CN1575963A - 树脂正立透镜阵列及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种变形较小、板厚或者特性的标准离差较小的树脂透镜板的制造方法。通过挤压成形法或者浇铸法成形带沟槽的树脂板，此外，在已成形的带沟槽树脂板的沟槽部分中形成吸光膜(遮光膜)(3)，使用固定模具及可动模具，通过热压纹法在板的表面上成形微小凸透镜，得到树脂透镜板(1)，在上述的固定模具及可动模具上按照规定的节距，规则地排列着球面的微小凹部；在上述的树脂透镜板上按照规定的节距规则地排列着球面的微小凸透镜(2)。

Description

树脂正立透镜阵列及其制造方法
技术领域
本发明涉及树脂透镜板的制造方法，该树脂透镜板构成使用于图像形成装置等的树脂正立透镜阵列。
背景技术
在树脂透镜板的制造方法中，从以前开始一直使用注射模塑成形法。注射模塑成形法是一种将流动的树脂注射、填充到模具中，将树脂冷却、固化、然后将模具的形状转印到树脂上来制造树脂透镜板的方法。注射模塑成形法与其他成形法相比吞吐量高，适合于大量化、低成本化生产。
近年，在图像形成装置中，所处理的图像的大面积化、广视角化、高分辨率化都在提高。为了使图像广视角化、高分辨率化，如果要增加构成树脂正立透镜阵列的树脂透镜板的片数，那么在树脂透镜阵列的厚度有制约的情况下，树脂透镜板每片的厚度就要变薄。
现有的注射模塑成形法，是将树脂注入到模具中，在模具内部逐渐扩散，由于模具的形状、距树脂注入口的距离等，模具内部的各部分的树脂的冷却速度产生差异，因此树脂的冷却状态要产生不均。由此，树脂透镜板的厚度产生不均，板中残留形变导致板变形。另外，在形成薄板的时候，由于树脂在模具中扩散变得困难，所以现有的注射模塑成形法不适合板厚较薄且大面积的板的制造。这种注射模塑成形法适用于对角17英寸以下的面积、2.0mm以上的板厚、至少在单面具有图案的树脂板的成形。如果板厚比这个薄，在射出方向上的距离(流动长度)就要变短。
板厚1mm、板厚公差±10μm、成形宽度350mm时能够成形的流动长度是：一般注射模塑成形是100mm左右的程度、注射压缩成形为200mm左右的程度。如果想进一步变薄，流动长度就要变短。所需的树脂透镜板的厚度是0.8mm，例如即使从长边的片门注入树脂，流动长度是50mm左右的程度，所谓的能获得大面积的成形品且高吞吐量的注射模塑成形法也会失去优势。
本发明的目的就是要解决上述的问题，提供变形较小、板厚或特性的标准离差较小的树脂透镜板的制造方法。
发明内容
本发明是一种树脂透镜板的制造方法，该树脂透镜板的至少单面上按照规定的透镜节距规则地排列着球面或者非球面的微小凸透镜；本发明通过挤压成形法或者浇铸法成形树脂板，然后通过热压纹法在成形的树脂板上成形微小凸透镜。
另外，本发明是一种树脂透镜板的制造方法，该树脂透镜板的至少单面上按照规定的透镜节距规则地排列着球面或者非球面的微小凸透镜；本发明通过浇铸法成形带沟槽的树脂板，在成形的树脂板的沟槽部分中形成有吸光膜，通过热压纹法在沟槽部分中形成有吸光膜的树脂板上成形微小凸透镜。
附图说明
图1是通过本发明的制造方法成形的树脂透镜板的俯视图。
图2是沿着图1的A-A线的剖面图。
图3是表示通过挤压成形法或者浇铸法形成的带沟槽树脂板的图。
图4是表示在沟槽部分中形成有吸光膜的带沟槽树脂板的图。
图5是表示用于热轧纹成形的Ni(镍)模具的图。
图6是表示透镜板的收缩率差的测定点的图。
图7是表示透镜板的板厚差的测定点的图。
具体实施方式
本发明是用热压纹法制造树脂透镜板的。注射模塑成形法，由于树脂的射出、冷却，在树脂内要产生密度差，而热压纹法在树脂内难以产生密度差，也不会在树脂内部产生板厚差、收缩差。因此，在使树脂透镜板的透镜节距标准离差、板厚标准离差及变形变小，在使树脂透镜板大面积化这一点上是有利的。
图1是通过本发明的制造方法成形的树脂透镜板的俯视图。图1所示的树脂透镜板1是长方形的，在中央部分的透镜形成区域中排列着球面或者非球面的微小凸透镜2。微小凸透镜2形成于树脂透镜板的两面。此外，形成于透镜板1上的微小凸透镜2，不论球面透镜还是非球面透镜都可以。在以下的实施例中，形成球面透镜。另外，也可以只在透镜板1的单面上形成微小凸透镜2。
微小凸透镜2，呈六角形，在沿着与树脂透镜板1的外边界平行的方向以交替排列成锯齿形排列(六方排列)的形式配置。各个透镜彼此相接，以稠密的结构排列。
在树脂透镜板1中，如图1所示，最好沿着连接相邻微小凸透镜2的中心的线段的垂直平分线埋入吸光膜(遮光膜)3。在树脂透镜板1上的、透镜形成区域以外的能透过无助于向像面成像的光线的区域，最好也形成吸光膜4。
图2是沿着图1的A-A线的剖面图，表示沿着连接相邻微小凸透镜2的中心的线段的垂直平分线埋入吸光膜3的状态。
树脂透镜板1，通过如上述形成的吸光膜3，形成区分相邻透镜成像空间的隔壁，因而能较好地除去杂散光。
下面，对本发明的树脂透镜板的制造方法进行说明。
首先，通过浇铸法，成形如图3所示的板厚1.0mm、公差±0.1mm的带沟槽的树脂板5。成形树脂用环烯系树脂。在树脂板5中也可含对紫外线及/或者红外线具有减光功能的材料。此外，在树脂板5的表面上也可形成低反射覆膜。低反射覆膜，是用于降低反射率的，采用氟系树脂膜。另外，此处是通过浇铸法成形带沟槽的树脂板的，当不需要沟槽的时候，可通过挤压成型法成形树脂板。
其次，如图4所示，制作沟槽部分中形成有吸光膜的带沟槽树脂板6。具体方法是：通过将含有碳的涂料涂敷在树脂板的全体表面上，在涂料干燥前擦去涂料等的方法，在沟槽部分中留下吸光膜。由于希望尽量遮蔽掉无助于成像的光线，所以对于预定形成透镜的区域以外的部分也形成吸光膜。
再有，制作如图5所示的形成微小球面凹部的热压纹成形用Ni(镍)模具7、8。在热压纹成形装置上放置上述带沟槽的树脂板6，以约200℃的温度进行真空压缩，上述热压纹成形装置是把Ni模具7，8对置，以使模型面相对，其中一个模具为固定型，另一个模具为可动型。此外，为了有选择地把透镜板的表面形状做成凹形或者凸形，可以改变固定模具及可动模具的冷却速度，或者在冷却的时候设置固定模具和可动模具之间的温度差。由此，可以得到透镜径为0.392mm、曲率半径为0.5mm、透镜节距为0.48mm的六方排列结构、透镜形成区域宽度为2.4mm的树脂透镜板。此外，板厚差不到1％(板厚0.88mm，公差±0.01mm)，正反面透镜调芯公差为±0.02mm。
另外，本发明在通过浇铸法制成带沟槽的树脂板后，在通过热压纹法形成透镜部分之前，通过在含有沟槽部分的透镜以外的区域形成遮光膜，使遮光膜树脂也侵入到沟槽中，在这种状态下，通过进行热压纹法，使树脂表面融解(同时也使沟槽部分融解)并填塞沟槽，可以形成将上述遮光膜树脂封闭在树脂板的内部的结构。
图6是表示树脂透镜板的收缩率的测定点的图。在图中，用实线表示的箭头表示用注射模塑成形法制作树脂透镜板时的树脂注入方向；用点线表示的箭头表示用注射模塑成形法制作树脂透镜板时的树脂透镜板的收缩方向。测定点位于短边方向的两端部分，该短边位于树脂透镜板1的长边方向的中央部分。短边方向两端部分的收缩率差不到0.1％，该短边位于通过本发明的制造方法制造的树脂透镜板1的长边方向的中央部分。
另外，图7是树脂透镜板的板厚差的测定点的图。在图中，用实线表示的箭头，表示用注射模塑成形法制作树脂透镜板时的树脂的注入方向。测定点位于短边方向的两端部分，该短边位于树脂透镜板1的长边方向的两端部分。短边方向的两端部分的板厚差不到1％，该短边位于通过本发明的制造方法制造的树脂透镜板1的长边方向的两端部分。
用于图像形成装置等的树脂正立透镜阵列，是将至少2片如上述成形而成的树脂透镜板相对配置制作而成的。将3片成形而成的树脂透镜板对置制作树脂正立透镜阵列的时候，也是要根据要求的光斑的光，在包括正反的共计6面的透镜面(根据光线的入射方向，将各面划分为[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6])之中，最好在透镜面[2]和[4]的透镜以外的部分形成吸光膜，其次较好的是在透镜面[2]、[4]和[6]的透镜以外的部分形成吸光膜。
此外，在从透镜区域开始的动作距离的1/2的位置上形成有开口宽度为1.0mm的狭缝。最好使狭缝的内壁具有吸光功能，或者，最好狭缝本身就是由吸光材料构成的。
在调查制成的树脂正立透镜阵列的光学性能的时候，在动作距离为3mm的位置上放置空间频率为12Lp/mm的测试表，测定分辨率的时候，获得了MTF60％的分辨率。另外，在成像面上重影、光斑较少，能够获得良好的成像特性。此外，通过激光调查开口角(入射角)的时候，得到的入射角为±15°。
如上所述，本发明的树脂透镜板的制造方法的特征是：通过挤压成形法或者浇铸法等现有的方法制作树脂板，通过热压纹法形成透镜部分。本发明能够制造板厚较薄、面积较大、且变形较小、板厚或者特性的标准离差较小的树脂透镜板。另外，本发明中作为基础的树脂板可以通过批量生产性优异的挤压成形法或者浇铸法制造。此外，本发明通过在作为透镜板原料的树脂中混入对紫外线及/或者红外线具有减光功能的材料，能够在透镜板中容易地加入这些功能。

Claims (11)

1.一种树脂透镜板的制造方法，在该树脂透镜板的至少单面上按照规定的透镜节距规则地排列着球面或者非球面的微小凸透镜，其特征在于，包含如下的工序：
通过挤压成形法或者浇铸法成形树脂板的工序，和
通过热压纹法在已成形的树脂板上成形上述微小凸透镜的工序。
2.一种树脂透镜板的制造方法，在该树脂透镜板的至少单面上按照规定的透镜节距规则地排列着球面或者非球面的微小凸透镜，其特征在于，包含如下的工序：
通过浇铸法成形带沟槽的树脂板的工序，
在已成形的树脂板的沟槽部分中形成吸光膜的工序，和
通过热压纹法在上述沟槽部分中形成有吸光膜的树脂板上形成上述微小凸透镜的工序。
3.如权利要求1或2所述的树脂透镜板的制造方法，其特征在于，上述树脂板的厚度大于等于上述树脂透镜板的厚度。
4.如权利要求1或2所述的树脂透镜板的制造方法，其特征在于，上述树脂板含有对紫外线及/或红外线具有减光功能的材料。
5.如权利要求1或2所述的树脂透镜板的制造方法，其特征在于，在上述树脂板的表面上形成有低反射覆膜。
6.如权利要求1或2所述的树脂透镜板的制造方法，其特征在于，通过热压纹法用固定模具及可动模具成形上述的微小凸透镜，该固定模具及可动模具在至少单面上按照规定的节距规则地排列有球面或者非球面的微小凹部。
7.如权利要求6所述的树脂透镜板的制造方法，其特征在于，为了有选择地将透镜板的表面形状做成凹形或者凸形，可改变上述固定模具及上述可动模具的冷却速度，或者在冷却时在上述固定模具和上述可动模具之间设置温度差。
8.一种树脂透镜板，其特征在于，是根据权利要求1或2所述的制造方法制造、至少在单面上按照规定的透镜节距规则地排列着球面或者非球面的微小凸透镜的树脂透镜板，短边方向的两端部分的收缩率差不到0.1％，该短边位于板的长边方向的中央部分。
9.一种树脂正立透镜阵列，其特征在于，将至少2片权利要求8中所述的树脂透镜板相对配置。
10.一种树脂透镜板，其特征在于，是根据权利要求1或2所述的制造方法制造、至少在单面上按照规定的透镜节距规则地排列着球面或者非球面的微小凸透镜的树脂透镜板，短边方向的两端部分的板厚差不到1％，该短边位于板的长边方向的两端部分。
11.一种树脂正立透镜阵列，其特征在于，将至少2片权利要求10中所述的树脂透镜板相对配置。
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