CN100339729C - 棒状透镜排列用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及棒状透镜阵列制造方法，该方法包括：形成在第1基板与第2基板之间至少暂时固定1列棒状透镜的阵列前躯体的工序；以密封剂密封沿上述棒状透镜的长方向的上述阵列前躯体的两侧端面的工序；向上述阵列前躯体的上述棒状透镜的长方向一端面供给粘接剂，对另一端侧进行减压，向上述阵列前躯体内充填上述粘接剂而形成棒状透镜阵列原板的工序；在上述粘接剂固化后，将上述棒状透镜阵列原板沿与上述棒状透镜垂直相交的方向切断形成棒状透镜阵列的工序。

Description

棒状透镜排列用夹具

本申请是本发明人于2004年1月29日提交的申请号为200410000459.8、发明名称为“棒状透镜阵列的制造方法、及该方法使用的排列用夹具、原板切断装置、端面切削装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及棒状透镜阵列制造用具，切断及切削技术。

背景技术

作为微型透镜的一种，两端面经镜面研磨的圆柱状的塑料制棒状透镜已为人所知。这样的塑料制棒状透镜，除了可单个使用以外，还以将多个棒状透镜排成一列并使其一体化的棒状透镜阵列的形态，作为在复印机、传真机、扫描仪及手提式扫描仪等使用的图形传感器用的光学元件，或者作为如以LED(发光二极管)为光源的LED打印机、使用液晶元件的液晶打印机以及采用EL元件的EL打印机等装置中的写设备使用。近年来，这种棒状透镜阵列还被应用在要求400dpi以上的高析像度的领域。

这种棒状透镜阵列例如可如下制造：将在排列夹具上紧密排列的多根棒状透镜阵列配置在两枚基板材料之间形成阵列前躯体；向该阵列前躯体的基板与各棒状透镜之间形成的空间充填粘接剂并使之固化，构成棒状透镜阵列原板；粘接剂固化后，将该棒状透镜阵列原板按设定长度切断，成为棒状透镜阵列。进一步，对棒状透镜阵列的端面进行切削加工。

在这样的制造方法中，在排列夹具上设抽吸装置，通过该抽吸装置将棒状透镜吸附在夹具上的同时，并列配置棒状透镜(参照日本公开专利公报特开2001-27713号的第0036段、0037段)。

向基板与各棒状透镜之间形成的空间充填粘接剂通过如下方式进行：将各棒状透镜的端面露出的一侧的端面浸渍在粘接剂中，抽吸另一端侧(参见日本公开专利公报特开2001-27713号的第0045段及图4)。

还有，将棒状透镜阵列原板以旋转的切刀沿与棒状透镜垂直相交的方向切断，形成棒状透镜阵列(参见日本公开专利公报特开平6-59101号)。

然后，对如此得到的棒状透镜阵列，以切削等方式对其作为光传输面的端面进行镜面加工，以加工成高精度的平面。由于光传输面的精度对棒状透镜阵列光学性能影响很大，所以将为光传输面的棒状透镜阵列的端面加工成高精度的平面在棒状透镜阵列的生产工序中是极其重要的。

作为进行此类加工的装置，有人提出如下装置(侧面刃铣刀(sidecutter)装置)：该装置具备与棒状透镜阵列的端面平行的旋转轴，使安装在该旋转轴的外周上的切削刀旋转的同时使旋转轴和棒状透镜阵列相对移动，通过切削刀切削棒状透镜阵列的端面；或者如下装置(直线切削装置)，该装置在使固定切削刀与棒状透镜阵列的端面相接的状态下，使切削刀和棒状透镜阵列相对移动，切去棒状透镜阵列的端面。(参见日本公开专利公报特开平11-156628号的第0009段、0015段及图1等)

但是，在上述制造方法中，存在如下问题：即，虽然可以制造适应高析像度的棒状透镜阵列，但是成品率低、生产效率差。

还有，随着对棒状透镜阵列要求的光学性能不断提高，开发出了使用大口径的棒状透镜的棒状透镜阵列。在这样棒状透镜阵列中，由于不仅棒状透镜本身而且将棒状透镜支撑在其间的基板也变厚，所以棒状透镜阵列原板整体的厚度增大。其结果，对于将棒状透镜阵列原板切断成棒状透镜阵列的棒状透镜阵列原板切断装置，提出了将各种厚度的棒状透镜阵列原板迅速而准确地切断这一要求。

进一步，对于如上述的侧面刃铣刀装置，由于会在切削的端面形成与切削刀的圆形轨道的曲率(半径)相对应的凹凸，所以为了将端面加工成高精度的平面，必须将切削刀安装在具有极大的旋转半径的轮(wheel)上，使其沿曲率极大的圆形轨道旋转。但是，要使巨大的轮高速旋转，势必带来装置变大、成本及占用空间等增大的问题。

再有，对于直线切削装置，由于其切削刀与棒状透镜阵列的相对移动速度慢，切削深度超过大约10μm后，会发生被称为″震颤(chattering)″的波状的微小损伤，所以必须进行微米级的切削刃位置调整。然而，在切削连续进行的批量生产工序中，存在如下问题，即，由于热膨胀等外在因素，在设定位置发生错位，难以安定地实施高精度的平面。

这样的问题，在加工要求高精度的平面加工的棒状透镜阵列以外的工件的端面时也会产生。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供一种可提高成品率的棒状透镜阵列制造方法。

本发明的目的还在于提供一种可准确地切断各种厚度的棒状透镜阵列原板的棒状透镜阵列原板切断装置。

进一步，本发明的目的还在于提供一种能够以简单的构成将棒状透镜阵列等工件的端面加工成高精度的平面的端面加工装置。

本申请的发明人发现，如上述的制造方法中成品率低的原因之一在于：在向基板材料与各棒状透镜之间形成的空间充填粘接剂的工序中，粘接剂不能均匀充填，正是这一发现，导致完成本发明。

根据本发明提供一种棒状透镜阵列制造方法，该方法是在第1基板与第2基板之间平行排列多根棒状透镜这一构造的棒状透镜阵列的制造方法，其特征在于，包括：形成在第1基板与第2基板之间至少暂时固定1列棒状透镜的阵列前躯体的工序；以密封剂密封沿上述棒状透镜的长方向的上述阵列前躯体的两侧端面的工序；向上述阵列前躯体的上述棒状透镜的长方向一端面供给粘接剂，对另一端侧进行减压，向上述阵列前躯体内充填上述粘接剂而形成棒状透镜阵列原板的工序；在上述粘接剂固化后，将上述棒状透镜阵列原板沿与上述棒状透镜垂直相交的方向切断形成棒状透镜阵列的工序。

根据这样的构成，由于阵列前躯体的两侧端面被密封，所以可防止从两侧端面的泄漏，向一端而供给的粘接剂由于另一端侧的减压而均匀地充填在基板与各棒状透镜之间形成的空间内。

根据本发明的较佳实施例，形成上述阵列前躯体的工序包括：将多根棒状透镜向排列用夹具抽吸的同时并列配置在设有抽吸装置的排列用夹具上形成第1段棒状透镜列的工序；将多根棒状透镜并列配置在上述第1段棒状透镜列上形成第2段棒状透镜列的工序；在第1基板材的一面与上述排列用夹具上的第2段棒状透镜列之间配置粘接剂，将上述第2段棒状透镜列转载到第1基板上并暂时固定的工序；在暂时固定于上述第1基板材上的上述第2段棒状透镜列的表面与残留在上述排列用夹具上的第1段棒状透镜列之间配置粘接剂，将上述第1段棒状透镜列转载到第2段棒状透镜列上并暂时固定的工序；在暂时固定于上述第2段棒状透镜列上的上述第1段棒状透镜列与第2基板材的一面之间配置粘接剂，将上述第1段棒状透镜列和上述第2基板材暂时固定的工序。

根据本发明的另一较佳实施例，形成上述阵列前躯体的工序包括：将多根棒状透镜朝向排列用夹具抽吸的同时并列配置在设有抽吸装置的排列用夹具上将形成1列棒状透镜列的工序；在第1基板材的一面与上述排列用夹具上的棒状透镜列之间配置粘接剂，将上述棒状透镜列转载到第1基板材上并暂时固定的工序；在上述棒状透镜列与第2基板材的一面之间配置粘接剂，将上述棒状透镜列和上述第2基板材暂时固定的工序。

根据本发明的另一较佳实施例，上述棒状透镜阵列制造方法，还包括暂时固定上述第2基板后沿使上述第1与第2基板材接近的方向施加负荷的工序。

根据本发明的另一较佳实施例，上述棒状透镜阵列制造方法，还包括在上述第1与第2基板材的里面张贴保护膜的工序。

根据本发明的另一较佳实施例，上述排列用夹具包括：并列配置上述棒状透镜的载置部；形成于该载置部的整个表面，沿与上述棒状透镜延伸的方向垂直相交的方向延伸而配置的多个长孔；使该长孔与抽吸装置连接的连接装置。

根据这样的构成，由于可以准确而迅速地在载置部上排列棒状透镜，所以可以提高制造的棒状透镜阵列的成品率及生产性。

根据本发明的另一较佳实施例，上述棒状透镜具有略呈圆形的截面形状，上述长孔的宽度设定为比上述棒状透镜的直径小。

根据这样的构成，可以更加准确而迅速地在载置部上排列棒状透镜。

根据本发明的另一较佳实施例，上述各长孔沿与上述棒状透镜延伸的方向垂直相交的方向呈纵列状态配置，相邻的列配置成在长度方向上相互错开长孔的长度的一半的距离。

根据本发明的另一较佳实施例，切断上述棒状透镜阵列原板的工序，使用旋转刀切断上述棒状透镜阵列原板；在上述棒状透镜阵列原板厚不足给定的厚度时，旋转驱动上述旋转刀沿上述旋转刀的切削刃从下方接触上述棒状透镜阵列原板的第1旋转方向切断上述棒状透镜阵列原板；当上述棒状透镜阵列原板的厚度在上述给定厚度以上时，旋转驱动上述旋转刀沿上述旋转刀的切削刃从上方接触上述棒状透镜阵列原板的第2旋转方向切断上述棒状透镜阵列原板。

因此，在上述棒状透镜阵列原板的厚度达不到给定的厚度时，棒状透镜阵列原板通过沿相对于刀具前进方向刀具的旋转向切断物的上侧挺出的旋转方向旋转的旋转刀即通过所谓的上切方式被切断。

而当上述棒状透镜阵列原板的厚度在上述给定厚度以上时，则通过沿相对于刀具前进方向刀具的旋转向切断物的下侧挺出的旋转方向旋转的旋转刀即通过所谓下切方式被切断。

根据这样的构成，由于可以得到与切断的棒状透镜阵列原板的厚度相适应的旋转刀的旋转方向，所以无论其厚度如何都可以准确地切断棒状透镜阵列原板。

根据本发明的另一较佳实施例，在上述棒状透镜阵列原板的厚度达不到给定厚度时，使用切槽铣刀作上述旋转刀；在上述棒状透镜阵列原板的厚度在上述给定的厚度以上时，使用切屑刀(chip saw)作上述旋转刀。

根据本发明的另一较佳实施例，上述给定厚度约为1.5mm。

根据本发明的另一较佳实施例，上述棒状透镜阵列制造方法，还包括切削上述被切断的棒状透镜阵列的端面的工序。

根据本发明的另一较佳实施例，切削上述棒状透镜阵列端面的工序，通过沿圆形轨道旋转的切削刀切削棒状透镜阵列的垂直于棒状透镜的中心轴的端面；上述旋转的旋转轴配置在与上述端面及棒状透镜的排列方向垂直相交的垂直平面内，与上述端面成90°+α°角；在上述切削刃最接近上述端面的位置切削配置成与旋转的切线方向平行的上述端面。

根据这样的构成，切削刀沿倾斜的圆形轨道旋转，接近并接触应该切削工件的端面并切削端面。因此，由于在与端面垂直相交的方向上的切削刀的轨迹的曲率半径变大，所以无须增大轮的大小，也可将端面加工成高精度的平面。另外，由于可增大切削深度，所以切削刃的调整是容易的。

根据本发明的另一较佳实施例，上述α满足下式：-10＜α＜10。其中α也可为负值。当α为正时，切削刀在圆形轨道的下端，当α为负时，在圆形轨道的上端，与应该切削的端面接触并进行切削。

根据本发明的另一较佳实施例，上述切削刀的切削刃配置成：相对上述圆形轨道的轨道面倾斜α°而延伸以便与上述端面平行。

根据本发明的另一较佳实施例，上述切削刀的切削刃配置成从旋转的板状部件的表面突出。上述板状部件最好是圆盘形。

根据本发明的另一较佳实施例，上述切削刀的切削刃配置成：沿上述旋转的径向向外，与上述端面的宽度相比向长方向延伸。根据该构成，可以实现均匀切削。

根据本发明的另一较佳实施例，上述切削刀安装在上述板状部件的周缘部。根据这样的构成，可以增大在与端面垂直相交的方向上的切削刀的轨迹的曲率半径。

根据本发明的另一较佳实施例，提供一种棒状透镜排列用夹具，该夹具是在两枚基板之间平行排列多根棒状透镜的棒状透镜阵列的制造中使用的夹具，其特征在于，具备：并列配置上述棒状透镜的载置部；形成于该载置部的整个表面，沿与上述棒状透镜延伸的方向垂直相交的方向延伸而配置的多个长孔；使该长孔与真空泵连接的本体内部的通路。

本申请的发明人发现，如上述的制造方法中成品率低的原因之一在于：在把棒状透镜配置在两枚基板间之前，配置在排列夹具上时，难以正准地排列棒状透镜。正是这一发现，导致完成本发明。

根据这样的构成，由于可以准确而迅速地将棒状透镜排列在载置部上，所以可以提高制造的棒状透镜的成品率及生产性。

根据本发明的其它实施例，提供一种棒状透镜阵列原板切断装置，该装置是将棒状透镜平行排列于两枚基板之间的棒状透镜阵列原板用旋转刀切断的棒状透镜阵列原板切断装置，其特征在于具备驱动上述旋转刀旋转的驱动装置；在上述棒状透镜阵列原板的厚度没有达到给定厚度时，上述驱动装置驱动上述旋转刀按上述旋转刀的切削刃从下方接触上述棒状透镜阵列原板的第1旋转方向旋转，来切断上述棒状透镜阵列原板；在上述棒状透镜阵列原板的厚度在给定厚度以上时，上述驱动装置驱动上述旋转刀按上述旋转刀的切削刃从上方接触上述棒状透镜阵列原板的第2旋转方向旋转，来切断上述棒状透镜阵列原板。

因此，在上述棒状透镜阵列原板的厚度没有达到给定厚度时，棒状透镜阵列原板通过沿相对于刀具前进方向刀具的旋转向切断物上侧挺出的旋转方向旋转的旋转刀即所谓的上切方式被切断。

而在上述棒状透镜阵列原板的厚度在给定厚度以上时，则通过沿相对于刀具前进方向刀具的旋转向切断物下侧挺出的旋转方向旋转的旋转刀即所谓的下切方式被切断。

根据这样的构成，由于可以得到与要切断的棒状透镜阵列原板的厚度相适应的旋转刀的旋转方向，所以无论其厚度如何都可以准确地切断棒状透镜阵列原板。

根据本发明的其它实施例，提供一种棒状透镜阵列原板的切断方法，该方法是将多根棒状透镜平行排列于两片基板之间的棒状透镜阵列原板用旋转刀切断的棒状透镜阵列原板的切断方法，其特征在于，在上述棒状透镜阵列原板的厚度没有达到给定厚度时，驱动上述旋转刀沿上述旋转刀的切削刃从下方接触上述棒状透镜阵列原板的第1旋转方向旋转，来切断上述棒状透镜阵列原板；在上述棒状透镜阵列原板的厚度在给定厚度以上时，驱动上述旋转刀沿上述旋转刀的切削刃从上方接触上述棒状透镜阵列原板的第2旋转方向旋转，来切断上述棒状透镜阵列原板。

综上所述，根据本发明，可以提供能够提高成品率的棒状透镜阵列制造方法。

还有，根据本发明，还可以提供能够提高棒状透镜阵列成品率的棒状透镜排列用夹具。

还有，根据本发明，还可以提供能够准确地切断各种厚度不同的棒状透镜阵列原板的棒状透镜阵列原板切断装置。

进一步，根据本发明，还可以以简单构成，提供将工件的端面加工成高精度的平面的端面加工装置。

附图说明

图1是以本发明的较佳实施例的棒状透镜阵列的制造方法制造出的棒状透镜阵列的概况立体图；

图2是概略地表示在本发明的实施例的制造方法中使用的棒状透镜排列用夹具(排列台)的构成的图；

图3是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图4是表示在本发明的实施例的制造方法中使用的棒状透镜排列用夹具的载置部的构成的图；

图5是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图6是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图7是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图8是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图9是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图10是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图11是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图12是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图13是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图14是用于说明本发明的实施例的棒状透镜阵列的制造方法的工序的图；

图15是根据本发明的另一实施例的棒状透镜阵列的制造方法制造的棒状透镜阵列原板的立体图；

图16是根据本发明的另一实施例的棒状透镜阵列的制造方法制造的棒状透镜阵列的立体图；

图17是表示本发明的实施例的棒状透镜阵列原板切断装置的构成的概况主视图；

图18是用于表示图17的棒状透镜阵列原板切断装置中的棒状透镜阵列原板与切削刀的位置关系的立体图；

图19是切槽铣刀的侧面示意图；

图20是切屑刀的侧面示意图；

图21是表示本发明的较佳实施例的端面切削装置的结构的概况立体图；

图22是表示切刀的结构及切刀与排列体的位置关系的侧面示意图；

图23是表示切刀的结构及切刀与排列体的位置关系的平面示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的较佳实施例的棒状透镜阵列的制造方法。首先，对通过本发明的较佳实施例的棒状透镜阵列的制造方法制造的棒状透镜阵列1的结构进行说明。图1表示根据本发明的最佳实施例的棒状透镜阵列的制造方法制造的棒状透镜阵列1的一部分的概况立体图。

如图1所示，在第1与第2基板2′、4′之间配置有多根圆柱形塑料制棒状透镜6；在第1与第2基板2′、4′和各棒状透镜6之间的空间内充填有粘接剂8，各棒状透镜6被固定在第1与第2基板2′、4′之间。

作为第1与第2基板2′、4′，可以采用含有碳黑、染料等遮光剂的苯酚树脂、ABS树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂的板材等。

各棒状透镜6呈圆柱形，以并列状态配置成沿第1及第2基板2′、4′延伸的两棒状透镜列。该两棒状透镜列配置成：一方的棒状透镜列相对另一方的棒状透镜列，在棒状透镜列延伸的方向上偏移相当于棒状透镜半径的距离。即两列棒状透镜列层叠排列成圆柱堆积状。

虽然在本实施例中棒状透镜6的直径为0.35mm，但是本发明可适用于使用直径范围在0.1-0.7mm的棒状透镜的棒状透镜阵列1的制造。

棒状透镜6是将具有某折射率分布的塑料制棒状透镜切断的部件，该某折射率分布是指从圆形截面的中心向外周部折射率连续地降低。

下面说明本发明的较佳实施例的棒状透镜阵列1的制造方法。图2是概略地表示在本实施例的制造方法中使用的棒状透镜排列用夹具(排列台)的构成的图。

如图2所示，排列用夹具10具备本体12、和配置在本体12上的载置部14。载置部14的表面是平坦的，遍及整个表面形成有多个长孔16。各长孔16通过形成于本体12内部的通路(图中省略)与外部的真空泵连接，以便能够将载置于载置部14上的部件吸附固定在载置部14的表面。

从表面精加工状态(光滑性)及耐蚀性观点考虑，载置部14最好用铝、不锈钢等金属制作，另外也可使用铁或塑料等非金属材料。

如图3所示，按设定长度(如160mm左右)切断的棒状透镜18以大致紧密接触的状态并列地没有缝隙地铺放在载置部14上。棒状透镜18是切断后成为棒状透镜6的部件，是按设定长度(如160mm左右)切断的公知的塑料制棒状透镜。棒状透镜18也具有折射率从圆形截面的中心向外周部连续地降低的折射率分布。

作为塑料材料，最好采用玻璃化转移温度Tg为60℃以上的材料。如果玻璃化转移温度过低，则棒状透镜阵列1的耐热性可能会不足，或者难以选择充填于内部的粘接剂8。

塑料材料例如可选用聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯与其他单体的共聚物。这里的其他单体可以是：(甲基)丙烯酸-2，2，3，3-四氟丙酯、(甲基)丙烯酸-2，2，3，3，4，4，5-八氟戊酯、(甲基)丙烯酸-2，2，3，4，4，4，4-六氟丁酯、(甲基)丙烯酸-2，2，2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸氟化烷基酯)(折射率n＝1.37-1.44)；还可以是折射率为1.43-1.62的(甲基)丙烯酸类，譬如(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、(甲基)丙烯酸烷撑二醇酯、三羟甲基丙烷、二或三-(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇-二、三或四-(甲基)丙烯酸酯、二甘油四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、其他如二甘醇二烯丙基碳酸酯基、聚(甲基)丙烯酸氟化烷撑二醇酯等等。

载置部14的各长孔16如下配置：其长轴沿与以并列状态铺满在载置部14上的棒状透镜18延伸的方向垂直相交的方向延伸(参见图4)。长孔16宽度W设定为比棒状透镜18的直径d小。在本实施例中，棒状透镜18直径d为0.35mm，长孔16的宽度W设为0.3mm。另外，长孔16的长度L设定为0.8mm。

各长孔16以纵列状态配置成沿与并列配置的棒状透镜18延伸的方向垂直相交的方向延伸的列。相邻的长孔列配置成：在长度方向上相互错开至少相当于长孔16的一半长度的距离。在本实施例中，在同一列内相邻的长孔16的间隔a设定为0.2mm，相邻的长孔列间的间隔b设定为4.7mm以下。

长孔16可以通过由高速轴(spindle)进行的机械加工、放电成型加工、蚀刻等加工。另外，在采用蚀刻的场合，例如可以通过对多块同一形状的薄板进行加工，然后通过扩散接合等粘贴起来制作。

在本实施例的制造方法中，使真空泵动作，从长孔16抽吸空气的同时，如图3所示，在载置部14上，将棒状透镜18以大致紧密接触的状态并列地没有间隔地铺放成一列，形成第1段棒状透镜列20。此时，在载置部14上配置限制棒状透镜18的位置的限位板22及23，以对棒状透镜18的偏斜进行校正的同时，进行长度方向上的定位。

由于通过由真空泵进行的抽吸被吸向载置部14，所以棒状透镜18在被定位后难以错位。另外，为了除去因静电等附着在载置部14上的异物，最好在铺设棒状透镜18之前向载置部14吹除电空气。

在本实施例中，作为棒状透镜，采用直径0.35mm、长166mm、中心折射率1.497、折射率分布常数0.865mm^-1的塑料制折射率分布型棒状透镜。

接下来，在第1段棒状透镜列20的上方以大致紧密接触的状态并列配置并铺满多个棒状透镜18，形成第2段棒状透镜列24(参见图5)。第2段棒状透镜列24的棒状透镜18相对于第1段棒状透镜列20的棒状透镜18配置成圆柱堆积状。第2段棒状透镜列24的棒状透镜18从第1段棒状透镜列20内相邻棒状透镜18之间的微小间隙而被抽吸。

接下来，将第2段棒状透镜列24转载并暂时固定在切断后成为第1基板2′的第1基板材2上。在该转载工序之前，在第1基板材料2的一面(里面)粘贴保护膜26(见图6)，而在另一面涂敷筋状粘接剂28(参见图7)。在本实施例中，作为第1基板材2，采用长240mm、宽170mm、厚0.3mm的黑色酚醛塑料板。该酚醛塑料板，为防止其弯曲，在使用之前一直是放上5kgw配重静置于恒温恒湿室内保管。

保护膜26最好采用氯乙稀薄膜、聚烯烃薄膜、聚乙烯薄膜等。保护膜26，也可以是在一面涂粘接剂而成的膜。该粘接剂的粘接力最好是后续从基板材料除去薄膜时能够容易剥下薄膜这种程度的粘接力。在本实施例中使用具有自动密接性的厚0.8mm的PVC薄膜制印刷电路板用掩盖胶带(商品名称为”エレツプマスキングシ一トN-380”，日东电工制)。保护膜26的自基板材料2露出的部分可以手动或自动修剪。

粘接剂28只要具有能够从排列用夹具10剥离平行排列的棒状透镜列20这种程度的粘接力即可，最好是能够涂成带状或筋状的粘接剂。具体而言，最好系喷雾式粘接剂、热融式粘接剂等。视粘接剂种类可采用涂层或喷雾进行涂敷。在本实施例中采用为水性感压粘接剂的喷雾式粘接剂(商品名称为”スプレ一式ポストイツト”，斯理邦德公司制)。

把第1基板材料2的涂有粘接剂28的面覆盖到排列用夹具10上的第2段棒状透镜列24的设定位置(参见图8)，将第2段棒状透镜列24转载并暂时固定在第1基板材2上(参见图9)。

接下来，在残留在排列用夹具10上的第1段棒状透镜列20的上面涂敷粘接剂30(参见图9)。也可以将粘接剂涂敷到已转载到第1基板材料2上的第2段棒状透镜列24的表面。

接下来，使转载了第2段棒状透镜列24的一侧的面朝下，使转载了第2段棒状透镜列24的第1基板材料2与残留在排列用夹具10上的第1段棒状透镜列20重合。这时，第1基板材料2在第1段棒状透镜列20相对于第2段棒状透镜列24构成圆柱堆积的位置与第1段棒状透镜列20重合。

接下来，关闭真空泵，连同第1基板材料2与第2段棒状透镜列24将相对于第2段棒状透镜列24呈圆柱堆积状态的第1段棒状透镜列20从载置部14剥离。

接下来，将与第1基板材料2同样一面贴有保护膜26而另一面筋状地涂敷粘接剂28的与第1基板材料2同样的第2基板材料4，重合到圆柱堆积状态的第1段棒状透镜列20上，得到阵列前躯体32(图11)。

把多枚如此得到的阵列前躯体32重叠到一起成为阵列前躯体块33，沿使第1基板材料2与第2基板材料4接近的方向施加一定负荷(参见图12)，以消除呈圆柱堆积状的棒状透镜间的间隙，使其紧密接触。重复层叠的枚数，从提高生产性角度考虑当然是越多越好，但是，最好在考虑作业人员容易处理的块尺寸及重量等的基础上，在制造现场适当确定。

接下来，用密封剂密封沿各阵列前躯体32的棒状透镜18的长度方向的两侧端面34，形成密封部36。用于密封的粘接剂没有特别限定，只要是具有阻止空气流动的作用、不侵犯注入内部的粘接剂者即可。在本实施例中使用硅类粘接剂(“セメダインス一パ一X”，Cemedine公司制)。

使密封部固化后，把阵列前躯体块33的棒状透镜18的端面露出的一端浸渍在置于容器中的液态粘接剂8中(参见图13)，而在其另一端安装与真空泵连接的减压用罩38(参见图14)，通过使真空泵动作，向第1、及2基板材2、4与棒状透镜18之间所形成的空间充填粘接剂8。

由于各阵列前躯体32的两侧端面34被密封，所以不会从两侧端面34产生泄漏。另外，由于在层叠的各阵列前躯体32的基板材2、4之间存在保护膜，所以阵列前躯体32之间不生成间隙，粘接剂不进入该部分。

充填后，施加以一定负荷、静置，使粘接剂重合固化，据此，使各阵列前躯体32成为在第1基板材料2与第2基板材料4之间，棒状透镜18相互之间以及棒状透镜18与第1、2基板材料2、4之间被粘接固定的棒状透镜阵列原板。

作为粘接剂8，使用如环氧类或硅类的紫外线固化型或反应型的液态粘接剂。还有，在这些粘接剂中，含有碳黑、染料等作为遮光剂。另外，由于充填在基板材料2、4与棒状透镜6之间狭窄的间隙，所以粘接剂8以低粘度的为宜。尤其是，在粘接剂注入温度下，具有小于等于100Pa·s(1000Poise)的粘度为宜。在本实施例中，把在2液反应型环氧类粘接剂(“エピフオ一ム”，索马尔公司制)中混合了0.5w％碳黑的产物用做充填的粘接剂。

接下来，以保护膜间的接合面为界分离阵列前躯体块33，分离成单体的棒状透镜阵列原板。从分离的单体棒状透镜阵列1的基板表面剥离保护膜，再按设定长度切成棒状透镜阵列1。最后，通过切削处理等对棒状透镜阵列1的端面进行镜面精加工，得到可以作为成像系统使用的棒状透镜阵列1。

在上述实施例中，在把两段棒状透镜列暂时固定在第1基板材上之后重叠第2基板材料的方法，但是也可采用这样的方法：分别在各基板材料上暂时固定1段棒状透镜列，然后把这样的两个基板材重合，形成阵列前躯体。

另外，虽然上述实施例是在内部配置2列棒状透镜的棒状透镜阵列的制造方法，但是本发明也可以适用于棒状透镜仅1列(1段)的棒状透镜阵列。

在这样的棒状透镜阵列制造中，把载置部14上的1段棒状透镜列转载到第1基板材料2上，将第2基板4重叠在转载到该第1基板材料2上的棒状透镜列上，形成阵列前躯体。进一步，充填粘接剂8，则可制造出将1列(1段)棒状透镜18配置在第1基板材料2与第2基板材料4之间的棒状透镜阵列原板40(参见图15)。

接下来，对棒状透镜阵列原板40的切断进行说明。以切断在两基板材料之间配置1列(1段)棒状透镜18的棒状透镜阵列原板40(参见图15)得到图16所示的棒状透镜阵列42的情形为例对棒状透镜阵列原板的切断进行说明。

图17是表示本实施例的棒状透镜阵列制造中使用的棒状透镜阵列原板切断装置44的结构的概况主视图。图18是用于表示棒状透镜阵列原板切断装置中的棒状透镜阵列原板与切削刀的位置关系的立体图。因此，在图18中，省略了图17所示的棒状透镜阵列原板切断装置44的构成部件的一部分。

如图18所示，通过棒状透镜阵列原板切断装置44切断的棒状透镜阵列原板40，是一种中间品；该中间品以与基板2、4的宽度大致相等的长度被切断的塑料制棒状透镜6以并列状态固定在其宽度数倍于所制造的棒状透镜阵列42的宽度W的两枚基板材料2、4之间。

本实施例的棒状透镜阵列原板切断装置44是用于将棒状透镜阵列原板40按给定宽w切断而分割成单体的棒状透镜阵列42的装置。

如图17所示，棒状透镜阵列原板切断装置44具备：切断棒状透镜阵列原板40的圆盘状旋转刀46、驱动旋转刀46旋转的马达48。旋转刀46可自由拆卸地安装在马达48的输出轴50上。马达48通过开关切换可正反转。

面对马达48，配置有载置切断的棒状透镜阵列原板40的工作台52。工作台52配置成其前端缘与旋转刀46平行。在工作台52的上方配置有夹紧部件54。夹紧部件54与配置在工作台52的下方的液压缸56连结，可以在将载置在工作台52上的棒状透镜阵列原板40夹紧在工作台52上的下方位置和将棒状透镜阵列原板40释放的上方位置之间移动。

在本实施例的棒状透镜阵列原板切断装置44中，将棒状透镜阵列原板40载置在工作台52上，该棒状透镜阵列原板40被切断的部分从工作台52的前端突出给定量，通过夹紧部件54将棒状透镜阵列原板40固定在工作台52上。此时，棒状透镜阵列原板40在工作台52上的位置被设定成单体的棒状透镜阵列42被旋转刀46切断。

接下来，使旋转的旋转刀46相对棒状透镜阵列原板40移动，如图18所示，将棒状透镜阵列原板40前端切断宽w的量，切落单体的棒状透镜阵列42。之后，使液压缸56动作，使夹紧部件54上升，解除对棒状透镜阵列原板40的夹紧，将棒状透镜阵列原板40向旋转刀46方向推出给定距离(w+刀厚)。

接下来，使液压缸56动作，使夹紧部件54下降，将棒状透镜阵列原板40夹紧，再次，通过旋转刀46，将棒状透镜阵列原板40的前端切断宽w的量，切落单体的棒状透镜阵列42。反复进行这一过程。

在本实施例的棒状透镜阵列原板切断装置44中，可以根据棒状透镜阵列原板40的厚度改变旋转刀46的类型及旋转方向。即，当棒状透镜阵列原板40的厚度没有达到1.5mm或者在0.8mm以上不足1.5mm时，使用图19所示切槽铣刀46a作为旋转刀46。

进一步，通过马达48的开关切换，驱动切槽铣刀46a沿切槽铣刀46a从下方接触棒状透镜阵列原板40的图19中剪头A所示的第1旋转方向旋转，切断棒状透镜阵列原板40。因此，棒状透镜阵列原板40被通过沿相对于刀具前进方向刀具的旋转向切断物的上侧挺出的旋转方向旋转的切槽铣刀46a即所谓上切方式切断。

另一方面，在棒状透镜阵列原板40的厚度在1.5mm以上或在1.5mm以上不足5mm时，使用图20所示的带超硬切削刃块的切屑刀46b作为旋转刀46。切屑刀46b的厚度例如为0.5mm。

进一步，通过马达48的开关切换，驱动切屑刀46b沿切屑刀46b从上方接触棒状透镜阵列原板40的图20中剪头B所示的第2方向旋转，切断棒状透镜阵列原板40。因此，棒状透镜阵列原板40被通过沿相对于刀具前进方向刀具的旋转向切断物的下侧挺出的旋转方向旋转的旋转刀即所谓下切方式切断。

根据具有上述结构的本实施例的棒状透镜阵列原板切断装置44，由于通过适应于被切断的棒状透镜阵列原板40的厚度的刀具、旋转方向来进行切断，所以可以迅速而准确地进行棒状透镜阵列原板40的切断。

虽然上述实施例中采用的是使旋转刀46相对棒状透镜阵列原板40移动的结构，但是也可采用使棒状透镜阵列原板40相对旋转刀46移动的结构、或者是使旋转刀46和棒状透镜阵列原板40两者移动的结构。

在本实施例的棒状透镜阵列制造中，接下来，通过端面切削装置对棒状透镜阵列42的端面切削，进行镜面精加工。下面对该棒状透镜阵列的切削进行说明。

如图16所示，棒状透镜阵列42具有多根塑料制棒状透镜6以排列状态通过粘接剂8固定在基板4’、6’之间的结构。在棒状透镜阵列42中，与塑料棒状透镜6的中心轴垂直的端面即塑料棒状透镜6的端面露出的棒状透镜阵列的面42a成为实施切削加工的端面。

图21是模式地表示端面切削装置58的结构的概略立体图。

在本实施例的端面切削装置58中，将棒状透镜阵列42面向同一方向叠放配置而构成排列体60，切削该排列体60的端面60a。

如图21所示，端面切削装置58具备轨道形的导向单元62、可以通过图中未示出的驱动机构而在导向单元62上移动的排列体固定单元64。排列体固定单元64具备用于固定排列体60的固定夹件66。固定夹件66固定排列体60，使排列体60的端面60a即各棒状透镜阵列42的端面42a与导向单元62延伸的方向平行而配置。

端面切削装置58还具有切削排列体60的端面60a的切削装置68。图22是表示切削装置68的结构及切削装置68与排列体60的位置关系的侧面示意图，图23是平面示意图。

如图22所示，切削装置68具备驱动用马达70、安装在马达70的输出轴72的前端的旋转的圆盘状刀架74、安装在刀架74上的切削刀76。

如图23所示，切削刀76安装在形成于刀架74的外缘部的凹部74a内，切削刃76a从刀架74的外侧面74b沿轴线方向向外突出。因此，切削刀76沿以输出轴72为中心的圆形轨道旋转。

在本实施例中，马达70的输出轴72的轴线及刀架74的旋转轴即切削刀76的旋转轴a在与应该切削的排列体60的端面60a即各棒状透镜阵列42的端面42a及棒状透镜的排列方向垂直相交的平面内，与端面60a成91°(90°+α°)角向斜上方配置。(在图22及图23中，为便于说明而将角度扩大表示了)。

因此，由图23中的虚线表示的切刀76的切削刃76a所划出的圆形轨道O配置成：在最下部与端面60a最接近，在最上部距端面60a最远。在端面切削装置68中，在最接近端面60a的位置配置切削刀76，并使其与配置成切削刃76a沿旋转的切线方向延伸的排列体60的横长端面60a接触、以给定切削深度切削端面。

如图22及图23所示，切削刀76的切削刃76a是直线形切削刃，配置成：相对刀架74的外表面74b倾斜1 °(α°)以便与排列体60的端面60a平行地延伸。另外，切削刃76a向刀架74的旋转的径向向外延伸，长度大于排列体60的端面60a的宽(上下方向上的长度，即厚度)。

因此，通过使排列体60和切削装置68沿排列体60的端面60a的长度方向即沿导向单元62相对移动，能够切削配置成在切削刀76最接近排列体60的位置与切削刀76的旋转的切线方向平行的排列体60的端面60a。

在本实施例的端面切削装置68中，由于在与切削刀76的圆形轨道的端面60a接触的区域的曲率半径变大，所以可以将端面60a(42a)加工成高精度的平面。即使切削深度在100μm以上，也可以得到平均表面粗糙度Ra在0.1μm以下的高精度的镜面。

在上述实施例中，在棒状透镜阵列的端面的切削中，层叠6枚棒状透镜阵列42构成排列体。但是，本发明不限定于此，排列体内的棒状透镜阵列的枚数可适当改变，即使为1片也可。

在上述实施例中，虽是将α设定为+1°的构成，但是α可在-10＜α＜10°范围内调整。

还有，在上述实施例中，采用了切削刀76的旋转轴配置成向斜上方倾斜，切削刀76在圆形轨道的最下部与切削的端面60a(42a)接触并对其进行切削的结构；但是，也可采用如是结构：使切削刀76的旋转轴向相反方向即斜下方倾斜，即，使α为负，切削刀76在圆形轨道的最上部与切削的端面60a(42a)接触并对其进行切削。

进一步，在上述实施例中，是将切削装置68仅配置在导向单元62的一侧的结构，但是也可采用在导向单元62两侧配置切削装置68的结构。

还有，在上述实施例是切削棒状透镜阵列的端面的端面切削装置，但是本发明也可适用于切削其他工件的端面的端面切削装置，

进一步，还可使整个端面切削装置旋转90°，作为铣加工装置使用。

接下来，说明本发明的棒状透镜阵列原板切断装置的实施例。

(1)以下列9种刀具切断厚0.8至1.5mm的棒状透镜阵列原板，对其结果进行比较。(：直径，t：厚度，NT、P：刃数)

1.铣刀              45×t0.2×NT90

2.切槽铣刀          45×t0.2×NT90

3.铣刀              45×t0.3×NT90

4.铣刀              45×t0.3×NT40

5.切槽铣刀          45×t0.3×NT90

6.钛合金切槽铣刀    45×t0.3×NT90

7.铣刀              45×t0.3×NT32

8.切槽铣刀          45×t0.5×NT32

9.切屑刀            50×t0.5×18P

(钛合金切槽铣刀：screw slotting saw with titanium alloy coating)厚0.2mm的刀，由于在切断当中出现弯曲，所以不能使用。另外，铣刀，常出现毛刺，容易造成切断面出现斑痕，故不适合使用。

以上切方向使用的厚0.3mm的切槽铣刀和以下切方向使用的切屑刀时，得到了切断面笔直的棒状透镜阵列。刀的转数以3000rpm为最佳。

切屑刀，在刀具速度为100mm/s左右时在阵列中产生剥离。而切槽铣刀，即便移动速度提高到140mm/s左右，也没有在阵列中产生剥离。从上述可知，对于厚0.8至1.5mm的棒状透镜阵列原板，如果以上切方向使用厚0.3mm的切槽铣刀的话，则可进行最迅速而准确的切断。

(2)用下列6种刀具切断厚1.5至5mm的棒状透镜阵列原板，对其结果进行比较。

1.切槽铣刀                   45×t0.3×NT90

2.铣刀                       45×t0.5×NT90

3.粗齿锯                     75×t0.5×NT36

4.带粗齿侧刃的铣刀           75×t0.5×NT26

5.带折齿侧刃的铣刀           75×t1.0×NT38

6.切屑刀                     50×t0.5×18P

(粗齿锯：rough cutting saw)

厚0.3mm的切槽铣刀、厚0.5mm及厚1.0mm的铣刀，由于切断面呈波形、出现斑痕，故不能使用。

以上切方向使用的厚0.3mm的带折齿侧刃的铣刀和以下切方向使用的切屑刀时，得到了切断面笔直的棒状透镜阵列。刀的转数以3000rpm为最佳。

用带折齿侧刃的铣刀时，由于刀的厚度大，所以制品的耗费量变大。从上述可知，对于厚1.5至5mm的棒状透镜阵列原板，如果以下切方向使用厚0.5mm的切屑刀，则可进行最迅速而准确的切断。

下面说明根据本发明的棒状透镜阵列的切削的实施例。

切削将棒状透镜排列在黑色树脂基板之间，把反应型环氧系粘接剂(“エピフオ一ム”)中混合了2重量％碳黑的产物作为粘接剂充填并使其固化的塑料制棒状透镜阵列。

按宽4.4mm预先切削这样的塑料制棒状透镜阵列，以端面对齐的状态将8枚重叠在一起成为排列体，以2MPa/cm²的压力将其固定在上述实施例的端面切削装置58的排列体固定单元。

将α设置为1°；将切削刀配置在刀架上，并使作为切削刀使用的人造金刚石单晶刀具(前角5°，后角10°)的切削刃线与排列体的端面平行；使刀架以3600rpm转速旋转。

在该状态下，使排列体固定单元沿导向单元以1m/min的速度移动，将排列体端面切削0.1mm。另一端面也同样切削0.1mm，精加工成宽4.2mm的棒状透镜阵列。

在本实施例中，处理时间为40秒，表面粗糙度Ra0.08μm，光学性能为MTF80％。

与上述实施例同样，以2MPa/cm²的压力将排列体固定在端面切削装置的排列体固定单元。通过偏铣刀装置切削端面，该偏铣刀装置是将人造金刚石的刀具安装在具有与排列体的端面平行的旋转轴的160mm的刀架的圆周上，通过该刀具来切削端面的装置。刀架转速为3600rpm。

在此状态下，使排列体固定单元沿导向单元以1m/min的速度移动，将排列体的端面切削0.1mm。另一端面也同样切削0.1mm，精加工成宽4.2mm的棒状透镜阵列。

在本实施例中，处理时间为40秒，表面粗糙度Ra0.20μm，光学性能为MTF75％。

Claims (1)

1.一种棒状透镜排列用夹具，是多个棒状透镜平行排列于两片基板之间的棒状透镜阵列的制造中使用夹具，其特征在于包括：

并列配置上述棒状透镜的载置部；

形成于该载置部的整个表面，沿与上述棒状透镜延伸的方向垂直相交的方向延伸而配置的多个长孔；

使该长孔与真空泵连接的本体内部的通路。

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