JP2010060970A - ラインヘッド、ラインヘッド用レンズアレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の表面で液体状の光硬化性樹脂をはじいてしまい、レンズを形成するための金型の凹部に満たされた液体状の光硬化性樹脂の部分に気泡が入ってしまう。そのため、光硬化性樹脂が硬化して形成されたレンズ内に気泡が入ってしまうという課題がある。
【解決手段】第１の方向に凹部が形成されたレンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０と基板としてのレンズ基板４３１と光硬化性樹脂ＪＳとを封入した密閉容器９０２内を減圧する減圧工程と、第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１とによって光硬化性樹脂ＪＳを挟むようにして光硬化性樹脂ＪＳに圧力をかける圧力工程と、光硬化性樹脂ＪＳに紫外線を照射することにより光硬化性樹脂ＪＳを硬化させてレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを形成する硬化工程と、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを第４世代ニッケル型３６０から離す離型工程と、を含む。
【選択図】図１３

Description

本発明は、潜像担持体の被走査面に対して光を走査するラインヘッド、レンズアレイおよびその製造方法に関する。

潜像担持体である感光体の被走査面に対して光を走査して潜像を形成するラインヘッドは、画像形成装置である電子写真式プリンタの光源として使用されている。
ラインヘッドとしての光プリンタヘッドは、複数の発光素子グループが載置されたヘッド基板と発光素子グループに対応したレンズ部を有するレンズアレイとを備えている。ヘッド基板とレンズアレイの熱膨張係数が異なると、熱が印加されたとき、発光素子グループと対応するレンズ部との間に位置ずれを生じ、感光体の被走査面に鮮明で正確な潜像を形成するのが難しい。ヘッド基板としては、ガラス基板が多く用いられている。

ラインヘッドであるＬＥＤアレイ、ラインヘッドレンズアレイであるマイクロレンズアレイおよびその型の製造方法として、ガラスのレンズ基板上に樹脂レンズ部を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、フォトリソグラフィーと電鋳により型を形成し、光硬化性樹脂を用いてガラス基板上にレンズ部を形成する。
マイクロレンズアレイおよびその製造方法として、マイクロレンズを形成した樹脂膜をガラスまたは透光性樹脂からなる基板部に接合する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、切削により加工された原型から電鋳により金型を作り、光硬化性樹脂を用いてガラス基板上にレンズ部を形成する。
マイクロレンズアレイに形成されたレンズ部の形成時に光硬化性樹脂が収縮し形状が変化して面精度が劣化する。そこで、収縮率が小さい光硬化性樹脂を用いることにより形状の変化を小さくして面精度の劣化を抑制する。しかし、収縮率が小さい光硬化性樹脂を用いると、光硬化性樹脂が金型から離れる離型性が低下してしまう。

特開２００５−２７６８４９号公報（７頁および８頁、図９〜図１３） 特開２００２−１２２７０６号公報（６頁、図６および図７）

そこで、金型に撥水処理を行って、離型性の低下を抑制する。しかしながら、撥水処理を行うと、金型の表面で液体状の光硬化性樹脂をはじいてしまい、レンズ部を形成するための金型の凹部に満たされた液体状の光硬化性樹脂の部分に気泡が入ってしまう。そのため、光硬化性樹脂が硬化して形成されたレンズ部内に気泡が入ってしまうという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］第１の方向に凹部が形成されたレンズアレイの型と基板と光硬化性樹脂とを封入した密閉容器内を減圧する減圧工程と、前記レンズアレイの型と前記基板とによって前記光硬化性樹脂を挟むようにして前記光硬化性樹脂に圧力をかける圧力工程と、前記光硬化性樹脂に紫外線を照射することにより前記光硬化性樹脂を硬化させて前記レンズアレイを形成する硬化工程と、前記レンズアレイを前記レンズアレイの型から離す離型工程と、を含むことを特徴とするレンズアレイの製造方法。

この適用例によれば、減圧工程では、第１の方向に凹部が形成されたレンズアレイの型と基板と光硬化性樹脂とを封入した密閉容器内を減圧する。これにより、光硬化性樹脂内に気泡が入ることを抑制できる。従って、光硬化性樹脂が硬化することによって形成されるレンズ内に気泡が入ることを抑制できる。

［適用例２］前記凹部は撥水処理されている上記記載のレンズアレイの製造方法。
この適用例によれば、撥水処理されたレンズアレイの型の凹部の表面によって、光硬化性樹脂をはじいたときに、光硬化性樹脂内に気泡が入ることを抑制できる。従って、凹部が撥水処理されたレンズアレイの型を用いてレンズアレイを形成しても、光硬化性樹脂が硬化することによって形成されるレンズ部内に気泡が入ることを抑制できる。

［適用例３］前記凹部は２次元状に配置されている上記記載のレンズアレイの製造方法。

この適用例によるレンズアレイの型で形成された、２次元状に配置されたレンズ部を有するレンズアレイにおいて、レンズ部内に気泡が入ることを抑制できる。

［適用例４］前記光硬化性樹脂の収縮率は３％以下である上記記載のレンズアレイの製造方法。

この適用例によるレンズアレイの型で形成されたレンズアレイに設けられたレンズの面精度が低下することを抑制できる。

［適用例５］前記圧力工程における前記レンズアレイの型と前記基板との距離は、前記凹部の最深部と前記基板との距離の４分の１から２分の１の距離の範囲である上記記載のレンズアレイの製造方法。

この適用例によるレンズアレイの型で形成されたレンズアレイに設けられたレンズの面精度が低下することを抑制できる。

［適用例６］上記記載のレンズアレイの製造方法で形成されたことを特徴とするレンズアレイ。

この適用例によれば、前述の効果を達成できるレンズアレイが得られる。

［適用例７］基板上にレンズ部を有する樹脂層が形成され、レンズ部が形成されていない位置の前記樹脂層の厚さが、レンズ部の頂点が形成されている位置の前記樹脂層の厚さの４分の１から２分の１の厚さの範囲であることを特徴とするレンズアレイ。

この適用例によれば、レンズアレイに設けられたレンズの面精度が低下することを抑制できる。

［適用例８］上記記載のレンズアレイと、前記レンズアレイで結像される光を発光する発光素子が設けられたヘッド基板と、を備えたことを特徴とするラインヘッド。

この適用例によれば、前述の効果を達成できるラインヘッドが得られる。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態）

図１は画像形成装置１の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置１の電気的構成を示す図である。この装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピューターなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリなどを有するメインコントローラＭＣに与えられると、このメインコントローラＭＣはエンジンコントローラＥＣに制御信号などを与えるとともに画像形成指令に対応するビデオデータＶＤをヘッドコントローラＨＣに与える。また、このヘッドコントローラＨＣは、メインコントローラＭＣからのビデオデータＶＤとエンジンコントローラＥＣからの垂直同期信号Ｖｓｙｎｃおよびパラメータ値とに基づき各色のラインヘッド２９を制御する。これによって、エンジン部ＥＧが所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。

この実施形態にかかる画像形成装置１が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラＭＣ、エンジンコントローラＥＣおよびヘッドコントローラＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット７、転写ベルトユニット８および給紙ユニット１１もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、２次転写ユニット１２、定着ユニット１３、シート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット１１は、ハウジング本体３に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット１１および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

画像形成ユニット７は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーションＹ（イエロー用）、Ｍ（マゼンタ用）、Ｃ（シアン用）、Ｋ（ブラック用）を備えている。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され回転方向Ｄ２１の方向に所定速度で回転駆動される。これにより感光体ドラム２１の表面が副走査方向に搬送されることとなる。また、感光体ドラム２１の周囲には、回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作及びトナー現像動作が実行される。したがって、カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８が有する転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、モノクロモード実行時は、画像形成ステーションＫで形成されたトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する。なお、図１において、画像形成ユニット７の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号をつけて、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。

帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って感光体ドラム２１に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を帯電させる。

ラインヘッド２９は、感光体ドラム２１の軸方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に配列された複数の発光素子を備えるとともに、感光体ドラム２１から離間配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に対して光を照射して該表面に潜像を形成する。なお、この実施形態では、各色のラインヘッド２９を制御するためにヘッドコントローラＨＣが設けられ、メインコントローラＭＣからのビデオデータＶＤと、エンジンコントローラＥＣからの信号とに基づき各ラインヘッド２９を制御している。すなわち、この実施形態では、画像形成指令に含まれる画像データがメインコントローラＭＣの画像処理部５１に入力される。そして、該画像データに対して種々の画像処理が施されて各色のビデオデータＶＤが作成されるとともに、該ビデオデータＶＤがメイン側通信モジュール５２を介してヘッドコントローラＨＣに与えられる。また、ヘッドコントローラＨＣでは、ビデオデータＶＤはヘッド側通信モジュール５３を介してヘッド制御モジュール５４に与えられる。このヘッド制御モジュール５４には、上記したように潜像形成に関連するパラメータ値を示す信号と垂直同期信号ＶｓｙｎｃがエンジンコントローラＥＣから与えられている。そして、これらの信号およびビデオデータＶＤなどに基づきヘッドコントローラＨＣは各色のラインヘッド２９に対して素子駆動を制御するための信号を作成し、各ラインヘッド２９に出力する。こうすることで、各ラインヘッド２９において発光素子の作動が適切に制御されて画像形成指令に対応する潜像が形成される。

そして、この実施形態においては、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を感光体カートリッジとしてユニット化している。また、各感光体カートリッジには、該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラＥＣと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラＥＣに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。

現像部２５は、その表面にトナーが担持する現像ローラ２５１を有する。そして、現像ローラ２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラ２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ２５１から感光体ドラム２１に移動してラインヘッド２９により形成された静電潜像が顕在化される。

このように上記現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１に搬送された後、後に詳述する転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する１次転写位置ＴＲ１において転写ベルト８１に１次転写される。

また、この実施形態では、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ２１の１次転写位置ＴＲ１の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラム２１の表面に当接することで１次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。

転写ベルトユニット８は、駆動ローラ８２と、駆動ローラ８２の左側に配設される従動ローラ８３（ブレード対向ローラ）と、これらのローラに張架され図示矢印Ｄ８１の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、感光体カートリッジ装着時において各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の１次転写ローラ８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを備えている。これらの１次転写ローラ８５は、それぞれ１次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。そして、後に詳述するように、カラーモード実行時は、図１に示すように全ての１次転写ローラ８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋを画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に１次転写位置ＴＲ１を形成する。そして、適当なタイミングで上記１次転写バイアス発生部から１次転写ローラ８５に１次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する１次転写位置ＴＲ１において転写ベルト８１表面に転写してカラー画像を形成する。

一方、モノクロモード実行時は、４個の１次転写ローラ８５のうち、カラー１次転写ローラ８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃをそれぞれが対向する画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間させるとともにモノクロ１次転写ローラ８５Ｋのみを画像形成ステーションＫに当接させることで、モノクロ画像形成ステーションＫのみを転写ベルト８１に当接させる。その結果、モノクロ１次転写ローラ８５Ｋと画像形成ステーションＫとの間にのみ１次転写位置ＴＲ１が形成される。そして、適当なタイミングで１次転写バイアス発生部からモノクロ１次転写ローラ８５Ｋに１次転写バイアスを印加することで、感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、１次転写位置ＴＲ１において転写ベルト８１表面に転写してモノクロ画像を形成する。

さらに、転写ベルトユニット８は、モノクロ１次転写ローラ８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラ８２の上流側に配設された下流ガイドローラ８６を備える。また、この下流ガイドローラ８６は、モノクロ１次転写ローラ８５Ｋが画像形成ステーションＫの感光体ドラム２１に当接して形成する１次転写位置ＴＲ１での１次転写ローラ８５Ｋと感光体ドラム２１との共通内接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。

駆動ローラ８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ８１の方向に循環駆動するとともに、２次転写ローラ１２１のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ８２の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する２次転写バイアス発生部から２次転写ローラ１２１を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、駆動ローラ８２と２次転写ローラ１２１との当接部分（２次転写位置ＴＲ２）へのシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。

給紙ユニット１１は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対８０において給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って２次転写位置ＴＲ２に給紙される。

２次転写ローラ１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、２次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ１３１と、この加熱ローラ１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が２次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラ１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラ１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、２つのローラ１３２１，１３２２により張られた加圧ベルト１３２３を加熱ローラ１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラ１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。

また、この装置では、ブレード対向ローラ８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラ８３に当接することで、２次転写後に転写ベルト８１に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラ８３と一体的に構成されている。したがって、次に説明するようにブレード対向ローラ８３が移動する場合は、ブレード対向ローラ８３と一緒にクリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３も移動することとなる。

以下に、本実施形態におけるラインヘッド２９を図に基づいて詳しく説明する。
図３は、本実施形態にかかるラインヘッド２９の概略斜視図である。また、図４は、ラインヘッド２９を副走査方向ＹＹに切断した断面図である。
図３において、ラインヘッド２９は、主走査方向ＸＸに配列された発光素子グループ４１０を備えている。発光素子グループ４１０は、複数の発光素子４１１を備えている。これらの発光素子４１１から、図４に示したように、帯電部２３により帯電された感光体２Ｙの被走査面である表面２００に対して光が照射され、表面２００に静電潜像が形成される。

図３において、ラインヘッド２９は、主走査方向ＸＸを長手方向である第１の方向ＸＸとするケース４２０を備えるとともに、かかるケース４２０の両端には、位置決めピン４２１とねじ挿入孔４２２が設けられている。かかる位置決めピン４２１を、図示しない感光体カバーに穿設された位置決め孔に嵌め込むことで、ラインヘッド２９が、図４に示した感光体２Ｙに対して位置決めされている。感光体カバーは、感光体２Ｙを覆うとともに感光体２Ｙに対して位置決めされている。また、ねじ挿入孔４２２を介して固定ねじを感光体カバーのねじ孔（図示省略）にねじ込んで固定することで、ラインヘッド２９が感光体２Ｙに対して位置決め固定されている。

図３および図４において、ケース４２０は、感光体２Ｙの表面２００に対向する位置に、結像レンズが配列された２つのレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを重なるように保持するとともに、その内部に、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂに近い順番で、遮光部材４４０および基板としてのヘッド基板４５０を備えている。
ヘッド基板４５０は透明なガラス基板である。ヘッド基板４５０のうら面４５２（ヘッド基板４５０が有する２つの面のうち遮光部材４４０に対向するおもて面４５１とは逆側の面）には、複数の発光素子グループ４１０が設けられている。複数の発光素子グループ４１０は、ヘッド基板４５０のうら面４５２に、図３に示すように、主走査方向ＸＸおよび副走査方向ＹＹに互いに所定間隔だけ離れて２次元的に、並べて配置されている。ここで、発光素子グループ４１０は、図３中の円で囲んだ部分に示すように、複数の発光素子４１１を２次元的に配列することによって構成されている。

本実施形態では、発光素子として有機ＥＬを用いる。つまり、本実施形態では、ヘッド基板４５０のうら面４５２に有機ＥＬを発光素子４１１として配置している。そして、複数の発光素子４１１のそれぞれから感光体２Ｙの方向に射出される光は、ヘッド基板４５０を介して遮光部材４４０へ向かう。
発光素子はＬＥＤであってもよい。この場合、基板はガラス基板でなくてもよく、ＬＥＤは、おもて面４５１に設けることができる。

図３および図４において、遮光部材４４０は、複数の発光素子グループ４１０に対して一対一で対応する複数の導光孔４４１０を備えている。
発光素子グループ４１０に属する発光素子４１１から射出された光は、発光素子グループ４１０に一対一で対応する導光孔４４１０によって、一対のレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂに導かれる。そして、導光孔４４１０を通過した光は、二点鎖線で示すように、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂにより、感光体２Ｙの表面２００にスポットとして結像されることとなる。

図４に示すように、裏蓋４７０が、固定器具４６０によって、ヘッド基板４５０を介してケース４２０に押圧されている。固定器具４６０は、裏蓋４７０をケース４２０側に押圧する弾性力を有するとともに、かかる弾性力により裏蓋４７０を押圧することで、ケース４２０の内部から光が漏れないように、および、ケース４２０の外部から光が侵入しないように密閉している。なお、固定器具４６０は、図３に示すケース４２０の主走査方向ＸＸに複数箇所設けられている。また、発光素子グループ４１０は、封止部材４８０により覆われている。

図５に、レンズアレイ４３０ａの斜視図を、図６に、レンズアレイ４３０ａの主走査方向ＸＸの部分断面図を示した。レンズアレイ４３０ａの構成は、レンズアレイ４３０ｂの構成と同じである。
図６において、レンズアレイ４３０ａは、ベース基板としてのレンズ基板４３１とレンズ層４３２とを備えている。
なお、図３、図４のレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂの固定は、図６のレンズ基板４３１を固定することによって行われている。また、レンズ層４３２がヘッド基板４５０側に配置され、レンズ基板４３１が、感光体２Ｙ側に配置されている。
図６において、レンズ層４３２は、複数のレンズ部４３３を備えている。これらのレンズ部４３３は、以下のように配置されている。

図４において、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂにそれぞれ設けられた図６のレンズ部４３３は一対をなし、相互に図中一点鎖線で示した光軸を共通にする。また、これら一対のレンズ部４３３は、図３に示した複数の発光素子グループ４１０に一対一で対向して配置されている。
各発光素子４１１から射出された光は、二点鎖線で示すようにレンズ部４３３によって感光体２Ｙの表面２００上に結像する。

以下に、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂの製造方法について述べる。図８には、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂの製造方法を表す断面図を示した。図８の工程間を結ぶ矢印は、矢印の始点における原盤を矢印の終点においても同じ原盤を用いることを示す。

図８（ａ）において、基板３００に凹型の面Ｑ０を自由曲面加工機によって形成することによって原盤３１０を得る。自由曲面加工機としては、５軸同時制御のものを用いることができる。

原盤３１０の第１の方向ＸＸの長さは、レンズアレイ４３０の長さの１／３〜１／４の長さとするのが好ましい。例えば、レンズアレイ４３０の長さが３００ｍｍである場合、１００ｍｍ程度の長さとする。

原盤３１０の材質としては、鉄、ステンレス、銅、ニッケル等を用いることができる。加工バイトにダイアモンドを用いる場合、原盤３１０と炭素が反応しないものが好ましく、例えば、ニッケル、無酸素銅が好ましい。また、例えば鉄等の基材にニッケル、無酸素銅をコーティングしたものであってもよい。この場合、ニッケル等の部分を加工する。

図９（ａ）〜（ｄ）は、アライメントマークを形成する方法について説明する図である。図９（ａ）の原盤３１０の凹型の面Ｑ０の周辺における平面に、図に示すようなアライメントマークＺ１を自由曲面加工機によって形成する。

図８（ｂ）は、原盤３１０から第１世代ニッケル型３２０を形成する工程を示す。図８（ｂ）において、原盤３１０から電鋳によりニッケルの層を形成し、凸型の面Ｔ１を有する第１世代ニッケル型３２０を形成する。この電鋳により、図９（ｂ）の第１世代ニッケル型３２０には、原盤３１０のアライメントマークＺ１が転写されてアライメントマークＺ２が形成される。

図８（ｃ）は、第１世代ニッケル型３２０から第２世代ニッケル型３３０を形成する工程を示す。図８（ｃ）において、第１世代ニッケル型３２０から電鋳によりニッケルの層を形成し、凹型の面Ｑ１を備えた第２世代ニッケル型３３０を形成する。この電鋳により、図９（ｃ）の第２世代ニッケル型３３０には、第１世代ニッケル型３２０のアライメントマークＺ２が転写されてアライメントマークＺ３が形成される。本実施形態では、一個の第１世代ニッケル型３２０から３個の第２世代ニッケル型３３０を形成する。

図８（ｄ）は、第２世代ニッケル型３３０の第１の方向ＸＸにおける外周を切断する工程を示す。図８（ｄ）において、３個の第２世代ニッケル型３３０の破線に示す外周をワイヤー放電によって、それぞれ切断する。図９（ｄ）は、１個の第２世代ニッケル型３３０の外周をワイヤー放電によって切断して形成した１個の原盤３３０ａを示す。同様に、残りの２個の第２世代ニッケル型３３０の外周をワイヤー放電によってそれぞれ切断して原盤３３０ｂ、原盤３３０ｃを得る。原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃは、凹型の面Ｑ１を有する。

本実施形態では、外周を切断したが、第１の方向ＸＸにおける両端を切断してもよい。また、図８（ｄ）の原盤３３０ａは、原盤３３０ｂ側すなわち図面右側のみを切断し、原盤３３０ｃは、原盤３３０ｂ側すなわち図面左側のみを切断してもよい。

図８（ｅ）は、原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃをガラス基板５００上に並べる工程を示す。図８（ｅ）において、ガラス基板５００上で原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃを第１の方向ＸＸに並べる。原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃの凹型の面Ｑ１側がガラス基板５００と向き合うように並べる。並べる前に、予め、原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃの凹型の面Ｑ１が形成されている側の面における平面に、紫外線が照射されると接着力がなくなる接着剤を塗布しておく。

図８（ｅ）において、次に、紫外線が照射されると硬化する光硬化性樹脂を、隣接する原盤３３０ａ，３３０ｂとの隙間ＳＫ１、原盤３３０ｂ，３３０ｃとの隙間ＳＫ１に充填する。

図８（ｆ）は、原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃを用いて原盤３４０を形成する工程を示す。図８（ｆ）において、原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃの凹型の面Ｑ１が形成されていない側に、接着剤を塗布して基板６００を接着する。基板６００は、後述する電鋳による熱からの影響を少なくするため、線膨張係数が小さいステンレスが望ましい。

図１０（ａ）は、図８（ｆ）において、ガラス基板５００上に並ぶ原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃを示す図で、図８（ｆ）の図面下側から見た図である。図１０（ａ）に示すように、隣接する原盤３３０ａ，３３０ｂおよび隣接する原盤３３０ｂ，３３０ｃとの隙間ＳＫ１をそれぞれ設けるようにして、ガラス基板５００上に原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃを第１の方向ＸＸに並べる。

ガラス基板５００には、アライメントマークＡＭが形成されている。例えば、ＣＣＤカメラを用いて、アライメントマークＡＭ付近を撮像し、原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃのそれぞれに形成されたアライメントマークＺ３の位置と、ガラス基板５００に形成されたアライメントマークＡＭとの位置が一致するように、ガラス基板５００上に原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃを並べる。このガラス基板５００上の原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃの位置を合わせる工程は、基板６００と原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃとの間に塗布した接着剤が硬化しないうちに行う。

図８（ｆ）において、ガラス基板５００側から紫外線を照射すると、ガラス基板５００と原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃを接着していた接着剤の接着力がなくなるので、ガラス基板５００を原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃから取り外すことができる。また、照射された紫外線により、隙間ＳＫ１に充填された太い実線に示す樹脂が硬化する。

このようにして、基板６００に固定され、図８（ｆ）の太い実線に示す樹脂によって一体となった原盤３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃとによって構成される原盤３４０を形成する。

図８（ｇ）は、原盤３４０から第３世代ニッケル型３５０を形成する工程を示す。図８（ｇ）において、原盤３４０から電鋳によりニッケルの層を形成し、凸型の面Ｔ２を有する第３世代ニッケル型３５０を形成する。

図８（ｈ）は、第３世代ニッケル型３５０からレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを形成するための型を形成する工程を示す。図８（ｈ）において、第３世代ニッケル型３５０から電鋳によりニッケルの層を形成し、凹型の面である凹部Ｑ２を備えた第４世代ニッケル型３６０を形成する。第４世代ニッケル型３６０は、図８（ｉ）において、レンズを形成する凸型の面を有するレンズ部４３３を備えたレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを射出成型によって形成するためのレンズアレイの型となる。

図８（ｅ）の隙間ＳＫ１に充填された光硬化性樹脂が収縮した場合には、電鋳により、原盤３４０から形成した第３世代ニッケル型３５０には、凸状の筋（不図示）が形成される。

図１０（ｂ）は、第４世代ニッケル型３６０を示す図である。図の破線Ｌに示す範囲は、原盤３４０が転写された範囲を示す。電鋳により、凸状の筋を有する第３世代ニッケル型３５０から形成した型としての第４世代ニッケル型３６０には、凹状の筋ＳＪ１が形成される。

図８（ｉ）は、レンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０からレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）を形成する工程を示す。図１０（ｃ）は、レンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）を示す図である。図８（ｉ）において、電鋳により、第４世代ニッケル型３６０から凸型の面を有するレンズ部４３３を備えたレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）を形成する。

電鋳により、図１０（ｂ）の第４世代ニッケル型３６０から形成した図１０（ｃ）のレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）には、凸状の筋ＳＪ２とアライメントマークＺ５が転写されて形成される。

次に、本実施形態で用いるレンズアレイの成型装置について説明する。図１１は、レンズアレイの成型装置の概略図である。レンズアレイの成型装置９００には、ロータリーポンプなどの真空ポンプ（不図示）が備えられ、密閉容器９０２には、真空ポンプからの配管（不図示）が接続されており、真空ポンプによって密閉容器９０２内の気体が排気されて、密閉容器９０２内を減圧することができる。

上プレス可動部保持部９０１は、上プレス可動部９０３を保持する。上プレス可動部９０３の図面下部には、型保持部９０４が備えられ、型保持部９０４の図面下部にはレンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０が備えられる。

上プレス可動部保持部９０１は、矢印に示す図面上下方向に移動することができる。上プレス可動部保持部９０１の移動に伴って、上プレス可動部９０３、型保持部９０４、第４世代ニッケル型３６０は図面上下方向に移動する。上プレス可動部保持部９０１が図面上下方向に移動しても、Ｏリングなどのシール部材（不図示）によって、密閉容器９０２内の密閉性を保持することができる。

密閉容器９０２の図面下部には、下プレス台９０６が備えられ、下プレス台９０６は、たとえば石英ガラスなどの光を透過する透光性部材９０５を保持する。透光性部材９０５の図面下側には、紫外線を照射する紫外線照射ランプ９０７が備えられる。

図１２（ａ）は、レンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０がレンズ基板４３１に接触していない図である。第４世代ニッケル型３６０の図面下部には、凹部Ｑ２が形成されている面から図面上下方向に突起した突起部３６１が形成されている。図１２（ｂ）は、第４世代ニッケル型３６０がレンズ基板４３１に接触している図である。図１１の上プレス可動部保持部９０１が、図面下側に移動し、第４世代ニッケル型３６０の突起部３６１の図面上下方向における下端がレンズ基板４３１に接触すると、第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１との間に、距離Ｄ１に示す隙間が形成される。

図１２（ａ）の距離Ｄ２は、凹部Ｑ２における最深部Ｐ１とレンズアレイの型３６０の図面下方向における突起部３６１の下端との距離を示す。また、距離Ｄ２は、図１２（ｂ）の第４世代ニッケル型３６０がレンズ基板４３１に接触しているとき、凹部Ｑ２における最深部Ｐ１と、レンズ基板４３１との距離となる。

隙間の距離Ｄ１は、距離Ｄ２の４分の１から２分の１であることが望ましい。たとえば、距離Ｄ２が０．２ｍｍであるとき、隙間の距離Ｄ１は０．０５ｍｍから０．１ｍｍである。あるいは、距離Ｄ２が０．５ｍｍであるとき、隙間の距離Ｄ１は０．１２５ｍｍから０．２５ｍｍである。隙間の距離Ｄ１が、距離Ｄ２の２分の１を越えると、図面上下方向の収縮量が大きくなってレンズ部４３３の面精度が低下してしまう場合がある。

次に、本実施形態の製造工程について説明する。本実施形態における図１０（ｂ）のレンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０の凹部Ｑ２側の面は、撥水処理されている。

図７は、本実施形態における工程のフローを示す図である。図１３（ａ）は、減圧工程を説明する図である。図７の減圧工程のステップ１（Ｓ１）では、密閉容器９０２内を真空ポンプによって減圧させる。密閉容器９０２は密閉性が確保され、また、真空ポンプによる排気を続けることによって密閉容器９０２内が減圧状態に保持される。上プレス可動部保持部９０１は、図に示すように、図面上側の位置にある。レンズ基板４３１を透光性部材９０５の上に置き、光硬化性樹脂ＪＳをレンズ基板４３１の型３６０側の面全体に置く。

図１３（ｂ）は、圧力工程と硬化工程とを説明する図である。図７の圧力工程のステップ２（Ｓ２）では、上プレス可動部保持部９０１を、図面下側に移動させ、第４世代ニッケル型３６０と透光性部材９０５の上に置かれたレンズ基板４３１とによって光硬化性樹脂ＪＳを挟むようにして、光硬化性樹脂ＪＳに圧力を加える。

圧力工程のステップ２（Ｓ２）では、図１２（ｂ）を用いて説明したように、レンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０と基板としてのレンズ基板４３１との間に生じた隙間の距離Ｄ１は、凹部Ｑ２の最深部Ｐ１とレンズ基板４３１との距離Ｄ２の４分の１から２分の１の距離の範囲である。

図７の硬化工程のステップ３（Ｓ３）では、図１３の透光性部材９０５の図面下側に置かれた紫外線照射ランプ９０７から紫外線を照射させる。照射された紫外線は、透光性部材９０５を通り、第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１とによって挟まれた光硬化性樹脂ＪＳに照射され、光硬化性樹脂ＪＳが硬化する。

紫外線によって硬化するときの光硬化性樹脂ＪＳの収縮率は３％以下であることが望ましい。

図１３（ｃ）は、離型工程を説明する図である。図７の離型工程のステップ４（Ｓ４）では、上プレス可動部保持部９０１を図面上側に移動させることにより、光硬化性樹脂ＪＳが硬化して形成されたレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）と第４世代ニッケル型３６０とを離す。

図１４は、第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１とによって挟まれた光硬化性樹脂ＪＳが、流れる様子を説明する図である。前述したように、突起部３６１がレンズ基板４３１に当たることにより型３６０とレンズ基板４３１との間には距離Ｄ１に示す隙間が生じる。これにより、密閉容器９０２内が減圧状態に保持されていると、第４世代ニッケル型３６０の凹部Ｑ２における空間ＶＣに光硬化性樹脂ＪＳが流れる。そのため、光硬化性樹脂ＪＳ内に気泡が発生することを抑制できる。

図１５（ａ）は、レンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）のレンズ部４３３が形成されている面から見た図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の１点鎖線におけるレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）の断面図である。基板としてのレンズ基板４３１上に光硬化性樹脂からなる樹脂層であるレンズ層４３２が形成されている。

図１５の厚さＤ４は、レンズ層４３２におけるレンズ部４３３の頂点が形成されている位置における光硬化性樹脂からなる樹脂層の厚さを示し、厚さＤ３は、レンズ層４３２におけるレンズ部４３３が形成されていない位置における光硬化性樹脂からなる樹脂層の厚さを示す。厚さＤ３は、厚さＤ４の４分の１から２分の１であることが望ましい。たとえば、厚さＤ４が０．２ｍｍであるとき、厚さＤ３は０．０５ｍｍから０．１ｍｍである。あるいは、厚さＤ４が０．５ｍｍであるとき、厚さＤ３は０．１２５ｍｍから０．２５ｍｍである。厚さＤ３が、厚さＤ４の２分の１を越えると、図面上下方向の収縮量が大きくなってレンズ部４３３の面精度が低下してしまう場合がある。

（比較例）
図１６は、本実施形態との比較例の製造方法によって形成されたレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）の断面図である。比較例におけるレンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）の製造方法は、本実施形態における撥水処理工程、圧力工程、硬化工程、離型工程を含み、減圧工程を含まない。比較例の製造方法では、撥水処理した第４世代ニッケル型３６０の表面で光硬化性樹脂がはじかれてしまうので、レンズアレイ４３０ａ（４３０ｂ）のレンズ層４３２におけるレンズ部４３３に気泡ＫＨが発生してしまう場合がある。

以上、本実施形態で説明したレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを形成するため型の製造方法は、第１の方向ＸＸに凹部Ｑ２が形成されたレンズアレイの型としての第４世代ニッケル型３６０と基板としてのレンズ基板４３１と光硬化性樹脂ＪＳとを封入した密閉容器９０２内を減圧する減圧工程Ｓ１と、第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１とによって光硬化性樹脂ＪＳを挟むようにして光硬化性樹脂ＪＳに圧力をかける圧力工程Ｓ２と、光硬化性樹脂ＪＳに紫外線を照射することにより光硬化性樹脂ＪＳを硬化させてレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを形成する硬化工程Ｓ３と、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを第４世代ニッケル型３６０から離す離型工程Ｓ４と、を含む。

このようにすれば、減圧工程Ｓ１では、第１の方向ＸＸに凹部Ｑ２が形成された第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１と光硬化性樹脂ＪＳとを封入した密閉容器９０２内を減圧する。これにより、光硬化性樹脂ＪＳ内に気泡が入ることを抑制できる。従って、光硬化性樹脂ＪＳが硬化することによって形成されるレンズ部４３３内に気泡が入ることを抑制できる。

また、本実施形態では、レンズアレイの型として第４世代ニッケル型３６０に形成された凹部Ｑ２は撥水処理されている。本実施形態で説明した減圧工程Ｓ１を実施することにより、撥水処理された第４世代ニッケル型３６０の表面によって、光硬化性樹脂ＪＳをはじいたときに、光硬化性樹脂ＪＳ内に気泡ＫＨが入ることを抑制できる。従って、撥水処理された第４世代ニッケル型３６０を用いてレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂを形成しても、光硬化性樹脂ＪＳが硬化することによって形成されるレンズ部４３３内に気泡ＫＨが入ることを抑制できる。

また、紫外線によって硬化するときの光硬化性樹脂ＪＳの収縮率は３％以下であることが望ましい。これにより、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂに設けられたレンズ部４３３の面精度が低下することを抑制できる。

また、前述したように、圧力工程Ｓ２では、型としての第４世代ニッケル型３６０とレンズ基板４３１との間に形成される隙間の距離Ｄ１は、凹部Ｑ２の最深部Ｐ１とレンズ基板４３１との距離Ｄ２の４分の１から２分の１の距離の範囲である。

従って、型としての第４世代ニッケル型３６０で形成されたレンズアレイ４３０ａ，４３０ｂにおいて、図１５の基板としてのレンズ基板４３１上にレンズ部４３３を有する樹脂層が形成され、レンズ部４３３が形成されていない位置の樹脂層の厚さＤ３が、レンズ部４３３の頂点が形成されている位置の樹脂層の厚さＤ４の４分の１から２分の１の厚さの範囲である。

これにより、レンズアレイ４３０ａ，４３０ｂに設けられたレンズ部４３３の面精度が低下することを抑制できる。

また、本実施形態では、カラー画像形成装置に適用されているが、適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆる単色画像を形成するモノクロ画像形成装置に対しても適用することができる。

さらに、乾式のトナーだけでなく、トナー粒子を不揮発性液体キャリアに分散させた液体トナーを用いた画像形成装置に対しても適用することができる。

画像形成装置の一実施形態を示す図。 画像形成装置の電気的構成を示す図。 ラインヘッドの概略斜視図。 ラインヘッドを副走査方向に切断した断面図。 レンズアレイの斜視図。 レンズアレイの主走査方向の部分断面図。 レンズアレイの製造方法を表すフローチャート図。 レンズアレイの製造方法を表す断面図。 アライメントマークを形成する方法について説明する図。 （ａ）は、ガラス基板上に並ぶ原盤を示す図、（ｂ）は、型を示す図、（ｃ）は、レンズアレイを示す図。 レンズアレイの成型装置の概略図。 （ａ）は、型がレンズ基板に接触していない図、（ｂ）は、型がレンズ基板に接触している図。 （ａ）は、減圧工程を説明する図、（ｂ）は、圧力工程と硬化工程とを説明する図、（ｃ）は、離型工程を説明する図。 型とレンズ基板とによって挟まれた光硬化性樹脂が、流れる様子を説明する図。 （ａ）は、レンズアレイのレンズが形成されている面から見た図、（ｂ）は、レンズアレイの断面図。 比較例の製造方法によって形成されたレンズアレイの断面図。

符号の説明

２９…ラインヘッド、３６０…レンズアレイの型としての第４世代ニッケル型、４１０…発光素子グループ、４３０ａ，４３０ｂ…レンズアレイ、４３１…基板としてのレンズ基板、４３３…レンズ部、４５０…ヘッド基板、９０２…密閉容器、Ｄ１…レンズアレイの型とレンズ基板との隙間の距離、Ｄ２…凹部の最深部とレンズ基板との距離、Ｄ３…レンズ部が形成されていない位置の樹脂層の厚さ、Ｄ４…レンズ部の頂点が形成されている位置の樹脂層の厚さ、Ｑ２…凹部、Ｓ１…減圧工程、Ｓ２…圧力工程、Ｓ３…硬化工程、Ｓ４…離型工程、ＪＳ…光硬化性樹脂、ＸＸ…第１の方向。

Claims (8)

1. 第１の方向に凹部が形成されたレンズアレイの型と基板と光硬化性樹脂とを封入した密閉容器内を減圧する減圧工程と、
   前記レンズアレイの型と前記基板とによって前記光硬化性樹脂を挟むようにして前記光硬化性樹脂に圧力をかける圧力工程と、
   前記光硬化性樹脂に紫外線を照射することにより前記光硬化性樹脂を硬化させて前記レンズアレイを形成する硬化工程と、
   前記レンズアレイを前記レンズアレイの型から離す離型工程と、を含むことを特徴とするレンズアレイの製造方法。
2. 前記凹部は撥水処理されている請求項１に記載のレンズアレイの製造方法。
3. 前記凹部は２次元状に配置されている請求項１または請求項２に記載のレンズアレイの製造方法。
4. 前記光硬化性樹脂の収縮率は３％以下である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法。
5. 前記圧力工程における前記レンズアレイの型と前記基板との距離は、前記凹部の最深部と前記基板との距離の４分の１から２分の１の距離の範囲である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法で形成されたことを特徴とするレンズアレイ。
7. 基板上にレンズ部を有する樹脂層が形成され、レンズ部が形成されていない位置の前記樹脂層の厚さが、レンズ部の頂点が形成されている位置の前記樹脂層の厚さの４分の１から２分の１の厚さの範囲であることを特徴とするレンズアレイ。
8. 請求項６または請求項７に記載のレンズアレイと、
   前記レンズアレイで結像される光を発光する発光素子が設けられたヘッド基板と、を備えたことを特徴とするラインヘッド。

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