JP4573722B2 - 接着剤の剥離方法、光学素子の製造方法、プリズムの製造方法及び当該製造方法により製造されたプリズム - Google Patents

Description

本発明は、基板に接着された接着剤を剥離する接着剤の剥離方法、これを利用した光学素子の製造方法、プリズムの製造方法及び当該プリズムの製造方法により製造されたプリズムに関するものである。

光ピックアップに代表される光学システムを構成する光学素子は種々のものが用いられるが、生産性向上のために、これらは単品で生産されることはなく、大量生産が行なわれる。その一例として、光路補正素子を生産する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１では、複数の同一の板ガラスを用意し、これらに積層・切断を繰り替えし施して最終的に大量のプリズムを得ている。ここで、板ガラス（板ガラスの積層後に切断された部材を含む）の積層を行なうときには、接着剤が用いられる。つまり、板ガラスを積層するときに各板ガラスは接着剤により接着固定された状態で切断が行なわれる。

ここで、目的物の光路補正素子を製造するためには、上記板ガラスを接着する接着剤は仮接着剤と本接着剤とが用いられる。つまり、板ガラスを積層するときには仮接着剤が用いられるが、当該仮接着剤はあくまでも中間段階においてのみ必要とされるものであり、最終目的物たる光路補正素子からは完全に除去される必要がある。一方、本接着剤は光路補正素子を一体物とするために必要な接着剤であるため、当該本接着剤は最終目的物たる光路補正素子から除去されてはならない。

そこで、特許文献１では仮接着剤としてパラフィン等を用い、最終的にホットプレートにより仮接着剤を加熱溶解することにより、仮接着剤の剥離を行なっている。
特開２００１−３３７２０９号公報

ところで、特許文献１では、仮接着剤を剥離するために小ブロック（特許文献１における仮接着剤が形成されている部材）をホットプレートに載置しているが、小ブロックには仮接着剤のみではなく光学機能膜（特許文献１では反射防止膜）も成膜されているため、ホットプレートによる加熱が光学機能膜に悪影響を及ぼす可能性がある。つまり、光学機能膜が加熱されることにより、光学的機能を損なう可能性がある。また、小ブロックを構成するガラスについても同様である。特に、ホットプレートと当接している部分については、極めて高い熱ストレスが加わっている状態が継続するために、光学機能膜の光学的機能を損なう可能性があり、またガラスに対しても悪影響を及ぼす可能性がある。

また、小ブロックをホットプレートに載置すると、小ブロックのうちホットプレートに当接している部分から熱が伝達されるために、当接している部分は瞬時に高温状態になるが、当接部分から遠い部分に熱が伝達されるためには時間を要する。また、接着剤を加熱により溶解させるために、接着剤の溶解に時間がかかり、全体として光学補正素子を製造するまでに長時間を要するという問題がある。そして、ホットプレートを使用して仮接着剤の剥離を行なっているため、仮接着剤としてホットプレートで熱溶解可能なパラフィン等の接着剤を使用する必要がある。このため、使用できる接着剤の種類が限定されてしまう。

一方、熱溶解性の接着剤を用いずに、接着剤の剥離溶剤を使用して接着剤を剥離するものもある。例えば、塩化メチレンやアセトン等の有機剤を使用して、接着剤を剥離するものもある。しかし、塩化メチレンやアセトン等の有機剤は環境に悪影響を及ぼすという問題がある。また、塩化メチレンやアセトン等の有機剤は環境に対する悪影響のみではなく、光学機能膜の光学的機能を変化させ、光学機能膜の光学的機能を損なうという問題がある。また、アセトンを使用して接着剤の剥離を行なうときには、剥離を行なうために多くの時間を要し、生産効率という観点からは問題があった。さらに、有機剤を使用して接着剤を剥離する場合であっても、上述したパラフィンを使用する場合と同様に、接着剤を溶解させることにより剥離を行なっている。従って、接着剤溶解のために時間を要するという問題は同様に招来する。

そこで、本発明は、基板に接着された接着剤を光学素子の光学的機能や環境に悪影響を与えることなく短時間で剥離することができる接着剤の剥離方法、光学素子の製造方法、プリズムの製造方法及び当該製造方法により製造されたプリズムを提供することを目的とする。

また、本発明の接着剤の剥離方法は、複数の基板から構成され、各基板は夫々本接着剤と熱膨張係数が前記本接着剤よりも大きい仮接着剤により接着された基板構成体を、高温水と低温水とに１乃至複数回交互に浸漬して、前記基板に前記仮接着剤が残存しないように前記仮接着剤のみを選択的に剥離する回数に前記交互に浸漬する回数を抑制したことを特徴とする。

また、本発明の光学素子の製造方法は、２枚の平面状の基板からなり、１枚の基板の１面のみに光学機能膜を形成して光学機能面を形成し、この光学機能面が接合面となるように前記２枚の基板を、本接着剤を用いて接合することにより接合基板を形成する接合基板形成工程と、前記接合基板を、熱膨張係数が前記本接着剤よりも大きい仮接着剤を用いて複数層貼り合わせることにより基板積層体を形成する基板積層体形成工程と、前記基板積層体を１又は複数箇所において切断して基板構成体を形成する基板構成体形成工程と、前記基板構成体を高温水と低温水とに１又は複数回交互浸漬することによって、前記本接着剤により接着された接合面を残し、前記仮接着剤により接着された貼り付け面を剥離することによって、棒状光学素子を形成する棒状光学素子形成工程と、前記棒状光学素子を所定間隔ごとに切断する棒状光学素子切断工程と、を有し、前記棒状光学素子形成工程で形成される前記棒状光学素子には前記仮接着剤が残存しないように前記仮接着剤のみを選択的に剥離する回数に前記交互浸漬の回数を抑制したこと特徴とする。

本発明の接着剤の剥離方法、光学素子の製造方法、プリズムの製造方法及び当該製造方法により製造されたプリズムは、光学的機能や環境に悪影響を及ぼすことなく短時間で接着剤を剥離することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、基板に形成された接着剤を剥離するものであれば、任意のものに適用することができるが、本実施形態では、図１に示されるようなプリズム１００を製造する方法について説明する。図１のプリズム１００は、立方体の形状をしたプリズムであり、その内部には４５°の角度で光学機能膜９が形成されている。光学機能膜９としては種々の光学膜を適用することができるが、例えば入射光を波長によって透過と反射とを別にするダイクロイック膜を適用することができる。

以下、図２のフローチャートに基づいて、本実施形態の処理の流れを説明する。図１のプリズム１００を製造するために、最初に、図３（ａ）に示されるように、主にガラス基板からなる平板状の基板１０及び１１の両面を研磨して両基板の平面度及び平行度を出す（ステップＳ１）。そして、基板１０及び１１のうち、一方の基板である基板１１の一面に光学機能膜９を成膜する（ステップＳ２）。光学機能膜９としては、入射光の波長帯域によって透過と反射とを分ける波長選択膜や偏光方向によって透過と反射とを分ける偏光膜等が考えられるが、主に誘電体多層膜が適用される。

次に、図３（ｂ）に示されるように、基板１０と基板１１とを順次積層することにより、基板積層体４を形成する。基板積層体４を形成するときには、基板１０と基板１１とを２種類の接着剤を用いて接着する。まず、基板１１に形成されている光学機能膜９を接着する接着剤を本接着剤１とし、本接着剤１により基板１０と基板１１とを接着して接合基板８を生成する（ステップＳ３）。そして、接合基板８同士を接着する接着剤を仮接着剤２とし、仮接着剤２を用いて接合基板８同士を接着して、図３（ｂ）に示される基板積層体４を生成する（ステップＳ４）。

ここで、本接着剤１と仮接着剤２とでは、仮接着剤２の熱膨張係数が本接着剤１の熱膨張係数よりも大きいという点で異なる。本接着剤１及び仮接着剤２としては種々のものを適用することができるが、ここでは、本接着剤１として例えばエポキシ樹脂の接着剤を用い、仮接着剤２として紫外線硬化型接着剤を用いるものとして説明するが、接着剤の種類は上記のものに限定されない。

このとき、光学機能膜９が成膜されている面を接着するときには本接着剤１を用い、光学機能膜９が成膜されていない面を接着するときには仮接着剤２を用いた理由は、本接着剤１は最終製品たるプリズムの必須構成要素であるのに対し、仮接着剤２はあくまでも中間生成物を生成するためのみに必要とされる仮接着剤であるためである。

図３（ｂ）の破線に示されるように、基板積層体４を等間隔に切断して、図４（ａ）のような基板構成体５を得る（ステップＳ５）。基板構成体５は、基板積層体４を切断して得られるものであるため、複数の棒状の基板である短冊基板３（元は基板１０、１１であったもの）から構成されるものであって、短冊基板３の側面同士が本接着剤１と仮接着剤２とが交互に接着されて構成されるものである。そして、本接着剤１により接着される短冊基板３の側面には光学機能膜９が成膜されていることになる。

なお、本発明の要旨は、基板に接着された接着剤を剥離することであり、また基板構成体５のように本接着剤１と仮接着剤２とにより接着されているもののうち、仮接着剤２のみを剥離することである。本実施形態では、プリズム１００を製造する場合の製造方法の一例を示しているため、図４（ａ）の基板構成体５を生成することができれば、ステップＳ１乃至Ｓ５までの方法に限らず任意の方法を適用することができる。

次に、基板構成体５の本接着剤１と仮接着剤２とのうち、仮接着剤２のみを剥離する。本接着剤１は、図１に示されるように、最終的な製造物たるプリズム１００の必須構成要素であるため、本接着剤１を用いた接合面は最後まで剥離しない。一方、仮接着剤２を用いた貼り付け面は、中間生成物たる基板構成体５を得るために用いられるため、仮接着剤２は製造過程において剥離を行なう。

従って、本接着剤１と仮接着剤２とのうち、選択的に仮接着剤２のみを剥離する必要がある。そこで、基板構成体５を高温水と低温水とに交互に浸漬する（ステップＳ６）。高温水と低温水としては、単純に温度差を有する水を使用する。

まず、基板構成体５を高温水又は低温水の何れか一方に浸漬する。例えば、最初に６０℃の高温水に基板構成体５を浸漬したとすると、基板構成体５の温度は上昇するが、短冊基板３と本接着剤１及び仮接着剤２とでは熱膨張係数が異なるため、異なった熱膨張が行われることになる。次に、基板構成体５を４０℃の低温水に浸漬すると、基板構成体５の温度は急低下するため、本接着剤１と仮接着剤２との熱膨張係数の差に起因して、短冊基板３と本接着剤１及び仮接着剤２とは異なった熱収縮を行なう。そして、基板構成体５を再び６０℃の高温水に浸漬すると、基板構成体５の温度は急上昇するため、異なった熱膨張が行なわれる。従って、基板構成体５を高温水と低温水とに交互に浸漬すると、基板構成体５の短冊基板３、本接着剤１及び仮接着剤２に熱衝撃が作用するため、本接着剤１及び仮接着剤２には剥離力が作用されることになる。

ここで、基板構成体５を高温水と低温水とに交互浸漬すると、同じく熱衝撃が作用するため、本接着剤１と仮接着剤２とに拘らず、剥離力が作用する。しかし、本接着剤１は最終的な製造物たるプリズム１００の必須構成要素である接合面を構成するため、本接着剤１と仮接着剤２とのうち、中間生成物を構成するための貼り付け面の仮接着剤２のみを剥離するよう基板構成体５を高温水と低温水とに交互浸漬する。すなわち、交互浸漬の回数を仮接着剤２のみを剥離する回数に抑制する。例えば、基板構成体５を高温水と低温水とに交互浸漬したときに、仮接着剤２が剥離した段階で交互浸漬を終了するようにする。

ところで、上述した高温水と低温水との温度差は２０℃前後であることが好ましい。つまり、極度の温度差を有する高温水と低温水とに交互浸漬すると、基板構成体５に対して強い熱衝撃が作用し、本接着剤１が剥離することのみならず、短冊基板３が破損したり、ダメージを受けたりすることがある。一方、高温水と低温水との温度差を２０℃以下に設定しても基板構成体５を交互浸漬することによって、仮接着剤２を剥離することは可能である。しかし、この場合は、剥離力を作用させるために、交互浸漬する回数が増加してしまう。そこで、基板に対するダメージや破損等の観点から高温水と低温水との温度差は３０℃以下に抑えることが好ましい。また、交互浸漬の回数の増加という観点から温度差は１０℃以上にすることが好ましい。但し、１０℃以上３０℃以下でなくても、本発明の目的は達成することができるため、これらに限定されるものではない。

そして、温度差を２０℃に設定したときには、高温水と低温水との夫々の温度は任意の温度に設定してもよい。このとき、低温水として水道水（常温の水）を使用し、高温水を常温より２０℃高温に設定した場合、低温水については加熱・冷却を要せず、高温水についてのみ加熱を行えばよいため、省エネルギー化を達成することができる。

以上により、図４（ａ）の基板構成体５から仮接着剤２のみを剥離して、図４（ｂ）に示される棒状基板６を複数得ることができる。棒状基板６は、２つの短冊基板３が側面において本接着剤１により接着されて構成されるものである。そして、本接着剤１により接着される２つの面のうち１つの面には光学機能膜９が成膜されている。この段階では、貼り付け面の仮接着剤２は剥離されているため、棒状基板６には仮接着剤２は残存していない。

そして、図５（ａ）に示されるように、棒状基板６の稜線に対して切断・研磨を施して、図５（ｂ）のプリズム母材７を得る（ステップＳ７）。プリズム母材７は、最終的な製造物たるプリズム１００を構成するものであり、プリズム母材７を等間隔に切断することにより、複数のプリズム１００生成することができる（ステップＳ８）。

なお、上述はプリズムの製造方法について説明したため、ステップＳ７において棒状基板６の稜線に対して切断・研磨を施している。つまり、光学機能膜９に対してプリズム１００の各面を夫々４５度の角度で形成するために切断・研磨を施している。しかし、プリズムではない光学素子を製造するときには、必ずしも上記ステップＳ７の切断・研磨を行う工程は必要ではない。例えば、２枚の基板が接着剤により接合され、接合面に光学機能膜が成膜されている平行平面板にあっては、光学機能膜に対して基板の接合面及びその反対面は平行に設けられるため、上記のステップＳ７の工程を経ることなく、ステップＳ８の切断を行なうことにより最終的な光学素子を製造することができる。

以上により、複数のプリズム１００を同時に大量に生産することができるが、勿論、本発明は、単純に基板に形成された接着剤を剥離する用途にも適用することができる。つまり、接着剤が形成された基板を高温水と低温水とに交互浸漬すれば、上述したように熱衝撃が加わることにより、接着剤を剥離することは可能である。そして、プリズムに限らず、他の光学素子であっても、同時に大量生産するものには本発明は有効である。光学素子を大量生産する場合には、大型の基板同士を仮接着剤により仮接着を行なって接合面を形成し、切断・研磨・積層等を施して、中間段階において接合面の仮接着剤のみを剥離する。このとき、仮接着剤を剥離するために特殊な溶剤（例えば、塩化メチレン等）を使用することはないため、環境に悪影響を及ぼすこともなく、最終的な製造物たる光学素子に溶剤による光学的機能の損失という問題を招来することもない。また、仮接着剤を剥離するために、ホットプレートに直接載置することにより、基板や光学機能膜に対してダメージを与えるといった問題を回避することができる。

さらに、本発明では、接着剤に対して熱衝撃を作用させて剥離することにより、塩化メチレンやアセトン等の有機剤を使用して剥離する場合と比較して剥離をするための時間を短縮することもできる。つまり、有機剤を使用して剥離を行なう場合には、接着剤を溶解するための時間を要するが、熱衝撃を作用させて接着剤を剥離する本発明では、接着剤を溶解するために時間を要することもない。従って、剥離時間を短縮できるという効果を奏する。

そして、本発明の接着剤の剥離方法を光学素子の製造方法に適用することにより、最終製造物たる光学素子に残す本接着剤と中間段階においてのみ必要とされる仮接着剤とのうち、仮接着剤のみを選択的に剥離することができるという点で有効である。つまり、仮接着剤を剥離する直前の段階の中間生成物（上述した実施形態では、基板構成体５）を高温水と低温水とに交互浸漬し、その回数を見計らうことにより、容易に仮接着剤のみを剥離することが可能である。

なお、上述した実施形態は、基板と基板とを接着剤により接着したものを剥離するものについて説明したが、基板と基板とを接着する接着剤に限らず、基板と他の素材を接着する接着剤を剥離する方法についても適用することができる。例えば、基板と治具とを接着剤で接着し、その後当該接着剤を剥離する方法についても本発明を適用することができる。

また、本発明は高温水と低温水とに交互浸漬するものについて説明したが、例えば、高温の雰囲気を有する空間と低温の雰囲気を有する空間とに交互に入れ替えることによっても本発明を達成することもできる。要は、仮接着剤に対して、高温と低温との熱衝撃を与えるものであれば、任意の方法を適用することができる。

最終的なプリズムの斜視図である。 プリズムを製造するときの各工程を示すフローチャートである。 基板及び積層された基板の説明図である。 基板構成体及び棒状基板の説明図である。 棒状基板及び棒状基板の切断研磨を行ったものの説明図である。

符号の説明

１ 本接着剤 ２ 仮接着剤
３ 短冊基板 ４ 基板積層体
５ 基板構成体 ６ 棒状基板
７ プリズム母材 ８ 接合基板
９ 光学機能膜 １００ プリズム

Claims (6)

1. 複数の基板から構成され、各基板は夫々本接着剤と熱膨張係数が前記本接着剤よりも大きい仮接着剤により接着された基板構成体を、高温水と低温水とに１乃至複数回交互に浸漬して、前記基板に前記仮接着剤が残存しないように前記仮接着剤のみを選択的に剥離する回数に前記交互に浸漬する回数を抑制したことを特徴とする接着剤の剥離方法。
2. 前記高温水と前記低温水との温度差は１０℃乃至３０℃であることを特徴とする請求項１記載の接着剤の剥離方法。
3. ２枚の平面状の基板からなり、１枚の基板の１面のみに光学機能膜を形成して光学機能面を形成し、この光学機能面が接合面となるように前記２枚の基板を、本接着剤を用いて接合することにより接合基板を形成する接合基板形成工程と、
   前記接合基板を、熱膨張係数が前記本接着剤よりも大きい仮接着剤を用いて複数層貼り合わせることにより基板積層体を形成する基板積層体形成工程と、
   前記基板積層体を１又は複数箇所において切断して基板構成体を形成する基板構成体形成工程と、
   前記基板構成体を高温水と低温水とに１又は複数回交互浸漬することによって、前記本接着剤により接着された接合面を残し、前記仮接着剤により接着された貼り付け面を剥離することによって、棒状光学素子を形成する棒状光学素子形成工程と、
   前記棒状光学素子を所定間隔ごとに切断する棒状光学素子切断工程と、を有し、
   前記棒状光学素子形成工程で形成される前記棒状光学素子には前記仮接着剤が残存しないように前記仮接着剤のみを選択的に剥離する回数に前記交互浸漬の回数を抑制したこと
   を特徴とする光学素子の製造方法。
4. 前記低温水と前記高温水とは１０℃乃至３０℃の温度差を有することを特徴とする請求項３記載の光学素子の製造方法。
5. 請求項３記載の光学素子の製造方法において、前記光学素子はプリズムであって、前記光学機能面には誘電体多層膜が成膜され、前記棒状光学素子の稜線に対して切断、研磨を施して、その後所定ピッチ間隔ごとに切断して前記プリズムを製造することを特徴とするプリズムの製造方法。
6. 請求項５記載のプリズムの製造方法において、当該プリズムの製造方法により製造されたプリズム。

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