Миниатюрная матричная структура ячеек и способ получения миниатюризованной детали из композиционного материала с применением миниатюрной матричной структуры ячеек

Миниатюрная матричная структура ячеек и способ получения миниатюризованной детали из композиционного материала с применением миниатюрной матричной структуры ячеек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к технологии формования пластиковых компонентов и, более конкретно, к высокоточной технологии формования тонких пластиковых композитов очень малых размеров, образованных из нескольких частей. Технология согласно настоящему изобретению применима к получению миниатюрных пластиковых линзовых матриц для использования в оптических сканирующих системах копировальных машин, факс-машин, полупроводниковых принтеров сканирующего типа и т.п., или в оптических волноводах, имеющих встроенную миниатюрную линзовую матрицу, предназначенных для оптической передачи, для получения линз цифровых камер, для получения оптоволоконных матриц, применяемых для проекторов с экраном, сенсорных панелей, фотоэлементов для процесса электронной микрофотографии, устройств отображения и т.п.

Предшествующий уровень техники

Традиционно существует метод формования высокоточных пластиковых продуктов, сделанных из нескольких малогабаритных компонентов путем отливки.

В частности, существует метод формования:

(1) миниатюрных линзовых матриц и

(2) микроскопических оптоволоконных матриц.

(1) Обычная технология, связанная с миниатюрными линзовыми матрицами

Что касается обычной технологии, относящейся к миниатюрным линзовым матрицам или матрицам микролинз, следует сослаться на японскую выложенную патентную заявку 1-107202 (патентная ссылка 1); японскую выложенную патентную заявку 2004-341474 (патентная ссылка 2); японскую выложенную патентную заявку 2004-45586 (патентная ссылка 3).

В частности, в патентной ссылке 1 раскрывается способ получения матрицы ячеек в соответствии с этапами: образование матрицы цилиндрических GRIN-линз (с градиентным показателем преломления) в форме-шаблоне так, чтобы их оптические оси были выровнены в заданном направлении; и введение расплавленной смолы в форму-шаблон для получения отливки, в которой матрица линз и смола образуют единое целое.

Далее, в патентной ссылке 2 описывается способ получения оптического элемента способом экструзии. В частности, метод патентной ссылки 2 направлен на способ получения оптического элемента, отличающийся длительным сроком службы формы-шаблона, возможностью получения линз без искажения или оптических дефектов и возможностью легко и с высокой точностью встраивать линзы в основную аппаратуру.

Так, в нижнюю половину формы-шаблона помещается линзодержатель, причем линзодержатель выполнен с большим числом отверстий для линз, и линзы помещаются на соответствующие отверстия для линз в линзодержателе. При этом нижнюю и верхнюю половины форм выполняют соответственно с поверхностью нижней полуформы и поверхностью верхней полуформы для линз, диаметр которых меньше, чем диаметр отверстий для линз, и линзы получают прижатием нижней половины формы к верхней половине форме. Используя разные материалы для линз и линзодержателя, можно подавить оптический шум линзы. В частности, используя для линзодержателя металл, становится возможным легко установить линзовую матрицу в основную аппаратуру путем пайки.

Далее, патентная ссылка 4 описывает способ получения высокоточной отливки композита, имеющей тонкую оптически экранирующую часть. В ссылке проблема несоосности между формованным изделием и формовочным аппаратом устраняется благодаря применению дополнительного второго процесса формовки формованного продукта, что позволяет получать в процессе формования композитный материал с высокой точностью в терминах размеров и точности переноса изображения. В этом способе предшествующего уровня определяются исходные координаты соответственно формованного продукта, полученного в первом процессе формовки, и формы-шаблона, использующейся для вторичного процесса отливки, для их взаимного выравнивания в начальный момент второй формовки. Далее, подгонка размеров достигается путем расширения или усадки первичной формовки или формы-шаблона или путем механической подгонки размеров. Кроме того, отсчет времени пребывания первичной формовки в аппарате вторичного формования контролируется путем определения их взаимного расположения или путем оценки взаимного расположения через линейные коэффициенты теплового расширения, определяя температуру. Альтернативно, момент пуска может контролироваться на основе времени, рассчитанного из температуры и размера. При этом момент пуска вторичного формования определяется как время, при котором температура первичной формовки достигнет значения, превышающего температуру стеклования на 3-25°C.

Патент Японии 3521469 (патентная ссылка 5) описывает способ получения матрицы линз из полимера в соответствии с технологическими этапами: формирование слоя полимера на одной стороне плоской подложки путем нанесения прозрачного полимера на однородную толщину; прикладывание слоя полимера к оптически экранирующей пластине из оптически экранирующего материала, выполненной с множеством сквозных отверстий; получение линз путем выдавливания части слоя смолы через сквозные отверстия оптически экранирующей пластины; отверждение слоя полимера с образованием матрицы линз в виде листа; и фиксация подложки и оптически экранирующей пластины с помощью слоя полимера.

Далее, японская выложенная патентная заявка 2004-45586 дает способ получения листовой матрицы микролинз, имеющей оптически экранирующий слой, включающий этапы: облучение ультрафиолетом листовой матрицы микролинз, содержащей последовательно нанесенные друг на друга слои: прозрачная несущая подложка, содержащая микролинзы на одной стороне, и прозрачный светочувствительный слой или слой термопластичной смолы на другой стороне, липкий слой УФ-отверждаемой смолы, окрашенный в черное, и защитный пленочный слой, причем ультрафиолетом облучается сторона, где образованы линзы; отверждение слоя УФ-отверждаемой смолы в тех местах, где УФ-излучение фокусируется микролинзами, чтобы вызвать перенос слоя отвержденной смолы, соответствующий частям, на которых был сфокусирован УФ, на защитный пленочный слой; удаление отвержденного слоя смолы сфокусированных частей с прозрачного светочувствительного слоя или термопластичного слоя путем снятия с него слоя защитной пленки, и образование оптически экранирующей структуры на слое УФ-отверждаемой смолы на частях, не подвергшихся действию УФ-излучения, остающихся в тесном контакте с прозрачным светочувствительным слоем.

(2) Обычная технология, относящаяся к оптоволоконной матрице

В уровне техники имеются различные обычные способы, связанные с производством оптоволоконной матрицы.

Японская выложенная патентная заявка 2004-118119 (патентная ссылка 6) описывает метод, относящийся к пластиковой оптоволоконной матрице и к способу ее получения. Этот метод предшествующего уровня позволяет при низкой стоимости и за короткое время получать оптоволоконную матрицу, отличающуюся гладкой поверхностью сердцевины и сниженными потерями оптического пропускания, используя простое производственное оборудование, и включает этапы: опускания гребнеобразной отливки, которая содержит множество зубьев в форме стержней, идущих параллельно друг другу, в расплавленную УФ-отверждаемую смолу в жидком состоянии так, чтобы концевые части стержнеобразных зубьев одновременно вошли в контакт с расплавленной смолой; вытягивания стержнеобразных зубьев вверх; отверждения смолы, вытянутой из расплавленной смолы вышеуказанными концевыми частями, с образованием одновременно множества сердцевин; образования оболочки путем погружения всех сердцевинных частей в расплавленную УФ-отверждаемую смолу (раствор смолы для покрытия) с получением композитной оболочки; помещения образованной таким путем композитной оболочки в емкость с расплавленной термопластичной низковязкой смолой; формования всей термопластичной смолы путем нагревания емкости вместе с расплавленной смолой и композитной оболочкой для получения защитного участка; обрезания полученной таким путем формовки, содержащей гребнеобразную часть на концевых участках стержнеобразных зубьев; и шлифовки сечения образованных так концевых частей.

Японская выложенная патентная заявка 8-112873 (патентная ссылка 7) описывает метод, относящийся к пористому изделию и способу его получения.

В частности, эта ссылка относится к легкому пористому изделию с прекрасной теплоизоляцией и прочностью на сжатие и дает пористое изделие в форме листа, содержащее: ячейки квадратной формы, образующие решетчатую структуру в изделии из термопластичной смолы, и высокорастяжимую композицию термопластичной смолы, образованной в каждой ячейке, причем высокорастяжимая композиция термопластичной смолы имеет степень расширения в 20 раз большую, чем термопластичная смола, образующая ячейки.

Далее, японская выложенная патентная заявка 10-80964 (патентная ссылка 8) описывает сотовую структуру и метод ее получения.

В частности, эта ссылка описывает очень прозрачную сотовую структуру, проявляющую стабильное качество в течение длительного периода времени, и способ ее получения, причем сотовая структура включает трехмерную высокоплотную упаковку столбчатых ячеек, имеющих в сечении многоугольник, в смоле. При этом ячейки образуются без соединительной части между стенками ячеек, ячейки получают, помещая расширяющееся вещество в смолу с трехмерной регулярной решеткой и вызывая расширение расширяющегося вещества.

Патентная ссылка 1: японская выложенная патентная заявка 1-107202, официальный орган печати,

патентная ссылка 2: японская выложенная патентная заявка 2004-341474, официальный орган печати,

патентная ссылка 3: японская выложенная патентная заявка 2004-45586, официальный орган печати,

патентная ссылка 4: японская выложенная патентная заявка 2003-80543, официальный орган печати,

патентная ссылка 5: патент Японии 3521469,

патентная ссылка 6: японская выложенная патентная заявка 2004-118119, официальный орган печати,

патентная ссылка 7: японская выложенная патентная заявка 8-112873, официальный орган печати,

патентная ссылка 8: японская выложенная патентная заявка 10-80964, официальный орган печати,

патентная ссылка 9: японская патентная публикация 56-34780, официальный орган печати.

Описание изобретения

Проблемы, связанные с получением матрицы линз

При изготовлении миниатюрной композитной сотовой структуры, типичный пример которой показан на фигуре 1, более ста линз 72 путем процесса отливки собраны в блок с получением матрицы микролинз в оптически экранирующей части 71, имеющей вид решетки.

При такой сотовой структуре необходимо решить следующие проблемы:

(a) получение как можно более тонкой оптически экранирующей части; и

(b) сохранение высокой точности после образования композита.

В случае метода патентной ссылки 1, где оптически экранирующая часть вводится после построения матрицы линз, не возникает никаких проблем в том, что касается вышеуказанного пункта (a). С другой стороны, при этом методе имеется возможность получать линзы после образования оптически экранирующей части. Однако в таком случае оптически экранирующая часть может быть повреждена во время удаления композита с формы-шаблона.

Далее, в случае, когда матрица микролинз имеет микроскопические размеры, а толщина оптически экранирующей части уменьшена до примерно 20 мкм, в обычном процессе литья под давлением невозможно наполнить такие маленькие зоны из-за очень высокой вязкости смолы и невозможно получить оптически экранирующую часть способом отливки.

Для решения указанной выше проблемы (b) в патентной ссылке 2 описывается способ образования матрицы линз путем введения линз в отверстия, образованные в оптически экранирующей части, с последующим прессованием. Однако этот способ патентной ссылки 2 имеет недостаток в том, что он требует высокой точности размеров оптически экранирующей части и высокой точности выравнивания оптически экранирующей части.

Для разрешения вышеуказанной проблемы патентной ссылки 2 в патентной ссылке 4 предлагается контролировать размер путем контроля температуры. Однако, учитывая необходимость использования дорогостоящей аппаратуры и длительное время цикла для процесса получения, недостатком этого способа патентной ссылки 4 является высокая стоимость.

Далее, в патентной ссылке 5 предлагается решение вышеуказанных проблем. В частности, в способе согласно патентной ссылке 5 линзы получают, приставляя прозрачный лист к оптически экранирующей части и вызывая пластическую деформацию листового материала. Хотя этот способ эффективен для устранения несоосности между линзами и оптически экранирующей частью, имеется проблема в том, что форму линз нельзя контролировать из-за отсутствия формы-шаблона для линз.

С другой стороны, в патентной ссылке 3 описывается способ получения матрицы микролинз путем образования оптически экранирующих структур после образования микролинз, располагая липкий слой УФ-отверждаемой смолы за линзами и фокусируя УФ-излучение на УФ-отверждаемой смоле через линзы. Хотя этот способ эффективен для устранения несоосности между линзами и оптически экранирующей частью, размер и/или форма оптически экранирующей части ограничена формой линзы. В частности, этот способ имеет недостаток в том, что оптически экранирующая структура неизбежно принимает конусовидную форму, так как отверждение происходит при фокусировании УФ-излучения.

Проблема, связанная с получением оптоволоконной матрицы

Что касается способа образования пластиковой оптоволоконной матрицы, он занимает очень много времени, когда оптические волокна укладываются по одному для получения оптоволоконной матрицы. Такой подход малоэффективен.

Так, предлагается (смотри фигуру 19A) образовать гребнеобразную отливку 1, содержащую множество стержнеобразных зубьев 1b, идущих параллельно от связывающей части 1a, и привести стержнеобразные зубья 1b в контакт, по существу одновременно, с расплавленной смолой 2, опуская гребнеобразную отливку 1 в расплавленную смолу 2.

После этого гребнеобразная отливка 1 осторожно вытягивается вверх (этап с фигуры 19B) с одновременным облучением слабым УФ-излучением, и при этом расплавленная смола 2 вытягивается стержнеобразными зубьями 1b, образуя сердцевины 4, идущие параллельно друг другу в соответствии с зубьями 1b гребнеобразного элемента 1.

Далее, на этапе с фигуры 19C, элемент 3 из смолы прикрепляется к дальним концевым частям сердцевин 4, чтобы удержать сердцевины 4 в соответствующем положении, и проводится облучение ультрафиолетом для полного отверждения образованных таким путем сердцевин 4.

Далее, на этапе с фигуры 19D, образованные так сердцевины 4 погружают в смолу 6, содержащуюся в емкости, причем сердцевины 4 удерживаются между гребнеобразной отливкой 1 и элементом 3 из смолы, при этом на каждой из сердцевин 4 образуется слой оболочки.

Далее, на этапе с фигуры 19E, элемент, включающий сердцевины 4, несущие на себе оболочку и удерживаемые между гребнеобразной отливкой 1 и элементом 3 из смолы, погружают в термоотверждаемую смолу 8, находящуюся в емкости 9. После отверждения термоотверждаемой смолы 8 гребнеобразную отливку 1 и элемент 3 из смолы отсоединяют (этап с фигуры 19F).

Этот метод раскрыт в патентной ссылке 6.

С другой стороны, у метода патентной ссылки 6 возникает проблема, связанная с его принципом образования сердцевин путем вытягивания вверх элемента 1, имеющего форму гребня, при котором сердцевины 4 неизбежно имеют клиновидную форму. Таким образом, оптоволоконная матрица, образованная при таком способе, страдает от проблемы низкой эффективности использования света.

Настоящее изобретение решает вышеуказанную проблему путем образования сначала оболочки в процессе экструзии, за чем идет введение материала сердцевины в пустые области внутри слоя оболочки для получения пластиковой оптоволоконной матрицы.

При таком способе образования оболочки в первую очередь необходимо разработать метод формирования матричной структуры ячеек, в которой столбчатые ячейки образуются рядом друг с другом.

Традиционно, имеется способ формирования сотовой структуры в соответствии с японской публикацией патента 56-34780 (патентная ссылка 9), включающий этапы удержания пластмассы между нагревающими пластинами, имеющими отверстия для выхода пластмассы; прессование и нагрев смолы между пластинами; и отрыв пластин друг от друга, чтобы расширить пластмассу. Однако этот обычный способ, в котором для сотовой структуры используется пластмасса, имеет тот недостаток, что сотовая структура имеет толстые стенки ячеек.

Кроме того, сходная проблема возникает также в методе, описанном в патентной ссылке 7 или патентной ссылке 8, из-за использования термопластичной смолы.

Между тем, известно о получении ячеек с очень тонкими стенками путем расширения водосодержащего ПАВа, как в случае мыльных пузырьков. При таком способе можно получить ячейку с толщиной стенок от нескольких нанометров до нескольких микрон. С другой стороны, мыльные пузырьки используют эффекты электростатического отталкивания, взаимодействия между гидрофобными группами, эффект Марангони и т.п., причем при сушке пленки такие эффекты становятся несущественными, и мыльный пузырек лопается, как и положено. Кроме того, в случае пластмассы ни один из этих эффектов не действует.

В способе с образованием пузырьков для формирования сотовой структуры или матричной структуры ячеек продолговатой столбчатой формы важно вызвать одновременное выделение пузырьков. Когда пузырьки образуются один за другим без взаимодействия, они имеют сферическую форму, и желаемая сотовая структура не образуется.

Следует отметить, что в патентной ссылке 7 и патентной ссылке 8 стремятся вызвать выделение пузырьков путем нагревания, хотя такое образование пузырьков нагреванием может дать желаемую сотовую структуру только тогда, когда нагревом достигается однородная температура.

Кроме того, по технологии согласно патентной ссылке 9 сотовую структуру получают операцией отделения пластин друг от друга, как отмечено ранее, а при таком способе очень важно контролировать, чтобы вязкость пластика была однородной. Таким образом, получение сотовой структуры этим способом также затруднительно.

В одном аспекте настоящее изобретение предлагает способ получения матричной ячеечной структуры, в которой множество столбчатых ячеек расположено рядом друг с другом, включающий:

- первый этап нанесения деформируемого слоя на подложку, выполненную с множеством углублений, причем указанное множество углублений сделано в указанной подложке изолированными друг от друга, причем указанный деформируемый слой наносится на указанную подложку так, чтобы указанные углубления ограничивали соответствующие области, изолированные друг от друга; и

- второй этап расширения указанных областей в указанном множестве углублений, вызывая пластическую деформацию указанного деформируемого слоя, чтобы в указанном деформируемом слое образовалось указанное множество столбчатых ячеек, соответствующих указанным углублениям.

Согласно настоящему изобретению становится возможным простым и надежным способом получать матричную структуру ячеек, в которой множество столбчатых ячеек, ограниченных стенками ячеек очень малой толщины, расположены рядом друг с другом.

В другом аспекте настоящее изобретение дает способ получения миниатюрного композитного компонента, в котором множество столбчатых элементов располагаются в матрицу, включающий:

- первый этап нанесения деформируемого слоя на подложку, выполненную с множеством углублений, причем указанное множество углублений сделано в указанной подложке изолированными друг от друга, причем указанный деформируемый слой наносят на указанную подложку так, чтобы указанные углубления ограничивали соответствующие области, изолированные друг от друга;

- второй этап расширения указанных областей в указанном множестве углублений, вызывая пластическую деформацию указанного деформируемого слоя, чтобы в указанном деформируемом слое образовать множество столбчатых ячеек, соответствующих указанным углублениям; и

- образование указанного множества столбчатых элементов, соответствующих указанному множеству столбчатых ячеек,

причем указанный деформируемый элемент образует указанную матрицу.

Согласно настоящему изобретению становится возможным получать миниатюрный композитный компонент, в котором множество столбчатых элементов расположены в форме матрицы или массива. В частности, с настоящим изобретением становится возможным получить столбчатые элементы в форме матрицы микролинз, ограниченных тонкими оболочками, образующими оптически экранирующие участки.

В другом аспекте настоящее изобретение предлагает матрицу микролинз, содержащую:

- множество оптически прозрачных частей, каждая из которых содержит микролинзу по меньшей мере на одной своей концевой части; и

- граничную часть, предусмотренную на каждой из указанных оптически прозрачных частей,

причем указанное множество оптически прозрачных частей расположено рядом друг с другом разделенными указанной граничной частью, образуя матрицу микролинз.

Согласно настоящему изобретению становится возможным получить матрицу микролинз, такую, что каждая микролинза, образующая матрицу, имеет на своей боковой поверхности непрозрачную тонкую пленку толщиной несколько микрон или меньше. Так как толщина непрозрачной тонкой пленки мала, матрица микролинз по настоящему изобретению дает большую апертуру, одновременно подавляя рассеянный свет.

Другие объекты и дальнейшие отличительные признаки настоящего изобретения выявятся из следующего подробного описания, которое следует изучать вместе с приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 является схемой в косой проекции, показывающей пример линзовой матрицы согласно настоящему изобретению;

фигуры 2A-2F являются схемами, показывающими способ получения линзовой матрицы в соответствии с вариантом 1 осуществления настоящего изобретения;

фигуры 3A-3G являются схемами, показывающими способ получения линзовой матрицы в соответствии с вариантом 2 осуществления настоящего изобретения;

фигуры 4A и 4B являются схемами, показывающими в разрезе линзовую матрицу по настоящему изобретению;

фигура 5 является схемой в косой проекции, показывающей линзовую матрицу согласно настоящему изобретению;

фигура 6 является схемой, поясняющей эффект настоящего изобретения;

фигура 7 является схемой вида сбоку, показывающей способ получения оптоволоконной матрицы в соответствии с примером 3 настоящего изобретения;

фигура 8 является схемой вида сбоку, показывающей в увеличении способ формирования матричной структуры столбчатых ячеек в соответствии с примером 3 (фигура 7);

фигура 9 является схемой в косой проекции, показывающей в увеличенном масштабе сотовую структуру, образованную в соответствии с примером 3 (фигура 7);

фигура 10 является схемой вида сбоку, показывающей способ получения оптоволоконной матрицы в соответствии с вариантом 4 осуществления настоящего изобретения;

фигуры 11A и 11B являются схемами, поясняющими проблему, которая возникает, когда материал деформируемого слоя наносят на подложку, выполненную с углублениями в виде полусфер;

фигура 12A является другой схемой вида сбоку, показывающей подложку, выполненную со сферическими углублениями;

фигура 12B является другой схемой вида сбоку, показывающей подложку, выполненную с углублениями в форме гребня, образованными фотолитографией;

фигуры 13A-13D являются схемами, показывающими способ получения оптоволоконной матрицы процессом отливки;

фигуры 14A и 14B являются схемами, поясняющими способ введения материала сердцевины в матричную структуру ячеек с применением центрифуги для варианта получения оптоволоконной матрицы;

фигура 15 является схемой, показывающей оптоволоконную матрицу, полученную в соответствии со способом отливки согласно настоящему изобретению;

фигуры 16A-16C являются схемами, показывающими дальнейшие модификации настоящего изобретения;

фигура 17 является схемой, показывающей конструкцию электронной бумаги многократного пользования в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фигуры 18A-18H являются схемами, показывающими способ получения электронной бумаги многократного пользования с фигуры 17;

фигуры 19A-19F являются схемами, поясняющими способ получения оптоволоконной матрицы в соответствии с предшествующим уровнем.

Лучший способ осуществления изобретения

Суть изобретения

Учитывая упомянутый выше предшествующий уровень, основной целью настоящего изобретения является:

(1) разработка способа получения миниатюрной матричной структуры ячеек, содержащей матрицу миниатюрных столбчатых ячеек, включающего этапы: расширения множества отделенных друг от друга ячеек в одном направлении при одинаковой продолжительности расширения и степени расширения, причем миниатюрные столбчатые ячейки образуются рядом друг с другом, разделенные тонкой стенкой-оболочкой; и быстрой фиксации расширенных столбчатых ячеек при сохранении их соответствующих форм.

Кроме того, настоящее изобретение, во-первых, так же относится к:

(1.1) разработке простого и легкого способа получения миниатюрной линзовой матрицы, в которой индивидуальные миниатюрные линзы, образующие матрицу, имеют высокую точность и образованы так, что индивидуальные линзы отделены друг от друга тонкой оптически экранирующей частью.

Далее, настоящее изобретение, во-вторых, относится к:

(1.2) разработке простого и легкого способа получения оптоволоконной матрицы, способного образовать оптоволоконную матрицу с высокой точностью и с высокой эффективностью использования света.

Главная цель настоящего изобретения достигается способом получения миниатюрной матричной структуры ячеек, включающим: первый этап покрытия первой подложки, выполненной с множеством взаимно независимых углублений в соответствующих местах, первым материалом, способным к пластичной деформации, чтобы образовать в соответствующих углублениях области; и второй этап образования продолговатых столбчатых ячеек, разделенных тонкими стенками ячеек, заставляя вышеуказанные области одновременно расширяться в заданном направлении под действием давления газа в вышеуказанных областях.

В соответствии с указанным выше способом получения по настоящему изобретению становится возможным вызывать расширение первого материала под действием давления газа в областях путем снижения давления на стороне подложки, покрытой первым материалом.

Здесь важно отметить, что "взаимно независимые углубления", упомянутые выше, означают, что индивидуальные углубления образуют соответствующие, отделенные друг от друга области, не сообщающиеся с задней стороной первого материала или не сообщающиеся с другими углублениями.

Первый (1) дополнительный объект настоящего изобретения достигается способом получения миниатюрного композитного компонента, включающим: первый этап покрытия первой подложки, выполненной с множеством взаимно независимых углублений на соответствующих местах, первым материалом, способным к пластической деформации, чтобы образовать области в соответствующих углублениях; второй этап расширения первого материала во множестве мест одновременно под действием давления газа в этих областях, чтобы получить продолговатые ячейки, имеющие тонкие стенки, причем ячейки вытягиваются в заранее заданном общем направлении; и третий этап образования ячеистой формы и углублений путем введения второго материала без удаления первого материала из первой подложки.

Вышеуказанные углубления могут иметь форму линзы. В этом случае настоящее изобретение дает способ получения линзовой матрицы в качестве миниатюрного композитного компонента, образуя линзы с использованием миниатюрной матричной структуры ячеек из первого материала как оптически экранирующей части и введением материала линз в миниатюрную матричную ячеечную структуру без отделения формы-шаблона для линз и миниатюрной ячеечной матричной структуры (оптически экранирующей части) друг от друга.

Второй (2) дополнительный объект настоящего изобретения достигается способом получения оптоволоконной пластины, в которой в матричную структуру ячеек вводится материал сердцевины, имеющий показатель преломления больше, чем показатель преломления матричной структуры ячеек. В этом способе матричная структура ячеек впоследствии удаляется, а промежуток, образованный при удалении матрицы ячеек, наполняется материалом оболочки.

Для достижения второй вспомогательной цели и получения миниатюрной матричной ячеечной структуры, содержащей продолговатые столбчатые ячейки, ограниченные тонкими стенками ячеек, в настоящем изобретении раскрывается способ образования массива пузырьков или ячеек в водном растворе, в который добавлен ПАВ, и отверждения пузырьков после проведения одновременного расширения так, чтобы в процессе отверждения форма пузырьков сохранялась.

В частности, настоящее изобретение дает независимые углубленные области (углубления) на верхней поверхности подложки и использует средство регулирования давления среды, в которую помещена подложка.

Далее, чтобы высушить матричную структуру ячеек без разрушения их формы, согласно настоящему изобретению раскрывается способ применения раствора желатина, который при изменении температуры вызывает золь-гель переход в деформируемом материале. При этом раствор желатина превращают в гель с увеличением его жесткости до проведения процесса сушки. Здесь следует отметить, что упомянутый выше "деформируемый материал" означает материал, который образует матричную структуру ячеек, когда его обрабатывают согласно настоящему изобретению.

Согласно настоящему изобретению способ получения матричной структуры ячеек включает этапы: покрытие верхней поверхности подложки (A), выполненной с высокой плотностью микроскопических углублений, деформируемым материалом (B), способным к пластичной деформации в заданных условиях, путем нанесения деформируемого материала (B) на верхнюю поверхность подложки (A); расширение деформируемого материала (B) давлением газа в замкнутых областях, образованных между углублениями и деформируемым материалом (B), причем множество областей удлиняется одновременно, так что образуется ряд вытянутых ячеек, идущих в заданном направлении и отделенных друг от друга тонкими стенками, имеющими микронную толщину, причем углубления на подложке (A) выполнены изолированными друг от друга.

Что касается способа получения матричной структуры ячеек, становится возможным расширять деформируемый материал (B) путем снижения давления на сторону подложки (A), покрытую деформируемым материалом (B).

С вышеуказанным способом получения матричной структуры ячеек для деформируемого материала (B) можно применять водный раствор желатина, в который добавлен ПАВ.

Кроме того, способ получения матричной структуры ячеек может быть осуществлен, предусматривая вентилируемое пространство за деформируемым материалом (B), чтобы высушить деформируемый материал (B) с этой стороны.

Что касается способа получения матричной структуры ячеек, предпочтительно образовать вентилируемое пространство сзади деформируемого материала (B), нанесенного на подложку (A), и привести материал сердцевины в контакт с деформируемой матричной ячеечной структурой (B) сзади, причем этот элемент должен быть выполнен со сквозными отверстиями с шагом меньше, чем шаг столбчатых ячеек, образованных в деформируемом материале (B). При этом сушка деформируемого материала (B) проводится через такие сквозные отверстия.

Далее, предпочтительно обрабатывать углубления так, чтобы они имели водоотталкивающую поверхность. Кроме того, предпочтительно делать углубления так, чтобы они имели больший диаметр внутри подложки (A) по сравнению с верхней поверхностью.

Далее поясняются средства для достижения поставленных целей.

1) Средство для расширения матричной структуры ячеек

Для средства расширения матричной структуры ячеек, чтобы образовать в ней множество столбчатых ячеек, примыкающих друг к другу, предусмотрена подложка, на поверхности которой образовано множество углублений, в комбинации с устройством нанесения деформируемого материала, чтобы образовать области между соответствующими углублениями и деформируемым материалом, образованным на подложке.

2) Средство для получения тонких стенок ячеек

(1) Чтобы получить столбчатые ячейки с тонкими стенками, согласно настоящему изобретению, используется содержащий ПАВ водный раствор желатина, который вызывает золь-гель переход после изменения температуры в средстве для образования тонких стенок ячеек.

(2) Далее, в настоящем изобретении используется средство для получения усадки при высыхании. Здесь следует отметить, что это средство создания усадки при высыхании подразумевает процесс сброса давления, проводимый с применением аппарата регулирования давления. При этом ускоряется испарение воды, содержащейся в желатине, и благодаря этому облегчается утоньшение стенок ячеек, вызываемое усадкой объема материала, образующего стенки ячеек, которая, в свою очередь, вызывается испарением воды.

3) Средство отверждения стенок ячеек при сохранении столбчатой структуры матрицы ячеек

(1) Для отверждения стенок ячеек при сохранении столбчатой структуры матрицы ячеек в настоящем изобретении используется дополненный ПАВом водный раствор желатина, который вызывает с изменением температуры золь-гель переход в деформируемом материале.

(2) Кроме того, в настоящем изобретении температура на этапе расширения контролируется на уровне состояния золя, а после того, как расширение завершится, на уровне состояния геля.

(3) Далее, настоящее изобретение дает пространство для облегчения сушки деформируемого материала, не ограничивая его расширение. Благодаря этому облегчается испарение воды в результате понижения давления, и матричная структура ячеек, образованная в результате расширения деформируемого материала, отверждается в результате сушки.

4) Другие средства

Кроме того, настоящим изобретением достигается одновременное расширение ячеек и в то же время высокая скорость сушки деформируемого материала путем уменьшения давления с помощью средства сброса давления.

Способ получения оптоволоконной матрицы

Далее, настоящим изобретением является способ получения оптоволоконной матрицы, основанный на вышеуказанном способе получения миниатюрной матричной структуры ячеек. Так, настоящее изобретение дает оптоволоконную матрицу, в которой большое число оптических волокон расположено в виде высокоплотной матрицы, путем введения материала сердцевины с показателем преломления выше, чем показатель преломления деформируемого материала (B), в ячейки миниатюрной матричной структуры ячеек, полученной из деформируемого материала (B), который теперь образует стенки ячеек.

Далее, настоящим изобретением является "способ получения оптоволоконной матрицы", включающий этапы: введение материала сердцевины в ячейки миниатюрной матричной структуры ячеек, полученной "способом получения миниатюрной матричной структуры ячеек", удаление деформируемого материала (B) и создание большого числа оптических волокон в форме матрицы в областях, образованных в результате этапа удаления деформируемого материала (B), путем заполнения этих одновременно образованных зон материалом оболочки.

(1) Первый аспект изобретения

В соответствии с первым аспектом настоящим изобретением предлагается способ получения миниатюрной матричной структуры ячеек, включающий: первый этап покрытия поверхности первой подложки, выполненной с большим числом взаимно независимых углублений (углубления не сообщаются с внешней средой ил