JP2004198536A

JP2004198536A - レンズアレイシート及び成形方法

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Publication number: JP2004198536A
Application number: JP2002364198A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Morishita; 健一郎森下; Koichi Sano; 興一佐野
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15
Also published as: KR20050085657A; WO2004059348A2; CN1726409A; EP1573367A2; AU2003297184A1; WO2004059348A3

Abstract

【課題】ＬＥＤ光源やＥＬ光源からの光などのような拡散光を有効に集束することができるレンズアレイシートを提供する。
【解決手段】透明な基材と、前記基材の表面に設けられ、前記基材の外部に向かうにつれて先細になった透明な直錐台からなる複数の受光部と、前記受光部と対向して前記基材の裏面にそれぞれ配置された複数の集束レンズ部と、を備えるレンズアレイシートであって、
前記直錐台の側面が、中心軸線に対して０°より大きく１５°未満のテーパ角をなして形成され、且つ、前記直錐台の切り口の最小長さ（Ｄ）に対する高さ（Ｈ）の割合であるアスペクト比（Ｈ／Ｄ）が、０より大きく１０以下である、レンズアレイシート。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散光を光利用面に有効に集束することができる薄型のレンズアレイシート及びこのような微細構造を有する成形品の製造に適する成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やレーザープリンターなどの画像形成装置におけるイメージング部分の構成には、ポリゴンミラーを使う走査方式と発光ダイオード（ＬＥＤ）光源やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）光源を配列させたヘッドを用いて高速に書き込むＬＥＤヘッド方式がある。複写速度や印刷速度を上げるために後者の方式が主流になりつつある。反面、ＬＥＤヘッド方式では、一般にＬＥＤ光源やＥＬ光源は拡散光源であるために、光利用効率に劣る。つまり、イメージング部分の一般構成である光源−結像レンズ系−感光ドラムにおいては、かかる拡散光源からの光は結像レンズ系への照射効率に劣るため、光損失による消費電力の無駄がある。また、結像レンズ系への照射効率が低くなることにより、最終の感光ドラムでの光利用効率が悪くなるといった問題がある。そこで、感光ドラム系への光利用効率を上げるために、通常は、結像レンズ系（ロッドレンズアレイの一種である自己焦点レンズアレイ(Self-forcusing Lens Array)、以下において「ＳＬＡ」とも呼ぶ）の有効面積を増加させる（つまり、ＳＬＡの本数を増やす）ことが行われている。しかしながら、ＳＬＡは高価なレンズであるため、本数を増加することは経済的でない。
【０００３】
一方、複写機やプリンターなどの画像形成装置ではないが、拡散光を有効に利用しようとする部材は存在する。そのような部材は液晶導光板バックライトの光を視認者正面方向にコリメーションする光学素子をもった液晶ディスプレー用レンズアレイシートである（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
この部材をＬＥＤヘッド方式の画像形成装置に適用すると、光源はＬＥＤ光源やＥＬ光源などの拡散光源であるため、導光板バックライト光源とは出射角分布が異なり、上記特許文献１に具体的に記載されるような１５〜４５°のテーパー角の微小立体からなる光学素子では効率が悪い。したがって、ＬＥＤヘッド方式の場合に、ＬＥＤ光源やＥＬ光源からの光をより有効に、すなわち、より多量にＳＬＡに照射できるレンズアレイシートが望まれている。また、ＳＬＡの本数を減少するとともに、ＳＬＡを構成するレンズの直径を小さくすれば、画像形成装置を小型化できる。
【０００５】
一方、レンズアレイシートのような成形品は、光源の微細化や光利用効率の向上の要求などに伴って、高アスペクト比でかつ微細な突起構造を有することが求められている。このような成形品を高い精度で製造することは従来の技術では困難になってきている。
【０００６】
既存の精密なプラスティックレンズを製造する方法として、レンズの形状の金属雌型に、熱溶融樹脂を一定の温度及び圧力の条件下に導入し、冷却する、いわゆるインジェクションモールド法がある（例えば、特許文献３参照）。また、金属型に製品の材料となる光硬化性ポリマーを充填し、硬化用光に対して透明である材料で封止し、その面から硬化用光を照射して樹脂を硬化させた後に、型から製品を離型するフォトポリマー法がある。現在、レンズアレイをプラスティックで製造する方法としては、上記のインジェクションモールド法やフォトポリマー法によるプラスティックレンズ製造方法が用いられている。
【０００７】
ところが、レンズアレイを構成する光学素子の形状が微小な構造であり、それらの配列密度が高くそれらのアスペクト比が高い場合には、樹脂充填と離型性の問題から上記の手法を取ることができなくなる。すなわち、光学素子のレンズの形状が一般的な球面レンズや非球面レンズではない場合や、光学素子の形状がテーパー角を有する錐型であり、そのアスペクト比が高くかつナノメートルからミクロン単位の微小な構造をもつ場合には、充填樹脂粘度は温度を上げても高く、成形後に樹脂と金属型がファスナ状に組み合うことから、成形した樹脂全体を離型することが困難になる現象が起きていた。離型性を良くするために、離型材としてフッ素系樹脂やシリコーン樹脂により金型表面にコーティングを施すことがなされてきたが、柔軟性をもち、小テーパー角で、高アスペクト比で高密度配列の突起状微小素子を有するレンズアレイでは離型が容易ではなかった。
【特許文献１】
特開平１０−２５３８０８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平８−２２１０１３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開２００１−３８７７３号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の１つの目的は、ＬＥＤ光源やＥＬ光源からの光などのような拡散光を有効に集束することができるレンズアレイシートを提供することである。また、本発明の他の目的は、高アスペクト比でかつ微細な突起構造を高密度で有するレンズアレイシートなどを製造するのに適した成形方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様によると、透明な基材と、前記基材の表面に設けられ、前記基材の外部に向かうにつれて先細になった透明な直錐台からなる複数の受光部と、前記受光部と対向して前記基材の裏面にそれぞれ配置された複数の集束レンズ部とを備えるレンズアレイシートであって、
前記直錐台の側面が、中心軸線に対して０°より大きく１５°未満のテーパ角をなして形成され、且つ、前記直錐台の切り口の最小長さ（Ｄ）に対する高さ（Ｈ）の割合であるアスペクト比（Ｈ／Ｄ）が、０より大きく１０以下である、レンズアレイシートが提供される。
このようなレンズアレイシートでは、ＬＥＤ光源やＥＬ光源からの光などの拡散光を効率的に集束することができる。したがって、このような光源を画像形成用光源として用いた画像形成装置において、かかる光源からの光を集束するために上記レンズアレイシートを使用すると、光利用効率が高まるために、画像形成装置の結像レンズ系を構成する自己焦点レンズアレイの本数を低減することができる。
【００１０】
本発明の別の態様によると、融解性の成形型の内面に、フッ素系材料を被覆する工程と、前記成形型にエネルギ線硬化性樹脂を充填する工程と、前記エネルギ線硬化性樹脂にエネルギ線を照射する工程と、前記成形型を融解させる工程とを備える成形方法が提供される。
このような成形方法は、高アスペクト比でかつ微細な突起構造を有するレンズアレイシートの製造に適し、高い精度をもって成形することができかつ容易に離型を行うことができる。
なお、本明細書において、用語「融解性」とは、固体物が熱によって液状になる「溶融性」または液体にひたされて、液状になる「溶解性」を意味する他、「生分解性」を含むものと定義される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のレンズアレイシートは拡散光源からの出射光を光学素子の直錐台と外界（例えば、空気）との界面で全反射させ、その反射光をレンズ部方向に指向させ、集束レンズ部で集束することを基本原理とする。集束された光は拡散による損失を最小にしてＳＬＡに入射させることを可能にする。
【００１２】
各光学素子は、以下のとおりに設計される。図１は、屈折率ｎ１の外界（例えば、空気であり、空気の屈折率＝１）から屈折率ｎ２の光学素子へ入射角θで入射する光の進路の模式図を示している。入射した光の光学素子内での屈折角をφとした場合、光学素子を出て行く光が中心軸線に対して平行になるような場合のテーパー角αは以下のとおりに概算される。
【００１３】
テーパー角α≒φ／２＝arcsin((n1/n2)sinθ)/2
【００１４】
したがって、最大強度光の入射光がθである場合、上記式により算出されるテーパー角αが最も光損失の少ない構成となる。例えば、本発明では、ＬＥＤ光源やＥＬ光源の拡散光の場合、αは０°より大きく、１５°未満であることが望ましいことが判明した。
【００１５】
図２は本発明のレンズアレイシートの１態様の断面図を示している。レンズアレイシート１は基材６上に直角錐台、直円錐台又は直楕円錐台などの直錐台２からなる受光部７と、基材６の反対側の直錐台２に対応する位置に集束レンズ部３を有する光学素子４を複数含む。このように、基材は６それぞれの光学素子４を連結する接続部５を構成している。図３は光学素子の断面図を示している。図３（ａ）は集束レンズ部にフレネルレンズを用いた態様、図３（ｂ）は集束レンズ部に球面レンズを用いた態様をそれぞれ示している。光学素子の上面部は光源と接する部分であり、その長さ（d1）は光源とほぼ同じ大きさとし、形状は多角形、円又は楕円形である。なお、長さ(d1)は切り口の最小長さを意味する。本明細書中において、用語「切り口の最小長さ」とは、光学素子の上面部を構成する直錐台の切り口を包囲する最小の矩形の最小の長さを意味する。したがって、切り口が円形の場合には円の直径であり、楕円形の場合には短軸径であり、正三角形の場合には一辺の長さであり、正方形の場合には一辺の長さである。なお、正三角形以外の三角形の場合には、３辺のうちの最も短い辺の長さと、各頂点から対辺への垂直線のうちの最も短い長さとを比較したときの短いほうの長さである。さらに、正方形以外の四角形の場合には、４辺のうちの最も短い辺の長さと、２つの対角線のうちの短いほうの長さとを比較したときの短いほうの長さである。ＬＥＤ光源やＥＬ光源では、長さ（d1）は通常、数百ナノメートルから数百マイクロメートルである。直錐台の高さ(h1)はアスペクト比（h1／d1)でd1と関係付けられる。アスペクト比は光の指向性を上げるためにできるだけ大きいことが望ましいが、画像形成装置などの装置内において、隣接する光源に対応する光学素子と重なるという幾何学的な制約から、通常、０より大きく１０以下であり、好ましくは３〜５であり、最も好ましくは約５である。
【００１６】
光学素子を構成する集束レンズ部は、直錐台で指向した光をさらに絞って、ＳＬＡ受光面などの光利用面に有効に集束できる焦点距離を有するものであればよい。形状は、フレネルレンズ、球面レンズ、非球面レンズ又はシリンドリカルレンズ、例えばシリンドリカルレンズのそれぞれが互いに並行に配列されて構成されるレンチキュラーレンズなどがある。焦点距離は受光面に合わせて、厚さh2、又は、h3と曲率半径Ｒで設計される。
【００１７】
本発明のレンズアレイシートの材料としては、ＬＥＤ光源やＥＬ光源などの光源波長に対して透明であればよく、特に限定されるものではない。材料としてはガラス、プラスティック材料が挙げられるが、加工性の観点からプラスティック材料が好ましい。好適なプラスティック材料としてはアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。
【００１８】
製造方法としては、リソグラフィー法や成形型による方法がある。成形型による方法の場合として、金型を用いた熱可塑性樹脂での複製、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂での複製を用いることができる。さらに、レンズアレイシート形成には、直錐台のような突起構造のアレイを有するシート（受光部と透明基材とが一体となったもの）と、レンズ部のアレイを有するシート（集束レンズ部と透明基材とが一体となったもの）を別々に製造し、それらを貼り合わせることによる方法がある。また、透明基材に予めレンズアレイを形成し、そのレンズアレイに位置合わせして、光硬化性樹脂を入れた成形型を接触させ、レンズアレイ側から硬化エネルギ線を露光硬化させ、一体化する製造方法もある。
【００１９】
また、本発明のレンズアレイシート、特に高アスペクト比でかつ微細な突起構造を連続的にもつレンズアレイシートの製造においては、金型を用いた熱可塑性樹脂での複製を試みようとしても、突起構造の先端まで十分に樹脂が入り込まず、型の形状を正確に取ることができないことがある。また、金型を用いた熱硬化性樹脂での複製では、離型材としてフッ素系樹脂やシリコーン樹脂により金型を処理しても、高アスペクト比でかつ微細な突起構造が離型時に破損することがある。
【００２０】
今回、高アスペクト比でかつ微細な突起構造をもつレンズアレイシートのような成形品の製造には以下の方法が好適に使用できることも見出した。すなわち、本発明によると、融解性の成形型の内面に、フッ素系材料を被覆する工程（ａ）と、前記成形型にエネルギ線硬化性樹脂を充填する工程（ｂ）と、前記エネルギ線硬化性樹脂にエネルギ線を照射する工程（ｃ）と、前記成形型を融解させる工程（ｄ）とを備える成形方法が提供される。エネルギ線としては、紫外線、電子線、ｘ−線、γ−線などを用いることができる。
【００２１】
以下において、本発明の方法によるレンズアレイシートの製造を詳説する。図４はレンズアレイシートの成形の工程図を示す。図４(i)は直錐台からなる受光部と集束レンズ部とを一体で成形する場合の工程図を示し、図４(ii)は、受光部と集束レンズ部をそれぞれ別個に成形し、その後、それらをラミネートする場合の工程図を示している。
まず、製造しようとする突起状レンズが配列したレンズアレイの雌型として成形型を形成する。成形型は融解性材料、例えば溶融性、溶解性又は生分解性の材料から形成される。成形型は、例えば、蝋又は水溶性樹脂であってよく、樹脂硬化後に熱や１００℃以下の熱水で溶解洗浄して除去されうるものが望ましい。蝋型は結晶性が低く、表面の滑らかなものがよく、そのため、急冷して作られたものが望ましい。蝋としてはパラフィンワックス、微結晶ワックスなどの合成蝋や木蝋や蜜蝋などの自然蝋、又は、それらにフィラーなどの他の物質を混入したワックスがある。また、成形性の問題から、体積収縮率の小さい蝋が望ましい。また、水溶性樹脂としてはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）もしくはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などが挙げられる。また、生分解性材料としてはポリ乳酸などの生分解性樹脂が挙げられる。成形型は、レンズアレイの雌型の削り出しや金型からの複製により形成することができる。成形型が紫外線などのエネルギ線に対して透明である場合には、後述する樹脂硬化工程（ｃ）において、成形型を通してエネルギ線を照射することができるので好ましい。
【００２２】
被膜コーティング工程（ａ）において、フッ素系化合物コーティングを成形型の表面に形成する。このような被膜コーティングは次の工程での樹脂インジェクション時に低粘度のエネルギ線硬化性樹脂が成形型に溶け込むのを防ぐように作用する。フッ素系化合物としては、できるだけ多くのフルオロアルキル基、好ましくはパーフルオロアルキル基を有するアルコール、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどが望ましく、また、揮発性の高いフッ素系エーテル溶剤で希釈できることも望ましい。具体的には、例えば、パーフルオロアルキル基含有化合物を数〜数十ナノメートルの厚さでディッピング、噴霧、ハケなどの適切な手法で塗布し、コーティングを形成する。コーティングを薄くするために、ヒドロフルオロエーテル類（ＨＦＥ）などのフッ素系エーテル溶剤中の溶液として被膜を形成することが望ましい。
【００２３】
樹脂インジェクション工程（ｂ）において、導入条件下で成形型の突起構造の先端にまで濡れ広がるのに十分に低い粘度のエネルギ線硬化性樹脂材料を成形型にインジェクションする。例えば、室温（約２５℃）などの樹脂導入温度で粘度が約１００〜１０００ｃｐである光硬化性モノマー、又は、このようなエネルギ線硬化性モノマーとエネルギ線硬化性オリゴマーとの混合物を含む硬化性樹脂材料を減圧下に流し込む。その際、硬化性樹脂材料が漏れ出さないように金属又はエネルギ線をとおすケースの中に入れてもよい。また、硬化性樹脂材料としては硬化後に透明である材料が選択され、つまり、色数（ＡＰＨＡ）は小さいほどよく、１００以下であることが望ましい。具体的には、アクリレートモノマーもしくはオリゴマーが好ましい。紫外線などの光を硬化のためのエネルギ線として用いる場合には硬化性樹脂材料は光開始剤を含み、光開始剤は、通常、モノマーもしくはオリゴマーの重量基準で０．０５〜１％で用いられる。開始剤は硬化光の波長に合わせて選択し、例えば、ダロキュア（商標）、イルガキュアー（商標）（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製）などを用いることができる。
【００２４】
必要に応じて、封止材ラミネーション工程（ｂ’）において、ガラスやポリエチレテレフタレート（ＰＥＴ）などのエネルギ線に対して透明な材料で封止する。このような封止材には上記と同様に被膜コーティングを施してもよい。封止材による封止により、次の工程において冷水中で硬化を行う場合に硬化性樹脂への水の浸入を防止することもできる。ここで、図４(i)に示すように、封止材として集束レンズ部に対応した形状のものを用いれば、受光部と集束レンズ部とを一体で成形することができる。なお、電子線により硬化を行う場合にはこの工程は省略される。
【００２５】
樹脂硬化工程（ｃ）において、エネルギ線を照射して樹脂を硬化させる。紫外線による場合には上記開始剤の選択波長に合わせて、１０〜５０ｍＪ／ｃｍ^２の照射量で数回照射し、樹脂を硬化させる。重合時の発熱による成形型の融解を防止するために、例えば、冷水中で光照射を行うなど、冷却しながら全体が硬化するまで樹脂硬化を行う。
【００２６】
離型工程（ｄ）において、成形型を除去する。成形型は温水で流しとるか、又は硬化した樹脂と反応しない溶剤で流しとる。その際、界面活性剤を適量混合してもよい。界面活性剤は親水性の高いものが望ましく、カチオン、アニオン、ノニオン系の界面活性剤のいずれであってもよい。ノニオン系界面活性剤としてはノニポール、イオネット、オクタポール（三洋化成株式会社製）などがある。
【００２７】
以上により、図４(i)の場合には、レンズアレイシートが完成する。また、図４(ii)の場合には、突起構造のアレイを有するシートが形成される。この場合、上記と全く同様にして集束レンズ部のアレイを有するシートを形成し、上記の突起構造のアレイを有するシートと貼り合わせると、レンズアレイシートが完成する。なお、集束レンズ部のアレイを有するシートはアスペクト比が低いので、金属型でのインジェクションモールディング法などの通常の方法を用いて形成してもよい。
【００２８】
本発明のレンズアレイシートは、電子画像形成装置におけるＥＬ光源やＬＥＤ光源からの光を集束することに加えて、ＥＬ光源やＬＥＤ光源を用いた画像表示装置における光の集束にも利用できる。これにより、輝度を高めることができ、消費電力の削減の効果がある。また、そのほかにも、自動車のリアランプやサイドランプに用いて、視認性を高めたり、或いは住宅照明のカバーとして用いて、照度向上及び消費電力削減を図ることもできる。
【００２９】
なお、本発明の成形方法は、レンズアレイシートを製造することに限られない。例えば、成形材料を弾性体又は粘弾性体（例えば、ゴム系物質）に置き換えて、アスペクト比の高い突起を表面にもった弾性体又は粘弾性体シートを製造することも可能である。また、本発明の範囲と趣旨を損なわないかぎり、本発明の成形方法により、上記のレンズアレイシート以外に、高アスペクト比の微小突起を高密度で有する成形品（例えば、メカニカルファスナー、給紙ローラに適用可能な摩擦制御材など）を製造することができる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
１．予備設計
複写機における実際のＥＬ光源−自己焦点レンズアレイ（ＳＬＡ）−感光ドラムの配置を基に、ＥＬ光源の直下にレンズアレイシートを配置した場合のＳＬＡ受光部における強度をシミュレートし、好適なレンズアレイシートを予備設計した。図５はＥＬ光源−レンズアレイシート−ＳＬＡ−感光ドラムの構成図を示し、図６はＥＬ光源−レンズアレイシートの拡大断面図を示す。支持体１２上に配置されたＥＬ発光部１１から出射される光はレンズアレイシート１をとおして集束され、自己焦点レンズアレイ（ＳＬＡ）１３に入射し、その後、ＳＬＡ１３を出て感光ドラム１４を照射するようになっている。設計にはラムダ・リサーチ社（Lambda Research Corporation）の光線追跡ソフトウェアであるトレースプロ（TracePro）（商標）を利用した。直錐台のアスペクト比を５とし、直錐台のテーパー角α、集束レンズ部の曲率半径（Ｒ）対直錐台の切り口の最小長さ（ｄ１）の比（Ｒ／ｄ１）を変化させたときのレンズアレイシートの光強度を算出している。なお、レンズアレイを構成する材料の屈折率は１．５とした。図７は直錐台のみを有するレンズアレイシートを装着した場合のテーパー角αに対する光強度のグラフを示している。図８は、直錐台のテーパー角αが４°のレンズアレイシート、１４°のレンズアレイシート、集束レンズ部のみのレンズアレイシートを装着した場合において、レンズ部のＲ／ｄ１を変化させたときの光強度のグラフを示している。なお、強度はレンズアレイシートを装着した場合のＳＬＡ受光量を、レンズアレイシートを装着しない場合のＳＬＡ受光量で除算した規格化強度（Normalized Intensity)として示している。図７及び８の結果から、特定のテーパー角αの直錐台と集束レンズ部の組み合わせにより、集光効率が著しく高められることがわかった。
【００３１】
２．レンズアレイシートの試作
上記の形状設計を基に、３種類の光学素子をアクリル樹脂（屈折率ｎ＝約１．５）で相似拡大して試作した。アクリル角材を切削加工し、バッフィング仕上げで鏡面仕上した。
光学素子１：直円錐台はテーパー角α＝１４°、アスペクト比５、ｄ１＝１０ｍｍ（円形面）であり、レンズ部は有しない。
光学素子２：直円錐台はテーパー角α＝１４°、アスペクト比５、ｄ１＝１０ｍｍ（円形面）であり、レンズ部は厚さ５ｍｍ、Ｒ＝４０ｍｍの球面レンズである。
光学素子３：直円錐台はテーパー角α＝３０°、アスペクト比５、ｄ１＝１０ｍｍ（円形面）であり、レンズ部は有しない。
【００３２】
マール（Marl）社製の赤色ＬＥＤ（全出射角１２０°、最大強度光の入射角θ≒３０°）を光源とし、トプコン(Topcon)社製輝度計ＢＭ−９ＭＥを光量計測器として使用した。システム構成を図５に合わせて配置し、光強度を計測した。計測結果を図９に示す。なお、光強度は上記と同様に規格化強度として示している。光学素子２の場合には、光学素子３の場合と比較して、３．８倍受光面に光が集まることが判る。また、特開平１０−２５３８０８号公報において記載されている１５°〜４５°のテーパー角を有する光学素子ではＥＬやＬＥＤ光源にとっては広すぎ、全反射角が光源に合っていないため、効率よく出射方向に光線が指向せず、集光効率が低くなっていることが判る。
【００３３】
実施例２
レンズアレイシートの製造
以下に、高アスペクト比で微細な突起構造を有するシートの製造を例示する。詳細には、一辺が約２５０μｍの正方形底面、一辺が約１５０μｍの正方形上面、高さが５５０μｍ（アスペクト比３．７）である突起が１５０μｍの間隔の接続部で連結して配列した構造を有するシートを以下のとおりに製造した。
【００３４】
融点が７０℃であるパラフィンワックスから形成された蝋型に、離型材としてＣ_８パーフルオロ類（製品名ＺｏｎｙｌＦＳＮ（Ｄｕｐｏｎｔ社製）のＣ_８パーフルオロオキサイド化合物）を塗布した。次に、樹脂材料としてのハイドロエチルアクリレート（９９．９５重量比）に光開始剤としてのダロキュアー１１７３（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製）（０．０５重量比）を添加した重合性樹脂材料を常温において減圧下に上記蝋型に流し込み、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムで封止した。紫外線光（波長約３７０ｎｍ）を照射量６０ｍＪ／ｃｍ^２で３回、水冷しながら照射し、重合性樹脂材料を重合し硬化させた。蝋型を熱で溶融させた後、約７０℃の温水で洗浄した。得られたシートを光学顕微鏡写真で観察したところ、突起の先端まで樹脂が入り、型の形状を正確に取ることができた。また、離型も容易に行えた。
また、突起構造に対応した位置にレンズ部を有するシートをさらに形成し、上記シートと貼り合わせることにより、レンズアレイシートを得ることができる。
【００３５】
比較例
上記の実施例２における蝋型と同一の形状を有するシリコーン型に熱可塑性樹脂であるセプトン２０６３（クラレ株式会社製）を２０５℃の温度で約３７ＭＰａの圧力をかけながら充填した。これを冷却して固化した後に離型した。このようにして得られたシートを光学顕微鏡写真で観察したところ、突起の先端に気泡が入り、先端がくぼんだ形状を有する突起構造となり、成形がうまくできなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のレンズアレイシートでは、ＬＥＤ光源やＥＬ光源からの光などの拡散光を効率的に集束することができる。したがって、光利用効率が高まる。その結果、画像形成装置における結像レンズ系を構成する自己焦点レンズアレイの本数を低減することができる。また、本発明の成形方法は、高アスペクト比でかつ微細な突起構造を有するレンズアレイシートなどの成形品の離型に優れ、また、その成形品を高い精度をもって複製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】屈折率ｎ１の外界から屈折率ｎ２の光学素子へ入射角θで入射する光の進路の模式図を示している。
【図２】本発明のレンズアレイシートの１態様の断面図を示す。
【図３】光学素子の断面図を示す。図３（ａ）はレンズ部にフレネルレンズを用いた態様、図３（ｂ）はレンズ部に球面レンズを用いた態様をそれぞれ示している。
【図４】レンズアレイシートの成形の工程図を示す。
【図５】ＥＬ光源−レンズアレイシート−ＳＬＡ−感光ドラムの構成図を示す。
【図６】ＥＬ光源−レンズアレイシートの拡大断面図を示す。
【図７】テーパー角αに対する光強度のグラフを示す。
【図８】レンズ部の曲率を変化させたときの光強度のグラフを示す。
【図９】実施例において試作したアクリル樹脂からなる光学素子の各々の光強度の計測結果を示す。
【符号の説明】
１…レンズアレイシート
２…直錐台
３…集束レンズ部
４…光学素子
５…接続部
６…基材
７…受光部
１１…ＥＬ発光部
１２…支持体
１３…ＳＬＡ（自己焦点レンズアレイ）
１４…感光ドラム

Claims

透明な基材と、
前記基材の表面に設けられ、前記基材の外部に向かうにつれて先細になった透明な直錐台からなる複数の受光部と、
前記受光部と対向して前記基材の裏面にそれぞれ配置された複数の集束レンズ部と、
を備えるレンズアレイシートであって、
前記直錐台の側面が、中心軸線に対して０°より大きく１５°未満のテーパ角をなして形成され、且つ、
前記直錐台の切り口の最小長さ（Ｄ）に対する高さ（Ｈ）の割合であるアスペクト比（Ｈ／Ｄ）が、０より大きく１０以下である、
レンズアレイシート。
前記受光部が前記基材と一体になっている、請求項１に記載のレンズアレイシート。
前記直錐台が直角錐台、直円錐台又は直楕円錐台である、請求項１に記載のレンズアレイシート。
前記集束レンズ部が前記基材と一体になっている、請求項１に記載のレンズアレイシート。
前記集束レンズ部が球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ又はシリンドリカルレンズである、請求項１に記載のレンズアレイシート。
前記シリンドリカルレンズのそれぞれが、前記基材と一体になって互いに並行に配列され、レンチキュラーレンズを構成する、請求項５に記載のレンズアレイシート。
前記基材、前記受光部及び／又は前記集束レンズ部が、エネルギ線硬化性樹脂からなる、請求項１に記載のレンズアレイシート。
前記エネルギ線硬化性樹脂がアクリル樹脂である、請求項７に記載のレンズアレイシート。
融解性の成形型の内面に、フッ素系材料を被覆する工程と、
前記成形型にエネルギ線硬化性樹脂を充填する工程と、
前記エネルギ線硬化性樹脂にエネルギ線を照射する工程と、
前記成形型を融解させる工程と、
を備える成形方法。
前記成形型が溶融性材料からなる、請求項９に記載の成形方法。
前記成形型が溶解性材料からなる、請求項９に記載の成形方法。
前記溶解性材料が水溶性材料を含む、請求項１１に記載の成形方法。
前記成形型は請求項１記載のレンズアレイシートの形状に対応している、請求項９〜１２のいずれか１項記載の成形方法。