(57)【要約】【課題】本発明の課題は、接合力が強く、接合位置がずれにくく、かつ接合時に基材が変形しにくい複合基材の製造方法を提供することである。【解決手段】本発明の複合基材１００の製造方法は、複数の基材の基材間の接合面となる基材表面に、導電性層３０を形成する工程と、導電性層３０を形成する工程の後、基材間の接合面となる基材表面に対して活性化処理する工程と、電気エネルギーにより導電性層３０を加熱する工程と、導電性層３０を加熱した状態で複数の基材を接合する工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図４Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基材を接合した複合基材の製造方法であって、
前記複数の基材の基材間の接合面となる基材表面に、導電性層を形成する工程と、
前記導電性層を形成する工程の後、前記基材間の接合面となる基材表面に対して活性化処理する工程と、
電気エネルギーにより前記導電性層を加熱する工程と、
前記導電性層を加熱した状態で前記複数の基材を接合する工程と、
を有することを特徴とする複合基材の製造方法。
【請求項２】
前記導電性層を加熱する工程の前に、前記活性化処理する工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の複合基材の製造方法。
【請求項３】
前記導電性層が、金、銀、銅又はこれらの合金を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合基材の製造方法。
【請求項４】
前記導電性層が、透明電極膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合基材の製造方法。
【請求項５】
前記活性化処理が、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理又は紫外線処理であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の複合基材の製造方法。
【請求項６】
前記複数の基材のうち、少なくとも一つがガラス基材であり、少なくとも他の一つが樹脂基材であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の複合基材の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂基材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性樹脂のいずれかによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の複合基材の製造方法。
【請求項８】
前記複数の基材のうち少なくとも一つは、前記接合面と反対側の面に発光素子を有する光学素子であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の複合基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つ以上の基材を接合した複合基材の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、接合力が強く、接合位置がずれにくく、かつ接合時に基材が変形しにくい複合基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二つ以上の基材を接合して複合基材を製造する方法は、様々な分野に用いられている。複合基材を製造する方法としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、基材に熱エネルギーを付与することによって、基材同士の接合を強固にする方法が知られている。
【０００３】
基材に熱エネルギーを付与する方法としては、基材を支持する接合装置のステージ（支持体）から熱伝導させる方法、雰囲気ガスを加熱することで基材に熱伝導させる方法、及び接合面を光照射する方法等が用いられている。
【０００４】
しかし、例えば二つの異種類の基材を接合する際に、基材間の接合箇所を所望の温度まで昇温するために、ステージ（支持体）から基材を介して当該接合箇所まで熱伝導させる場合、ステージ（支持体）からの熱によって基材自体が変形することや、基材間の基材線膨張差によって反りが生じる等の問題があった。そのため、接合界面の密着性が低下し、接合力低下の原因となっていた。
また、雰囲気ガスを加熱する方法や接合面を光照射する方法においても、界面を加熱することで基材も加熱されるので、同様の問題が生じていた。
【０００５】
ところで、特にレンズ等の光学的な機能を発揮する精密部品の分野では、ガラスと樹脂基材を接合させて複合基材を製造することが知られている。この分野で使用される樹脂基材等は耐熱性が低いことも多く、上述したような、従来の熱エネルギーの付与によって基材同士の接合を強固にする手法を用いることが難しかった。
【０００６】
さらに、従来の方法では、特殊な装置を用いて真空中で接合する等、手間やコストを要することが多く、装置の制約がなく、汎用性の高い、新しい技術思想を用いた複合基材の製造方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２３５３００号公報
【特許文献２】特開２０１５−８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題及び状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、接合力が強く、接合位置がずれにくく、かつ接合時に基材が変形しにくい複合基材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、接合面となる基材表面に導電性層の形成と活性化処理を行い、当該導電性層を加熱させた状態で複数の基材を接合することによって、接合力が強く、接合位置精度が高く、かつ接合時に基材の変形が抑えられた複合基材を製造できることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段によって解決される。
【００１０】
１．複数の基材を接合した複合基材の製造方法であって、
前記複数の基材の基材間の接合面となる基材表面に、導電性層を形成する工程と、
前記導電性層を形成する工程の後、前記基材間の接合面となる基材表面に対して活性化処理する工程と、
電気エネルギーにより前記導電性層を加熱する工程と、
前記導電性層を加熱した状態で前記複数の基材を接合する工程と、
を有することを特徴とする複合基材の製造方法。
【００１１】
２．前記導電性層を加熱する工程の前に、前記活性化処理する工程を行うことを特徴とする第１項に記載の複合基材の製造方法。
【００１２】
３．前記導電性層が、金、銀、銅又はこれらの合金を含有することを特徴とする第１項又は第２項に記載の複合基材の製造方法。
【００１３】
４．前記導電性層が、透明電極膜であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の複合基材の製造方法。
【００１４】
５．前記活性化処理が、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理又は紫外線処理であることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載の複合基材の製造方法。
【００１５】
６．前記複数の基材のうち、少なくとも一つがガラス基材であり、少なくとも他の一つが樹脂基材であることを特徴とする第１項から第５項までのいずれか一項に記載の複合基材の製造方法。
【００１６】
７．前記樹脂基材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性樹脂のいずれかによって形成されていることを特徴とする第６項に記載の複合基材の製造方法。
【００１７】
８．前記複数の基材のうち少なくとも一つは、前記接合面と反対側の面に発光素子を有する光学素子であることを特徴とする第１項から第７項までのいずれか一項に記載の複合基材の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の上記手段により、接合力が強く、接合位置がずれにくく、かつ接合時に基材が変形しにくい複合基材の製造方法を提供することができる。
上記効果の発現機構又は作用機構については、以下のように推察している。
【００１９】
本発明は、複数の基材を接合した複合基材の製造方法であって、当該複数の基材の基材間の接合面となる基材表面に、導電性層の形成と活性化処理を行い、当該導電性層を加熱させた状態で複数の基材を接合する。
この製造方法を用いれば、接合面となる基材間の導電性層部分を、直接かつ瞬間的に加熱して複数の基材を接合できる。これにより、接合面となる部分のみに選択的に熱エネルギー量を付与できるので、当該接合面以外の基材部分に伝わる熱エネルギーを最小限に抑えることができる。そのため、熱エネルギーの付与によって基材間の接合を強固にするという利益を享受しつつ、熱による基材の変形を発生しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の複合基材の斜視図
【図２】第１実施形態の複合基材の分解斜視図
【図３】第１実施形態の複合基材の断面図
【図４Ａ】第１実施形態の複合基材の製造方法において、準備工程を示す図
【図４Ｂ】第１実施形態の複合基材の製造方法において、導電性層の形成後を示す図
【図４Ｃ】第１実施形態の複合基材の製造方法において、電気配線を設けた後を示す図
【図４Ｄ】第１実施形態の複合基材の製造方法において、接合する工程を示す図
【図５】光源ユニットを内蔵する作像ユニットを示す概略図
【図６】第２実施形態の複合基材の斜視図
【図７Ａ】第２実施形態の複合基材の製造方法において、準備工程を示す図
【図７Ｂ】第２実施形態の複合基材の製造方法において、基材の上面の導電性層に対して電気配線を設けた後を示す図
【図７Ｃ】第２実施形態の複合基材の製造方法において、基材と下段の光学素子を接合後に、下段の導電性層に電気配線を設けた後を示す図
【図８】第３実施形態の複合基材の斜視図
【図９Ａ】第３実施形態の複合基材の製造方法において、準備工程を示す図
【図９Ｂ】第３実施形態の複合基材の製造方法において、基材の上面の導電性層に対して電気配線を設けた後を示す図
【図９Ｃ】第３実施形態の複合基材の製造方法において、基材と下段の光学素子を接合後に、下段の導電性層に電気配線を設けた後を示す図
【図１０】第４実施形態の複合基材の断面図
【図１１Ａ】第５実施形態の複合基材の製造方法において、基材上に導電性層を形成した後を示す図
【図１１Ｂ】第５実施形態の複合基材の製造方法において、活性化処理を施した状態を示す図
【図１１Ｃ】第５実施形態の複合基材の製造方法において製造した複合基材を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の複合基材の製造方法は、複数の基材を接合した複合基材の製造方法であって、前記複数の基材の基材間の接合面となる基材表面に、導電性層を形成する工程と、前記導電性層を形成する工程の後、前記基材間の接合面となる基材表面に対して活性化処理する工程と、電気エネルギーにより前記導電性層を加熱する工程と、前記導電性層を加熱した状態で前記複数の基材を接合する工程と、を有することを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通又は対応する技術的特徴である。
【００２２】
本発明の実施態様としては、熱エネルギーを接合面に付与する時間を短縮する観点から、前記導電性層を加熱する工程の前に、前記活性化処理する工程を行うことが好ましい。
【００２３】
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記導電性層が、金、銀、銅又はこれらの合金を含有することが好ましい。
【００２４】
また、本発明の実施態様としては、接合面に透明性を確保する場合、前記導電性層が、透明電極膜であることが好ましい。
【００２５】
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記活性化処理が、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理又は紫外線処理であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の実施態様としては、前記複数の基材のうち、少なくとも一つがガラス基材であり、少なくとも他の一つが樹脂基材であることが好ましい。本発明の製造方法を用いれば、基材への熱エネルギーを最小限に抑えることができるため、耐熱性の低い樹脂基材も好適に用いることができる。
【００２７】
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記樹脂基材が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性樹脂のいずれかによって形成されていることが好ましい。
【００２８】
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記複数の基材のうち少なくとも一つは、前記接合面と反対側の面に発光素子を有する光学素子であることが好ましい。
【００２９】
以下、好ましい実施形態をより詳細に説明するが、下記の実施形態のみには限定されない。なお、本明細書において、数値範囲を表す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００３０】
［第１実施形態］
本実施形態の複合基材１００の製造方法は、複数の基材の基材間の接合面となる基材表面に、導電性層を形成する工程と、前記導電性層を形成する工程の後、前記基材間の接合面となる基材表面に対して活性化処理する工程と、電気エネルギーにより前記導電性層を加熱する工程と、前記導電性層を加熱した状態で前記複数の基材を接合する工程と、を有することを特徴とする。
以下、本実施形態に係る複合基材１００の概略を説明した後、その製造方法について説明する。
【００３１】
［複合基材］
本実施形態の複合基材１００は、複数の基材が接合した接合体である。以下、本実施形態の複合基材１００の一例として、光学素子１０と基材２０との接合体について説明する。
複合基材１００は、光学素子１０と基材２０とが導電性層３０を介して接合されており、光学素子１０と基材２０との間には、遮光体４０が設けられている（図１、図２及び図３）。また、基材２０の底面側には、発光素子２２が設けられているため、複合基材１００は光源ユニットとして利用することができる。
なお、以下、複合基材１００の長手方向を左右方向、短手方向を前後方向、左右方向と前後方向にそれぞれ直交する方向（複数の基材の積層方向）を上下方向として説明する。また、図２は分解斜視図を示している。
【００３２】
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（図３）。レンズ要素１０ａは、例えば両凸の非球面レンズであり、上側と下側とにそれぞれ光学面を有し、前後左右方向にアレイ状に配置されている。支持部１０ｂは、平板状の平板部分１２ａと、平板部分１２ａの前後方向の端部部分から下方向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と基材２０とを接合したい部分に対応して形成されている。図１〜図３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を基材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。
【００３３】
基材２０は、例えば、透明で光透過性を有する板状部材によって構成され、下面に複数の発光素子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。発光素子２２の中心は、光学素子１０の光軸ＯＡ上に配置されている（図３）。
【００３４】
光学素子１０の脚部分１２ｂと基材２０は、導電性層３０を介して強固に接合されている。
【００３５】
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ことができる。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。
遮光体４０は、図３に示すように基材２０側に接着されている。遮光体４０は、光学素子１０と基材２０との接合のように高い位置精度が求められていないため、接着剤による接着層１３０を介して接着されている。なお、光学素子１０と基材２０との接合と同様に、導電性層３０を介して接合されていてもよい。
【００３６】
［複合基材の製造方法］
以下、本実施形態の複合基材１００の製造方法について、光学素子１０と、基材２０とを接合して複合基材１００を製造する場合を例にして説明する。
【００３７】
まず、複合基材１００を構成する複数の基材として、光学素子１０と基材２０とを準備する（図４Ａ）。
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によって構成させ、例えば可視光領域の波長の光を透過する場合には、透明の部材で構成する。
光学素子１０は、例えば熱可塑性樹脂等の高分子材料を用いて、射出成形等の従来公知の成形方法によって、レンズ要素１０ａ、支持部１０ｂ（平板部分１２ａ及び脚部分１２ｂ）を成形することによって製造する。また、光学素子１０を成形するための高分子材料としては、熱可塑性樹脂に限られず、例えば、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性樹脂等を用いることもできる。このような構成の光学素子１０は、例えば、集光レンズとして用いることができる。
【００３８】
本発明に使用することができる熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性樹脂について説明する。
熱可塑性樹脂は、加熱によって軟化し、成形できるようになり、冷却すれば固化する特性が可逆的である樹脂である。
熱可塑性樹脂としては、例えば、シクロオレフィンポリマー樹脂（ＣＯＰ）、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、非晶性フッ素系樹脂等が挙げられ、特にシクロオレフィンポリマー樹脂が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３９】
熱硬化性樹脂は、熱によって重合又は架橋する樹脂であり、加熱することによって硬化する。例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料や、主剤と硬化剤とを含む２液硬化性樹脂も好ましく挙げられる。これらのうち、基材や被着体などとの優れた密着性が得られることから、熱硬化性樹脂としては２液硬化性樹脂が好ましい。
【００４０】
２液硬化性樹脂組成物に含有される２液硬化性樹脂としては、主剤に硬化剤を添加して硬化する樹脂であれば特に制限はなく、主剤がポリオール（多価アルコール）であり、硬化剤がイソシアネート硬化剤である、２液硬化性ウレタン樹脂が好ましい。
【００４１】
活性エネルギー線硬化性樹脂は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線で重合し硬化する樹脂であり、分子中に少なくとも１個のエチレン性不飽和基を有するモノマーやオリゴマーが挙げられる。ここで、エチレン性不飽和基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。
【００４２】
光学素子１０に接合する基材２０としては、板状の部材を用意する。基材２０としては、本実施形態の接合方法を使用できる材料であれば特に限られないが、例えば、無機物であるガラスで形成されたガラス基材であることが好ましい。
基材２０の下面には、発光素子２２を、その中心が光学素子１０の光軸ＯＡ上となるように配置する（図３）。発光素子２２としては、例えば有機ＥＬやＬＥＤ素子等が用いることができる。
【００４３】
次に、光学素子１０と基材２０との接合面となるそれぞれの基材表面に、導電性層３０を形成する。具体的には、図４Ｂに示すように、光学素子１０の脚部分１２ｂの下面、及び基材２０の上面に、それぞれ導電性層３０を形成させる。導電性層３０の形成は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等の従来公知の方法によって形成することができる。
【００４４】
導電性層３０は、電気エネルギーによって発熱する層であれば特に限られないが、金、銀、銅又はこれらの合金を含有する層であることが好ましい。また、金等の加熱時に適度な柔らかさを有する金属を選択すれば、加熱しながら押し合わせて接合する際に、光学素子１０及び基材２０にそれぞれ設けた導電性層３０が合わさりやすくなるため好ましい。
また、透明性の基材同士を接合する場合、導電性層３０としてＩＴＯ、ＬａＦ２、ＭｇＦ２、ＩＧＺＯ等の透明電極膜を用いれば、複合基材１００の透明性を確保できるため好ましい。
【００４５】
導電性層３０の層厚は、特に限られないが、５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上とすることがさらに好ましい。また、図４Ｂには、光学素子１０と基材２０のそれぞれの接合面に対し、導電性層３０を平膜状に形成した例を示しているが、例えば、光学素子１０の下面の方は島状にする等、本発明の効果が得られる範囲で適宜変更可能である。
【００４６】
次に、複合基材１００の基材間の接合面となる光学素子１０及び基材２０の導電性層３０の表面に対して、活性化処理を行う。活性化処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、及び紫外線（ＵＶ）処理等を行うことが好ましい。
活性化処理は、光学素子１０の脚部分１２ｂの下面及び基材２０の上面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側及び基材２０側の導電性層３０の表面がそれぞれ活性化される。活性化処理は、大気中において常温で行うことができる。ここで、本明細書でいう常温とは、２０℃±１５℃の範囲内を意味する。また、導電性層３０として金等の活性化した状態を大気中でも維持しやすい材料を用いていれば、後述する光学素子１０と基材２０とを接合する工程についても、常温で行うことができる。
【００４７】
次に、光学素子１０及び基材２０のうち少なくとも一方の導電性層に対して、電源につながれた電気配線３１を設ける（図４Ｃ）。なお、電気配線３１は、活性化処理の前に設けても良い。
【００４８】
次に、光学素子１０と基材２０とを所望の位置に接合できるように位置決めをした後、電気配線３１へ通電することによって導電性層３０を加熱しながら、光学素子１０の脚部分１２ｂの下面を基材２０表面に押し当てることによって接合する（図４Ｄ）。
ここで、導電性層３０を加熱する工程の後に、上述した活性化処理する工程を行っても良いが、熱エネルギーを接合面に付与する時間を短縮する観点から、導電性層３０を加熱する工程の前に、活性化処理する工程を行うことが好ましい。
次に、電気配線３１を取り外し、接合する工程を完了する。
【００４９】
また、光学素子１０と基材２０との位置決めは、例えば、光学素子１０側の導電性層３０と基材２０側の導電性層３０とを対向させ、それぞれの導電性層３０の表面を活性化させた状態を維持しつつ、光学素子１０と基材２０との間に間隔をあけた状態で接合位置に位置決めをする。位置決めの際の光学素子１０と基材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及び基材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。位置決め方法としては、例えば、光学素子１０及び基材２０にそれぞれマークを設けておき、それぞれのマーク位置を合わせることで位置決めを行うことができる。また、光学素子１０及び基材２０に、それぞれ位置決め基準となる突き当て部及び被突き当て部を設けておけば、当該突き当て部を当該被突き当て部に突き当てることによって位置決めすることもできる。
【００５０】
また、光学素子１０と基材２０には、それぞれ活性化処理を行っているため、光学素子１０と基材２０の接触前に位置合わせすることが好ましいが、活性化状態を調整することで、接触後に位置合わせすることとしてもよい。この場合は、例えば、光学素子１０と基材２０を単に接触させた状態では接合しないが、所定の加圧力以上の力で押し当てた際に接合するように活性化の状態を調整し、光学素子１０と基材２０を接触させた後に位置決めをした後、その位置で押し当てることによって接合することができる。
【００５１】
なお、導電性層３０を加熱する手段として、電気配線３１を設けて通電する方法を説明したが、導電性層３０を選択的に加熱できればこの方法に限られず、例えば、電気配線３１を設けずに、電磁誘導方式等の非接触で電力を供給する方法を用いることによって導電性層３０を加熱してもよい。
【００５２】
また、接合方法も上記の方法に限られず、光学素子１０と基材２０を接合する際に、光学素子１０と基材２０に対して、ダメージを与えない程度の熱を加えることによって拡散接合を行っても良い。これにより、接合時において、光学素子１０及び基材２０の急激な温度変化を抑えることができる。
【００５３】
次に、遮光体４０を、基材２０の上面に、シリコーン系接着剤やアクリル系接着剤等からなる接着層１３０を介して接着する（図３）。遮光体４０は、光学素子１０と基材２０との接合のように高い位置精度が求められていないため、接着層１３０によって接着すればよい。
なお、遮光体４０の接着方法や接着箇所は適宜変更可能である。例えば、図３のように基材２０側に接着する場合に限らず、接着層１３０を介して光学素子１０の支持部１０ｂの内側の面に接着してもよい。
また、光学素子１０及び基材２０を準備する段階において、遮光体４０を予め接着しておいてもよい。また、上述した光学素子１０と基材２０との接合方法と同様に、導電性層３０を利用した接合方法によって接合してもよい。
【００５４】
本実施形態の接合方法を用いれば、接合面となる光学素子１０及び基材２０の導電性層３０部分を、直接かつ瞬間的に加熱して接合できる。これにより、接合面となる部分のみに選択的に熱エネルギー量を付与できるので、当該接合面以外の光学素子１０及び基材２０に伝わる熱エネルギーを最小限に抑えることができる。そのため、熱エネルギーの付与によって基材間の接合を強固にするという利益を享受しつつ、熱による光学素子１０及び基材２０の変形を発生しにくくすることができる。したがって、光学素子１０及び基材２０を構成する材料には耐熱性の低い樹脂等も用いることができる。
【００５５】
［用途］
本実施形態の製造方法は、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基材同士の接合に適合している。
上述した本実施形態の製造方法によって得られた複合基材１００は、例えば、光源ユニット２００として、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に設けて用いることができる。
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、例えば、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（図５）。光源ユニット２００は、これらのうちプリントヘッド８３に設けられる。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。
【００５６】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態に係る複合基材１００と、その製造方法について説明する。第２実施形態は、第１実施形態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り、同一部材には同一の符号を示す。
【００５７】
第２実施形態の複合基材１００は、第１実施形態において説明した複合基材１００の上部に、さらに光学素子１０を接合させ、光学素子１０が２段に積み重ねられた構成である（図６）。なお、第１実施形態で説明した遮光体４０については記載を省略するが、２段のうち下段のみに設けてもよく、下段及び上段の両方に設けることとしてもよい。
【００５８】
第２実施形態の複合基材１００の製造方法としては、まず、上段用の光学素子１０、下段用の光学素子１０、及び基材２０をそれぞれ準備する（図７Ａ）。次に、上段用の光学素子１０の脚部分１２ｂの下面、下段用の光学素子１０の上面、下段用の光学素子１０の脚部分１２ｂの下面、及び基材２０の上面に導電性層３０を形成する。
【００５９】
次に、基材２０の上面の導電性層３０、及び下段用の光学素子１０の下面の導電性層３０に対して活性化処理を行った後、基材２０の上面の導電性層３０に電気配線３１を設ける（図７Ｂ）。そして、第１実施形態と同様の方法で、基材２０の上面及び下段用の光学素子１０の下面を強固に接合する。
【００６０】
次に、下段用の光学素子１０の上面の導電性層３０及び上段用の光学素子１０の下面の導電性層３０に対して活性化処理を行った後、下段用の光学素子１０の上面の導電性層３０に電気配線３１を設ける（図７Ｃ）。そして、第１実施形態と同様の方法で、下段用及び上段用の光学素子１０を強固に接合する。
【００６１】
なお、下段用の光学素子１０と上段用の光学素子１０は、同一部材としたが、異なる構成の部材であってもよい。
【００６２】
［第３実施形態］
以下、第３実施形態に係る複合基材１００と、その製造方法について説明する。第３実施形態は、第２実施形態を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態及び第２実施形態と同様であり、同一部材には同一の符号を示す。
【００６３】
第３実施形態の複合基材１００は、第２実施形態において説明した光学素子１０を、左右方向に垂直な面で四つに分割し、それぞれを左右方向に並べた構成である（図８）。
なお、第１実施形態で説明した遮光体４０については記載を省略するが、２段のうち下段のみに設けてもよく、下段及び上段の両方に設けてもよく、光学素子１０の数と遮光体４０の数は同じであっても異なっていてもよく、適宜変更可能である。
【００６４】
第３実施形態の複合基材１００の製造方法としては、基材２０と、上段用の光学素子１０及び下段用の光学素子１０をそれぞれ準備する（図９Ａ）。次に、上段用の光学素子１０の脚部分１２ｂの下面、下段用の光学素子１０の上面、下段用の光学素子１０の脚部分１２ｂの下面、及び基材２０の上面に導電性層３０を形成する。
【００６５】
次に、基材２０の上面の導電性層３０及び下段用の光学素子１０の下面の導電性層３０に対して活性化処理を行った後、基材２０の上面の導電性層３０に電気配線３１を設ける（図９Ｂ）。そして、第１実施形態と同様の方法で、基材２０の上面に下段用の光学素子１０を四つ並べた状態で強固に接合する。
【００６６】
次に、下段用の光学素子１０の上面の導電性層３０及び上段用の光学素子１０の下面の導電性層３０に対して活性化処理を行う。次に、四つ並んだ下段用の光学素子１０の上面の導電性層３０に対して、それぞれ電気配線３１を設ける（図９Ｃ）。そして、第１実施形態と同様の方法で、下段用の光学素子１０と上段用の光学素子１０とを強固に接合する。
【００６７】
なお、第３実施形態では、光学素子１０を左右方向に四つ並べた例を示したが、並べる数は適宜変更可能であり、前後方向に並べる構成としてもよい。また、上段及び下段のそれぞれを別の数で並べてもよく、３段以上の構成としてもよい。
また、複数並べた光学素子１０は、それらのすべてを一度に接合してもよく、一つずつ接合してもよい。
【００６８】
［第４実施形態］
以下、第４実施形態に係る複合基材１００と、その製造方法について説明する。第４実施形態は、第１実施形態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り、同一部材には同一の符号を示す。
【００６９】
第４実施形態に係る複合基材１００は、図１０に示すように、光学素子１０において、レンズ要素１０ａは、基材２０側に、導光部１１ｇを有する。なお、図１０では、光学素子１０のレンズ要素１０ａのみを示しているが、その他の構成は第１実施形態の光学素子１０と同様の構成である。
導光部１１ｇは、柱状であり、下面に平坦面を有している。導光部１１ｇは、円柱状でも角柱状でもよく、図１０に示すような下面に向かって先細となるテーパー状としてもよい。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。
【００７０】
光学素子１０の下面と、基材２０の上面とは、導電性層３０を介して接合されており、光学素子１０のレンズ要素１０ａ及び基材２０の界面は一体的になっている。ここで、導電性層３０は、透明電極膜であり、透明性が確保されている。
ここで、複合基材１００を光源ユニット２００として用いる場合は、基材２０の下面に設けられた発光素子２２が発光すると、その光は基材２０、導光部１１ｇ、及びレンズ要素１０ａを通過して、レンズ要素１０ａの上側の光学面から射出され結像する。
【００７１】
第４実施形態に係る複合基材１００の製造方法としては、光学素子１０及び基材２０を準備し、光学素子１０の下面及び基材２０の上面に、それぞれ導電性層３０として透明電極膜を形成する。次に、光学素子１０及び基材２０の導電性層３０の表面に対して活性化処理を行った後、基材２０側の導電性層３０に電気配線３１を設ける。そして、第１実施形態と同様の方法で、光学素子１０と基材２０とを強固に接合する。
【００７２】
［第５実施形態］
以下、第５実施形態に係る複合基材と、その製造方法について説明する。第５実施形態は、第１実施形態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り、同一部材には同一の符号を示す。
第５実施形態の複合基材１００は、基材２０に対して光学素子１０を直接成形することによって製造したものである。また、この場合、基材２０上のみに導電性層３０を形成することによって複合基材１００を製造することができる。
【００７３】
第５実施形態の複合基材は、図１１（Ｃ）に示すように、光学素子１０と基材２０とが導電性層３０を介して強固に接合されている。
【００７４】
第５実施形態の複合基材１００の製造方法としては、まず基材２０を準備し、図１１（Ａ）に示すように、基材２０の上面に導電性層３０を形成する。次に、図１１（Ｂ）に示すように、基材２０上の導電性層３０の表面に対して活性化処理を行った後、基材２０上の導電性層３０に電気配線（図示省略）を設ける。次に、電気配線へ通電することによって導電性層３０を加熱しながら、溶融させた熱硬化性樹脂を塗布することによって、光学素子１０を成形する。また、光学素子１０の成形には、活性エネルギー線硬化性樹脂を用いることも好ましい。
【００７５】
第５実施形態のような複合基材１００の製造方法を用いれば、光学素子１０を成形する工程と、基材間を接合する工程を同時に行うことができるため、複合基材１００を製造するための工程数を減らすことができる。また、接合する際に用いる熱エネルギーを、光学素子１０を成形させるためのエネルギーに用いることができるため、エネルギー効率がよい。
【００７６】
以上、各実施形態に係る複合基材１００とその製造方法について説明したが、上述した各実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００７７】
例えば、上記各実施形態において、複合基材１００を構成する複数の基材としての光学素子１０及び基材２０は、形状、大きさ、厚さ等を用途や機能に応じて適宜変更することができる。また、光学素子１０は、基材２０と接合する部分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。
【００７８】
また、上記実施形態においては、基材２０上に光学素子１０を接合する例を示して説明したが、例えば、光学素子１０と光学素子１０との組み合わせや、光学素子１０と鏡筒との組み合わせとする等、適宜変更することができる。
【実施例】
【００７９】
以下の説明では、本実施形態の複合基材の製造方法を用いて、ガラス基板とポリカーボネート基板と接合して複合基材を製造した例を示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８０】
＜複合基材１の作製＞
（複合基材を構成する基材の準備）
平板状のガラス基板（１５ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）及び平板状のポリカーボネート基板（１５ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を準備した。
【００８１】
（導電性層の形成）
ガラス基板及びポリカーボネート基板の基板表面に対し、導電性層として、それぞれ層厚２０ｎｍの金をスパッタリング法によって成膜した。
【００８２】
（活性化処理）
ガラス基板及びポリカーボネート基板を常圧プラズマ照射装置の下を通過させ、導電性層を成膜した側の基板表面に対して常圧プラズマ照射処理を施した。常圧プラズマ処理に用いた混合ガス（反応ガス）の組成は以下に示す。なお、気圧は１．０１３×１０５Ｐａとした。
窒素：９９．９８体積％
酸素：０．０２体積％
混合ガス流量：２ｍ３／ｍｉｎ
【００８３】
（基材同士の接合）
ガラス基板上の導電性層に対して、電源（電源電圧１０Ｖ）につながれた電気配線を設けた。次に、ガラス基板及びポリカーボネート基板を所定の位置に接合できるように位置決めした。そして、配線部へ通電することによって導電性層を加熱しながら、ガラス基板にポリカーボネート基板を当接力が５０（Ｎ／ｍ）となるように５秒間押し当てることによって接合した。接合操作は、常温（２５℃）で行った。接合した後、電気配線を取り外し、複合基材１とした。
【００８４】
＜複合基材２の作製＞
複合基材１の作製において、基材同士の接合方法を以下のように変更し、複合基材２を作製した。
【００８５】
（基材同士の接合）
ガラス基板とポリカーボネート基板に対し、それぞれの接合面の側とは反対側に、シート状のヒーターを設けた。ガラス基板上の導電性層に対して、ガラス基板及びポリカーボネート基板を所定の位置に接合できるように位置決めした。そして、ヒーターをオンにして、ガラス基板にポリカーボネート基板を１００℃に温めながら、ガラス基板にポリカーボネート基板を当接力が５０（Ｎ／ｍ）となるように５秒間押し当てることによって接合した。接合した後、すぐにヒーターを取り外し、複合基材２とした。
【００８６】
＜複合基材３の作製＞
複合基材１の作製において、基材同士の接合方法を以下のように変更し、複合基材３を作製した。
【００８７】
（基材同士の接合）
ガラス基板上の導電性層に対して、ガラス基板及びポリカーボネート基板を所定の位置に接合できるように位置決めした。そして、ガラス基板にポリカーボネート基板を当接力が５０（Ｎ／ｍ）となるように５秒間押し当てることによって接合し、複合基材３とした。
【００８８】
＜評価方法＞
複合基材１〜３について、（１）基材間の接合力、（２）接合位置のずれにくさ、及び（３）接合時の反りを以下のように評価した。
【００８９】
（１）基材間の接合力の評価
引張試験機（テンシロンＵＴＡ−５００、オリエンテック社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に準拠して、複合基材１〜３の引張強さ（ＭＰａ）を測定した。具体的には、２３℃・５０％ＲＨの環境下で、チャック間距離１００ｍｍ、引張速度１３．３ｍｍ／分として測定し、破断点強さと降伏点強さの高い方を引張強さ（ＭＰａ）とした。
複合基材１〜３の引張強さ（ＭＰａ）の結果を表１に示す。本明細書では、引張強さ（ＭＰａ）が０．４０ＭＰａ以上である場合を合格（○）とした。
【００９０】
（２）接合位置のずれにくさの評価
複合基材１〜３を、６０℃・９０％ＲＨの環境下で２４０時間静置させ、静置前後の位置ずれを評価した。具体的には、画像寸法測定器（商品名「ＶＭＺ−Ｒ３０２０」、株式会社ニコン製）を用いて、静置前後の複合基材１〜３において、ガラス基板に対するポリカーボネート基板の位置をそれぞれ測定し、静置前に対する静置後の位置の変化量から位置ずれ量（μｍ）を算出した。
複合基材１〜３の位置ずれ量（μｍ）の結果を表１に示す。本明細書では、位置ずれ量が０．５０μｍ以下である場合を合格（○）とした。
【００９１】
（３）接合時の反りの評価
複合基材１〜３の端部の反り量（μｍ）を測定した。反り量は、複合基材のうちポリカーボネート基板において、ガラス基板との接合面とは反対側の表面の中央部をゼロ点として、当該表面の４隅の高さを測定し、その平均値を求めた。なお、当該表面の４隅が、ガラス基板側に出ている場合をマイナス値とし、ポリカーボネート基板側に出ている場合をプラス値とした。
複合基材１〜３の反り量（μｍ）の結果を表１に示す。本明細書では、反り量（μｍ）の絶対値が１．０μｍ以下である場合を合格（○）とした。
【００９２】
【表１】
2017209910.tif 000003
【００９３】
表１の結果より、本実施形態の製造方法によって製造した複合基材１は、基材間の接合力が大きく、接合位置がずれにくく、かつ接合時の反り量が少ないことがわかった。これは、本実施形態の製造方法では、基材間の接合界面の導電性層を直接、かつ瞬間的に加熱することで二つの基材を接合しているため、接合面に熱エネルギーを選択的に付与して接合を強固にしつつ、接合箇所以外の基材部分に伝わる熱エネルギーを最小限に抑えて基材へのダメージを抑えることができたためと考えられる。
【００９４】
これに対し、比較例の複合基材２は、基材間の接合力は大きくすることができたが、接合位置はずれやすく、接合時の反り量も大きかった。これは、基材自体を加熱しながら接合したため基材間の接合は強固にできたものの、熱によって基材がわずかに変形し、位置ずれしやすくなったものと考えられる。
【００９５】
また、比較例の複合基材３は、接合時の反りは少なかったが、接合力が小さく位置ずれもしやすかった。これは、加熱せずに活性化処理のみで基材同士を接合したため、十分な接合力が得られず、位置ずれがしやすかったものと考えられる。また、複合基材３では、接合位置ずれの評価において、基材が剥離してしまったため、位置ずれ量（μｍ）を測定することができなかった。
【符号の説明】
【００９６】
１０    光学素子
２０    基材
２２    発光素子
３０    導電性層
１００  複合基材
【図１】
2017209910.tif 000004
【図２】
2017209910.tif 000005
【図３】
2017209910.tif 000006
【図４Ａ】
2017209910.tif 000007
【図４Ｂ】
2017209910.tif 000008
【図４Ｃ】
2017209910.tif 000009
【図４Ｄ】
2017209910.tif 000010
【図５】
2017209910.tif 000011
【図６】
2017209910.tif 000012
【図７Ａ】
2017209910.tif 000013
【図７Ｂ】
2017209910.tif 000014
【図７Ｃ】
2017209910.tif 000015
【図８】
2017209910.tif 000016
【図９Ａ】
2017209910.tif 000017
【図９Ｂ】
2017209910.tif 000018
【図９Ｃ】
2017209910.tif 000019
【図１０】
2017209910.tif 000020
【図１１Ａ】
2017209910.tif 000021
【図１１Ｂ】
2017209910.tif 000022
【図１１Ｃ】
2017209910.tif 000023