(57)【要約】【課題】  両面の位置ずれが小さい、両面にレンズ等の微細形状が形成された成形品を簡便に製造する。【解決手段】  製造する成形品の両面に微細形状を転写して成形品を製造するための第一の面の形状に対応した第一の型１と、第一の面の裏側の第二の面の形状に対応した第二の型２とを端部３で接合し、前記第一及び第二の型の接合部分は少なくとも弾性体で構成した反転型１０を用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の第一の面に微細形状を転写する第一の型と、前記第一の面の裏側の第二の面に微細形状を転写する第二の型とを端部で開閉自在に接合した反転型であって、前記第一及び第二の型は前記成形品の原寸の両面形状転写用型を転写して作製し、前記第一の型と第二の型との前記接合部分を弾性体で構成したことを特徴とする反転型。
【請求項２】
前記第一の型と前記第二の型の少なくとも一方を弾性体で構成したことを特徴とする請求項１記載の反転型。
【請求項３】
前記第一の型または第二の型の少なくとも一方は紫外線透過素材で構成したことを特徴とする請求項１または２記載の反転型。
【請求項４】
前記第一の型または第二の型の少なくとも一方は熱透過性素材で構成したことを特徴とする請求項１または２記載の反転型。
【請求項５】
前記第一の型、前記第二の型または前記接合部分は少なくとも一部分においてシリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反転型。
【請求項６】
前記第一の型、第二の型または前記接合部分は少なくとも一部分においてフッ素化ゴムからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反転型。
【請求項７】
微細形状を転写された成形品の製造方法であって、基板の第一の面と第二の面に、前記成形品の第一の面及び第二の面に対応する微細形状を形成した両面形状転写用型を作製し、前記両面形状転写用型を用いて請求項１乃至６のいずれか一項に記載の反転型を作製し、前記反転型を用いて素材に微細形状を転写して成形品を製造することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項８】
前記基板はガラス材料であることを特徴とする請求項７記載の成形品の製造方法。
【請求項９】
前記両面形状転写用型はガラス材料をドライエッチングで作製することを特徴とする請求項７または８記載の成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記両面形状転写用型は、前記基板の前記第一の面と前記第二の面の微細形状を電鋳により形成することを特徴とする請求項７または８記載の成形品の製造方法。
【請求項１１】
前記両面形状転写用型の微細形状は、前記基板の前記第一の面と前記第二の面にフォトレジストをパターニングした後に金属膜を成膜して、リフトオフを行った後に電鋳することで形成することを特徴とする請求項１０に記載の成形品の製造方法。
【請求項１２】
前記反転型は、弾性体の硬化前液体に前記両面形状転写用型の一部を残して浸漬し、前記硬化前液体を硬化させた後に、前記両面形状転写用型を離型して作製したことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項１３】
前記成形品の素材は、紫外線硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項１４】
前記成形品の素材は、熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の成形品の製造方法。
【請求項１５】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の反転型を用いて製造したことを特徴とする成形品。
【請求項１６】
請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の製造方法を用いて製造したことを特徴とする成形品。
【請求項１７】
被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置であって、請求項１５または１６に記載の成形品を光学部品として使用したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
前記光学部品は、レンズアレイであることを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面にμｍオーダの微細形状を転写して成形品を製造する反転型、その反転型による成形品の製造方法、並びにその成形品を使用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の成形品、例えば両面にレンズ形状が形成されたレンズアレイを成形する方法として、特許文献１では、一対の成型ロール間に、両面に放射線硬化型樹脂が塗布形成された透明フィルムを通して前記樹脂を成型する際に、成型ロールが表面に有するスタンパを、ロール表面の軸方向に周期的な凹凸が並設されたスタンパとロール表面の外周方向に周期的な凹凸が並設されたスタンパを組み合わせている。
しかしこの方法によれば、大面積のレンズシートを作製することは可能だが、表面と裏面との位置誤差が生じやすい。
上記の他にも、レンズシートを貼り付ける形成方法もある。即ち、熱可塑性樹脂を加熱してスタンパでプレスすることで、レンズ面を成形したレンズシートを２枚張り合わせて両面レンズを形成する方法である。しかし、これでは生産性に劣る。
更に、上下プレスによる方法もある。プレス装置の上下の定板に表面の型と裏面の型を別個に作製して、それぞれの型を組み付けて配置しておき、熱可塑性樹脂をそれらの型によってプレスして前記樹脂の両面を成型する。しかしこの方法では、表面の型と裏面の型を別個に作製して、それぞれの型を組み付けて配置して上下に移動するため、前記樹脂の表面と裏面との位置誤差が生じやすい。
更に、マスクアライナーを利用してフォトマスクで光硬化樹脂による３次元の成形を行う方法もある。しかしこの方法もマスクアライナーを利用しているからアライメントが可能だが、成形ショット毎にアライメントをする必要がありアライメントに時間がかかり生産性に劣る。
【特許文献１】特開平８−２７８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、従来の成形品の製造方法は、表面と裏面の両面に形成されるレンズ等の微細形状の位置誤差が生じやすく、その生産性も劣ると言う問題があった。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、レンズ等の微細形状が両面において位置ずれなく、しかも簡便に形成することが可能な反転型、その反転型による成形品の製造方法、並びにその成形品を使用した画像形成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】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、製造する成形品の両面に微細形状を転写して成形品を製造するための第一の面の形状に対応した第一の型と、前記第一の面の裏側の第二の面の形状に対応した第二の型とを端部で接合した反転型であって、前記第一及び第二の型は製造する成形品の原寸の両面形状転写用型を転写して作製し、前記第一及び第二の型の接合部分は弾性体で構成したことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の反転型において、前記第一、第二の型の少なくとも一方は弾性体で構成したことを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２記載の反転型において、前記第一または第二の型の少なくとも一方は紫外線透過素材で構成したことを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１または２記載の反転型において、前記第一または第二の型の少なくとも一方は熱透過性素材で構成したことを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反転型において、前記第一の型、第二の型または接合部分は少なくとも一部分においてシリコーンゴムからなることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反転型において、前記第一、第二の型または接合部分は少なくとも一部分においてフッ素化ゴムからなることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、微細形状を転写して成形品を製造する成形品の製造方法であって、基板の第一の面と第一の面の裏面の第二の面に製造する成形品の第一の面及び第二の面に対応する微細形状を形成した両面形状転写用型を作製し、前記両面形状転写用型を用いて請求項１乃至６のいずれか一項に記載の反転型を作製し、前記反転型を用いて素材に微細形状を転写して成形品を製造することを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項７記載の成形品の製造方法において、前記基板はガラス材料であることを特徴とする。
【０００５】
また、請求項９の発明は、請求項７または８記載の成形品の製造方法において、前記両面形状転写用型はガラス材料をドライエッチングで作製することを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項７または８記載の成形品の製造方法において、前記両面形状転写用型は、前記基板の前記第一の面と前記第二の面の微細形状を電鋳により形成することを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項１０に記載の成形品の製造方法において、前記両面形状転写用型の微細形状は、前記基板の前記第一の面と前記第二の面にフォトレジストをパターニングした後に金属膜を成膜して、リフトオフを行った後に電鋳することで形成することを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の成形品の製造方法において、前記反転型は、弾性体の硬化前液体に前記両面形状転写用型の一部を残して浸漬し、前記硬化前液体を硬化させた後に、前記両面形状転写用型を離型して作製したことを特徴とする。
また、請求項１３の発明は、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の成形品の製造方法において、前記成形品の素材は、紫外線硬化性樹脂からなることを特徴とする。
また、請求項１４の発明は、請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の成形品の製造方法において、前記成形品の素材は、熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
また、請求項１５の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の反転型を用いて製造したことを特徴とする。
また、請求項１６の発明は、請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の製造方法を用いて製造したことを特徴とする。
また、請求項１７の発明は、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置であって、請求項１５または１６に記載の成形品を光学部品として使用したことを特徴とする。
また、請求項１８の発明は、請求項１７記載の画像形成装置において、前記光学部品は、レンズアレイであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、両面にレンズ等の微細形状が形成される成形品を、両面の位置ずれが小さく、かつ簡便に製造することができ、安価で安定した性能の光学部品、光学機器等が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる反転型の断面斜視図と、この反転型で製作した成形品の例を示す図である。図１（ａ）において、反転型１０は、微細形状を転写する第一の型１と、第一の型１と転写面を対向させて同じく微細形状を転写する第二の型２とが、一方の端部３で接合されて出来ている。各型１、２は、成型用の凹所１ａ、２ａを有している。そして、第一の型１もしくは第二の型２（あるいは両方）を弾性体で作ることにより、型を変形させて、両方の型の対向面間の間隔を広げることが出来るようになっている。図１は第一の型１を変形させて図示の矢印（Ａ）方向に型の間隔を広げた状態を示しているが、第二の型２も弾性体であっても、あるいは別の材質で出来ていてもよい。更に、図では示していないが、端部３の接合部分のみを弾性体で構成してもよい。
この図１（ａ）は、反転型１０の転写形状が存在する部分の断面を示しているが、実際には、反転型１０は、図１（ｂ）に示すような平板形状の成形品２０の両面に転写形状２１を形成する型であるので、第一の型１と第二の型２の外側周辺部は平坦であり、平板形状の成形品２０の厚み分だけ隙間ができている。
第一の型１と第二の型２の材質については、どちらか一方（あるいは両方）は弾性体のシリコーンゴムやフッ素化ゴムで構成し、図１（ｂ）のような形状のプラスチックの成形品２０の離型を容易に行うことが出来るようになっている。
また、シリコーンゴムやフッ素化ゴムは、２００℃以上の温度にも耐え、更に紫外線を透過することから、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂を用いたプラスチックの成形品を製造することが出来る。
【０００８】
図２は、本発明の実施形態にかかる成形品の製造工程を説明する図である。同図において、両面形状転写用型５の作製工程（ａ）で、図示しない両面アライナー等を用いて基板５０の両面に精密に作製した微細形状５０ａを合わせこんだ転写形状を作製する。この両面形状転写用型５は、図１（ｂ）で示した形状、つまりこれから製造する成形品を同じ形状をしている。この両面形状転写用型５の作製方法は後で説明する。
次に反転型１０を作製する（ｂ）。この工程は、先程（ａ）で作製した両面形状転写用型５を使用して反転型１０を作製する工程である。出来上がった反転型１０の形状は（ｃ）のようになる。これは図１を用いて説明したものであり、（ｄ）に示すように端部がつながっており、変形して開閉できるようになっている。
次の工程は、樹脂充填と硬化工程（ｅ）で、反転型１０内に樹脂を充填して、反転型１０を図示の矢印（Ｂ）方向に変形させて熱や紫外線を当てて樹脂Ｏを硬化させる。そして、離型工程（ｆ）で、反転型１０内で硬化した樹脂Ｏを、反転型１０の弾性体で出来た方の型を変形させて離型し、プラスチックの成形品６が完成する。
以上の方法で、両面にレンズ等の微細形状が形成されるプラスチックの成形品６を位置ずれが小さく、かつ簡便に製造することが出来る。
【０００９】
図３は、両面形状転写用型５の作製工程を説明する図である。同図において、両面形状転写用型５の作製は、まず石英ガラスなどの基板５０の片面に密着増強剤、フォトレジストを順に塗布してレジスト膜３１を製膜する（ａ）。そして、フォトリソグラフィ工程（ｂ）で、紫外線のマスク露光によってレジストを円形に露光、現像する。これをオーブンに入れてリフロー工程（１５０℃、５分）を行い、残ったレジスト膜３１を半球形に溶融変形させる。次にドライエッチングにより基板５０の石英ガラス材料をレンズ形状にエッチングする（ｄ）。
同様の処理を基板５０の他方の面についても行い（ｅ〜ｈ）、両面形状転写用型５を得る。
フォトリソグラフィもドライエッチングも微細加工に適しており、これによって、ガラス材料の石英ガラスからなる基板５０の両面に微細形状のレンズ形状がアライナーによるアライメントが行われて、ドライエッチングで形成されたマスター型となる。
図４は、他の方法による両面形状転写用型５の作製工程を説明する図である。同図において、両面形状転写用型５の作製は、まず石英ガラスなどの基板５０の片面に密着増強剤、フォトレジストを順に塗布しレジスト膜３１を製膜する（ａ）。そして、フォトリソグラフィ工程（ｂ）で、紫外線のマスク露光によってレジストを円形に露光、現像する。この場合は、残したい形状に対するレジスト膜３１の部分を取り去る。次に、製膜工程（ｃ）で、ニッケル膜４１を蒸着で製膜し、リフトオフ工程（ｄ）で、レジスト膜３１の上に作られたニッケル膜４１を取り去り、石英ガラスの表面に直接製膜されたニッケルのパターンを得る。同様の処理を基板５０の他方の面についても行う（ｅ〜ｈ）。このとき処理が済んだ下面のニッケル膜パターンをマーカーとして用いることで位置ずれを小さくすることができる。
最後にスルファミン酸ニッケル溶液で電鋳を行い、所定の形状を得る（ｉ）。今回はレンズ形状を目指して薄膜にした。
以上の処理では、微細形状が基板５０と異なる材料で作製されるので、表面が滑らかな両面形状転写用型５となる。
【００１０】
図５は、本発明の実施形態にかかる反転型１０の作製方法を説明する図である。この例では、片方の型がニッケル、もう一方が弾性体で出来た反転型１０を作製する。
まず両面形状転写用型５の基板５０の片面にニッケル膜４１を製膜する（（ａ）、（ｂ））。次に、電鋳によりニッケルの型を形成する（ｃ）。そのまま他方の面に離型処理剤を塗布した後、弾性体であるシリコーンゴムの液状前駆体を注ぎ、加熱して硬化させる（ｄ）。最後に、弾性体で出来た型を図示の矢印（Ｃ）方向に変形させて両面形状転写用型５を離型し（ｅ）、反転型１０が完成する（ｆ）。
図６は、他の方法による反転型１０の作製方法を説明する図である。この例では、第一の型１と第二の型２の両方が弾性体で出来た反転型１０を作製する。
まず、マスター型となる両面形状転写用型５の両面に離型剤を塗布し、減圧下でシリコーンゴムの液状前駆体に浸漬して加熱硬化させる（ａ、ｂ）。この時、両面形状転写用型５の基板５０の一部は、図示するように浸漬しないようにして、端部に開口が形成されて剥がし口を確保している。次に、前工程で硬化させた片方の型を図示の矢印（Ｄ）方向に変形させて（ｅ）、両面形状転写用型５取り除くと反転型１０が完成する（ｄ）。
【００１１】
図７は、本発明の実施形態にかかる反転型１０を用いた成形品６の製造方法を説明する図である。この例では、反転型１０による均一の材料で成形品６を製造する。
まず、反転型１０に紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂５１を充填して、熱または紫外線を当てて硬化する（ａ、ｂ）。次に弾性体で出来ている方の型を図示の矢印（Ｅ）方向に変形させて反転型１０から取り除き（ｃ）、プラスチックの成形品６が完成する（ｄ）。プラスチックの素材としては、上述のように、熱や紫外線で硬化する樹脂がよく、特にレンズのような光学部品を製造する場合は、透明度の高い、例えば、アクリル樹脂、オキセタン（脂環式エポキシも含む）樹脂、アクリルシリコーン、不飽和ポリエステル樹脂等がよい。
図８は、他の方法による成形品６の製造方法を説明する図である。この例では、反転型１０を用いて、平板６０上に微細形状を後から転写して一体化する製造方法である。
まず、反転型１０にプラスチック又はガラス材料からなる平板６０を図のように挿入する（ａ）。平板６０の厚さは、ほぼ反転型１０の空隙の間隔と同等である。次に反転型１０に紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂５１を充填して、熱または紫外線で硬化し、先に挿入した平板６０と一体化させる（ｂ）。続いて、反転型１０の弾性体で出来た型を図示の矢印（Ｆ）方向に変形させて反転型１０から取り除いて（ｃ）、プラスチックの成形品６が完成する（ｄ）。プラスチックの素材としては、図７で説明したものと同様の樹脂でよい。
この方法では、平板６０の厚さは、反転型１０の空隙の間隔とほぼ同等であることから、成形時に厚さむらが生じ難い。
【００１２】
図９は、本発明の実施形態にかかる成形品６を備えた画像形成装置の要部構成を説明する図である。同図において、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置１００は、原稿画像読み取り部１３０に、本発明によって両面に微細形状のレンズが形成されたレンズアレイの成形品６を使用している。
画像形成部１０１は、電子写真方式の作像プロセスで利便性や汎用性に優れ高速で高品質のトナーの記録画像を被記録媒体（Ｐ）の記録用紙等に形成するようになっている。
画像形成装置１００は、被記録媒体（Ｐ）にトナーの多色画像を形成する画像形成部１０１と、被記録媒体（Ｐ）を図示の矢印（Ｇ）方向に給送する被記録媒体給送部１２０と、成形品６で原稿（Ｏ）の画像を読み取る原稿画像読み取り部１３０と、多色画像を形成した被記録媒体（Ｐ）を排出して収納する排紙トレイ１４０等を備えたフルカラー複写機である。
画像形成装置１００は、画像形成部１０１に、イエロー作像ユニット１０１（Ｙ）、マゼンタ作像ユニット１０１（Ｍ）、シアン作像ユニット１０１（Ｃ）、ブラック作像ユニット１０１（Ｂｋ）の４つのユニットが着脱可能に搭載されて、電子写真方法の作像プロセスで被記録媒体（Ｐ）にトナーの記録画像を形成することが出来る。
画像形成部１０１において、ベルト形状をした中間転写体としての中間転写ベルト１０７は、所定の走行経路に沿ってエンドレスに駆動ローラ１０８、従動ローラ１０９、二次転写対向ローラ１１２等に張架されており、駆動ローラ１０８によって図示の矢印（Ｈ）方向へ回転駆動される。中間転写ベルト１０７の上側には、前述の４つの作像ユニットが配置されており、４つの各作像部の感光体ドラム１０２は、図示しない回転体駆動装置によって図示の矢印（Ｉ）方向へ回転駆動される。
【００１３】
それぞれの４つの作像ユニット１０１の各作像部では、感光体ドラム１０２の周囲部に、感光体ドラム１０２の表面に帯電処理を行う帯電手段１０３、レーザビームで感光体ドラム１０２の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段１０４、形成された静電潜像を顕像化する現像手段１０６、及び感光体ドラム１０２の表面に残留するトナーを除去回収する感光体クリーニングユニット１１３等が配置されている。
イエロー作像ユニット１０１（Ｙ）の配置された作像部では、現像手段１０６によってイエロー（Ｙ）色のトナーの画像を現像し、一次転写バイアスローラ１１０にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ドラム１０２上のトナー像が中間転写ベルト１０７上に転写される。
そして順次、マゼンタ作像ユニット１０１（Ｍ）、シアン作像ユニット１１（Ｃ）、ブラック作像ユニット１１（Ｂｋ）というように各色のトナーの画像を現像し、一次転写バイアスローラ１１０にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ドラム１０２上のトナー像が中間転写ベルト１０７上に転写される。
中間転写ベルト１０７の所定の位置（同図では下側）には、中間転写ベルト１０７上に複数の画像を重ね転写された４色のトナーの記録画像を被記録媒体（Ｐ）に二次転写する二次転写バイアスローラ１１１が配置されている。二次転写バイアスローラ１１１にて複数色トナーの記録画像の二次転写を受けた被記録媒体（Ｐ）は、図示の矢印（Ｊ）方向に搬送され、定着手段１１４によって溶融定着処理される。そして、最終的に被記録媒体（Ｐ）は、排紙ローラ対１１５により排紙トレイ１４０に排紙されて収納される。
本実施形態では、原稿画像読み取り部１３０に載置された原稿（Ｏ）の画像は、成形品６を介して読取画像情報として読み取られて、潜像形成手段１０４から照射するレーザビームで感光体ドラム１０２上に書き込まれるようになっているが、潜像形成手段１０４による書き込みにも本発明のレンズアレイを使用してもよい。即ち、ポリゴンミラーを使用する替りにＬＥＤアレイを使用し、そのときの集光にも本発明のレンズアレイを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態にかかる反転型の断面斜視図と、この反転型で製作した成形品の例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる成形品の製造工程を説明する図である。
【図３】両面形状転写用型の作製工程を説明する図である。
【図４】他の方法による両面形状転写用型の作製工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる反転型の作製方法を説明する図である。
【図６】他の方法による反転型の作製方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態にかかる反転型を用いた成形品の製造方法を説明する図である。
【図８】他の方法による成形品の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態にかかる成形品を使用した画像形成装置の要部構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００１５】
１…第１の型、２…第２の型、３…端部、５…両面形状転写用型、６…成形品、１０…反転型、２０…平板形状、２１…転写形状、３１…レジスト膜、４１…ニッケル膜、５０…基板、５１…硬化性樹脂、６０…平板、１００…画像形成装置、１０１…画像形成部、１０２…感光体ドラム、１０４…潜像形成手段、１３０…原稿画像読み取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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