【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高解像度のスキャナ、プリンタ等に好適に用いられるロッドレンズアレイ、その製造方法、及び、該ロッドレンズアレイを備えたイメージセンサ、プリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微小レンズの一つとして、両端面を鏡面研磨した円柱状のロッドレンズが知られている。かかるロッドレンズは、単体で用いられる他、複数のレンズを配列し一体化させたロッドレンズアレイの形態で用いられ、複写機、ファクシミリ、スキャナ、ハンドスキャナ等のイメージセンサ用の部品や、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤプリンタ、液晶素子を用いた液晶プリンタ、ＥＬ素子を用いたＥＬプリンタのような書き込みデバイス等として広く利用されている。その中でも、プラスチック製ロッドレンズは、製造コストが安価である等の理由から、今後、その用途が益々拡大していくものとして期待されている。
【０００３】
このようなロッドレンズは、温度や湿度等の周辺環境の影響を受けて、吸湿または放湿により屈折率がわずかに変化する等して、特性が変化するという問題点を有している。このためプラスチック製ロッドレンズアレイを高解像度のイメージセンサやＬＥＤプリンタに用いる場合には、温度や湿度等の周辺環境の影響を受けて特性の低下する場合があり、特にプラスチック製ロッドレンズではこの傾向が大きい。
【０００４】
また、プラスチック製ロッドレンズは素材がプラスチックであり、アレイ化の際に接着剤及び側板まで含め全ての構成部材をプラスチックとできるため、独特な表面処理が可能である。特開昭６３−１５３５１５号公報（特許文献１）においては、架橋性樹脂の硬化皮膜をプラスチック製ロッドレンズアレイの端面に設けることにより、傷の防止を行う方法が開示されている。また、特開昭６３−２１０８２１号公報（特許文献２）においては、帯電防止機能を有する硬化皮膜をプラスチック製ロッドレンズアレイの端面に設ける技術が開示されている。また、特開平９−１５２５１８号公報（特許文献３）においては、ダイアモンド刃によりプラスチック製ロッドレンズアレイの端面を切削研磨して鏡面とする方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−１５３５１５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開昭６３−２１０８２１号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平９−１５２５１８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの表面処理によれば、簡便に表面の平滑性を向上させ、ロッドレンズアレイに種々の機能を付与することは可能となるものの、温度や湿度等の周辺環境の影響による特定の低下を低減することはできなかった。
【０００９】
一方、ガラス製ロッドレンズはイオン交換法、ゾル−ゲル法により作製されるために、構成物として金属塩を含有する。特に、一般的に用いられているものはイオン交換法により作製されているために、アルカリ金属塩から構成されるものであり、湿度の影響によりロッドレンズアレイのレンズ面にアルカリ金属塩の潮解現象によるレンズ特性の低下を招くという問題を有している。
【００１０】
そこで、本発明は、温度や湿度等の周辺環境の影響による特性の低下を低減し、特性の経時的変化の少ない、高解像度の用途に適したロッドレンズアレイ及びこれを用いたイメージセンサ並びにプリンタを提供すること、このようなロッドレンズアレイの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の本発明のロッドレンズアレイは、ロッドレンズ複数本が、前記ロッドレンズの中心軸に垂直な方向に、各ロッドレンズの中心軸方向が互いに略平行となるように配列されてなるロッドレンズ配列体を備えたロッドレンズアレイであって、少なくとも一方のロッドレンズ端面にフッ素系樹脂からなる透明層が形成されていることを特徴とするものである。また、本発明のロッドレンズアレイの製造方法は、ロッドレンズ配列体を接着剤で固定する前にロッドレンズを６０℃以上の温度で２４時間以上加熱処理をすることを特徴とするものである。さらに、本発明のイメージセンサ及びプリンタは、上記のようなロッドレンズアレイを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のロッドレンズアレイは、少なくとも一方のロッドレンズ端面にフッ素樹脂からなる透明層を備えているので、温度や湿度等の周辺環境の影響による光学特性への影響を低減することができ、高い解像度を要求される用途に適したロッドレンズアレイを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
［ロッドレンズの構造］
本発明のロッドレンズは、断面視円形状で、かつ、中心軸から外周面に向かって屈折率が連続的に減少しているものである。ロッドレンズはプラスチック製のものとすることもガラス製のものとすることも可能であるが、プラスチック製のものが特に好ましい。ロッドレンズの屈折率分布は、少なくとも中心軸から０．３ｒ〜０．７ｒ（但し、ｒは断面の半径）の範囲における屈折率分布が下記式（１）で規定される２次曲線で近似されることが好ましい。
【００１４】
【数１】
（但し、式（１）中、ｎ０はロッドレンズの中心軸における屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸の距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｇはロッドレンズの屈折率分布定数、ｎ（Ｌ）はロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における屈折率をそれぞれ表す。）
なお、本明細書において、ロッドレンズの「断面」とは、中心軸に対して垂直方向に切断した時の断面を意味する。
【００１５】
本発明のロッドレンズの中心軸の屈折率ｎ０は、１．４〜１．６であることが好ましい。これは、中心軸の屈折率ｎ０がこの範囲にあると、材料的な選択肢が広く、良好な屈折率分布を形成しやすいためである。
さらに、本発明で用いるロッドレンズにおいては、中心軸から０．６ｒ以上外側の範囲に、ロッドレンズの伝送光のうち少なくとも一部の光を吸収する光吸収剤を含有する５０μｍ以上の厚みの光吸収層を具備することが好ましい。
【００１６】
一般に、ロッドレンズを製造する場合、中心軸から離れるに従って理想分布からのずれが大きくなり、屈折率分布が不整な部分が形成されやすいが、ロッドレンズの外周部に光吸収層を設けることにより、屈折率分布が不整な部分に起因する光学特性の低下を防ぐことができる。従って、光吸収層は屈折率分布の不整な部分が形成されやすい範囲を含むように形成することが好ましい。
【００１７】
また、イメージセンサやＬＥＤプリンタ等においては、光源として、一般に４００〜９００ｎｍの波長の光を出射する光源が用いられているため、光吸収層に含有させる光吸収剤としては、４００〜９００ｎｍのうち少なくとも一部の波長域の光を吸収するものを用いることが好ましい。
【００１８】
４００〜９００ｎｍのうち特定波長域の光のみを吸収する光吸収剤としては、例えば、６００ｎｍから近赤外線領域に吸収のある日本化薬社製Ｋａｙａｓｏｒｂ ＣＹ−１０、６００〜７００ｎｍに吸収のある三菱化学社製Ｄｉａｒｅｓｉｎ Ｂｌｕｅ ４Ｇ、５５０〜６５０ｎｍに吸収のある日本化薬社製Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌｕｅ ＡＣＲ、５００〜６００ｎｍに吸収のある三井東圧染料社製ＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭー１４５０、４００〜５００ｎｍに吸収のある三井東圧染料社製ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤー１８０等を用いることができる。また、４００〜９００ｎｍのうち全波長域の光を吸収する光吸収剤としては、黒色染料等を用いることができる。これら光吸収剤は、単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００１９】
［ロッドレンズの製造方法］
次に、本発明の好適な態様であるプラスチック製ロッドレンズの製造方法の一例について説明する。
まず、硬化後の屈折率ｎがｎ１＞ｎ２＞・・・・＞ｎＮ（但し、Ｎ≧３）となるＮ個の層形成用溶液（第１層形成用溶液〜第Ｎ層形成用溶液）を調製し、これらＮ個の層形成用溶液を、硬化後に中心軸から外周面に向かって順次屈折率が低くなるような配置で、同心円状に押し出し、第１層から第Ｎ層が同心円状に積層形成された未硬化の糸状体を紡糸する。なお、紡糸後に、中心軸から０．６ｒ以上外側に位置する層のうち少なくとも１層を構成する層形成用溶液には、溶液調製時にあらかじめ光吸収剤を含有させておく。
【００２０】
次に、紡糸後の糸状体に、糸状体の屈折率分布が中心軸から外周面に向かって連続的に変化するように、隣接する層中の物質を相互拡散させる相互拡散処理を施した後、硬化処理を施す。なお、相互拡散処理は、窒素等の不活性ガス雰囲気で、層間の物質（単量体）濃度の差により拡散させて、連続的な屈折率分布を形成させることにより、行うことができる。また、相互拡散処理と硬化処理とを同時に施しても良い。
【００２１】
硬化処理後に得られる糸状体をそのままレンズとして使用しても良いし、必要に応じて加熱延伸、緩和処理を行っても良い。得られた糸状体を所定長さに切断することにより、ロッドレンズを製造することができる。
また、相互拡散処理、硬化処理、加熱延伸処理、緩和処理については、連続的に行っても良いし、バッチ式で行っても良い。
【００２２】
以上説明した製造方法によれば、プラスチック製ロッドレンズを簡易に製造することができるため好適である。
本発明のロッドレンズとしてガラス製ロッドレンズを用いる場合は、イオン交換法、ゾル−ゲル法など公知の方法で製造することができる。
【００２３】
［ロッドレンズアレイの構造］
本発明のロッドレンズアレイは、上記ロッドレンズの複数本が、前記ロッドレンズの中心軸に垂直な方向に、各ロッドレンズの中心軸方向が互いに略平行となるように配列されてなるロッドレンズ配列体を備えており、かつ、少なくとも一方のロッドレンズ端面にはフッ素系樹脂からなる透明層が形成されている。ロッドレンズ配列体は、通常、ロッドレンズの中心軸に垂直な一つの方向に列状にロッドレンズを配列して形成されるが、二つ以上の方向に向かって配列することも可能である。
【００２４】
本発明のロッドレンズアレイに使用されるロッドレンズがプラスチック製である場合には、ロッドレンズ配列体を接着剤で固定する前に、６０℃以上の温度で２４時間以上加熱処理することが好ましい。このような加熱処理を行うことにより、プラスチック製ロッドレンズの熱変形温度を高めることができ、ロッドレンズアレイの耐熱特性を向上させることができる。
【００２５】
透明層に用いられるフッ素系樹脂としては、透明性に優れる非晶性のフッ素系樹脂が好ましい。このようなフッ素系樹脂としては、旭硝子社製のサイトップ、ダイキン工業社製のネオフロンＣＴＦＥ、デュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦ、フッ素化ポリイミド等が用いられる。これらフッ素系樹脂は、透明性に優れるとともに、水蒸気透過性が非常に小さいことから、ロッドレンズアレイの端面にこれらの樹脂からなる透明層を形成することにより、温度や湿度等の周辺環境の影響による特性の低下が少ないロッドレンズアレイを得ることができる。
【００２６】
透明層の形成は特に限定されず、フッ素系樹脂を塗布したり、フィルム状のフッ素系樹脂を貼付固定して形成することができるが、後者により形成することが好ましい。フッ素系樹脂のフィルムとしては、市販品を用いることも可能であり、適当な溶剤にフッ素樹脂を溶解してキャスト法により製造することも可能である。市販品としては、例えば旭硝子社製のサイトップからなるフィルムであるアークトップ等が挙げられる。フッ素系樹脂のフィルムをロッドレンズ端面に固定する際には、アクリル系粘着剤等を用いて貼付け固定することもできるし、イメージセンサ等の筐体にはめ込んで固定することもできる。また、フッ素系樹脂を塗布する場合には、フロリナート等の市販の溶剤を使ってフッ素系樹脂を溶解した溶液を、ロッドレンズアレイの外周全域にディッピング法等によりコーティングして透明層を形成することもできる。
【００２７】
フッ素系樹脂としては、前述したものの他、フッ素化アルキル（メタ）アクリレートを主成分とする硬化性樹脂組成物を用いることもできる。このような硬化性樹脂組成物としては、例えば、フッ素化アルキル（メタ）アクリレート、２官能以上の多官能アクリル系架橋剤、重合開始剤及び膜厚制御のための溶剤とからなる組成物が挙げられる。このような組成物には、必要に応じて増粘成分としてオリゴマーあるいはポリマーを溶解させることもできる。さらに、フッ素系樹脂としては、フッ素化エポキシ樹脂を用いることもできる。フッ素化エポキシ樹脂としては、例えば、共栄社化学社製のフッ素系コーティング剤のポリマーシリーズ等を用いることができる。これらの硬化性樹脂組成物やコーティング剤を用いる場合、これらの組成物やコーティング剤をロッドレンズアレイの少なくとも一方の端面にコーティングした後、紫外線又は熱により重合硬化することにより透明層を形成することもでき、ロッドレンズアレイの外周全域にディッピング法によりコーティングした後、紫外線又は熱により重合硬化することにより形成することもできる。
【００２８】
本発明においては、このようにロッドレンズの端面にフッ素系樹脂からなる透明層を形成することにより、温度や湿度等の周辺環境の影響により特性の低下を低減でき、性能安定性に優れたロッドレンズアレイを得ることができる。ロッドレンズアレイの耐湿性を向上させるためには、ロッドレンズアレイを構成する全てのロッドレンズの端面が透明層で覆われていることが好ましく、ロッドレンズの両端面が透明層で覆われていることが好ましく、ロッドレンズアレイの外周全域が透明層で覆われていることがより好ましい。なお、ロッドレンズアレイの外周全域を透明層で覆う場合、ロッドレンズ端面以外の部分の透明層には適宜染料や顔料などを混合して染色することもできる。
【００２９】
図１に基づいて、本発明のロッドレンズアレイの一実施形態について説明する。図１は、本発明のロッドレンズアレイの一実施形態を示す断面図であり、（ａ）がロッドレンズの中心軸に平行な平面でロッドレンズアレイの厚さ方向の断面図であり、（ｂ）がロッドレンズの中心軸に垂直な平面での断面図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態のロッドレンズアレイ１０は、対向配置された第１の基板（下側基板）１１と第２の基板（上側基板）１２との間に、ロッドレンズ２０複数本を各ロッドレンズ２０の中心軸方向が互いに略平行方向となるように、ロッドレンズ２０の中心軸方向に対して垂直方向に向けて配列したロッドレンズ配列体２を２段具備し、ロッドレンズアレイの両端面にフッ素系樹脂からなる透明層３０が形成されている。なお、図１では、各ロッドレンズ２０において、光入射面を符号２１で、光出射面を符号２１、２２で示している。
【００３１】
本実施形態のロッドレンズアレイ１０において、隣り合うロッドレンズ２０を間隙を介して配置するよにしても良いし、密接して配置するようにしても良い。また、ロッドレンズ配列体２を２段以上具備する場合には、ロッドレンズ２０を俵積み状に配列することが、より多くのロッドレンズ２０を配列させることができるので、ロッドレンズ２０を透過する光量を大きくすることができ好ましい。なお、隣り合うロッドレンズ２０を間隙を介して配置する場合には、隣り合うロッドレンズ２０の中心軸間の距離が均等になるようにロッドレンズ２０を配置することが好ましい。
【００３２】
また、ロッドレンズ２０同士、あるいは、基板１１、１２とロッドレンズ２０は、接着剤１３を介して接着されている。接着剤１３としては、カーボンブラック、黒色染料等の遮光剤を含有したものを用いることが好ましい。
また、本実施形態のロッドレンズアレイ１０は、ロッドレンズ配列体２を２段若しくは４段具備することが、ロッドレンズアレイ１０の光量や解像度の斑を小さくし、透過光量を大きくすることができるので好ましい。
【００３３】
［ロッドレンズアレイの製造方法］
次に、本発明のロッドレンズアレイ１０の製造方法について説明する。なお、本発明のロッドレンズアレイ１０の製造方法は、以下に記載のものに限定されるものではない。
まず、吸引機構を有する配列治具上に、複数本のロッドレンズ２０を互いに平行に一定ピッチになるように配列させて、１段目のロッドレンズ配列体２を形成する。吸引機構を有する配列治具としては、真空吸引機構を有する配列治具を使用することができ、真空吸引機構を有する配列治具としては、真空ポンプ等の真空吸引手段に接続された穴部あるいは溝部を有する平板またはレンズを一定ピッチで収納するＶ溝、Ｕ溝を有する溝基板からなり、真空吸引手段に接続された穴部あるいは溝部からの吸引力を利用して、ロッドレンズ２０が互いに密接または一定ピッチになるように平板上に平行に配列させることが可能な構造を有するものを使用することができる。
【００３４】
次に、片面に粘着剤を塗布した第１の基板１１を用意し、この第１の基板１１と配列治具上のロッドレンズ配列体２とを、第１の基板１１に塗布された粘着剤を介して貼着し、配列治具上からロッドレンズ配列体２を剥離することにより、ロッドレンズ配列体２を第１の基板１１に転写する。
【００３５】
この工程において用いる粘着剤としては、配列治具上のロッドレンズ配列体２を第１の基板１１に転写し得る粘着力を有するものであれば特に制限されるものではなく、薄膜状に塗布可能な粘着剤や、スプレー式粘着剤、ホットメルト式粘着剤等を用いることができる。また、第１の基板１１上への粘着剤の塗布方法としては、粘着剤の種類に応じて、スクリーン印刷法、スプレーコーティング法等の公知の塗布法を用いることができる。
次いで、第１の基板１１上であって、ロッドレンズ配列体２が形成されていない両側部に、必要に応じて止め板を取り付ける。
【００３６】
その後、第１の基板１１上のロッドレンズ配列体２上に、ロッドレンズ２０を最密充填になるように俵積み状に配列し、２段目のロッドレンズ配列体２を形成する。同様の操作を繰り返すことにより、所望の段数のロッドレンズ配列体２を形成する。
次に、片面に粘着剤を塗布した第２の基板１２を用意し、この第２の基板１２と最上段のロッドレンズ配列体２とを、第２の基板１２に塗布された粘着剤を介して貼着する。
【００３７】
次いで、第１の基板１１と第２の基板１２とに挟持されたロッドレンズ２０の光入射側を、カーボンブラック、黒色染料等の遮光剤を含有する未硬化の液状の接着剤に接触させ、光出射側を減圧にすることにより、隣接するロッドレンズ２０間や、基板１１、１２と基板１１、１２に隣接するロッドレンズ２０との間の隙間に接着剤を充填する。その後充填した接着剤を硬化する。なお、ロッドレンズ２０の光出射側に接着剤を接触させ、光入射側を減圧にすることによって、隣接するロッドレンズ２０間や、基板１１、１２と基板１１、１２に隣接するロッドレンズ２０との間の隙間に接着剤を充填することもできる。この工程において、接着剤として、熱硬化型の接着剤を用いる場合には、加熱により接着剤を硬化することができる。
【００３８】
接着剤を硬化した後、一体化された第１の基板１１、第２の基板１２、ロッドレンズ２０を所望の長さに切断し、各ロッドレンズ２０の両端面（光入射面２１及び光出射面２２）を、ダイアモンド刃等を用いて鏡面状に仕上げる。
次に、鏡面状に仕上げられたロッドレンズ端面に、フッ素系樹脂からなる透明フィルムをアクリル系の粘着剤などを用いて貼付固定したり、フッ素系樹脂を塗布したり、フッ素系樹脂溶液にロッドレンズアレイを浸漬した後に溶剤を揮発除去するディッピング法等によって透明層を形成し、本発明のロッドレンズアレイを製造することができる。
【００３９】
なお、以上の製造方法においては、配列治具上に１段目のロッドレンズ配列体２を形成した後、第１の基板１１上に転写する場合について説明したが、配列治具を用いずに、直接、第１の基板１１上に１段目のロッドレンズ配列体２を形成することも可能である。この場合には、あらかじめ、第１の基板１１上の両側部に止め板を取り付けた後、ロッドレンズ２０を第１の基板１１上に配列すれば良い。
【００４０】
また、止め板を取り付けて２段目以降のロッドレンズ配列体２を形成する場合について説明したが、２段目以降のロッドレンズ配列体２の側端部に位置するロッドレンズ２０を第１の基板１１にあらかじめ固定してから、それ以外のロッドレンズ２０を配列させても良く、この場合には、２段目以降のロッドレンズ配列体２の側端部に位置するロッドレンズ２０をストッパとして機能させることができるので、止め板が不要になり、部品点数を削減できるので好ましい。
【００４１】
さらに、第１の基板１１上にロッドレンズ２０を配列した後、第２の基板１２を貼着する場合について説明したが、第２の基板１２上にロッドレンズ２０を配列した後、第１の基板１１を貼着しても、第１の基板１１と第２の基板１２が逆になるだけで、上記実施形態のロッドレンズアレイ１０を同様に製造することが可能である。
【００４２】
本発明においてロッドレンズとしてプラスチック製ロッドレンズを用いる場合には、上記のようなロッドレンズアレイを製造する方法において、ロッドレンズ配列体を接着剤で固定する前に、プラスチック製ロッドレンズを６０℃以上の温度で２４時間以上加熱処理することが好ましい。このような加熱処理を行うことにより、プラスチック製ロッドレンズの熱変形温度が上昇し、ロッドレンズアレイの耐熱温度を向上させることができる。なお、熱変形温度の測定は、ＡＳＴＭ
Ｄ６４８に規定された方法で行うことができる。
【００４３】
ロッドレンズの加熱処理は、６０℃以上でプラスチック製ロッドレンズの熱変形温度よりも低い温度で行ことが、ロッドレンズアレイの耐熱温度を向上させる点から好ましい。加熱処理の時間が短すぎると、耐熱温度の向上効果が不十分になる場合があり、２４時間以上とする。また、加熱処理時の湿度は、相対湿度で９０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。
【００４４】
加熱処理の方法としては、ロッドレンズを加熱オーブン中に入れて行なっても良いし、ロッドレンズにダメージを与えないように加熱した液体中で行っても良い。また、加熱処理を行うロッドレンズは、所定の長さにカットした状態でも良いし、ドラム等に巻き取った状態でも良い。また、接着剤で固定する前のロッドレンズ配列体（基板間にロッドレンズ列が挟持された状態）に対して加熱処理を施しても良い。ロッドレンズ配列体を接着剤で固定された後に（ロッドレンズアレイの状態で）加熱処理を行うと、加熱処理の開始当初にはロッドレンズの熱変形温度が低いままであるため、ロッドレンズの熱膨張と接着剤の硬化収縮との関係でロッドレンズが変形する場合があるため、ロッドレンズ配列体を接着剤で固定する前に加熱処理を行うことが好ましい。
【００４５】
上記のような加熱処理を施したプラスチック製ロッドレンズを使用したロッドレンズアレイは、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した際の共役長の変化、あるいは、温度７０℃の環境下（相対湿度１０％以下）で７２時間処理した際の共役長の変化が処理前と比較して０．０５ｍｍ以下とすることができ、耐湿熱性に極めて優れたものとすることができる。
【００４６】
［イメージセンサ］
本発明のイメージセンサは、本発明のロッドレンズアレイを用いて構成されたものであり、例えば、光を受光し電気信号に変換する光電変換素子と、読み取り原稿を照明するための光源と、読み取り原稿からの反射光を前記光電変換素子に結像する本発明のロッドレンズアレイを基本構成として有する。原稿を安定に固定するためのカバーガラス等を備えていてもよい。
【００４７】
本発明のイメージセンサで用いる光源は、原稿面を照明するためのものであり、白熱電球、冷陰極管、ＬＥＤなどが用いられ、特定波長の光を利用しやすい点からＬＥＤが好ましく用いられる。これらの光源は、特定波長をカットする目的でフィルタ素子と組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
また、本発明のイメージセンサは、発光波長の異なる複数種のＬＥＤを用いてカラーイメージセンサとすることもできる。この場合、光源が、青色、緑色および赤色の３色にそれぞれ相当する発光波長の異なる複数のＬＥＤから構成されていることが好ましい。カラーイメージセンサとして用いる場合、発光波長のピークは、色再現性を良くする目的から、それぞれ４５０〜４８０ｎｍ（青）、５１０〜５６０ｎｍ（緑）、６００〜６６０ｎｍ（赤）とすることが好ましい。このような光源を備えた照明装置においては、光源から導光体に光が入射し、導光体からの出射光が原稿面を照明するように構成されている。
【００４９】
さらに、本発明のイメージセンサは、ロッドレンズ端面にフッ素系樹脂からなる透明層が形成されているため、温度や湿度等の周辺環境の影響による特性の低下が低減され、光学特性の変化が小さいため、６００ｄｐｉ以上の高解像度としても、カラー画像のにじみや斑の経時的な増加を抑制することができ、優れた読み取り画像の特性を有するものとなる。
【００５０】
［プリンタ］
本発明のプリンタは、本発明のロッドレンズアレイを用いて構成されたものであり、例えば、光源であるＬＥＤをアレイ状の配列したＬＥＤチップ、本発明のロッドレンズアレイ及び感光ドラムからなるＬＥＤヘッド、及び感光ドラム上において検知された光学情報に基づいて、トナーを紙に転写する印画部とから概略構成される。プリンタの印刷方式としては、特に限定されるものではないが、タンデム方式を採用することにより、高速のカラー印刷が可能となるので、好適である。
【００５１】
本発明のプリンタは、ロッドレンズ端面にフッ素系樹脂からなる透明層が形成されているため、温度や湿度等の周辺環境の影響による特性の低下を低減でき、光学特性の変化が小さいため、６００ｄｐｉ以上の高解像度としても、印画斑の経時的な増加を抑制することができ、優れた印字特性を有するものとなる。
また、本発明におけるプリンタの光源としは、ＬＥＤアレイに限られるものではなく、液晶シャッター、ＥＬアレイ等の光源を使用することもできる。
【００５２】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例及び比較例について説明する。なお、各実施例、比較例において、屈折率分布の測定は、カールツァイス社製インターファコ干渉顕微鏡を用い、公知の方法に基づいて行った。
【００５３】
（実施例１）
＜ロッドレンズアレイの作製＞
ロッドレンズとして、断面の半径ｒが０．３０ｍｍ、中心軸の屈折率が１．５０６、中心軸から０．２２ｒ〜０．７８ｒの範囲における屈折率分布が上記式（１）で近似でき、７４０ｎｍの波長の光についての屈折率分布定数ｇが０．８７ｍｍ−１のプラスチック製ロッドレンズを用いた。また、このロッドレンズは中心から０．７３ｒ〜０．９９ｒの範囲に、染料をほぼ均一に含有する光吸収層が、約７８μｍの厚みで形成されていた。
【００５４】
このロッドレンズを複数本用い、上記実施形態で説明したように、本発明のロッドレンズアレイを得た。なお、隣接するロッドレンズが互いに密接するように、俵積み状に２段に配列させて、２段のロッドレンズ配列体を有するロッドレンズアレイとした。また、ロッドレンズ長を４．２ｍｍとし、ロッドレンズの両方の端面に厚さ０．１ｍｍの旭硝子社製の透明フッ素樹脂サイトップからなるフィルムをアクリル系の粘着剤で貼付けた。また、第１の基板、第２の基板としてフェノール樹脂製で厚さ１．０ｍｍの基板を用い、接着剤としてカーボンブラックを２質量％添加したエピフォーム（ソマール社製）を用い、止め板として黒色樹脂板からなり幅４ｍｍでロッドレンズと接する側の端部を６０度の角度で切断したものを用いた。
【００５５】
得られたロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの、７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、得られたロッドレンズアレイの１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦ（ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の平均値は７０％であった。
【００５６】
このロッドレンズアレイを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した際の７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は７０％であった。一方、得られたロッドレンズアレイを、温度７０℃の環境下で７２時間処理した際の７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．８５ｍｍ、処理前の共役長（９．９ｍｍ）で測定した１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は６９％であった。
【００５７】
＜イメージセンサの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用い、発光波長４７０，５２５，６３０ｎｍのＬＥＤを用いて解像度６００ｄｐｉの本発明のカラーイメージセンサを作製した。このイメージセンサでカラー画像を読み取ったところ、色のにじみ印画斑がなく、良好なカラー画像が得られた。このイメージセンサを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した後、カラー画像を読み取ったところ、色のにじみがなく、良好なカラー画像が得られた。
【００５８】
＜プリンタの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用い、解像度６００ｄｐｉの本発明のプリンタ（ＬＥＤの発光波長７４０ｎｍ）を作製した。このプリンタで６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。このプリンタを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した後、６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。
【００５９】
（比較例１）
＜ロッドレンズアレイの作製＞
フッ素系樹脂からなる透明フィルムを貼付けないこと以外は実施例１と同様にして、２段のロッドレンズ配列体を有するロッドレンズアレイを得た。得られたロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、得られたロッドレンズアレイの１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は７０％であった。
【００６０】
このロッドレンズアレイを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した際の７４０ｎｍの波長の光についての共役長は１０．０ｍｍであり、処理前の共役長（９．９ｍｍ）で測定した１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は６５％であった。一方、得られたロッドレンズアレイを、７０℃の環境下で７２時間処理した際の７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．７５ｍｍに変化し、元の共役長（９．９ｍｍ）で測定した１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は６３％であった。
【００６１】
＜イメージセンサの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用い、実施例１と同様にしてカラーイメージセンサを作製した。このイメージセンサでカラー画像を読み取ったところ、色のにじみ印画斑がなく、良好なカラー画像が得られた。このイメージセンサを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した後、カラー画像を読み取ったところ、色のにじみが発生し、得られたカラー画像の画質が低下した。
【００６２】
＜プリンタの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用い、実施例１と同様にして解像度６００ｄｐｉのＬＥＤプリンタを作製した。このプリンタで６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。このプリンタを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した後、６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑が発生し、階調特性も低下し、印字特性が低下した。
【００６３】
（実施例２）
＜ロッドレンズアレイの作製＞
デュポン社製テフロン（登録商標）ＡＦを住友スリーエム社製フロリナートＦＣ−７２に溶解した溶液中にロッドレンズアレイをディッピングして、溶剤（フロリナート）を揮発させることにより厚さ０．０５ｍｍのテフロン（登録商標）ＡＦの透明層をロッドレンズアレイ外周全域に形成した以外は、実施例１と同様にしてロッドレンズアレイを得た。得られたロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、得られたロッドレンズアレイの１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は７１％であった。
【００６４】
このロッドレンズアレイを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した際の７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は７１％であった。
【００６５】
＜イメージセンサの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用いて、実施例１と同様にして解像度６００ｄｐｉの本発明のカラーイメージセンサを作製した。このイメージセンサでカラー画像を読み取ったところ、色のにじみ印画斑がなく、良好なカラー画像が得られた。このイメージセンサを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した後、カラー画像を読み取ったところ、色のにじみがなく、良好なカラー画像が得られた。
【００６６】
＜プリンタの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用いて、実施例１と同様にして解像度６００ｄｐｉの本発明のＬＥＤプリンタ（ＬＥＤの発光波長７４０ｎｍ）を作製した。このプリンタで６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。このプリンタを、温度５０℃、相対湿度９０％の環境下で７２時間処理した後、６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。
【００６７】
（実施例３）
＜ロッドレンズアレイの作製＞
温度６０℃で４８時間加熱処理したロッドレンズを用いてロッドレンズアレイを作製したこと以外は、実施例１と同様にしてロッドレンズアレイを得た。得られたロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、得られたロッドレンズアレイの１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は７０％であった。このロッドレンズアレイを、温度７０℃の環境下で７２時間処理した際の７４０ｎｍの波長の光についての共役長は９．９ｍｍ、１２Ｌｐ／ｍｍのＭＴＦの平均値は７０％であった。
【００６８】
＜イメージセンサの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用い、発光波長４７０，５２５，６３０ｎｍのＬＥＤを用いて解像度６００ｄｐｉの本発明のカラーイメージセンサを作製した。このイメージセンサでカラー画像を読み取ったところ、色のにじみ印画斑がなく、良好なカラー画像が得られた。このイメージセンサを、温度７０℃の環境下で７２時間処理した後、カラー画像を読み取ったところ、色のにじみがなく、良好なカラー画像が得られた。
【００６９】
＜プリンタの作製＞
得られたロッドレンズアレイを用い、解像度６００ｄｐｉの本発明のプリンタ（ＬＥＤの発光波長７４０ｎｍ）を作製した。このプリンタで６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。このプリンタを、７０℃の環境下で７２時間処理した後、６００ｄｐｉのテストチャートをプリントしたところ、印画斑がなく、階調特性にも優れ、良好な印字が得られた。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、ロッドレンズアレイ端面にフッ素系樹脂からなる透明層を形成したことによって、温度や湿度等の周辺環境の影響による特性の低下を低減することができ、経時的変化の小さい優れたロッドレンズアレイを提供することができる。
【００７１】
また、本発明のロッドレンズアレイの製造方法は、ロッドレンズ配列体を接着剤で固定する前に６０℃以上の温度で２４時間以上の加熱処理を施すことにより、温度や湿度等の周辺環境の影響による特性の低下を低減することができ、経時的変化の小さい優れたロッドレンズアレイを提供することができる。
【００７２】
さらに、本発明のロッドレンズアレイを用いてイメージセンサ、プリンタを構成することにより、周辺環境の温度や湿度の影響による特性低下がほとんどない、高解像度のイメージセンサ、プリンタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロッドレンズアレイの一実施形態の断面図である。
【符号の説明】
２ ロッドレンズ配列体
１０ ロッドレンズアレイ
１１ 第１の基板
１２ 第２の基板
１３ 接着剤
２０ ロッドレンズ
３０ フッ素樹脂からなる透明層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rod lens array suitably used for high-resolution scanners, printers, and the like, a method of manufacturing the same, and an image sensor and a printer including the rod lens array.
[0002]
[Prior art]
As one of the minute lenses, a cylindrical rod lens whose both end surfaces are mirror-polished is known. Such a rod lens is used alone or in the form of a rod lens array in which a plurality of lenses are arranged and integrated, and is used as a light source for parts for an image sensor such as a copier, a facsimile, a scanner, and a hand scanner. It is widely used as a writing device such as an LED printer using an LED (light emitting diode), a liquid crystal printer using a liquid crystal element, and an EL printer using an EL element. Among them, plastic rod lenses are expected to be used more and more in the future because of the low production cost and the like.
[0003]
Such a rod lens has a problem that its characteristics change due to a slight change in the refractive index due to moisture absorption or moisture release under the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity. For this reason, when a plastic rod lens array is used for a high-resolution image sensor or LED printer, its characteristics may be affected by the surrounding environment such as temperature and humidity. Is big.
[0004]
Further, since the plastic rod lens is made of plastic and all the constituent members including the adhesive and the side plate can be made of plastic at the time of arraying, a unique surface treatment is possible. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-153515 (Patent Document 1) discloses a method of preventing scratches by providing a cured film of a crosslinkable resin on an end surface of a plastic rod lens array. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-210821 (Patent Document 2) discloses a technique in which a cured film having an antistatic function is provided on an end face of a plastic rod lens array. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-152518 (Patent Document 3) discloses a method in which an end surface of a plastic rod lens array is cut and polished with a diamond blade to obtain a mirror surface.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-63-153515
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-63-210821
[0007]
[Patent Document 3]
JP-A-9-152518
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to these surface treatments, it is possible to easily improve the smoothness of the surface and add various functions to the rod lens array, but reduce the specific decrease due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity. I couldn't.
[0009]
On the other hand, since a glass rod lens is manufactured by an ion exchange method or a sol-gel method, it contains a metal salt as a constituent. In particular, generally used ones are made of an alkali metal salt because they are manufactured by an ion exchange method, and the effect of humidity causes the deliquescent of the alkali metal salt on the lens surface of the rod lens array. This causes a problem that the lens characteristics are deteriorated due to the above.
[0010]
Accordingly, the present invention is directed to a rod lens array suitable for high-resolution applications, which reduces deterioration of characteristics due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity, and has little change over time, and an image sensor and a printer using the same And a method for manufacturing such a rod lens array.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The rod lens array of the present invention is a rod lens in which a plurality of rod lenses are arranged in a direction perpendicular to the central axis of the rod lens such that the central axis directions of the rod lenses are substantially parallel to each other. A rod lens array provided with an array body, wherein a transparent layer made of a fluorine-based resin is formed on at least one end surface of the rod lens. Further, the method of manufacturing a rod lens array according to the present invention is characterized in that the rod lens is heated at a temperature of 60 ° C. or more for 24 hours or more before fixing the rod lens array with an adhesive. Further, an image sensor and a printer according to the present invention include the rod lens array as described above.
[0012]
Since the rod lens array of the present invention includes a transparent layer made of a fluororesin on at least one of the rod lens end faces, it is possible to reduce the influence on the optical characteristics due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity, and to achieve a high level. It is possible to provide a rod lens array suitable for applications requiring resolution.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[Structure of rod lens]
The rod lens of the present invention has a circular shape in cross section, and has a refractive index continuously decreasing from the central axis toward the outer peripheral surface. The rod lens can be made of plastic or glass, but plastic is particularly preferred. The refractive index distribution of the rod lens at least in the range of 0.3r to 0.7r (where r is the radius of the cross section) from the central axis is approximated by a quadratic curve defined by the following equation (1). Is preferred.
[0014]
(Equation 1)
In this specification, the “cross section” of the rod lens means a cross section when cut in a direction perpendicular to the central axis.
[0015]
Refractive index n of the central axis of the rod lens of the present invention 0 Is preferably from 1.4 to 1.6. This is the refractive index n of the central axis. 0 Is within this range, the material options are wide, and a favorable refractive index distribution is easily formed.
Further, in the rod lens used in the present invention, a light having a thickness of 50 μm or more containing a light absorbing agent that absorbs at least a part of the transmission light of the rod lens in a range 0.6 mm or more outside the central axis. It is preferable to have an absorption layer.
[0016]
In general, when manufacturing a rod lens, the deviation from the ideal distribution increases as the distance from the center axis increases, and a portion having an irregular refractive index distribution tends to be formed.However, by providing a light absorbing layer on the outer peripheral portion of the rod lens, It is possible to prevent a decrease in optical characteristics due to a portion having an irregular refractive index distribution. Therefore, it is preferable that the light absorbing layer be formed so as to include a range where an irregular portion of the refractive index distribution is easily formed.
[0017]
Further, in an image sensor, an LED printer, or the like, a light source that emits light having a wavelength of 400 to 900 nm is generally used as a light source. It is preferable to use one that absorbs light in at least a part of the wavelength range.
[0018]
Among the light absorbers that absorb only light in a specific wavelength range of 400 to 900 nm, for example, Kaysorb CY-10 manufactured by Nippon Kayaku having absorption in the near infrared region from 600 nm, and Mitsubishi Chemical having absorption in 600 to 700 nm Diaresin Blue 4G, Nippon Kayaku Kayset Blue ACR with absorption at 550-650 nm, Mitsui Toatsu Dyeing Co., Ltd., MS Magenta HM-1450 with absorption at 500-600 nm, Mitsui Higashi with absorption at 400-500 nm MS Yellow HD-180 manufactured by Katsudye Co., Ltd. can be used. In addition, a black dye or the like can be used as a light absorber that absorbs light in the entire wavelength range of 400 to 900 nm. These light absorbers may be used alone or in combination of two or more.
[0019]
[Rod lens manufacturing method]
Next, an example of a method for manufacturing a plastic rod lens according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
First, the refractive index n after curing is n 1 > N 2 ＞ ・ ・ ・ ・ ＞ n N (However, N ≧ 3) N layer forming solutions (first layer forming solution to Nth layer forming solution) are prepared, and these N layer forming solutions are cured from the central axis after curing. An uncured filament having a first layer to an N-th layer laminated concentrically is spun in such an arrangement that the refractive index is gradually reduced toward the outer peripheral surface. After spinning, the layer forming solution constituting at least one of the layers located at least 0.6 r outside the central axis contains a light absorbing agent in advance at the time of preparing the solution.
[0020]
Next, after subjecting the spun filament to interdiffusion treatment for interdiffusing substances in adjacent layers so that the refractive index distribution of the filament changes continuously from the central axis toward the outer peripheral surface. And a hardening treatment. The interdiffusion treatment can be performed by diffusing in an inert gas atmosphere such as nitrogen by a difference in concentration of a substance (monomer) between layers to form a continuous refractive index distribution. Further, the interdiffusion treatment and the curing treatment may be performed simultaneously.
[0021]
The thread obtained after the curing treatment may be used as a lens as it is, or may be subjected to heat stretching and relaxation treatment as necessary. The rod lens can be manufactured by cutting the obtained filament into a predetermined length.
Further, the interdiffusion treatment, the curing treatment, the heat stretching treatment, and the relaxation treatment may be performed continuously or in a batch system.
[0022]
According to the manufacturing method described above, a plastic rod lens can be easily manufactured, which is preferable.
When a glass rod lens is used as the rod lens of the present invention, it can be manufactured by a known method such as an ion exchange method or a sol-gel method.
[0023]
[Structure of rod lens array]
A rod lens array according to the present invention is a rod lens array in which a plurality of the rod lenses are arranged in a direction perpendicular to the central axis of the rod lens such that the central axis directions of the rod lenses are substantially parallel to each other. And a transparent layer made of a fluorine-based resin is formed on at least one end surface of the rod lens. The rod lens array is usually formed by arranging rod lenses in a row in one direction perpendicular to the central axis of the rod lens, but it is also possible to arrange the rod lenses in two or more directions.
[0024]
When the rod lens used in the rod lens array of the present invention is made of plastic, it is preferable to perform a heat treatment at a temperature of 60 ° C. or more for 24 hours or more before fixing the rod lens array with an adhesive. By performing such a heat treatment, the heat deformation temperature of the plastic rod lens can be increased, and the heat resistance of the rod lens array can be improved.
[0025]
As the fluororesin used for the transparent layer, an amorphous fluororesin having excellent transparency is preferable. As such a fluororesin, CYTOP manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., NEOFLON CTFE manufactured by Daikin Industries, Teflon (registered trademark) AF manufactured by DuPont, fluorinated polyimide, and the like are used. These fluororesins are excellent in transparency and have very low water vapor permeability. Therefore, by forming a transparent layer made of these resins on the end surface of the rod lens array, the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity can be improved. And a rod lens array with less deterioration in characteristics due to the above.
[0026]
The formation of the transparent layer is not particularly limited, and the transparent layer can be formed by applying a fluororesin or sticking and fixing a film-like fluororesin, but the latter is preferable. As the fluororesin film, a commercially available product can be used, and the fluororesin can be produced by dissolving the fluororesin in an appropriate solvent by a casting method. Examples of commercially available products include Arctop, which is a film made of CYTOP manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and the like. When the fluororesin film is fixed to the end surface of the rod lens, it can be adhered and fixed using an acrylic adhesive or the like, or can be fixed by being fitted into a housing such as an image sensor. When applying a fluororesin, a solution in which the fluororesin is dissolved using a commercially available solvent such as Fluorinert is coated on the entire outer periphery of the rod lens array by a dipping method or the like to form a transparent layer. You can also.
[0027]
As the fluorine-based resin, a curable resin composition containing a fluorinated alkyl (meth) acrylate as a main component can be used in addition to those described above. Examples of such a curable resin composition include a composition comprising a fluorinated alkyl (meth) acrylate, a bifunctional or higher polyfunctional acrylic crosslinking agent, a polymerization initiator, and a solvent for controlling the film thickness. Can be In such a composition, an oligomer or a polymer can be dissolved as a thickening component, if necessary. Furthermore, a fluorinated epoxy resin can also be used as the fluorinated resin. As the fluorinated epoxy resin, for example, a polymer series of a fluorine-based coating agent manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. can be used. When these curable resin compositions and coating agents are used, a transparent layer is formed by coating these compositions and coating agents on at least one end surface of the rod lens array and polymerizing and curing with ultraviolet light or heat. Alternatively, it can be formed by coating the entire outer periphery of the rod lens array by a dipping method and then polymerizing and curing with ultraviolet light or heat.
[0028]
In the present invention, by forming a transparent layer made of a fluorine-based resin on the end surface of the rod lens as described above, it is possible to reduce the deterioration of characteristics due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity, and to obtain a rod having excellent performance stability. A lens array can be obtained. In order to improve the moisture resistance of the rod lens array, the end faces of all the rod lenses constituting the rod lens array are preferably covered with a transparent layer, and both end faces of the rod lens are covered with a transparent layer. It is preferable that the entire outer periphery of the rod lens array be covered with a transparent layer. When the entire outer periphery of the rod lens array is covered with the transparent layer, the transparent layer other than the end surface of the rod lens may be dyed by appropriately mixing a dye or pigment.
[0029]
An embodiment of the rod lens array according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating an embodiment of a rod lens array according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of a plane parallel to the central axis of the rod lens in a thickness direction of the rod lens array. () Is a sectional view on a plane perpendicular to the central axis of the rod lens.
[0030]
As shown in FIG. 1, a rod lens array 10 of the present embodiment includes a plurality of rod lenses 20 between a first substrate (lower substrate) 11 and a second substrate (upper substrate) 12 which are arranged to face each other. A rod lens array 2 is provided in two stages in which books are arranged in a direction perpendicular to the central axis direction of the rod lens 20 so that the central axis directions of the rod lenses 20 are substantially parallel to each other. Transparent layers 30 made of a fluorine-based resin are formed on both end surfaces of the array. In FIG. 1, in each rod lens 20, the light incident surface is denoted by reference numeral 21 and the light output surfaces are denoted by reference numerals 21 and 22.
[0031]
In the rod lens array 10 of the present embodiment, the adjacent rod lenses 20 may be arranged via a gap or may be arranged closely. In the case where the rod lens array 2 is provided in two or more stages, arranging the rod lenses 20 in a bale-stack shape allows more rod lenses 20 to be arrayed, so that the rod lenses 20 are transmitted. The amount of light can be increased, which is preferable. When the adjacent rod lenses 20 are arranged with a gap therebetween, it is preferable to arrange the rod lenses 20 so that the distance between the center axes of the adjacent rod lenses 20 is equal.
[0032]
Further, the rod lenses 20 or the substrates 11 and 12 and the rod lenses 20 are adhered via an adhesive 13. The adhesive 13 preferably contains a light-shielding agent such as carbon black or a black dye.
In addition, the rod lens array 10 of the present embodiment includes two or four stages of the rod lens array 2, so that the amount of light and unevenness of resolution of the rod lens array 10 can be reduced and the amount of transmitted light can be increased. It is preferred.
[0033]
[Method of manufacturing rod lens array]
Next, a method for manufacturing the rod lens array 10 of the present invention will be described. The method for manufacturing the rod lens array 10 of the present invention is not limited to the method described below.
First, a plurality of rod lenses 20 are arranged in parallel at a constant pitch on an arrangement jig having a suction mechanism to form a first-stage rod lens array 2. As an arrangement jig having a suction mechanism, an arrangement jig having a vacuum suction mechanism can be used, and as an arrangement jig having a vacuum suction mechanism, a hole or a hole connected to vacuum suction means such as a vacuum pump can be used. It consists of a flat plate having a groove or a groove substrate having a V-groove and a U-groove for accommodating lenses at a constant pitch. Alternatively, one having a structure that can be arranged in parallel on a flat plate so as to have a constant pitch can be used.
[0034]
Next, a first substrate 11 having one side coated with an adhesive is prepared, and the first substrate 11 and the rod lens array 2 on the alignment jig are attached to the first substrate 11 with the adhesive applied to the first substrate 11. The rod lens array 2 is transferred to the first substrate 11 by sticking through the jig and peeling the rod lens array 2 from the array jig.
[0035]
The adhesive used in this step is not particularly limited as long as it has an adhesive force capable of transferring the rod lens array 2 on the array jig to the first substrate 11, and can be applied in a thin film form. Adhesives, spray adhesives, hot melt adhesives and the like can be used. In addition, as a method of applying the adhesive on the first substrate 11, a known application method such as a screen printing method or a spray coating method can be used depending on the type of the adhesive.
Next, stop plates are attached to the first substrate 11 on both sides where the rod lens array 2 is not formed, if necessary.
[0036]
After that, the rod lenses 20 are arranged on the rod lens array 2 on the first substrate 11 in a bale-stacking manner so as to be in the closest packing, thereby forming the second-stage rod lens array 2. By repeating the same operation, the rod lens array 2 having a desired number of stages is formed.
Next, a second substrate 12 having an adhesive applied to one side is prepared, and the second substrate 12 and the uppermost rod lens array 2 are connected via the adhesive applied to the second substrate 12. And stick it.
[0037]
Next, the light incident side of the rod lens 20 sandwiched between the first substrate 11 and the second substrate 12 is brought into contact with an uncured liquid adhesive containing a light-shielding agent such as carbon black or a black dye, By reducing the pressure on the light emitting side, an adhesive is filled in the gap between the adjacent rod lenses 20 and the gap between the substrates 11 and 12 and the rod lenses 20 adjacent to the substrates 11 and 12. Thereafter, the filled adhesive is cured. The adhesive is brought into contact with the light exit side of the rod lens 20 and the pressure on the light entrance side is reduced, so that the gap between the adjacent rod lenses 20 or between the substrates 11 and 12 and the rod lenses 20 adjacent to the substrates 11 and 12 can be reduced. Can be filled with an adhesive. In this step, when a thermosetting adhesive is used as the adhesive, the adhesive can be cured by heating.
[0038]
After curing the adhesive, the integrated first substrate 11, second substrate 12, and rod lens 20 are cut to desired lengths, and both end surfaces of each rod lens 20 (the light incident surface 21 and the light output surface 21). The surface 22) is mirror-finished using a diamond blade or the like.
Next, a transparent film made of a fluororesin is adhered and fixed to the mirror-finished rod lens end surface using an acrylic adhesive, or a fluororesin is applied, or the rod is placed in a fluororesin solution. After dipping the lens array, a transparent layer is formed by a dipping method or the like in which the solvent is volatilized and removed, and the rod lens array of the present invention can be manufactured.
[0039]
In the above-described manufacturing method, the case where the first-stage rod lens array 2 is formed on the array jig and then transferred onto the first substrate 11 has been described, but without using the array jig. It is also possible to directly form the first-stage rod lens array 2 on the first substrate 11. In this case, the rod lenses 20 may be arranged on the first substrate 11 after attaching stopper plates to both sides of the first substrate 11 in advance.
[0040]
Further, the case where the stopper plate is attached to form the second and subsequent rod lens arrays 2 has been described, but the rod lens 20 located at the side end of the second and subsequent rod lens arrays 2 is firstly attached. After the rod lenses 20 are fixed to the substrate 11 in advance, other rod lenses 20 may be arranged. In this case, the rod lenses 20 located at the side ends of the second and subsequent rod lens arrays 2 are used as stoppers. Since it can function, a stop plate is not required, and the number of parts can be reduced, which is preferable.
[0041]
Furthermore, the case where the second substrate 12 is adhered after the rod lenses 20 are arranged on the first substrate 11 has been described. However, after the rod lenses 20 are arranged on the second substrate 12, the first Even if the substrate 11 is attached, the rod lens array 10 of the above embodiment can be manufactured in the same manner, except that the first substrate 11 and the second substrate 12 are reversed.
[0042]
When a plastic rod lens is used as the rod lens in the present invention, in the method of manufacturing a rod lens array as described above, before fixing the rod lens array with an adhesive, the plastic rod lens is heated to 60 ° C. or higher. The heat treatment is preferably performed at a temperature of 24 hours or more. By performing such a heat treatment, the heat deformation temperature of the plastic rod lens increases, and the heat-resistant temperature of the rod lens array can be improved. In addition, the measurement of the heat distortion temperature is performed by ASTM.
It can be carried out by the method specified in D648.
[0043]
The heat treatment of the rod lens is preferably performed at a temperature of 60 ° C. or higher and lower than the thermal deformation temperature of the plastic rod lens from the viewpoint of improving the heat resistance temperature of the rod lens array. If the time of the heat treatment is too short, the effect of improving the heat-resistant temperature may be insufficient. Further, the humidity at the time of the heat treatment is preferably 90% or less in relative humidity, more preferably 30% or less.
[0044]
The heat treatment may be performed by placing the rod lens in a heating oven or in a liquid heated so as not to damage the rod lens. The rod lens to be subjected to the heat treatment may be cut into a predetermined length, or may be wound around a drum or the like. Further, a heat treatment may be performed on the rod lens array body (a state in which the rod lens rows are sandwiched between the substrates) before being fixed with the adhesive. When the heat treatment is performed after the rod lens array is fixed with the adhesive (in the state of the rod lens array), the heat deformation temperature of the rod lens remains low at the beginning of the heat treatment. Since the rod lens may be deformed due to the relationship between the expansion and the curing shrinkage of the adhesive, it is preferable to perform a heat treatment before fixing the rod lens array with the adhesive.
[0045]
A rod lens array using a plastic rod lens that has been subjected to the above-described heat treatment changes the conjugate length when treated for 72 hours in an environment at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90%, or at a temperature of 70 ° C. The change in conjugate length when treated for 72 hours under an environment (relative humidity of 10% or less) can be made 0.05 mm or less as compared with that before the treatment, and can be extremely excellent in wet heat resistance.
[0046]
[Image sensor]
The image sensor of the present invention is configured using the rod lens array of the present invention, and includes, for example, a photoelectric conversion element that receives light and converts the light into an electric signal, a light source for illuminating a read document, and a reading device. The rod lens array of the present invention, which forms reflected light from a document on the photoelectric conversion element, is provided as a basic configuration. A cover glass or the like for stably fixing the document may be provided.
[0047]
The light source used in the image sensor of the present invention is for illuminating the original surface, and includes an incandescent light bulb, a cold cathode tube, an LED, and the like. An LED is preferably used because light of a specific wavelength is easily used. These light sources may be used in combination with a filter element for the purpose of cutting off a specific wavelength.
[0048]
Further, the image sensor of the present invention may be a color image sensor using a plurality of types of LEDs having different emission wavelengths. In this case, it is preferable that the light source includes a plurality of LEDs having different emission wavelengths corresponding to the three colors of blue, green, and red, respectively. When used as a color image sensor, the peak of the emission wavelength is preferably 450 to 480 nm (blue), 510 to 560 nm (green), and 600 to 660 nm (red) for the purpose of improving color reproducibility. In an illumination device including such a light source, light is incident on the light guide from the light source, and light emitted from the light guide illuminates the document surface.
[0049]
Further, in the image sensor of the present invention, since a transparent layer made of a fluororesin is formed on the end surface of the rod lens, deterioration in characteristics due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity is reduced, and changes in optical characteristics are small. Therefore, even at a high resolution of 600 dpi or more, it is possible to suppress the aging of color images from bleeding and spots, and to obtain excellent read image characteristics.
[0050]
[Printer]
The printer of the present invention is configured by using the rod lens array of the present invention. For example, an LED chip in which LEDs as light sources are arranged in an array, an LED head including the rod lens array of the present invention and a photosensitive drum And a printing unit for transferring toner to paper based on optical information detected on the photosensitive drum. The printing method of the printer is not particularly limited, but adopting a tandem method is preferable because high-speed color printing can be performed.
[0051]
In the printer of the present invention, since a transparent layer made of a fluorine-based resin is formed on the end surface of the rod lens, deterioration in characteristics due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity can be reduced. Even with the above high resolution, it is possible to suppress an increase in print spots over time, and to have excellent printing characteristics.
Further, the light source of the printer according to the present invention is not limited to the LED array, and a light source such as a liquid crystal shutter and an EL array can be used.
[0052]
【Example】
Next, examples and comparative examples according to the present invention will be described. In each of the examples and comparative examples, the measurement of the refractive index distribution was performed using a Carl Zeiss Interfaco interference microscope based on a known method.
[0053]
(Example 1)
<Production of rod lens array>
As a rod lens, the refractive index distribution in the range of 0.30 mm in radius r of the cross section, 1.506 in the central axis, and 0.22r to 0.78r from the central axis can be approximated by the above equation (1), and 740 nm. The refractive index distribution constant g for light having a wavelength of 0.87 mm -1 Was used. In this rod lens, a light absorbing layer containing a dye almost uniformly was formed in a thickness of about 78 μm in a range of 0.73r to 0.99r from the center.
[0054]
Using a plurality of the rod lenses, a rod lens array of the present invention was obtained as described in the above embodiment. Note that adjacent rod lenses were arranged in two stages in a bale-stacked shape so as to be in close contact with each other to form a rod lens array having a two-stage rod lens array. In addition, a rod lens length was set to 4.2 mm, and a film made of a transparent fluororesin cytop made by Asahi Glass Co., Ltd. having a thickness of 0.1 mm was attached to both end surfaces of the rod lens with an acrylic adhesive. In addition, a phenol resin-made substrate having a thickness of 1.0 mm was used as the first substrate and the second substrate, and an epiform (manufactured by Somar) to which 2% by mass of carbon black was added as an adhesive was used. A black resin plate having a width of 4 mm and an end on the side in contact with the rod lens cut at an angle of 60 degrees was used.
[0055]
The conjugate length of the rod lens constituting the obtained rod lens array with respect to light having a wavelength of 740 nm is 9.9 mm, and the average value of a 12 Lp / mm MTF (modulation transfer function) of the obtained rod lens array is 70%. Met.
[0056]
When this rod lens array was treated for 72 hours in an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90%, the conjugate length for light having a wavelength of 740 nm was 9.9 mm, and the average value of MTF of 12 Lp / mm was 70%. there were. On the other hand, when the obtained rod lens array was treated in an environment at a temperature of 70 ° C. for 72 hours, the conjugate length for light having a wavelength of 740 nm was measured at 9.85 mm, and the conjugate length before treatment was measured (9.9 mm). The average value of the 12 Lp / mm MTF was 69%.
[0057]
<Production of image sensor>
Using the obtained rod lens array, a color image sensor of the present invention having a resolution of 600 dpi was manufactured using LEDs having emission wavelengths of 470, 525, and 630 nm. When a color image was read by this image sensor, a good color image was obtained without color bleeding and printing spots. After the image sensor was processed in an environment at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90% for 72 hours, the color image was read. As a result, a good color image was obtained without color bleeding.
[0058]
<Production of printer>
Using the obtained rod lens array, a printer of the present invention (LED emission wavelength: 740 nm) having a resolution of 600 dpi was manufactured. When a 600 dpi test chart was printed with this printer, no printing spots were observed, the gradation characteristics were excellent, and good printing was obtained. After processing this printer under an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90% for 72 hours, a 600 dpi test chart was printed. As a result, no print spots, excellent gradation characteristics, and good printing were obtained. .
[0059]
(Comparative Example 1)
<Production of rod lens array>
A rod lens array having a two-stage rod lens array was obtained in the same manner as in Example 1 except that a transparent film made of a fluororesin was not attached. The conjugate length of the rod lens constituting the obtained rod lens array with respect to light having a wavelength of 740 nm was 9.9 mm, and the average value of the 12 Lp / mm MTF of the obtained rod lens array was 70%.
[0060]
When this rod lens array is treated for 72 hours in an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90%, the conjugate length for light having a wavelength of 740 nm is 10.0 mm, and the conjugate length before the treatment (9.9 mm). The average value of the MTF of 12 Lp / mm measured by was 65%. On the other hand, when the obtained rod lens array was treated in an environment of 70 ° C. for 72 hours, the conjugate length for light having a wavelength of 740 nm changed to 9.75 mm, and was measured using the original conjugate length (9.9 mm). The average value of the obtained 12 Lp / mm MTF was 63%.
[0061]
<Production of image sensor>
A color image sensor was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained rod lens array. When a color image was read by this image sensor, a good color image was obtained without color bleeding and printing spots. After processing this image sensor in an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90% for 72 hours, when a color image was read, color bleeding occurred, and the image quality of the obtained color image deteriorated.
[0062]
<Production of printer>
Using the obtained rod lens array, an LED printer having a resolution of 600 dpi was manufactured in the same manner as in Example 1. When a 600 dpi test chart was printed with this printer, no printing spots were observed, the gradation characteristics were excellent, and good printing was obtained. After processing this printer in an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90% for 72 hours, a test chart of 600 dpi was printed. As a result, printing spots were generated, gradation characteristics were also reduced, and printing characteristics were deteriorated.
[0063]
(Example 2)
<Production of rod lens array>
A 0.05 mm thick Teflon (registered trademark) is prepared by dipping the rod lens array in a solution of Teflon (registered trademark) AF manufactured by DuPont in Fluorinert FC-72 manufactured by Sumitomo 3M Limited and volatilizing the solvent (Fluorinert). A rod lens array was obtained in the same manner as in Example 1, except that a transparent layer of (trademark) AF was formed on the entire outer periphery of the rod lens array. The conjugate length of the rod lens constituting the obtained rod lens array for light having a wavelength of 740 nm was 9.9 mm, and the average value of the 12 Lp / mm MTF of the obtained rod lens array was 71%.
[0064]
When this rod lens array was treated for 72 hours in an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90%, the conjugate length for light having a wavelength of 740 nm was 9.9 mm, and the average value of MTF of 12 Lp / mm was 71%. there were.
[0065]
<Production of image sensor>
Using the obtained rod lens array, a color image sensor of the present invention having a resolution of 600 dpi was manufactured in the same manner as in Example 1. When a color image was read by this image sensor, a good color image was obtained without color bleeding and printing spots. After the image sensor was processed in an environment at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90% for 72 hours, the color image was read. As a result, a good color image was obtained without color bleeding.
[0066]
<Production of printer>
Using the obtained rod lens array, an LED printer (LED emission wavelength: 740 nm) of the present invention having a resolution of 600 dpi was produced in the same manner as in Example 1. When a 600 dpi test chart was printed with this printer, no printing spots were observed, the gradation characteristics were excellent, and good printing was obtained. After processing this printer under an environment of a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 90% for 72 hours, a 600 dpi test chart was printed. As a result, no print spots, excellent gradation characteristics, and good printing were obtained. .
[0067]
(Example 3)
<Production of rod lens array>
A rod lens array was obtained in the same manner as in Example 1, except that a rod lens array was produced using a rod lens that had been heated at a temperature of 60 ° C. for 48 hours. The conjugate length of the rod lens constituting the obtained rod lens array with respect to light having a wavelength of 740 nm was 9.9 mm, and the average value of the 12 Lp / mm MTF of the obtained rod lens array was 70%. When this rod lens array was treated in an environment at a temperature of 70 ° C. for 72 hours, the conjugate length for light having a wavelength of 740 nm was 9.9 mm, and the average value of the MTF of 12 Lp / mm was 70%.
[0068]
<Production of image sensor>
Using the obtained rod lens array, a color image sensor of the present invention having a resolution of 600 dpi was manufactured using LEDs having emission wavelengths of 470, 525, and 630 nm. When a color image was read by this image sensor, a good color image was obtained without color bleeding and printing spots. After the image sensor was processed in an environment at a temperature of 70 ° C. for 72 hours, a color image was read. As a result, a good color image was obtained without color bleeding.
[0069]
<Production of printer>
Using the obtained rod lens array, a printer of the present invention (LED emission wavelength: 740 nm) having a resolution of 600 dpi was manufactured. When a 600 dpi test chart was printed with this printer, no printing spots were observed, the gradation characteristics were excellent, and good printing was obtained. After the printer was processed in an environment of 70 ° C. for 72 hours, a 600 dpi test chart was printed. As a result, there was no printing unevenness, excellent gradation characteristics, and good printing was obtained.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by forming a transparent layer made of a fluororesin on the end surface of the rod lens array, it is possible to reduce deterioration in characteristics due to the influence of the surrounding environment such as temperature and humidity, and It is possible to provide an excellent rod lens array with a small change in target.
[0071]
In addition, the method for manufacturing a rod lens array according to the present invention performs a heat treatment at a temperature of 60 ° C. or more for 24 hours or more before fixing the rod lens array body with an adhesive, so that the surrounding environment such as temperature and humidity can be reduced. A decrease in characteristics due to the influence can be reduced, and an excellent rod lens array with little change over time can be provided.
[0072]
Furthermore, by configuring an image sensor and a printer using the rod lens array of the present invention, it is possible to obtain a high-resolution image sensor and a printer with almost no deterioration in characteristics due to the influence of ambient temperature and humidity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a rod lens array of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 rod lens array
10 Rod lens array
11 First substrate
12 Second substrate
13 adhesive
20 rod lens
30 Transparent layer made of fluororesin
