JP2019072684A - Method of forming film on side surface of groove - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溝の側面に膜を形成する方法に関する。特に、フレネルレンズの製造方法に関するものである。フレネルレンズのレンズ面に形成された溝の側壁に光吸収体を形成する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of forming a membrane on the side of a groove. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a Fresnel lens. The present invention relates to a method of forming a light absorber on the side wall of a groove formed on the lens surface of a Fresnel lens.
映像等の光源を拡大させて表示させるための光学系部材としてフレネルレンズが用いられる。フレネルレンズは、図１（ａ）の斜視図に示すように、フレネルレンズ１のレンズ面２に平行直線状の溝３が複数個、密に施されている。図１（ａ）のレンズ面２のＡ部分を拡大した断面図を図１（ｂ）に示す。この断面図に示すようにフレネルレンズ１のレンズ面２の溝３は、鋸波型の形状をしており、若干の傾斜をもった側壁を形成している。
A Fresnel lens is used as an optical system member for enlarging and displaying a light source such as an image. As shown in the perspective view of FIG. 1A, in the Fresnel lens, a plurality of parallel
従来、フレネルレンズ１において投射光を照射したとき光学特性の悪化を招く場合があった。投射光をフレネルレンズ１のレンズ面２に入射させたとき、投射光がフレネルレンズ１のレンズ面２に複数形成された溝３の側壁で反射し、この反射光が溝の側壁に沿って散乱光となり光学特性の悪化を引き起こすためである。例えば、画像をフレネルレンズ１によって拡大投射させた場合、投射画像の中にフレネルレンズ１に形成された溝３に沿った明るいライン形状の光が映ってしまう問題が発生する。
Conventionally, when projecting light is irradiated in the Fresnel
近年、微細なパターンを低コストかつ簡易的に形成する方法として、インクジェットによる塗布方法が広く用いられている。インクジェットよる塗布方法は、インクジェット装置の塗布ヘッド備えられた複数のノズルから、所定の位置に対して、微小量のインクを吐出させて塗布を行う方法である。このインクジェット法を適用すれば、任意の位置に液滴を塗布することができるため、フレネルレンズのレンズ面の溝傾斜部に対して光吸収体を含むインクを吐出させることで、フレネルレンズの任意の位置に形成された微細な溝の側壁に対して、光吸収体を形成することが可能である（特許文献１）。 In recent years, an inkjet coating method has been widely used as a method for easily forming a fine pattern at low cost. The application method using an ink jet is a method of performing application by discharging a minute amount of ink to a predetermined position from a plurality of nozzles provided on a coating head of an ink jet apparatus. By applying this ink jet method, it is possible to apply a droplet to an arbitrary position, it is possible to discharge the ink containing the light absorber to the groove slope portion of the lens surface of the Fresnel lens, thereby making the Fresnel lens optional. It is possible to form a light absorber on the side wall of the minute groove formed at the position of (1).
しかしながら、一般的に、インクジェットは、インクを垂直方向に吐出して所定のパターンを形成するものであり、対象となるのは平面形状である。よって、フレネルレンの溝の側壁のように、垂直形状にインクを塗布するのは困難である。 However, in general, the ink jet is to eject ink in the vertical direction to form a predetermined pattern, and the target is a planar shape. Thus, it is difficult to apply ink in a vertical configuration, such as the side walls of a Fresnel lens groove.
本発明の課題は、複数の溝の側壁に対して下底部への広がりを押さえた塗布膜を、形成する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method of forming a coating film in which the spread to the lower bottom portion is suppressed with respect to the side walls of a plurality of grooves.
上記目的を達成するために、塗布ヘッドのノズルからインクを、溝の頂部の一部にかかるように等ピッチのドット状のインクを複数吐出させる第１工程と、上記第１の工程で吐出したドット状のインクを硬化させる第２工程と、上記溝の側壁に対して、第１、第２工程で形成した複数のドット間に配列するように複数のインクを吐出させる第３工程と、上記第３の工程で側壁に吐出させた複数のインクを硬化させる第４工程と、を有する溝の側面に膜を形成する方法を用いる。 In order to achieve the above object, a first step of discharging a plurality of ink in the form of dots of equal pitch so as to be applied to a part of the top of the groove from a nozzle of a coating head was discharged in the first step A second step of curing the dot-like ink, a third step of ejecting a plurality of inks so as to be arranged between the plurality of dots formed in the first and second steps on the side walls of the groove, and And a fourth step of curing the plurality of inks discharged to the side wall in the third step, and forming a film on the side surface of the groove.
本発明の溝の側面に膜を形成する方法によれば、溝の側壁の底部から大きく広がらない膜を形成できる。 According to the method of forming a film on the side surface of the groove of the present invention, a film which does not greatly spread from the bottom of the side wall of the groove can be formed.
以下実施の形態の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
＜フレネルレンズの形態＞
実施の形態におけるフレネルレンズの形態は、図２（ａ）の斜視図に示すように、フレネルレンズ２０のレンズ面２１に複数の溝２２が平行直線状に複数個形成されている。図２（ａ）の斜視図では、溝２２が形成されているレンズ面２１は平面であり、裏側の面は曲面を形成している形態を示しているが、レンズ設計によっては、溝２２が形成されている面を曲面に形成していても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment
<Form of Fresnel lens>
In the form of the Fresnel lens in the embodiment, as shown in the perspective view of FIG. 2A, a plurality of
図２（ｂ）の断面図は、レンズ面２１のＢ部の拡大図である。フレネルレンズ２０の溝２２の構造は、図２（ｂ）の断面図に示すように、垂直に溝２２が形成されているのではなく、若干の傾斜角をもったＶ字状の溝２２を形成している。この溝２２の形状によりフレネルレンズ２０の光学特性を持たせている。図２（ｂ）で示したフレネルレンズ２０においては、溝２２の形状がＶ字状であるが、Ｖ字に限られない。例えば、Ｖ字の両平面は、フレネルレンズを水平にした時、水平ではないが一方が水平、または、垂直でもよい。
The cross-sectional view of FIG. 2 (b) is an enlarged view of a portion B of the
フレネルレンズ２０を形成する基材は、特に限定されるものではないが、光学特性的に着色や濁り等により透過率が低減するものは好ましくない。また、必要に応じてレンズの表面に反射防止膜を形成しても良い。
The base material for forming the Fresnel
フレネルレンズ２０の溝２２の形成方法については、基材を切削加工する方法や合成樹脂の射出成型、加熱による転写方法など特に限定されないが、光学特性を確保するために設計値どおりの溝を形成する必要がある。このとき、溝２２の加工によるバリや汚れ等を残さないようにする必要がある。さらに、レンズの表面に反射防止膜などの薄膜を形成しない場合、できるだけ加工表面の粗さを小さくしておく必要がある。
The method of forming the
＜フレネルレンズ溝へインク吐出させるためのインクジェット装置＞
フレネルレンズ２０に形成された平行直線状の溝２２に対して、レンズの光学特性の悪化を防ぐために溝２２の側壁に光吸収体２３を形成する。このときインクジェット装置を用いて、光吸収体を有するインクをインクジェット装置の塗布ノズルから吐出させて、レンズの溝２２の側壁に光吸収体の塗布膜を形成させる。
<Ink jet apparatus for discharging ink to Fresnel lens groove>
With respect to the parallel
図３は、本発明の実施の形態におけるインクジェット装置の斜視図を示した図である。実施の形態のインクジェット装置は、架台３０上に設置された可動の搬送ステージ３１と、架台３０をまたぐように設置されたガントリー（門柱）３２、塗布ヘッド３３および紫外線照射装置３４を設置するための支持フレーム３５、および観察カメラ３６から構成される。
FIG. 3 is a perspective view of the ink jet apparatus according to the embodiment of the present invention. The inkjet apparatus according to the embodiment includes a
架台３０は剛性が強く平面度の高い構造の定盤を用いる（たとえば、石定盤）。架台３０上には、塗布ヘッド３３に対して縦方向および横方向に移動することのできる搬送ステージ３１が設置されている。搬送ステージ３１には、塗布ヘッド３３に対して、縦横の方向に自由に移動できるようにそれぞれの方向についてボールネジ３７が接続されている。ボールネジ３７には、ボールネジ３７を回転させるためのモータ３８が接続され、モータ３８の回転を制御することで搬送ステージ３１の位置を自由に移動させる。モータ３８には回転制御を行うための制御装置に接続され、制御装置からの指令によって、架台３０上の所定の位置に任意の速度で移動させることができる。
The
搬送ステージ３１表面には細かい小さな穴が開いており、これらの穴は真空排気させることができる。搬送ステージ３１上にフレネルレンズ２０を設置したとき小さい穴を真空吸引することでフレネルレンズ２０を固定することができる。フレネルレンズ２０の溝が形成された面の裏面は曲面になっているため、フレネルレンズ２０の裏面の曲面に合わせたジグを固定し、このジグを通じて搬送ステージ３１に固定する。
The surface of the
ガントリー３２は、架台同様に剛性を高くしたフレームによって構成されている。ガントリー３２には、塗布ヘッド３３、紫外線照射装置３４が設置された支持フレーム３５が設置されている。この支持フレーム３５は剛性が高い構造のフレームを使用し、塗布ヘッド３３、紫外線照射装置３４を取り付けても変形がほとんど無いようにしている。
The
支持フレーム３５には、塗布ヘッド３３を取り付けるためのブラケットが設置されている。このブラケットには、塗布ヘッドと搬送ステージ表面との並行度および、塗布ヘッド３３と搬送ステージ３１との距離が調整できるような調整機構がある。この調整機構により、塗布ヘッド３３と搬送ステージ３１との平行度、および、塗布ヘッド３３と搬送ステージ３１との距離を適切に調整した状態で塗布ヘッド３３が設置されている。
The
図３では、塗布ヘッド３３の数が１ヘッドのみ指示しているが複数個のヘッドを設置する事が出来る。塗布ヘッド３３には、圧電素子によってノズル内の内圧を変動させてインクを吐出させる塗布ヘッド３３を用いた。各ノズルから吐出するインクの吐出量を制御するには、各ノズルに設置された圧電素子の電圧を制御することが必要である。
In FIG. 3, although the number of application heads 33 indicates only one head, a plurality of heads can be installed. As the
塗布ヘッド３３には、各ノズルに設置された圧電素子を制御するための制御装置が接続されている。この制御装置から塗布ヘッド３３の各ノズルの圧電素子を制御することで、所定の塗布パターンを塗布するためのインク吐出を行うことができる。塗布ヘッド３３には、インクを供給するためのインク供給配管が接続されており、適宜、インクを塗布ヘッド３３に供給して安定したインクの吐出を行っている。
The
塗布ヘッド３３が設置された支持フレーム３５の先端側には、紫外線照射装置３４が取り付けられている。紫外線照射装置３４の照射エネルギーはインクジェット装置の制御装置で制御することができる。塗布ヘッド３３に導入するインクを紫外線硬化型のインクにすることで、インクを吐出したあと、紫外線照射装置３４から紫外線を照射させることでインクを硬化することができる。
An
ガントリー３２に接続された支持フレーム３５の近傍には、観察カメラ３６が設置されている。塗布ヘッド３３からインクを吐出した後の着弾位置を観察することができる。観察カメラ３６の位置は上下方向に位置を調整する機構が設置されており、焦点距離を調整することができる。
In the vicinity of the
以上、実施の形態におけるインクジェット装置の構成は、塗布ヘッド３３を固定させ、搬送ステージ３１上に固定したフレネルレンズ２０を移動させながら、フレネルレンズ２０の溝に光吸収体を塗布する構成である。このインクジェットの装置の構成のほかに、搬送ステージ上に固定したフレネルレンズ２０は移動させず、ガントリー３２に塗布ヘッド３３を移動させることのできるキャリッジを設置し、塗布ヘッド３３を動作させながら、フレネルレンズ２０に対してインクを吐出させる構成のインクジェット装置を適用しても良い。
As described above, the configuration of the inkjet device in the embodiment is a configuration in which the
＜フレネルレンズ溝側壁部へのインク吐出＞
フレネルレンズ２０の溝２２の側壁に対して、光吸収体２３を有する塗布ヘッド３３からインクを吐出させるとき、溝２２の位置にインクが着弾するように位置合わせをする必要がある。
<Ink Ejection to Fresnel lens groove side wall>
When ink is ejected from the
そのためインクジェット装置の塗布ヘッド３３から吐出させるインクの着弾精度を確保する必要がある。インクジェット装置の塗布ヘッド３３から吐出されるインクの飛距離が長いと着弾位置のばらつきが大きり、正確に所定の位置にインクを着弾させることが困難となるためである。
Therefore, it is necessary to secure the landing accuracy of the ink ejected from the
インクの着弾精度が±１０μｍ程度に収まる範囲でインクジェット装置の塗布ヘッド３３とフレネルレンズ２０の表面との距離を設定する必要がある。
It is necessary to set the distance between the
一般的に産業用のインクジェット装置を使用する場合において、インクジェット装置の塗布ヘッド３３とフレネルレンズ２０の表面との距離は２ｍｍ以下の距離で設置すれば、インクの着弾精度が確保される。
In general, when an industrial inkjet apparatus is used, if the distance between the
インクジェット装置の塗布ヘッド３３からインクを吐出させるときの位置合わせは、フレネルレンズ２０上に位置合わせ用のアライメントマークをあらかじめ加工しておいて、このマークをアライメントカメラで認識して位置合わせを行う。
For alignment when discharging the ink from the
アライメントマークの位置情報を搬送ステージ３１に与えることで、搬送ステージ３１上のフレネルレンズ２０の溝２２の位置にインクを塗布するように調整できる。このとき、フレネルレンズ２０上に位置合わせ用のアライメントマークを加工しなくても、フレネルレンズ２０に形成した溝２２やフレネルレンズ２０の端部の位置などを認識して位置合わせをしても良い。
By providing positional information of the alignment mark to the
あるいは、インクジェット装置にアライメントカメラが無くても、搬送ステージ３１上に設置されたフレネルレンズ２０に対して厚みの薄いカバーフィルムを張り、事前にインクジェット装置の塗布ヘッド３３からフィルム上にインクを吐出させて、搬送ステージ３１の位置や塗布ヘッド３３の位置を調整し、フレネルレンズ２０の溝２２の位置にインクが着弾されるよう位置合わせをする。その後、フレネルレンズ２０表面に張ったカバーフィルムを取り外す方法を適用しても良い。
Alternatively, even if the inkjet apparatus does not have an alignment camera, a thin cover film is applied to the
インクジェット装置の塗布ヘッド３３からインクをフレネルレンズ２０の溝２２に対して吐出した後、着弾位置の観察によりフレネルレンズ２０の溝２２の位置からインクの着弾位置がずれている場合、搬送ステージ３１位置あるいは、塗布ヘッド３３の位置を調整して着弾位置の修正を行い着弾位置の精度を確保する。
After the ink is discharged from the
フレネルレンズ２０の溝２２に形成する光吸収体２３は、光を吸収させる物質であれば特に制限はない。ただし、塗布ヘッド３３から吐出できることが条件となる。通常、インクジェット装置における塗布ヘッド３３のノズル径は、数十ミクロンであるため、光吸収体２３は、数ミクロンからナノレベルの粒子を用いる必要がある。また、光吸収体を溶剤等のなかで分散させ、かつ、インク中で光吸収体の粒子を凝集させないようにする必要がある。インク中の粒子が凝集するとインクジェット装置の塗布ヘッド３３に凝集物が詰まり、インクが吐出できなくためである。
The
インクジェット装置の塗布ヘッド３３から光吸収体２３を有するインクをフレネルレンズ２０の溝２２の側壁に着弾したあとは、インクを乾燥、硬化させる必要がある。インクが溶剤を含んだインクであれば熱で溶剤を飛ばして乾燥させる必要があり、紫外線硬化型のインクであれば紫外線を照射してインクを硬化させる必要がある。
After the ink having the
そのため、インクジェット装置には塗布ヘッドからインクを吐出させた後に乾燥、硬化を行う装置が設置され、塗布ヘッドからインクを吐出した直後に搬送ステージがこれらの装置に移動するように設定されている。インクジェット装置からインクを吐出させ、乾燥、硬化を行うことを考慮すると、光吸収体として炭素粒子を用いこれを感光性樹脂や添加材によりインク化した、紫外線硬化型の黒インクを用いるのが好ましい。実施の形態においては、紫外線硬化型のインクを用いて紫外線照射装置３４でインクを硬化させた。
Therefore, in the ink jet apparatus, an apparatus for discharging the ink from the application head and then performing drying and curing is installed, and the transport stage is set to move to these apparatuses immediately after the ink is discharged from the application head. In consideration of discharging the ink from the ink jet apparatus, and drying and curing, it is preferable to use a UV curable black ink obtained by using carbon particles as a light absorber and converting it into a photosensitive resin or an additive. . In the embodiment, the ink is cured by the
＜フレネルレンズ溝側壁への光吸収体の形成工程＞
フレネルレンズに形成された溝の側壁に対して光吸収体を形成する工程は、以下の（１）〜（４）の４つの工程を含む。
<Step of Forming Light Absorber on Side Wall of Fresnel Lens Groove>
The step of forming the light absorber on the side wall of the groove formed in the Fresnel lens includes the following four steps (1) to (4).
（１）第１工程：フレネルレンズの溝の側壁の頂部から側壁にかけてインクジェット装置の塗布ヘッドから光吸収体を有するインクの液滴を吐出させる工程である。 (1) First step: A step of discharging a droplet of ink having a light absorber from the coating head of the ink jet apparatus from the top to the side wall of the side wall of the groove of the Fresnel lens.
（２）第２工程：第１の工程で着弾させた光吸収体を有するインクを硬化させて、レンズ溝の頂部から側壁にかけて光吸収体（第１のドット体）を形成させる工程である。 (2) Second step: In the second step, the ink having the light absorber landed in the first step is cured to form a light absorber (first dot body) from the top of the lens groove to the side wall.
（３）第３工程：フレネルレンズの溝の頂部から側壁にかけて光吸収体を形成した後、レンズ溝の側壁に光吸収体を有するインクを吐出させる工程である。 (3) Third step: a step of forming a light absorber from the top to the side wall of the groove of the Fresnel lens, and then discharging the ink having the light absorber on the side wall of the lens groove.
（４）第４工程：フレネルレンズの溝の側壁に着弾した光吸収体を有するインクを硬化させて、レンズ溝の側壁に光吸収体（第２のドット体）を形成する工程である。 (4) Fourth step: a step of curing the ink having the light absorber landed on the side wall of the groove of the Fresnel lens to form a light absorber (second dot body) on the side wall of the lens groove.
（１）第１工程
第１の工程を図４（ａ）、図４（ｂ）の断面図で説明する。
(1) First Step The first step will be described with reference to the sectional views of FIGS. 4 (a) and 4 (b).
第１の工程では、図４（ａ）の断面図に示すようにフレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に対して、光吸収体を含むインク４１をインクジェット装置の塗布ヘッドから吐出させる。このとき、インク４１の液滴の一部が溝２２の頂部４２にかかるように、インク４１の吐出位置を調整する。この位置調整はインク４１の液滴の直径の１０〜２０％程度、溝側壁の頂部４２の位置よりも外側にずらした位置４３で吐出を行う。
In the first step, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4A, the
また、図４（ｂ）の上面図に示すように、フレネルレンズ２０の溝の頂部４２から側壁４０にかけて塗布ヘッドからインク４１を吐出させるとき等ピッチでフレネルレンズ２０の溝２２の頂部４２に沿ってインク４１を着弾させる。
Further, as shown in the top view of FIG. 4B, along the top 42 of the
塗布ヘッドから吐出させるインク４１の塗布ピッチ４４は、塗布ヘッドから吐出させるインク４１液滴の直径と同等か、それよりもやや大きめ（液滴の直径の１．５倍程度まで）の塗布ピッチ４４になるように、塗布ヘッドから吐出させるインク４１の吐出タイミング、および、フレネルレンズが固定された搬送ステージの動作速度を制御させる。
The
インクジェット装置の塗布ヘッドからフレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に吐出させるインク４１の液滴量は、インク４１がフレネルレンズの側壁４０に着弾したときに着弾痕の大きさが溝２２の高さ４５よりも小さくなるように調整する。インクのドット径は、溝の高さに対して、５０〜９０％程度が好ましい。
The droplet amount of the
したがって、あらかじめインクジェット装置の塗布ヘッドから吐出されるインクの量と着弾痕の大きさとの相関を調査しておき、吐出量の調整を行う必要がある。 Therefore, it is necessary to check the correlation between the amount of ink ejected from the application head of the ink jet apparatus and the size of the impact mark in advance to adjust the ejection amount.
（２）第２工程
フレネルレンズの溝２２の側壁４０に光吸収体４６（第１のドット体）を形成させる第２の工程を、図４（ｃ）の断面図、図４（ｄ）の上面図で説明する
第２の工程では、第１の工程後、図４（ｃ）の断面図、図４（ｄ）の上面図に示すようにインク４１を乾燥、硬化させて側壁４０の頂部４２から側壁４０の底部側にかけて光吸収体４６（第１のドット）を形成させる。
(2) Second Step A second step of forming a light absorber 46 (first dot body) on the
このとき、フレネルレンズの側壁４０に着弾したインク４１の底部への流動をできるだけ抑えるため、第１の工程でインク４１を着弾したあと、できるだけ早急にインク４１を硬化させる必要がある。実施の形態における実施の形態については、感光性樹脂を用いているので、紫外線を照射させてインク４１を固化させて光吸収体４６を形成させている。
At this time, in order to suppress the flow to the bottom of the
図５（ａ）は、フレネルレンズの頂部４２から側壁４０にかけて形成した光吸収体４６の状態を示した斜視図である。第１の工程、第２の工程を経て、フレネルレンズ２０の溝２２の頂部４２から側壁４０にかけて、光吸収体４６が濡れ広がった状態で形成される。
FIG. 5A is a perspective view showing the state of the
（３）第３工程
第３の工程を図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。
(3) Third Step The third step is shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).
第３の工程では、図６（ａ）の断面図に示すように、フレネルレンズ２０の溝２２の頂部４２から側壁４０にかけて光吸収体４６（第１のドット）を形成した後、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に光吸収体５２を有するインク４１を着弾させる。
In the third step, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6A, after the light absorber 46 (first dot) is formed from the top 42 to the
インクジェット装置の塗布ノズルから光吸収体５２を有するインク４１を吐出させるとき、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に対して、側壁４０の頂部４２よりも内側にインク４１が着弾するように吐出位置を調整する。
When the
また、図６（ｂ）の上面図に示すように、インクジェット装置の塗布ノズルから等しい塗布ピッチ５０でフレネルレンズ２０の溝２２の頂部４２のラインに沿ってインク４１を着弾させる。
Further, as shown in the top view of FIG. 6B, the
このとき、塗布ヘッドから吐出させるインクの塗布ピッチ５０は、第１の工程でインク４１を着弾させたときと同じ距離のピッチになるように、塗布ヘッドから吐出させるインクの吐出タイミング、および、フレネルレンズ２０が固定された搬送ステージの動作速度を制御させる。
At this time, the discharge timing of the ink discharged from the application head so that the
ただし、図６（ｂ）の上面図に示すように、第１の工程で設定した塗布ピッチ４４に対して、半ピッチずらした位置でインクジェット装置の塗布ヘッドから光吸収体５２を有するインク４１を吐出させる。インクジェット装置の塗布ヘッドからフレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０の下底部５１へ吐出させる光吸収体を有するインク４１の液滴量についても、第１の工程と同等のインク量で吐出させれば良い。ただし、フレネルレンズ２０の塗布ヘッドから光吸収体５２を有するインク４１を側壁４０に吐出させたとき、側壁４０へ着弾されるインク量が少なく、側壁４０に対して光吸収体５２を被覆できない場合、インク４１の吐出量を調整する必要はある。
However, as shown in the top view of FIG. 6B, the
なお、第１の工程でフレネルレンズ１の溝２２の側壁４０の下底部５１に吐出させる光吸収体４６を有するインク４１と、第３の工程で、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に対して吐出させる光吸収体５２を有するインク４１とは、同じインクが好ましいが異なっても良い。
In the first step, the
ただし、この場合インクジェット装置に複数の塗布ヘッドを配置させ、それぞれのインク４１の吐出を制御させる必要がある。例えば、第１の工程のインク４１に対して第３の工程のインク４１において、粘度の低いインクを適用することで、第３の工程においてインク４１の被覆を向上させることが可能である。
However, in this case, it is necessary to dispose a plurality of application heads in the ink jet apparatus and control the discharge of each
また、第３の工程においては、インクジェット装置の塗布ヘッドから光吸収体５２を有するインク４１の吐出量は、１回の吐出量を小さく設定し、側壁４０に対して、複数回吐出させることで側壁４０を被覆するように設定してもよい良い。
In the third step, the discharge amount of the
（４）第４工程
フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に着弾した光吸収体５２を有するインクを硬化させて、レンズの溝２２の側壁４０および下底部に光収集体５２（第２のドット）を形成する第４の工程を図６（ｃ）、図６（ｄ）に示す。
(4) Fourth Step The ink having the
第４の工程では、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０の光吸収体５２を有するインク４１を着弾させた後、第２の工程と同様の方法で、インク４１を硬化させて、側壁４０からレンズの下底部５１にかけて光吸収体５２（第２のドット）を形成させる。
In the fourth step, after the
第３の工程でフレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に光吸収体５２を有するインク４１を吐出させて側壁４０に着弾した後、インク４１は自重によって側壁４０の下底部５１に流動していく。よって、側壁４０に対して、インク４１を着弾させたあと、できるだけ早く硬化を行う必要がある。
After the
フレネルレンズ２０の頂部４２から側壁４０にかけては、第２の工程において、光吸収体４６の塗布ピッチ４４が等ピッチで形成されているために、図６（ｃ）の断面図や図６（ｃ）の上面図に示すように、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁から流動する光吸収体２３を含むインクがこの光吸収体に引きつけられる。
From the
よって、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０において下底部５１に流動するインク４１が制限される。フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に光吸収体５２を有するインク４１を着弾させて硬化したとき、溝２２の下底部５１から濡れ広がるインク４１を大きく抑えることができる。そのため、フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０のみに光吸収体４６、５２を形成することができる。
Accordingly, the
図５（ｂ）は、第４の工程でフレネルレンズ２０の側壁４０の光吸収体５２を形成した後の斜視図を示す。第１、２の工程により形成した光吸収体４６（第１のドット）と第３、４の工程により形成された光吸収体５２（第２のドット）により、フレネルレンズ２０の溝２２の頂部４２から下底部５１にかけて、側壁４０全面に光吸収体４６、５２が形成されている。
FIG. 5B shows a perspective view after the
フレネルレンズ２０の溝２２の側壁４０に形成する光吸収体４６，５２の膜厚を厚くして光吸収の効果を高めたい場合は、第１の工程から第４の工程を繰り返し行えばよい。
If it is desired to increase the light absorption effect by thickening the film thickness of the
なお、図６（ｄ）の断面図に示すように、フレネルレンズ２０の溝２２の頂部４２に一部着弾されて頂部４２で微小な幅５３を持つ光吸収体や底部で微小な幅５４に濡れ広がった光吸収体は小さな波打ち形状を形成し、溝２２の頂部４２、底部のエッジに対して直線状に光吸収体を形成する場合に比べて光学特性の性能が良好となる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 6D, a light absorber partially landed on the top 42 of the
（実施例）
アクリル樹脂に深さ１５０μｍ、傾斜角度８５度の溝を切削加工で複数形成し、表面に反射防止膜としてフッ素系の樹脂薄膜を形成したフレネルレンズの溝の側壁に光吸収体を形成した実施例を以下に示す。
(Example)
Example of forming a plurality of grooves with a depth of 150 μm and an inclination angle of 85 degrees in an acrylic resin by cutting and forming a fluorine resin thin film as an antireflective film on the surface and forming a light absorber on the side wall of a groove of a Fresnel lens Is shown below.
光吸収体を含むインクを吐出するためのインクジェット装置はピエゾ方式の塗布ヘッドを有する装置を用いた。塗布ヘッドにおける各ノズルの直径は２０μｍのノズルを使用した。所定の吐出波形をピエゾに印加させることで光吸収体を含むインクの吐出を行った。吐出波形の調整を行うことで、所定の液滴量のインクを吐出させることができる。 The inkjet apparatus for discharging the ink containing a light absorber used the apparatus which has a coating head of a piezo system. The diameter of each nozzle in the coating head used a 20 μm nozzle. By applying a predetermined discharge waveform to the piezo, the ink containing the light absorber was discharged. By adjusting the ejection waveform, it is possible to eject ink of a predetermined droplet amount.
光吸収体を有するインクとしては、光吸収体としてカーボンブラックを含んだ紫外線硬化型の黒インクを使用した（ＫＩＳ−ＬＥＤ ＢＬＡＣＫ：株式会社ＤＮＰファインケミカル社製）。インク粘度は、１２ｍＰａ・ｓに調合された紫外線硬化型の黒インク（以下、黒インク）を使用した。 As the ink having a light absorber, a UV curable black ink containing carbon black as a light absorber was used (KIS-LED BLACK: manufactured by DNP Fine Chemical Co., Ltd.). The ink viscosity used the ultraviolet curing black ink (following, black ink) prepared to 12 mPa * s.
インクジェット装置の塗布ヘッドの下部に設置された搬送ステージにフレネルレンズを固定し、搬送ステージの移動とインクジェット装置の塗布ヘッドから吐出させるインクの吐出タイミングを制御することで、フレネルレンズの所定の位置にインクを吐出させることができる。インクジェット装置の塗布ヘッドとフレネルレンズ表面とのギャップ距離は２．０ｍｍで設定した。 The Fresnel lens is fixed to the transfer stage installed under the application head of the ink jet apparatus, and the movement of the transfer stage and the discharge timing of the ink discharged from the application head of the ink jet apparatus are controlled to obtain a predetermined position of the Fresnel lens. Ink can be ejected. The gap distance between the coating head of the inkjet apparatus and the surface of the Fresnel lens was set to 2.0 mm.
まず、フレネルレンズの溝の下底部に黒インクが着弾するように、インクジェット装置を調整した。インクジェット装置の塗布ヘッドから吐出される黒インクの液滴の量が１０ｐｌになるように吐出波形を調整し、塗布ピッチが５０μｍになるように、吐出タイミングと搬送ステージの移動速度を調整して、レンズ頂部側にインクが１０μｍはみ出るように着弾位置を調整し、溝頂部、および側壁に黒インクの着弾痕を形成した。その後、紫外線照射装置から紫外線を照射させて、レンズ溝の頂部から側壁に対して黒インクによる光吸収体を形成した。 First, the inkjet apparatus was adjusted so that the black ink lands on the lower bottom of the groove of the Fresnel lens. The ejection waveform is adjusted so that the amount of black ink droplets ejected from the application head of the inkjet apparatus is 10 pl, and the ejection timing and the moving speed of the transfer stage are adjusted so that the application pitch is 50 μm. The landing position was adjusted so that the ink protruded 10 μm to the lens top side, and black ink landing marks were formed on the groove top and the side wall. Thereafter, ultraviolet light was irradiated from an ultraviolet light irradiation device to form a light absorber made of black ink from the top of the lens groove to the side wall.
次に、フレネルレンズの溝の側壁中心に黒インクが着弾するように、インクジェット装置を調整した。インクジェット装置の塗布ヘッドから吐出される黒インクの液滴の量は、同じ１０ｐｌになるように吐出波形を調整し、塗布ピッチが５０μｍで、かつ、レンズ下底部に形成した黒インクのピッチから半ピッチずらした位置になるように、吐出タイミングと搬送ステージの移動速度を調整して、レンズ側壁に黒インクの着弾痕を形成した。その後、紫外線照射装置から紫外線を照射させることで、レンズ頂部、およびレンズ底部に濡れ広がりの少ない、少なくとも１０μｍ以下の濡れ広がりで光吸収体である黒インクの塗布膜を形成できた。 Next, the ink jet device was adjusted so that the black ink landed on the center of the side wall of the groove of the Fresnel lens. Adjust the discharge waveform so that the amount of black ink droplets discharged from the application head of the inkjet device is 10 pl, and the application pitch is 50 μm and the pitch of the black ink formed on the bottom of the lens is half The ejection timing and the moving speed of the transfer stage were adjusted so that the positions shifted by the pitch were formed, and black ink impact marks were formed on the lens side wall. After that, by applying ultraviolet rays from an ultraviolet irradiation device, it was possible to form a coating film of a black ink which is a light absorber with a wet spread of at least 10 μm or less on the lens top and the lens bottom.
また、実施の形態においては、フレネルレンズの製造方法として説明をしたが、レンズの溝が複数同心円上に形成される従来のフレネルレンズにおいても同様に適用することができる。その場合、インクジェット装置の塗布ヘッドから光吸収体を有するインクを吐出させるとき、塗布パターンを同心円の形状にし、レンズ溝の下底部、および側壁にインクが着弾するように、インクジェット装置による塗布パターンを調整すればよい。 Further, although the embodiment has been described as a method of manufacturing a Fresnel lens, the present invention can be similarly applied to a conventional Fresnel lens in which a plurality of lens grooves are formed on a plurality of concentric circles. In that case, when the ink having a light absorber is ejected from the application head of the ink jet apparatus, the application pattern by the ink jet apparatus is formed so that the application pattern is concentric and the ink lands on the lower bottom of the lens groove and the side wall. You can adjust it.
（効果）
実施の形態のフレネルレンズの製造方法によれば、まず、塗布ヘッドのノズルから光吸収体を含むインクを、フレネルレンズの側壁の頂点部に一部かかるように吐出させ、側壁に着弾させ硬化させる。塗布ヘッドから吐出されたインクは、側壁に着弾するとき、溝頂部で一部引っかかりがあるため、壁面底部への流動が押さえられる。
(effect)
According to the method of manufacturing the Fresnel lens of the embodiment, first, the ink containing the light absorber is discharged from the nozzle of the coating head so that it partially covers the top of the side wall of the Fresnel lens, and lands on the side wall to be cured. . When the ink ejected from the application head lands on the side wall, the ink is partially caught at the top of the groove, so that the flow to the bottom of the wall surface is suppressed.
そのため、側壁の底部まで流動しないで側壁に濡れ広がったドット形状の光吸収体の膜が形成される。このとき、一部のインク液滴の引っかかりが、溝頂部に波打ち形状を形成する。 Therefore, a dot-shaped light absorber film is formed, which does not flow to the bottom of the side wall but is wetted and spread on the side wall. At this time, a part of the ink droplets catches to form a corrugated shape at the top of the groove.
次に、側壁に形成されたドット間に光吸収体を有するインクを着弾させたとき、側壁から底部へのインクの濡れ広がりが、側壁に形成された光吸収体によって抑えられる。このとき、一部、溝底部へのインク液滴の濡れ広がりが溝底部への波打ち形成を形成する。 Next, when the ink having the light absorber is made to land between the dots formed on the side wall, the spread of the ink from the side wall to the bottom is suppressed by the light absorber formed on the side wall. At this time, the wetting and spreading of the ink droplet to the groove bottom forms a wave formation on the groove bottom.
このように、フレネルレンズにおいて、側壁に光吸収体を形成するとき、溝の底部に光吸収体の濡れ広がりがなく、側壁のみに光吸収体を形成することができる。 Thus, in the Fresnel lens, when the light absorber is formed on the side wall, the light absorber does not spread at the bottom of the groove, and the light absorber can be formed only on the side wall.
（全体として）
上記では、フレネルレンズの光吸収体膜形成で説明した。しかし、他のデバイスの溝の壁に膜を形成する場合にも適用できる。この場合、デバイス面に形成された複数の溝と、その溝の側壁の膜と、を含み、その膜は、溝の頂部および溝の端部において波打ち形状を有するデバイスが製造できる。
(as a whole)
In the above, the light absorber film formation of the Fresnel lens has been described. However, the present invention can also be applied to forming a film on the groove wall of another device. In this case, the device includes a plurality of grooves formed in the device surface and a film of the side wall of the groove, and the film can produce a device having a corrugated shape at the top of the groove and at the end of the groove.
実施の形態の溝の側面に膜を形成する方法は、垂直に近い側壁にインクを塗布することが出来る。よって、フレネルレンズの製造だけでなく、多くのデバイスの立体構造の側壁に対して塗布膜を形成する製造方法に適用することができる。例えば、３次元構造を有するデバイスの側壁へ機能膜や配線の形成や立体形状のデザインの加飾など、広く利用されることができる。 According to the method of forming a film on the side surface of the groove of the embodiment, the ink can be applied to the side wall close to the vertical. Therefore, the present invention can be applied not only to the manufacture of a Fresnel lens but also to a manufacturing method for forming a coating film on side walls of a three-dimensional structure of many devices. For example, the present invention can be widely used, such as formation of a functional film or a wiring on a side wall of a device having a three-dimensional structure or decoration of a three-dimensional shape design.
１ フレネルレンズ
２ レンズ面
３ 溝
２０ フレネルレンズ
２１ レンズ面
２２ 溝
２３ 光吸収体
３０ 架台
３１ 搬送ステージ
３２ ガントリー
３３ 塗布ヘッド
３４ 紫外線照射装置
３５ 支持フレーム
３６ 観察カメラ
３７ ボールネジ
３８ モータ
４０ 側壁
４１ インク
４２ 頂部
４３ 位置
４４ 塗布ピッチ
４５ 高さ
４６ 光吸収体
５０ 塗布ピッチ
５１ 下底部
５２ 光吸収体
５３ 幅
５４ 幅
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第１の工程で吐出した前記複数のインクを硬化させる第２工程と、
前記溝の側壁に対して、前記等ピッチに形成したドット状の前記インク間に更に複数のインクを吐出させる第３工程と、
前記第３工程で前記側壁に吐出させた前記複数のインクを硬化させる第４工程と、
を有する溝の側面に膜を形成する方法。 A first step of ejecting a plurality of ink in the form of dots of equal pitch so that the ink is applied from the nozzle onto the top of the groove formed on the surface of the object to be symmetrical;
A second step of curing the plurality of inks ejected in the first step;
A third step of discharging a plurality of inks further between the dot-shaped inks formed at the equal pitch on the side wall of the groove;
A fourth step of curing the plurality of inks ejected to the side wall in the third step;
A method of forming a membrane on the side of a groove having a.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the groove is a groove on a Fresnel lens, and the ink contains a light absorber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017201468A JP2019072684A (en) | 2017-10-18 | 2017-10-18 | Method of forming film on side surface of groove |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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2017
- 2017-10-18 JP JP2017201468A patent/JP2019072684A/en active Pending
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