JP2013134397A - ロッドレンズおよびロッドレンズの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】直径が小さいロッドレンズであっても、直径に斑がなく、鮮明な画像を得ることができるロッドレンズを提供する。
【解決手段】中心から外部に向かって屈折率が連続的に変化している半径ｒの円柱状のロッドレンズであって、
中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率が下記式（１）を満足し、
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（但し、式（１）中、ｎ１ はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満であり、
半径ｒが１００〜２５０μｍであるロッドレンズ。
【選択図】 なし
【解決手段】中心から外部に向かって屈折率が連続的に変化している半径ｒの円柱状のロッドレンズであって、
中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率が下記式（１）を満足し、
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（但し、式（１）中、ｎ１ はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満であり、
半径ｒが１００〜２５０μｍであるロッドレンズ。
【選択図】 なし
Description
本発明は、ファクシミリ、スキャナ、複写機等に搭載されるイメージセンサに用いられるプラスチック製ロッドレンズおよびロッドレンズアレイに関する。
ロッドレンズは、中心から外側に向かうにつれて下記式（１）に従って屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズである。
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（但し、式（１）中、ｎ１ はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（但し、式（１）中、ｎ１ はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
ロッドレンズは、２本以上を、それらの端面が１次元状または２次元状の形状を形成するように平行に配置し、接着により一体化して、ロッドレンズアレイの形態にされる。ロッドレンズアレイは、ハンドスキャナ等の各種スキャナや、複写機、ファクシミリ等におけるイメージセンサ用の部品として、また発光ダイオード（ＬＥＤ）プリンタの書き込みデバイス等として広く用いられている。
近年、これらの読み込み、および書き込みデバイスへの高解像度化および小型化の要求がますます強くなっており、ロッドレンズに対しても、均質で解像度が高く、且つ共役長が短いロッドレンズアレイの開発が求められている。
高解像度を達成するためには、ロッドレンズの直径を小さくすることが有効であることが知られているが、直径を小さくするとレンズの機械特性が低下することが問題であった。このため、特許文献１には、ロッドレンズを加熱延伸することにより機械的強度を向上させる方法が開示されており、直径が小さく、且つ機械的強度に優れた高解像度のレンズが得られている。
一般に、ロッドレンズを製造する工程において、紡糸工程や延伸工程で糸の直径にゆらぎが発生するが、ロッドレンズの直径が大きい場合は、このゆらぎの量は直径に対して相対的に小さいため、問題となることはあまりない。しかしながら、ロッドレンズの直径が小さくなると、このゆらぎの量がロッドレンズの直径に対して相対的に大きくなるため、糸の直径斑が問題として顕在化し、画像が不鮮明になるという問題を生じる。本発明の目的は、直径が小さいロッドレンズであっても、直径に斑がなく、鮮明な画像を得ることができるロッドレンズおよびロッドレンズアレイを提供することにある。
本発明は、中心から外部に向かって屈折率が連続的に変化している半径ｒの円柱状のロッドレンズであって、
中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率が下記式（１）を満足し、
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（式（１）中、ｎ１はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満であり、
半径ｒが１００〜２５０μｍであるロッドレンズに関するものである。
中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率が下記式（１）を満足し、
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（式（１）中、ｎ１はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満であり、
半径ｒが１００〜２５０μｍであるロッドレンズに関するものである。
また、本発明はＮ（Ｎ≧２）個の未硬化状物（ただし、未硬化状物を硬化したときの硬化物の屈折率がｎ１＞ｎ２＞・・・＞ｎＮである）を、中心から外周に向かって屈折率が順次低くなるように同心円状に配置して、複合紡糸ノズルから押出して多層構造の糸状体に賦形し、該糸状体の各層間の物質の相互拡散処理を施しながらまたは相互拡散処理を施した後に糸状体を硬化処理してロッドレンズ原糸を得る紡糸工程と、ロッドレンズ原糸を延伸・緩和する工程とを有する製造方法であって、
紡糸工程において、
中心部と外周部の屈折率差（ｎ１−ｎＮ）が０．００６〜０．０３となるような未硬化状物で、
且つ、多層構造の糸状体のフッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満となるようなＮ個の未硬化状物を使用し、
延伸・緩和工程において、
半径が２７５〜５００μｍのロッドレンズ原糸を、半径が１００〜２５０μｍとなるよう延伸・緩和処理を施すこと
を特徴とするロッドレンズの製造方法に関するものである。
紡糸工程において、
中心部と外周部の屈折率差（ｎ１−ｎＮ）が０．００６〜０．０３となるような未硬化状物で、
且つ、多層構造の糸状体のフッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満となるようなＮ個の未硬化状物を使用し、
延伸・緩和工程において、
半径が２７５〜５００μｍのロッドレンズ原糸を、半径が１００〜２５０μｍとなるよう延伸・緩和処理を施すこと
を特徴とするロッドレンズの製造方法に関するものである。
本発明によれば、径斑が少なく、共役長の短い、解像度および機械的強度に優れたロッドレンズおよびロッドレンズアレイを提供することができる。
次に、本発明の好適な実施の形態について説明する。
＜ロッドレンズ＞
本発明のロッドレンズは、中心から外側に向かうにつれて屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズである。ロッドレンズの屈折率分布としては、ロッドレンズの中心軸に垂直な断面において、ロッドレンズの半径ｒとしたとき、中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率分布が、下記式（１）で規定される２次曲線分布に近似されるものである。
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
ここで、式（１）中、ｎ１はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。
＜ロッドレンズ＞
本発明のロッドレンズは、中心から外側に向かうにつれて屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円柱状のレンズである。ロッドレンズの屈折率分布としては、ロッドレンズの中心軸に垂直な断面において、ロッドレンズの半径ｒとしたとき、中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率分布が、下記式（１）で規定される２次曲線分布に近似されるものである。
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
ここで、式（１）中、ｎ１はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。
ロッドレンズの中心屈折率ｎ１は、特に制限されないが、１．４〜１．６であることが好ましい。ロッドレンズの中心屈折率ｎ１が１．４〜１．６である場合に、、ロッドレンズを構成する材料の選択肢が広くなり、良好な屈折率分布を形成しやすくなる傾向にある。ロッドレンズの屈折率分布定数ｇは、光学系のコンパクト化の観点からは大きいことが好ましく、光学系の作動距離の確保や取り扱い性の観点からは小さいことが好ましい。このようなことから、ｇは０．３〜１ｍｍ−１の範囲であることが好ましく、０．４〜０．６ｍｍ−１の範囲であることがより好ましい。
本発明のロッドレンズは、フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満である。フッ素原子の含有量が０．１質量％以上の場合に、ロッドレンズの中心部と外周部の屈折率差を十分にとることができる。フッ素原子の含有量の下限値は、０．３質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上が特に好ましい。
また、フッ素原子の含有量が３質量％未満の場合に、ロッドレンズの径斑が小さくなる。フッ素原子の含有量の上限値は、２．９９質量％以下が好ましく、２．９５質量％以下がより好ましく、２．９質量％以下が特に好ましい。
また、フッ素原子の含有量が３質量％未満の場合に、ロッドレンズの径斑が小さくなる。フッ素原子の含有量の上限値は、２．９９質量％以下が好ましく、２．９５質量％以下がより好ましく、２．９質量％以下が特に好ましい。
なお、フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満であるロッドレンズを製造するためには、後述するように、ロッドレンズの原料として、未硬化状物全体でのフッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満となるような未硬化状物を用いて、硬化後の屈折率ｎが、ｎ１ ＞ｎ２＞・・・・＞ｎＮ（Ｎ≧２）となるようにＮ個の未硬化状物を同心円状複合紡糸ノズルによりＮ層を有する糸状体に賦形した後、隣接する層間で物質を相互拡散させる相互拡散処理を施し、その後または同時に、硬化させる。
一般に、ロッドレンズを製造する工程において、紡糸工程で糸の直径にゆらぎが発生するが、このゆらぎによる径斑が延伸されてさらに拡大する傾向にある。これは、径の太い部分と細い部分では、細い部分の方が延伸されやすいからである。従って、ロッドレンズの糸径にゆらぎが生じ、糸径に太い部分と細い部分が一旦生じると、細い部分はさらに細くなり、径斑という問題が生じる。
そして、フッ素原子は分子間相互作用が小さいため、フッ素原子を有する高分子鎖は分子間同士の絡まり具合が小さく、応力がかかった場合に滑りやすく、延伸されやすい。従って、フッ素原子の含有量が３質量％以上の場合には、ロッドレンズに生じた糸径のゆらぎが拡大されやすく、径斑が発生する。
本発明のロッドレンズの半径ｒは、１００〜２５０μｍである。半径ｒが１００μｍ以上の場合に、ロッドレンズの機械的強度が良好となり、半径ｒが２５０μｍ以下の場合に、解像度が良好となる。半径ｒの下限値は１５０μｍ以上が好ましく、半径ｒの上限値は２４０μｍ以下が好ましい。
また、本発明のロッドレンズは、中心軸から０．８ｒ以上の外周部に、ロッドレンズを伝送する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光吸収層を設けることが好ましい。一般に、ロッドレンズでは、中心軸から離れるにつれて、屈折率分布が理想分布から外れた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、屈折率分布の不整な部分に起因する光学特性の低下を抑制できる。光吸収層の厚みは３〜５０μｍが好ましい。光吸収層の厚みをこの範囲にすれば、フレア光やクロストーク光を十分に除去できると共に、十分な透過光量を確保できる。
光吸収剤としては、イメージセンサやＬＥＤプリンタ等では光源として４００〜９００ｎｍの波長の光を出射する光源が用いられているので、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。このような光吸収剤としては、例えば、６００ｎｍ〜近赤外線領域に吸収のある日本化薬製Ｋａｙａｓｏｒｂ ＣＹ−１０等、６００〜７００ｎｍに吸収のある三菱化学製Ｄｉａｒｅｓｉｎ Ｂｌｕｅ ４Ｇ等、５５０〜６５０ｎｍに吸収のある日本化薬製Ｋａｙａｓｅｔ Ｂｌｕｅ ＡＣＲ等、５００〜６００ｎｍに吸収のある三井東圧染料ＭＳ Ｍａｇｅｎｔａ ＨＭ−１４５０等、４００〜５００ｎｍに吸収のある三井東圧染料ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０等を例示することができる。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、黒色染料等を挙げることができる。これら光吸収剤は、単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。光吸収剤の光吸収層における含有量は、０．００１〜１０質量％が好ましく、０．００１〜１質量％がより好ましい。
＜ロッドレンズの製造方法＞
本発明のロッドレンズの製造方法は、紡糸工程、延伸工程および緩和工程を有し、所定の未硬化物を用いて、径斑の小さなロッドレンズを製造する方法である。
（未硬化状物）
本発明のロッドレンズの製造方法は、紡糸工程、延伸工程および緩和工程を有し、所定の未硬化物を用いて、径斑の小さなロッドレンズを製造する方法である。
（未硬化状物）
本発明で使用する未硬化状物としては、ラジカル重合性ビニル単量体、またはラジカル重合性ビニル単量体と該単量体に可溶な重合体（可溶性重合体）とからなる組成物などを用いることができる。中でも、未硬化状物から糸状体を形成する際の未硬化状物の粘度を容易に調整でき、また、糸状体の中心軸から外側に向かうにつれて連続的な屈折率分布を容易に形成できることから、ラジカル重合性ビニル単量体と可溶性重合体とからなる組成物であることが好ましい。
ラジカル重合性ビニル単量体の具体例としては、メチルメタクリレート（屈折率：１．４９）、スチレン（屈折率：１．５９）、クロルスチレン（屈折率：１．６１）、酢酸ビニル（屈折率：１．４７）、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロブチル（メタ）アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル（メタ）アクリレート等のフッ素化アルキル（メタ）アクリレート（屈折率：１．３７〜１．４４）、屈折率１．４３〜１．６２の（メタ）アクリレート類、例えば、エチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキレングリコール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジまたはトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ、トリまたはテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の他のジエチレングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アルキレングリコールポリ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
可溶性重合体は、前記ラジカル重合性ビニル単量体から形成する重合体と相溶性が良いものであり、例えば、ポリメチルメタクリレート（屈折率：１．４９）、ポリメチルメタクリレート系共重合体（屈折率：１．４７〜１．５０）、ポリ（４−メチルペンテン−１）（屈折率：１．４６）、エチレン／酢酸ビニル共重合体（屈折率：１．４６〜１．５０）、ポリカーボネート（屈折率：１．５０〜１．５７）、ポリフッ化ビニリデン（屈折率：１．４２）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（屈折率：１．４２〜１．４６）、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロペン共重合体（屈折率：１．４０〜１．４６）、ポリフッ化アルキル（メタ）アクリレート重合体等が挙げられる。これらの中でも、ポリメチルメタクリレートは透明性に優れるため、より好ましい。
また、各層に用いるＮ個の未硬化状物は、同一の屈折率を有する可溶性重合体を含有させることが好ましい。各層に同一の屈折率を有する可溶性重合体を含有させれば、粘度を容易に調整でき、中心軸から外側に向かうにつれて連続的な屈折率分布を有するロッドレンズを容易に得ることができる。
また、レンズ中心部と外周部に用いる未硬化状物の硬化後の屈折率差（ｎ１−ｎＮ）は０．００６〜０．０３であることが好ましい。この屈折率差が０．００６以上の場合に、ロッドレンズの共役長を小さくし、光学系の小型化を達成できる傾向にあり、０．０３以下の場合に、光学系の作動距離すなわちデバイスの取り扱い性を確保できる傾向にある。この屈折率差の下限値は０．０１以上であることが好ましく、また上限値は０．０２以下であることが好ましい。
本発明において、中心と外周部との屈折率差を大きくとり、ロッドレンズの外周部付近の屈折率分布を良くするためには、外周部側に、フッ素化アルキルメタクリレートを使用することが好ましい。フッ素化アルキルメタクリレートが含有される所定範囲は、その含有量やロッドレンズに要求される性能などにより適宜設定されるが、ロッドレンズの屈折率分布を十分良好にするためには、中心からの距離が０．８ｒ〜ｒの範囲を含むように設定することが好ましい。
ロッドレンズの外周部に屈折率が低いフッ素化アルキルメタクリレートを含有させることにより、外周部の屈折率分布を良くし、フレア光、クロストーク光を減少させることができる傾向にあり、また屈折率差を大きくすることにより共役長が短いロッドレンズとすることができる傾向にある。
フッ素化アルキルメタクリレートの例としては、特に制限されないが、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1-トリフルオロメチル-2,2,2- トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4-ヘキサフルオロブチルメタクリレート等をあげることができる。この中でも、2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレートと2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレートのいずれかを用いることが他の重合体との相溶性、透明性、および耐熱性の点から特に好ましい。
以上のような単量体を用いてロッドレンズを作製するには、これら単量体の共重合体、あるいは重合体の混合物の形で用いることができる。
また、Ｎ個の未硬化状物全体でのフッ素原子の含有量は、０．１質量％以上３質量％未満である。フッ素原子の含有量が０．１質量％以上の場合に、中心部と外周部の屈折率差を十分にとることができる傾向にあり、フッ素原子の含有量が３質量％未満の場合に、延伸による高分子鎖同士のすべりが小さく、径斑が発生しにくくなる傾向にある。フッ素原子の含有量の下限値は、０．３質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上が特に好ましい。また、フッ素原子の含有量の上限値は、２．９９質量％以下が好ましく、２．９５質量％以下がより好ましく、２．９質量％以下が特に好ましい。
未硬化状物の粘度は、特に制限されないが、１０３〜１０８ポイズであることが好ましい。粘度が１０３ポイズ以上の場合に賦形に際し糸切れが生じなくなる傾向にあり、粘度が１０８ポイズ以下の場合に賦形時の操作性が良好となり、各層の同心円性が保たれる傾向にある。
未硬化状物から形成された糸状体を硬化するためには、重合開始剤を未硬化物中に０．０１〜２質量％添加しておくことが好ましい。重合開始剤としては熱硬化開始剤と光硬化開始剤があるが、いずれも使用可能である。熱硬化開始剤としては、通常、パーオキサイド系またはアゾ系の開始剤が用いられる。光硬化開始剤としては、ベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、４’−イソプロピル−２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンジルメチルケタール、２，２−ジエトキシアセトフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、Ｎ−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
（紡糸工程）
紡糸工程は、未硬化状物を紡糸してロッドレンズ原糸を得る工程である。
紡糸工程においてロッドレンズ原糸を製造する際には、中心から外側に向かうにつれて屈折率が連続的に減少する屈折率分布が生じるよう相互拡散法が採られる。
紡糸工程は、未硬化状物を紡糸してロッドレンズ原糸を得る工程である。
紡糸工程においてロッドレンズ原糸を製造する際には、中心から外側に向かうにつれて屈折率が連続的に減少する屈折率分布が生じるよう相互拡散法が採られる。
相互拡散法について説明する。
まず、硬化後の屈折率ｎが、ｎ１ ＞ｎ２＞・・・・＞ｎＮ（Ｎ≧２）となるＮ個の未硬化状物を、Ｎ基の混練装置で別個に混練し、紡糸装置１０へと送る。紡糸装置１０は、同心円状複合紡糸ノズル１１を備えており、未硬化状物は、同心円状複合紡糸ノズル１１から吐出され、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率およびアッベ数が順次低くなるような配置で同心円状に積層した未硬化状の糸状体に賦形する。次いで、この糸状体の各層間の屈折率分布が好ましくは連続的になるように、隣接する層同士で物質を相互拡散させる相互拡散処理を施し、その後または同時に、糸状体を硬化処理して、ロッドレンズ原糸を得る。ここで、相互拡散処理は、糸状体に不活性ガス雰囲気下、１０〜６０℃、より好ましくは２０〜５０℃で数秒〜数分間の熱履歴を与える処理である。
まず、硬化後の屈折率ｎが、ｎ１ ＞ｎ２＞・・・・＞ｎＮ（Ｎ≧２）となるＮ個の未硬化状物を、Ｎ基の混練装置で別個に混練し、紡糸装置１０へと送る。紡糸装置１０は、同心円状複合紡糸ノズル１１を備えており、未硬化状物は、同心円状複合紡糸ノズル１１から吐出され、中心軸から外側に向かうにつれて屈折率およびアッベ数が順次低くなるような配置で同心円状に積層した未硬化状の糸状体に賦形する。次いで、この糸状体の各層間の屈折率分布が好ましくは連続的になるように、隣接する層同士で物質を相互拡散させる相互拡散処理を施し、その後または同時に、糸状体を硬化処理して、ロッドレンズ原糸を得る。ここで、相互拡散処理は、糸状体に不活性ガス雰囲気下、１０〜６０℃、より好ましくは２０〜５０℃で数秒〜数分間の熱履歴を与える処理である。
紡糸工程は、例えば、図１に示すような紡糸装置１０を用いて行うことができる。この紡糸装置１０は、同心円状複合紡糸ノズル１１と、同心円状複合紡糸ノズル１１から吐出された糸状体Ａを収容する収容体１２と、収容体１２の同心円状複合紡糸ノズル１１側に接続された不活性ガス導入管１３と、収容体１２の出口１２ａ側に接続された不活性ガス排出管１４と、収容体１２の長手方向の中央の外側に設けられた第１光照射機１５と、収容体１２の不活性ガス排出管１４側の外側に設けられた第２光照射機１６と、収容体１２の下流側に配置された引取りローラ１７とを具備する。収容体１２において、同心円状複合紡糸ノズル１１から第１光照射機１５の光が当る直前までの部分を相互拡散処理部１２ｂ、第１光照射機１５の光が当る部分を第１硬化処理部１２ｃ、第２光照射機１６の光が当る部分を第２硬化処理部１２ｄという。
上記製造装置１０を用いたロッドレンズ原糸の製造では、不活性ガス導入管１３から収容体１２内に不活性ガス（例えば窒素ガス）を導入すると共に不活性ガス排出管１４から収容体１２内の不活性ガスを排出させる。そのように不活性ガスを流動させた状態で、同心円状複合紡糸ノズル１１から未硬化の糸状体Ａを吐出し、その糸状体Ａを、収容体１２内を通過させる。このとき、糸状体Ａを構成する各層間で相互拡散処理部１２ｂにて相互拡散を起こさせ、第１硬化処理部１２ｃにて第１光照射機１５により糸状体Ａに光を照射し、第２硬化処理部１２ｄにて第２光照射機１６により糸状体Ａに光を照射して硬化する。そして、引取りローラ１７により引き取ることにより、収容体１２からロッドレンズ原糸Ｂを得る。
紡糸工程によって得られるロッドレンズ原糸の半径は、相互拡散による分布形成の観点から、半径ｒは小さいことが好ましく、ロッドレンズの生産効率の観点からは、半径ｒが大きいことが好ましい。このようなことから、ロッドレンズ原糸の半径は、２７５〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
（延伸工程）
延伸工程は、前記ロッドレンズ原糸を延伸して延伸原糸を得る工程である。
ロッドレンズ原糸の延伸は公知の方法により行うことができ、例えば、図２に示すような延伸・緩和処理装置を用いて行うことができる。この延伸・緩和処理装置２０は、第１ニップローラ２１、第２ニップローラ２２、第３ニップローラ２３、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２との間に配置された第１加熱炉２４、および、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３との間に配置された第２加熱炉２５を具備する。延伸・緩和処理装置２０を用いた延伸工程では、紡糸工程により得たロッドレンズ原糸Ｂを第１ニップローラ２１で第１加熱炉２４に供給し、第１加熱炉２４を通過したロッドレンズ原糸Ｂを第２ニップローラ２２で第１ニップローラ２１よりも速い速度で引き取って延伸する方法等が挙げられる。
延伸工程は、前記ロッドレンズ原糸を延伸して延伸原糸を得る工程である。
ロッドレンズ原糸の延伸は公知の方法により行うことができ、例えば、図２に示すような延伸・緩和処理装置を用いて行うことができる。この延伸・緩和処理装置２０は、第１ニップローラ２１、第２ニップローラ２２、第３ニップローラ２３、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２との間に配置された第１加熱炉２４、および、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３との間に配置された第２加熱炉２５を具備する。延伸・緩和処理装置２０を用いた延伸工程では、紡糸工程により得たロッドレンズ原糸Ｂを第１ニップローラ２１で第１加熱炉２４に供給し、第１加熱炉２４を通過したロッドレンズ原糸Ｂを第２ニップローラ２２で第１ニップローラ２１よりも速い速度で引き取って延伸する方法等が挙げられる。
延伸工程における雰囲気温度（延伸温度）はロッドレンズの材質等に応じて適宜選択されるが、ロッドレンズ原糸のガラス転移温度（Ｔｇ）＋２０℃以上、Ｔｇ＋６０℃以下が好ましい。なお、ロッドレンズの屈折率配向を形成するために、屈折率の異なる複数の層を積層しているが、各層を形成する材料のうちで、Ｔｇが最大となる値をロッドレンズ原糸のＴｇとする。一般的には、屈折率が高い材料ほどＴｇが高いことから、ロッドレンズで最も屈折率が高くなる中心部分を構成する層の未硬化状物を重合させたもののＴｇをロッドレンズ原糸のＴｇとして雰囲気温度を設定することが好ましい。
また、延伸工程における延伸倍率は所望のロッドレンズ径により適宜選択されるが、１．１〜５倍が好ましく、２〜４倍がより好ましい。延伸倍率は、例えば、延伸・緩和処理装置２０を用いた場合には、第１ニップローラ２１と第２ニップローラ２２の速度比により調節できる。
（緩和工程）
緩和工程は、延伸原糸を緩和して緩和原糸を得る工程である。緩和は、公知の方法、例えば、延伸原糸を加熱しながら２つのニップローラで移送し、上流側のニップローラの回転数より下流側のニップローラの回転数を小さくすることにより行うことができる。具体的には、図２に示すような延伸・緩和処理装置を用いて行うことができる。延伸・緩和処理装置２０を用いた緩和工程では、例えば、延伸原糸Ｃを第２ニップローラ２２で第２加熱炉２５に供給し、第２加熱炉２５を通過したロッドレンズを第３ニップローラ２３で第２ニップローラ２２よりも遅い速度で引き取って緩和する方法等が挙げられる。緩和工程における雰囲気温度（緩和温度）は、ロッドレンズの材質等に応じて適宜選択されるが、得られるロッドレンズを使用したロッドレンズアレイの光学特性を考慮すると、Ｔｇ以上、Ｔｇ＋６０℃以下が好ましく、Ｔｇ以上、延伸温度−５℃以下がより好ましい。また、緩和倍率は所望のロッドレンズ径により適宜選択されるが、０．５倍以上１倍未満が好ましく、０．６〜０．９倍がより好ましい。緩和倍率は、例えば、延伸・緩和処理装置２０を用いた場合には、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３の速度比により調節できる。
緩和工程は、延伸原糸を緩和して緩和原糸を得る工程である。緩和は、公知の方法、例えば、延伸原糸を加熱しながら２つのニップローラで移送し、上流側のニップローラの回転数より下流側のニップローラの回転数を小さくすることにより行うことができる。具体的には、図２に示すような延伸・緩和処理装置を用いて行うことができる。延伸・緩和処理装置２０を用いた緩和工程では、例えば、延伸原糸Ｃを第２ニップローラ２２で第２加熱炉２５に供給し、第２加熱炉２５を通過したロッドレンズを第３ニップローラ２３で第２ニップローラ２２よりも遅い速度で引き取って緩和する方法等が挙げられる。緩和工程における雰囲気温度（緩和温度）は、ロッドレンズの材質等に応じて適宜選択されるが、得られるロッドレンズを使用したロッドレンズアレイの光学特性を考慮すると、Ｔｇ以上、Ｔｇ＋６０℃以下が好ましく、Ｔｇ以上、延伸温度−５℃以下がより好ましい。また、緩和倍率は所望のロッドレンズ径により適宜選択されるが、０．５倍以上１倍未満が好ましく、０．６〜０．９倍がより好ましい。緩和倍率は、例えば、延伸・緩和処理装置２０を用いた場合には、第２ニップローラ２２と第３ニップローラ２３の速度比により調節できる。
延伸工程および緩和工程はバッチ式であってもよいし、連続式でもよい。また、延伸工程と緩和工程は連続的に行ってもよいし、非連続的に行ってもよい。生産性の観点からは連続的に行うことが好ましい。
緩和工程により得られた緩和原糸は、連続的に所定の長さに切断してロッドレンズとしてもよく、ボビン等に巻き取った後、切断してロッドレンズとしてもよい。
緩和工程により得られた緩和原糸は、連続的に所定の長さに切断してロッドレンズとしてもよく、ボビン等に巻き取った後、切断してロッドレンズとしてもよい。
＜ロッドレンズアレイ＞
本発明のロッドレンズアレイは、ロッドレンズが、一対の基板間に、各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行になるように配置され、固定されているものである。ロッドレンズアレイの一例として、図３に示すように、２本以上のロッドレンズ３１，３１・・・が、２枚の基板３２，３２間に平行に１列に並べられ、固定されたものが挙げられる。隣接するロッドレンズ３１，３１同士は互いに密着していてもよいし、一定の隙間を空けて配置されていてもよい。
本発明のロッドレンズアレイは、ロッドレンズが、一対の基板間に、各ロッドレンズの中心軸が互いに略平行になるように配置され、固定されているものである。ロッドレンズアレイの一例として、図３に示すように、２本以上のロッドレンズ３１，３１・・・が、２枚の基板３２，３２間に平行に１列に並べられ、固定されたものが挙げられる。隣接するロッドレンズ３１，３１同士は互いに密着していてもよいし、一定の隙間を空けて配置されていてもよい。
ロッドレンズアレイ３０を構成する基板３２は平板状でもよいし、ロッドレンズ３１を一定の間隔で配置するためにＵ字状あるいはＶ字状等の溝が片面に形成されたものであってもよい。基板３２の材質は特に限定されないが、ロッドレンズアレイを作製する工程での加工が容易な材料であることが好ましい。具体的には、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂が好ましく、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリイミド系樹脂、液晶ポリマー、エポキシ系樹脂がより好ましい。また、基板３２の基材、補強材として、繊維や紙を用いてもよいし、基板３２に離型剤、染料、顔料等を添加してもよい。
ロッドレンズ３１と基板３２との固定には接着剤３３が用いられる。接着剤３３は、ロッドレンズ３１と基板３２あるいはロッドレンズ３１，３１同士を接着できる程度の接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接着剤や、スプレー式粘着剤、ホットメルト型粘着剤等を用いることができる。ロッドレンズ３１や基板３２への接着剤の塗布方法としては、接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コーティング法を適用できる。
本発明のロッドレンズアレイは、図３に示すものに限定されず、例えば、同種のロッドレンズが基板間に２列に並ぶように配置されていてもよい。
本発明のロッドレンズアレイは、上記ロッドレンズが用いられているため、レンズ毎の光学性能のばらつきがなく、解像度に優れている。
本発明のロッドレンズアレイは、上記ロッドレンズが用いられているため、レンズ毎の光学性能のばらつきがなく、解像度に優れている。
＜ＬＥＤプリンタヘッド＞
次に、本発明のＬＥＤプリンタヘッドについて図４を用いて説明する。
本発明のＬＥＤプリンタヘッド４０は、上述した本発明のロッドレンズアレイ３０と発光素子となる発光ダイオード（ＬＥＤ）を多数配列したＬＥＤアレイ４３を組み合わせたものであり、このＬＥＤプリントヘッド４０は、支持体としてのハウジング４１、発光素子アレイの駆動装置を搭載するプリント基板４２、露光光を照射するＬＥＤアレイ４３、ＬＥＤアレイ４３からの光を感光体ドラム１００の表面に結像させるロッドレンズアレイ３０、ロッドレンズレンズアレイ３０を支持するとともにＬＥＤアレイ４３を外部から遮蔽するロッドレンズアレイホルダー４５、ハウジング４１をロッドレンズアレイ３０方向に付勢する板バネ４６を備えている。
次に、本発明のＬＥＤプリンタヘッドについて図４を用いて説明する。
本発明のＬＥＤプリンタヘッド４０は、上述した本発明のロッドレンズアレイ３０と発光素子となる発光ダイオード（ＬＥＤ）を多数配列したＬＥＤアレイ４３を組み合わせたものであり、このＬＥＤプリントヘッド４０は、支持体としてのハウジング４１、発光素子アレイの駆動装置を搭載するプリント基板４２、露光光を照射するＬＥＤアレイ４３、ＬＥＤアレイ４３からの光を感光体ドラム１００の表面に結像させるロッドレンズアレイ３０、ロッドレンズレンズアレイ３０を支持するとともにＬＥＤアレイ４３を外部から遮蔽するロッドレンズアレイホルダー４５、ハウジング４１をロッドレンズアレイ３０方向に付勢する板バネ４６を備えている。
ハウジング４１は、アルミニウム、ＳＵＳ等のブロックまたは板金で形成され、プリント基板４２及びＬＥＤアレイ４３を支持している。またロッドレンズアレイホルダー４５は、ハウジング４１およびロッドレンズアレイ３０を支持し、ＬＥＤアレイ４３の発光点とロッドレンズアレイ３０の焦点とが一致するように構成している。さらにロッドレンズアレイホルダー４５はＬＥＤアレイ４３を密閉するように配置されている。そのため、ＬＥＤアレイ４３に外部からゴミが付着することはない。一方、板バネ４６は、ＬＥＤアレイ４３およびロッドレンズアレイ３０の位置関係を保持するように、ハウジング４１を介してロッドレンズアレイ３０方向に付勢している。
このように構成されたＬＥＤプリントヘッド４０は、調整ネジ（図示せず）によってセルフォックレンズアレイ２４の光軸方向に移動可能に構成され、ロッドレンズアレイ３０の結像位置(焦点)が感光体ドラム１００表面上に位置するように調整される。
ＬＥＤアレイ４３は、複数個のＬＥＤチップが基板４２に感光体ドラム１００の軸線方向と平行に精度よく列状に配置されている。またロッドレンズアレイ３０も同様に、ロッドレンズ３１が感光体ドラム１００の軸線方向と平行に精度よく列状に配置されている。そしてＬＥＤアレイ４３からの光が感光体ドラム１００表面に結像され、静電潜像を形成する。
ＬＥＤアレイ４３は、複数個のＬＥＤチップが基板４２に感光体ドラム１００の軸線方向と平行に精度よく列状に配置されている。またロッドレンズアレイ３０も同様に、ロッドレンズ３１が感光体ドラム１００の軸線方向と平行に精度よく列状に配置されている。そしてＬＥＤアレイ４３からの光が感光体ドラム１００表面に結像され、静電潜像を形成する。
＜カラーイメージセンサヘッド＞
次に、カラーイメージセンサヘッドについて図５を用いて説明する。
本発明のカラーイメージセンサヘッド５０は、上述した本発明のロッドレンズアレイ３０とラインイメージセンサ（光電変換素子）５１を組み合わせるたものであり、稿台５４の原稿載置面５４ａ上に載置された原稿Ｇに光を照射するライン状光源５６と、原稿Ｇからの反射光を集光するロッドレンズアレイ３０と、ロッドレンズアレイ３０により集光された光を受けるラインイメージセンサ５１と、ライン状光源５６、ロッドレンズアレイ３０およびラインイメージセンサ５１を収容する筐体５２とを備える。
次に、カラーイメージセンサヘッドについて図５を用いて説明する。
本発明のカラーイメージセンサヘッド５０は、上述した本発明のロッドレンズアレイ３０とラインイメージセンサ（光電変換素子）５１を組み合わせるたものであり、稿台５４の原稿載置面５４ａ上に載置された原稿Ｇに光を照射するライン状光源５６と、原稿Ｇからの反射光を集光するロッドレンズアレイ３０と、ロッドレンズアレイ３０により集光された光を受けるラインイメージセンサ５１と、ライン状光源５６、ロッドレンズアレイ３０およびラインイメージセンサ５１を収容する筐体５２とを備える。
筐体５２は、略直方体形状に形成されており、筐体５２の上面には第１凹部５２ａおよび第２凹部５２ｂが形成され、下面には第３凹部５２ｃが形成されている。筐体５２は、樹脂の射出成形により形成される。射出成形により筐体５２を形成することにより、筐体５２を容易に形成でき、安価とすることができる。第１凹部５２ａ内には、ライン状光源５６が斜めに固定されている。ライン状光源５６は、照射光の光軸が、ロッドレンズアレイ３０の光軸Ａｘと原稿載置面５４ａとの交点または交点近傍を通るように固定される。第２凹部５２ｂには、ロッドレンズアレイ３０が固定されている。第３凹部５２ｃには、ラインイメージセンサ５１を備えた基板５７が取り付けられている。基板５７は、その上面が第３凹部５２ｃに設けられた段差部５２ｄに当接するように固定されている。
ロッドレンズアレイ３０は、そのレンズ配列方向が主走査方向に一致するように画像読取装置２００に装着される。ロッドレンズアレイ３０は、上方に位置する原稿Ｇから反射されたライン状の光を受けて、下方に位置する像面、すなわちラインイメージセンサ５１の受光面５１ａに正立等倍像を形成する。画像読取装置２００は、駆動機構を用いてカラーイメージセンサヘッド５０を副走査方向に走査することにより、原稿Ｇを読み取ることができるようになっている。
以下、実施例および比較例を示す。実施例、比較例で使用した各未硬化状物（Ｎ＝５）の組成（質量％）を表１に、各層の半径比を表２に示した。表で使用している略字は、それぞれ、以下のとおりである。また、表１にある成分の他に、それぞれの未硬化状物には、未硬化物１００質量部に対して、開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを０．５重量部含んでいる。
ＰｈＭＡ：フェニルメタクリレート
ＢｚＭＡ：ベンジルメタクリレート
ＦＡ−５１３：トリシクロ［5・2・1・02,6 ］デカニルメタクリレート
ＭＭＡ：メチルメタクリレート
ＴＢＭＡ：ターシャリーブチルメタクリレート
４ＦＭ：2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート
８ＦＭ：2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート
ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）
ＰｈＭＡ：フェニルメタクリレート
ＢｚＭＡ：ベンジルメタクリレート
ＦＡ−５１３：トリシクロ［5・2・1・02,6 ］デカニルメタクリレート
ＭＭＡ：メチルメタクリレート
ＴＢＭＡ：ターシャリーブチルメタクリレート
４ＦＭ：2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート
８ＦＭ：2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート
ＰＭＭＡ：ポリメチルメタクリレート（〔η〕＝０．４０，ＭＥＫ中，２５℃にて測定）
なお、以下の実施例および比較例においては、クロストーク光やフレア光を抑制する目的で、加熱混練前の第４層および第５層用の各原液中に、原液全体に対して、染料Ｂｌｕｅ ＡＣＲ（日本化薬（株）製）、染料ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０（三井化学（株）製）、染料ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ（三井化学（株）製）、染料ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０（日本化薬（株）製）を以下のように添加した。
第４層
Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ２８０ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ ３０ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ ６０ｐｐｍ
第５層
Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ６０００ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ １４００ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ １１０ｐｐｍ
第４層
Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ２８０ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ ３０ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ ６０ｐｐｍ
第５層
Ｂｌｕｅ ＡＣＲ ６０００ｐｐｍ
ＭＳ Ｙｅｌｌｏｗ ＨＤ−１８０ ６０ｐｐｍ
ＭＳ Ｍａｚｅｎｔａ ＨＭ−１４５０Ｈ １４００ｐｐｍ
ＫＡＹＡＳＯＲＢ ＣＹ−１０ １１０ｐｐｍ
＜ロッドレンズの糸径および径斑の測定方法＞
糸径（直径）の測定は、レーザー外径測定器（キーエンス製ＬＳ−５０００）を用いてインラインで１ｍｓごとに糸径を測定し、１時間データを取得した。
径斑は１時間のデータのうち、糸径の最大値ｄmaxと最小値ｄminの差（ｄmax−ｄmin）として算出した。
なお、糸径の測定は、ロッドレンズの製造を開始して約２時間経過した後、各条件が定常状態に達してから行った。
糸径（直径）の測定は、レーザー外径測定器（キーエンス製ＬＳ−５０００）を用いてインラインで１ｍｓごとに糸径を測定し、１時間データを取得した。
径斑は１時間のデータのうち、糸径の最大値ｄmaxと最小値ｄminの差（ｄmax−ｄmin）として算出した。
なお、糸径の測定は、ロッドレンズの製造を開始して約２時間経過した後、各条件が定常状態に達してから行った。
［実施例１］
表１に示した組成比の混合物を７０℃に加熱混錬し、第１層〜第５層用の未硬化状物を得た。この５種類の原液を同心円状５層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し、糸状物の各層の半径比が表２となるよう吐出した。
表１に示した組成比の混合物を７０℃に加熱混錬し、第１層〜第５層用の未硬化状物を得た。この５種類の原液を同心円状５層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し、糸状物の各層の半径比が表２となるよう吐出した。
次いで、得られた未硬化状物から、図１に示すロッドレンズ原糸の製造装置１０を用いてロッドレンズ原糸を製造した。具体的には、不活性ガス導入管１３から収容体１２内に窒素ガスを導入すると共に不活性ガス排出管１４から収容体１２内の窒素ガスを排出させた。また、同心円状複合紡糸ノズル１１から押し出された糸状体Ａを、引取りローラ１７で引き取り（２００ｃｍ／分）ながら、長さ３０ｃｍの相互拡散処理部１２ｂを通し、各層間同士で相互拡散を生じさせた。続いて、中心軸の周囲に長さ６０ｃｍ、２０Ｗのケミカルランプ１８本が上下２段に連続して等間隔に配設された第１硬化処理部１２ｃ（第１光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて硬化させた。更に、中心軸の周囲に２．０ＫＷ高圧水銀灯３本が等間隔に配設された第２硬化処理部１２ｄ（第２光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて、完全硬化させた。相互拡散処理部１２ｂにおける窒素流量は４０Ｌ／分とした。これにより得られたロッドレンズ原糸の半径は０．３０ｍｍであった。次いで、図２に示す延伸・緩和処理装置２０を用い、紡糸工程から連続的に、得られたロッドレンズ原糸Ｂを、第1加熱炉２４にて１４５℃の雰囲気下で約２倍に延伸（第２ニップローラ２２の速度４０５ｃｍ／分）し、第２加熱炉２５にて１２３℃の雰囲気下で緩和率が０．８倍になるように緩和（第３ニップローラ２３の速度３２４ｃｍ／分）した。次いで、切断工程にて、１６６ｍｍの長さに切断して、長さ１６６ｍｍのロッドレンズを多数得た。
得られたロッドレンズは、中心部と外周部の屈折率差が０．０１３であり、フッ素含有量は１．４質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０２であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４２ｍｍ−１であった。またロッドレンズの径斑は１μｍと小さかった。
得られたロッドレンズ多数本を２枚のフェノール樹脂製基板の間に２列に密着させて平行配列し（４７５μｍ間隔）、その隙間に接着剤（積水フーラー社製「エスダイン９６０７Ｋ」）を充填し、プラスチックロッドレンズ間およびプラスチックロッドレンズと基板間の接着剤を硬化した。その後、プラスチックロッドレンズの中心軸に垂直な面で両端面をダイヤモンド刃で鏡面切削し、プラスチックロッドレンズ長が９．０ｍｍのロッドレンズアレイを製造した。このロッドレンズアレイの５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１８．０ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑のない鮮明な画像が得られた。
［実施例２］
吐出半径比を表２のように変更した以外は、実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズのフッ素含有量は２．４質量％であり、半径は２３１μｍ、中心屈折率は１．４９８であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４３ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は２μｍと小さかった。
吐出半径比を表２のように変更した以外は、実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズのフッ素含有量は２．４質量％であり、半径は２３１μｍ、中心屈折率は１．４９８であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４３ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は２μｍと小さかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１７．５ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑のない鮮明な画像が得られた。
［実施例３］
未硬化状物として表１の未硬化状物２を用い、吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズの中心部と外周部の屈折率差は０．０１１であり、フッ素含有量は２．０質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０５であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４２ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は１．６μｍと小さかった。
未硬化状物として表１の未硬化状物２を用い、吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズの中心部と外周部の屈折率差は０．０１１であり、フッ素含有量は２．０質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０５であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４２ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は１．６μｍと小さかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１８．３ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑のない鮮明な画像が得られた。
［実施例４］
未硬化状物として表１の未硬化物３を用い、
吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は２．４質量％、半径は２３１μｍ、中心屈折率は１．５０５であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４３ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は２μｍと小さかった。
未硬化状物として表１の未硬化物３を用い、
吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は２．４質量％、半径は２３１μｍ、中心屈折率は１．５０５であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４３ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は２μｍと小さかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１８．０ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑のない鮮明な画像が得られた。
［実施例５］
未硬化状物として表１の未硬化状物４を用い、吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズの中心部と外周部の屈折率差は０．０１４であり、フッ素含有率は２．８質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０５であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４４ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は２．５μｍと小さかった。
未硬化状物として表１の未硬化状物４を用い、吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズの中心部と外周部の屈折率差は０．０１４であり、フッ素含有率は２．８質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０５であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４４ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は２．５μｍと小さかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１６．３ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑のない鮮明な画像が得られた。
［比較例１］
吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例５と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は３．０質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０４であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４４ｍｍ−１ であった。また得られたロッドレンズの径斑は３．６μｍと大きかった。
吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例５と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は３．０質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０４であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４４ｍｍ−１ であった。また得られたロッドレンズの径斑は３．６μｍと大きかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１６．３ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑が大きくぼやけた画像が得られた。
［比較例２］
吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例５と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は４．６質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．４９９であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４５ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は７．０μｍと大きかった。
吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例５と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は４．６質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．４９９であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４５ｍｍ−１ であった。また、ロッドレンズの径斑は７．０μｍと大きかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１６．２ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑が大きくぼやけた画像が得られた。
［比較例３］
未硬化状物として表１の未硬化状物５を用い、吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は３．７質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０２であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４４ｍｍ−１ であった。またロッドレンズの径斑は６．０μｍと大きかった。
未硬化状物として表１の未硬化状物５を用い、吐出半径比を表２のように変更した以外は実施例１と同様になるようにしてロッドレンズを作製した。得られたロッドレンズは、フッ素含有量は３．７質量％、半径は２３０μｍ、中心屈折率は１．５０２であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．４４ｍｍ−１ であった。またロッドレンズの径斑は６．０μｍと大きかった。
実施例１と同様の方法で、ロッドレンズアレイを作製したところ、５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１７．０ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑が大きくぼやけた画像が得られた。
［比較例４］
表１に示した比較例４の組成比の混合物を７０℃に加熱混錬し、各層未硬化状物を得た。この５種類の原液を同心円状５層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し、糸状物の各層の半径比が表２となるよう吐出した。
表１に示した比較例４の組成比の混合物を７０℃に加熱混錬し、各層未硬化状物を得た。この５種類の原液を同心円状５層複合ノズルを用い中心から順次未硬化物の屈折率が低くなるように配列し、糸状物の各層の半径比が表２となるよう吐出した。
次いで、得られた未硬化状物から、図１に示すロッドレンズ原糸の製造装置１０を用いてロッドレンズ原糸を製造した。具体的には、不活性ガス導入管１３から収容体１２内に窒素ガスを導入すると共に不活性ガス排出管１４から収容体１２内の窒素ガスを排出させた。また、同心円状複合紡糸ノズル１１から押し出された糸状体Ａを、引取りローラ１７で引き取り（２００ｃｍ／分）ながら、長さ３０ｃｍの相互拡散処理部１２ｂを通し、各層間同士で相互拡散を生じさせた。続いて、中心軸の周囲に長さ６０ｃｍ、２０Ｗのケミカルランプ１８本が上下２段に連続して等間隔に配設された第１硬化処理部１２ｃ（第１光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて硬化させた。更に、中心軸の周囲に２．０ＫＷ高圧水銀灯３本が等間隔に配設された第２硬化処理部１２ｄ（第２光照射部）の中心に、糸状体Ａを通過させて、完全硬化させた。相互拡散処理部１２ｂにおける窒素流量は４０Ｌ／分とした。これにより得られたロッドレンズ原糸の半径は０．２９１ｍｍであった。次いで、図２に示す延伸・緩和処理装置２０を用い、紡糸工程から連続的に、得られたロッドレンズ原糸Ｂを、第1加熱炉２４にて１４５℃の雰囲気下で４．６２倍（第２ニップローラ２２の速度９１４ｃｍ／分）に延伸し、１１９℃の雰囲気下で緩和率が０．６５倍となるように緩和（第３ニップローラ２３の速度６００ｃｍ／分）した。次いで、切断工程にて、１６６ｍｍの長さに切断して、長さ１６６ｍｍのロッドレンズを多数得た。
得られたロッドレンズは、中心部と外周部の屈折率差が０．０２８であり、フッ素含有量は５．６質量％、半径は１６８μｍ、中心屈折率は１．５０２であり、中心軸から外側に向かう０．２ｒ〜０．８ｒの範囲において屈折率分布が式（１）に近似され、５２５ｎｍの波長における屈折率分布定数ｇは０．８４ｍｍ−１ であった。また得られたロッドレンズの径斑は８μｍと非常に大きかった。
得られたロッドレンズを、多数本を２枚のフェノール樹脂製基板の間に２列に密着させて平行配列し（３６０μｍ間隔）、その隙間に接着剤（積水フーラー社製「エスダイン９６０７Ｋ」）を充填し、プラスチックロッドレンズ間およびプラスチックロッドレンズと基板間の接着剤を硬化した。その後、プラスチックロッドレンズの中心軸に垂直な面で両端面をダイヤモンド刃で鏡面切削し、プラスチックロッドレンズ長が４．４ｍｍのロッドレンズアレイを製造した。このロッドレンズアレイの５２５ｎｍにおける共役長Ｔｃは１０．０ｍｍであった。このロッドレンズアレイをカラーイメージセンサーヘッドに組み込んで像伝送（画像読み取り）を行ったところ、斑が大きく非常にぼやけた画像が得られた。
１０ ロッドレンズ原糸の製造装置
１１ 同心円状複合紡糸ノズル
１２ 収容体
１３ 不活性ガス導入管
１４ 不活性ガス排出管
１５ 第１光照射機
１６ 第２光照射機
１７ 引取りローラ
２０ 延伸・緩和処理装置
２１ 第１ニップローラ
２２ 第２ニップローラ
２３ 第３ニップローラ
２４ 第１加熱炉
２５ 第２加熱炉
３０ ロッドレンズアレイ
３１ ロッドレンズ
３２ 基板
３３ 接着剤
４０ ＬＥＤプリンタヘッド
４１ ハウジング
４２ プリント基板
４３ ＬＥＤアレイ
４５ ロッドレンズアレイホルダー
４６ 板バネ
５０ カラーイメージセンサヘッド
５１ ラインイメージセンサ（光電変換素子）
５２ 筐体
５２ａ 第１凹部
５２ｂ 第２凹部
５２ｃ 第３凹部
５２ｄ 段差部
５４ 稿台
５４ａ 原稿載置面
５６ ライン状光源
１００ 感光体ドラム
２００ 画像読取装置
Ａｘ ロッドレンズアレイの光軸
Ｇ 原稿
１１ 同心円状複合紡糸ノズル
１２ 収容体
１３ 不活性ガス導入管
１４ 不活性ガス排出管
１５ 第１光照射機
１６ 第２光照射機
１７ 引取りローラ
２０ 延伸・緩和処理装置
２１ 第１ニップローラ
２２ 第２ニップローラ
２３ 第３ニップローラ
２４ 第１加熱炉
２５ 第２加熱炉
３０ ロッドレンズアレイ
３１ ロッドレンズ
３２ 基板
３３ 接着剤
４０ ＬＥＤプリンタヘッド
４１ ハウジング
４２ プリント基板
４３ ＬＥＤアレイ
４５ ロッドレンズアレイホルダー
４６ 板バネ
５０ カラーイメージセンサヘッド
５１ ラインイメージセンサ（光電変換素子）
５２ 筐体
５２ａ 第１凹部
５２ｂ 第２凹部
５２ｃ 第３凹部
５２ｄ 段差部
５４ 稿台
５４ａ 原稿載置面
５６ ライン状光源
１００ 感光体ドラム
２００ 画像読取装置
Ａｘ ロッドレンズアレイの光軸
Ｇ 原稿
Claims (5)
- 中心から外部に向かって屈折率が連続的に変化している半径ｒの円柱状のロッドレンズであって、
中心から外側に向かう０．３ｒ〜０．７ｒの範囲における屈折率が下記式（１）を満足し、
ｎ（Ｌ）＝ｎ１｛１−（ｇ２／２）Ｌ２｝ （１）
（但し、式（１）中、ｎ１ はロッドレンズの中心軸の屈折率、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦ｒ）、ｒはロッドレンズの半径、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。）
フッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満であり、
半径ｒが１００〜２５０μｍであるロッドレンズ。 - Ｎ（Ｎ≧２）個の未硬化状物（ただし、未硬化状物を硬化したときの硬化物の屈折率がｎ１＞ｎ２＞・・・＞ｎＮである）を、中心から外周に向かって屈折率が順次低くなるように同心円状に配置して、複合紡糸ノズルから押出して多層構造の糸状体に賦形し、該糸状体の各層間の物質の相互拡散処理を施しながらまたは相互拡散処理を施した後に糸状体を硬化処理してロッドレンズ原糸を得る紡糸工程と、
ロッドレンズ原糸を延伸・緩和する延伸・緩和工程とを有するロッドレンズの製造方法であって、
紡糸工程において、
中心部と外周部の硬化後の屈折率差（ｎ１−ｎＮ）が０．００６〜０．０３となるような未硬化状物であって、
且つ、多層構造の糸状体のフッ素原子の含有量が０．１質量％以上３質量％未満となるような未硬化状物を使用し、
延伸・緩和工程において、
半径が２７５〜５００μｍのロッドレンズ原糸を、半径が１００〜２５０μｍとなるよう延伸・緩和する
ことを特徴とする請求項１記載のロッドレンズの製造方法。 - 請求項１記載のロッドレンズを用いて作製されたロッドレンズアレイ。
- 請求項３記載のロッドレンズアレイを組み込んで作られたＬＥＤプリンタヘッド。
- 請求項３記載のロッドレンズアレイを組み込んで作られたカラーイメージセンサヘッド。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011284941A JP5858282B2 (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | ロッドレンズおよびロッドレンズの製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2011284941A JP5858282B2 (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | ロッドレンズおよびロッドレンズの製造方法 |
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| JP2013134397A true JP2013134397A (ja) | 2013-07-08 |
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ID=48911112
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| JP2011284941A Active JP5858282B2 (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | ロッドレンズおよびロッドレンズの製造方法 |
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| JP (1) | JP5858282B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005258431A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-09-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | パターン形成方法 |
| WO2007011013A1 (ja) * | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | プラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ及びプリンタ |
-
2011
- 2011-12-27 JP JP2011284941A patent/JP5858282B2/ja active Active
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|---|---|---|---|---|
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| WO2007011013A1 (ja) * | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | プラスチックロッドレンズ、ロッドレンズアレイ、ロッドレンズプレート、イメージセンサ及びプリンタ |
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