JP2008207517A - Molding die for lens array and method for producing lens array using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズアレイ用成形型、及びそれを用いたレンズアレイの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lens array mold and a method of manufacturing a lens array using the same.
従来、樹脂を成形型に流し込み、成形型内で樹脂を硬化させて成形物を取り出す注型方法において、成形物内にボイドが入り込んでしまうといった問題があった。例えば成形物がレンズであった場合には、内部にボイドがあるとレンズ特性が著しく悪化してしまう。そのため、真空雰囲気下で樹脂を注型するなどの対策がとられてきた(例えば特許文献1)。
特許文献1によれば、真空圧下でスキージにより孔板印刷した際に、成形型内に生じた封止樹脂の未充填部を、真空から大気圧に戻す際の気圧差を利用して収縮または除去することができる。また、樹脂供給量をキャビティに対して過剰にすることにより差圧を受ける樹脂の表面積が増し、上記効果がさらに発揮できると記載されている。しかしながら、この方法をレンズアレイ成形用の型に応用した場合には、個々のレンズ型が連設した構成のため、各レンズ型への封止樹脂の供給量を過剰にしても差圧を受ける封止樹脂の表面積を増すことができず、封止樹脂内のボイド(気泡)を確実に除去することは困難であった。
According to
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、レンズアレイの成形不良を防止し、高性能なレンズアレイ用成形型、及びそれを用いたレンズアレイの製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a high-performance lens array molding die and a lens array manufacturing method using the same, which prevents defective molding of the lens array. The purpose is to do.
本発明のレンズアレイ用成形型は、上記課題を解決するために、平面状に配置された複数のレンズを有し、該各レンズに入射した光をそれぞれの光軸に向けて集光するレンズアレイを形成するレンズアレイ用成形型であって、基材の厚さ方向における一方の面に形成され、レンズの形状を反映する複数の曲面部と、一端側が曲面部に開口するとともに、他端側が基材の厚さ方向における他方の面に開口する貫通孔とを有する型本体と、貫通孔内に、貫通孔から引き抜き可能に保持される引抜部と、を有して構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a lens array mold according to the present invention has a plurality of lenses arranged in a plane, and collects light incident on each lens toward its respective optical axis. A lens array mold for forming an array, which is formed on one surface in the thickness direction of a substrate, and has a plurality of curved surface portions reflecting the shape of the lens, one end side opening to the curved surface portion, and the other end A mold body having a through hole that opens on the other surface in the thickness direction of the base material, and a drawing portion that is held in the through hole so as to be able to be pulled out from the through hole. It is characterized by.
本発明のレンズアレイ用成形型によれば、例えば曲面部内に封止樹脂を供給する際にボイド(気泡)を含んでしまったとしても、貫通孔から引抜部を引き抜く(後退させる)ことによって、曲面部内のボイドを貫通孔内に引き込むことができる。換言すれば、曲面部内からボイドを排除して未充填部の発生を防止することができる。封止樹脂の未充填部は曲面部の底部にできやすい。そのため、曲面部の底部に貫通孔を設けてボイドを貫通孔内に引き込むことによって、曲面部内にボイドが残留したまま成形されることを防止することができる。これにより、レンズアレイの成形不良を防止でき、歩留まりを向上させることが可能となる。
したがって、本発明のレンズアレイ用成形型によれば、成形不良に起因する信頼性上の問題や、品質の低下の問題が生じないものとなる。
According to the mold for lens array of the present invention, for example, even when a void (bubble) is included when supplying the sealing resin into the curved surface portion, by pulling out (retracting) the extraction portion from the through hole, The void in the curved surface portion can be drawn into the through hole. In other words, voids can be eliminated from the curved surface portion and the occurrence of unfilled portions can be prevented. The unfilled portion of the sealing resin can be easily formed at the bottom of the curved portion. Therefore, by forming a through hole in the bottom of the curved surface portion and drawing the void into the through hole, it is possible to prevent molding with the void remaining in the curved surface portion. Thereby, molding defects of the lens array can be prevented, and the yield can be improved.
Therefore, according to the lens array molding die of the present invention, the problem of reliability due to molding defects and the problem of deterioration of quality do not occur.
貫通孔が、曲面部の頂部に位置していることを特徴とする。
このような構成によれば、貫通孔の位置を曲面部の頂部位置に設けることによって、この位置に留まり易いボイドを確実に引き抜くことができる。
The through hole is located at the top of the curved surface portion.
According to such a configuration, by providing the position of the through hole at the top position of the curved surface portion, it is possible to reliably pull out a void that tends to stay at this position.
また、曲面部と貫通孔との境界に、貫通孔の内側に突出する突出部が設けられていることも好ましい。
このような構成によれば、曲面部と貫通孔との境界部分の開口面積を小さくすることができるので、ボイドと一緒に貫通孔内に移動した封止樹脂が硬化して、レンズの先端から突出した形状(バリ)となった場合でも、レンズ形状に必要ないバリ部分を除去しやすい。これにより、所望とするレンズ形状を容易に得ることができる。
Moreover, it is also preferable that the protrusion part which protrudes inside a through-hole is provided in the boundary of a curved surface part and a through-hole.
According to such a configuration, since the opening area of the boundary portion between the curved surface portion and the through hole can be reduced, the sealing resin that has moved into the through hole together with the void is cured, and from the tip of the lens Even in the case of a protruding shape (burr), it is easy to remove a burr portion that is not necessary for the lens shape. Thereby, a desired lens shape can be easily obtained.
また、型本体は透光性を有し、引抜部は非透光性を有して構成されることも好ましい。
このような構成によれば、引抜部の引抜方向後退側から封止樹脂を硬化させる紫外光が照射された場合、貫通孔内に移動した封止樹脂には光が届かず硬化しない。一方、曲面部内の封止樹脂は、曲面部の形状により光の屈折が作用して紫外光が照射されるので硬化することになる。そのためバリの発生が防止される。よって、貫通孔内に移動した封止樹脂の除去が簡単になり、歩留まりが向上する。
Moreover, it is also preferable that the mold body has a light-transmitting property and the extraction portion has a non-light-transmitting property.
According to such a structure, when the ultraviolet light which hardens sealing resin is irradiated from the drawing direction retraction side of the extraction | drawer part, light does not reach to the sealing resin which moved into the through-hole, and it does not harden | cure. On the other hand, the sealing resin in the curved surface portion is cured because the light is refracted by the shape of the curved surface portion and irradiated with ultraviolet light. Therefore, generation | occurrence | production of a burr | flash is prevented. Therefore, the removal of the sealing resin that has moved into the through hole is simplified, and the yield is improved.
また、貫通孔の容積が、曲面部の容積に対して1%〜30%の範囲内であることも好ましい。
このような構成によれば、貫通孔の容積が曲面部の容積に対して30%以上だとバリが大きくなり、除去し難いことから歩留まりが低下する。また、材料も無駄になるためコストが嵩む。一方、貫通孔の容積が曲面部の容積に対して1%以下だと曲面部内のボイドを貫通孔へと確実に引き込むことができない虞がある。したがって、貫通孔の容積を曲面部の容積に対して1%〜30%の範囲内とすることによって、曲面部のボイドを貫通孔内へと確実に引き込むことができるとともに、封止樹脂硬化後のバリ取り作業が容易となり、歩留まりが向上する。
Moreover, it is also preferable that the volume of the through hole is in the range of 1% to 30% with respect to the volume of the curved surface portion.
According to such a configuration, if the volume of the through-hole is 30% or more with respect to the volume of the curved surface portion, the burr becomes large and it is difficult to remove, so the yield decreases. In addition, the material is wasted and the cost is increased. On the other hand, if the volume of the through hole is 1% or less with respect to the volume of the curved surface portion, the void in the curved surface portion may not be reliably drawn into the through hole. Therefore, by setting the volume of the through hole in the range of 1% to 30% with respect to the volume of the curved surface portion, the void of the curved surface portion can be surely drawn into the through hole, and after the sealing resin is cured The deburring work becomes easier and the yield is improved.
また、貫通孔の容積が、曲面部の容積に対して1%〜10%の範囲内であることも好ましい。
このような構成によれば、ボイドの除去率及びバリ取りのし易さの点において特に効果的である。
Moreover, it is also preferable that the volume of the through hole is in the range of 1% to 10% with respect to the volume of the curved surface portion.
Such a configuration is particularly effective in terms of void removal rate and ease of deburring.
本発明のレンズアレイの製造方法は、平面状に配置された複数のレンズを有し、該各レンズが入射した光をそれぞれの光軸に向けて集光するレンズアレイの製造方法において、基材の厚さ方向における一方の面に形成され、レンズの形状を反映する複数の曲面部と、一端側が曲面部に開口するとともに、他端側が基材の厚さ方向における他方の面に開口する貫通孔と、を有する型本体と、貫通孔内に、貫通孔から引き抜き可能に保持される引抜部と、を有して構成されるレンズアレイ用成形型を用い、真空雰囲気下で、複数の曲面部に封止樹脂を供給する工程と、真空雰囲気から圧力を上げる工程と、貫通孔から引抜部を後退させて、曲面部内の未充填部をなくす工程と、封止樹脂を硬化する工程と、を備えることを特徴とする。 The method of manufacturing a lens array according to the present invention includes a plurality of lenses arranged in a plane, and a method of manufacturing a lens array that collects light incident on each lens toward a respective optical axis. A plurality of curved surface portions reflecting the shape of the lens and having one end side opened in the curved surface portion and the other end side opened in the other surface in the thickness direction of the substrate. A plurality of curved surfaces in a vacuum atmosphere using a mold for a lens array that includes a mold body having a hole, and a drawing portion that is held in the through hole so as to be pulled out from the through hole. A step of supplying the sealing resin to the part, a step of increasing the pressure from the vacuum atmosphere, a step of retracting the extraction portion from the through hole to eliminate the unfilled portion in the curved surface portion, a step of curing the sealing resin, It is characterized by providing.
本発明のレンズアレイの製造方法によれば、例えば曲面部内に封止樹脂を供給する際にボイドが生じてしまったとしても、真空雰囲気から圧力を上げる際の差圧を利用してボイドの大きさを小さくすることができる。また本発明では、貫通孔から引抜部を引き抜く(後退させる)ことによって、曲面部内のボイドを貫通孔内に全て引き込むことができる。換言すれば、曲面部内からボイドを排除して未充填部の発生を防止することができる。引抜部の引き抜き量(後退量)は、未充填部の大きさに応じて決定する必要がある。未充填部の大きさは、主に印刷時の樹脂粘度と、印刷条件(スキージ圧力やスキージ移動速度)などによって変わってくる。そのため、前記した条件等から、発生する未充填部の大きさを把握し、曲面部内からボイドを排除するために必要な最小限の引き込み量を決定することにより、曲面部内の未充填部を確実に消去することができる。 According to the manufacturing method of the lens array of the present invention, even if a void is generated when supplying the sealing resin into the curved surface portion, for example, the size of the void is utilized by utilizing the differential pressure when the pressure is increased from the vacuum atmosphere. The thickness can be reduced. Further, in the present invention, all the voids in the curved surface portion can be drawn into the through hole by pulling out (retracting) the drawing portion from the through hole. In other words, voids can be eliminated from the curved surface portion and the occurrence of unfilled portions can be prevented. The drawing amount (retraction amount) of the drawing portion needs to be determined according to the size of the unfilled portion. The size of the unfilled portion varies mainly depending on the resin viscosity during printing and the printing conditions (squeegee pressure and squeegee moving speed). Therefore, by grasping the size of the unfilled part that occurs from the above-mentioned conditions and determining the minimum amount of pull-in necessary to eliminate voids from the curved part, the unfilled part in the curved part is reliably Can be erased.
また、封止樹脂の未充填部は曲面部の底部に生じやすい。そのため、曲面部の頂部に通じる貫通孔を設けてボイドを貫通孔内に引き込むことによって、曲面部内にボイドが残留したまま成形されることを防止することができる。これにより、レンズアレイの成形不良を防止でき、歩留まりを向上させることが可能となる。
したがって本発明のレンズアレイ用成形型を用いた製造方法によれば、信頼性に優れ、また性能品質にも優れたレンズアレイを成形することができる。
Further, the unfilled portion of the sealing resin is likely to occur at the bottom of the curved portion. Therefore, by forming a through hole that communicates with the top of the curved surface portion and drawing the void into the through hole, it is possible to prevent molding with the void remaining in the curved surface portion. Thereby, molding defects of the lens array can be prevented, and the yield can be improved.
Therefore, according to the manufacturing method using the lens array molding die of the present invention, it is possible to mold a lens array which is excellent in reliability and in performance quality.
また、真空雰囲気から圧力を上げる工程において、大気圧雰囲気まで圧力を上げることが好ましい。
これにより、未充填部の縮小効果を高めることができる。
In the step of increasing the pressure from the vacuum atmosphere, it is preferable to increase the pressure to the atmospheric pressure atmosphere.
Thereby, the reduction effect of an unfilled part can be heightened.
また、貫通孔内にて硬化した封止樹脂の突出部分を除去する工程を有する製造方法としてもよい。
このような製造方法によれば、いわゆるバリ取り作業を施すことによって、貫通孔内にて硬化した封止樹脂を除去することができるので、所望のレンズ形状とすることができる。また、レンズの頂部は、光の屈折が生じない箇所であることから必ずしも曲面である必要はないため、削除部分を平坦面とする簡単な作業のみでもよい。これにより、他のレンズ曲面に沿って加工する高精度な作業が不要となり、歩留まりが向上する。
Moreover, it is good also as a manufacturing method which has the process of removing the protrusion part of sealing resin hardened | cured in the through-hole.
According to such a manufacturing method, by performing a so-called deburring operation, the sealing resin cured in the through hole can be removed, so that a desired lens shape can be obtained. Further, since the top portion of the lens is a portion where light is not refracted, it does not necessarily have to be a curved surface. This eliminates the need for highly accurate work along other lens curved surfaces, and improves the yield.
また、型本体は透光性を有し、引抜部は非透光性を有していてもよい。
このような製造方法によれば、引抜部の後退側から光を照射した場合、貫通孔内の封止樹脂には光が届かないため硬化しない。一方、曲面部内の封止樹脂は、曲面部の形状により光の屈折が作用して紫外光が照射されるので硬化することになる。そのため、貫通孔内の封止樹脂が硬化してなるバリの発生が防止される。よって、貫通孔内に移動した封止樹脂の除去作業が簡単になり、歩留まりが向上する。
Further, the mold body may be translucent and the extraction portion may be non-translucent.
According to such a manufacturing method, when light is irradiated from the retracted side of the extraction portion, the light does not reach the sealing resin in the through hole, so that it does not cure. On the other hand, the sealing resin in the curved surface portion is cured because the light is refracted by the shape of the curved surface portion and irradiated with ultraviolet light. Therefore, generation | occurrence | production of the burr | flash which hardens the sealing resin in a through-hole is prevented. Therefore, the removal operation of the sealing resin that has moved into the through hole is simplified, and the yield is improved.
また、封止樹脂が、型本体よりも高い屈折率を有した感光性硬化樹脂であってもよい。
このような製造方法によれば、曲面部内の引抜部の影になる部分にも光が回りこむことになり、曲面部全体を確実且つ効果的に硬化させることができる。
Alternatively, the sealing resin may be a photosensitive curable resin having a higher refractive index than the mold body.
According to such a manufacturing method, light also circulates in the shadowed portion of the drawn portion in the curved surface portion, and the entire curved surface portion can be reliably and effectively cured.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
[第1の実施形態]
図1(a)は、本発明の第1の実施形態であるレンズアレイ用成形型の全体構成を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)に示すIB−IB線断面図であって、図1(c)は図1(b)の要部を拡大した断面図である。レンズアレイ用成形型1の平面形状は、特に限定されず、円形であっても、矩形などの多角形であってもよい。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a plan view showing the overall configuration of a lens array mold according to the first embodiment of the present invention. 1B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB shown in FIG. 1A, and FIG. 1C is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. The planar shape of the
レンズアレイ用成形型1には、石英等のガラス基板からなる型本体10の一方の面側に、転写用形状12と平坦面14とが形成されている。転写用形状12は、マイクロレンズアレイの複数のレンズを形成するためのもので、中央部(端部を避けた部分)に形成されている。この転写用形状12は、型本体10の厚さ方向に凹む半球形状の曲面部16を複数有してなり所定位置に配列されている。
In the
各曲面部16は、マイクロレンズアレイの個々のレンズの形状に対応した形状をなしている。レンズアレイ用成形型1から直接マイクロレンズアレイを形成するときには、曲面部16はレンズの反転形状である。すなわち、凸レンズを形成するときには曲面部16は、凹部である。また、レンズアレイ用成形型1の形状を転写して複製型を製造し、複製型の形状を転写してマイクロレンズアレイを製造するときには、レンズアレイ用成形型1の曲面部16の少なくとも一部の形状がレンズの形状に等しい。
Each
本実施形態のレンズアレイ用成形型1は、転写用形状12および平坦面14が形成された面を表面とした場合、型本体10の裏面側に、転写用形状12に充填される封止樹脂内のボイド(気泡)を排除する未充填防止手段を有している。この未充填防止手段は、図1(c)に示すように型本体10の底部側に形成され、複数の貫通孔18とこれら各貫通孔18内にそれぞれ保持される複数の引抜部19とから構成されている。
The lens array molding die 1 of the present embodiment has a sealing resin filled in the
貫通孔18は、曲面部16の底部から型本体10の厚さ方向を貫通しており、一端側が曲面部16の底部に開口し、他端側が型本体10の裏面側に開口している。貫通孔18は、その軸心を曲面部16の頂部に一致させてなり、曲面部16の直径に対して所定の孔径で形成されている。このように、貫通孔18の軸心を曲面部16の軸心と一致させることによって、封止樹脂の未充填が発生し易い曲面部16の頂部に開口する貫通孔18を持つ構造とすることができる。
The through-
引抜部19は、アクリル系樹脂等の光透過性材料から構成され、各貫通孔18内にそれぞれ挿嵌されている。この引抜部19は、貫通孔18に対して挿抜可能(引き抜き可能)に保持されるもので、貫通孔18の形状に応じた円柱状を呈している。引抜部19は貫通孔18に対して略等しい直径で形成され、貫通孔18の側面と引抜部19の側面とが常に接触状態で保持あるいは移動することによって、曲面部16に充填される樹脂が貫通孔18と引抜部19との隙間に漏れ出すことが防止される。また、型本体10に設けられる複数の引抜部19は、各々が連動して動作する構成とされている。例えば、不図示の連結部材などによって引抜部19同士が連結されていてもよいし、制御系などによって各引抜部19を一斉に操作するようにしてもよい。
The
複数の曲面部16は、図1(a)に示すように複数のグループに区画されており、例えば平坦面14の一部によって複数の領域(例えば、略矩形の領域)に区画され、各領域に複数の曲面部16が配列されている。区画されたそれぞれの領域に形成された複数の曲面部16によって、個々のマイクロレンズアレイのチップ(以下、単にマイクロレンズアレイと呼ぶことがある)が形成される。すなわち、図1(a)に示すレンズアレイ用成形型1は、複数のチップが一体的に集合したマイクロレンズアレイ基板を製造するためのものであり、このマイクロレンズアレイ基板を切断して、個々のチップが得られる。
The plurality of
なお、本実施形態においては、平面視において複数の曲面部16が隣りあう曲面部16との中心を一致させた状態で配列されているが、必ずしも一致していなくてもよい。例えば、隣り合う列の曲面部16に対して所定ピッチずれた配列としてもよい。
また、区画する曲面部16の個数や配置間隔はマイクロレンズアレイの用途に応じて適宜設定されるものとする。
さらに、引抜部19は、連動して動作する構成としたが、夫々が個別に作動するものとしても良い。
In the present embodiment, the plurality of
Further, the number and arrangement interval of the
Furthermore, although the
[マイクロレンズアレイの製造方法]
上述したレンズアレイ用成形型1を使用して、複数のレンズを有するマイクロレンズアレイを形成する。図2は、本実施形態のマイクロレンズアレイの製造方法を示すフローチャートである。図3(a)〜(f)は、図2のフローチャートに沿う製造方法の工程図である。
[Microlens array manufacturing method]
A microlens array having a plurality of lenses is formed using the
本実施形態においては、真空雰囲気下においてレンズアレイ用成形型1の曲面部16内に封止樹脂3を供給充填する孔板印刷法を用いている。封止樹脂3には、レンズアレイ用成形型1の屈折率よりも大きい屈折率を有する、エネルギー硬化性樹脂が用いられる。エネルギー硬化性を有する樹脂としては、光および熱のいずれか一方の付与により硬化可能であることが望ましい。熱や光により硬化する樹脂を用いることにより、汎用の露光装置、ベイク炉やヒーター等の加熱装置を利用することができるので、設備コストの低減を図ることができる。エネルギー硬化性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。なお、本実施形態における孔版印刷は、チャンバ内の減圧及び昇圧を可能とした従来公知の装置を用いて行われる。
In this embodiment, a hole plate printing method is used in which the sealing
まず、上述した本発明に係るレンズアレイ用成形型1を準備する(ステップS1)。図3(a)には、封止樹脂3の押し込み充填工程開始前のレンズアレイ用成形型1の断面図が示されている。
First, the
そして、図3(b)に示すように、レンズアレイ用成形型1上に供給された封止樹脂3は、スキージ5の動作によりレンズアレイ用成形型1の曲面部16内に押し込み充填する(ステップS2)。このとき、レンズアレイ用成形型1の平坦面14上に、予め所定厚さのマスク15を形成しておき、このマスク15の表面上に、平坦面14から間隔をおいてスキージ5が配置されている。スキージ5は、レンズアレイ用成形型1への封止樹脂3の過剰供給のために、予めレンズアレイ用成形型1の上方に位置するように調整されており、マスク15の配置によってレンズアレイ用成形型1の平坦面14とスキージ5の先端との間に過剰供給に必要な間隔が形成されることになる。
As shown in FIG. 3B, the sealing
スキージ5による封止樹脂3の押し込み充填後の状況は図3(b)に示され、複数の曲面部16を含む樹脂層6a(過剰供給部分)が形成されている。また同図に示されるように、いくつかの曲面部16の底部には未充填部4が生じてしまっている。未充填部4の発生原因としては、スキージ5による封止樹脂3の押し込み充填圧の不足等が考えられる。また、真空雰囲気下で充填を行うために、その真空度に相当する量の空気が曲面部16内にボイド7として封じ込められることも原因として考えられる。
FIG. 3B shows a state after the
そのため本実施形態では、まず、真空雰囲気下での封止樹脂3の充填を終えた後に周囲雰囲気を大気圧に戻し(ステップS3)、未充填部4を縮小させる。未充填部4は、真空雰囲気下から大気圧雰囲気下に戻す際の差圧により、未充填部4内に封止樹脂3が押し込まれることによって縮小する。
なお、ステップS3においては、周囲雰囲気を大気圧まで戻さなくてもよく、真空雰囲気の真空度を低下させるよう除々に増圧していく(例えば、所定の圧力まで増圧する)ことで、未充填部4の縮小効果を十分に得ることができる。
Therefore, in this embodiment, first, after the filling of the sealing
In step S3, the ambient atmosphere does not have to be returned to atmospheric pressure, and the pressure is gradually increased so as to lower the vacuum degree of the vacuum atmosphere (for example, the pressure is increased to a predetermined pressure). The reduction effect of 4 can be sufficiently obtained.
しかしながら、未充填部4と外気との間に生じる差圧だけでは未充填部4を完全に消去することができない。したがって本実施形態では、図3(c)に示すように、封止樹脂3充填後に貫通孔18から引抜部19を曲面部16側とは反対側(外方)に向かって所定量後退させることによって(ステップS4)、曲面部16内のボイド7を封止樹脂3と共に貫通孔18内に引き込むようにする。未充填部4は、封止樹脂3と引抜部19とによって密閉された空間であることから、引抜部19の後退に伴ってボイド7あるいはボイド7を含んだ封止樹脂3が貫通孔18内に吸引されることになる。
However, the
ここで、引抜部19の後退量(引き込み量)は、未充填部4の完全消去を図るべく、未充填部4の大きさに応じて適宜設定されるものとする。未充填部の大きさは、主に樹脂粘度と印刷条件(スキージ圧力やスキージ移動速度)で変わってくる。そのため、上記した条件等から発生する未充填部4の大きさを把握して、これに応じた最小限の引き込み量を決定することが重要である。これにより、曲面部16内の未充填部4は完全に消去され、曲面部16の底部の隅々まで封止樹脂3を充分且つ確実に充填することができる。
Here, the retraction amount (retraction amount) of the
なお、引抜部19の動作により、ボイド7を含む封止樹脂3が貫通孔18内に移動することで未充填部4が消去される一方、樹脂層6aの上面側では凹所が生じることになる。そのため、封止樹脂3を硬化する前に樹脂層6aの上面を平坦化しておくことが望ましい。
In addition, by the operation | movement of the
次に、図3(d)に示すように、加熱するかまたは光を照射する(ステップS5)などして封止樹脂3を硬化させる。上記した露光装置や加熱装置は、レンズアレイ用成形型1における引抜部19側に配置され、所定のエネルギー量および時間で加熱あるいは光を照射する。UVを照射する場合、引抜部19を含むレンズアレイ用成形型1は光透過性を有することから、少なくとも転写用形状12の全体にUVが照射され、曲面部16内の封止樹脂3が確実に硬化する。このようにして、樹脂層6aと複数のレンズ6bとからなる光透過性体6が構成される。なお、型本体10の平坦面14上に設けたマスク15は、封止樹脂3を硬化した後に適宜除去する。
Next, as shown in FIG. 3D, the sealing
次に、図3(e)に示すように、レンズアレイ用成形型1を光透過性体6から離型する(ステップS6)。レンズアレイ用成形型1から剥離された光透過性体6は、貫通孔18内において硬化した封止樹脂3によりレンズ6bの頂部6cにバリ13が発生した状態となっている。そのため、所望とするレンズ形状(曲率)を得るべく、各レンズ6bに対してバリ取り作業が必要である。
Next, as shown in FIG. 3E, the
そこで、次の工程においてバリ取り作業を行う(ステップS7)。このバリ取り作業は、バリ13をカッタ等で切除する他、サンドペーパ等で研削したり、バフで研磨するなどしても良い。また、レンズ6bの頂部6cを透過する光は、直進性を有することから必ずしも曲面とする必要はない。そのため、レンズ6bの頂部6cの表面を他の曲面の曲率に沿って仕上げるのではなく平坦面としてもよい。これにより作業時間が短縮され製造効率が向上する。
Therefore, a deburring operation is performed in the next process (step S7). In this deburring operation, the
このようにして、レンズアレイ用成形型1を用いて図3(f)に示すような光透過性体6を形成する。光透過性体6は、複数のマイクロレンズアレイのチップ(以下単に、マイクロレンズアレイ11と呼ぶ。)が一体的に集合しているので、光透過性体を切断することで、個々のチップ(マイクロレンズアレイ11)が得られる。
In this way, the light
[第2実施形態]
次に、本発明におけるレンズアレイ用成形型の第2実施形態について図面に基づいて説明する。ここで、図4(a)は、レンズアレイ用成形型における転写用形状のうちの一部の曲面部を示す要部拡大図であって、図4(b)は曲面部の平面図である。なお、本実施形態では、上記第1実施形態の曲面部16と貫通孔18との境界部分の形状において異なっていることから、この点を中心に説明するとともに、上記第1実施形態で説明した構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the lens array mold according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 4A is a main part enlarged view showing a part of a curved surface portion of the transfer shape in the lens array mold, and FIG. 4B is a plan view of the curved surface portion. . In addition, in this embodiment, since it differs in the shape of the boundary part of the curved-
図4(a),(b)に示すように、本実施形態の曲面部16と貫通孔18との境界部分には、曲面部16に開口する貫通孔18の縁部から貫通孔18の半径方向内側に突出する環状の突出部28が設けられている。この環状の突出部28(環状突出部)は、その中央に貫通孔18および曲面部16を連通させる連通孔27を有しており、曲面部16に開口する貫通孔18の開口面積を縮小するよう機能する。連通孔27の孔径は、貫通孔18から引抜部19を引き抜いた(後退させた)際、ボイドおよびボイドを含んだ封止樹脂3を曲面部16からスムーズに貫通孔18内に引き込むことのできる寸法で設定される。貫通孔18内に設けられる引抜部19は、その上面が環状の突出部28の下面(曲面部16とは反対側の面)側に当接するようにして保持される。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the radius of the through-
このようにして、曲面部16に通じる貫通孔18の開口面積を縮小することによって、バリ取り作業が容易となる。また、曲面部16の直径、すなわちレンズの直径は約20μ程度である。そうなると貫通孔18の直径は数ミクロン、突出部28の中央の孔(連通孔27)の直径となれば、ほんの僅かな大きさとなる。そのため、レンズアレイ用成形型1を光透過性体から離型させる際、貫通孔18内において硬化した封止樹脂(バリとなる部分)がレンズの頂部から折れるなどして光透過性体から除去される。また、全てのレンズからバリ部分を完全に除去するには、離型後に上述したバリ取り作業を施す。このように、バリの発生を抑えた構成をなす本実施形態によれば、光透過性体に対するバリ取り作業が非常に簡単なものとなる。これにより、作業時間が短縮され歩留まりが向上する。
In this manner, the deburring operation is facilitated by reducing the opening area of the through
なお、突出部の形状は上記に限ったものでなくてもよく、図5に示すような貫通孔18の側面から突出する突出部29であってもよい。突出部29の個数は、封止樹脂3を曲面部16からスムーズに貫通孔18内に引き込むという条件を満たすものであれば特に限定しない。
Note that the shape of the protruding portion is not limited to the above, and may be a protruding
[第3実施形態]
次に、本発明におけるレンズアレイ用成形型の第3実施形態について図面に基づいて説明する。ここで、図6は、レンズアレイ用成形型における転写用形状のうちの一部の曲面部を示す要部拡大図である。なお、本実施形態では、上記第1実施形態の引抜部19の材質において異なっていることから、この点を中心に説明するとともに、上記第1実施形態で説明した構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the lens array mold according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a part of the curved surface portion of the transfer shape in the lens array mold. In addition, in this embodiment, since it differs in the material of the extraction |
図6に示すように、本実施形態の貫通孔18には非透光性の引抜部19が挿入されている。本実施形態は、封止樹脂3を硬化する際に光(UV)を利用する場合において好適であり、詳細には、付与されるUVを引抜部19で遮断することによって、貫通孔18内に吸引した封止樹脂3を硬化させないよう機能する。照射されたUVは、引抜部19によってその一部が遮断されるとともに型本体10を通過したUVが曲面部16の曲面において屈折し、曲面部16内の封止樹脂3を効果的に硬化させる。貫通孔18内の封止樹脂3にUVが照射されない構成、つまり、引抜部19をUVが透過しない構成とすることによって、レンズアレイ用成形型1を光透過性体6から剥離させた際、レンズ6bの頂部6cにはバリが形成されないことになり、バリ取り作業を省くことができる。これにより、製造時間が短縮され、歩留まりが向上する。
As shown in FIG. 6, a non-light-
なお、レンズアレイ用成形型1から光透過性体6を剥離させた際に、液状の封止樹脂3が付着している場合がある。その場合には、適宜レンズ表面に付着した封止樹脂3を拭き取るなどして除去する。
In addition, when the light-transmitting
上記各実施形態では、複数のレンズ6bは、転写用形状12に対応した形状(詳しくは反転形状)をなす。言い換えれば、各レンズ6bは各曲面部16に対応した形状(詳しくは反転形状)をなす。曲面部16が凹部であることから、樹脂層6a上に凸レンズが形成されることになる。
In each of the above embodiments, the plurality of
[表示装置]
図7は、本発明に係るマイクロレンズアレイを適用した表示装置の一例として、液晶プロジェクタの一部を示す図である。
この液晶プロジェクタ40は、上述した各実施形態に係る方法により製造されたマイクロレンズアレイ11を組み込んだライトバルブ20と、光源としてのランプ30とを有する。
[Display device]
FIG. 7 is a diagram showing a part of a liquid crystal projector as an example of a display device to which the microlens array according to the present invention is applied.
The
マイクロレンズアレイ11は、レンズ6bをランプ30から見て凹状になるように配置されている。マイクロレンズアレイ11上には、光透過層22、保護層23,ブラックマトリクス24,電極25,配向膜26がこの順で形成されている。また、配向膜26からギャップをあけて、TFT基板32が設けられている。TFT基板32には、透明な個別電極34および薄膜トランジスタ36が設けられており、これらの上に配向膜38が形成されている。また、TFT基板32は、配向膜38を配向膜26に対向させて配置されている。
The
配向膜26,38間には、液晶31が封入されており、薄膜トランジスタ36によって制御される電圧によって、液晶31が駆動されるようになっている。
A
この液晶プロジェクタ40によれば、ランプ30から照射された光33が、各画素毎にレンズ6bにて集光するので、明るい画面を生じすることができる。
According to the
なお、その前提として、光透過層22の光屈折率naと、マイクロレンズアレイ11の光屈折率nbとは、na<nbの関係にあることが必要である。この条件を満たすことで、屈折率の大きい媒質から屈折率の小さい媒質に光が入射することになり、光33は両媒質の界面の法線から離れるように屈折して集光する。そして、画面を明るくすることができる。
As a premise, it is necessary that the light refractive index na of the
本発明に係るマイクロレンズアレイ11は、表示装置以外の光学装置にも応用することができ、例えば、撮像装置に応用することができる。撮像装置は、撮像素子(イメージセンサ)を有する。マイクロレンズアレイによって集光した光が撮像素子に入射する。撮像素子として、CCD(Charge Coupled Device)型が挙げられる。
The
[表示装置の実施形態]
以上詳述した表示装置の実施形態として、複板式カラープロジェクタについてその全体構成、特に光学的な構成について説明する。図8は、複板式カラープロジェクタの図式的断面図である。
[Embodiment of Display Device]
As an embodiment of the display device described in detail above, the overall configuration, particularly the optical configuration, of a double-plate color projector will be described. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a double-plate color projector.
図8において、本実施形態における複板式カラープロジェクタの一例である、液晶プロジェクタ1100は、駆動回路がTFTアレイ基板上に搭載された電気光学装置を含む上記ライトバルブを3個用意し、夫々RGB用のライトバルブ100R、100Gおよび100Bとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ1100では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット1102から投射光が発せられると、3枚のミラー1106および2枚のダイクロイックミラー1108によって、RGBの3原色に対応する光成分R、G、Bに分けられ、各色に対応するライトバルブ100R、100Gおよび100Bに夫々導かれる。この際特にB光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ1122、リレーレンズ1123および出射レンズ1124からなるリレーレンズ系1121を介して導かれる。そして、ライトバルブ100R、100Gおよび100Bにより夫々変調された3原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投射レンズ1114を介してスクリーン1120にカラー画像として投射される。
In FIG. 8, a
[スクリーン]
次に、上述したスクリーンの詳細について説明する。
図9は、本発明のマイクロレンズアレイをレンチキュラ板として適用したスクリーンの構成を示す図である。
[screen]
Next, the details of the above-described screen will be described.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a screen to which the microlens array of the present invention is applied as a lenticular plate.
このスクリーン70は、図9(a)に示すように、入射した光の角度を変換するフレネル板71と、光透過性を有するレンチキュラ板73と、フレネル板71とレンチキュラ板73との間に配置され、入射した光を拡散させる拡散板72(光拡散板)とを備えている。また、スクリーン70は、図9(b)に示すように、拡散板72を振動させる振動供給部74を備えている。また、筐体の前面には、開口部77aが形成されており、この開口部77aにスクリーン70が嵌め込まれている。
As shown in FIG. 9A, the
レンチキュラ板73は、入射面73aに複数の蒲鉾状のマイクロレンズ素子73cが光の入射側に設けられている。この複数のマイクロレンズ素子73cは、光軸Oに垂直な平面(xy平面)において、y方向(スクリーン70を設置した状態における垂直方向に長手方向)を有し、x方向に並列に配置されている。
The
このレンチキュラ板73は、入射面73aから入射した光を所定の角度範囲に拡散させ、射出面73bから射出させるものであり、画像の視野角を広くし、スクリーン70を正面から水平方向にずれた位置で観察しても良好な画像を視察可能にするものである。
The
[ラインヘッド]
図10は、本発明に係るマイクロレンズアレイを適用した画像形成装置用ラインヘッド(露光手段)を示す図であって、(a)は平面図、(b)は側面図である。このラインヘッド81は感光体ドラム320に対向配置されている。
[Line head]
10A and 10B are diagrams showing an image forming apparatus line head (exposure means) to which the microlens array according to the present invention is applied, wherein FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a side view. The
ラインヘッド81は、長細い矩形状の素子基板82上に、複数の有機EL素子83を配列してなる発光素子列83Aと、有機EL素子83を駆動させる駆動素子84からなる駆動素子群と、これら駆動素子84(駆動素子群)の駆動を制御する制御回路群85とを一体形成したものである。なお、図10(a)では、有機EL素子83が1列に配列されているが、2列に配置して千鳥状(隣り合う列の有機EL素子83に対して所定ピッチずれた状態)にしてもよい。この場合には、ラインヘッド81の長手方向における有機EL素子83のピッチを小さくすることが可能になり、画像形成装置の解像度を向上させることができる。
The
図10(b)に示すように、ラインヘッド81の底部には、複数のレンズ86を有したマイクロレンズアレイ87が設けられている。マイクロレンズアレイ87は、有機EL素子と同数のレンズ86を備えており、有機EL素子からの光を集光してSL素子に入射させるため、レンズ86の各々は有機EL素子夫々と1対1に対応している。マイクロレンズアレイ87(レンズ86)の配置位置は、有機EL素子の光出射側であればよく、素子基板82の下面に限られない。特に、有機EL素子からできるだけ多くの光をマイクロレンズに入射させるには、有機EL素子とマイクロレンズアレイ87(レンズ86)との距離をできるだけ小さくすることが望ましい。
As shown in FIG. 10B, a
[画像形成装置]
次に、上記ラインヘッドを備えた画像形成装置について説明する。
図11は、上記ラインヘッドを備えた画像形成装置を示す図であり、図11中、符号80は画像形成装置である。この画像形成装置80は、上記したラインヘッドの一例となる有機ELアレイラインヘッド101K、101C、101M、101Yを、対応する同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)41K、41C、41M、41Yの露光装置にそれぞれ配置したもので、タンデム方式のものとして構成されたものである。
[Image forming equipment]
Next, an image forming apparatus including the line head will be described.
FIG. 11 is a view showing an image forming apparatus provided with the line head. In FIG. 11,
この画像形成装置80は、駆動ローラ91と従動ローラ92とテンションローラ93とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト90を、図11中矢印方向(反時計方向)に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト90に対して、感光体ドラム41K、41C、41M、41Yが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム41K、41C、41M、41Yは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。
The
ここで、符号中のK、C、M、Yは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。
なお、これら符号(K、C、M、Y)の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム41K、41C、41M、41Yは、中間転写ベルト90の駆動と同期して、図11中、矢印方向(時計方向)に回転駆動するようになっている。
Here, K, C, M, and Y in the symbols mean black, cyan, magenta, and yellow, respectively, and indicate that the photoconductors are for black, cyan, magenta, and yellow, respectively.
The meanings of these symbols (K, C, M, Y) are the same for the other members. The
各感光体ドラム41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体ドラム41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明の有機ELアレイラインヘッド101(K、C、M、Y)とが設けられている。 Around each photosensitive drum 41 (K, C, M, Y), charging means (corona charger) 42 for uniformly charging the outer peripheral surface of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y), respectively. (K, C, M, Y) and rotation of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y) on the outer peripheral surface uniformly charged by the charging means 42 (K, C, M, Y) The organic EL array line head 101 (K, C, M, Y) of the present invention that sequentially scans the line in synchronization with each other is provided.
また、この有機ELアレイラインヘッド101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト90に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体ドラム41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とが設けられている。
Further, a developing device 44 (K) that applies toner as a developer to the electrostatic latent image formed by the organic EL array line head 101 (K, C, M, Y) to form a visible image (toner image). , C, M, Y) and a primary transfer roller 45 as transfer means for sequentially transferring the toner image developed by the developing device 44 (K, C, M, Y) to the
ここで、各有機ELアレイラインヘッド101(K、C、M、Y)は、それぞれのアレイ方向が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置されている。そして、各有機ELアレイラインヘッド101(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラム41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。 Here, each organic EL array line head 101 (K, C, M, Y) is installed such that each array direction is along the bus line of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y). Then, the emission energy peak wavelength of each organic EL array line head 101 (K, C, M, Y) and the sensitivity peak wavelength of the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y) are set to substantially coincide with each other. Has been.
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体ドラム41(K、C、M、Y)に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。 The developing device 44 (K, C, M, Y) uses, for example, a non-magnetic one-component toner as a developer. The film thickness of the developed developer is regulated by a regulating blade, and the developing roller is brought into contact with or pressed against the photosensitive drum 41 (K, C, M, Y), whereby the photosensitive drum 41 (K, C, M, A developer is attached in accordance with the potential level of Y) and developed as a toner image.
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト90上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト90上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ56において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対51を通ることで記録媒体P上に定着され、その後、排紙ローラ対52によって装置上部に形成された排紙トレイ58上に排出される。
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 45 (K, C, M, Y). Primary transfer is sequentially performed on the
なお、図11中の符号53は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、54は給紙カセット53から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、55は二次転写ローラ56の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、56は中間転写ベルト90との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、57は二次転写後に中間転写ベルト90の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
In FIG. 11, reference numeral 53 denotes a paper feed cassette in which a large number of recording media P are stacked and held, 54 denotes a pickup roller for feeding the recording media P from the paper feed cassette 53 one by one, and 55 denotes secondary transfer. A pair of gate rollers for defining the supply timing of the recording medium P to the secondary transfer portion of the roller 56; a secondary transfer roller 56 as a secondary transfer means for forming a secondary transfer portion with the
なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。 It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
1…レンズアレイ用成形型、3…封止樹脂、4…未充填部、10…型本体、11…マイクロレンズアレイ、16…曲面部、18…貫通孔、19…引抜部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
基材の厚さ方向における一方の面に形成され、前記レンズの形状を反映する複数の曲面部と、一端側が前記曲面部に開口するとともに、他端側が前記基材の厚さ方向における他方の面に開口する貫通孔と、を有する型本体と、
前記貫通孔内に、当該貫通孔から引き抜き可能に保持される引抜部と、を有して構成されていることを特徴とするレンズアレイ用成形型。 A lens array molding die having a plurality of lenses arranged in a plane and forming a lens array for condensing light incident on each lens toward the respective optical axis,
A plurality of curved surface portions that are formed on one surface in the thickness direction of the base material and reflect the shape of the lens, one end side opens in the curved surface portion, and the other end side is the other in the thickness direction of the base material. A mold body having a through hole opening in the surface;
A lens array molding die having a pull-out portion that is held in the through-hole so as to be pulled out from the through-hole.
基材の厚さ方向における一方の面に形成され、前記レンズの形状を反映する複数の曲面部と、一端側が前記曲面部に開口するとともに、他端側が前記基材の厚さ方向における他方の面に開口する貫通孔と、を有する型本体と、
前記貫通孔内に、当該貫通孔から引き抜き可能に保持される引抜部と、を有して構成されるレンズアレイ用成形型を用い、
真空雰囲気下で、前記複数の曲面部に封止樹脂を供給する工程と、
真空雰囲気から圧力を上げる工程と、
前記貫通孔から前記引抜部を後退させて、前記曲面部内の未充填部をなくす工程と、
前記封止樹脂を硬化する工程と、を備えることを特徴とするレンズアレイの製造方法。 In a manufacturing method of a lens array, which has a plurality of lenses arranged in a plane, and condenses light incident on each lens toward the respective optical axis,
A plurality of curved surface portions that are formed on one surface in the thickness direction of the base material and reflect the shape of the lens, one end side opens in the curved surface portion, and the other end side is the other in the thickness direction of the base material. A mold body having a through hole opening in the surface;
In the through hole, using a lens array mold configured to have a drawing portion that is held so as to be able to be pulled out from the through hole,
Supplying a sealing resin to the plurality of curved surface portions in a vacuum atmosphere;
Increasing the pressure from a vacuum atmosphere;
Retreating the extraction portion from the through hole to eliminate an unfilled portion in the curved portion;
And a step of curing the sealing resin.
大気圧雰囲気まで圧力を上げることを特徴とする請求項7記載のレンズアレイの製造方法。 In the step of increasing the pressure from the vacuum atmosphere,
8. The method of manufacturing a lens array according to claim 7, wherein the pressure is increased to an atmospheric pressure atmosphere.
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