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技術 光伝送体アレイの製造方法

出願人 三菱ケミカル株式会社
発明者 平岡達宏北村成史入江菊枝
出願日 2015年5月7日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-094617
公開日 2016年12月15日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2016-212206
状態 特許登録済
技術分野 光学要素・レンズ 光ファイバ束
主要キーワード 配列プレート 接着剤吐出ノズル ノズル取付用 釣鐘形状 研磨バフ 清掃回数 接着剤充填 接着剤吐出
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

第1基板および第2基板の間に複数の光伝送体並列配置された光伝送体アレイにおいて、第1基板および第2基板と光伝送体との間にくぼみが発生することを抑制できる、光伝送体アレイの製造方法を提供する。

解決手段

第1基板および第2基板の間に、複数の円柱状の光伝送体が並列配置された光伝送体アレイの製造方法であって、第1基板の表面に第1接着剤を塗布し、並列配置された光伝送体を接触させ、光伝送体を第1基板に付着させ、第2基板の表面に、並列する複数列帯状の第2接着剤を塗布し、第2基板に塗布された第2接着剤と、第1基板に付着された光伝送体とを接触させ、第1基板、光伝送体、および、第2基板を接着させる方法において、第2接着剤は、複数の帯状に塗布され、各第2接着剤の帯は、断面において連続的に幅が減少する形状であり、幅の最大値は0.8mm以上2.0mm以下であり、断面の高さは100μm以上250μm以下である。

概要

背景

従来から、微小レンズの一つとして、両端面が鏡面研磨された円柱状のロッドレンズが知られている。このようなロッドレンズは、単体で用いられる他に、多数のロッドレンズを配列して一体化させたロッドレンズアレイの形態とされ、複写機ファクシミリスキャナハンドスキャナ等で使用されるイメージセンサ用の光伝送体として、あるいは、光源LED(発光ダイオード)を用いたLEDプリンタ液晶素子を用いた液晶プリンタEL素子を用いたELプリンタのような装置における書き込み用光伝送体として用いられている。

このようなロッドレンズアレイは、例えば、特許文献1に開示されているような方法で製造されている。2枚の基板を準備して一方の基板の上に接着剤を塗布してその上にロッドレンズを配列し、その後表面に接着剤が塗布された他方の基板を重ねるよう配置する。その後接着剤を硬化することによって結合一体化されたロッドレンズアレイ原板を得、次いで所定のレンズ長となるようロッドレンズアレイ原板を切断し、得られたロッドレンズアレイの両端面を鏡面研磨する。

概要

第1基板および第2基板の間に複数の光伝送体が並列配置された光伝送体アレイにおいて、第1基板および第2基板と光伝送体との間にくぼみが発生することを抑制できる、光伝送体アレイの製造方法を提供する。第1基板および第2基板の間に、複数の円柱状の光伝送体が並列配置された光伝送体アレイの製造方法であって、第1基板の表面に第1接着剤を塗布し、並列配置された光伝送体を接触させ、光伝送体を第1基板に付着させ、第2基板の表面に、並列する複数列帯状の第2接着剤を塗布し、第2基板に塗布された第2接着剤と、第1基板に付着された光伝送体とを接触させ、第1基板、光伝送体、および、第2基板を接着させる方法において、第2接着剤は、複数の帯状に塗布され、各第2接着剤の帯は、断面において連続的に幅が減少する形状であり、幅の最大値は0.8mm以上2.0mm以下であり、断面の高さは100μm以上250μm以下である。

目的

しかしながら、近年、普及してきている細径レンズを用いて、上述したような製造方法でロッドレンズアレイ原板を製造した場合、接着剤層空気溜りが形成されることがあり、この空気溜りが、ロッドレンズアレイ原板から切り出されたロッドレンズの端面に「くぼみ」となって露出してしまうことがあった。このようなくぼみが発生してしまうと、ロッドレンズアレイ原板を切断する際に、くぼみの部分でロッドレンズが欠けてしまったり、ロッドレンズアレイの端面を研磨する際に、研磨バフが引っ掛りロッドレンズの性能を低下させしまう等の問題が発生し、ロッドレンズの最終歩留を悪化させてしまう場合があった。ここで、特許文献1では、塗布する接着剤の量を最適化することで空気溜りの発生を抑制する技術を開示しているが、これらの技術では空気溜りの発生を抑制することはできるものの、特許文献1の実施例や比較例から明らかなように、完全に空気溜りのないロッドレンズを提供することは困難であった。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1基板および第2基板の間に、複数の円柱状の光伝送体並列配置された光伝送体アレイの製造方法であって、第1基板の表面に第1接着剤を塗布する第1塗布工程と、複数の前記光伝送体を並列配置し、前記第1基板に塗布された前記第1接着剤に、並列配置された前記光伝送体を接触させ、前記光伝送体を前記第1基板に付着させる第1接着工程と、第2基板の表面に、並列する複数列帯状の第2接着剤を塗布する第2塗布工程と、前記第2基板に塗布された前記第2接着剤と、前記第1基板に付着された前記光伝送体とを、前記光伝送体の円柱状の中心軸が帯状の前記第2接着剤が延びる方向に対して直交するように接触させ、前記第1基板、前記光伝送体、及び、前記第2基板を付着させ、光伝送体アレイ原板を得る第2接着工程と、前記光伝送体アレイ原板を切断し、光伝送体アレイを得る切断工程と、を有し、前記2塗布工程において塗布された前記第2接着剤の帯のそれぞれは、前記帯が延びる方向と直交する方向の断面形状が、前記第2基板から離れる方向に向かって連続的に幅が減少する形状であり、前記幅の最大値は0.8mm以上2.0mm以下であり、前記断面の高さは100μm以上250μm以下である、光伝送体アレイの製造方法。

請求項2

前記切断工程において、前記光伝送体アレイ原板を、前記第2接着剤の塗布位置で前記列が延びる方向と平行に切断して光伝送体アレイを得る、光伝送体アレイの製造方法。

請求項3

請求項2記載の製造方法で得られた、前記第1基板及び第2基板と前記光伝送体との間に空気溜りがない光伝送体アレイ。

技術分野

0001

本発明は、光伝送体アレイの製造方法に関し、詳細には、2枚の基板間に円柱状のロッドレンズ並列配置されている光伝送体アレイの製造方法に関する。

背景技術

0002

従来から、微小レンズの一つとして、両端面が鏡面研磨された円柱状のロッドレンズが知られている。このようなロッドレンズは、単体で用いられる他に、多数のロッドレンズを配列して一体化させたロッドレンズアレイの形態とされ、複写機ファクシミリスキャナハンドスキャナ等で使用されるイメージセンサ用の光伝送体として、あるいは、光源LED(発光ダイオード)を用いたLEDプリンタ液晶素子を用いた液晶プリンタEL素子を用いたELプリンタのような装置における書き込み用光伝送体として用いられている。

0003

このようなロッドレンズアレイは、例えば、特許文献1に開示されているような方法で製造されている。2枚の基板を準備して一方の基板の上に接着剤を塗布してその上にロッドレンズを配列し、その後表面に接着剤が塗布された他方の基板を重ねるよう配置する。その後接着剤を硬化することによって結合一体化されたロッドレンズアレイ原板を得、次いで所定のレンズ長となるようロッドレンズアレイ原板を切断し、得られたロッドレンズアレイの両端面を鏡面研磨する。

先行技術

0004

特開2008−65318号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、近年、普及してきている細径レンズを用いて、上述したような製造方法でロッドレンズアレイ原板を製造した場合、接着剤層空気溜りが形成されることがあり、この空気溜りが、ロッドレンズアレイ原板から切り出されたロッドレンズの端面に「くぼみ」となって露出してしまうことがあった。このようなくぼみが発生してしまうと、ロッドレンズアレイ原板を切断する際に、くぼみの部分でロッドレンズが欠けてしまったり、ロッドレンズアレイの端面を研磨する際に、研磨バフが引っ掛りロッドレンズの性能を低下させしまう等の問題が発生し、ロッドレンズの最終歩留を悪化させてしまう場合があった。ここで、特許文献1では、塗布する接着剤の量を最適化することで空気溜りの発生を抑制する技術を開示しているが、これらの技術では空気溜りの発生を抑制することはできるものの、特許文献1の実施例や比較例から明らかなように、完全に空気溜りのないロッドレンズを提供することは困難であった。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、上述のようなくぼみの発生を抑制し高品質なロッドレンズアレイを提供することを目的としている。
本発明によれば、第1基板および第2基板の間に、複数の円柱状の光伝送体が並列配置された光伝送体アレイの製造方法であって、
第1基板の表面に第1接着剤を塗布する第1塗布工程と、
複数の前記光伝送体を並列配置し、前記第1基板に塗布された前記第1接着剤に、並列配置された前記光伝送体を接触させ、前記光伝送体を前記第1基板に付着させる第1接着工程と、
第2基板の表面に、並列する複数列帯状の第2接着剤を塗布する第2塗布工程と、
前記第2基板に塗布された前記第2接着剤と、前記第1基板に付着された前記光伝送体とを、前記光伝送体の円柱状の中心軸が帯状の前記第2接着剤が延びる方向に対して直交するように接触させ、前記第1基板、前記光伝送体、及び、前記第2基板を付着させ、光伝送体アレイ原板を得る第2接着工程と、
前記光伝送体アレイ原板を切断し、光伝送体アレイを得る切断工程と、を有し、
前記2塗布工程において塗布された前記第2接着剤の帯のそれぞれは、
前記帯が延びる方向と直交する方向の断面形状が、前記第2基板から離れる方向に向かって連続的に幅が減少する形状であり、前記幅の最大値は0.8mm以上2.0mm以下であり、前記断面の高さは100μm以上250μm以下である、
光伝送体アレイの製造方法が提供される。

0007

本発明者らは鋭意検討した結果、上述のような空気溜りが、光伝送体アレイの2枚の基板のうち1枚の基板側により発生しやすいことを見出した。そこで、さらに鋭意検討した結果、くぼみの発生する原因のひとつが、第2基板に塗布される第2接着剤の塗布形状にあることを突き止めた。すなわち、第2基板に塗布される第2接着剤の列の先端形状が内側に凹んだ形状であると、基板と光伝送体との接着時に逃げ場が無い為に空気を噛み込んでしまい、空気溜りが形成される。

0008

上述のように構成された本発明においては、第2接着剤の列が延びる方向と直交する方向の断面形状が、第2基板から離れる方向に向かって連続的に幅が減少する形状とされるために、第2基板と光伝送体とを接着する際に接着剤と光伝送体との間に空気を噛み込むことがない。そのために、光伝送体アレイ原板を製造するにあたり、空気溜りを抑制することが出来る。

0009

本発明の一実施形態によれば、前記切断工程において、前記光伝送体アレイ原板を、前記第2接着剤の塗布位置で前記列が延びる方向と平行に切断して光伝送体アレイを得る、光伝送体アレイの製造方法が提供される。

0010

本発明の別の一実施態様によれば、前記第1基板及び第2基板と前記光伝送体との間に空気溜りがない光伝送体アレイが提供される。

発明の効果

0011

以上のように本発明によれば、高性能のロッドレンズアレイを歩留まりよく安定に製造することができるロッドレンズアレイの製造方法が提供される。

図面の簡単な説明

0012

本発明の好ましい実施形態のロッドレンズアレイ製造方法で製造されたロッドレンズアレイ原板を示す概略的な斜視図である。
本実施形態の接着剤塗布装置の構成を概略的に示す側面図である。
接着剤吐出ノズルの分解斜視図である。
接着剤吐出ノズル中のシム形状である
図2の接着剤塗布装置の吐出ノズルの拡大した断面図である。
第1塗布工程によって第1基板の表面に塗布された第1接着剤の状態を模式的に示す斜視図である。
接着剤を塗布した第1基板の表面に直径Dのロッドレンズを押しつけて付着させたとき、ロッドレンズの直径と第1接着剤の厚さの関係を示す模式的な断面図である。
接着剤の厚さの計算方法を説明するための図面である。
ロッドレンズが配列プレートのレンズ整列溝内に収容される状態を示す模式的な斜視図である。
第2塗布工程によって第2基板の表面に塗布された第2接着剤の状態を模式的に示す斜視図である。
実施例における第2塗布工程の塗布断面形状である。
比較例における第2塗布工程の塗布断面形状である。

発明を実施するための最良の形態

0013

本発明の好ましい実施形態のロッドレンズアレイ(光伝送体アレイ)の製造方法を図面に沿って詳細に説明する。まず、本発明の好ましい実施形態のロッドレンズアレイ製造方法によって製造されたロッドレンズアレイの構成を説明する。図1は、本発明の好ましい実施形態のロッドレンズアレイ製造方法で製造されたロッドレンズアレイ原板1を示す概略的な斜視図である。

0014

図1に示されているように、ロッドレンズアレイ原板(光伝送体アレイ原板)1では、第1および第2基板2、4の間に、ロッドレンズ6が多数本、並列状態で配置されている。基板2、4と各ロッドレンズ6との間の空間は接着剤層8とされ、接着剤層8によって、各ロッドレンズ6が基板2、4間で固定されている。基板2、4としては、カーボンブラック染料等の遮光剤を含有させたベークライトフェノール樹脂)、ABS樹脂エポキシ樹脂アクリル樹脂等の板が用いられる。

0015

また、ロッドレンズ6は、円柱状のプラスチックまたはガラスで構成され、中心軸から外周部に向かって屈折率が連続的に減少しており、正立等倍像を結像するレンズ素子である。屈折率分布は、ロッドレンズの中心軸に垂直な断面において、ロッドレンズの半径をrとしたとき、少なくとも中心軸から外周部に向かう0.3r〜0.7rの範囲における屈折率分布が、下記の式で規定される2次曲線分布近似されることが好ましい。
n(L)=n0{1−(g2/2)L2}
(式中、n0はロッドレンズの中心軸における屈折率(中心屈折率)であり、Lはロッドレンズの中心軸からの距離(0≦L≦r)であり、gはロッドレンズの屈折率分布定数であり、n(L)はロッドレンズの中心軸からの距離Lの位置における屈折率である。)

0016

このようなロッドレンズアレイ原板1を、図1点線で示すように、ロッドレンズ6に直交する方向すなわち帯状の塗布された接着剤の複数の帯が延びる方向に沿って接着剤の位置、好ましくはセンターの位置で切断することによって、ロッドレンズアレイが製造される。

0017

次に、本発明の好ましい実施形態で使用される接着剤塗布装置の構成を説明する。図2は、本実施形態の接着剤塗布装置10の構成を概略的に示す側面図である。

0018

接着剤塗布装置10は、図2に示されているように、接着剤が収容される接着剤投入ポット12と、接着剤吐出ディスペンサガン14と、接着剤吐出ノズル16とを備えている。接着剤吐出用ディスペンサ14は、接着剤投入ポット12に連通して接着剤投入ポット12内の接着剤を接着剤吐出ノズル16に供給する。接着剤吐出ノズル16は、ノズル取付プレート18を介して、吐出口16aを下に向けた状態で、接着剤投入ポット12の下方に配置されている。

0019

接着剤吐出ノズル16の下方には、保持プレート22が、配置されている。保持プレート22の上面は、基板載置面22aとされ、この基板載置面22aに、ロッドレンズアレイ原板1を構成する基板2(4)が載置される。接着剤吐出ノズル16の吐出口16aは、基板載置面22aに対向するように配置されている。基板保持面22aは、弾力性のある材質で構成されているのが好ましく、本実施形態では、基板保持面22aは、適度な弾力性を持ったシリコンゴムで形成されている。

0020

また、接着剤塗布装置10は、ばね機構等の押圧機構(図示せず)によって、接着剤塗布中、接着剤吐出ノズル16の先端が、基板保持面22aに載置固定された基板2(4)表面(塗布面)に当接するように構成されている。このため、基板2(4)に厚さムラがある場合であっても、基板2(4)の塗布面に接着剤が均一な厚さで塗布される。

0021

接着剤塗布装置10は、接着剤吐出ノズル16と保持プレート22を相対移動させる速度調整可能な駆動機構(図示せず)を備えている。駆動機構としては、保持プレート22を載せた移動ステージを、静止している接着剤吐出ノズル16に対して移動させる駆動機構、または、接着剤投入ポット12、接着剤吐出用ディスペンサガン14、接着剤吐出ノズル16等を移動ステージに取り付け、これらを、静止している保持プレート22に対して移動させる駆動機構等が採用される。

0022

次に、接着剤吐出ノズル16の構造を詳細に説明する。図3は、接着剤吐出ノズル16の分解斜視図であり、図4は吐出ノズル中のシムの形状を拡大したもの、図5は、図2の接着剤吐出ノズル16の吐出口16aを拡大した縦断面図である。

0023

図3に示されているように、接着剤吐出ノズル16は、2つの口金部材26、28と、これら口金部材26、28の間に配置された特定の厚さのシム20とを備えている。また、シムの吐出部分の溝は図4に示すような形状になっており、この溝の奥行き(u1)や幅(u2)を調節することで塗布形状を調節することができる。このとき奥行き(u1)は幅0.5mm〜1.8mmであれば、塗布される接着剤を後述するような断面形状にすることができ、好ましくは0.8mm〜1.5mmである。また幅(u2)は300〜400μmであり、好ましくは320〜360μmである。幅(u2)を上述の範囲とすることで、塗布される接着剤を後述するような断面とすることができる。

0024

図3に示されているように、口金部材26、28は、いずれも、下端楔状先細りする厚板状部材であり、互いに対向して配置される。シム20は板状部材であり、先端(下端)に形成された複数のスリット20bにより、接着剤を複数の帯状(多条)に吐出させることができる。口金部材26、28は、シム20を挟んだ状態で、図示しない連結機構により連結されて一体化される。

0025

接着剤は、口金部材28を貫通する流入路16bから、口金部材28の切欠き部28aを通って、シム20の切欠き部20aに入り、吐出口16aの開口部から基板2(4)に向けて吐出されることになる。

0026

接着剤の塗布状態を変更するために、異なった形状のシム20を使用することができ、本実施形態も、スリット20bの形状が異なったシム20を使用することにより、基板2(4)への接着剤の塗布状態を変更することができるように構成されている。図3に示すシム20では、所定の間隔をおいた5本の帯として、接着剤を吐出させて塗布することができる。

0027

なお、口金部材26,28間にシム20を配置せず、口金部材26、28のみで吐出口の幅d1を維持する構造としてもよい。例えば、製造するロッドレンズアレイの品種変更が少ない場合には、接着剤の厚さを頻繁に変更することがなく、接着剤塗布装置10の移動速度や接着剤吐出ノズル16からの接着剤の吐出圧等を調整して、接着剤の断面形状の微調整を行うだけでよい。この場合には、あらかじめ設定した吐出口の幅d1となるように、口金部材26、28の対向する内面縦方向段差をつける等してもよい。

0028

図5に示されているように、2つの口金部材26、28は、先端(下端)の高さ位置が、段差h1だけ異なるように組み立てられている。詳細には、接着剤吐出ノズル16と基板2(4)との塗布方向の下流側に配置される口金部材28の下端(先端)が基板2(4)の塗布面に当接し、塗布方向の上流側に配置される口金部材26の下端(先端)が、口金部材28の下端(先端)より段差h1だけ上方に位置するように構成されている。

0029

このような構成によれば、段差h1を変化させることにより、吐出口16aの寸法(上下方向の長さ)が変化し、吐出口16aからの接着剤吐出量すなわち接着剤塗布量が変化する。このため、段差h1を変更することにより、吐出口16aからの接着剤吐出量を変化させて、基板2(4)に塗布される接着剤の厚さを調整することができる。

0030

本実施形態では、接着剤吐出ノズル16の先端面には、DLC(Diamond・Like・Carbon)等の低摩擦コーティングが施されている。このような構成によって、ノズルの先端面が、基板2(4)と接触しても摩擦抵抗を低減できるので基板2(4)にダメージが加えられることが抑制されるとともに、接触によって、口金部材28の下端が損傷を受けることも抑制される。

0031

次に、本実施形態の接着剤塗布装置による接着剤塗布工程を説明する。まず、所定量の湿気硬化型の接着剤を接着剤投入ポット12に投入し、これを接着剤吐出用ディスペンサガン14内に送出する。

0032

接着剤吐出用ディスペンサガン14への接着剤の送出は、圧縮空気不活性ガス等を接着剤投入ポット12に導入することによって行われる。本実施形態の接着剤塗布装置10では、接着剤投入ポット12に導入される気体の圧力は、所定の吐出量が保持できる範囲であれば良く、好ましくは0.05〜1MPa、より好ましくは0.10〜0.7MPaの範囲である。

0033

この圧力が高すぎると、接着剤投入ポット12等を耐圧容器で構成しなければならず、
且つ、高い圧力を維持するためにはコンプレッサー等の設置が必要となるため接着剤塗布装置が、複雑な構造となるため、大がかりな装置となりコストが上昇してしまう。一方、圧力が低すぎると所定の吐出量を維持することが困難になる。

0034

尚、接着剤の粘度が高く、接着剤投入ポット12内を加圧するだけでは十分に接着剤を接着剤吐出用ディスペンサガン14に送出することができないことがあるので、接着剤投入ポット12、接着剤吐出用ディスペンサガン14、接着剤吐出ノズル16およびノズル取付用プレート18は、適宜、80〜120℃に加熱できる構成とされているのがよい。接着剤の粘度は加熱した状態で2500〜5000[cP]となるのが好ましく、3000〜4000[cP]がより好ましい。

0035

接着剤吐出用ディスペンサガン14は、図示しない空気源によって開閉動作させられ、
接着剤吐出ノズル16に接着剤を供給する。接着剤吐出用ディスペンサガン14に代えて、ギヤポンプ等を用いて接着剤吐出ノズル16に接着剤を送る構成でもよい。

0036

本実施形態の接着剤塗布装置10では、口金部材28を、保持プレート22上に載置された基板2(4)の表面に押し当て、接着剤吐出ノズル16の吐出口16aから接着剤を吐出させながら、接着剤吐出ノズル16と保持プレート22とを相対移動させ、図5に矢印Aで示す塗布方向の上流側から下流側に向かって、接着剤を基板2(4)の表面に順次、塗布していく。

0037

基板2(4)への接着剤の塗布速度となる接着剤吐出ノズル16と保持プレート22の相対移動速度は、好ましくは1〜250mm/sec、更に好ましくは20〜100mm/secの範囲内である。

0038

本実施形態のように、口金部材28を基板2(4)の表面に接触させながら接着剤塗布を行う場合、弾力性が無いプレート上に基板2(4)を載置した状態で接着剤塗布を行うと、基板に向けて付勢されている接着剤吐出ノズル16が跳ね上がり、接着剤の厚さが均一にならず、塗布ムラが発生してしまうことがある。しかしながら、本実施形態では、基板保持面22aに弾力性を持たせているので、上述したような接着剤吐出ノズル16の跳ね上がりが防止される。

0039

次に、本発明の好ましい実施形態のロッドレンズアレイ(光伝送体アレイ)の製造方法を図面に沿って詳細に説明する。
まず、第1基板2の表面に第1接着剤を塗布する第1塗布工程を行う。第1塗布工程では、図6に示されているように、第1基板2の表面ほぼ全体に、例えば、上述した接着剤塗布装置10を用いて、第1接着剤30を、隙間S1は0.5〜2mm、好ましくは0.5〜1.5mmで、ピッチP(すなわちP=W1+S1=ロッドレンズの長さL+切断代)で、基板2の幅方向に延びる帯状に、複数本、塗布する。切断代は0.4〜0.6mmが好ましい。多数のロッドレンズアレイを得るためには短いほうが好ましく、刃を厚くして強度を確保できる点では長いほうが好ましい。

0040

全長3mm以上のレンズを製造する場合には、この幅に設定することにより、基板の反りを抑制して接着剤の充填量および逃げ代を確保することができるので好ましい。基板の表面に帯状ではなく面状に接着剤を塗布してもよいし、接着剤を塗布する代わりに、基板表面全体を覆うように粘着シートを載置してもよい。

0041

第1接着剤30の塗布時の厚さZ11は、図8に示すように、第1接着剤30を塗布した第1基板2の表面に直径Dのロッドレンズ6を押しつけて付着させたときの第1接着剤の厚さZ12が0.5D〜Dとなるように設定されていることが好ましい。

0042

Z11の計算方法を図8に沿って説明する。第1塗布工程において、第1接着剤30を塗布した第1基板2の表面に直径Dのロッドレンズ6を押しつけて付着させると、ロッドレンズ6間では第1接着剤の厚さが増大する。そこで、第1基板2の表面に面状に均一に第1接着剤30を塗布した状態でロッドレンズを押し付けて付着したとき、ロッドレンズ6間の厚さがロッドレンズ6の半径と等しくなる(即ち、隣接するロッドレンズ6間の空間が充填される)初期塗布厚みを基準厚さZ50とすると、断面図において、ロッドレンズ付着前後の接着剤の面積は等しいことになるので、以下の等式が成り立つ。
P×Z50=D/2×P−1/2×Π×(D/2)2
ここで、左辺はロッドレンズ付着前の接着剤の面積であり、右辺はロッドレンズ付着後の接着剤の面積を表す。
これをZ50について解くことにより、以下の式が得られる。

0043

実際には、第1接着剤30は帯状に第1基板2に塗布されているので、ロッドレンズ6を押しつけると第1接着剤30の一部はロッドレンズ6の軸線方向に沿って流れるため、ロッドレンズ6の押しつけ付着後に隣接するロッドレンズ6間の空間が充填される塗布厚さZ11としてはZ50の1.1以上2倍以下が好ましく、1.1以上1.5倍以下がより好ましく、1.1以上1.3倍以下が特に好ましい。通常、直径が100ないし1000μmのロッドレンズ6が使用される。

0044

具体的には、直径350μmのロッドレンズ6を使用し、ピッチ360μm(すなわち隣り合うロッドレンズ6の隙間が10μm)の場合で、基準厚さZ50は41μmとなるため、Z11は45μm以上82μm以下が好ましく、45μm以上62μm以下がより好ましく、45μm以上53μm以下がさらに好ましい。

0045

このように設定することによりロッドレンズの配列ムラが抑制される。但し、第1接着剤の塗布厚さが厚すぎるとロッドレンズを多数配列するための溝付平板へ第1接着剤が付着し、配列溝の破損、清掃回数が増え費用がかかり、また生産効率落ちるため、適度な接着剤塗布厚さとすることが望ましい。

0046

次に、図9に示すように、複数のロッドレンズ6を、配列プレート34の表面に並列状態で形成された複数のレンズ整列溝32内に収容させることによって並列配置させ、基板2の第1接着剤30が帯状に塗布されている面に付着させる。並列配置されているロッドレンズ6は、帯状に塗布された第1接着剤30が延びる方向と直交する方向(すなわち基板の奥行き方向)に延びるように配置されて、帯状に塗布された第1接着剤30に押しつけられ第1基板2に付着させられる(第1接着工程)。なお、図9では配列溝の断面はU字状(U−shape)であるが、V字状(V−shape)であってもコの字状(長方形)であっても円弧の一部であっても溝のない平坦面であってもよい。

0047

並列配置させられているロッドレンズ6の隙間すなわちレンズ整列溝32の隙間は、接着剤充填不良および埋設させる際の配列ムラを抑制するため1〜20μmが好ましく、10〜15μmがより好ましい。

0048

配列プレート34に並列配置したロッドレンズ6を、第1接着剤30が塗布された第1基板2に配列状態を維持したまま付着させる方法として、以下の2つが挙げられる。1つは、第1基板2を、第1接着剤30が塗布されている面が下方に向くように配置し、ロッドレンズ6を収容したレンズ整列溝32が上方に向くように配置された配列プレート34を下方から第1基板2に押しつけて、ロッドレンズ6を配列プレート34から第1基板2に付着させる方法であり、もう一つは、第1基板2を、第1接着剤30が塗布されている面が上方に向くように配置し、ロッドレンズ6を収容したレンズ整列溝32が下方に向くように配置された配列プレート34を上方から第1基板2に押しつけて、ロッドレンズ6を配列プレート34から第1基板2に付着させる方法であり、いずれでもよい。後者の方法では、配列プレート34のレンズ整列溝32にロッドレンズ6を保持する機構を設け、レンズ配列溝32が下方を向いた場合でも、レンズ整列溝32からロッドレンズ6が落下しないようにされている。

0049

ロッドレンズ6を、第1接着剤30が塗布された第1基板2に付着させた後はロッドレンズ6が付着した第1基板2を、好ましくは温度10℃〜40℃、湿度20%RH〜85%RHの環境下、更に好ましくは室温15℃〜25℃、湿度30%RH〜60%RHの環境下に8〜50時間放置して、第1接着剤30を十分に硬化させるのが良い。

0050

次いで、第2基板4の表面に、第2接着剤を塗布する第2塗布工程について説明する。ここで、本願発明者らが検討した結果、ロッドレンズアレイの第1基板側には空気溜りが殆ど発生せず、第2基板側に空気溜りが発生していることを見出した。これは、第1基板2とロッドレンズ6とを接着する場合には、第2基板が接着されていないため、噛み込んだ気泡を除去できる空隙が十分に空いているためであると考えられる。一方で、第2基板4を接着する場合には、噛み込んだ気泡が逃げる空間が殆ど無いために、ロッドレンズ6と第2基板4との間に空気溜りが発生してしまうと考えられる。そのために、空気溜りに起因するくぼみのないロッドレンズアレイを製造するためには、第2接着剤の塗布形状を厳密に制御する必要がある。

0051

具体的には、上述した接着剤塗布装置10を用いて、第2基板4の表面ほぼ全体に、第2接着剤36を、幅W2が0.8〜2.0mmで、ピッチP(すなわち、P=W2+隙間S2=L+切断代)で、厚さZ2が100〜250μmで、すなわち前記第1塗布工程と同一ピッチで、基板4の幅方向に延びる複数本の帯状に塗布する第2塗布工程を行う(図10)。なお、ロッドレンズアレイの製造を簡便にする観点から、本実施形態の説明においては、第1接着剤と第2接着剤との接着剤の塗布条件等を同一にした場合を説明しているが、第1接着剤の塗布形状は、第2接着剤とは異なり厳密に制御される必要はなく、種々に変更されても構わない。第2接着剤の塗布幅W2のより好ましい範囲は0.9〜1.8mmであり、さらに好ましい範囲は1.0〜1.5mmである、厚さZ2のより好ましい範囲は130〜230μmである。この条件で塗布した場合、帯状に塗布された第2接着剤の各帯が延びる方向と直交する方向における、各第2接着剤の帯の断面形状が凸形状(すなわち、該断面形状において、第2基板から離れる方向に向かって連続的に幅が減少する形状)とすることができ、製造後のロッドレンズアレイに空気溜りが発生することを抑制できる。なお、第2接着剤の断面形状は、上記の断面形状において、第2基板から離れる方向に向かって、連続的に幅が減少する形状であればどのような形状でもよく、釣鐘形状三角形半円多角形を半分に折り返したような形状等であってもよい。

0052

さらに、第2基板4の第2接着剤36が塗布された面を、第1基板2に付着されているロッドレンズ6に押しつけて第1接着剤30と第2接着剤36を接触させ、第1基板2の表面に並列配置されている複数のロッドレンズ6を第1および第2基板2、4で挟持してロッドレンズアレイ原板1を形成する第2接着工程を行う。このとき、第2基板4は、表面に帯状に塗布された接着剤36が、第1基板2に並列配置状態で付着させられている。そして、第2接着剤が延びる方向が、ロッドレンズ6が延びる方向と直交するように配置されて、第1基板2に付着されているロッドレンズ6に押しつけられる。

0053

この際、第2接着剤の断面形状が凸形状とされているために、第1基板2に付着されたロッドレンズ6と第2基板4とを接触させる際に、ロッドレンズ6と第2接着剤との間に空気を噛み込むことが抑制される。これにより、製造後のロッドレンズアレイに空気溜りが発生することを抑制することができる。そして、さらに第1基板2と第2基板4とを相対的に押圧し、接着剤30と36とが接触するように貼り合わせることで、第1および第2基板2、4と各ロッドレンズ6の間の空間は、各基板2、4に塗布された接着剤30、36によって充填され接着剤層8となる。なお、ロッドレンズアレイ原板1における接着剤層8は、第1接着剤および第2接着剤が塗布されたピッチを維持し、帯状の各接着剤層8間に隙間が残っていることが好ましい。接着剤30と36とはそれぞれのセンターが一致するように貼り合わせることが好ましい。

0054

その後、ロッドレンズアレイ原板1を、好ましくは温度10℃〜40℃、湿度20%RH〜85%RHの環境下、更に好ましくは室温15℃〜25℃、湿度30%RH〜60%RHの環境下に20〜60時間放置して、接着剤30、36を十分に硬化させるのが良い。原板のままでは、硬化しづらく、また炭酸ガスの発生のため原板が膨らんだ状態となるものもあるので切断後に完全に硬化させることが好ましい。

0055

さらに、ロッドレンズアレイ原板1を第2接着剤36が塗布された位置で第2接着剤36に沿って切断し第2接着剤36を分断する切断工程を行う。本実施形態では、図1に点線で示すように、ロッドレンズアレイ原板1を、原板2、4に帯状に塗布された接着剤30、36上で接着剤30,36が延びる方向に沿って、即ちロッドレンズ6が延びる方向に直交する方向に切断し、ロッドレンズアレイを形成する。

0056

得られたロッドレンズアレイは、好しくは温度50℃〜80℃、湿度80%RH〜95%RHの環境下に10〜100時間放置して、接着剤30,36を十分に硬化させるのが良い。その後、室温で1〜12時間養生し、40〜80℃の乾熱下で完全に硬化させることが好ましい。

0057

上述したように各基板2、4に接着剤30、36を塗布することにより、切断後の断面に発生する小さな空気溜り、または接着剤の過剰な充填による歩留の低下を抑制することができる。さらに、硬化後も接着剤間に十分な隙間を確保できるので、湿気硬化型接着剤を用いる場合に、硬化の際に接着剤から発生する炭酸ガスを逃しやすく、湿気が入りやすくなり、十分硬化させることができ、空気溜りが抑制できる。

0058

本実施形態によれば、接着剤を複数の帯状に塗布することで、ロッドレンズを加圧して接着剤に埋設する際または接着剤を塗布した基板を基板上に配列されたロッドレンズに加圧して貼合わせる際等に、空気溜りの発生を抑制することができる。その結果、仮接着工程や充填工程を追加することなく、ロッドレンズアレイを効率よく安価に、安定的に製造することができる。

0059

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

0060

例えば、上記実施形態では、接着剤として、湿気硬化型接着剤を使用したが、本発明においては、接着剤の性状は湿気硬化型に限定されず、他の接着剤を用いてもよい。
また、上記実施形態では、基板として平面基板を使用したが、本発明は溝付基板にも適応可能である。
ロッドレンズアレイ原板1を切断して得られたロッドレンズアレイは両端面を光軸に垂直に切削および/または研磨することにより、所望のレンズ長で端面が鏡面であるロッドレンズアレイが製造される。

0061

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
基板材として、ABS板を、接着剤の材料として湿気硬化型接着剤(積水化学社製エスダイン商品名))を使用した。接着剤を、接着剤塗布装置10の接着剤投入ポット12へ投入し、ポット内にエアー封入し約100℃、0.3MPaに加圧保持し、接着剤投入ポット12に連通した接着剤吐出ノズル16より吐出圧0.3MPaでシムの形状を1回塗布につき5本塗布する構造とし、幅4mm、接着剤間の隙間1.5mm、長さ242mm、厚さ(Z11)48〜51μmの帯状の第1接着剤を5.5mmピッチで6回、計30本ロッドレンズを固定する第1基板2の表面に直接塗布した。塗布装置の基板への第1接着剤塗布速度は100mm/secとした。

0062

次に、ロッドレンズ6を配列プレート(溝付平板)に吸引を行いながら多数本平行に配列し仮留めした。ロッドレンズ材として、円形断面の中心から外周部に向かって屈折率が連続的に低下する屈折率分布を有し、直径0.35mm、長さ166mm、中心屈折率1.497、屈折率分布定数0.865mm-1のプラスチック製ロッドレンズを使用した。

0063

第1接着剤を塗布した第1基板2を溝付平板に多数本平行に配列したロッドレンズ6の下方へ配置し、プレスを行い、ロッドレンズ6を第1基板2へ移し取った。プレスは、第1基板2をロッドレンズ6に押圧後、温度75℃にて1分間保持、続いて20℃にて1分間保持することにより行った。プレス面には、ロッドレンズを多数配列するための溝付平板の破損防止と、全面均一プレスするため、弾力性のある材質で構成した。

0064

プレス終了後、基板に固定された多数本平行に配列したロッドレンズを12時間養生硬化した。

0065

次に、他方の第2基板4の表面に、接着剤投入ポット12に連通し1回に5本の帯状の塗布が可能なシムを備えた接着剤吐出ノズル16より、第2接着剤を吐出圧0.25MPaで吐出させ、幅1.2mm、ピッチ5.5mm(第2接着剤間の隙間4.5mm)、長さ242mm、厚さ185〜195μmの帯状に、6回、計30本、直接、塗布した。塗布装置の基板への第2接着剤塗布速度は100mm/secとした。
この時塗布した接着剤の断面形状を3次元顕微鏡観察により観察した結果、図11に示す凸形状で、第2基板4から離れるに従い連続的に幅が減少する形状であった。

0066

養生硬化して固定された多数のロッドレンズ6が付着した第1基板2を、上述のように一方の表面に第2接着剤が帯状に塗布された第2基板4と貼り合わせて第1接着剤と第2接着剤を接触させ、同様の条件にてプレスし、ロッドレンズアレイ原板1を作製し、さらに24時間養生硬化を行った。
次いで、このロッドレンズアレイ原板1をロッドレンズ6に直交する方向に、5.5mmピッチで第1および第2接着剤が塗布された位置で双方の接着剤に沿って切断し、切断したロッドレンズアレイの両端面を光軸に垂直に鏡面研磨して、レンズ長4.4mmの複数本のロッドレンズアレイを作成した。

0067

顕微鏡を用いて、作製したロッドレンズアレイの断面の表面における接着剤層中に存在する空気溜りを調査した。空気溜りが存在するロッドレンズの個数の割合を表1に示す。表1に示すように、得られたロッドレンズアレイでは空気溜りは観測されなかった。

0068

(実施例2〜3)
表1に示すように接着剤の塗布幅を変更した以外は、実施例1と同様にしてロッドレンズアレイを製造し、接着剤層に存在する空気溜りを調査した。その結果を表1に示す。
(表1)

0069

(比較例1〜3)
表1のように接着剤を塗布した以外は実施例1と同様の方法でロッドレンズアレイを作製した。

0070

また、作製したロッドレンズアレイ断面の表面において顕微鏡観察にて、接着剤層にある空気溜りの有無を調査した。その結果を表1に示す。また、比較例3の条件で塗布された第2接着剤について、3次元顕微鏡観察により得られた断面形状を図12に示す。

0071

このように、接着剤の断面形状が、連続的に幅が減少する形状となっていない比較例においては、空気溜りの存在するアレイ個数が全体の30%程度あった。また、接着剤の塗布幅を幅0.5mmと狭くした比較例1では、接着剤が充填不足となった。

0072

2:第1基板
4:第2基板
6:ロッドレンズ
8:接着剤層
30:第1接着剤
34:配列プレート
36:第2接着剤

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