JP2004061728A - レンズアレイ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な金型を用いずに、しかも、凸レンズ支持体における表面層の材料選択の自由度をより大きくしながら、液ダレによる各凸レンズ部の曲率のバラツキを有効に抑えることができるアレイ製造方法を提供する。
【解決手段】凸レンズ支持体たる基板１として、ガラス製の下層１ａと、これよりも流動物付着性に劣る材料からなる表面層１ｂとを有するものを用いる。そして、表面層１ｂのうち、基板１に対する流動物付着対象領域の部分だけを紫外レーザー光Ｌの照射によって除去して親液化領域にする。これにより、基板１の面方向にて、表面層１ｂが除去され且つ下層１ａ表面が親液化した親液化領域と、表面層１ｂが残っている他の領域とによるパターンを形成する。次に、流動物からなるレンズ形成剤を親液化領域に選択的に付着・硬化させて基板１上に複数の凸レンズ部を得て、マイクロレンズアレイを製造する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凸部支持体に複数の凸レンズを形成してレンズアレイを得るレンズアレイ製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロレンズアレイ製造方法として、個々の凸レンズ部に対応する凹部パターンが形成された金型を用いる射出成形法や押出成形法などによってマイクロレンズアレイを成形するものが知られている。しかしながら、この方法では、マイクロレンズアレイ（以下、単にアレイともいう）の各凸レンズ部に対応する凹部パターンを機械加工するのが非常に困難であることに起因して、非常に高価な金型を使用しなければならない。
【０００３】
一方、金型を用いないアレイ製造方法としては、特開２０００−１０８２１６号公報や特開２０００−２８０２号公報に記載のものなどが知られている。
【０００４】
上記特開２０００−１０８２１６号公報のアレイ製造方法においては、透明基板などの凸レンズ支持体に対し、インクジェットヘッドによって透明な液滴をパターン付着させた後、それを硬化せしめてアレイを製造する。かかるアレイ製造方法では、高価な金型を用いることがない。しかしながら、この方法では、凸レンズ支持体上で液ダレを起こす液滴が出現して、各凸レンズ部の曲率にバラツキを生ずるという不具合があった。
【０００５】
また、上記特開２０００−２８０２号公報のアレイ製造方法においては、凸レンズ支持体として、液滴を付着させ易い部分と付着させ難い部分とが面方向に混在するものを用いる。そして、マイクロシリンジ等により、前者部分に選択的に液滴を付着させた後、それらを硬化させてアレイを製造する。かかるアレイ製造方法では、前者部分に付着した液滴の後者部分へのだれを防いで、各凸レンズ部の曲率のバラツキを有効に抑えることができる。しかしながら、この方法では、フォトマスクを介した光照射によって凸レンズ支持体の表面層を部分的に親水化せしめることで、前者の部分と後者の部分とで液滴付着性の差を生じせしめている。このため、凸レンズ支持体の表面層の材料として、光照射によって改質して親水化するものを用いる必要があり、材料選択の自由度が小さい。そして、光照射による改質性が十分でない材料を用いると、前者の部分に十分な親水性を発揮させることができず、液ダレによる曲率のバラツキを十分に抑えることができなくなってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなアレイ製造方法を提供することである。即ち、高価な金型を用いずに、しかも、凸レンズ支持体における表面層の材料選択の自由度をより大きくしながら、液ダレによる各凸レンズ部の曲率のバラツキを有効に抑えることができるアレイ製造方法である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、流動物の付着性について、凸レンズ支持体の面方向における特定領域を他の領域よりも良好にする処理を施して該付着性の違いによるパターンを形成するパターン形成工程と、該処理後の該特定領域に流動物を選択的に付着させる流動物付着工程と、該特定領域上の流動物を硬化させる流動物硬化工程とを実施して、該凸レンズ支持体上に複数の凸レンズ部を形成するレンズアレイ製造方法であって、上記凸レンズ支持体は、ガラス製の下層と、これよりも上記付着性に劣る材料からなる表面層とを有し、且つ、上記パターン形成工程は、該表面層のうち、上記特定領域の部分だけを紫外レーザー光の照射によって除去することで、該凸レンズ支持体の上記特定領域における上記付着性を他の領域よりも良好にする工程であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のレンズアレイ製造方法であって、上記表面層は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブデン）重合物を主成分とする材料からなることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２のレンズアレイ製造方法であって、上記流動物付着工程は、孔版を用いる孔版印刷によって上記流動物を上記特定領域上に選択的に印刷する印刷工程であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３のレンズアレイ製造方法であって、上記印刷工程にて、上記孔版を上記凸レンズ支持体に密着させながら、該孔版の各孔に上記流動物を充填した後、該孔版と該凸レンズ支持体とを離間させて各孔内の流動物を該凸レンズ支持体上に転移させる際に、各孔内の上記流動物を空圧によって該凸レンズ支持体に向けて押圧することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４のレンズアレイ製造方法であって、上記凸レンズ支持体の一方の面ともう一方の面とで、それぞれ複数の上記凸レンズ部を面方向にずらして形成することを特徴とするものである。
【０００８】
これらのアレイ製造方法においては、流動物の液滴を凸レンズ支持体に選択的に付着させた後に硬化させてレンズアレイを得るので、レンズアレイを型によって成型する必要がない。よって、高価な金型を用いることなくアレイを製造することができる。また、流動物を付着させ易い特定領域と、これよりも流動物を付着させ難い他の領域とからなるパターンを凸レンズ支持体の面方向に形成し、上記液滴を該特定領域に選択的に付着させる。このように付着させると、流動物を付着させ難い他の領域で液滴を取り囲むため、該液滴の周囲への液ダレを防いで、凸レンズ支持体上での液ダレによる各凸レンズ部の曲率のバラツキを有効に抑えることができる。更に、上記パターンについては、次のようにして形成する。即ち、凸レンズ支持体として、ガラス製の下層と、これよりも流動物の付着性に劣る材料からなる表面層とを有するものを用いる。そして、表面層のうち、その面方向における上記特定領域の部分だけを紫外レーザー光の照射によって除去する。表面層が除去された特定領域は、該表面層よりも流動物の付着性に優れた下層を露出させる。そして、このことによって他の領域よりも良好な流動物付着性を発揮するようになることに加えて、ガラス製の上記下層が紫外レーザー光の照射によって親液化する。もともと表面層よりも良好な流動物付着性を発揮する下層が、紫外レーザー光の照射によって更に良好な流動物付着性を発揮するようになるのである。このようなパターン形成では、表面層の材料として、光照射によって改質性（親水化性）を発揮するといった特別なものを用いる必要がなく、単に上記下層よりも流動物の付着性に劣るものを用いればよい。よって、凸レンズ支持体における表面層の材料選択の自由度をより大きくすることができる。
特に、請求項２のアレイ製造方法においては、凸レンズ支持体として、ペルフルオロ重合物を主成分とする表面層を有するものを用いている。かかる構成では、流動物が付着し難くなるという性質をペルフルオロ重合物によって表面層に確実に発揮させながら、このような性質の該表面層を紫外レーザー光の照射によって容易に除去することができる。
また特に、請求項３、４又は５のアレイ製造方法においては、凸レンズ支持体に形成された複数の特定領域に対し、流動物の選択的な付着処理を孔版印刷によって一気に施すことができる。よって、凸レンズ支持体上における複数の特定領域に対してせいぜい数領域といった単位で、マイクロシリンジ等の液滴噴射手段によって流動物の液滴を付着させる上記特開２０００−２８０２号公報のアレイ製造方法に比べ、生産性を大幅に向上させることができる。
また特に、請求項４のアレイ製造方法においては、上記孔版印刷にて孔版と凸レンズ支持体とを離間させる際に、該孔版の各孔内の流動物を空圧によって押圧することで、各孔内に余すことなくそのほぼ全量を凸レンズ支持体上に転移させることが可能になる。よって、流動物を孔版の各孔内に残留させてしまうことに起因する各凸レンズ部の大きさのバラツキを有効に抑えることができる。
また特に、請求項５のアレイ製造方法においては、孔版印刷法によって凸レンズ支持体上に凸パターンを印刷する方法であるにもかかわらず、各凸レンズ部を十分に高密度に並べたアレイを製造することができる。具体的には、金属印刷マスクやプラスチック印刷マスクなどの孔版については、金属やプラスチックなどからなる基材に複数の孔を貫いて印刷パターンを形成する。このような孔版では、各孔の形成密度を高くし過ぎると、孔間の基材部分に十分な強度を発揮させることができなくなるので、孔形成密度の上限が必然的に決まってしまう。そして、レンズアレイにおける凸レンズの密度を不足させてしまうおそれがある。そこで、本アレイ製造方法では、凸レンズ支持体の両面に対し、それぞれ複数の凸レンズ部を面方向にずらして形成する。かかる構成では、一方の面における凸レンズ部間の空隙を、もう一方の面における凸レンズ部で補うことができる。よって、孔版印刷法を用いるにもかかわらず、各凸レンズ部を十分に高密度に並べたレンズアレイを製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したアレイ製造方法の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るアレイ製造方法に用いる凸レンズ支持体としての基板について説明する。図１は、この基板を示す断面図である。基板１は、ガラス製の下層１ａの上に、表面層１ｂがコーティングされている。表面層１ｂは、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）重合物からなるアモルファスフッ素系樹脂がトリス（パーフルオロブチル）アミンからなる希釈液に溶解された撥液処理剤の塗布・乾燥によって形成されたものである。
【００１０】
上記ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）重合物は、次に列記する特性を有するアモルファスフッ素系樹脂（化学式；（Ｃ_６Ｆ_１０Ｏ）ｎ、化学名；フッ素系樹脂、化審法番号６−２０９２、Ｃａｓ番号１０１１８２−８９−２）である。
・ガラス転移温度；１０８［℃］
・融点；無し
・密度；２．０３［ｇ／ｃｍ^２］
・臨海表面張力ｒｃ；１９［ｍＮ／ｍ］
・吸水率；０．０１［％］未満
・デュロメーター硬度；ＨＤＤ７８
・線膨張係数７．４×１０^−５［ｃｍ／ｃｍ／℃］
【００１１】
また、上記希釈液としては、トリス（パーフルオロブチル）アミン（化学式；（Ｃ_４Ｆ_９）_３Ｎ、化学名；ＴＦＰＡ、化審法番号２−１７３、Ｃａｓ番号３１１−８９−７）を用いている。この希釈液に上述のアモルファスフッ素系樹脂を溶解せしめた撥液処理剤は、旭硝子株式会社製造からサイトップ（商品名）として市販されており、水の接触角で１１０（ｄｅｇ）という優れた撥液性を発揮する。このような撥液処理剤による上記表面層１ｂの上記下層１ａへのコーティングに際しては、予め下層１ａにシランカップリング剤処理を施しておき、撥液処理剤の付着性を高めておくことが好ましい。このシランカップリング剤処理としては、例えば次に説明するものを用いることができる。即ち、エタノールや水などを希釈溶剤とする濃度＝０．０５〜１［％］のシランカップリング剤：Ｈ_２ＮＣ_３Ｈ_６Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３に上記下層１ａを１〜３０分浸漬し、キュアを１８０℃で３０分施す。そしてこの後、エタノールでシランカップリング剤を洗浄すればよい。
【００１２】
上記上記撥液処理剤のコーティング方法としては、上記表面層１ｂの厚みが１［μｍ］以上、１０［μｍ］以下の場合には、スピンコートやスプレーが適している。また、１［μｍ］以下の場合には、ディップコート（浸漬引き上げ）が適している。また、１０〜２０［μｍ］の場合にはポッティング（滴下）が適している。なお、上記撥液処理剤を刷毛塗りする方法や、静電塗装する方法などを用いても良い。後者の方法では、下層１ａに塗布される上記撥液処理剤が、下層１ａの表面電荷の極性とは反対極性に帯電せしめられて、下層１ａに対して静電的な付着力を発揮する。撥液処理剤を帯電させる方法としては、例えば、所定の電界雰囲気中に霧状化（ミスト化）した該撥液処理剤を噴霧する方法を用いることができる。
【００１３】
上記下層１ａにコーティングした上記撥液処理剤を乾燥する方法としては、次に説明するものを用いることができる。即ち、まず、乾燥時間と乾燥被膜（表面層１ｂ）の厚みとに応じた乾燥温度を選択する。例えば乾燥時間を１時間とした場合、０．５［μｍ］以下、１［μｍ］程度、３［μｍ］程度、５［μｍ］以上の乾燥被膜を得るには、それぞれ８０、１２０、１４０、１５０［℃］以上の乾燥温度が目安となる。なお、上記撥液処理剤を自然乾燥やエアー吹き付け乾燥させてもよい。また、下層１ａの材料であるガラスが、上記撥液処理剤の乾燥によって得られたアモルファスフッ素系樹脂からなる表面層１ｂよりも良好な流動物付着性を発揮することは言うまでもない。
【００１４】
次に、本アレイ製造方法の各工程について説明する。
［パターン形成工程］
本アレイ製造方法では、まず、図１に示した基板１に対して、紫外レーザー光の照射によって表面層１ｂを面方向に部分的に除去することで、基板１に流動物付着性の違いによるパターンを形成する。図２（ａ）に示すように、基板１に対して、その表面層１ｂ側から紫外レーザー光Ｌを照射して表面層１ｂを面方向に部分的に除去する処理を繰り返し行うことでパターンを形成するのである。紫外レーザー光Ｌが照射された基板部分は、図２（ｂ）に示すように表面層１ｂが除去されることに加えて、ガラス製の下層１ａがレーザー照射によって改質して親液化する。レーザー照射領域は、撥液性に優れた表面層１ｂの除去によって下層１ａを露出させることで他の領域よりも良好な流動物付着性を発揮するようになることに加えて、下層１ａの親液化によって更に流動物付着性を高めるのである。このようにして基板１の面方向に流動物付着性の違いによるパターンを形成する上で、表面層１ｂの材料として、光照射に伴って親液化する性質のものを用いる必要はない。単にガラス製の下層１ａよりも良好な撥液性を発揮するもの（下層１ａよりも流動物付着性に劣るもの）を用いればよい。よって、表面層１ｂの材料として光照射によって十分に改質しないものを用いても、基板１のレーザー照射領域（特定領域）と他の領域とで、流動物付着性の違いを十分につくり出すことができる。しかも、表面層１ｂの材料としてアモルファスフッ素系樹脂などといった撥液性に極めて優れた材料を用いれば、流動物付着性の違いをより大きくすることができる。
【００１５】
上記基板１に対する紫外レーザー光Ｌの照射については、公知の紫外レーザー加工装置を用いることで、レーザー照射位置をサブミクロン単位で調整した照射加工を実現することができる。紫外レーザー光Ｌとしては、例えば、エキシマレーザー光を用いることができる。紫外域の高強度パルス光を発振するエキシマレーザー装置から発せられた紫外レーザー光Ｌを、ガラス製の下層１ａに照射することで、それを容易に改質させて親液化せしめることが可能である。
【００１６】
［レンズ形成剤付着工程］
上記パターン形成工程によって流動物付着性の違いによるパターンを形成した基板１に対して、そのレーザー照射領域（以下、親液化領域という）に流動性のレンズ形成剤を選択的に付着させる工程である。本実施形態のように表面層の材料としてアモルファスフッ素系樹脂などの撥液性に優れたものを用いれば、基板１をレンズ形成剤に浸して取り出すだけでも、レンズ形成剤を選択的に付着させることができる。基板１の上記親液化領域では親液化したガラスからなる下層１ａが露出しているので流動物たるレンズ形成剤が良好に付着する一方で、他の領域ではアモルファスフッ素系樹脂からなる表面層１ｂがレンズ形成剤を弾くからである。但し、このようにして液滴を選択的に付着させる方法では、基板１の各親液化領域Ｒ１に付着する液滴の量にバラツキが生ずることに起因して、各凸レンズ部３の厚みや曲率にバラツキが生じてしまう。よって、液滴を液滴噴射手段によって上記親液化領域に選択的に供給する方法や、レンズ形成剤を孔版印刷によって上記親液化領域に選択的に印刷する方法を用いるのがよい。前者の方法に用いる液滴噴射手段としては、マイクロシリンジやインクジェットヘッドなどが挙げられる。なお、レンズ形成剤については、透明な流動物で且つ硬化可能なものを用いる必要がある。本実施形態では、透明な紫外線硬化性樹脂を用いている。
【００１７】
図３は、流動物の液滴Ｄと、これを付着させている被付着体Ａとを示す側面図である。この図では、被付着体Ａに対して液滴Ｄが付着した直後の状態を示している。液滴Ｄは、被付着体Ａに付着すると、図示のように、被付着体Ａとの非接触部分を自らの表面張力によって大きく湾曲させた形状になる。ところが、被付着体Ａの表面の流動物付着性が比較的良好であると、液滴Ｄにおいて、その表面張力よりも、上記非接触部分を被付着体Ａの未付着領域に付着させようとする力が打ち勝つ。そして、図４に示すように、液滴Ｄと被付着体Ａとの接触領域が徐々に広がっていき、液滴Ｄの厚みが徐々に薄くなっていく。液滴Ｄが被付着体Ａ上で液ダレを起こしてしまうのである。
【００１８】
これに対し、本実施形態に係るアレイ製造方法では、レンズ形成剤が図５に示すような状態で上記基板１の親水化領域Ｒ１に付着する。基板１の親水化領域Ｒ１は、表面層１ｂが無いことから、表面層１ｂのある周囲の領域よりも一段低くなる凹部形状を有している。レンズ形成剤２の液滴は、その下側部分がこの凹部内で周囲の壁（表面層１ｂによる壁）に囲まれるため、物理的に周囲に広がることができない。また、凹部に進入していない上側部分（表面層１ｂのレベルよりも高くなっている部分）は、壁に囲まれないものの、下側部分との境界付近が撥液性に優れた表面層１ｂの表面に囲まれる。このため、周囲に広がろうとする力よりも、その表面張力と表面層１ｂの撥液力との合力が上回る。これらの結果、基板１の親水化領域Ｒ１上におけるレンズ形成剤２の液ダレが有効に抑えられる。
【００１９】
［レンズ形成剤硬化工程］
上記親液化領域Ｒ１に選択的に付着したレンズ形成剤２の液滴を硬化させる工程である。この工程により、基板１に形成された複数の親液化領域Ｒ１のそれぞれに選択的に付着したレンズ形成剤２の液滴が硬化して、図６に示すような凸レンズ部３となる。これにより、基板１上にアレイ状に並ぶ複数の凸レンズ部３を有するマイクロレンズアレイ４が製造される。レンズ形成剤２の液滴を硬化させる方法としては、液滴を乾燥させる方法や、化学的に変性させる方法などが挙げられる。但し、できるだけ液滴の径に近い凸レンズ部３を得るという観点から、液成分の蒸発を必要としない後者の方法が望ましい。本実施形態では、レンズ形成剤２として上述のように紫外線硬化性樹脂を用いており、レンズ形成剤２の液滴を紫外光の照射に伴う変性によって硬化させる。よって、レンズ形成剤２の液成分の蒸発による凸レンズ部３の径縮小化を回避することができる。
【００２０】
なお、基板１に円断面状のレーザースポットではなく、六角形などの多角形断面状のレーザースポットを照射して多角平面状の親液化領域Ｒ１を形成すれば、多角形の凸レンズ部３を形成することも可能である。この場合、上述のレンズ形成剤付着工程においても、親液化領域Ｒ１に対して選択的に供給したり印刷したりする液滴の断面形状を、予め多角形にしておくことが望ましい。孔版印刷による液滴の印刷を行う場合には、孔版の各貫通孔の断面を円形状でなく多角形状にすればよい。一方、上記液滴噴射手段による液滴の噴射を行う場合には、マイクロシリンジなどのノズルとして、その孔断面が円形状のものでなく、多角形状のものを用いればよい。多角形状の断面を有するノズルを製造する方法としては、本発明者が先に特開平１１−３２３６５３号公報で提案した方法を用いることが望ましい。かかる方法においては、ノズル孔形状に対応する形状（例えば多角形断面形状）の樹脂線の周囲にメッキ処理を施して金属製のノズル基体を得る。このノズル基体から樹脂線を除去すれば、所望の形状の孔が形成されたノズルを製造することができる。樹脂線については、例えば、予め任意の断面形状に形成した棒状の樹脂体を伸延させるなどの方法により、所定の断面形状を保ったままで、外径が数ミクロンといった所望の極細線などを比較的容易に形成することが可能である。
【００２１】
次に、より特徴的な構成要素を含む実施例のアレイ製造方法について説明する。
上述のように、レンズ形成剤２を親液化領域Ｒ１に対して選択的に付着させる方法としては、基板１をレンズ形成剤２に浸す方法や、レンズ形成剤２の液滴を液滴供給手段によって供給する方法などを用いることができる。しかしながら、マイクロシリンジやインクジェットヘッド等の液滴噴射手段を用いる方法では、基板１に対して液滴を多くても数個ずつという単位で噴射することになるので、生産性が著しく悪くなってしまう。特に、レンズ形成剤２については、硬化するという特性に起因して粘度のある程度高いものを用いるため、インクジェットヘッドを用いる場合には、ヘッドがすぐに目詰まりするおそれがある。そこで、本実施例のアレイ製造方法では、基板１の親液化領域パターンに対応する孔パターンを形成した孔版を用いる孔版印刷により、基板１の各親水化領域Ｒ１にそれぞれレンズ形成剤２を印刷する。かかるアレイ製造方法では、各親水化領域Ｒ１に対してレンズ形成剤２を一気に印刷することが可能なので、液滴噴射手段を用いる方法に比べて生産性を大幅に向上させることができる。
【００２２】
図７は、本実施例に用いられる基板１を示す断面図である。この基板１は、下層１ａの両面に表面層１ｂが被覆されている。一方の面だけでなく、もう一方の面にも表面層１ｂを備えているのである。これら表面層１ｂには、それぞれ親液化領域Ｒ１のパターンが形成されているが、互いの面でパターンの形成位置が異なっている。具体的には、それぞれの表面層１ｂで親液化領域Ｒ１が厚み方向に重ならないように、互いに面方向に半ピッチ（１ピッチ＝片面におけるＲ１のピッチ）だけずらして形成されている。各親液化領域Ｒ１の径は、製造されるマイクロレンズアレイのレンズ径と同じであるが、各面における親液化領域Ｒ１のピッチはそのマイクロレンズアレイの解像度の１／２になっている。例えば、６００［ｄｐｉ］のマイクロレンズアレイであれば、片面における各親液化領域Ｒ１の径は６００［ｄｐｉ］のレンズと同じであるが、ピッチは３００［ｄｐｉ］になっている。一方の面における撥液領域（表面層１ｂが残っている領域）には、もう一方の面における親液化領域Ｒ１が位置している。このため、両面合わせて６００［ｄｐｉ］になる。
【００２３】
図８は本実施例に係るアレイ製造方法に用いられる孔版印刷装置（以下、単に印刷装置という）を示す概略構成図である。この印刷装置１０において、貫通孔からなる印刷パターンを有する孔版３０はプラスチック材からなる版部３０ａと、これの互いに対向している図中の左右方向の端部に固定された２つの枠体３０ｂ，３０ｃとを備えている。これら枠体３０ｂ，３０ｃは、それぞれ印刷装置１０の枠保持部材１１，１２に保持されている。枠保持部材１１，１２は、図示しないボールネジ等で構成された保持駆動機構によって図中上下方向にそれぞれ独立して駆動可能になっている。また、版部３０ａは、例えばエキシマレーザー装置からの紫外レーザー光を用いたアブレーション加工などによって図示しない複数の貫通孔からなる印刷パターンが形成されている。このような版部３０ａでは、アブレーション加工による貫通孔の内壁面の平滑性が良好なことに起因して、内部に充填された流動物をスムーズに抜けさせることができる。
【００２４】
上記印刷装置１０は、この保持駆動機構や２つの枠保持部材１１，１２の他、スキージ装置１６やステージ１３を備えている。また、ステッピングモータ１４や上下動機構１５などからなるステージ上下駆動手段も備えている。被印刷体としての基板１は、ステージ１３上に固定されており、ステージ上下駆動手段によってステージ１３とともに基板面方向に直交する上下方向に移動せしめられる。ステージ上下駆動手段は、ステッピングモータ１４の駆動によってステージ１３を上下移動させることで、基板１と、２つの枠保持部材１１，１２によって張架される孔版３０との離間距離を調整する。
【００２５】
図９は、印刷装置１０の上記スキージ装置１６を示す破断斜視図である。このスキージ装置１６は、先に図８に示したように、２つの枠保持部材１１，１２によって張架される孔版３０の図中上側に配設されており、図９に示すように、剤供給部１７と加圧部１９とを備えている。剤供給部１７は、内部に図示しないレンズ形成剤を収容しており、底側（図中下側）を全面的に開口させる底なし構造となっている。また、その上壁には、図示しない剤供給ホースから送られてくるレンズ形成剤を受け入れるための複数の剤受入口１８が、スキージング方向（図７や図８の矢印Ｂ方向）と直交する矢印Ｃ方向に並ぶように形成されている。このように複数の剤受入口１８が形成されることで、剤供給部１７の内部空間に対してレンズ形成剤が矢印Ｃ方向に均一に補給される。加圧部１９は、剤供給部１７と一体に形成され、これと同様の底なし構造となっている。また、その上壁には、図示しないコンプレッサーからエアー供給ホースを介して送られてくる圧縮エアーを受け入れるためのエアー受入口２０が形成されている。これら剤供給部１７と加圧部１９とは、例えば、ウレタンゴムやシリコンゴムなどのエラストマ樹脂弾性材料によって一体成型されている。そして、各側壁における底側近傍部分の厚みが他の部分よりも薄くなっており、剤スキージング時における上記版部３０ａとの摺擦によって撓むようになっている。但し、上記基板１や版部３０ａの表面が十分に平滑な場合には、剤供給部１７や加圧部１９をガラス、金属、セラミックスなどの高剛性のもので成型してもよい。
【００２６】
スキージ装置１６は、これら剤供給部１７や加圧部１９の他、図示しない駆動機構を備えている。この駆動機構は、図８に示したように、剤供給部１７と加圧部１９とを、孔版３０の版部３０ａに向けて押圧しながら、少なくとも版面方向である図中矢印Ｂ方向に移動させる。この移動に伴い、孔版３０の版部３０ａは撓んで基板１の印刷面（図中上側の面）に密着する。そして、図示しない複数の貫通孔にレンズ形成剤が刷り込まれた後、版部３０ａから離間して各貫通口内のレンズ形成剤を基板１上に転移させる。なお、図９においては図示を省略しているが、剤供給部１７、加圧部１９はともに、その長手方向（スキージング方向と直交する方向）における両端にも壁を有している。
【００２７】
図１０は、スキージ装置１６によってレンズ形成剤２のパターンが印刷されている途中の基板１を版部３０ａとともに示す拡大断面図である。スキージ装置１６の剤供給部１７に押圧された版部３０ａ領域は基板１に向けて撓む。そして、その上面に剤供給部１７からのレンズ形成剤２が供給される。また、貫通孔の形成されていない部分を基板１の印刷面における上記撥液領域に密着させるとともに、各貫通孔を印刷面の親液化領域Ｒ１に対向させる。剤供給部１７と加圧部１９とが更に矢印Ｂ方向に移動すると、両部を仕切っている仕切壁によって版部３０ａ上のレンズ形成剤２が各貫通孔内に刷り込まれて基板１の親液化領域Ｒ１に接触する。このように、剤供給部１７と加圧部１７との間の仕切壁は、従来の印刷装置のスキージとして機能している。
【００２８】
剤供給部１７と加圧部１９とが図中矢印Ｂ方向に更に移動すると、基板１に向けて撓んでいた版部３０ａ領域が元の位置に戻ろうとして基板１から離間し始める。このとき、各貫通孔内のレンズ形成剤２が親液化領域Ｒ１との付着力によってそこに留まろうとするため、各貫通孔内からすり抜け始める。そして、版部３０ａが基板１から完全に離間すると、レンズ形成剤２が基板１の親液化領域Ｒ１に転移して凸レンズパターンとなる。従来の印刷装置では、各貫通孔内の印刷剤を被印刷体への転移を両者の付着力だけに頼っていた。そして、各貫通孔内に印刷剤の一部を残してしまうことがあった。しなしながら、本実施例で用いている印刷装置（１０）では、各貫通孔内のレンズ形成剤２をエアーによって基板１に向けて押圧することで、その転移を手助けしている。具体的には、図１０において、基板１から離間し始めた版部３０ａ領域には、加圧部１９が密着しており、ここから送られてくるエアーによって各貫通孔内のレンズ形成剤２が基板１に向けて押圧される。この押圧により、各貫通孔内のレンズ形成剤２がほぼ余すことなく基板１の印刷面の親液化領域Ｒ１に転移する。よって、レンズ形成剤２の印刷不足（貫通孔内からの転移量不足）による凸レンズ部の厚みや曲率のバラツキを有効に抑えることができる。エアーによる押圧については、少なくともレンズ形成剤２が貫通孔を抜け始める位置から抜け終える位置までの間だけ加えられ、版部３０ａがレンズ形成剤２から離れた後は、エアー圧が加わらないようになっている。なお、基板１に印刷された直後のレンズ形成剤２は、版部３０ａの貫通孔の形状と同じ円柱状になっているが、その後しばらくすると自らの表面張力によって半球状の形状になる。
【００２９】
図１１は、一方の面だけに複数の凸レンズ部３からなるレンズパターンが形成された基板１を示す側面図である。本実施例のアレイ製造方法では、基板１の一方の面に印刷したレンズ形成剤のパターンを紫外光の照射によって硬化させて図示のようなレンズパターンを得る。そして、図１２に示すように、基板１を反転させてそのもう一方の面にもパターンを印刷する。更に、印刷したパターンを紫外光の照射によって硬化させて基板１のもう一方の面にもレンズパターンを得る。そうすると、面方向に隣り合う凸レンズ部間に殆ど隙間のない高密度のマイクロレンズアレイを製造することができる。
【００３０】
基板１のもう一方の面にレンズパターンを形成した後、もう一方の面にパターンを印刷する際には、図１２に示したように、基板１を反転させて複数の凸レンズ部３からなるレンズパターンの側から支持しなければならない。そこで、図示の例では、上記ステージ（１３）の表面に弾性部材からなる弾性層１３ａを設けている。基板１を反転させてこの弾性層１３ａに載置すれば、形成済みのレンズパターンを傷付けることがない。より望ましくは、図１３に示すように、凸レンズ部３が形成されていないレンズ間を支持するスペーサーパターンが形成されたスペーサー部材１３ｂによって支持させるとよい。更に望ましくは、図１４に示すように、レンズパターンに対応する凹部パターンを設けた支持部材１３ｃによって支持させるとよい。
【００３１】
先に図１１に示したように、基板１のもう一方の面にもパターンを印刷する際には、基板１と版部３０ａの各貫通孔との相対位置関係を、先の印刷のときよりも面方向に半ピッチだけずらす必要がある。このようにずらす方法としては、先に図８に示した印刷装置１０において、ステージ１３を水平方向にずらす方法、ステージ１３に固定される基板１を水平方向にずらす方法などが挙げられる。また、孔版３０の張架位置を水平方向にずらす方法や、図示しない貫通孔の形成位置を半ピッチずらした孔版３０に変える方法などを用いても良い。
【００３２】
なお、図９を用いて、加圧部１９を１つだけ設けたスキージ装置１６について説明したが、複数設けてエアー圧を段階的に低くしてもよい。この場合には、過剰なエアー圧によってレンズ形成剤２を上記版部３０ａの貫通孔から吹き飛ばすといった事態を抑えることができる。また、エアーによって貫通孔内に残存するレンズ形成剤２を乾燥させたり、過剰なエアー圧によって版部３０ａへのダメージやストレスによる寸法精度を悪化させたりするといった事態も抑えることができる。
【００３３】
また、図１５に示すように、剤供給部１７を挟むようにその両側に加圧部１９を設けても良い。この場合は、スキージングの度にスキージ装置１６を所定の印刷開始位置に戻す手間がなくなるので、効率よく印刷を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４又は５の発明によれば、高価な金型を用いずに、しかも、凸レンズ支持体における表面層の材料選択の自由度をより大きくしながら、液ダレによる各凸レンズ部の曲率のバラツキを有効に抑えることができるという優れた効果がある。
特に、請求項２の発明によれば、流動物が付着し難くなるという性質をペルフルオロ重合物によって表面層に確実に発揮させながら、このような性質の該表面層を紫外線レーザー光の照射によって容易に除去することができるという優れた効果がある。
また特に、請求項３、４又は５の発明によれば、凸レンズ支持体上における複数の特定領域に対してせいぜい数領域といった単位で、マイクロシリンジ等の液滴噴射手段によって流動物の液滴を付着させる上記特開２０００−２８０２号公報のアレイ製造方法に比べ、生産性を大幅に向上させることができるという優れた効果がある。
また特に、請求項４の発明によれば、孔版印刷の際に流動物を孔版の各孔内に残留させてしまうことに起因する各凸レンズ部の大きさのバラツキを有効に抑えることができるという優れた効果がある。
また特に、請求項５の発明によれば、孔版印刷法によって凸レンズ支持体上に凸パターンを印刷する方法であるにもかかわらず、各凸レンズ部を十分に高密度に並べたレンズアレイを製造することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るアレイ製造方法に用いる基板を示す断面図。
【図２】（ａ）は、紫外レーザー光が照射される同基板を示す断面図。（ｂ）は、この照射によって表面層が部分的に除去された同基板を示す断面図。
【図３】流動物の液滴と、これを付着させている被付着体とを示す側面図。
【図４】同被付着体上における液ダレを示す側面図。
【図５】同基板上に付着したレンズ形成剤の液滴を示す断面図。
【図６】同アレイ製造方法によって得られたマイクロレンズアレイを示す側面図。
【図７】実施例に係るアレイ製造方法に用いられる基板を示す断面図。
【図８】同アレイ製造方法に用いられる印刷装置を示す概略構成図。
【図９】同印刷装置のスキージ装置を示す破断斜視図。
【図１０】同スキージ装置によってレンズ形成剤のパターンが印刷されている途中の同基板を孔版の版部とともに示す拡大断面図。
【図１１】一方の面だけに複数の凸レンズ部からなるレンズパターンが形成された同基板を示す断面図。
【図１２】もう一方の面にパターンが印刷されている最中の同基板を孔版の版部とともに示す断面図。
【図１３】同アレイ製造方法に用いられるスペーサー部材を示す断面図。
【図１４】同アレイ製造方法に用いられる支持部材を示す断面図。
【図１５】同スキージ装置の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
１　　　　　　　　基板（凸レンズ支持体）
１ａ　　　　　　下層
１ｂ　　　　　　表面層
２　　　　　　　　レンズ形成剤（流動物）
３　　　　　　　　凸レンズ部
４　　　　　　　　マイクロレンズアレイ
１０　　　　　　　印刷装置
１１，１２　　　　枠保持部材
１３　　　　　　　ステージ
１３ａ　　　　　弾性層
１３ｂ　　　　　スペーサー部材
１３ｃ　　　　　支持部材
１４　　　　　　　ステッピングモータ
１５　　　　　　　上下動機構
１６　　　　　　　スキージ装置
１７　　　　　　　剤供給部
１８　　　　　　　剤受入口
１９　　　　　　　加圧部
２０　　　　　　　エアー受入口
３０　　　　　　　孔版
３０ａ　　　　　版部
３０ｂ，ｃ　　　枠体
Ｒ１　　　　　　　親液化領域（特定領域）

Claims (5)

1. 流動物の付着性について、凸レンズ支持体の面方向における特定領域を他の領域よりも良好にする処理を施して該付着性の違いによるパターンを形成するパターン形成工程と、該処理後の該特定領域に流動物を選択的に付着させる流動物付着工程と、該特定領域上の流動物を硬化させる流動物硬化工程とを実施して、該凸レンズ支持体上に複数の凸レンズ部を形成するレンズアレイ製造方法であって、
   上記凸レンズ支持体は、ガラス製の下層と、これよりも上記付着性に劣る材料からなる表面層とを有し、且つ、上記パターン形成工程は、該表面層のうち、上記特定領域の部分だけを紫外レーザー光の照射によって除去することで、該凸レンズ支持体の上記特定領域における上記付着性を他の領域よりも良好にする工程であることを特徴とするレンズアレイ製造方法。
2. 請求項１のレンズアレイ製造方法であって、
   上記表面層は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブデン）重合物を主成分とする材料からなることを特徴とするレンズアレイ製造方法。
3. 請求項１又は２のレンズアレイ製造方法であって、
   上記流動物付着工程は、孔版を用いる孔版印刷によって上記流動物を上記特定領域上に選択的に印刷する印刷工程であることを特徴とするレンズアレイ製造方法。
4. 請求項３のレンズアレイ製造方法であって、
   上記印刷工程にて、上記孔版を上記凸レンズ支持体に密着させながら、該孔版の各孔に上記流動物を充填した後、該孔版と該凸レンズ支持体とを離間させて各孔内の流動物を該凸レンズ支持体上に転移させる際に、各孔内の上記流動物を空圧によって該凸レンズ支持体に向けて押圧することを特徴とするレンズアレイ製造方法。
5. 請求項３又は４のレンズアレイ製造方法であって、
   上記凸レンズ支持体の一方の面ともう一方の面とで、それぞれ複数の上記凸レンズ部を面方向にずらして形成することを特徴とするレンズアレイ製造方法。

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