JP2005181949A - ロッドレンズアレイの製造方法およびそれに用いる配列用治具、原板切断装置、端面切削装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明によれば、第1基板と第2基板の2枚の基板間に複数本のロッドレンズが平行に配列された構造のロッドレンズアレイの製造方法であって、第1基板と第2基板との間に少なくとも1列のローラレンズ列を仮固定したアレイ前駆体32を形成する工程と、ロッドレンズの長手方向に沿ったアレイ前駆体の両側端面をシール剤36でシールする工程と、アレイ前駆体のロッドレンズの長手方向一端面に接着剤8を供給し、他端側を減圧して、アレイ前駆体内に接着剤を充填してロッドレンズアレイ原板とする工程と、接着剤の硬化後、ロッドレンズアレイ原板をロッドレンズに直交する方向に切断してロッドレンズアレイを形成する工程と、を備えているロッドレンズアレイの製造方法が提供される。
【選択図】 図13
Description
そして、基板材と各のロッドレンズとの間に形成された空間への接着剤の充填は、各ロッドレンズの端面が露出している側の端面を接着剤に浸漬して他端側を吸引することによって行われていた(例えば、特許文献2参照)。
このような問題は、高い精度の平面加工が要求される、ロッドレンズアレイ以外のワークの端面を加工する場合にも生じている。
さらに、本発明は、簡単な構成で、ロッドレンズアレイ等のワークの端面を高い精度の平面に加工することができる端面加工装置を提供することも目的としている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記第1および第2基板材の裏面に、マスクフィルムを張る工程を備えている。
このような構成によれば、ロッドレンズを載置部上でより正確かつ迅速に並べることができる。
また、前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが所定の厚さ以上であるときには、刃物進行方向に対して刃物の回転が切断物の下側に抜ける回転方向に回転する回転刃によって、いわゆるダウンカットで切断される。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記所定の厚さが、約1.5mmである。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ロッドレンズアレイの端面を切削する工程が、円軌道に沿って回転する切削刃で、ロッドレンズアレイのロッドレンズの中心軸に垂直な端面を切削し、前記回転の回転軸が、前記端面およびロッドレンズの配列方向に直交する鉛直平面内で前記端面に対して、90+α°の角度で配置され、前記端面に前記切削刃最も近づく位置における回転の接線方向に平行となるように配置された前記端面を切削する。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記切削刃の刃先が、回転する板部材の表面から突出するように配置されている。板部材は円盤状であるのが好ましい。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記切削刃が、前記板部材の周縁部に取付けられている。このような構成によれば、端面に直交する方向での切削刃の軌跡の曲率半径を大きくとることができる。
また、前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが所定の厚さ以上であるときには、刃物進行方向に対して刃物の回転が切断物の下側に抜ける回転方向に回転する回転刃によって、いわゆるダウンカットで切断される。
このような構成によれば、切断するロッドレンズアレイ原板の厚さに適した回転刃の回転方向が得られるので、厚さに関わりなく、ロッドレンズアレイ原板を正確に切断することができる。
また、本発明によれば、ロッドレンズアレイの歩留まりを向上させることができるロッドレンズ配列用治具が提供される。
さらにまた、本発明によれば、簡単な構成で、ワークの端面を高い精度の平面に加工することができる端面加工装置が提供される。
ロッドレンズ6は、その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するプラスチック製のロッドレンズが切断されたものである。
載置部14は、表面仕上げ状態(平滑性)、耐食性の点から、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属で作られているのが好ましい。また、鉄、または、プラスチック等の非金属材料を使用してもよい。
本実施形態のロッドレンズアレイ原板切断装置44は、ロッドレンズアレイ原板40を所定幅wに切断して単体のロッドレンズアレイ42に分割するために使用される装置である。
次いで、シリンダ56を作動させてクランプ部材54を降下させ、ロッドレンズアレイ原板40をクランプし、再び、回転刃46で、ロッドレンズアレイ原板40の先端を幅wだけ切断し、単体のロッドレンズアレイ42を切り落とす。このサイクルが、繰り返される。
さらに、モータ48のスイッチ切り換えにより、スリワリカッター刃46aが下方からロッドレンズアレイ原板40に接触する図19に矢印Aで示される第1の回転方向にスリワリカッター刃46aを回転駆動させて、ロッドレンズアレイ原板40を切断する。従って、ロッドレンズアレイ原板40は、刃物進行方向に対して刃物の回転が切断物の上側に抜ける回転方向に回転するスリワリカッター刃46aによって、いわゆるアップカットで切断される。
さらに、モータ48のスイッチ切り換えにより、チップソー46bが上方からロッドレンズアレイ原板40に接触する図20に矢印Bで示される第2の方向にチップソー46bを回転駆動させて、ロッドレンズアレイ原板40を切断する。従って、ロッドレンズアレイ原板40は、刃物進行方向に対して刃物の回転が切断物の下側に抜ける回転方向に回転する回転刃によって、いわゆるダウンカットで切断される。
本実施形態の端面切削装置58では、ロッドレンズアレイ42を同一向きで積層して配置して配列体60とし、この配列体60の端面60aを切削する。
図22に示されているように、カッタ68は、駆動用のモータ70と、モータ70の出力軸72の先端に取付けられた回転する円盤状のカッターホイール74と、カッターホイール74に取付けられた切削刃76とを備えている。
従って、図23に点線で示される、切削刃76の刃先76aが描く円軌道Oは、最下部で端面60aに最も接近し、最上部で端面60aから最も離れるように配置されている。端面切削装置58では、端面60aに最も接近した位置で、刃先76aが回転の接線方向の延びるように配置された配列体60の横長の端面60aに接触し、これを所定切削深さ、切削するように切削刃76が配置される。
従って、配列体60とカッタ68とを、配列体60の端面60aの長手方向に沿って即ちガイドユニット62に沿って、相対移動させることにより、配列体60に切削刃76が最も近づく位置における回転刃76の回転の接線方向に平行となるように配置された配列体60の端面60aを切削できる。
上記実施形態では、αを+1°に設定した構成であるが、αは、−10<α<10°の範囲で変更可能である。
さらに、上記実施形態では、カッタ68がガイドユニット62の片側のみに配置された構成であるが、カッタ68をガイドユニット62の両側に配置した構成でもよい。
さらに、端面切削装置全体を、90°回転させて、フライス加工装置のように使用してもよい。
(1)厚さ0.8〜1.5mmのロッドレンズアレイ原板を下記の9種類の刃物を用いて切断し、その結果を比較した。(φ:直径、t:厚さ、NT、P:刃数)
1.メタルソー φ45×t0.2×NT90
2.スリワリカッター φ45×t0.2×NT90
3.メタルソー φ45×t0.3×NT90
4.メタルソー φ45×t0.3×NT40
5.スリワリカッター φ45×t0.3×NT90
6.スリワリTiコ−ト φ45×t0.3×NT90
7.メタルソー φ45×t0.3×NT32
8.スリワリカッター φ45×t0.5×NT32
9.チップソー φ50×t0.5×18P
アップカット方向で用いた厚さ0.3mmのスリワリカッターと、ダウンカット方向で用いたチップソーでは、切断面が真っ直ぐなロッドレンズアレイが得られた。刃の回転数は3000rpmが最も好ましかった。
1.スリワリカッター φ45×t0.3×NT90
2.メタルソー φ45×t0.5×NT90
3.荒刃ソー φ75×t0.5×NT36
4.荒刃側刃付メタルソー φ75×t0.5×NT26
5.千鳥側刃付メタルソー φ75×t1.0×NT38
6.チップソー φ50×t0.5×18P
アップカット方向で用いた厚さ0.3mmの千鳥側刃付メタルソーと、ダウンカット方向で用いたチップソーでは、切断面が真っ直ぐなロッドレンズアレイが得られた。刃の回転数は3000rpmが最も好ましかった。
千鳥側刃付メタルソーは、刃の厚みが大きいため製品の廃棄量が多くなる。以上のことから、厚さ1.5〜5mmのロッドレンズアレイ原板では、厚さ0.5mmのチップソーをダウンカット方向で用いると、最も迅速且つ正確な切断が可能となることが分かる。
黒色樹脂板の基板間にロッドレンズを配列し、接着剤としてエピフォーム(反応型エポキシ系接着剤)にカーボンブラックを2重量%混練したものを充填して硬化させたプラスチックロッドレンズアレイの端面を切削した。
このようなプラスチックロッドレンズアレイを、幅4.4mmに予備切削し、端面を揃えた状態で8枚重ねて配列体とし、2MPa/cm2の圧力で、上記実施形態の端面切削装置58の配列体固定ユニットに固定する。
この状態で、配列体固定ユニットをガイドユニットに沿って、1m/minで移動させて配列体の端面を0.1mm切削した。他方の端面も同様に0.1mm切削し、幅4.2mmのロッドレンズアレイに仕上げた。
この実施例では、処理時間40秒、表面粗さRa0.08μm、光学性能MTF80%であった。
この状態で、配列体固定ユニットをガイドユニットに沿って、1m/minで移動させて配列体の端面を0.1mm切削した。他方の端面も同様に0.1mm切削し、幅4.2mmのロッドレンズアレイに仕上げた。
この実施例では、処理時間40秒、表面粗さRa0.20μm、光学性能MTF75%であった。
2’:第1基板
2:第1基板材
4’:第2基板
4:第2基板材
6:ロッドレンズ
8:接着剤
32:アレイ前駆体
33:アレイ前駆体ブロック
36:シール部
40:ロッドレンズアレイ原板
42:ロッドレンズアレイ
Claims (22)
- 第1基板と第2基板の2枚の基板間に複数本のロッドレンズが平行に配列された構造のロッドレンズアレイの製造方法であって、
1基板と第2基板との間に少なくとも1列のロッドレンズ列を仮固定したアレイ前駆体を形成する工程と、
前記ロッドレンズの長手方向に沿った前記アレイ前駆体の両側端面をシール剤でシールする工程と、
前記アレイ前駆体の前記ロッドレンズの長手方向一端面に接着剤を供給し、他端側を減圧して、前記アレイ前駆体内に前記接着剤を充填してロッドレンズアレイ原板とする工程と、
記接着剤の硬化後、前記ロッドレンズアレイ原板を前記ロッドレンズに直交する方向に切断してロッドレンズアレイを形成する工程と、を備えている、
ことを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記アレイ前駆体を形成する工程が、
吸引機構が設けられた配列用治具上に、複数本のロッドレンズを、配列用治具に向けて吸引しながら、並列配置して第1段目のロッドレンズ列を形成する工程と、
前記第1段目のロッドレンズ列上に、複数本のロッドレンズを並列配置して第2段目のロッドレンズ列を形成する工程と、
第1基板材の一方の面と前記配列用治具上の第2段目のロッドレンズ列との間に粘着剤を配置し、第1基板材上に前記第2段目のロッドレンズ列を転写して仮固定する工程と、
前記第1基板材に仮固定された前記第2段目のロッドレンズ列の表面と、前記配列用治具上に残っている第1段目のロッドレンズ列との間に粘着剤を配置し、第2段目のロッドレンズ列上に前記第1段目のロッドレンズ列を転写して仮固定する工程と、
前記第2段目のロッドレンズ列上に仮固定された前記第1段目のロッドレンズ列と第2基板材の一方の面との間に粘着剤を配置し、前記第1段目のロッドレンズ列と前記第2基板材とを仮固定する工程と、を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記アレイ前駆体を形成する工程が、
吸引機構が設けられた配列用治具上に、複数本のロッドレンズを、配列用治具に向けて吸引しながら、並列配置してロッドレンズ列を1列形成する工程と、
第1基板材の一方の面と前記配列用治具上のロッドレンズ列との間に粘着剤を配置し、第1基板材上に前記ロッドレンズ列を転写して仮固定する工程と、
前記ロッドレンズ列と第2基板材の一方の面との間に粘着剤を配置し、前記ロッドレンズ列と前記第2基板材とを仮固定する工程と、を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記第2基板材を仮固定した後、前記第1および第2基板材を近づける方向の荷重を付与する工程を備えている、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記第1および第2基板材の裏面に、マスクフィルムを張る工程を備えている、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記配列用治具が、
前記ロッドレンズが並列配置される載置部と、
該載置部の全面に形成され、前記ロッドレンズが延びる方向と直交する方向に延びるように配置された複数の長孔と、
該長孔を吸引手段に接続する接続手段と、を備えている、
ことを特徴とする請求項2または3に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記ロッドレンズが略円形の断面形状を有し、前記長孔の幅は、前記ロッドレンズの直径より小さく設定されている、
ことを特徴とする請求項6に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記各長孔は、前記ロッドレンズが延びる方向と直交する方向に縦列状態で配置され、隣接する列は、長手方向に長孔の長さの半分の長さずれて配置されている、
ことを特徴とする請求項6または7に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記ロッドレンズアレイ原板を切断する工程が、
前記ロッドレンズアレイ原板を、回転刃を用いて切断し、
前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが所定の厚さ未満であるときには、前記回転刃の刃先が下方から前記ロッドレンズアレイ原板に接触する第1の回転方向に、前記回転刃を回転駆動させて前記ロッドレンズアレイ原板を切断し、
前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが前記所定の厚さ以上であるときには、前記回転刃の刃先が上方から前記ロッドレンズアレイ原板に接触する第2の回転方向に、前記回転刃を回転駆動させて前記ロッドレンズアレイ原板を切断する、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが所定の厚さ未満であるときには、前記回転刃としてスリワリカッター刃が使用され、前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが前記所定の厚さ以上であるときには、前記回転刃としてチップソーが使用される、
ことを特徴とする請求項9に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記所定の厚さが、約1.5mmである、
ことを特徴とする請求項9または10に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記切断されたロッドレンズアレイの端面を切削する工程を備えている、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記ロッドレンズアレイの端面を切削する工程が、
円軌道に沿って回転する切削刃で、ロッドレンズアレイのロッドレンズの中心軸に垂直な端面を切削し、
前記回転の回転軸が、前記端面およびロッドレンズの配列方向に直交する平面内で前記端面に対して、90+α°の角度で配置され、
前記端面に前記切削刃が最も近づく位置における回転の接線方向に平行となるように配置された前記端面を切削する、
ことを特徴とする請求項12に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記αが、−10<α<10である、
ことを特徴とする請求項13に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記切削刃の刃先が、前記端面と平行になるように、前記円軌道の軌道面に対してα°傾いて延びるように配置されている、
ことを特徴とする請求項13または14に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記切削刃の刃先が、回転する板部材の表面から突出するように配置されている、
請求項13ないし15のいずれか1項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記切削刃の刃先は、前記回転の径方向外方に向かって、前記端面の幅より長く延びるように配置されている、
ことを特徴とする請求項13ないし16のいずれか1項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 前記切削刃が、前記板部材の周縁部に取付けられている、
ことを特徴とする請求項17に記載のロッドレンズアレイの製造方法。 - 2枚の基板間に複数本のロッドレンズが平行に配列されたロッドレンズアレイの製造で使用するロッドレンズ配列用治具であって、
前記ロッドレンズが並列配置される載置部と、
該載置部の全面に形成され、前記ロッドレンズが延びる方向と直交する方向に延びるように配置された複数の長孔と、
該長孔を吸引手段に接続する接続手段と、
を備えていることを特徴とするロッドレンズ配列用治具。 - 2枚の基板間にロッドレンズが平行に配列されたロッドレンズアレイ原板を、回転刃を用いて切断するロッドレンズアレイ原板切断装置であって、
前記回転刃を回転駆動させる駆動装置を備え、
前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが所定の厚さ未満であるときには、
前記駆動装置が、前記回転刃の刃先が下方から前記ロッドレンズアレイ原板に接触する第1の回転方向に、前記回転刃を回転駆動させて前記ロッドレンズアレイ原板を切断し、
前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが前記所定の厚さ以上であるときには、前記駆動装置が、前記回転刃の刃先が上方から前記ロッドレンズアレイ原板に接触する第2の回転方向に、前記回転刃を回転駆動させて前記ロッドレンズアレイ原板を切断する、
ことを特徴とするロッドレンズアレイ原板切断装置。 - 2枚の基板間に複数本のロッドレンズが平行に配列されたロッドレンズアレイ原板を回転刃を用いて切断するロッドレンズアレイ原板の切断方法であって、
前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが所定の厚さ未満であるときには、前記回転刃の刃先が下方から前記ロッドレンズアレイ原板に接触する第1の回転方向に、前記回転刃を回転駆動させて前記ロッドレンズアレイ原板を切断し、
前記ロッドレンズアレイ原板の厚さが前記所定の厚さ以上であるときには、前記回転刃の刃先が上方から前記ロッドレンズアレイ原板に接触する第2の回転方向に、前記回転刃を回転駆動させて前記ロッドレンズアレイ原板を切断する、
ことを特徴とするロッドレンズアレイ原板の切断方法。 - 円軌道に沿って回転する切削刃で、ワークの横長の端面を切削する端面切削装置であって、
前記回転の回転軸が、前記端面に直交する鉛直平面内で前記端面に対して、90+α°の角度で配置され、
前記切削刃が、前記端面に最も近づく位置で、該位置における回転の接線方向に延びるように配置された前記端面を切削する、
ことを特徴とする端面切削装置。
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