(57)【要約】      （修正有）【課題】余分なコア材料を掻き取る必要がなく、歩留まりが低下することなく、コア材料とクラッド材料の密着性が高く、容易に大面積化も可能な光導波路印刷装置および光導波路の製造方法を提供する。【解決手段】コアとアンダークラッド及びトップクラッドからなる光導波路を製造する光導波路印刷装置１００であって、コアが充填される凹部を有する印刷版１０２と、印刷版からコアを取り出して転写するブランケット１０５と、ブランケット上にアンダークラッドを塗布するコート機構Ａ１０６と、転写したコアとアンダークラッドの上にトップクラッドを塗布するコート機構Ｂ１１０と、印刷板及び被印刷体の固定用定盤１０１とを少なくとも備え、ブランケットは回転可能かつ移動可能な機構を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとアンダークラッド及びトップクラッドからなる光導波路を製造する光導波路印刷装置であって、
コアが充填される凹部を有する印刷版と、印刷版からコアを取り出して被印刷体に転写するブランケットと、ブランケット上にアンダークラッドを塗布するコート機構Ａと、転写したコア及びアンダークラッドの上にトップクラッドを塗布するコート機構Ｂと、印刷板および被印刷体の固定用定盤とを少なくとも備え、
前記ブランケットは回転可能かつ移動可能な機構を有することを特徴とする光導波路印刷装置。
【請求項２】
前記ブランケットとしてシリコーンゴムを用いる事を特徴とした請求項１に記載の光導波路印刷装置。
【請求項３】
コアとアンダークラッド及びトップクラッドからなる光導波路の製造方法であって、
印刷板の凹部にコアを充填し、ブランケットが該印刷板表面に接触して回転しながら移動することにより該コアをブランケット表面に転写した後、ブランケット表面にアンダークラッドを塗布し、被印刷体上にて該ブランケットを回転しながら移動させることでコア及びアンダークラッドからなる印刷物を被印刷体上に転写し、さらに該印刷物にトップクラッドを塗布することにより光導波路を得ることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項４】
前記ブランケット表面にアンダークラッドを塗布する方法として、ダイコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法のいずれかを用いる事を特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記コア及びアンダークラッドからなる印刷物にトップクラッドを塗布する方法として、ダイコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法を用いる事を特徴とする請求項３または４に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光インターコネクション等に使用する光導波路を印刷により製造する装置および光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信技術の進展により、大容量の情報を高速に伝送できる通信システムとして電気通信に比べ、光通信の優位性が実証されてきた。
【０００３】
光信号の伝送媒体としては、導波路が重要な構成要素となってきており、この導波路には石英を主とした材料が使用されている。
【０００４】
しかし、この石英を材料として用いた場合、フォトリソグラフィー等の半導体プロセスに用いられる高額な設備や装置を以ってコア層およびクラッド層を作成する必要があり、かつ作成される導波路も小面積で製造コストが高く曲げ等の外力に脆性があるという問題がある。
【０００５】
そこで、近年開発が進められている柔軟性や靭性を備えた高分子光導波路が期待されている。
【０００６】
この高分子光導波路の製造方法は、ドライエッチングを用いた方法や、任意のパターンを露光及び現像して形成する方法が一般的である。
【０００７】
例えばドライエッチングを用いた方法においては、まず基板上にアンダークラッド及びコアを順次形成後、コア上に部分的にシリコン含有レジストを形成する。
【０００８】
次に反応性イオンをシリコン含有レジスト及びコアに照射し、シリコン含有レジストから露出しているコアをエッチング後、シリコン含有レジストを除去して、凸形状のコアを形成し、凸形状のコア及びアンダークラッド上にトップクラッドを形成する。
【０００９】
また、パターン露光及び現像を用いた方法においては、基板上にアンダークラッド及びコア材を順次形成し、フォトマスクを介して紫外線をコアに照射し、コア材を選択的に硬化させる。次に、硬化されない部分のコアを現像により除去し、凸形状のコアを形成後、凸形状のコアおよびアンダークラッド上にトップクラッドを形成する。
【００１０】
この他にも、ダイシングソーにより、アンダークラッドおよびコアを順次積層後に機械加工により不要部を除去する方法があるが、この方法ではコア端部にミラーを作り込めず、ミラー作成を別工程にする事で製造工程が複雑になり、やはり製造コストが高くつくという問題点は解消されない。
【００１１】
そこで、樹脂型による複製で、光導波路コアとなる凹溝をクラッド基板の表面に形成し、この凹溝内にコア材料（透明樹脂）を流し込む。そして、このコア材料が硬化若しくは硬化前に、凹溝からはみ出した余分なコア材料をゴムヘラやスクレイパー等によって掻きとる方法がある（下記特許文献１〜３）。
【００１２】
これらの複製法によれば、簡単な設備によって光導波路を製造することができ、非常にローコストな光導波路を作製できるという利点がある。
【００１３】
しかし、コア材料が硬化若しくは硬化以前にコア材料を除去する場合、不要な部分を除去出来ず過剰に残ってしまう事や、コア材料まで余剰に掻き取る等によりコア内に光を閉じ込めることができない等、歩留まりの低下につながる。
【００１４】
また、これらの手法では高精度の金型の作成や、金型全面に均一に塗工および圧力をかける工程等があることから、大面積での作成が難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２６４８７７号公報
【特許文献２】特開昭６３−１３９３０４号公報
【特許文献３】特開平９−２８１３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上の問題を鑑みて、本発明は、余分なコア材料を掻き取る必要がなく、そのため歩留まりが低下することなく、コア材料とクラッド材料の密着性が高く、容易に大面積化も可能な光導波路印刷装置および光導波路の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、
コアとアンダークラッド及びトップクラッドからなる光導波路を製造する光導波路印刷装置であって、
コアが充填される凹部を有する印刷版と、印刷版からコアを取り出して転写するブランケットと、ブランケット上にアンダークラッドを塗布するコート機構Ａと、転写したコアとアンダークラッドの上にトップクラッドを塗布するコート機構Ｂと、印刷板及び被印刷体の固定用定盤とを少なくとも備え、
前記ブランケットは回転可能かつ移動可能な機構を有することを特徴とする光導波路印刷装置である。
【００１８】
この態様によれば、印刷板の凹部に充填されたコア材料がブランケットに転写されるので、コア材料を掻き取る必要が無く、歩留まりの低下が発生しない。さらにコア材料とクラッド材料の密着性が高い光導波路が得られる印刷装置が提供できる。
【００１９】
また、印刷版とブランケットのサイズを大きくすることで、大面積での作製も可能である。
【００２０】
また、本発明の別の一態様は、
前記ブランケットとしてシリコーンゴムを用いる事を特徴とした光導波路印刷装置である。
【００２１】
また、本発明の別の一態様は、
コアとアンダークラッド及びトップクラッドからなる光導波路の製造方法であって、
印刷板の凹部にコアを充填し、ブランケットが該印刷板表面に接触して回転しながら移動することにより該コアをブランケット表面に転写した後、ブランケット表面にアンダークラッドを塗布し、被印刷体上にて該ブランケットを回転しながら移動させることでコア及びアンダークラッドからなる印刷物を被印刷体上に転写し、さらに該印刷物にトップクラッドを塗布することにより光導波路を得ることを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００２２】
この態様によれば、印刷板の凹部に充填されたコアがブランケットに転写されるので、
コア材料を掻き取る必要が無く、歩留まりの低下が発生しない。またコア材料とクラッド材料の密着性が高い光導波路の製造方法が提供できる。
【００２３】
さらに、本発明の別の一態様は、
前記ブランケット表面にアンダークラッドを塗布する方法として、ダイコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法のいずれかを用いる事を特徴とする光導波路の製造方法である。
【００２４】
さらに、本発明の別の一態様は、
前記コア及びアンダークラッドからなる印刷物にトップクラッドを塗布する方法として、ダイコート法、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法のいずれかを用いる事を特徴とする光導波路の製造方法である。
【００２５】
ブランケット上にコア及びアンダークラッドを保持した際に、コア及びアンダークラッドを硬化させるための処理をしてもよい。硬化処理としては加熱、送風、紫外線照射などが挙げられ、コア材料及びアンダークラッド材料の性状により適切に選択される。
【００２６】
トップクラッド塗布後にトップクラッドを硬化させるための処理をしてもよい。硬化処理としては加熱、送風、紫外線照射などが挙げられ、トップクラッド材料の性状により適切に選択される。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、ブランケットを用いてコアを転写するので余分なコアが生じないためコア材料を掻き取る必要が無く、歩留まりの低下が発生しない。またコア材料とクラッド材料の密着性が高い光導波路を提供できる。印刷版とブランケットのサイズを大きくすることで、大面積での作製も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置の機械的構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るコアを印刷版内に充填する動作状態を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るコアのブランケットへの転写の動作状態を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るブランケット上にアンダークラッドをコートする動作状態を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るコアとアンダークラッドを被印刷体へ印刷する動作状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るコアが埋め込まれたアンダークラッド上へトップクラッドをコートする動作状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光導波路が形成された状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００３０】
（印刷装置の構成）
図１において、印刷装置１００は、ブランケット１０５と、印刷版１０２とを備えている。ブランケット１０５は、回転可能なブランケット胴１０４の表面に固定されている。
ブランケット胴１０４は、回転や上下移動が可能なように台車（図示せず）に支持されており、台車は、印刷版固定用定盤１０１と被印刷体固定用定盤１０７を相互に移動可能に支持されている。このようにブランケットは、ブランケット胴と台車とに支持されていることにより、回転及び移動が可能な機構を有している。台車には、アンダークラッド材料を塗布するためのコート機構Ａが備えられているが、本実施形態ではコート機構の一例としてダイコート１０６が設置されている。
【００３１】
印刷版１０２は、印刷版固定用定盤１０１の上面に固定され、ブランケット１０５の印刷面にコア材料を転写可能な位置に配置されている。また被印刷体１０８は、被印刷体固定用定盤１０７の上面に固定され、被印刷体１０８にブランケット１０５の印刷面からコア材料を転写可能に配置されている。被印刷体固定用定盤１０７の上方には、トップクラッド材料を塗布するためのコート機構Ｂが備えられているが、本実施形態ではコート機構の一例としてダイコート１１０が被印刷体固定用定盤１０７上を移動可能に設置してある。
【００３２】
ブランケット１０５は、その表面でパターン上のコアの授受を行うことにより転写印刷を行う。ブランケット１０５の表面すなわち印刷面はゴム層からなる。このゴム層として用いられるゴム材料としては、ブランケットとして公知の各種の材料を用いることができる。これらのゴム材料は、コア材料の種類に対応して選択される。表面エネルギーの低いシリコーンゴムなどが好適である。
【００３３】
ゴム層単独でブランケット１０５とすることも可能であるが、ゴム層はベース基材の上に設けてもよい。なお、ゴム材料からなるゴム層は、ベース基材上でゴム材料を硬化させることも、フィルム上のゴム材料をベース基材と貼りあわせることも可能である。
【００３４】
ベース基材としては、印刷時にブランケット胴１０４に取り付けられることから、可撓性のあるフィルム又は金属薄板であれば種類は問わないが、コスト及び寸法安定性からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系フィルム、あるいはポリイミドフィルムが好適である。また、ベース基材とシリコーンゴム層の間には、必要に応じてプライマー層や接着層が設けられる。また、ベース基材の下には必要に応じてクッション層が設けられる。クッション層としてはスポンジ状の材料を用いることができる。
【００３５】
ブランケット１０５は、その幅方向の両端部を不図示の取付器具によって巻き締めることによって、略円筒形のブランケット胴１０４に固定される。
【００３６】
印刷版１０２は、配線に対応する溝を銅板、ニッケル版などの金属版、あるいはガラス版に形成し、その表面にクロムめっきやカーボンめっきによる耐擦性皮膜を形成してなる。この印刷版１０２の凹部に対して、例えばドクターブレード１０３を用いて一定の速度でコア材料１０９ａを充填していく。
【００３７】
ブランケット胴１０４近傍に、ブランケット１０５上へアンダークラッド材料を塗布することができるダイコート１０６が設置してある。また、被印刷体固定用定盤１０７の上方に、被印刷体１０８上にトップクラッド材料を塗布することができるダイコート１１０が設置してある。
【００３８】
なお、本実施形態ではアンダークラッド材料及びトップクラッド材料のコート方法をダイコート法としたが、ロールコート法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースグラビア法、スクリーン印刷法、インキジェット法を用いる事もできる。それぞれのコート方法に即したコート機構がブランケット近傍に設置される。
【００３９】
本実施形態における被印刷体１０８は、被印刷体固定用定盤１０７の上面に固定されている。被印刷体１０８は、例えば、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板、あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などからなるプラスチック板、プラスチックフィルムが用いられる。被印刷体１０８は、例えば、厚さ１２５μｍのＰＥＴ製のフィルムとすることができる。
【００４０】
なお被印刷体１０８としては他の材料、例えば電子基板に使われているガラス繊維とエポキシ系樹脂からなるシート（プリプレグ）を用いることができ、また他の樹脂材料、紙、不織布を用いても良い。被印刷体１０８はシート状の材料に限られず、中空又は中実のいずれでも良く、また任意の平面又は曲面を印刷面とすることができる。
【００４１】
また被印刷体１０８としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板、あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などからなるプラスチック板、プラスチックフィルムなどを用いてもよい。また被印刷体上に光導波路を形成後、被印刷体から光導波路を剥離してもよい。
【００４２】
また、印刷装置１００は、印刷装置１００の各部を制御するために、制御部（図示せず）を備えることができる。ブランケット胴１０４、ブランケット胴が支持された台車、印刷版固定用定盤１０１、被印刷体固定用定盤１０７のための送り機構は、制御部に電気的に接続されている。制御部は周知のコンピュータであってよく、データバスによって相互接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、記憶装置、表示装置及び入出力装置等を含むものである。
【００４３】
制御部はオペレータの操作入力、各種センサ類からの入力、及びＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ドクターブレード１０３を用いた印刷版１０２へのコア材料充填、ブランケット胴１０４の送り回転及び移動、ブランケット胴が支持された台車の移動、印刷版固定用定盤１０１、被印刷体固定用定盤１０７のための送り機構の動作、並びに被印刷体１０８上のコア材料、アンダークラッド材料、トップクラッド材料に対する熱硬化処理、光焼成処理などの動作及びブランケット１０５に対する乾燥の動作を連繋して制御することが可能に構成されている。
【００４４】
（印刷方法）
次に、以上のとおり構成された印刷装置１００を用いた印刷方法について説明する。
【００４５】
図１及び図２に示すように、印刷版１０２には、ドクターブレード１０３により、印刷版１０２の凹部にコア材料１０９ａを導き、表面から溢れ出た余分なコア材料を取り去ることでコア１０９が充填される。ドクターブレード１０３によりコアを充填していく速度は、例えば、１５０ｍｍ/ｓである。
【００４６】
次に、図３に示すように、ブランケット胴１０４が図中矢印Ａ方向に回転しながら転がり、印刷版１０２に充填されたコア１０９に連続的に接触することによって、ブランケット１０５の印刷面にはコア１０９が転写される。ブランケット１０５への転写速度は、例えば、５０ｍｍ/ｓで行うことができる。
コア１０９が溶剤を含む場合、ブランケット１０５の印刷面が、コア１０９内の溶剤を吸収可能な吸収性を有するため、ブランケット１０５の印刷面に形成されたコア１０９の濡れ広がりが抑制される。
【００４７】
ブランケット上にコアを転写した後に、不図示のコア材料硬化機構によってコアを硬化させてもよい。硬化機構としては加熱機構、送風機構、紫外線照射機構などが挙げられ、コア材料の性状により適切に選択される。
【００４８】
その後、図４に示すようにブランケット１０５の表面をダイコート１０６によってアンダークラッド１１１でコートする。このときコア１０９を全面コートする。
【００４９】
アンダークラッド１１１をコートした後に、不図示のアンダークラッド材料硬化機構によってアンダークラッドを硬化させてもよい。硬化機構としては加熱機構、送風機構、紫外線照射機構などが挙げられ、アンダークラッド材料の性状により適切に選択される。
【００５０】
次に、図５に示すようにブランケット胴１０４が図中矢印Ａ方向に回転しながら転がり、ブランケット１０４上に形成されたコア１０９とアンダークラッド１１１は、被印刷体１０８の印刷面に転写され、コア１０９がアンダークラッド１１１に埋め込まれた印刷物１１２が作成できる。被印刷体１０８への転写速度は、例えば、２００ｍｍ/ｓで行うことができる。
【００５１】
転写されずにブランケット１０４の印刷面に残ったコア１０９及びアンダークラッド１１１は、例えば、不図示のクリーニングローラーで除去される。なお、本実施例では転写の際にブランケット胴１０４を移動させたが、ブランケット胴１０４と印刷版固定用定盤１０１との相対位置、あるいはブランケット胴１０４と被印刷体固定用定盤１０７との相対位置の変化を実現できる限り、印刷版固定用定盤１０１、被印刷体固定用定盤１０７を移動させても良く、ブランケット胴１０４、印刷版固定用定盤１０１、および被印刷体固定用定盤１０７の３つをそれぞれ移動させても良い。
【００５２】
次に、図６に示すように、アンダークラッドの印刷物１１２と対向する面にダイコート１１０によってトップクラッド１１３でコートする。
【００５３】
その後、被印刷体１０８上に転写されたコア１０９及びアンダークラッド１１１、トップクラッド１１３が硬化され、図７に示される光導波路１１４が形成される。
【００５４】
この硬化処理は、例えば、焼成、加熱、自然乾燥、紫外線硬化、冷却（熱可塑性材料を含む導電性インキを用いる場合）など、使用する導電性インキの種類及び成分に応じた各種の手段によって実行することができる。加熱による場合には、例えば、赤外線ヒータを用いることができる。
【００５５】
このようにして、光導波路１１４が得られる。尚、ブランケット１０５の膨潤量が所定の基準値に達すると、印刷待機時にブランケット１０５に吸収された溶剤が乾燥させられる機能を印刷装置に備えても良い。
【００５６】
ブランケット１０５の印刷面の材質、使用するコア１０９の種類及びコア１０９内の溶剤の種類、アンダークラッド１１１をブランケット１０５上に塗布する方法、アンダークラッド１１１の種類、トップクラッド１１３を印刷物１１２上に塗布する方法、トップクラッド材料１１３の種類は、上記印刷装置１００におけるもの以外の各種のものを選択することができる。
【００５７】
ブランケット１０５は、円筒形のブランケット胴１０４に固定して使用したが、使用の際のブランケットの形状は円筒形以外の曲面や平面であっても良い。被印刷体１０８はシート状のほか樹脂成形品などのように、印刷面が曲面であるものであっても良い。
【実施例】
【００５８】
以上で述べた本発明の実施形態による印刷装置を用いて、光導波路を作成した。
【００５９】
（評価）
本発明の印刷装置により作成した光導波路１１４に対し、ＪＩＳ−Ｃ６８２３に基づくカットバック法により、マルチモード光ファイバ損失試験を行った。光損失は０．０８ｄＢ／ｃｍとやや高い結果が出た。また、クロストーク測定を行った結果は３５ｄＢと良好な結果を得ることができた。
【００６０】
（その他の実施形態）
本発明は実施形態に示された態様のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、平板の印刷版を用いて転写を行っていたが、これに限られず、シリンダー形状の印刷版を用いて転写を行ってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１００  印刷装置
１０１  印刷版固定用定盤
１０２  印刷版
１０３  ドクターブレード
１０４  ブランケット胴
１０５  ブランケット
１０６  ダイコート（ブランケット上にアンダークラッド材料をコートする機構Ａ）
１０７  被印刷体固定用定盤
１０８  被印刷体
１０９  コア
１０９ａ  コア材料
１１０  ダイコート（被印刷体固定用定盤上にトップクラッド材料をコートする機構Ｂ）
１１１  アンダークラッド
１１２  コアをアンダークラッドに埋め込んだ印刷物
１１３  トップクラッド
１１４  光導波路
【図１】
2018036319.tif 000003
【図２】
2018036319.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018036319.tif 000006
【図５】
2018036319.tif 000007
【図６】
2018036319.tif 000008
【図７】
2018036319.tif 000009