
【００８３】
続いて、紫外線発生装置２３を照射位置Ｐ３まで移動し、平面出し用基板２１を通して未硬化の紫外線硬化樹脂５に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂５を硬化する（図３（ｃ）参照）。この硬化後に、紫外線発生装置２３が退避位置Ｐ４まで移動する。
【００８４】
続いて、平面出し用基板設置体３７が平面出し用基板２１に接触するまで、平面出し用基板設置体３７を下降し、平面出し用基板設置体３７で平面出し用基板２１を保持し（真空吸着し）、平面出し用基板設置体３７を上昇する。これにより、平面出し用基板２１が硬化した紫外線硬化樹脂５から離れる。
【００８５】
続いて、型１１による成形用基板３の保持を止め（真空ポンプ３５を停止し）、オペレータが、成形用基板３とこの成形用基板３と一体化している硬化済み紫外線硬化樹脂５とを、成形装置２７から搬出し、レンズアレイ１を得るとともに、上記初期状態に戻る。
【００８６】
なお、上記説明では、紫外線発生装置２３が、紫外線照射位置Ｐ３と退避位置Ｐ４との間を移動するようになっているが、紫外線発生装置２３を、平面出し用基板設置体３７の上に一体的に設けた構成であってもよい。この場合、平面出し用基板設置体３７の少なくとも一部が紫外線を透過する材料で構成されているものとする。そして、平面出し用基板２１が未硬化の紫外線硬化樹脂５に接して未硬化の紫外線硬化樹脂５が膜状になるまで、平面出し用基板設置体３７を下降し、この下降後に、紫外線発生装置２３で紫外線硬化樹脂５に紫外線を照射してもよい。これにより、型１１と平面出し用基板２１とで紫外線硬化樹脂５に押圧力を加えた状態で、紫外線硬化樹脂５を硬化させることができる。また、型１１と平面出し用基板２１の下面（紫外線硬化樹脂５に接している面）と、たとえば、型１１の下面との平行度が良好になる（硬化した紫外線硬化樹脂５の厚さが均一になる）。
【００８７】
また、紫外線硬化樹脂５が硬化した後、平面出し用基板設置体３７を下降することなく、型１１による成形用基板３の保持を停止し、成形用基板３と硬化した紫外線硬化樹脂５と平面出し用基板２１とが一体化したものを、オペレータが成形装置２７から搬出し、この搬出後に、平面出し用基板２１を硬化した紫外線硬化樹脂（成形用基板３と一体化している紫外線硬化樹脂）５から分離するようにしてもよい。
【００８８】
また、成形装置２７において、平面出し用基板設置体３７、紫外線発生装置２３、紫外線硬化樹脂供給装置３９の少なくともいずれかを削除し、代わりにオペレータが、たとえば手動で、平面出し用基板２１の設置等をするようにしてもよい。
【００８９】
さらに、成形装置２７上ではなく（成形装置２７から離れた成形装置２７の外部で）、成形用基板３の上に紫外線硬化樹脂５を塗布しておき、これを成形装置２７に設置されている型１１に設置し、この後、真空ポンプ３５を稼動し、平面出し用基板設置体３７（平面出し用基板２１）を下降して、図３（ｃ）に示す状態にし、紫外線硬化樹脂５を硬化させて、レンズアレイ１を成形するようにしてもよい。
【００９０】
また、ロボット等の供給搬出装置（図示せず）により、成形用基板３等を成形装置２７に自動的に供給し、成形装置２７から自動的に搬出するようにしてもよい。
【００９１】
なお、上述したレンズアレイ１の成形は、大気圧に下でなされるが、大気圧よりも気圧の高い気密室（たとえば、気圧が絶対圧で２気圧の気密室）内で、レンズアレイ１の成形をするようにしてもよい。これにより、真空吸着したとき、成形用基板３が一層強力に型１１に真空吸着され、成形用基板３が一層確実に弾性変形する。
【００９２】
なお、型１１を多孔体で構成することに代えて、図５（ａ）で示すように、型１１に小さな貫通孔４１を設け、この貫通孔４１を用いて、成形用基板３を真空吸着するようにしてもよい。なお、貫通孔４１の一方の端部は、成形パターン１３が形成されている型１１の領域に通じており、貫通孔４１の他方の端部は、成形パターン１３が形成されていないところ（たとえば型１１の下面）に通じている。
【００９３】
また、型１１に貫通孔４１を設ける構成の場合、型１１は、肉部が詰まっている（多孔体のような小さい内部空間が存在しない）金属もしくは肉部が詰まっている樹脂で構成されているものとする。
【００９４】
また、型１１を多孔体で構成した場合において、平板状の型１１の側面の全面に、空気を通さないシール材４３の膜を設けてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ レンズアレイ（成形体）
３ 成形用基板
５ 紫外線硬化樹脂（成形材料）
１１ 型
１３ 成形パターン
２５ パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形パターンが形成されている型のおもて面に、弾性を備え平板状に形成された成形用基板を設置する成形用基板設置工程と、
前記型に空気を通すことで前記成形用基板を真空吸着して弾性変形させ、前記成形用基板を前記型の成形パターンの形状に倣わせる真空吸着工程と、
成形材料を、前記成形用基板のおもて面に供給する成形材料供給工程と、
前記成形材料を硬化する成形材料硬化工程と、
硬化した成形材料とともに前記成形用基板を前記型から離す離型工程と、
を有することを特徴とする成形体の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形体の成形方法において、
前記離型工程で硬化した前記成形材料とともに成形用基板を前記型から離すことで、前記成形用基板の復元力により、前記硬化した成形材料のおもて面に、前記型の成形パターンと同様なパターンを形成することを特徴とする成形体の成形方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の成形体の成形方法において、
前記型は、多孔体で構成されていることを特徴する成形体の成形方法。
【請求項４】
型を用いて成形された成形体において、
弾性を備え平板状に形成された成形用基板と、
前記成形用基板の厚さ方向の一方の面に膜状に形成されて設けられ、前記成形用基板に接している面とは反対側の面に、前記型に形成されている成形パターンに対応したパターンが形成されている硬化済みの成形材料と、
を有し、前記成形用基板と前記硬化済み成形材料とには、内部応力が存在していることを特徴とする成形体。
【請求項１】
成形パターンが形成されている型のおもて面に、弾性を備え平板状に形成された成形用基板を設置する成形用基板設置工程と、
前記型に空気を通すことで前記成形用基板を真空吸着して弾性変形させ、前記成形用基板を前記型の成形パターンの形状に倣わせる真空吸着工程と、
成形材料を、前記成形用基板のおもて面に供給する成形材料供給工程と、
前記成形材料を硬化する成形材料硬化工程と、
硬化した成形材料とともに前記成形用基板を前記型から離す離型工程と、
を有することを特徴とする成形体の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形体の成形方法において、
前記離型工程で硬化した前記成形材料とともに成形用基板を前記型から離すことで、前記成形用基板の復元力により、前記硬化した成形材料のおもて面に、前記型の成形パターンと同様なパターンを形成することを特徴とする成形体の成形方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の成形体の成形方法において、
前記型は、多孔体で構成されていることを特徴する成形体の成形方法。
【請求項４】
型を用いて成形された成形体において、
弾性を備え平板状に形成された成形用基板と、
前記成形用基板の厚さ方向の一方の面に膜状に形成されて設けられ、前記成形用基板に接している面とは反対側の面に、前記型に形成されている成形パターンに対応したパターンが形成されている硬化済みの成形材料と、
を有し、前記成形用基板と前記硬化済み成形材料とには、内部応力が存在していることを特徴とする成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７６５９２（Ｐ２０１２−１７６５９２Ａ）
【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２０１１−４１８６８（Ｐ２０１１−４１８６８）
【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）】
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