JP6751273B2 - 接合体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の部材で構成される接合体の製造方法に関する。

接合体の製造方法として、接合する一対の被接合物に設けられた接合部を真空中でエネルギー波により洗浄（表面活性化処理）した後、大気中で常温接合（具体的には、室温〜１８０℃以下での接合）する方法が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１において、被接合物として銅等の金属や半導体が挙げられ、接合部として表面活性化可能な金属（具体的には、金、アルミ、銅等）や金属以外の材料が挙げられている。特許文献１では、接合界面に金や銅等の比較的柔らかい硬度の金属を介在させるように配置することで、接合界面に施した金属の柔らかさが緩衝材となり、接合界面を平滑化しながら接合している。

また、接合体の別の製造方法として、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板と他の基板とを常温接合（具体的には、２０℃±１５℃での接合）する方法が公知となっている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２において、第１基板の一部に設けられた接合層と他の基板の一部に設けられた接合層とを密着させることで、これらの接合層を接合する。接合面への有機物等の吸着による汚染の心配がある場合には、接合層形成後に、加熱、ＵＶ光、プラズマ等でクリーニングすることが望ましいとされている。特許文献２の接合層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料（具体的には、金、白金、及びこれらの金属を含む合金等）で構成される。また、特許文献２の接合は、大気中でも、減圧環境下又は大気圧以上の雰囲気下でも可能となっている。

しかしながら、特許文献１及び２の接合体の製造方法では、接合する部材が金属や、二酸化ケイ素を含む材料で形成されているため、接合に際して接合面を平滑化できる量が数１０ｎｍ程度であり、その範囲を超えて接合面に凹凸が存在すると、これらの部材をほとんど接合することができない。

特開２００５−３１１２９８号公報 特開２０１３−２３８７３８号公報

本発明は、複数の部材の接合状態が良好な接合体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る接合体の製造方法は、ガラス板である第１部材及び高分子材料で形成される第２部材のうち少なくとも第１部材の接合側部に、無機物を用いた接合層を形成し、接合層の表面に活性化処理を施し、接合層の表面が活性化している状態で大気中において第１部材と第２部材とを接合層を介して接合する。

上記接合体の製造方法によれば、第２部材が柔軟性を有する高分子材料で形成されているため、各部材の表面形状が数１０μｍ程度のうねりを有していても、接合層で平滑化し、第１及び第２部材を強固に接合することができる。また、第２部材が柔軟性を有するため、第１及び第２部材の厚さに関係なく、接合を達成できる。また、大気中で接合するため、真空引き等の手間を省くことができる。また、接合層が無機物で形成されていることにより、接着剤で接合する場合と比較して収縮等が発生せず、硬化や環境変動で第１及び第２部材間に位置ずれが生じることを防ぐことができる。なお、第１部材に対して第２部材を直接成形する場合には、第１部材上のみに接合層を形成すればよい。一方、第２部材を別途成形した後に第１部材と接合する場合には、第２部材上にも接合層を形成することが望ましい。

図１Ａは、第１実施形態の接合体を含む光源ユニットの断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す接合体の平面図である。 図２Ａ〜２Ｆは、接合体の製造方法を説明する図である。 図３Ａ〜３Ｆは、変形例の製造方法を説明する図である。 図４Ａは、第２実施形態の接合体を含む光源ユニットの斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａの光学ユニットの分解図である。 図５Ａは、図３Ａに示す接合体のＡＡ矢視断面図であり、図５Ｂ及び図５Ｃは、図５Ａの光源ユニットの変形例を説明する図である。 図４Ａ等に示す光源ユニットを内蔵する作像ユニットを説明する図である。 第３実施形態の接合体を含む光源ユニットの断面図である。 図７の光源ユニットの変形例を説明する図である。 図９Ａは、第４実施形態の接合体を含む光源ユニットの断面図であり、図９Ｂ及び９Ｃは、図９Ａの光源ユニットの変形例を説明する図である。 図１０Ａ〜１０Ｄは、第５実施形態の接合体の製造方法を説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る接合体の製造方法によって製造された接合体について説明する。図１Ａ及び１Ｂに示すように、接合体１００は、光学用途に用いられるものであり、第２部材である光学素子１０と第１部材である基板２０とを有する。光学素子１０と基板２０とは、基板２０が延びるＸＹ面に垂直なＺ軸方向に積み重ねられて接合されている。接合体１００は、例えば基板２０に発光素子２２を設けることにより、光源ユニット２００として利用することができる。

光学素子１０は、利用しようとする波長範囲の光を透過し得る光透過性を有する部材であり、例えば可視光領域の波長の光を透過する場合は透明の部材である。光学素子１０は、高分子材料で形成されている。高分子材料としては、例えば熱可塑性樹脂、エネルギー硬化性樹脂、２液硬化性樹脂等が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えばＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＣ（ポリカーボネト）等が用いられる。エネルギー硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等が用いられる。２液硬化性樹脂としては、例えばエポキシ、シリコーン等が用いられる。光学素子１０は、光軸ＯＡ方向から見て四角形の輪郭を有する。光学素子１０は、レンズ要素１０ａと、レンズ要素１０ａを周囲から支持する支持部１０ｂとを有する。レンズ要素１０ａは、例えば両凸の非球面レンズであり、第１光学面１１ａと第２光学面１１ｂとを有する。支持部１０ｂは、平板状の平板部分１２ａと、平板部分１２ａから光軸ＯＡに平行に延びる一対の脚部分１２ｂとを有する。脚部分１２ｂは、光学素子１０と基板２０とを接合したい部分に対応して形成されている。図示の例では、脚部分１２ｂは、互いに平行な一対の細長い水平断面を有する四角柱状となっている。なお、脚部分１２ｂの配置及び形状は、支持部１０ｂの平板部分１２ａを基板２０に対して平行かつ安定して保てれば、適宜変更することができる。詳細は後述するが、光学素子１０と基板２０とは、その表面が活性化した状態で接合されており、光学素子１０の脚部分１２ｂと基板２０とは接合層３０を介して強固に接合されている。光学素子１０は、例えば集光レンズとして用いられる。

基板２０は、透明で光透過性を有する板状部材であり、無機物であるガラスで形成されたガラス基板である。基板２０の表側の第１面２０ａには、光学素子１０が接合されている。また、既に説明したように、図示の例では、基板２０の裏側の第２面２０ｂには、発光素子２２が設けられている。発光素子２２の中心は、光学素子１０の光軸ＯＡ上に配置される。発光素子２２としては、例えば有機ＥＬやＬＥＤ素子等が用いられる。

光学素子１０と基板２０との間には、接合層３０が設けられている。つまり、成形した光学素子（第２部材）１０を、接合層３０を介して基板（第１部材）２０に接合している。接合層３０には、金、銅、銀合金等が用いられる。金の場合、大気中においても活性化の安定性が高く、安定して強固な結合が得られやすい。銅及び銀合金の場合、金よりコストを抑えることができる。また、接合層３０には、酸化物、窒化物、フッ化物（例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＬａＦ_２、ＭｇＦ_２等）等の可視光を透過させるような光透過性を有する材料を用いてもよい。接合層３０の光軸ＯＡに平行な方向の厚さは、好ましくは１ｎｍ以上、さらに好ましくは１０ｎｍ以上である。

接合層３０は、光学素子１０の脚部分１２ｂに対応する位置に局所的に設けられてもよいし、基板２０の第１面２０ａの全面に設けられてもよい。ここで、光学素子１０の接合側部Ｇ１と基板２０の接合側部Ｇ２とに接合層３０を形成してこれらを接合する場合には、光学素子１０側の接合層３０と基板２０側の接合層３０とは、金属結合等の強固な化学結合によって互いに接合する。このように、接合体１００において、光学素子１０と基板２０とは、接合層３０を介して強固な接合状態となるため、耐環境性がよい。接合層３０の厚さが数ｎｍの場合、接合層３０は膜状とならず島状となるが、膜状の場合よりも接合力が弱くなるものの光学素子１０と基板２０とを接合できる。各部材１０，２０と接合層３０との境界では、各部材１０，２０の接合側部Ｇ１，Ｇ２に金属等が入り込んで混合層が形成されていたり、各部材１０，２０と接合層３０とが化学結合していたりしている。各部材１０，２０と接合層３０との結合力が弱い場合には、部材１０，２０と接合層３０との間に接着層を設けてもよい。また、接合界面にシラノール含有接着剤等、具体的にはシランカップリング剤等を介在させてもよい。また、第２部材である光学素子１０側に接合層３０を設けなくてもよい。

以下、接合体１００の製造方法について説明する。まず、第２部材である光学素子１０を成形する。成形方法として、射出成形、型成形等が用いられる。図２Ａに示すように、光学素子１０の脚部分１２ｂの端面１２ｃ（つまり、光学素子１０の接合側部Ｇ１）に接合層３０を形成する。接合層３０は、蒸着やスパッタリング等によって形成される。

次に、第１部材である基板２０を準備する。図２Ｂに示すように、基板２０の第１面２０ａ（つまり、基板２０の接合側部Ｇ２）に接合層３０を形成する。接合層３０は、光学素子１０の場合と同様に、蒸着やスパッタリング等によって形成される。なお、光学素子１０側の接合層３０と、基板２０側の接合層３０とは、異なる材料で形成されてもよいし、同一の材料で形成されてもよい。また、第１部材である基板２０と接合層３０とが同一材料の場合は追加で接合層３０を設けなくてもよい。

次に、光学素子１０上の接合層３０及び基板２０上の接合層３０の双方に対して表面を活性化させる活性化処理を施す。活性化処理として、具体的には、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、及び紫外線（ＵＶ）処理等を行う。図２Ｃ及び２Ｄに示すように、活性化処理は、光学素子１０の脚部分１２ｂの端面１２ｃ及び基板２０の第１面２０ａに対して一部又は全体に施される。これにより、光学素子１０側の接合層３０及び基板２０側の接合層３０の表面ＳＳ１，ＳＳ２がそれぞれ活性化され、両者が強固に接合し得る表面状態を得ることができる。活性化処理は、好ましくは、大気中において常温で行うことができる。ここで、常温とは、２０℃±１５℃を意味する。

なお、接合体１００を光源ユニット２００の用途で用いる場合には、基板２０の第２面２０ｂ側に発光素子２２を一体的に作り込むだけでなく後工程で取り付けることが考えられる。この場合、上記処理を行う前に発光素子２２を基板２０に取り付けておくことが好ましい。

次に、光学素子１０と基板２０とを位置決めする。具体的には、図２Ｅに示すように、光学素子１０側の接合層３０と基板２０側の接合層３０とを対向させ、接合層３０の表面を活性化させた状態を維持しつつ、光学素子１０と基板２０とを隙間をあけた状態で接合位置に配置する。位置決めの際の光学素子１０と基板２０との間隔は、１００ｎｍ以上であることが好ましい。また、位置決めにおいて、光学素子１０及び基板２０のいずれか一方を移動させてもよいし、両者を相対的に移動させてもよい。光学素子１０及び基板２０には、例えば位置決めのマークが設けられており、マーク位置を合わせることで位置決めを行う。また、光学素子１０と基板２０とに位置決め基準となる突き当て部を設ければ、当該突き当て部を突き当てることで位置決めすることもできる。

位置決め後、図２Ｆに示すように、表面を活性化させた状態の接合層３０を間に挟むように、光学素子１０と基板２０とを当接させ接合させる。この接合は、好ましくは、大気中において常温で行う。この際、光学素子１０側の接合層３０と基板２０側の接合層３０とが活性化状態において接合界面で互いに強固に結合する。なお、当接の際には、加圧して互いの接合層３０を密着させることが好ましい。また、常温より高い温度で接合することも可能である。例えば、常温より高い温度で接合する場合、活性化が向上するため、接合力が増強される。

なお、接合層３０が光学素子１０の複数の脚部分１２ｂに対応する位置に設けられている場合、光学素子１０は、スペースＳＰをあけて複数個所で基板２０に接合された状態となる。これらの脚部分１２ｂは、基板２０に対して一括して接合されることになる。

上述した位置決め以後において、光学素子１０と基板２０とを当接させることで接合を行っが、接合層３０の表面を、所定以上の圧力の密着で接合可能となるような活性化状態にして、当接しただけでは接合しないようにしてもよい。この場合、接合層３０の表面を、所定以上の圧力の密着で接合可能となるような活性化状態に維持しつつ、光学素子１０と基板２０とが接触した状態で接合位置に配置させる。その後、光学素子１０と基板２０とを所定以上の圧力で加圧して接合する。なお、光学素子１０と基板２０とは、大まかな位置決め後、微小な位置決めの際に接触することが好ましい。

図３Ａ〜３Ｆは、図２Ａ〜２Ｆに示す製造方法の変形例を説明する図である。接合層３０として、ＬａＦ_２、ＡｌＮ、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）等を用いる場合、これらのいずれかを第１部材としてのガラス板等からなる基板２０上に成膜し、活性化処理を行った上で、接合層３０を設けずに表面１１２ｃを活性化処理した高分子材料からなる第２部材としての平板１１２ｂを準備するとともに、基板２０及び平板１１２ｂを活性化処理面同士が向き合うように当接し、押圧することで、高分子材料のうねりに関わらず、強固な接合力で接合した接合体１００を得ることができる。これは、接合層３０を構成する材料種と平板１１２ｂを形成する高分子の末端基との間で強固な結合が形成されるとともに、平板（第２部材）１１２ｂが高分子材料からなるため、各部材２０，１１２ｂのうねりを吸収して強く接合されるためであると推測される。なお、平板１１２ｂは、図１Ａに示す光学素子１０の一部（例えば脚部分１２ｂ）であってもよい。

［実験例１］
以下、具体的な実験例１について説明する。まず、第１部材に相当する帯状のガラス板と第２部材に相当する帯状の樹脂平板とを準備する。帯状のガラス板（ＢＫ７、幅４ｍｍ×長さ１５ｍｍ、厚み１ｍｍ、うねり：ＰＶ １ｎｍ）の片面に、スパッタリング装置を用いて接合層となるべき金を２０ｎｍの厚さに成膜した。このとき、ガラス板と金との接合を良くするための密着層として、金の成膜に先立って、スパッタリング装置を用いてクロムをガラス板上に１０ｎｍの厚さ成膜した。また、帯状のポリカーボネート製平板（タキロン社製ＰＣ １６００、幅４ｍｍ×長さ１０ｍｍ、厚み２ｍｍ、うねり：ＰＶ １２μｍ）に、スパッタリング装置を用いて接合層となるべき金を２０ｎｍ成膜した。そして、金が成膜された樹脂平板及び金が成膜されたガラス板を、いずれも金が成膜された面を上にしてプラズマ発生装置に入れて、真空度が０．３Ｍｐａ、プラズマガスＮ_２の流量が１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ出力が２００Ｗの条件で、金に対する活性化処理を行った。活性化処理後、プラズマ発生装置を大気解放し、３０分以内に接合位置を合わせ、樹脂平板及びガラス板の活性化処理された面同士を、重ねあわせ方向から見て十字になるように当接させた。そして、当接と同時に１００Ｎの押圧力で１０ｓｅｃ加圧することで接合を完了させた。こうして得られた接合体をガラス板が上になるように配置し、さらに、ガラス板を跨ぐようにゲタ状の加圧治具を配置し、この加圧治具を介して樹脂平板の両端をプッシュゲージ（ＳＩＭＰＯ社製ＦＧＰ−５０）で加圧することで、両者が剥離する方向に力を加えた。その結果、２０ＭＰａまで引張り力を印加しても両者を剥離することはできず、両者が強固に接合していることを確認できた。なお、２０ＭＰａを超える引張り力を印加すると接合体は破断した。

比較のため、上記樹脂平板及び上記ガラス板のいずれにも金を成膜せずに両者を大気中で当接させて１００Ｎの押圧力で１０ｓｅｃ加圧したが、両者を接合することはできなかった。また、上記樹脂平板及び上記ガラス板のいずれにも金を成膜せず、上述したのと同様の条件で活性化処理を行った後、両者の活性化処理面同士を向き合わせて大気中で当接させて１００Ｎの押圧力で１０ｓｅｃ加圧したが、やはり両者を接合することはできなかった。

［実験例２］
実験例２について説明する。まず、第１部材に相当する帯状のガラス板（ＢＫ７、幅４ｍｍ×長さ１５ｍｍ、厚み１ｍｍ、うねり：ＰＶ １ｎｍ）と、第２部材に相当する帯状のポリカーボネート製平板（タキロン社製ＰＣ １６００、幅４ｍｍ×長さ１０ｍｍ、厚み２ｍｍ、うねり：ＰＶ １２μｍ）とを準備し、帯状のガラス板の表面にスパッタリング装置を用いて接合層となるべきＬａＦ_２を５０ｎｍの厚さに成膜する。そして、上記ガラス板と上記樹脂平板とをプラズマ発生装置にセットした。この際、ガラス板のＬａＦ_２が成膜された面を上にした。プラズマ発生装置により、ガラス板及び樹脂平板に対して、真空度が０．３Ｍｐａ、プラズマガスＮ_２の流量が１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ出力が２００Ｗの条件で活性化処理を行った。活性化処理後、プラズマ発生装置を大気解放し、３０分以内に接合位置を合わせ、樹脂平板及びガラス板の活性化処理された面同士を、重ねあわせ方向から見て十字になるように当接させた。そして、当接と同時に１００Ｎの押圧力で１０ｓｅｃ加圧することで接合を完了させた。こうして得られた接合体をガラス板が上になるように配置し、さらに、ガラス板を跨ぐようにゲタ状の加圧治具を配置し、この加圧治具を介して樹脂平板をプッシュゲージ（ＳＩＭＰＯ社製ＦＧＰ−５０）で加圧することで、両者が剥離する方向に力を加えた。その結果、２０ＭＰａまで引張り力を印加しても両者を剥がすことはできず、２０ＭＰａを超える引張り力が印加されたところで接合体が破断した。

以上説明した第１実施形態の接合体の製造方法によれば、第２部材である光学素子１０が柔軟性を有する高分子材料で形成されているため、各部材１０，２０が数１０μｍ程度のうねりを有していても、当接の際の加圧により接合層３０で平滑化し、第１部材である基板２０及び第２部材である光学素子１０を強固に接合することができる。また、光学素子１０が柔軟性を有するため、光学素子１０及び基板２０の厚さに関係なく、接合を達成できる。また、大気中で接合するため、真空引き等の手間を省くことができる。また、接合層３０が無機物で形成されていることにより、接着剤で接合する場合と比較して収縮等が発生せず、硬化や環境変動で光学素子１０及び基板２０間に位置ずれが生じることを防ぐことができる。また、特に異なる材料を使用環境温度、例えば、常温で接合できるため、使用時の線膨張差による応力や剥がれを抑制することができる。

また、光学素子１０及び基板２０が透明で光透過性を有する部材であっても、表面を活性化させた接合層３０を介して接合するため、接合状態が良好となる。つまり、光学素子１０及び基板２０の色に関係なく接合でき、両者は透明な部材に限らず、例えば黒色の部材を用いてもよい。

また、表面を活性化させた接合層３０を介して行う接合は、光透過性を有し、歪みを嫌う、耐環境性を有する部材、特に位置ずれに関して重要度が高いものの接合に適合しており、光学素子１０と基板２０とを組み合わせた接合体１００でも良好な接合状態を達成でき維持できる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。なお、第２実施形態に係る接合体の製造方法は、第１実施形態の接合体の製造方法を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

図４Ａ、４Ｂ、及び図５Ａに示すように、本実施形態では、１つの第１部材である基板２０に複数の第２部材である光学素子１０が接合層３０を介して接合されている。また、基板２０と光学素子１０との間には、遮光体４０が設けられている。接合体１００を含む光源ユニット２００は、例えばプリントヘッド等に用いられる。

１つの光学素子１０は、光軸ＯＡ方向から見て四角形の輪郭を有する。光学素子１０は、複数のレンズ要素１０ａと、これら複数のレンズ要素１０ａを周囲から支持する支持部１０ｂとを有する。レンズ要素１０ａは、アレイ状に設けられている。支持部１０ｂは、平板状の外形を有する平板部分１２ａの対向する２つの辺から平板部分１２ａに垂直な方向に延びる脚部分１２ｂを有する。

基板２０の第２面２０ｂには、複数の発光素子２２が光学素子１０のレンズ要素１０ａに対応する位置にアレイ状に設けられている。なお、発光素子２２は、基板２０の第２面２０ｂ側に限らず、表の第１面２０ａ側に設けることができる。

遮光体４０は、平板状の部材であり、発光素子２２の不要光を遮光する。遮光体４０としては、例えば黒色等の光吸収性の粒子を含むガラス製又は樹脂製の基板、黒色に塗装された金属製の基板等を用いる。遮光体４０には、光学素子１０のレンズ要素１０ａに対応する位置に開口４０ａが形成されている。図５Ａの例では、遮光体４０は、基板２０側に接合されている。遮光体４０は、接着剤で接着されてもよいが、材料の組み合わせによって、光学素子１０と基板２０との接合と同様に、表面を活性化させた接合層を利用して接合させてもよい。例えば、遮光体４０の材料が樹脂製である場合、表面を活性化させた接合層１３０を介して接合することができる。

図４Ｂの例では、光学素子１０の個片数と同じ数の遮光体４０を並べているが、光学的に許容できていれば、光学素子１０よりも少ない数を並べてもよく、又は全体として１つの板状部材を用いてもよい。

接合体１００の製造において、基板２０の第１面２０ａ上に複数の光学素子１０を全て並べた状態で、一度に接合させてもよいし、１個又は数個単位で光学素子１０を並べて複数回に分けて接合させてもよい。

以上説明した接合体１００では、表面を活性化させた状態での接合は比較的短時間で行うことができるため、複数の光学素子１０を一度に、又は複数回に分けて接合させても比較的短時間で接合でき、生産性が良い。

図６に示すように、接合体１００を含む光源ユニット２００は、例えば画像形成装置である電子写真式プリンターに内蔵される作像ユニット８０内に組み込まれる。作像ユニット８０は、現像用のトナーを用紙に転写するためのものである。作像ユニット８０には、感光体８１と、帯電ローラー８２と、プリントヘッド８３と、現像装置８４と、転写装置８５と、クリーニング装置８６と、除電装置８７とが設けられている。光源ユニット２００は、これらのうちプリントヘッド８３内に組み込まれて露光を行う。作像ユニット８０において、感光体８１に対し上記他の部材８２〜８７が作用することで、用紙ＰＰに対し画像が形成される。

なお、上記実施形態において、図５Ｂに示すように、遮光体４０は、基板２０側に接合する場合に限らず、光学素子１０側に接合してもよい。この場合、遮光体４０の材料が、樹脂、ガラス、及び金属のいずれであっても、接合層１３０を介して光学素子１０に接合することができる。また、図５Ｃに示すように、光学素子１０の脚部分１２ｂに遮光体４０を保持させるような構成としてもよい。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。なお、第３実施形態に係る接合体の製造方法は、第１実施形態の接合体の製造方法を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

図７に示すように、本実施形態において、接合体１００は、第２部材である光学素子１０及び第１部材である基板２０の他に、第３部材である光学素子５０を有する。光学素子５０は、光学素子１０上に重ねて接合されている。光学素子５０は、光学素子１０と同様に、透明で光透過性を有する部材であり、高分子材料で形成されている。図示の例では、光学素子５０の形状は、光学素子１０の形状と同様であるが、適宜変更することができる。光学素子５０は、レンズ要素５０ａと、レンズ要素５０ａを周囲から支持する支持部５０ｂとを有する。レンズ要素５０ａは、例えば両凸の非球面レンズであり、第３光学面５１ａと第４光学面５１ｂとを有する。支持部５０ｂは、平板状の平板部分５２ａと、平板部分５２ａから光軸ＯＡに平行に延びる四角柱状の脚部分５２ｂとを有する。光学素子１０と光学素子５０とは表面を活性化させた接合層２３０を介して接合されている。これにより、基板２０上に、２つの光学素子１０，５０を積み重ねた接合体１００を得ることができる。つまり、接合体１００は２つの光学素子１０，５０を積層したものを含む構成となっている。製造に際しては、両光学素子１０，５０のうち少なくとも一方の光学素子（第２部材）１０の接合側部に、無機物を用いた接合層２３０を形成し、大気中において接合層２３０等の表面に活性化処理を施し、接合層２３０等の表面が活性化している状態で光学素子（第２部材）１０と光学素子（第３部材）５０とを接合層３０を介して接合する。

なお、本実施形態においても、第２実施形態のように、１つの基板２０に複数の光学素子１０，５０を並べてもよい（図８参照）。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。なお、第４実施形態に係る接合体の接合方法は、第１実施形態の接合体の接合方法を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

図９Ａに示すように、光学素子１０において、レンズ要素１０ａは、基板２０側に、第１実施形態における第２光学面１１ｂに代えて、導光部１１ｇを有する。導光部１１ｇは、柱状であり、下端部に平坦面１１ｃを有している。導光部１１ｇは、円柱状でも角柱状でもよく、テーパーを有していても有していなくてもよい。導光部１１ｇの側面には、外光の侵入を防ぐための遮光部１１ｒが形成されている。遮光部１１ｒは、例えば黒色の遮光フィルムを貼り付けたり、黒色の遮光膜を成膜したり、シボ加工を施すことで形成する。導光部１１ｇは、個々のレンズ要素１０ａに対応しており、接合体１００を含む光源ユニット２００において発光素子２２が発光すると、その光は基板２０、導光部１１ｇ、及びレンズ要素１０ａを通過して第１光学面１１ａから射出され、結像する。

光学素子１０の平坦面１１ｃと基板２０の第１面２０ａとが表面を活性化させた接合層３０を介して接合しており、光学素子１０のレンズ要素１０ａ及び基板２０の界面は一体的になっている。図９Ａの例では、接合層３０は、光透過性を有する材料を用いる。

なお、本実施形態においても、第２実施形態のように、１つの基板２０に複数の光学素子１０を並べてもよい（図９Ｂ参照）。また、図９Ｃに示すように、光学素子１０に脚部分１２ｂを設け、平坦面１１ｃでなく、脚部分１２ｂの端面１２ｃで接合させてもよい。なお、図９Ｃの例では、第１実施形態の場合と同様に、接合層３０は、金属や光透過性を有する材料を用いることができる。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係る接合体の製造方法について説明する。なお、第５実施形態に係る接合体の製造方法は、第１実施形態の接合体の製造方法を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。

本実施形態において、第１部材である基板２０に対して第２部材である光学素子１０を直接成形する。この場合、基板２０上のみに接合層３０を形成する。光学素子１０を形成する高分子材料が熱可塑性樹脂である場合、接合層３０の表面に活性化処理を施した後に基板２０に対して射出成形を行って光学素子１０を成形する。また、光学素子１０を形成する高分子材料がエネルギー硬化性樹脂や２液硬化性樹脂である場合、接合層３０の表面に活性化処理を施した後に基板２０に対して型成形を行って光学素子１０を成形する。なお、第２部材が型による成形を必要としない場合、活性化処理を施した接合層３０上に高分子材料を塗布してもよい。

以下、本実施形態の接合体１００の製造方法について説明する。まず、図１０Ａに示すように、基板２０の第１面２０ａに接合層３０を形成する。次に、図１０Ｂに示すように、基板２０上の接合層３０の表面に対して活性化処理を施す。その後、図１０Ｃに示すように、光学素子１０を成形するための成形型９０を基板２０に対して位置決めし、基板２０に対し表面が活性化した状態の接合層３０に接するように光学素子１０を成形する。成形後、成形型９０から光学素子１０を離型することにより、図１０Ｄに示すような光学素子１０と基板２０とが接合層３０を介して接合した接合体１００を得る。

以上、本実施形態に係る接合体等について説明したが、本発明に係る接合体等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、光学素子１０，５０の形状及び大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。

また、上記実施形態において、第１、第２、及び第３部材の厚さは、適宜変更することができ、厚くても薄くてもよい。

また、上記実施形態において、第１及び第３部材及び第２部材は、それぞれ光学素子１０，５０及び基板２０に限らず、用途に応じて適宜機能等を変更することができる。また、各部材の用途に応じて、例えば光学素子と光学素子との組み合わせや、光学素子と鏡筒との組み合わせとしてもよい。

また、第２実施形態において、１つの基板２０に複数の光学素子１０を配置する例を挙げたが、光学素子１０は、アレイ状の光学素子に限らず、第１実施形態のような１つのレンズ要素１０ａを有する光学素子１０を複数並べてもよいし、第３実施形態のような光学素子１０，５０を積み重ねたものを複数並べてもよい。また、第２実施形態の接合体１００を切断して、接合体を個片化してもよい。

また、上記実施形態において、第２及び第３部材である光学素子１０，５０は、接合側部が高分子材料で形成されており、高分子材料の厚さが接合時に十分な柔軟性を有するものであれば、ガラスや金属等の他の材料を組み合わせた構造（例えば、ハイブリッドレンズ等）であってもよい。

Claims (13)

1. ガラス板である第１部材及び高分子材料で形成される第２部材のうち少なくとも前記第１部材の接合側部に、無機物を用いた接合層を形成し、
   前記接合層の表面に活性化処理を施し、
   前記接合層の表面が活性化している状態で大気中において前記第１部材と前記第２部材とを前記接合層を介して接合する、接合体の製造方法。
2. 前記接合層は、金、銅、及び銀合金のいずれかで形成される、請求項１に記載の接合体の製造方法。
3. 前記活性化処理は、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、及び紫外線処理のいずれかである、請求項１及び２のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
4. 前記高分子材料は、熱可塑性樹脂、エネルギー硬化性樹脂、及び２液硬化性樹脂のいずれかである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
5. 前記第２部材及び前記接合層の少なくとも一方は、光透過性を有する材料で形成される、請求項１から４までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
6. 前記第２部材は、光学素子である、請求項５に記載の接合体の製造方法。
7. 前記第２部材及び高分子材料で形成された光学素子である第３部材のうち少なくとも前記第２部材の接合側部に、無機物を用いた接合層を形成し、
   大気中において前記接合層の表面に活性化処理を施し、
   前記第２部材の接合側部に形成した前記接合層の表面が活性化している状態で前記第２部材と前記第３部材とを前記第２部材の接合側部に形成した前記接合層を介して接合する、請求項６に記載の接合体の製造方法。
8. 複数の前記光学素子を接合する、請求項６及び７のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
9. 前記接合層の表面を活性化させた状態を維持しつつ、前記第１部材と前記第２部材とを隙間をあけた状態で接合位置に配置した後、前記第１部材と前記第２部材とを当接させて接合する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
10. 前記接合層の表面を、所定以上の圧力の密着によって接合可能な活性化状態に維持しつつ、前記第１部材と前記第２部材とが接触した状態で接合位置に配置された後、前記第１部材と前記第２部材とを前記所定以上の圧力で加圧して接合する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
11. 前記第１部材と前記第２部材とを個別に準備した後、前記第１部材及び前記第２部材の双方に前記接合層を形成し、両部材に設けた前記各接合層を接触させて前記第１部材と前記第２部材とを接合する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
12. スペースをあけて複数個所で接合する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
13. 前記第１部材上に前記接合層を形成した後、前記第２部材を構成する材料を用いて前記第１部材上の前記接合層の形成面上に前記第２部材を成形する、請求項１から８までのいずれか一項に記載の接合体の製造方法。

Images