樹脂成形装置および樹脂成形方法
【課題】樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置を実現する。
【解決手段】本発明に係るレンズ成形装置１００は、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面１ａを有する成形金型１と、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面２ａを有する成形金型２と、成形金型２を移動させる支持装置６と、転写面１ａ上に供給された誘電体樹脂を加熱することにより樹脂成形物を成形する加熱装置３と、成形金型１と成形金型２との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する直流電源４と、前記電界の方向を、成形金型１から成形金型２に向かう方向と、成形金型２から成形金型１に向かう方向との間で切り替えるスイッチ５ａ〜５ｄとを備える。
【解決手段】本発明に係るレンズ成形装置１００は、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面１ａを有する成形金型１と、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面２ａを有する成形金型２と、成形金型２を移動させる支持装置６と、転写面１ａ上に供給された誘電体樹脂を加熱することにより樹脂成形物を成形する加熱装置３と、成形金型１と成形金型２との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する直流電源４と、前記電界の方向を、成形金型１から成形金型２に向かう方向と、成形金型２から成形金型１に向かう方向との間で切り替えるスイッチ５ａ〜５ｄとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形装置および樹脂成形方法に関し、特に、複雑な形状を有するレンズを高精度かつ容易に成形可能なレンズ成形装置およびレンズ成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レンズ形状を転写するための転写面を有する金型を樹脂材料に押し当て、その状態で樹脂材料を硬化させることにより、レンズを成形するレンズ成形方法が用いられている。当該レンズ成形方法では、樹脂材料を硬化させた後、レンズから離型させるときに、レンズと転写面との間の付着力により、レンズが損傷してしまうおそれがある。
【０００３】
これに対し、特許文献１には、図１１に示すように、複合レンズの成形装置において、高周波の電圧を成形金型４００に印加して成形金型４００の成形面４０１を振動させて、成形したレンズを離型する技術が開示されている。この方法では、成形面４０１を弾性変形させることにより、レンズの成形面４０１との密着強度を下げることができるので、安全に離型することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３６１０１０号公報（１９９２年１２月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学系の高性能化に伴い、複雑な形状を有する薄肉のレンズを高精度に加工する技術が重要となっている。特に、薄肉であって偏肉性および非球面量が大きいレンズは、十分な剛性を確保することができないため、成形型に付着したレンズを剥す際の負荷により、レンズ自体に変形や割れなどの損傷を生じるおそれがある。そのため、非球面レンズ等の成形では、成形物と成形金型との抵抗を極力少なくすることが要求され、離型が難しいという問題がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法を非球面レンズ等に適用した場合、当該方法では成形金型の成形面を振動させて離型するため、振動によってレンズに変形や割れなどの損傷を与えてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形装置は、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、前記電界の方向を、前記第１の成形金型から前記第２の成形金型に向かう方向と、前記第２の成形金型から前記第１の成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料が硬化されている間に、電界形成手段によって第１の成形金型と第２の成形金型との間に電界を形成する。続いて、樹脂材料が固化した後、切替手段によって、電界の方向を逆方向に切り替えて、移動手段によって樹脂成形物から第２の転写面を引き離す。すなわち、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が第１の成形金型から第２の成形金型に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を第２の成形金型から第１の成形金型に向かう方向に切り替え、同様に、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が第２の成形金型から第１の成形金型に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を第１の成形金型から第２の成形金型に向かう方向に切り替える。
【００１０】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、第１および第２の成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置を実現することができる。
【００１１】
本発明に係る樹脂成形装置は、基板と、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記成形金型と前記基板との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、前記電界の方向を、前記成形金型から前記基板に向かう方向と、前記基板から前記成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、基板上に供給された樹脂材料に成形金型の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料が硬化されている間に、電界形成手段によって基板と成形金型との間に電界を形成する。続いて、樹脂材料が固化した後、切替手段によって、電界の方向を逆方向に切り替えて、移動手段によって樹脂成形物から転写面を引き離す。すなわち、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が基板から成形金型に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を成形金型から基板に向かう方向に切り替え、同様に、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が成形金型から基板に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を基板から成形金型に向かう方向に切り替える。
【００１３】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、基板および成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。
【００１４】
本発明に係る樹脂成形装置は、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、移動手段によって樹脂成形物から第２の転写面を引き離す際に、電界形成手段が、第１の成形金型と第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより、第１および第２の成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、第１の成形金型と第２の成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明に係る樹脂成形装置は、基板と、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記成形金型と前記基板との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、基板上に供給された樹脂材料に成形金型の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、移動手段によって樹脂成形物から転写面を引き離す際に、電界形成手段が、基板と成形金型との間に交流電圧を印加することにより、基板および成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、基板と成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記樹脂材料硬化工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型と第２の成形金型との間に所定方向の電界を形成し、離型工程において、当該電界と逆方向の電界を形成する。
【００２０】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、第１および第２の成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形方法を実現することができる。
【００２１】
本発明に係る樹脂成形方法は、基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記樹脂材料硬化工程では、前記基板と前記成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、基板上に供給された樹脂材料に、成形金型の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程において、基板と成形金型との間に所定方向の電界を形成し、離型工程において、当該電界と逆方向の電界を形成する。
【００２３】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、基板および成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。
【００２４】
本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、離型工程において、第１の成形金型と第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより、第１および第２の成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、第１の成形金型と第２の成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００２６】
本発明に係る樹脂成形方法は、基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、基板上に供給された樹脂材料に、成形金型の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、離型工程において、基板と成形金型との間に交流電圧を印加することにより、基板および成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、基板と成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００２８】
本発明に係る樹脂成形装置および樹脂成形方法では、前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることが好ましい。
【００２９】
上記のように、本発明は、樹脂材料に負荷をかけることなく離型することができるので、複雑な形状を有するレンズの成形に特に好適である。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る樹脂成形装置は、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、前記電界の方向を、前記第１の成形金型から前記第２の成形金型に向かう方向と、前記第２の成形金型から前記第１の成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備える構成である。また、本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記樹脂材料硬化工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成する構成である。
【００３１】
したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すレンズ成形装置において、成形金型の転写面上に誘電体樹脂を供給した状態を示す図である。
【図３】誘電体樹脂に成形金型の転写面を押し当てて、誘電体樹脂を加熱している状態を示す図である。
【図４】成形金型および誘電体樹脂の帯電状態を示す図であり、（ａ）は、誘電体樹脂の硬化前の状態を示しており、（ｂ）は、誘電体樹脂の硬化後の状態を示している。
【図５】誘電体樹脂が固化した後、電界を反転させた状態を示す図である。
【図６】誘電体樹脂から成形金型の転写面を引き離した状態を示す図である。
【図７】成形金型の変形例を示す図である。
【図８】誘電体樹脂の温度を時系列的に示したグラフである。
【図９】本発明の実施形態の第１の変形例に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の第２の変形例に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。
【図１１】従来のレンズ成形装置の成形金型を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の一形態について、図１〜図１０に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３４】
（レンズ成形装置の構成）
図１は、本実施形態に係るレンズ成形装置（樹脂成形装置）１００の構成を示す図である。レンズ成形装置１００は、誘電体樹脂からレンズを成形する装置であり、成形金型１、成形金型２、加熱装置３、直流電源４、４つのスイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄおよび支持装置６を備えている。
【００３５】
成形金型１は、特許請求の範囲に記載の第１の成形金型に相当するものであり、加熱装置３上に設けられている。また、成形金型２は、特許請求の範囲に記載の第２の成形金型に相当するものであり、支持装置６によって成形金型１の上方に支持されている。支持装置６は、伸縮可能な部材であり、成形金型２を図中上下に移動させることができる。なお、支持装置６は、特許請求の範囲に記載の移動手段に相当する。
【００３６】
成形金型１は、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面１ａを有しており、転写面１ａの中心部には、非球面形状の凹部が形成されている。同様に、成形金型２も、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面２ａを有しており、転写面２ａの中心部には、非球面形状の凹部が形成されている。転写面１ａと転写面２ａとは、互いに対向している。また、成形金型１・２は、電界を形成するための電極としても機能する。
【００３７】
加熱装置３は、特許請求の範囲に記載の硬化手段に相当するものであり、成形金型１を加熱することにより、成形金型１の転写面１ａ上に供給された誘電体樹脂を硬化させる。加熱の開始／終了は、シーケンスプログラム等によって制御してもよいし、手動で制御してもよい。
【００３８】
直流電源４は、特許請求の範囲に記載の電界形成手段に相当するものである。直流電源４は、例えば６ｋＶの直流電源であり、スイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄを介して成形金型１・２に接続されている。具体的には、直流電源４の正極は、スイッチ５ａを介して成形金型２に接続され、スイッチ５ｂを介して成形金型１に接続されている。また、直流電源４の負極は、スイッチ５ｃを介して成形金型２に接続され、スイッチ５ｄを介して成形金型１に接続されている。各スイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、成形金型１と成形金型２との間に電界を発生させることができる。なお、スイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄは、特許請求の範囲に記載の切替手段に相当する。
【００３９】
（レンズの成形工程）
続いて、レンズ成形装置１００におけるレンズの成形工程について、図２〜図５を参照して説明する。
【００４０】
まず、図２に示すように、ディスペンサ７を用いて、成形金型１の転写面１ａ上に誘電体樹脂８を供給する。誘電体樹脂８は、加熱されることにより硬化する熱硬化性樹脂である。なお、このとき４つのスイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄはいずれもＯＦＦである。
【００４１】
続いて、図３に示すように、支持装置６が成形金型２を下方に移動させて、成形金型２の転写面２ａを誘電体樹脂８に押し当てる。このとき、スイッチ５ａ・５ｄをＯＮにして、成形金型２の電位を成形金型１の電位よりも高くする。これにより、成形金型１と成形金型２との間には、成形金型２から成形金型１に向かう電界が形成されるため、誘電体樹脂８は、成形金型２の転写面２ａに引き寄せられる。よって、転写面２ａと誘電体樹脂８との間に気泡がほとんど発生せず、転写面２ａの形状を誘電体樹脂８に高精度に転写することができる。
【００４２】
さらに、成形金型２の転写面２ａが誘電体樹脂８に押し当てられ、成形金型２から成形金型１に向かう電界が形成された状態で、加熱装置３により成形金型１を加熱する（樹脂材料硬化工程）。これにより、誘電体樹脂８が硬化する。
【００４３】
このとき、成形金型１・２および誘電体樹脂８は、図４（ａ）に示す帯電状態になる。成形金型２の電位が成形金型１の電位よりも高いため、誘電体樹脂８の成形金型２と接する表面は負に帯電し、誘電体樹脂８の成形金型１と接する表面は正に帯電している。
【００４４】
誘電体樹脂８の固化した後、加熱を停止し、図５に示すように、スイッチ５ａ・５ｄをＯＦＦにして、スイッチ５ｂ・５ｃをＯＮにする。これにより、成形金型１の電位が成形金型２の電位よりも高くなり、成形金型１と成形金型２との間の電界の向きが反転する。
【００４５】
このとき、成形金型１・２および誘電体樹脂８は、図４（ｂ）に示す帯電状態になる。誘電体樹脂８は固化しているため、帯電状態は図４（ａ）に示す硬化途中の状態と同一である。一方、成形金型１が正に帯電し、成形金型２が負に帯電しているため、成形金型１・２と誘電体樹脂８とは、互いに反発する。そのため、成形金型１・２と誘電体樹脂８との間の付着力を、電界を形成しない場合に比べて大幅に低減することができる。
【００４６】
この状態で、図６に示すように、支持装置６が成形金型２を上昇させ、転写面２ａを誘電体樹脂８から引き離す（離型工程）。これにより、非球面形状を有するレンズ１８が形成される。上記のように、電界形成により、成形金型２と誘電体樹脂８との間の付着力が低下しているので、誘電体樹脂８へ負荷をかけることなく離型することができる。また、従来構成のように、成形金型と樹脂成形物との間の付着力を低下させるために振動を与える必要がないので、損傷のないレンズ１８を成形することができる。
【００４７】
このように、本実施形態に係るレンズ成形装置１００は、複雑な形状を有するレンズを高精度かつ容易に成形することができる。また、誘電体樹脂の材料のマージンが広がり、偏肉性が大きく、非球面量が大きなレンズも容易に成形することができる。
【００４８】
上記では、誘電体樹脂８が固化する前に、成形金型２から成形金型１に向かう電界を形成し、誘電体樹脂８が固化した後に、電界の方向を成形金型１から成形金型２に向かう方向に切り替えたが、これに限定されない。誘電体樹脂８が固化する前に、成形金型１から成形金型２に向かう電界を形成し、誘電体樹脂８が固化した後に、電界の方向を成形金型２から成形金型１に向かう方向に切り替えてもよい。
【００４９】
また、上記では、誘電体樹脂８として熱硬化性樹脂を用いたが、これに限定されず、例えば、ＵＶを照射されることにより硬化する光硬化性樹脂を用いてもよい。この場合、加熱装置３の代わりに、ＵＶ照射装置が用いられる。
【００５０】
また、上記では、スイッチ５ａ〜５ｄのＯＮ／ＯＦＦ制御によって、電界の方向の切り替えを行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、正極が成形金型１に接続され、負極が成形金型２に接続された直流電源と、負極が成形金型１に接続され、正極が成形金型２に接続された直流電源とを設け、それらの直流電源と成形金型との接続を切り替えることにより、電界の方向の切り替えを行ってもよい。
【００５１】
また、レンズ成形に用いられる成形金型１・２は、１つのレンズを成形する金型であったが、例えば図７に示す成形金型１１・１２のように、複数のアレイレンズを成形する金型を用いてもよい。
【００５２】
（電界形成および電界反転のタイミング）
続いて、成形金型１・２間の電界形成および電界反転のタイミングの一例について説明する。
【００５３】
図８は、誘電体樹脂８の温度を時系列的に示したグラフである。誘電体樹脂８を成形金型１に供給した時点（図２）における誘電体樹脂８の温度はＴ１である。時間ｔ１において、成形金型２から成形金型１に向かう電界を形成する（図３）。その後、時間ｔ２において、加熱を開始し、誘電体樹脂８の温度はＴ２に上昇する。その後、時間ｔ３において、誘電体樹脂８が固化する。
【００５４】
その後、時間ｔ４において、冷却開始と同時に電界の方向を成形金型１から成形金型２に向かう方向に反転させる（図５）。これにより、成形金型１・２と誘電体樹脂８とを引き剥がす力が働き、成形金型１・２と誘電体樹脂８との間の付着力が低下する。冷却完了後、時間ｔ５において、成形金型２を上方に移動させて、成形されたレンズ１８を取り出す（図６）。
【００５５】
電界形成および電界反転のタイミングは上記に限定されない。電界を形成するタイミングは、誘電体樹脂８が固化する時間ｔ３までであれば、いつでもよい。また、電界の向きを反転させるタイミングは、誘電体樹脂８が固化してから離型するまでの間であれば、いつでもよい。
【００５６】
（変形例１）
続いて、本実施形態の変形例について説明する。なお、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００５７】
図９は、本実施形態の第１の変形例に係るレンズ成形装置２００の構成を示す図である。レンズ成形装置２００は、図１に示すレンズ成形装置１００において、成形金型１を基板９に置き換えた構成である。基板９は、スイッチ５ｂを介して直流電源４の正極に接続され、スイッチ５ｄを介して直流電源４の負極に接続されている。
【００５８】
レンズ成形装置２００におけるレンズの成形工程は、レンズ成形装置１００におけるものと略同一である。すなわち、基板９上に誘電体樹脂を供給して、成形金型２の転写面２ａを誘電体樹脂に押し当て、成形金型２と基板９との間に電界を形成した状態で、誘電体樹脂を硬化させ、誘電体樹脂が固化した後、電界の向きを反転させ、離型する。これにより、複雑な形状を有する片面レンズを高精度かつ容易に成形することができる。
【００５９】
なお、本変形例では、成形金型２は、特許請求の範囲に記載の成形金型に相当する。
【００６０】
（変形例２）
上記では、成形金型１・２の間、または、成形金型２と基板９との間に、直流電圧を印加することで電界を形成していたが、直流電圧の代わりに交流電圧を印加する構成であってもよい。
【００６１】
図１０は、本実施形態の第２の変形例に係るレンズ成形装置３００の構成を示す図である。レンズ成形装置３００は、図１に示すレンズ成形装置１００において、直流電源４を交流電源１４に置き換えた構成である。交流電源１４の一方の電極は、スイッチ５ｅを介して成形金型２に接続され、交流電源１４の他方の電極は、成形金型１に直接接続されている。
【００６２】
レンズ成形装置３００におけるレンズの成形工程では、成形金型１の転写面１ａ上に誘電体樹脂を供給後、スイッチ５ｅをＯＮにして、成形金型１と成形金型２との間に交流電圧を印加する。その状態で、成形金型２の転写面２ａを誘電体樹脂に押し当て、誘電体樹脂を加熱する。交流電圧の印加は、誘電体樹脂が固化して離型するまで継続される。
【００６３】
交流電圧の印加により、誘電体樹脂が固化するまでは、誘電体樹脂は、成形金型２の転写面２ａに引き寄せられる。一方、誘電体樹脂が固化した後は、成形金型１・２の極性が絶えず反転することによって、誘電体樹脂の表面の双極子が、成形金型１と成形金型２との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、成形金型１・２と誘電体樹脂との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００６４】
なお、交流電圧の印加は、離型時のみ行ってもよい。また、誘電体樹脂が固化するまでは、成形金型１と成形金型２との間に直流電圧を印加し、離型時には、成形金型１と成形金型２との間に交流電圧を印加する構成であってもよい。
【００６５】
（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、レンズ成形装置だけでなく、レンズ以外のあらゆる樹脂成形物を成形するための装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 成形金型（第１の成形金型）
１ａ 転写面（第１の転写面）
２ 成形金型（成形金型、第２の成形金型）
２ａ 転写面（転写面、第２の転写面）
３ 加熱装置（硬化手段）
４ 直流電源（電界形成手段）
５ａ スイッチ（切替手段）
５ｂ スイッチ（切替手段）
５ｃ スイッチ（切替手段）
５ｄ スイッチ（切替手段）
５ｅ スイッチ
６ 支持装置（移動手段）
７ ディスペンサ
８ 誘電体樹脂（樹脂材料）
９ 基板
１１ 成形金型（第１の成形金型）
１２ 成形金型（第２の成形金型）
１４ 交流電源（電界形成手段）
１８ レンズ（樹脂成形物）
１００ レンズ成形装置（樹脂成形装置）
２００ レンズ成形装置（樹脂成形装置）
３００ レンズ成形装置（樹脂成形装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形装置および樹脂成形方法に関し、特に、複雑な形状を有するレンズを高精度かつ容易に成形可能なレンズ成形装置およびレンズ成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レンズ形状を転写するための転写面を有する金型を樹脂材料に押し当て、その状態で樹脂材料を硬化させることにより、レンズを成形するレンズ成形方法が用いられている。当該レンズ成形方法では、樹脂材料を硬化させた後、レンズから離型させるときに、レンズと転写面との間の付着力により、レンズが損傷してしまうおそれがある。
【０００３】
これに対し、特許文献１には、図１１に示すように、複合レンズの成形装置において、高周波の電圧を成形金型４００に印加して成形金型４００の成形面４０１を振動させて、成形したレンズを離型する技術が開示されている。この方法では、成形面４０１を弾性変形させることにより、レンズの成形面４０１との密着強度を下げることができるので、安全に離型することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３６１０１０号公報（１９９２年１２月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学系の高性能化に伴い、複雑な形状を有する薄肉のレンズを高精度に加工する技術が重要となっている。特に、薄肉であって偏肉性および非球面量が大きいレンズは、十分な剛性を確保することができないため、成形型に付着したレンズを剥す際の負荷により、レンズ自体に変形や割れなどの損傷を生じるおそれがある。そのため、非球面レンズ等の成形では、成形物と成形金型との抵抗を極力少なくすることが要求され、離型が難しいという問題がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法を非球面レンズ等に適用した場合、当該方法では成形金型の成形面を振動させて離型するため、振動によってレンズに変形や割れなどの損傷を与えてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形装置は、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、前記電界の方向を、前記第１の成形金型から前記第２の成形金型に向かう方向と、前記第２の成形金型から前記第１の成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料が硬化されている間に、電界形成手段によって第１の成形金型と第２の成形金型との間に電界を形成する。続いて、樹脂材料が固化した後、切替手段によって、電界の方向を逆方向に切り替えて、移動手段によって樹脂成形物から第２の転写面を引き離す。すなわち、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が第１の成形金型から第２の成形金型に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を第２の成形金型から第１の成形金型に向かう方向に切り替え、同様に、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が第２の成形金型から第１の成形金型に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を第１の成形金型から第２の成形金型に向かう方向に切り替える。
【００１０】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、第１および第２の成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置を実現することができる。
【００１１】
本発明に係る樹脂成形装置は、基板と、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記成形金型と前記基板との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、前記電界の方向を、前記成形金型から前記基板に向かう方向と、前記基板から前記成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、基板上に供給された樹脂材料に成形金型の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料が硬化されている間に、電界形成手段によって基板と成形金型との間に電界を形成する。続いて、樹脂材料が固化した後、切替手段によって、電界の方向を逆方向に切り替えて、移動手段によって樹脂成形物から転写面を引き離す。すなわち、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が基板から成形金型に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を成形金型から基板に向かう方向に切り替え、同様に、樹脂材料が硬化されている間に形成された電界の方向が成形金型から基板に向かう方向である場合、樹脂材料が固化した後、切替手段は、当該電界の方向を基板から成形金型に向かう方向に切り替える。
【００１３】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、基板および成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。
【００１４】
本発明に係る樹脂成形装置は、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、移動手段によって樹脂成形物から第２の転写面を引き離す際に、電界形成手段が、第１の成形金型と第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより、第１および第２の成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、第１の成形金型と第２の成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明に係る樹脂成形装置は、基板と、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記成形金型と前記基板との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、基板上に供給された樹脂材料に成形金型の転写面が押し当てられた状態で、硬化手段が樹脂材料を硬化させることにより、樹脂成形物が成形される。ここで、移動手段によって樹脂成形物から転写面を引き離す際に、電界形成手段が、基板と成形金型との間に交流電圧を印加することにより、基板および成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、基板と成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記樹脂材料硬化工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型と第２の成形金型との間に所定方向の電界を形成し、離型工程において、当該電界と逆方向の電界を形成する。
【００２０】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、第１および第２の成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形方法を実現することができる。
【００２１】
本発明に係る樹脂成形方法は、基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記樹脂材料硬化工程では、前記基板と前記成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、基板上に供給された樹脂材料に、成形金型の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、樹脂材料硬化工程において、基板と成形金型との間に所定方向の電界を形成し、離型工程において、当該電界と逆方向の電界を形成する。
【００２３】
樹脂材料が固化すると、その帯電状態は固定されるため、電界の方向を樹脂材料が固化した後に反転させると、基板および成形金型と樹脂材料とが、互いに反発する。そのため、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するので、樹脂材料へ負荷をかけることなく離型することができる。
【００２４】
本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された樹脂材料に、第２の成形金型の第２の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、離型工程において、第１の成形金型と第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより、第１および第２の成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、第１の成形金型と第２の成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、第１および第２の成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００２６】
本発明に係る樹脂成形方法は、基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、樹脂材料硬化工程において、基板上に供給された樹脂材料に、成形金型の転写面が押し当てられた状態で、樹脂材料を硬化させ、離型工程において、転写面を前記樹脂成形物から引き離すことで、樹脂成形物が成形される。ここで、離型工程において、基板と成形金型との間に交流電圧を印加することにより、基板および成形金型の極性が絶えず反転する。これに伴い、樹脂材料の表面の双極子が、基板と成形金型との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、基板および成形金型と樹脂材料との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００２８】
本発明に係る樹脂成形装置および樹脂成形方法では、前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることが好ましい。
【００２９】
上記のように、本発明は、樹脂材料に負荷をかけることなく離型することができるので、複雑な形状を有するレンズの成形に特に好適である。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る樹脂成形装置は、誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、前記電界の方向を、前記第１の成形金型から前記第２の成形金型に向かう方向と、前記第２の成形金型から前記第１の成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備える構成である。また、本発明に係る樹脂成形方法は、第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、前記樹脂材料硬化工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成する構成である。
【００３１】
したがって、樹脂成形物を高精度かつ容易に成形可能な樹脂成形装置および樹脂成形方法を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すレンズ成形装置において、成形金型の転写面上に誘電体樹脂を供給した状態を示す図である。
【図３】誘電体樹脂に成形金型の転写面を押し当てて、誘電体樹脂を加熱している状態を示す図である。
【図４】成形金型および誘電体樹脂の帯電状態を示す図であり、（ａ）は、誘電体樹脂の硬化前の状態を示しており、（ｂ）は、誘電体樹脂の硬化後の状態を示している。
【図５】誘電体樹脂が固化した後、電界を反転させた状態を示す図である。
【図６】誘電体樹脂から成形金型の転写面を引き離した状態を示す図である。
【図７】成形金型の変形例を示す図である。
【図８】誘電体樹脂の温度を時系列的に示したグラフである。
【図９】本発明の実施形態の第１の変形例に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の第２の変形例に係るレンズ成形装置の構成を示す図である。
【図１１】従来のレンズ成形装置の成形金型を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の一形態について、図１〜図１０に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３４】
（レンズ成形装置の構成）
図１は、本実施形態に係るレンズ成形装置（樹脂成形装置）１００の構成を示す図である。レンズ成形装置１００は、誘電体樹脂からレンズを成形する装置であり、成形金型１、成形金型２、加熱装置３、直流電源４、４つのスイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄおよび支持装置６を備えている。
【００３５】
成形金型１は、特許請求の範囲に記載の第１の成形金型に相当するものであり、加熱装置３上に設けられている。また、成形金型２は、特許請求の範囲に記載の第２の成形金型に相当するものであり、支持装置６によって成形金型１の上方に支持されている。支持装置６は、伸縮可能な部材であり、成形金型２を図中上下に移動させることができる。なお、支持装置６は、特許請求の範囲に記載の移動手段に相当する。
【００３６】
成形金型１は、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面１ａを有しており、転写面１ａの中心部には、非球面形状の凹部が形成されている。同様に、成形金型２も、誘電体樹脂に所定のレンズ形状を転写するための転写面２ａを有しており、転写面２ａの中心部には、非球面形状の凹部が形成されている。転写面１ａと転写面２ａとは、互いに対向している。また、成形金型１・２は、電界を形成するための電極としても機能する。
【００３７】
加熱装置３は、特許請求の範囲に記載の硬化手段に相当するものであり、成形金型１を加熱することにより、成形金型１の転写面１ａ上に供給された誘電体樹脂を硬化させる。加熱の開始／終了は、シーケンスプログラム等によって制御してもよいし、手動で制御してもよい。
【００３８】
直流電源４は、特許請求の範囲に記載の電界形成手段に相当するものである。直流電源４は、例えば６ｋＶの直流電源であり、スイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄを介して成形金型１・２に接続されている。具体的には、直流電源４の正極は、スイッチ５ａを介して成形金型２に接続され、スイッチ５ｂを介して成形金型１に接続されている。また、直流電源４の負極は、スイッチ５ｃを介して成形金型２に接続され、スイッチ５ｄを介して成形金型１に接続されている。各スイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、成形金型１と成形金型２との間に電界を発生させることができる。なお、スイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄは、特許請求の範囲に記載の切替手段に相当する。
【００３９】
（レンズの成形工程）
続いて、レンズ成形装置１００におけるレンズの成形工程について、図２〜図５を参照して説明する。
【００４０】
まず、図２に示すように、ディスペンサ７を用いて、成形金型１の転写面１ａ上に誘電体樹脂８を供給する。誘電体樹脂８は、加熱されることにより硬化する熱硬化性樹脂である。なお、このとき４つのスイッチ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄはいずれもＯＦＦである。
【００４１】
続いて、図３に示すように、支持装置６が成形金型２を下方に移動させて、成形金型２の転写面２ａを誘電体樹脂８に押し当てる。このとき、スイッチ５ａ・５ｄをＯＮにして、成形金型２の電位を成形金型１の電位よりも高くする。これにより、成形金型１と成形金型２との間には、成形金型２から成形金型１に向かう電界が形成されるため、誘電体樹脂８は、成形金型２の転写面２ａに引き寄せられる。よって、転写面２ａと誘電体樹脂８との間に気泡がほとんど発生せず、転写面２ａの形状を誘電体樹脂８に高精度に転写することができる。
【００４２】
さらに、成形金型２の転写面２ａが誘電体樹脂８に押し当てられ、成形金型２から成形金型１に向かう電界が形成された状態で、加熱装置３により成形金型１を加熱する（樹脂材料硬化工程）。これにより、誘電体樹脂８が硬化する。
【００４３】
このとき、成形金型１・２および誘電体樹脂８は、図４（ａ）に示す帯電状態になる。成形金型２の電位が成形金型１の電位よりも高いため、誘電体樹脂８の成形金型２と接する表面は負に帯電し、誘電体樹脂８の成形金型１と接する表面は正に帯電している。
【００４４】
誘電体樹脂８の固化した後、加熱を停止し、図５に示すように、スイッチ５ａ・５ｄをＯＦＦにして、スイッチ５ｂ・５ｃをＯＮにする。これにより、成形金型１の電位が成形金型２の電位よりも高くなり、成形金型１と成形金型２との間の電界の向きが反転する。
【００４５】
このとき、成形金型１・２および誘電体樹脂８は、図４（ｂ）に示す帯電状態になる。誘電体樹脂８は固化しているため、帯電状態は図４（ａ）に示す硬化途中の状態と同一である。一方、成形金型１が正に帯電し、成形金型２が負に帯電しているため、成形金型１・２と誘電体樹脂８とは、互いに反発する。そのため、成形金型１・２と誘電体樹脂８との間の付着力を、電界を形成しない場合に比べて大幅に低減することができる。
【００４６】
この状態で、図６に示すように、支持装置６が成形金型２を上昇させ、転写面２ａを誘電体樹脂８から引き離す（離型工程）。これにより、非球面形状を有するレンズ１８が形成される。上記のように、電界形成により、成形金型２と誘電体樹脂８との間の付着力が低下しているので、誘電体樹脂８へ負荷をかけることなく離型することができる。また、従来構成のように、成形金型と樹脂成形物との間の付着力を低下させるために振動を与える必要がないので、損傷のないレンズ１８を成形することができる。
【００４７】
このように、本実施形態に係るレンズ成形装置１００は、複雑な形状を有するレンズを高精度かつ容易に成形することができる。また、誘電体樹脂の材料のマージンが広がり、偏肉性が大きく、非球面量が大きなレンズも容易に成形することができる。
【００４８】
上記では、誘電体樹脂８が固化する前に、成形金型２から成形金型１に向かう電界を形成し、誘電体樹脂８が固化した後に、電界の方向を成形金型１から成形金型２に向かう方向に切り替えたが、これに限定されない。誘電体樹脂８が固化する前に、成形金型１から成形金型２に向かう電界を形成し、誘電体樹脂８が固化した後に、電界の方向を成形金型２から成形金型１に向かう方向に切り替えてもよい。
【００４９】
また、上記では、誘電体樹脂８として熱硬化性樹脂を用いたが、これに限定されず、例えば、ＵＶを照射されることにより硬化する光硬化性樹脂を用いてもよい。この場合、加熱装置３の代わりに、ＵＶ照射装置が用いられる。
【００５０】
また、上記では、スイッチ５ａ〜５ｄのＯＮ／ＯＦＦ制御によって、電界の方向の切り替えを行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、正極が成形金型１に接続され、負極が成形金型２に接続された直流電源と、負極が成形金型１に接続され、正極が成形金型２に接続された直流電源とを設け、それらの直流電源と成形金型との接続を切り替えることにより、電界の方向の切り替えを行ってもよい。
【００５１】
また、レンズ成形に用いられる成形金型１・２は、１つのレンズを成形する金型であったが、例えば図７に示す成形金型１１・１２のように、複数のアレイレンズを成形する金型を用いてもよい。
【００５２】
（電界形成および電界反転のタイミング）
続いて、成形金型１・２間の電界形成および電界反転のタイミングの一例について説明する。
【００５３】
図８は、誘電体樹脂８の温度を時系列的に示したグラフである。誘電体樹脂８を成形金型１に供給した時点（図２）における誘電体樹脂８の温度はＴ１である。時間ｔ１において、成形金型２から成形金型１に向かう電界を形成する（図３）。その後、時間ｔ２において、加熱を開始し、誘電体樹脂８の温度はＴ２に上昇する。その後、時間ｔ３において、誘電体樹脂８が固化する。
【００５４】
その後、時間ｔ４において、冷却開始と同時に電界の方向を成形金型１から成形金型２に向かう方向に反転させる（図５）。これにより、成形金型１・２と誘電体樹脂８とを引き剥がす力が働き、成形金型１・２と誘電体樹脂８との間の付着力が低下する。冷却完了後、時間ｔ５において、成形金型２を上方に移動させて、成形されたレンズ１８を取り出す（図６）。
【００５５】
電界形成および電界反転のタイミングは上記に限定されない。電界を形成するタイミングは、誘電体樹脂８が固化する時間ｔ３までであれば、いつでもよい。また、電界の向きを反転させるタイミングは、誘電体樹脂８が固化してから離型するまでの間であれば、いつでもよい。
【００５６】
（変形例１）
続いて、本実施形態の変形例について説明する。なお、説明の便宜上、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００５７】
図９は、本実施形態の第１の変形例に係るレンズ成形装置２００の構成を示す図である。レンズ成形装置２００は、図１に示すレンズ成形装置１００において、成形金型１を基板９に置き換えた構成である。基板９は、スイッチ５ｂを介して直流電源４の正極に接続され、スイッチ５ｄを介して直流電源４の負極に接続されている。
【００５８】
レンズ成形装置２００におけるレンズの成形工程は、レンズ成形装置１００におけるものと略同一である。すなわち、基板９上に誘電体樹脂を供給して、成形金型２の転写面２ａを誘電体樹脂に押し当て、成形金型２と基板９との間に電界を形成した状態で、誘電体樹脂を硬化させ、誘電体樹脂が固化した後、電界の向きを反転させ、離型する。これにより、複雑な形状を有する片面レンズを高精度かつ容易に成形することができる。
【００５９】
なお、本変形例では、成形金型２は、特許請求の範囲に記載の成形金型に相当する。
【００６０】
（変形例２）
上記では、成形金型１・２の間、または、成形金型２と基板９との間に、直流電圧を印加することで電界を形成していたが、直流電圧の代わりに交流電圧を印加する構成であってもよい。
【００６１】
図１０は、本実施形態の第２の変形例に係るレンズ成形装置３００の構成を示す図である。レンズ成形装置３００は、図１に示すレンズ成形装置１００において、直流電源４を交流電源１４に置き換えた構成である。交流電源１４の一方の電極は、スイッチ５ｅを介して成形金型２に接続され、交流電源１４の他方の電極は、成形金型１に直接接続されている。
【００６２】
レンズ成形装置３００におけるレンズの成形工程では、成形金型１の転写面１ａ上に誘電体樹脂を供給後、スイッチ５ｅをＯＮにして、成形金型１と成形金型２との間に交流電圧を印加する。その状態で、成形金型２の転写面２ａを誘電体樹脂に押し当て、誘電体樹脂を加熱する。交流電圧の印加は、誘電体樹脂が固化して離型するまで継続される。
【００６３】
交流電圧の印加により、誘電体樹脂が固化するまでは、誘電体樹脂は、成形金型２の転写面２ａに引き寄せられる。一方、誘電体樹脂が固化した後は、成形金型１・２の極性が絶えず反転することによって、誘電体樹脂の表面の双極子が、成形金型１と成形金型２との間の電界の反転に追従して運動する。この双極子の運動によって、成形金型１・２と誘電体樹脂との間の付着力が低下するため、離型を容易に行うことができる。
【００６４】
なお、交流電圧の印加は、離型時のみ行ってもよい。また、誘電体樹脂が固化するまでは、成形金型１と成形金型２との間に直流電圧を印加し、離型時には、成形金型１と成形金型２との間に交流電圧を印加する構成であってもよい。
【００６５】
（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、レンズ成形装置だけでなく、レンズ以外のあらゆる樹脂成形物を成形するための装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 成形金型（第１の成形金型）
１ａ 転写面（第１の転写面）
２ 成形金型（成形金型、第２の成形金型）
２ａ 転写面（転写面、第２の転写面）
３ 加熱装置（硬化手段）
４ 直流電源（電界形成手段）
５ａ スイッチ（切替手段）
５ｂ スイッチ（切替手段）
５ｃ スイッチ（切替手段）
５ｄ スイッチ（切替手段）
５ｅ スイッチ
６ 支持装置（移動手段）
７ ディスペンサ
８ 誘電体樹脂（樹脂材料）
９ 基板
１１ 成形金型（第１の成形金型）
１２ 成形金型（第２の成形金型）
１４ 交流電源（電界形成手段）
１８ レンズ（樹脂成形物）
１００ レンズ成形装置（樹脂成形装置）
２００ レンズ成形装置（樹脂成形装置）
３００ レンズ成形装置（樹脂成形装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、
前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、
前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、
前記電界の方向を、前記第１の成形金型から前記第２の成形金型に向かう方向と、前記第２の成形金型から前記第１の成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項２】
基板と、
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、
前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、
前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記成形金型と前記基板との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、
前記電界の方向を、前記成形金型から前記基板に向かう方向と、前記基板から前記成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項３】
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、
前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、
前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項４】
基板と、
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、
前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、
前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記成形金型と前記基板との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項５】
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂成形装置。
【請求項６】
第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記樹脂材料硬化工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、
前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項７】
基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記樹脂材料硬化工程では、前記基板と前記成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、
前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項８】
第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項９】
基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項１０】
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の樹脂成形方法。
【請求項１】
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、
前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、
前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、
前記電界の方向を、前記第１の成形金型から前記第２の成形金型に向かう方向と、前記第２の成形金型から前記第１の成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項２】
基板と、
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、
前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、
前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記成形金型と前記基板との間に直流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段と、
前記電界の方向を、前記成形金型から前記基板に向かう方向と、前記基板から前記成形金型に向かう方向との間で切り替える切替手段とを備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項３】
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための第１の転写面を有する第１の成形金型と、
前記樹脂材料に所定の形状を転写するための第２の転写面を有し、当該第２の転写面が前記第１の転写面と対向している第２の成形金型と、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との相対位置を変化させる移動手段と、
前記第１の転写面上に供給され、前記第２の転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項４】
基板と、
誘電体である樹脂材料に所定の形状を転写するための転写面を有する成形金型と、
前記成形金型と前記基板との相対位置を変化させる移動手段と、
前記基板上に供給され、前記転写面が押し当てられた前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する硬化手段とを備える樹脂成形装置であって、
前記成形金型と前記基板との間に交流電圧を印加することにより電界を形成する電界形成手段を備えることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項５】
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂成形装置。
【請求項６】
第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記樹脂材料硬化工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、
前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項７】
基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記樹脂材料硬化工程では、前記基板と前記成形金型との間に直流電圧を印加することにより所定方向の電界を形成し、
前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に前記所定方向とは反対方向の電界を形成することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項８】
第１の成形金型の第１の転写面上に供給された誘電体である樹脂材料に第２の成形金型の第２の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記第２の転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記離型工程では、前記第１の成形金型と前記第２の成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項９】
基板上に供給された誘電体である樹脂材料に成形金型の転写面を押し当てた状態で、前記樹脂材料を硬化させて樹脂成形物を成形する樹脂材料硬化工程と、
前記転写面を前記樹脂成形物から引き離す離型工程とを有し、
前記離型工程では、前記基板と前記成形金型との間に交流電圧を印加することを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項１０】
前記樹脂成形物は、１または複数のレンズであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の樹脂成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５４５６０（Ｐ２０１２−２５４５６０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８５５９（Ｐ２０１１−１２８５５９）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]