使用了用於造形物的支架構件的造形裝置和造形方法與流程
2023-10-21 10:22:39 3
1.本發明涉及製造微透鏡陣列等造形物的造形裝置和方法。本發明尤其是涉及在為了提高造形物的製造精度(例如，表示微透鏡陣列的相鄰的透鏡間的間隔的透鏡間距)而在造形工藝中使用保持造形材料的支架構件的方面具有新穎性的造形裝置和方法在。
背景技術：
2.以往(參照專利文獻1)，在製造微透鏡陣列等造形物的造形裝置和方法中，如圖1所示，從造形物供給裝置100向形成有造形物的轉印形狀的上下的轉印模具102之間導入液相的造形材料(造形物的材料，例如樹脂材料)。所導入的造形物通過上下的轉印模具102而被轉印形狀，轉印後的造形物經由紫外線固化或者熱固化等固化工藝而被固化，成為造形物104。
3.在圖2中示出通過以往的造形裝置和方法生產的造形物的具體例作為造形物204。該造形物204形成了微透鏡的二維陣列。如圖所示，造形物204整體上可以為平面形狀，在平面上二維地排列有透鏡。
4.在這種造形裝置、造形方法中，由於在固化時造形材料受到壓縮，因此作為生產物的造形物的製造精度具有極限。圖2所示的造形物204是微透鏡的二維陣列，在該情況下，表示相鄰的透鏡的間隔的透鏡間距成為重要的製造精度的尺度、指標。現有技術文獻專利文獻
5.專利文獻1：日本專利第4226061號公報
技術實現要素：
6.本發明的目的在於，在這種造形裝置、造形方法中，提高作為生產物的造形物的製造精度。
7.為了提高製造精度，根據本發明的第一方面，提供一種造形裝置，其特徵在於，該造形裝置在形成有造形物的轉印形狀的上下的轉印模具之間導入液相的造形材料，通過上下的轉印模具進行轉印，將轉印後的造形物固化，造形出造形物，其中，在液相的造形材料被導入的上下的轉印模具之間配置支撐造形物的位置的支架構件，支架構件與造形出的造形物被一體化。
8.為了提高製造精度，根據本發明的同樣的方面，提供一種造形方法，其特徵在於，在該造形方法中，在形成有造形物的轉印形狀的上下的轉印模具之間導入液相的造形材料(造形物的材料)，嚮導入的造形材料轉印上下的所述轉印模具，將轉印後的造形物固化，造形出造形物，其中，液相的造形材料的導入是在上下的轉印模具之間配置有支撐造形物的位置的支架構件的狀態下實施的，支架構件與造形出的造形物被一體化。
9.在基於本發明的第一方面或者同樣的方面的造形裝置和造形方法中，在造形工藝
的期間，支架構件對造形物的對應部分進行支撐。此外，在造形工藝完成後，也維持造形物的對應部分與支架構件接合的關係。這樣，支架構件成為造形裝置和造形方法的生產物即造形物的一部分。換言之，支架構件被一體地組裝到通過以往的造形裝置和造形方法所生產的造形物而得的結構是通過基於本發明的第一方面或同樣的方面的造形裝置和造形方法而生產的。根據基於本發明的第一方面或同樣的方面的造形裝置和造形方法，支架構件所具有的位置的高精度用於矯正通過以往的造形裝置和造形方法而生產且由於在固化時造形材料受到壓縮而產生的造形物的製造精度的下降。其結果是，能夠得到精度比以往高的造形物。這樣，能夠理解本發明的作用、效果。
10.支架構件能夠採取適當的任意方式。例如，如圖1所例示那樣，造形物204整體可以為平面形狀。由於支架構件是與造形物一體化的組件，因此可以為依存於造形物的方式的方式。例如，在整體為平面形狀的造形物的情況下，支撐造形物的若干部分的支架構件整體可以為平面形狀。
11.在一個方式中，支架構件是將孔形成為網眼狀的開孔支架構件，在網眼狀的各孔的位置形成有作為造形物的構成單元的透鏡。開孔支架構件整體可以為平面形狀。
12.在本發明的造形裝置和造形方法中，用於與造形物一體化的支架構件的種類不限於一個種類，也可以是兩個種類以上。例如，在作為第一支架構件而使用上述那樣的將孔形成為網眼狀的開孔支架構件的造形裝置和造形方法中，準備板狀的透明的支架構件作為第二支架構件，該透明的支架構件能夠配置為沿上下分隔上下的轉印模具之間且貫穿開孔支架構件的內部。
13.開孔支架構件可以是透明的或者是非透明的。
14.開孔支架構件的材料是透明的材料或者不透明的材料，透明的材料可以是玻璃或者樹脂材料，不透明的材料可以是導體、半導體或者絕緣體。
15.為了提高造形物的製造精度，根據本發明的第二方面，提供一種造形裝置，其特徵在於，該造形裝置在形成有造形物的轉印形狀的上下的轉印模具之間導入液相的造形材料(造形物的材料)，通過上下的轉印模具進行轉印，將轉印後的造形物固化，造形出造形物，其中，在液相的造形材料被導入的上下的轉印模具之間配置支撐造形物的位置的支架構件，支架構件是透明的支架構件，透明的支架構件以沿上下分隔上下的所述轉印模具之間的方式配置，透明的支架構件與造形出的造形物一體化。
16.為了提高造形物的製造精度，根據與本發明的第二方面同樣的方面，提供一種造形方法，其特徵在於，在該造形方法中，在形成有造形物的轉印形狀的上下的轉印模具之間導入液相的造形材料(造形物的材料)，嚮導入的造形材料轉印上下的轉印模具，將轉印後的造形物固化，造形出造形物，其中，在液相的造形材料被導入的上下的轉印模具之間配置支撐造形物的位置的支架構件，支架構件是透明的支架構件，透明的支架構件以沿上下分隔上下的轉印模具之間的方式配置，透明的支架構件與造形出的造形物一體化。
17.通過基於本發明的第二方面或同樣的方面的造形裝置或造形方法而造形的造形物可以是配置為二維陣列狀的透鏡，各透鏡由透明的支架構件分隔為上半部分的透鏡和下半部分的透鏡而構成，上半部分的透鏡由上側的轉印模具中的在位置上與上半部分的透鏡對應的轉印部轉印，上半部分的透鏡的下表面由透明的支架構件中的在位置上與上半部分的透鏡對應的透鏡保持部保持，下半部分的透鏡由下側的轉印模具中的在位置上與下半部分的透鏡對應的轉印部轉印，下半部分的透鏡的上表面由透明的支架構件中的在位置上與下半部分的透鏡對應的透鏡保持部保持。
18.透明的支架構件的材料可以是玻璃或樹脂材料。
19.透明的支架構件的材質可以與造形物的材質相同。
20.在本文中，「上下的轉印模具」與「由第一轉印模具和第二轉印模具構成，第一轉印模具與第二轉印模具相對」是同義的。因此，在該上下文中，「上下」、「上」、「下」這樣的用語分別是指「相對的兩個要素」、「相對的兩個要素中的一方」、「相對的兩個要素中的另一方」，是獨立於「重力」的用語。
21.本發明的優選實施方式與以下的附圖關聯地被進一步詳細地記載。
附圖說明
22.圖1是用於說明現有技術的示意圖。圖2是示出通過現有技術造形出的造形物的具體例的俯視圖。造形物的具體例構成了微透鏡的二維陣列。圖3是用於說明本發明的示意圖。圖4是示出作為支架構件的具體例的開孔支架構件的圖，該支架構件用於基於本發明的方式，對造形物進行支撐並與造形物一體化。圖4(a)示出開孔支架的立體圖，圖4(b)示出其一部分的放大圖。圖5是造形物被圖4所示的種類的開孔支架構件支撐且支架構件與造形物一體化的生產物的剖視圖。圖6是與圖5類似的生產物的剖視圖。其中，在該生產物中，作為支架構件，除了使用開孔支架構件之外，還使用了板狀的透明的支架構件。圖7示出由以矽為材料的開孔支架構件支撐且支架構件與造形物一體化的生產物。圖7(a)是俯視觀察該生產物時的圖。圖7(b)是其一部分的放大圖，在開孔支架構件的孔中形成有透鏡。圖7(c)是該生產物的剖視圖，示出了開孔支架構件與造形物的透鏡合體的情形。圖8是例示出根據用途而重疊了開孔支架構件與造形物合體而得的生產物的方式的圖。圖9是透明的板狀的支架構件與造形物合體而得的生產物的剖視圖。圖10是為了構成微透鏡的二維陣列而使透明的板狀的支架構件與造形物合體而得的生產物的剖視圖。
具體實施方式
23.在本發明中，為了提高造形物的製造精度而使用支撐造形物並與造形物一體化的
支架構件。圖3中以參照符號306示出該支架構件。如圖所示，支架構件306事先(從供給裝置300供給造形材料之前)設置在上下的轉印模具302之間。當從該狀態向上下的轉印模具302之間供給造形材料(造形物的材料)時，向造形材料轉印上下的轉印模具，轉印後的造形物固化而造形出造形物。此時，由於支架構件306保持造形材料的對應位置，因此能夠提高造形物的製造精度(例如，表示微透鏡的二維陣列中的相鄰的微透鏡的距離的透鏡間距)(例如，透鏡間距的製造精度(製造誤差)被確保為1μm左右或1μm以下)。在固化後，從造形裝置(圖3)出來的生產物成為支架構件306與造形物合體而得的生產物。
24.關於支架構件的方式，可以根據造形物的方式而採取各種方式。在造形物構成微透鏡的二維陣列這樣的情況下，作為一個優選方式，如圖4所示，提出了將孔形成為網眼狀的開孔支架構件406。關於此，在網眼狀的各孔的位置處形成作為造形物(微透鏡的二維陣列)的構成單元的透鏡。開孔支架構件整體可以為平面形狀。圖5示出開孔支架構件506(為與圖4的開孔支架構件406相同種類)和造形物504(微透鏡的二維陣列)通過實施方式的造形裝置、方法而製作出並被一體化而得到的生產物508的剖視圖。在該生產物508的圖中，示出了作為造形物(微透鏡的二維陣列)的構成單元的透鏡504l。各個透鏡504l具有透鏡的上側u和下側d，透鏡的上側u和下側d與上下的轉印模具中的相應的轉印部對應地轉印形狀。各個透鏡504l形成在圖4的(b)所示的開孔支架構件的放大圖所示的各個孔中。
25.在本發明的造形裝置和造形方法中，用於與造形物一體化的支架構件的種類不限於一個種類，也可以是兩個種類以上。在圖6所示的生產物的具體例中，作為用於支撐造形物的支架構件，除了圖5所示的種類的開孔支架構件606之外，還使用板狀的透明的支架構件606s作為第二支架構件。如圖所示，板狀的透明的支架構件606s以沿上下分隔上下的轉印模具之間的方式貫穿開孔支架構件606的內部。如圖6所示，作為第一支架構件的開孔支架構件606和作為第二支架構件的板狀的透明的支架構件606s與構成微透鏡604l的二維陣列的造形物604一體化。
26.開孔支架構件的材料是透明的材料或者不透明的材料，透明的材料可以是玻璃或樹脂材料，不透明的材料可以是導體、半導體或絕緣體。在圖7中，示出在將矽用作開孔支架構件706的情況下得到的生產物708。圖7(a)是從上方觀察該生產物708時的圖，圖7(b)是其一部分的放大圖，示出在開孔支架構件706的各孔內形成有透鏡704l(作為造形物704所形成的微透鏡的二維陣列的構成單元的透鏡)的情形。如圖7(c)所示，生產物708成為開孔支架構件706與造形物704一體化而得的結構。
27.上下的轉印模具302能夠按照透鏡的種類或形狀來準備。在將支架構件設置在透鏡的種類不同的上下的轉印模具之間的狀態下，從供給裝置300供給造形材料，向造形材料轉印上下的轉印模具，將轉印後的造形物固化，造形出造形物，通過進行這樣的工藝，得到支架構件與透鏡的種類不同的造形物進行合體而得的透鏡的種類不同的生產物。能夠根據目標合成透鏡的規格來粘貼透鏡的種類不同的生產物，得到應用所要求的目標的合成透鏡(參照圖8)。例如，如圖8所示，通過使形成有第二種透鏡804l-2的生產物808-2粘貼於形成有第一種透鏡804l-1的生產物808-1並進行接合，從而能夠得到滿足應用的要求的合成透鏡。
28.作為支撐造形物的支架構件，主要著眼於開孔支架構件而進行了說明。如圖9所示那樣，可以使用透明的支架構件906來代替這種開孔支架構件。透明的支架構件906以沿上下分隔上下的轉印模具之間的方式進行配置，透明的支架構件906與造形出的造形物904一體化。透明的支架構件可以是玻璃或樹脂材料。
29.圖10示出透明的支架構件的其他具體例。該透明的支架構件1006用於保持構成微透鏡的二維陣列的造形物1004。圖10示出基於本發明的方式而使透明的支架構件1006與構成微透鏡的二維陣列的造形物1004合體而得的生產物1008。在圖10中，造形物1004所構成的微透鏡的二維陣列中包含的各透鏡由透明的支架構件1006分隔為上半部分的透鏡和下半部分的透鏡而構成，上半部分的透鏡由上側的轉印模具1002中的在位置上與該上半部分的透鏡對應的轉印部轉印，上半部分的透鏡的下表面由透明的支架構件1006中的在位置上與上半部分的透鏡對應的透鏡保持部保持，下半部分的透鏡由下側的轉印模具1002中的在位置上與下半部分的透鏡對應的轉印部轉印，下半部分的透鏡的上表面由透明的支架構件1006中的在位置上與下半部分的透鏡對應的透鏡保持部保持。通過板狀的透明的支架構件1006的透鏡保持功能，能夠提高透鏡的製造精度。
30.以上，完成了詳細的說明，但本發明的範圍內的各種變更、改良對本領域技術人員來說是顯而易見的。