複合型光学素子の成形装置および複合型光学素子の成形方法
【課題】樹脂部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、光学基材と樹脂からなる複合型光学素子を得る。
【解決手段】金型９と対向する位置に位置決めされたガラス基材１１の近傍の供給位置Ｐ０で当該ガラス基材１１にエネルギー硬化型樹脂１２を吐出供給し、退避位置Ｐ２に移動する吐出機構部２２を備えた成形装置１において、供給位置Ｐ０と退避位置Ｐ２の間の樹脂回収位置Ｐ１に、吸引チューブ２８を備えた樹脂吸引機構２７を設け、供給位置Ｐ０におけるガラス基材１１へのエネルギー硬化型樹脂１２の供給に先立って、樹脂回収位置Ｐ１において、吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａの残留樹脂１２ｂを吸引チューブ２８によって吸引除去し、吐出機構部２２からガラス基材１１に供給されるエネルギー硬化型樹脂１２の量を所定の設定値に安定させる。
【解決手段】金型９と対向する位置に位置決めされたガラス基材１１の近傍の供給位置Ｐ０で当該ガラス基材１１にエネルギー硬化型樹脂１２を吐出供給し、退避位置Ｐ２に移動する吐出機構部２２を備えた成形装置１において、供給位置Ｐ０と退避位置Ｐ２の間の樹脂回収位置Ｐ１に、吸引チューブ２８を備えた樹脂吸引機構２７を設け、供給位置Ｐ０におけるガラス基材１１へのエネルギー硬化型樹脂１２の供給に先立って、樹脂回収位置Ｐ１において、吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａの残留樹脂１２ｂを吸引チューブ２８によって吸引除去し、吐出機構部２２からガラス基材１１に供給されるエネルギー硬化型樹脂１２の量を所定の設定値に安定させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合型光学素子の成形技術に関し、たとえは、ガラス基材とこの基材の表面に形成されたエネルギー硬化型樹脂層とからなる複合型光学素子の成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所望の光学的形状の成形面を有する金型とガラス基材の間に樹脂を介在させ、金型の成形面の光学的形状が転写された樹脂をガラス基材と一体化して硬化させることにより、ガラス基材と樹脂層からなる光学部品を形成する、いわゆる複合型光学素子の成形装置として、特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
この特許文献１には、図３に示すような構成の装置１０１が開示されており、ガラス基材１２８を載せる保持台１１５が装置１０１の下ベース１０２上に配置、固定されている。さらに、保持台１１５に供給された前記ガラス基材１２８の外周部を把持するためのチャック１２０を備えている。このチャック１２０で、ガラス基材１２８の外周を把持することでガラス基材１２８の芯出しを行う。
【０００４】
上ベース１０４の上には、金型１１２が上下動摺動可能に構成された摺動ベース１０９を介し配置されている。
そして、樹脂吐出装置１２７により、前記ガラス基材１２８の上面の中心に樹脂１２９を供給した後、摺動ベース１０９により降下する金型１１２で樹脂１２９を押圧し、さらに、樹脂１２９を均等に押し広げるためにモーター１１６により保持台１１５を回転させる。
【０００５】
こうして、所望の樹脂層を形成した後、ＵＶ照射器１１８により前記樹脂層を硬化することでガラス基材１２８と樹脂層と金型１１２からなる密着体を得た後、金型１１２を樹脂層から剥離させることで、ガラス基材１２８と樹脂層の複合体である複合型光学素子を製造する。
【０００６】
上述の特許文献１の従来技術では、以下のような技術的課題があった。
すなわち、樹脂吐出装置より、樹脂を吐出した際に、樹脂吐出装置の先端部に樹脂残り（残留樹脂）が付着してしまうことある。
【０００７】
この残留樹脂が付着している状態の樹脂吐出装置から、新たなガラス基材の上に樹脂を吐出した場合には、残留樹脂の分だけ設定樹脂量よりも多い樹脂がガラス基材上に吐出供給されることとなる。
【０００８】
このようにガラス基材上に過剰に供給された樹脂に金型を接触させて押し広げて成形すると、ガラス基材上に広がった成形樹脂の外径が必要以上に大きくなってしまう等の成形樹脂の寸法のばらつきの一因となる。この成形樹脂の外径の余剰部は、本来不要な部分であり、そのまま残せば、複合型光学素子を含む製品のコンパクト化の妨げとなる。
【０００９】
また、製造後に、成形樹脂の外周の余剰部を除去して必要樹脂径に整形加工するとしても、整形加工工程の分だけ余分なコストがかかることになってしまう。
【特許文献１】特開平３−１８４８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、樹脂部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、光学基材と樹脂からなる複合型光学素子を得ることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点は、光学基材の表面または成形型の成形面に樹脂を供給する樹脂供給手段と、
前記樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する樹脂除去機構と、
を含む複合型光学素子の成形装置を提供する。
【００１２】
本発明の第２の観点は、樹脂を吐出する樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する工程と、
前記樹脂供給手段から光学基材の表面または成形型の成形面に前記樹脂を供給する工程と、
前記樹脂を挟んで前記成形型と前記光学基材とを接近させ、前記成形面の形状が転写された前記樹脂と前記光学基材とを一体化する工程と、
を含む複合型光学素子の成形方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、樹脂部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、光学基材と樹脂からなる複合型光学素子を得ることが可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施の形態の一態様では、ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、金型によりエネルギー硬化型樹脂に所望形状を転写する複合型光学素子の成形装置において、樹脂をガラス基材に吐出する吐出ユニットの近傍に、ニードルの先端部に付着した樹脂を除去する樹脂除去機構を設けた。
【００１５】
本態様では、樹脂除去機構に付着した余分な樹脂を除去し、設定量の樹脂を正確に安定してガラス基材上に吐出することが可能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態である複合型光学素子の成形方法を実施する成形装置の構成の一例を示す側断面図である。図２は、本実施の形態の複合型光学素子の成形方法および装置で得られる複合型光学素子の構成例を示す断面図である。
【００１７】
まず、図１を参照して、本実施の形態の成形装置１の構成を説明する。
本実施の形態の成形装置１は、下ベース２に上ベース３が立設された構成となっている。
【００１８】
この上ベース３には、モーター４と、ガイド５と、ボールネジ６と、ガイド５に搭載されたＬ字形状の金型取り付けベース７が配設されている。モーター４とガイド５とボールネジ６の構成を用いることにより、ボールネジ６の回転変位をガイド５の直線変位に変換し、当該ガイド５に取り付けられた金型取り付けベース７を上下方向に駆動させることが可能になっている。
【００１９】
ガイド５とともに上下動する金型取り付けベース７には、金型保持部８が配設されている。金型保持部８には、金型９（成形型）と金型調整機構１０が配置されている。
金型９は、ガラス基材１１（光学基材）に吐出されたエネルギー硬化型樹脂１２（樹脂）に、所望の形状を転写するための成形面９ｂが設けられ、この成形面９ｂを下向きした姿勢で金型保持部８に固定されている。
【００２０】
金型調整機構１０は、金型９（成形面９ｂ）の中心軸９ａを、後に説明するガラス基材保持部１３の中心軸１３ａに一致させる操作に用いられる。
下ベース２には、軸方向に貫通孔１４ｂが形成されることによって中空構造となっている回転部１４が配置されている。さらに、回転部１４の下面には、プーリー１５が接続されている。
【００２１】
回転部１４の近傍には、下ベース２の下面に固設されたモーター取り付け部材１６が配置され、このモーター取り付け部材１６にモーター１７が支持されている。モーター１７の下部に突設した回転軸には、プーリー１８が接続されている。
【００２２】
回転部１４に接続されているプーリー１５と、モーター１７に接続されているプーリー１８とはベルト１９で連結されている。このプーリー１５およびプーリー１８とベルト１９の構成を用いることで、モーター１７の回転を回転部１４に伝えることが可能になっている。
【００２３】
さらに、回転部１４の上面には、ガラス基材１１を吸着保持するためのガラス基材保持部１３が配置されている。
このガラス基材保持部１３は、円筒形状を有しており、ガラス基材１１の裏面１１ｂを保持するように構成されている。また、ガラス基材保持部１３の上端面は、ガラス基材保持部１３の中心軸１３ａに直交するように構成されている。
【００２４】
ガラス基材保持部１３は、上端面と内周面の境界である円形のエッジからなる内側接触部と、上端面と外周面の境界である円形のエッジからなる外側接触部を有している。ガラス基材保持部１３の内側接触部と外側接触部等の円形の接触部の中心軸１３ａは、回転部１４の回転軸１４ａに一致している。
【００２５】
さらに、下ベース２の上面には、ガラス基材１１の外周を把持し、心出しを行うための外径把持機構２０が配設されている。
下ベース２の下方には、エネルギー硬化型樹脂１２を硬化させるためのＵＶ照射部２１が配置されている。
【００２６】
このＵＶ照射部２１は、エネルギー硬化型樹脂１２の種別に応じた所望の波長の紫外線（ＵＶ光２１ａ）を発生する光源２１ｂと、回転部１４の直下に配置された照射ヘッド２１ｄと、光源２１ｂから照射ヘッド２１ｄにＵＶ光２１ａを導く光ファイバ２１ｃを備えている。
【００２７】
ＵＶ照射部２１においてＵＶ光２１ａが出射される照射ヘッド２１ｄは、回転部１４の回転軸１４ａの軸上を通る位置に同軸に配置され、光ファイバ２１ｃを介して光源２１ｂから到来するＵＶ光２１ａが、垂直上向き方向に放射される。
【００２８】
下ベース２の上面には、吐出機構部２２（樹脂供給手段）が配置されている。この吐出機構部２２により、ガラス基材１１の上面１１ａにエネルギー硬化型樹脂１２を吐出して供給する。
【００２９】
なお、ガラス基材１１の上面１１ａおよび裏面１１ｂは、それぞれ所定の光学機能面を構成している。
本実施の形態の場合、この吐出機構部２２は、エネルギー硬化型樹脂１２が入ったシリンジ２３と、シリンジ２３の先端部に固設されたニードル２４と、シリンジ２３に与圧エアーを供給し、エネルギー硬化型樹脂１２をエアーの圧力によりニードル２４の吐出端部２４ａから押し出すエアー供給部２５とで構成されている。
【００３０】
吐出機構部２２は、左右方向に駆動可能に構成されているステージ２６上に配置されており、ガラス基材１１の上方の供給位置Ｐ０と、余分なエネルギー硬化型樹脂１２を除去する樹脂回収位置Ｐ１と、退避位置Ｐ２、の３つの位置に移動可能に構成されている。
【００３１】
本実施の形態の場合、吐出機構部２２が通過する樹脂回収位置Ｐ１には、ニードル２４の吐出端部２４ａに付着した残留樹脂１２ｂ（エネルギー硬化型樹脂１２）を除去するための樹脂吸引機構２７（樹脂除去機構）が設置されている。
【００３２】
この樹脂吸引機構２７は、ニードル２４の近傍に配置された吸引チューブ２８（吸引部）を備えている。この吸引チューブ２８は、先端部２８ａが樹脂回収位置Ｐ１に位置する吐出機構部２２におけるニードル２４の近傍に位置するように水平方向に屈曲して開口されているとともに、基端部２８ｂは樹脂回収ボックス２９（回収部）と接続されている。
【００３３】
さらに、樹脂回収ボックス２９には、減圧チューブ３０が接続されており、この減圧チューブ３０は、エジェクタ３１と接続されている。このエジェクタ３１には、与圧エアーを供給する図示しないチューブが接続されており、必要に応じて、エジェクタ３１に与圧エアーを供給することで、減圧チューブ３０に負圧を発生させ、樹脂回収ボックス２９の減圧（吸引）を行うように構成されている。
【００３４】
このような構成の樹脂吸引機構２７を用いることで、退避位置Ｐ２に位置する吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａに付着した余分なエネルギー硬化型樹脂１２等の残留樹脂１２ｂを、吸引チューブ２８を介して吸引除去し、樹脂回収ボックス２９に回収することが可能となっている。
【００３５】
以下、上述の構成の本実施の形態の成形装置１を用いた成形工程の一例を説明する。
成形装置１の初期状態では、吐出機構部２２は、退避位置Ｐ２に位置している。
ガラス基材１１をガラス基材保持部１３の上に吸着保持させる。その状態で、外径把持機構２０で、ガラス基材１１の外周を把持して心出しを行う。
【００３６】
ガラス基材１１の心出しが完了した後に、ステージ２６を作動させ、吐出機構部２２を退避位置Ｐ２から樹脂回収位置Ｐ１に移動させる。
ここで、たとえば、以前の工程等で発生し、吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａに付着した余分なエネルギー硬化型樹脂１２等からなる残留樹脂１２ｂを樹脂吸引機構２７の吸引チューブ２８にて吸引除去する。
【００３７】
ニードル２４の余分な残留樹脂１２ｂを吸引除去した後に、吐出機構部２２をガラス基材１１の上方の供給位置Ｐ０に移動させ、シリンジ２３の下端のニードル２４の吐出端部２４ａから、所定の設定量のエネルギー硬化型樹脂１２をガラス基材１１の上面１１ａに吐出して供給する。
【００３８】
なお、このときガラス基材１１に供給されるエネルギー硬化型樹脂１２の設定量は、たとえば、ニードル２４の吐出端部２４ａに付着して残存する残留樹脂１２ｂの量を考慮して、当該残留樹脂１２ｂの残存量だけ多く供給する。これにより、ガラス基材１１には、目的の設定量のエネルギー硬化型樹脂１２が正確に供給される。
【００３９】
その後、金型９を降下させて、所望の樹脂厚になる位置までガラス基材１１の上面１１ａに接近させ、ガラス基材１１上に吐出されたエネルギー硬化型樹脂１２を押し広げるとともに、金型９の成形面９ｂをエネルギー硬化型樹脂１２に転写する。
【００４０】
なお、この金型９によってガラス基材１１上のエネルギー硬化型樹脂１２を押し広げるときに、必要に応じて回転部１４を作動させてガラス基材１１を回転させ、エネルギー硬化型樹脂１２の分散を促進してもよい。
【００４１】
その後、ＵＶ照射部２１の照射ヘッド２１ｄから、ＵＶ光２１ａを回転部１４の中空の貫通孔１４ｂを通じて、ガラス基材１１の裏面１１ｂに照射し、ガラス基材１１を透過するＵＶ光２１ａによって、ガラス基材１１の上面１１ａに位置するエネルギー硬化型樹脂１２を硬化させることで、ガラス基材１１の上面１１ａに、成形面９ｂが転写された所望の形状を有する樹脂層１２ａを被着させて一体に成形することができる。
【００４２】
その後、ガラス基材１１と一体な樹脂層１２ａを金型９から離型することで、図２に例示されるように、成形面９ｂの形状が転写されて形成された光学機能面５０ａを有する樹脂層１２ａおよびガラス基材１１からなる複合型光学素子５０を得ることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、複合型光学素子５０の成形において、ガラス基材１１に対して吐出機構部２２のニードル２４からエネルギー硬化型樹脂１２を吐出する前に、当該ニードル２４の吐出端部２４ａに付着した余分な残留樹脂１２ｂを除去することで、安定した量のエネルギー硬化型樹脂１２をガラス基材１１に対して吐出供給することが可能となり、ガラス基材１１に被着された樹脂層１２ａの外径Ｄ等の寸法のばらつきを抑制して高精度な形状の樹脂層１２ａを備えた複合型光学素子５０を製造できる。
【００４４】
さらに、たとえば、残留樹脂１２ｂの分だけガラス基材１１に形成された樹脂層１２ａの外径Ｄが増大することを確実に抑えることができ、余剰の外径Ｄを整形して縮小するための余分な加工も不要となり、複合型光学素子５０の製造コストを削減できる。
【００４５】
すなわち、樹脂層１２ａの部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、ガラス基材１１と樹脂層１２ａからなる複合型光学素子５０を得ることが可能となる。
また、たとえば、吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａの残留樹脂１２ｂが変質し、異物となってガラス基材１１に供給されるエネルギー硬化型樹脂１２に混入することも確実に防止され、エネルギー硬化型樹脂１２から形成される樹脂層１２ａの光学的性能も向上する。
【００４６】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、成形型に樹脂を供給した後に光学基材を成形型に接近させて光学基材と樹脂を一体に成形する方法でもよい。
［付記１］
ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、金型によりエネルギー硬化型樹脂に所望形状を転写する複合型光学素子の成形装置において、
樹脂をガラス基材に吐出する吐出ユニットの近傍に、ニードルの先端部に付着した樹脂を除去する樹脂除去機構を設けたことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
［付記２］
付記１に記載の複合型光学素子の成形装置において、
前記樹脂除去機構は、樹脂を吸引する吸引部と、吸引した樹脂を回収する回収部とからなることを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態である複合型光学素子の成形方法を実施する成形装置の構成の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である複合型光学素子の成形方法および装置で得られる複合型光学素子の構成例を示す断面図である。
【図３】従来技術の複合光学素子の製造装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 成形装置
２ 下ベース
３ 上ベース
４ モーター
５ ガイド
６ ボールネジ
７ 金型取り付けベース
８ 金型保持部
９ 金型
９ａ 中心軸
９ｂ 成形面
１０ 金型調整機構
１１ ガラス基材
１１ａ 上面
１１ｂ 裏面
１２ エネルギー硬化型樹脂
１２ａ 樹脂層
１２ｂ 残留樹脂
１３ ガラス基材保持部
１３ａ 中心軸
１４ 回転部
１４ａ 回転軸
１４ｂ 貫通孔
１５ プーリー
１６ モーター取り付け部材
１７ モーター
１８ プーリー
１９ ベルト
２０ 外径把持機構
２１ ＵＶ照射部
２１ａ ＵＶ光
２１ｂ 光源
２１ｃ 光ファイバ
２１ｄ 照射ヘッド
２２ 吐出機構部
２３ シリンジ
２４ ニードル
２４ａ 吐出端部
２５ エアー供給部
２６ ステージ
２７ 樹脂吸引機構
２８ 吸引チューブ
２８ａ 先端部
２８ｂ 基端部
２９ 樹脂回収ボックス
３０ 減圧チューブ
３１ エジェクタ
５０ 複合型光学素子
５０ａ 光学機能面
Ｄ 樹脂層１２ａの外径
Ｐ０ 吐出機構部２２の供給位置
Ｐ１ 吐出機構部２２の樹脂回収位置
Ｐ２ 吐出機構部２２の退避位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合型光学素子の成形技術に関し、たとえは、ガラス基材とこの基材の表面に形成されたエネルギー硬化型樹脂層とからなる複合型光学素子の成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所望の光学的形状の成形面を有する金型とガラス基材の間に樹脂を介在させ、金型の成形面の光学的形状が転写された樹脂をガラス基材と一体化して硬化させることにより、ガラス基材と樹脂層からなる光学部品を形成する、いわゆる複合型光学素子の成形装置として、特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
この特許文献１には、図３に示すような構成の装置１０１が開示されており、ガラス基材１２８を載せる保持台１１５が装置１０１の下ベース１０２上に配置、固定されている。さらに、保持台１１５に供給された前記ガラス基材１２８の外周部を把持するためのチャック１２０を備えている。このチャック１２０で、ガラス基材１２８の外周を把持することでガラス基材１２８の芯出しを行う。
【０００４】
上ベース１０４の上には、金型１１２が上下動摺動可能に構成された摺動ベース１０９を介し配置されている。
そして、樹脂吐出装置１２７により、前記ガラス基材１２８の上面の中心に樹脂１２９を供給した後、摺動ベース１０９により降下する金型１１２で樹脂１２９を押圧し、さらに、樹脂１２９を均等に押し広げるためにモーター１１６により保持台１１５を回転させる。
【０００５】
こうして、所望の樹脂層を形成した後、ＵＶ照射器１１８により前記樹脂層を硬化することでガラス基材１２８と樹脂層と金型１１２からなる密着体を得た後、金型１１２を樹脂層から剥離させることで、ガラス基材１２８と樹脂層の複合体である複合型光学素子を製造する。
【０００６】
上述の特許文献１の従来技術では、以下のような技術的課題があった。
すなわち、樹脂吐出装置より、樹脂を吐出した際に、樹脂吐出装置の先端部に樹脂残り（残留樹脂）が付着してしまうことある。
【０００７】
この残留樹脂が付着している状態の樹脂吐出装置から、新たなガラス基材の上に樹脂を吐出した場合には、残留樹脂の分だけ設定樹脂量よりも多い樹脂がガラス基材上に吐出供給されることとなる。
【０００８】
このようにガラス基材上に過剰に供給された樹脂に金型を接触させて押し広げて成形すると、ガラス基材上に広がった成形樹脂の外径が必要以上に大きくなってしまう等の成形樹脂の寸法のばらつきの一因となる。この成形樹脂の外径の余剰部は、本来不要な部分であり、そのまま残せば、複合型光学素子を含む製品のコンパクト化の妨げとなる。
【０００９】
また、製造後に、成形樹脂の外周の余剰部を除去して必要樹脂径に整形加工するとしても、整形加工工程の分だけ余分なコストがかかることになってしまう。
【特許文献１】特開平３−１８４８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、樹脂部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、光学基材と樹脂からなる複合型光学素子を得ることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点は、光学基材の表面または成形型の成形面に樹脂を供給する樹脂供給手段と、
前記樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する樹脂除去機構と、
を含む複合型光学素子の成形装置を提供する。
【００１２】
本発明の第２の観点は、樹脂を吐出する樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する工程と、
前記樹脂供給手段から光学基材の表面または成形型の成形面に前記樹脂を供給する工程と、
前記樹脂を挟んで前記成形型と前記光学基材とを接近させ、前記成形面の形状が転写された前記樹脂と前記光学基材とを一体化する工程と、
を含む複合型光学素子の成形方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、樹脂部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、光学基材と樹脂からなる複合型光学素子を得ることが可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施の形態の一態様では、ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、金型によりエネルギー硬化型樹脂に所望形状を転写する複合型光学素子の成形装置において、樹脂をガラス基材に吐出する吐出ユニットの近傍に、ニードルの先端部に付着した樹脂を除去する樹脂除去機構を設けた。
【００１５】
本態様では、樹脂除去機構に付着した余分な樹脂を除去し、設定量の樹脂を正確に安定してガラス基材上に吐出することが可能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態である複合型光学素子の成形方法を実施する成形装置の構成の一例を示す側断面図である。図２は、本実施の形態の複合型光学素子の成形方法および装置で得られる複合型光学素子の構成例を示す断面図である。
【００１７】
まず、図１を参照して、本実施の形態の成形装置１の構成を説明する。
本実施の形態の成形装置１は、下ベース２に上ベース３が立設された構成となっている。
【００１８】
この上ベース３には、モーター４と、ガイド５と、ボールネジ６と、ガイド５に搭載されたＬ字形状の金型取り付けベース７が配設されている。モーター４とガイド５とボールネジ６の構成を用いることにより、ボールネジ６の回転変位をガイド５の直線変位に変換し、当該ガイド５に取り付けられた金型取り付けベース７を上下方向に駆動させることが可能になっている。
【００１９】
ガイド５とともに上下動する金型取り付けベース７には、金型保持部８が配設されている。金型保持部８には、金型９（成形型）と金型調整機構１０が配置されている。
金型９は、ガラス基材１１（光学基材）に吐出されたエネルギー硬化型樹脂１２（樹脂）に、所望の形状を転写するための成形面９ｂが設けられ、この成形面９ｂを下向きした姿勢で金型保持部８に固定されている。
【００２０】
金型調整機構１０は、金型９（成形面９ｂ）の中心軸９ａを、後に説明するガラス基材保持部１３の中心軸１３ａに一致させる操作に用いられる。
下ベース２には、軸方向に貫通孔１４ｂが形成されることによって中空構造となっている回転部１４が配置されている。さらに、回転部１４の下面には、プーリー１５が接続されている。
【００２１】
回転部１４の近傍には、下ベース２の下面に固設されたモーター取り付け部材１６が配置され、このモーター取り付け部材１６にモーター１７が支持されている。モーター１７の下部に突設した回転軸には、プーリー１８が接続されている。
【００２２】
回転部１４に接続されているプーリー１５と、モーター１７に接続されているプーリー１８とはベルト１９で連結されている。このプーリー１５およびプーリー１８とベルト１９の構成を用いることで、モーター１７の回転を回転部１４に伝えることが可能になっている。
【００２３】
さらに、回転部１４の上面には、ガラス基材１１を吸着保持するためのガラス基材保持部１３が配置されている。
このガラス基材保持部１３は、円筒形状を有しており、ガラス基材１１の裏面１１ｂを保持するように構成されている。また、ガラス基材保持部１３の上端面は、ガラス基材保持部１３の中心軸１３ａに直交するように構成されている。
【００２４】
ガラス基材保持部１３は、上端面と内周面の境界である円形のエッジからなる内側接触部と、上端面と外周面の境界である円形のエッジからなる外側接触部を有している。ガラス基材保持部１３の内側接触部と外側接触部等の円形の接触部の中心軸１３ａは、回転部１４の回転軸１４ａに一致している。
【００２５】
さらに、下ベース２の上面には、ガラス基材１１の外周を把持し、心出しを行うための外径把持機構２０が配設されている。
下ベース２の下方には、エネルギー硬化型樹脂１２を硬化させるためのＵＶ照射部２１が配置されている。
【００２６】
このＵＶ照射部２１は、エネルギー硬化型樹脂１２の種別に応じた所望の波長の紫外線（ＵＶ光２１ａ）を発生する光源２１ｂと、回転部１４の直下に配置された照射ヘッド２１ｄと、光源２１ｂから照射ヘッド２１ｄにＵＶ光２１ａを導く光ファイバ２１ｃを備えている。
【００２７】
ＵＶ照射部２１においてＵＶ光２１ａが出射される照射ヘッド２１ｄは、回転部１４の回転軸１４ａの軸上を通る位置に同軸に配置され、光ファイバ２１ｃを介して光源２１ｂから到来するＵＶ光２１ａが、垂直上向き方向に放射される。
【００２８】
下ベース２の上面には、吐出機構部２２（樹脂供給手段）が配置されている。この吐出機構部２２により、ガラス基材１１の上面１１ａにエネルギー硬化型樹脂１２を吐出して供給する。
【００２９】
なお、ガラス基材１１の上面１１ａおよび裏面１１ｂは、それぞれ所定の光学機能面を構成している。
本実施の形態の場合、この吐出機構部２２は、エネルギー硬化型樹脂１２が入ったシリンジ２３と、シリンジ２３の先端部に固設されたニードル２４と、シリンジ２３に与圧エアーを供給し、エネルギー硬化型樹脂１２をエアーの圧力によりニードル２４の吐出端部２４ａから押し出すエアー供給部２５とで構成されている。
【００３０】
吐出機構部２２は、左右方向に駆動可能に構成されているステージ２６上に配置されており、ガラス基材１１の上方の供給位置Ｐ０と、余分なエネルギー硬化型樹脂１２を除去する樹脂回収位置Ｐ１と、退避位置Ｐ２、の３つの位置に移動可能に構成されている。
【００３１】
本実施の形態の場合、吐出機構部２２が通過する樹脂回収位置Ｐ１には、ニードル２４の吐出端部２４ａに付着した残留樹脂１２ｂ（エネルギー硬化型樹脂１２）を除去するための樹脂吸引機構２７（樹脂除去機構）が設置されている。
【００３２】
この樹脂吸引機構２７は、ニードル２４の近傍に配置された吸引チューブ２８（吸引部）を備えている。この吸引チューブ２８は、先端部２８ａが樹脂回収位置Ｐ１に位置する吐出機構部２２におけるニードル２４の近傍に位置するように水平方向に屈曲して開口されているとともに、基端部２８ｂは樹脂回収ボックス２９（回収部）と接続されている。
【００３３】
さらに、樹脂回収ボックス２９には、減圧チューブ３０が接続されており、この減圧チューブ３０は、エジェクタ３１と接続されている。このエジェクタ３１には、与圧エアーを供給する図示しないチューブが接続されており、必要に応じて、エジェクタ３１に与圧エアーを供給することで、減圧チューブ３０に負圧を発生させ、樹脂回収ボックス２９の減圧（吸引）を行うように構成されている。
【００３４】
このような構成の樹脂吸引機構２７を用いることで、退避位置Ｐ２に位置する吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａに付着した余分なエネルギー硬化型樹脂１２等の残留樹脂１２ｂを、吸引チューブ２８を介して吸引除去し、樹脂回収ボックス２９に回収することが可能となっている。
【００３５】
以下、上述の構成の本実施の形態の成形装置１を用いた成形工程の一例を説明する。
成形装置１の初期状態では、吐出機構部２２は、退避位置Ｐ２に位置している。
ガラス基材１１をガラス基材保持部１３の上に吸着保持させる。その状態で、外径把持機構２０で、ガラス基材１１の外周を把持して心出しを行う。
【００３６】
ガラス基材１１の心出しが完了した後に、ステージ２６を作動させ、吐出機構部２２を退避位置Ｐ２から樹脂回収位置Ｐ１に移動させる。
ここで、たとえば、以前の工程等で発生し、吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａに付着した余分なエネルギー硬化型樹脂１２等からなる残留樹脂１２ｂを樹脂吸引機構２７の吸引チューブ２８にて吸引除去する。
【００３７】
ニードル２４の余分な残留樹脂１２ｂを吸引除去した後に、吐出機構部２２をガラス基材１１の上方の供給位置Ｐ０に移動させ、シリンジ２３の下端のニードル２４の吐出端部２４ａから、所定の設定量のエネルギー硬化型樹脂１２をガラス基材１１の上面１１ａに吐出して供給する。
【００３８】
なお、このときガラス基材１１に供給されるエネルギー硬化型樹脂１２の設定量は、たとえば、ニードル２４の吐出端部２４ａに付着して残存する残留樹脂１２ｂの量を考慮して、当該残留樹脂１２ｂの残存量だけ多く供給する。これにより、ガラス基材１１には、目的の設定量のエネルギー硬化型樹脂１２が正確に供給される。
【００３９】
その後、金型９を降下させて、所望の樹脂厚になる位置までガラス基材１１の上面１１ａに接近させ、ガラス基材１１上に吐出されたエネルギー硬化型樹脂１２を押し広げるとともに、金型９の成形面９ｂをエネルギー硬化型樹脂１２に転写する。
【００４０】
なお、この金型９によってガラス基材１１上のエネルギー硬化型樹脂１２を押し広げるときに、必要に応じて回転部１４を作動させてガラス基材１１を回転させ、エネルギー硬化型樹脂１２の分散を促進してもよい。
【００４１】
その後、ＵＶ照射部２１の照射ヘッド２１ｄから、ＵＶ光２１ａを回転部１４の中空の貫通孔１４ｂを通じて、ガラス基材１１の裏面１１ｂに照射し、ガラス基材１１を透過するＵＶ光２１ａによって、ガラス基材１１の上面１１ａに位置するエネルギー硬化型樹脂１２を硬化させることで、ガラス基材１１の上面１１ａに、成形面９ｂが転写された所望の形状を有する樹脂層１２ａを被着させて一体に成形することができる。
【００４２】
その後、ガラス基材１１と一体な樹脂層１２ａを金型９から離型することで、図２に例示されるように、成形面９ｂの形状が転写されて形成された光学機能面５０ａを有する樹脂層１２ａおよびガラス基材１１からなる複合型光学素子５０を得ることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、複合型光学素子５０の成形において、ガラス基材１１に対して吐出機構部２２のニードル２４からエネルギー硬化型樹脂１２を吐出する前に、当該ニードル２４の吐出端部２４ａに付着した余分な残留樹脂１２ｂを除去することで、安定した量のエネルギー硬化型樹脂１２をガラス基材１１に対して吐出供給することが可能となり、ガラス基材１１に被着された樹脂層１２ａの外径Ｄ等の寸法のばらつきを抑制して高精度な形状の樹脂層１２ａを備えた複合型光学素子５０を製造できる。
【００４４】
さらに、たとえば、残留樹脂１２ｂの分だけガラス基材１１に形成された樹脂層１２ａの外径Ｄが増大することを確実に抑えることができ、余剰の外径Ｄを整形して縮小するための余分な加工も不要となり、複合型光学素子５０の製造コストを削減できる。
【００４５】
すなわち、樹脂層１２ａの部分の寸法のばらつきを生じることなく、低コストにて、ガラス基材１１と樹脂層１２ａからなる複合型光学素子５０を得ることが可能となる。
また、たとえば、吐出機構部２２のニードル２４の吐出端部２４ａの残留樹脂１２ｂが変質し、異物となってガラス基材１１に供給されるエネルギー硬化型樹脂１２に混入することも確実に防止され、エネルギー硬化型樹脂１２から形成される樹脂層１２ａの光学的性能も向上する。
【００４６】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、成形型に樹脂を供給した後に光学基材を成形型に接近させて光学基材と樹脂を一体に成形する方法でもよい。
［付記１］
ガラス基材の表面にエネルギー硬化型樹脂を吐出し、金型によりエネルギー硬化型樹脂に所望形状を転写する複合型光学素子の成形装置において、
樹脂をガラス基材に吐出する吐出ユニットの近傍に、ニードルの先端部に付着した樹脂を除去する樹脂除去機構を設けたことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
［付記２］
付記１に記載の複合型光学素子の成形装置において、
前記樹脂除去機構は、樹脂を吸引する吸引部と、吸引した樹脂を回収する回収部とからなることを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態である複合型光学素子の成形方法を実施する成形装置の構成の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である複合型光学素子の成形方法および装置で得られる複合型光学素子の構成例を示す断面図である。
【図３】従来技術の複合光学素子の製造装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 成形装置
２ 下ベース
３ 上ベース
４ モーター
５ ガイド
６ ボールネジ
７ 金型取り付けベース
８ 金型保持部
９ 金型
９ａ 中心軸
９ｂ 成形面
１０ 金型調整機構
１１ ガラス基材
１１ａ 上面
１１ｂ 裏面
１２ エネルギー硬化型樹脂
１２ａ 樹脂層
１２ｂ 残留樹脂
１３ ガラス基材保持部
１３ａ 中心軸
１４ 回転部
１４ａ 回転軸
１４ｂ 貫通孔
１５ プーリー
１６ モーター取り付け部材
１７ モーター
１８ プーリー
１９ ベルト
２０ 外径把持機構
２１ ＵＶ照射部
２１ａ ＵＶ光
２１ｂ 光源
２１ｃ 光ファイバ
２１ｄ 照射ヘッド
２２ 吐出機構部
２３ シリンジ
２４ ニードル
２４ａ 吐出端部
２５ エアー供給部
２６ ステージ
２７ 樹脂吸引機構
２８ 吸引チューブ
２８ａ 先端部
２８ｂ 基端部
２９ 樹脂回収ボックス
３０ 減圧チューブ
３１ エジェクタ
５０ 複合型光学素子
５０ａ 光学機能面
Ｄ 樹脂層１２ａの外径
Ｐ０ 吐出機構部２２の供給位置
Ｐ１ 吐出機構部２２の樹脂回収位置
Ｐ２ 吐出機構部２２の退避位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学基材の表面または成形型の成形面に樹脂を供給する樹脂供給手段と、
前記樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する樹脂除去機構と、
を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複合型光学素子の成形装置において、
前記樹脂除去機構は、前記樹脂供給手段に付着した前記樹脂を吸引して除去する吸引部と、吸引した前記樹脂を回収する回収部と、を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の複合型光学素子の成形装置において、
前記樹脂は、エネルギー硬化型樹脂からなり、
前記エネルギー硬化型樹脂を硬化させるエネルギーを与えるエネルギー印加手段をさらに含むことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【請求項４】
樹脂を吐出する樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する工程と、
前記樹脂供給手段から光学基材の表面または成形型の成形面に前記樹脂を供給する工程と、
前記樹脂を挟んで前記成形型と前記光学基材とを接近させ、前記成形面の形状が転写された前記樹脂と前記光学基材とを一体化する工程と、
を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
【請求項５】
請求項４記載の複合型光学素子の成形方法において、
さらに、前記成形型の前記成形面の形状が転写された前記樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
【請求項１】
光学基材の表面または成形型の成形面に樹脂を供給する樹脂供給手段と、
前記樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する樹脂除去機構と、
を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複合型光学素子の成形装置において、
前記樹脂除去機構は、前記樹脂供給手段に付着した前記樹脂を吸引して除去する吸引部と、吸引した前記樹脂を回収する回収部と、を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の複合型光学素子の成形装置において、
前記樹脂は、エネルギー硬化型樹脂からなり、
前記エネルギー硬化型樹脂を硬化させるエネルギーを与えるエネルギー印加手段をさらに含むことを特徴とする複合型光学素子の成形装置。
【請求項４】
樹脂を吐出する樹脂供給手段に付着した前記樹脂を除去する工程と、
前記樹脂供給手段から光学基材の表面または成形型の成形面に前記樹脂を供給する工程と、
前記樹脂を挟んで前記成形型と前記光学基材とを接近させ、前記成形面の形状が転写された前記樹脂と前記光学基材とを一体化する工程と、
を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
【請求項５】
請求項４記載の複合型光学素子の成形方法において、
さらに、前記成形型の前記成形面の形状が転写された前記樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする複合型光学素子の成形方法。
【図２】
【図１】
【図３】
【図１】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１９０３１８（Ｐ２００９−１９０３１８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４６９８（Ｐ２００８−３４６９８）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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