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技術 離型の方法及びシステム

出願人 イー-ビジョンスマートオプティックス,インク.
発明者 ヒューフテンアンソニーヴァン
出願日 2016年1月5日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2017-554241
公開日 2018年2月15日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2018-504302
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型
主要キーワード エネルギー濃度 キャストモールド スクリプトツール ラック搭載 射出モールド 透過部品 ネガ形状 アルミニウム部品
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題・解決手段

微細な(例えば、マイクロメートルスケールの)機構を有する光学部品光学接着剤またはポリマーから成形することは、困難であり得る。その光学部品は、モールド粘着することが多いからである。光学部品がモールドに粘着する場合、光学部品をモールドから外す際に、光学部品またはモールドのいずれかが、損傷または破壊されることがある。この損傷は、光学部品をモールドから外す前に、光学部品とモールドとの界面に紫外(UV)光を照射することによって、軽減または完全に回避できる。UV光は、光学部品とモールドを粘着させる接着力を低下させて、モールドまたは光学部品のいずれかを損傷することなく、光学部品をモールドから外し易くする。

概要

背景

形状を材料に成形することは、多くの形で当業者に知られている。例えば、射出成形キャスト成形及び圧縮成形がある。成形されるパーツは、典型的にはプラスチックであるが、ガラス及び金属のような他の多くの物質も成形できる。

基本的なプロセスには、最終的に成形したい形状のネガティブ型のモールドを作製することと、成形する材料が、変形可能な液体またはゲルの形態である間に、成形する材料に、モールドを完全に接触させることと、成形する材料をモールドの形状に合致させることと、成形する材料を硬化させてから、成形した部品からモールドを外すことを伴う。

大半の場合、成形する材料は、モールド表面には強く接着せず、簡単に外すことができる。例えば、加熱した液状Teflonを充填した鋼モールドは、Teflonの冷却及び硬化後、ほとんどまたは全く接着することなく外れる。

概要

微細な(例えば、マイクロメートルスケールの)機構を有する光学部品光学接着剤またはポリマーから成形することは、困難であり得る。その光学部品は、モールドに粘着することが多いからである。光学部品がモールドに粘着する場合、光学部品をモールドから外す際に、光学部品またはモールドのいずれかが、損傷または破壊されることがある。この損傷は、光学部品をモールドから外す前に、光学部品とモールドとの界面に紫外(UV)光を照射することによって、軽減または完全に回避できる。UV光は、光学部品とモールドを粘着させる接着力を低下させて、モールドまたは光学部品のいずれかを損傷することなく、光学部品をモールドから外し易くする。

目的

効果

実績

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牽制数
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請求項1

透明なモールド成形材料を用いる、成形部品形成方法であって、前記成形材料を前記透明なモールドに入れることと、前記成形部品を形成するように、前記透明なモールド内の前記成形材料を硬化させることと、前記成形部品の表面と前記透明なモールドとの接着性を低下させるように、前記成形部品の前記表面と前記モールドとの界面の少なくとも一部に照射を行うことと、前記成形部品を前記透明なモールドから外すことと、を含む前記方法。

請求項2

前記透明なモールドが、ガラス石英及びサファイアの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記成形材料が、高屈折率接着剤ポリマーポリカーボネートポリプロピレン及びポリメチルメタクリレート)の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記成形部品が、フレネルレンズを含む、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記成形部品が、屈折レンズ回折レンズシリンダーレンズ非球面レンズコンタクトレンズ眼鏡レンズ眼内レンズ、眼鏡レンズまたは回折格子の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。

請求項6

前記成形材料を硬化させることが、前記成形材料に照射を行うことを含む、請求項1に記載の方法。

請求項7

前記成形部品の前記表面と前記透明なモールドとの前記界面の前記少なくとも一部に照射を行うことが、前記成形部品の前記表面の少なくとも一部をアブレーションすることを含む、請求項1に記載の方法。

請求項8

前記界面の前記少なくとも一部に照射を行うことが、前記界面の前記少なくとも一部に紫外線光を照射することを含む、請求項1に記載の方法。

請求項9

請求項1〜8のいずれかに記載の方法によって形成される成形部品。

請求項10

ポリマーをモールドに入れることであって、前記モールドが、フレネルレンズの表面を画定することと、前記フレネルレンズを形成するように、前記モールド内の前記ポリマーを硬化させることと、前記フレネルレンズの表面と前記モールドとの接着性を低下させるように、前記フレネルレンズの前記表面と前記モールドとの界面の少なくとも一部に紫外線光を照射することと、前記フレネルレンズを前記モールドから外すことと、を含む、フレネルレンズの形成方法。

請求項11

前記ポリマーを前記モールドに入れることが、前記ポリマーを前記モールドの中に射出することを含む、請求項10に記載の方法。

請求項12

前記ポリマーを硬化させることが、前記ポリマーに紫外線光を照射することを含む、請求項10に記載の方法。

請求項13

前記界面の前記少なくとも一部に照射を行うことが、前記紫外線光をモールドに透過させることを含む、請求項10に記載の方法。

請求項14

前記ポリマーを硬化させる前に、基板を前記ポリマーと接触させて配置することを更に含む、請求項10に記載の方法。

請求項15

請求項10〜14のいずれかに記載の方法に従って形成されるフレネルレンズ。

請求項16

表面が紫外線によって少なくとも部分的にアブレーションされている硬化済み接着性材料を含む、成形光学部品

請求項17

前記硬化済み接着性材料が、高屈折率接着剤、ポリマー、ポリカーボネート、ポリプロピレン及びポリ(メチルメタクリレート)の少なくとも1つを含む、請求項16に記載の前記成形光学部品。

請求項18

高さが最高で約5μmである少なくとも1つの機構を前記表面が画定する、請求項16に記載の前記成形光学部品。

請求項19

フレネルレンズを含む、請求項16に記載の前記成形光学部品。

請求項20

前記硬化済み接着性材料を支えるために、前記硬化済み接着性材料と接触している基板を更に含む、請求項16に記載の前記成形光学部品。

技術分野

0001

関連出願の相互参照
本願は、35 U.S.C.§119(e)の下、2015年1月5日に提出された「Methodsand Systems for Mold Releases」という標題の米国特許出願第62/099,716号に基づく優先権を主張するものであり、参照により、その全体が本明細書に援用される。

背景技術

0002

形状を材料に成形することは、多くの形で当業者に知られている。例えば、射出成形キャスト成形及び圧縮成形がある。成形されるパーツは、典型的にはプラスチックであるが、ガラス及び金属のような他の多くの物質も成形できる。

0003

基本的なプロセスには、最終的に成形したい形状のネガティブ型のモールドを作製することと、成形する材料が、変形可能な液体またはゲルの形態である間に、成形する材料に、モールドを完全に接触させることと、成形する材料をモールドの形状に合致させることと、成形する材料を硬化させてから、成形した部品からモールドを外すことを伴う。

0004

大半の場合、成形する材料は、モールド表面には強く接着せず、簡単に外すことができる。例えば、加熱した液状Teflonを充填した鋼モールドは、Teflonの冷却及び硬化後、ほとんどまたは全く接着することなく外れる。

0005

いくつかのケースでは、高接着性材料を成形するのが望ましいことがあり、成形した形状を損傷させずに、高接着性材料をモールドから外すのは困難または不可能である。例えば、光学フレネルレンズでは、非常に微細な構造を成形する。これらの構造は、高さがほんの数マイクロメートル表面仕上げ粗さがほんの数十オングストロームであり得る。これらの構造は、非常に微細であるのみならず、非常にもろい場合が多い。例示的な製造プロセスの1つでは、基板フレネル構造を同時に1工程で成形するのではなく、基板の表面上にフレネル構造を成形するのが望ましい。また、フレネル構造を高接着性材料から成形して、その材料が基板に強く接着するようにするのが望ましいこともある。高接着性成形材料を使用するこのような状況では、材料は、基板に強く接着でき、これは望ましいことであり、また、モールドにも強く接着し、これは望ましくないことである。この状況では、モールド、成形部品またはこれらの両方を損傷させずに、成形材料をモールドから外すことができない場合が多い。

0006

本発明の技術の例としては、高接着性材料を成形してから、損傷なしに、モールドから外せるプロセスが挙げられる。一例としては、透明なモールドと、少なくとも部分的に紫外線光を吸収する成形材料とを用いる、成形部品の形成方法が挙げられる。この成形材料をモールドに入れ、例えば照射または熱硬化を介してモールド内で硬化させて、成形部品を形成するようにする。成形部品の表面とモールドとの界面の少なくとも一部に、(例えば、レーザーまたはその他の好適なUV光源からの紫外(UV)光を)照射して、成形部品の表面とモールドとの間の接着性を低下させるようにする。いくつかのケースでは、界面に照射を行うことは、成形部品の表面の少なくとも一部をアブレーションすることを含む。続いて、成形部品をモールドから外す。

0007

モールドは、ガラス、石英またはサファイアを含んでよい。成形材料は、高屈折率接着剤ポリマーポリカーボネートポリプロピレンまたはポリメチルメタクリレート)を含んでよい。成形部品は、フレネルレンズ屈折レンズ回折レンズシリンダーレンズ非球面レンズコンタクトレンズ眼鏡レンズ眼内レンズ、眼鏡レンズまたは回折格子を含んでよい。

0008

本発明の技術の別の例としては、フレネルレンズの形成方法が挙げられる。例えば、フレネルレンズの表面を画定するモールドの中にポリマーを射出することによって、ポリマーをそのモールドに入れる。ポリマーを(例えば、UV光への暴露によって)モールド内で硬化させて、フレネルレンズを形成するようにする。フレネルレンズの表面とモールドとの界面の少なくとも一部にUV光(例えば、モールドを透過するUV光)を照射して、フレネルレンズの表面とモールドとの接着性を低下させるようにする。このフレネルレンズをモールドから外す。いくつかのケースでは、ポリマーを硬化させる前に、基板(レンズブランクなど)をポリマーと接触させて配置する。

0009

本発明の技術の更に別の例としては、表面が紫外線によって少なくとも部分的にアブレーションされている硬化済み接着性材料を含む成形光学部品(フレネルレンズなど)が挙げられる。硬化済み接着性材料は、高屈折率接着剤、ポリマー、ポリカーボネート、ポリプロピレン、及び/またはポリ(メチルメタクリレート)を含んでよい。硬化済み接着性材料の表面は、高さが最高で約5μmの少なくとも1つの機構(feature)を画定してよい。また、成形光学部品は、硬化済み接着性材料を支えるように、硬化済み粘着性材料と接している基板を含むことができる。

0010

図面は、主に例示するためのものであり、本明細書に記載されている本発明の主題の範囲を限定するようには意図されていないことは、当業者であれば分かるであろう。図面は、必ずしも縮尺どおりではなく、場合によっては、様々な機構に関する理解を促すために、本明細書に開示されている本発明の主題の各種態様は、図面において、誇張または拡大した状態で示されていることもある。図面では、類似の参照符号は概ね、類似の機構(例えば、機能が類似しており、及び/または構造が類似している要素)を指している。

図面の簡単な説明

0011

フレネルレンズ用の透明なモールドの斜視図である。
図1Aの透明なモールドに空気を充填したものの断面を示している。
図1Aに示されている透明なモールドの別の断面図である。
高接着性材料で作られ、図1A〜1Cの透明なモールドを用いて形成したフレネルレンズの斜視図である。
レーザーアブレーションを用いて透明なモールドから外した後の、図2Aのフレネルレンズの断面を示している。
図2Aに示されているフレネルレンズの別の断面図である。
図2Aに示されているフレネルレンズを基板の上に配置したものの断面図である。
レンズブランク上に形成した成形フレネルレンズの写真である。
図1A〜1Cの透明なモールドに接着性成形材料を充填したものを示している。
紫外線光を照射している硬化済み接着性成形材料と透明なモールドとの界面を示している。
紫外線光を用いて、硬化済み接着性成形材料で作られる成形部品の形成及び離型プロセスを示している。

実施例

0012

本発明の技術の一例では、モールドは、光を透過する材料(例えば、溶融シリカガラス)から作られている。成形する材料(例えば、屈折率が比較的高い接着剤、例えば、屈折率が典型的には1.50〜1.70の範囲であるNorland65または三井化学MR−10ポリマー)をこの透明なモールドに入れてから、例えば、UV光硬化または熱硬化によって硬化させる。この時点には、硬化済み材料は、透明なモールドに強く接着している。接着結合強度は、接着剤またはポリマーの強度よりも高いことが時折あり得、その結果、硬化済みの接着剤またはポリマーをモールドから引き抜くときに、一部の材料が元の塊(成形部品)から剥がれて、モールドに接着したままになることがある。硬化済み材料を透明なモールドから外そうとする前に、レーザーパルスを透明なモールドに投射する。レーザーパルスは、(1)透明なモールドを損傷せずに、透明なモールドを通り抜け、(2)成形材料の表面分子結合を破壊するように選択した波長のものである。レーザー波長の例は248nmであり、この波長は、多くのポリマー表面をアブレーションする。レーザーパルスは、成形材料の表面上の分子の最上層を破壊して、その最上層の接着性を弱める。その後には、成形材料の表面から剥がれる分子があったとしても、そのような分子が少ない状態で、成形材料をモールドから簡単に外すことができる。

0013

この成形プロセスは、フレネルレンズ、屈折レンズ、回折レンズ、シリンダーレンズ、非球面レンズ、コンタクトレンズ、眼鏡レンズ、眼内レンズ、眼鏡レンズ、格子などを含む光学部品を作るのに特に有用であり得る。しかしながら、光学部品の作成またはUV線を用いるアブレーションに限定されず、成形できるいずれかのタイプの構造を、このプロセスにおいて、モールドから外すことができる。例えば、アルミニウム製の構造を成形してから、約532nmの波長の光(可視スペクトルの光(緑色))によってアブレーション/離型してよい。同様に、セラミック絶縁体を成形して、約1064nmの波長の光(近赤外(NIR)スペクトルの光)によってアブレーション/離型してよい。

0014

モールドは、適切な形に形成できるとともに、硬化済み成形材料の表面を破壊するかまたは部分的にアブレーションするのに用いるレーザー光を透過するいずれかの材料で作製でき、その材料としては、溶融シリカ、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられるが、これらに限らない。モールドによって画定される構造のサイズは、サブマイクロメートル単位ほどの小ささ、及び/またはメートル単位ほどの大きさであることができる。一般的に言うと、モールドによって画定される最も微細な機構は、使用するレーザー光の約2波長分であることができる(例えば、約20nm〜約800nmのサイズ)。モールドのアスペクト比範囲は、現行の成形プロセスと同様の大きさまたは小ささであることができる。

0015

成形するのに好適な材料としては、高屈折率接着剤、MR−10ポリマー、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)プラスチック及び非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)が挙げられるが、これらに限らない。好適な材料は、UV光(405nm以下の波長の光)を実質的に通してはならず、これにより、材料がレーザーエネルギーを吸収可能になり、アブレーションを引き起こす。成形部品をレンズまたはその他の透過部品として用いる場合には、材料は、良好な光学性能をもたらすように、レンズの動作波長の光(例えば、405nmよりも長い波長の光)を実質的に通すべきである。しかしながら、その部品を光学レンズとして用いない場合には、材料は、可視波長において通さないか、または反射してよい。このケースでは、利用可能なレーザー波長を吸収でき、表面が、単に溶融するのではなく、アブレーションまたは蒸発するならば、事実上いずれの成形可能な材料も用いてよい。

0016

モールドまたは成形材料を損傷させずに、モールドが、成形材料のアブレーションを可能にするのに十分な光を透過する限りは、成形部品をモールドから外すために用いる照射線は、成形材料のアブレーションを引き起こすいずれかの波長のものであってよい。例えば、照射線としては、レーザー由来の1パルスまたは複数パルスの紫外線光(約10〜400nm)(エキシマレーザー由来の複数パルスの126nm、146nm、172nm、175nm、193nm、222nm、248nm、282nm、308nmまたは351nmの光など)を挙げてよい。アルミニウム及びその他の金属、ならびに合金は、可視光(約400〜700nm)によってアブレーションしてよく、セラミックは、NIR光(約700〜5000nm)によってアブレーションしてよい。アブレーションに十分なエネルギー密度が得られる限りは、いずれかの標準的なレーザーパルス時間幅を用いてよい。典型的なパルス時間幅は、数ミリ秒から数フェムト秒の範囲である。いくつかの例では、1パルスを用いる。別のケースでは、2パルス以上を使用し、典型的な繰り返し周波数は、1パルス当たり数秒〜1秒当たり数十億パルス(例えば、最大で100GHz以上)である。

0017

1つの広いビームを、モールドと成形部品との界面の全体もしくは実質的に全体に一度に照射しても、より小さい1つ以上のビームを界面の様々な区域の全てに一度に、または順次に照射してもよい。例えば、接着剤がモールドに接する区域に、1つ以上のビームを照射して、いずれかの接着剤がモールドに残るのを防いでよい。例えば、比較的小さいビームで界面の全体を走査しても、界面の様々な部分に当ててもよい。1パルスが、外す必要のある成形部品の表面全体をアブレーションするのに十分なエネルギーを有する場合には、これは、1パルスの動作であることができ、または、1パルスでは、利用できるエネルギーが不十分な場合には、複数パルスの動作であることができる。モールドへの接着性がボーダーラインである(例えば、時折外せないことがある)いくつかの例の場合では、きれいに離型できるようにするには、部分的なアブレーションの実施で十分なことがある。レーザービームは、ほぼいずれのサイズのものであることができ、数メートルのビーム直径から、直径が1マイクロメートル未満の点までに及ぶ。

0018

ピークパルスエネルギーは、実験によって定められ、典型的なエネルギーレベルは、1平方センチメートル当たりミリジュール〜数ジュールである。概して、パルスエネルギーは、成形材料のアブレーション閾値を上回るように選択する(例えば、ABSプラスチックでは約20mJ/cm2、A−PETでは約35mJ/cm2及びPMMAでは約200mJ/cm2)。パルスレーザーが好ましい実施形態であるが、溶融のみではなく、アブレーション/蒸発を引き起こすのであれば、非パルスの連続的なビームの光も機能できる。

0019

アブレーションの完了後には、成形部品をモールドから外すのに必要な力は、いずれの部分もほとんどまたは全く損傷せずに、モールドから成形部品を外すことができるのに十分に小さくてよい。いくつかのケースでは、重力のみで、成形部品をモールドから外すための十分な力が得られ、モールドを単に裏返すことができ、成形部品が落ちる。所望の場合、追加の材料または塊を成形部品のサイズに加えて、アブレーション中に生じるいずれかの材料喪失を補ってよい。例えば、成形部品を厚めに作ってよいが、同じ形状を有するか、または成形部品のアスペクト比を調節して、アブレーションによる材料喪失を考慮してよい。

0020

高接着性材料によるフレネルレンズの成形
図1Aは、光学部品用の例示的なモールド15の斜視図である。図1B及び1Cは、空気10を充填したモールド15の断面プロファイルを示している。モールド15は、溶融シリカまたはガラスなどの材料から作られており、紫外線波長(例えば、約10nm〜約400nm)において概して透明である。断面プロファイルは、約6mm×6mmの正方形であり、モールド12を用いて作られる光学部品の少なくとも1つの表面を画定する表面12を有する。この場合、モールド15は、フレネルレンズ用であるので、表面12は、フレネルレンズのネガ形状をしており、深さが数マイクロメートル程度(例えば、1μm、2.5μm、5μm、7.5μmまたは10μm)であり、幅が数十〜数百マイクロメートル程度(例えば、10μm、25μm、50μm、75μm、100μm、125μm、150μm、200μmまたは250μm)である一連の同心の円形隆起を有する。表面12の隆起は、このような細かい機構を画定するので、特に、モールド15に粘着または接着する材料からフレネルレンズを作る場合に、この細かい機構を損傷または破壊せずに、フレネルレンズをモールド15から外すのは、困難または厄介になり得る。

0021

図2Aは、図1A〜1Cに示されているモールド15を用いて作製した例示的なフレネルレンズ25の斜視図である。図2B及び2Cは、空気20中のフレネルレンズ25の断面プロファイルを示している。このフレネルレンズは、硬化した高屈折率接着剤、MR−10ポリマー、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリ(メチルメタクリレート)または別の好適な材料で作られている。フレネルレンズ25の直径は約6mmであり、高さは約3μmである。深さが1μm〜約4μm未満の範囲である同心リングを画定する表面22も有する。

0022

図2Dは、レンズブランク、ガラス片プラスチック片またはその他の好適な材料片などの基板28に配置されたフレネルレンズ25を示している。(図2Eは、眼鏡レンズ用のレンズブランク上のフレネルレンズの写真である。)基板28は、フレネルレンズ25を作るのに用いる同じ高屈折率接着剤またはポリマーで作ることもできる。ここでは、基板28は、フレネルレンズ25を支える、材料の扁平片であり、大抵の環境では、数マイクロメートルの厚みでは、薄すぎて自立できない。別のケースでは、基板28は、入射光屈折もしくは回折させるか、または、所望の機械的特性(例えば、応力もしくは歪み除去)を付与するように、湾曲ファセットまたはその他の形状を有してよい。フレネルレンズ25と基板28は、重複または一致波長範囲(例えば、約400〜700nmの範囲である可視スペクトルの一部または全部)にわたって、透明であってよい。基板28は、フレネルレンズ25を介して光を反射する材料から作られているか、またはそのような材料でコーティングされていてよい。

0023

図3は、図1A〜1Cのモールド15に、未硬化の成形材料35を充填したものを示している。この例示的なプロセスにおける成形材料35は、キャストプロセスとして示されているが、射出成形などの他のタイプの成形プロセスであることもできる。(図3参照フレームにおいて)上面に沿って基板(例えば、レンズブランク)を置いて、平滑な表面またはその他の形状の表面を作製してよい。成形材料35が、モールド15に入り、モールド15(及び任意の基板)の形状に合致したら、成形材料35をフレネルレンズの形状に硬化させる。成形材料35は、成形分野の当業者に知られている方法で硬化させることができ、いくつかの例は、光による硬化、熱による硬化、2液混合エポキシ熱流動などである。例えば、比較的低強度のUV光で成形材料35を硬化させて、フレネルレンズ25を形成してよい。

0024

成形材料の硬化には典型的に、1〜10ジュールの総エネルギーが必要であり、場合によっては、材料特性に応じて、それよりも高いかまたは低いエネルギーが必要である。しかしながら、エネルギー濃度は、アブレーションの生じる閾値レベルに達したりまたは超えたりするべきではない。離型の際のアブレーションは典型的には、エネルギー密度がアブレーション閾値(各材料によって実質的に異なる)に到達し、及び/またはこの閾値を超えると生じ得る。例えば、ABSプラスチックのアブレーション閾値は、約20mJ/cm2であり、A−PETのアブレーション閾値は、約35mJ/cm2であり、PMMAのアブレーション閾値は、約200mJ/cm2である。プラスチックの除去率と、所望の表面仕上げ品質を最適にするために、実験によって、これらの値を、場合によっては何倍も上昇させることができる。

0025

硬化は、成形部品25をモールド15に強く接着させる。その結果、成形部品25、モールド15、または成形部品25とモールド15の両方を損傷せずに、モールド15から外すのが困難になり得る。

0026

図4は、成形したフレネルレンズ25をモールド15から外すために、1パルスまたは複数パルス45の紫外線光(例えば、波長248nm)を放射するエキシマレーザー40を示している。複数パルスの紫外線光45は、ガラスモールド30を自由に伝搬してから、成形部品35とモールド30との界面50で、成形部品35に遭遇する。界面50では、パルス45が、フレネルレンズ25の表面層22を破壊する。この例示的な方法では、表面層は、紫外線光パルス45によって、少なくとも部分的にアブレーションされる。界面50で表面層が破壊されることにより、モールド15と成形部品25との接着状態が壊れ、ほとんどまたは全く損傷なしに、成形部品25をモールド15から外すことができる。成形部品25の表面においては、破壊される分子の数は少なくなり得るが、破壊の程度は、パルス45の波長、数、繰り返し周波数、ピーク強度及びエネルギーを制御することによって軽減または最小化することができる。破壊が完了したら、例えば、モールド15を裏返すことによって、成形部品25をモールド15から外すことができる。

0027

マイクロメートルスケールの機構を有する光学部品の成形
図5は、マイクロメートルスケールの機構を有する光学部品またはその他の部品を高接着性材料から成形するプロセス500を示している。工程502では、光学接着剤またはポリマーなどの成形材料を透明なモールド内に入れる。成形材料は、モールドの形状と、成形する部品の形状に応じて、モールドに流し込むか、または射出してよい。

0028

任意の工程504では、レンズブランクなどの基板を、成形材料と接触させて配置する。モールドがキャストモールドである場合には、成形材料をモールドに流し込んだ後に、基板を成形材料の上に置くことができる。モールドが射出モールドである場合には、成形材料は、モールドと基板によって形成されるボイドまたはキャビティに射出できる。成形材料は、基板の上に直接配置してから、基板をモールドの方に押すかまたはモールドに押し付けることによって、モールドに押し込むこともできる。

0029

いくつかのケースでは、基板は、2つ以上の成形光学部品を支えてもよい。例えば、基板は、成形光学部品のアレイ(例えば、マイクロメートルスケールのフレネルレンズのアレイ)を支えてよく、このアレイは、複数の部品を画定する単一のモールドまたは一式のモールドを用いて同時に形成できる。基板は、同じモールドまたはモールドの組み合わせを用いて順に成形される部品を支えてもよい。

0030

工程506では、好適な硬化技法を用いて、成形材料を硬化させる。例えば、モールド、基板またはその両方を透過する可視光またはUV光を成形材料に照射してよい。成形材料を加熱してもよい。成形材料を硬化剤、例えば2液型エポキシの第2液と混合することもできる。または、成形剤は単に、所定の時間をかけて硬化させてもよい。

0031

成形材料が十分硬くなったら、成形材料とモールドとの界面に、エキシマレーザーまたはその他の好適な光源から、1パルスまたは複数パルスのUV光を照射する(工程508)。上で説明したように、UV光のパルスは、界面を破壊及び/またはアブレーションして、硬化した成形材料をモールドに粘着させる接着力または結合力を低下させる。いくつかのケースでは、このパルスを界面全体に照射し、別のケースでは、界面の一部のみに照射する。例えば、パルスは、あるパターンでまたはランダムに、界面の上を走査させてよい。成形部品がフレネルレンズである場合には、パルスは、フレネルレンズの表面上の同心リングに沿って走査させてよい。パルス時間幅、パルスパワー及び/または各スポットに向けられるパルスの数は、部品の形状と材料に基づき選択してよい。

0032

モールドと成形部品をつなぎ合わせる接着力を破壊した後、工程510において、例えば、単にモールドを裏返して、成形部品がモールドから落ちるようにすることによって、成形部品をモールドから外す。成形部品が基板上にある場合には、モールドまたは成形部品を損傷することなく、基板とモールドを引き離すことができる。続いて、モールドを用いて、更なる成形部品を作ることができる。

0033

単にモールドの形状を変えることによって、本明細書に開示されているモールド、材料及びプロセスを用いて、多種多様な光学部品を作ることができることは、当業者であれば容易に分かるであろう。例えば、適切な形状にしたモールドを用いて、屈折レンズ、回折レンズ、シリンダーレンズ、非球面レンズ、コンタクトレンズ、眼鏡レンズ、眼内レンズ、眼鏡レンズ、格子などを作製してよい。本明細書に開示されているプロセスを用いて、緑色光を用いて離型するアルミニウム部品、及びNIR光を用いて離型するセラミック構造を含む他の(すなわち、非光学的な)部品を作製することもできる。

0034

結論
本明細書において、本発明の様々な実施形態について説明及び例示してきたが、当業者であれば、本明細書に記載されている機能を果たし、及び/または本明細書に記載されている結果及び/または1つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び/または構造を容易に思いつき、そのような変形形態及び/または修正形態はそれぞれ、本明細書に記載されている本発明の実施形態の範囲内とみなす。より一般的には、本明細書に記載されている全てのパラメーター、寸法、材料及び構成は、例示的なものとして意図されており、実際のパラメーター、寸法、材料及び/または構成は、本発明の教示を使用する具体的な1つの用途または複数の用途によって左右されることは、当業者であれば容易に分かるであろう。当業者であれば、単なる日常的な実験を用いて、本明細書に記載されている本発明の具体的実施形態に対する多くの均等物を確実に認識するかまたは解明することができる。したがって、上記の実施形態は、例として示されているに過ぎず、本明細書に添付の請求項及びその均等物の範囲内で、具体的に記載及び請求されている以外の方法で、本発明の実施形態を実施してよいと理解すべきである。本開示の発明の実施形態は、本明細書に記載されている個別の機構、システム物品、材料、キット及び/または方法のそれぞれに対するものである。加えて、このような機構、システム、物品、材料、キット及び/または方法が相互に矛盾しない場合には、このような機構、システム、物品、材料、キット及び/または方法の2つ以上のいずれの組み合わせは、本開示の発明の範囲に含まれる。

0035

上記の実施形態は、多くの方法のいずれかで実施できる。例えば、本明細書に開示されている技術を設計及び作製する実施形態は、ハードウェアソフトウェアまたはこれらの組み合わせを用いて実施してよい。ソフトウェアで実施する場合、いずれかの好適なプロセッサーまたはプロセッサーの集合体(1台のコンピューターに設けられているか、複数のコンピューターで分散されているかに関わらない)で、ソフトウェアコードを実行できる。

0036

更に、当然のことながら、コンピューターは、ラック搭載型コンピューター、デスクトップコンピューターラップトップコンピューターまたはタブレットコンピューターのような多くの形態のうちのいずれかで具現化してよい。加えて、コンピューターは、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、スマートフォンまたはいずれかのその他の好適な携帯型もしくは固定型電子デバイスを含め、一般的にはコンピューターとみなされないが、好適な処理能力を持つデバイスに内蔵されていてよい。

0037

また、コンピューターは、1つ以上の入力デバイスまたは出力デバイスを有してよい。これらのデバイスを用いて、特に、ユーザーインターフェースをもたらすことができる。ユーザーインターフェースをもたらすために使用できる出力デバイスの例としては、出力を視覚的に示すためのプリンターまたはディスプレイスクリーン、及び出力を聴覚的に示すためのスピーカーまたはその他の音声発生デバイスが挙げられる。ユーザーインターフェース用に使用できる入力デバイスの例としては、キーボード、ならびにマウスタッチパッド及びデジタイジングタブレットなどのポインティングデバイスが挙げられる。別の例として、コンピューターは、言語認識によってまたはその他の音声フォーマット入力情報を受信してよい。

0038

このようなコンピューターは、ローカルエリアネットワークもしくは広域ネットワーク企業内ネットワーク及びインテリジェントネットワーク(IN)など)またはインターネットを含め、いずれかの好適な形態の1つ以上のネットワークによって相互接続されていてよい。このようなネットワークは、いずれかの好適な技術に基づいていてよく、いずれかの好適なプロトコールに従って動作させてよく、ワイヤレスネットワーク有線ネットワークまたは光ファイバーネットワークを挙げてよい。

0039

本明細書に概説されている様々な方法またはプロセス(例えば、上で開示した技術を設計及び作成する方法またはプロセス)は、様々なオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちのいずれかの1つを用いる1つ以上のプロセッサーで実行可能であるソフトウェアとしてコードしてよい。加えて、このようなソフトウェアは、多くの好適なプログラミング言語及び/またはプログラミングもしくはスクリプトツールのうちのいずれかを用いて作成してよく、フレームワークまたは仮想マシンで実行される実行可能な機械語コードまたは中間コードとしてコンパイルしてもよい。

0040

この点においては、発明の各種概念は、1つ以上のコンピューターまたはプロセッサーで実行する際に、上で論じた本発明の様々な実施形態を実施する方法を行う1つ以上のプログラムでコードしたコンピューター可読記憶媒体(または複数のコンピューター可読記憶媒体)(例えば、コンピューターメモリー、1枚以上のフロッピーディスクコンパクトディスク光ディスク磁気テープフラッシュメモリーフィールドプログラマブルゲートアレイもしくはその他の半導体デバイス回路構成、またはその他の非一次的な媒体もしくは有形コンピューター記憶媒体)として具現化してよい。1つまたは複数のコンピューター可読媒体は、可搬型であることができ、その媒体に記憶された1つまたは複数のプログラムを1つ以上の異なるコンピューターまたは他のプロセッサーにロードして、上で論じたような本発明の各種態様を実施できるようになっている。

0041

「プログラム」または「ソフトウェア」という用語は、本明細書では、上で論じたような実施形態の各種態様を実施するために、コンピューターまたはその他のプロセッサーをプログラミングするのに用いることができるいずれかのタイプのコンピューターコードまたは一連のコンピューター実行可能な命令を指すように、総括的な意味で用いる。加えて、当然のことながら、一態様によれば、実行されると、本発明の方法を行う1つ以上のコンピュータープログラムは、1つのコンピューターまたはプロセッサーに存在する必要はないが、モジュラー方式で、多くの異なるコンピューターまたはプロセッサーに分散して、本発明の各種態様を実施してもよい。

0042

コンピューター実行可能な命令は、1つ以上のコンピューターまたはその他のデバイスによって実行されるプログラムモジュールなどの多くの形態であってよい。概して、プログラムモジュールとしては、特定のタスクを行うかまたは特定の抽象データタイプを実施するルーチン、プログラム、オブジェクトコンポーネントデータ構造などが挙げられる。典型的には、各種実施形態において所望に応じて、プログラムモジュールの機能を組み合わせたり、または分散したりしてよい。

0043

また、データ構造は、コンピューター可読媒体に、いずれかの好適な形態で記憶してよい。例示の簡略化のために、データ構造は、そのデータ構造における場所を介して関連するフィールドを有するように示されることもある。このような関係は、フィールド間の関係を伝える、コンピューター可読媒体における位置で、そのフィールドの記憶を割り当てることによって同様に実現させてよい。しかしながら、ポインター、タグまたはデータ要素間の関係を確立するその他の機構の使用を含め、いずれかの好適な機構を用いて、データ構造のフィールドにおける情報間の関係を確立してよい。

0044

また、本発明の各種概念は、1つ以上の方法(その例を示してきた)として具現化してよい。いずれかの好適な方法で、方法の一部として行う行為を順序付けてよい。したがって、実施形態は、例示したものとは別の順序で行為を行うように構築してもよく、例示的な実施形態では順次的な行為として示されていても、いくつかの行為を同時に行うことを含んでもよい。

0045

本明細書で定義及び使用されている全ての定義は、辞書の定義、参照により援用されている文書の定義及び/または定義されている用語の一般的な意味よりも優先されると理解すべきである。

0046

「a」及び「an」という不定詞は、本明細書及び請求項で使用する場合、明らかに反対の記載のない限りは、「少なくとも1つ」を意味するものと理解すべきである。

0047

「及び/または」という語句は、本明細書及び請求項で使用する場合、その語句で等位接続されたその要素の「いずれかまたは両方」、すなわち、いくつかのケースでは共在するとともに、別のケースでは分離的に存在する要素を意味するものと理解すべきである。「及び/または」とともに列挙されている複数の要素も、同じ方法で解釈すべきであり、すなわち、その語句で等位接続された要素の「1つ以上」である。任意に応じて、「及び/または」の節によって具体的に定められた要素以外に、他の要素(具体的に定められたこれらの要素と関連するかしないかに関わらない)が存在してもよい。したがって、非限定例として、「A及び/またはB」への言及は、「含む」などのオープンエンドの語句とともに用いるときには、一実施形態では、Aのみ(任意に応じて、B以外の要素を含む)、別の実施形態では、Bのみ(任意に応じて、A以外の要素を含む)、更に別の実施形態では、AとBの両方(任意に応じて、他の要素を含む)などを指すことができる。

0048

本明細書及び請求項で使用する場合、「または」は、上で定義したような「及び/または」と同じ意味を有するものと理解すべきである。例えば、リスト内のアイテムを分離するときに、「または」または「及び/または」は、包含的なものとして解釈すべきであり、すなわち、数多くの要素またはリストの要素のうちの少なくとも1つが含まれるが、2つ以上も含み、任意に応じて、列挙されていない追加のアイテムも含む。明らかに反対の用語のみ(「そのうちの1つのみ」もしくは「そのうちの厳密に1つ」、または請求項で使用するときには、「〜からなる」など)が、数多くの要素またはリストの要素のうちの厳密に1つの要素を含むことを指すことになる。概して、「または」という用語は、本明細書で使用する場合、「いずれか」、「〜のうちの1つ」、「〜のうちの1つのみ」または「〜のうちの厳密に1つ」などの排他性の用語に続くときに、排他代替(すなわち、「いずれか一方であるが、両方ではない」)を示すものとしてのみ解釈するものとする。「〜から本質的になる」という用語は、請求項で使用する場合、特許法の分野で用いられる際の通常の意味を持つものとする。

0049

本明細書及び請求項で使用する場合、「少なくとも1つ」という語句は、1つ以上の要素のリストに関しては、要素のリスト内の要素のいずれか1つ以上から選択した少なくとも1つの要素を意味するものと理解すべきであるが、要素のリストに具体的に列挙されている全ての要素のうちの少なくとも1つを必ずしも含むわけではなく、要素のリスト内の要素のいずれかの組み合わせを排除しない。この定義により、「少なくとも1つ」という語句が言及する要素リスト内に具体的に定められている要素に関連するかしないかに関わらず、具体的に定められている要素以外の要素が、任意に応じて存在し得る。したがって、非限定例として、「A及びBの少なくとも1つ」(または、均等的には、「AまたはBの少なくとも1つ」もしくは均等的には、「A及び/またはBの少なくとも1つ」)は、一実施形態では、少なくとも1つのA(任意に応じて2つ以上のA)を含むとともに、Bが存在しない(任意に応じて、B以外の要素を含む)こと、別の実施形態では、少なくとも1つのB(任意に応じて2つ以上のB)を含むとともに、Aが存在しない(任意に応じて、A以外の要素を含む)こと、更に別の実施形態では、少なくとも1つのA(任意に応じて2つ以上のA)を含み、少なくとも1つ(任意に応じて2つ以上のB)を含む(任意に応じて、他の要素を含む)ことなどを指すことができる。

0050

上記の明細書に加えて、請求項においては、全ての移行(「備える」、「含む」、「持つ」、「有する」、「含有する」、「伴う」、「保持する」「構成される」など)は、オープンエンド、すなわち、「〜を含むが、それらに限らない」を意味するものとして理解すべきである。United States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures,Section 2111.03に定められているように、「〜からなる」という移行句のみがクローズな移行句であり、「〜から本質的になる」という移行句のみが、セミクローズな移行句である。

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