JP2016151620A - 光学ユニット、画像形成装置、および光学ユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産コストを抑え光学特性に優れた高性能な光学ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】 長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第一のマイクロレンズアレイと、
長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部と、を有する第二のマイクロレンズアレイと、を有し
前記第一のマイクロレンズアレイの前記枠部と、前記第二のマイクロレンズアレイの枠部とが当接され、前記複数のマイクロレンズのそれぞれの間には遮光部材が挿入されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリンターや複写機等、電子写真方式を用いた露光装置および画像形成装置に使用する画像記録デバイスに関するものである。

昨今、プリンターや複写機の本体小型化を目的とし、光源にＬＥＤ等の固体露光素子が用いられた画像記録デバイスが搭載されている。

図１０に画像記録デバイスユニットの概略図に示す。

固体露光発光素子ユニット１０４とマイクロレンズが長手方向に配列された２枚のマイクロレンズアレイ１０１とその間に配置されるアパーチャー部品１０２から構成される。

固体露光発光素子ユニット１０４の光源１０９から発せられた光線１１２は第一のマイクロレンズアレイ１０１を透過、屈折することでアパーチャー部品１０２のアパーチャー部１０８を通過する。そして第二のマイクロレンズアレイ１０１を透過、屈折することで感光ドラム１１０上に結像する。

アパーチャー部品１０２は個々のマイクロレンズの光線１１３Ａを遮りゴースト、フレアー等を回避するために用いられる。

アパーチャー部１０８は短手方向の縦壁１０７と長手方向の縦壁１１１により構成され、マイクロレンズアレイ１０１の個々のマイクロレンズと対になるように、長手方向にある一定のピッチで連続的に配列されている。その縦壁１０７の厚さ１０７Ａは０．１ｍｍ程度でとても薄肉な形状となっている。

また、縦壁１０７の壁面は平滑面であると照射された光線が１１３Ｂのように反射することで２次光となりゴースト等の光学的性能を劣化させることになる。そのため、縦壁に照射された光線を拡散させるために、縦壁１０７の壁面は拡散面等の散乱面となっている。

このような、プリンターや複写機など、民生用の機器に使用されるマイクロレンズアレイ１０１は、その量産生の面から樹脂成形で製造されている。

プリンターや複写機の装置内で使用される画像記録デバイスは、連続使用時における本体の熱源による温度上昇や、寒冷地などでの初期使用時の低温度など、大きな温度変動に晒されることになる。

そのため、樹脂材料で製造された長尺なマイクロレンズアレイ１０１は、大きな温度変動により膨張収縮を催し、別途製造されるアパーチャー部品１０２と位置ずれが生じることになる。そのため、この様なマイクロレンズアレイ１０１とアパーチャー部品１０２が別体である構成の場合、アパーチャー部１０８の縦壁１０７が個々のマイクロレンズ１０１´の上にずれてきてしまう。これにより、光量低下や光量ムラ等、光学性能が劣化するという課題があった。

この課題に対して特許文献１には、マイクロレンズアレイと遮光部の位置ずれを防止するために、マイクロレンズアレイと遮光部を一体化する製造方法が開示されている。

特開平４−３２６３０１

特許文献１は遮光部材とマイクロレンズは一体化されているが、遮光部材はステンレス鋼板、マイクロレンズは塩化ビニルとなっており、線膨張係数が異なる異材料の組み合わせで構成されているものである。

そのため、前述する使用環境に伴う温度変化により遮光部材とマイクロレンズの熱膨張収縮に差異が生じる。そして、遮光部材の材料とするステンレス金属材料よりも強度が弱い樹脂材料で製造されたマイクロレンズの光学面は、アパーチャーを構成する縦壁に拘束されることで歪を齎し、光学性能の劣化に繋がることになる。

さらに、樹脂を材料としたマイクロレンズアレイは成形時に付与された内部応力が開放されることで成形初期の寸法より徐々に経年変化を催す。そのため、マイクロレンズはステンレス鋼板で製作されたアパーチャー部に拘束され続け、マイクロレンズに歪を生じさせるばかりか、劣化を促進させクラック発生の原因ともなる。

また、ステンレス鋼板にフォトエッチングで穴あけ加工を０．１ｍｍの薄壁を残した加工は加工コストが高く、プリンター等の民生品への適用は不向きである。

また、遮光部材の加工コストを抑えるために射出成形で製造する方法があるが、アパーチャー部を構成する縦壁の壁面には反射防止処理を施す必要がある。成形後の成形品に塗装等の二次加工により反射防止処理を施す手段が考えられるが、製造コスト高となるため、一連の成形加工により形成することが求められている。

その手段として、縦壁を形成する金型のコアピン駒表面にショットブラストなどで拡散面を施し、樹脂を転写させることで遮光部材に拡散面を形成するといった製法が考えられる。しかし、拡散面を施した場合、縦壁部の離型方向に対してアンダーカットとなるため、拡散面の食いつき力により変形が生じることになる。本発明は、生産コストを抑え光学特性に優れた高性能な画像記録デバイスを提供することを目的とするものである。

本発明の光学ユニットは、長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第一のマイクロレンズアレイと、長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部と、を有する第二のマイクロレンズアレイと、を有し前記第一のマイクロレンズアレイの前記枠部と、前記第二のマイクロレンズアレイの枠部とが当接され、前記複数のマイクロレンズのそれぞれの間には遮光部材が挿入されていることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、光源からの光を、上記に記載の光学ユニットによって、感光ドラムに結像させることを特徴とする。

本発明の光学ユニットの製造方法は、長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第一のマイクロレンズアレイを射出成形により成形する工程と、長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第二のマイクロレンズアレイを射出成形により成形する工程と、前記複数のマイクロレンズのそれぞれの間に前記遮光部材を挿入し、前記第一のマイクロレンズアレイの枠部と、前記第二のマイクロレンズアレイの枠部とを当接させる工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、光学性能に大きく影響を及ぼすマイクロレンズと遮光部材の位置ずれを防ぎ、かつ低生産コストを実現することができる。

第一の実施形態について説明する図である。 第一の実施形態について説明する図である。 第一の実施形態に係わる金型を説明する図である。 第一の実施形態に係わる光学ユニットを説明する図である。 第二の実施形態に係わる光学ユニットを説明する図である。 第三の実施形態に係わる光学ユニットを説明する図である。 実施例について説明する図である。 第二の実施形態に係わる遮光部材を説明する図である。 第二の実施形態に係わる製造方法について説明する図である。 従来の画像記録デバイスユニットを説明する図である。

（第一の実施形態）
本発明を適用した画像形成装置の第一の実施形態について図１、図２を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本発明の画像形成装置の概略図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図１において、９はＬＥＤなどの固体露光の光源であり、４は、複数の光源９が長手方向に配列された発光素子ユニットである。４８は第一のマイクロレンズアレイであり、マイクロレンズ（例えば１５１ａ、１５１ｂ）が長手方向（Ｂの方向）に複数配列されている。４９は第二のマイクロレンズアレイであり、マイクロレンズ（例えば１５２ａ、１５２ｂ）が長手方向（Ｂの方向）に複数配列されている。１６は、遮光部材であり、２つのマイクロレンズアレイ４８、４９の間に配置される。

第一のマイクロレンズアレイ４８、第二のマイクロレンズアレイ４９とその間に配置される遮光部材１６により光学ユニットが形成される。

そして、発光素子ユニット４と光学ユニットにより、画像形成装置が構成される。画像形成装置は、発光素子ユニット４の光源９から発せられた光線１２を、第一のマイクロレンズ（例えば１５１）を透過、屈折させ、さらに第二のマイクロレンズ（例えば１５２）を透過、屈折させることで感光ドラム１０上に画像を結像させる。

発光素子ユニット４に近い側の第一のマイクロレンズアレイ４８の個々のマイクロレンズ（１５１ａ、１５１ｂ）をＧ１レンズ、感光ドラム側の第二のマイクロレンズアレイ４９の個々のマイクロレンズ（１５２ａ、１５２ｂ）をＧ２レンズとする。Ｇ１レンズのマイクロレンズの光学面は、入射側をＲ１面（２１）、出射側をＲ２面（２２）、同じく、Ｇ２レンズのマイクロレンズの光学面は、入射側をＲ１面（２３）、出射側をＲ２面（２４）とする。Ｇ１レンズの出射側Ｒ２面（２２）とＧ２レンズのマイクロレンズの入射側Ｒ１面（２３）が向かい合うように配置され、光源９から出射した光が、感光ドラム１０上に集光する光学設計となっている。

遮光部材１６は、第一のマイクロレンズアレイ４８のマイクロレンズ１５１ｂを透過した光線のうち、向かい合う第二のマイクロレンズアレイ４９のマイクロレンズ１５２ｂの隣のマイクロレンズ１５２ａに向かう光線１３Ａを遮るために用いられる。これは、隣のマイクロレンズの光線と干渉することがないようにするためである。また、遮光部材１６は、遮光部材１６にぶつかった光線が反射して、ゴースト、フレアー等を発生させることがないようにするために用いられる。遮光部材１６の壁面が平滑面であると、遮光部材１６にぶつかった光線が１３Ｂのように反射し２次光となりゴースト等の光学的性能を劣化させることになる。そのため、遮光部材１６にぶつかった光線を拡散させるために、遮光部材１６の壁面１４は拡散面等の散乱面となっている。本明細書においては、表面に多数の凹凸が形成され、表面粗さがＲＭＳで２０μｍ以上の面のことを拡散面と称するものとする。

遮光部材１６は、マイクロレンズアレイの４８、４９の長手方向（Ｂの方向）であって、マイクロレンズアレイ４８、４９の向かい合うマイクロレンズの間（例えば１５１ａ、１５２ａと、１５１ｂ、１５２ｂの間）に、一定のピッチで連続的に配列されている。その厚さは０．１ｍｍ程度であり、薄肉形状となっている。

また、Ｇ１レンズのＲ２面２２の光軸の中心とＧ２レンズのＲ１面２３の光軸の中心との光学面の間の間隔１９は結像性能に大きく影響する寸法であり、Ｇ１レンズとＧ２レンズの組みつけにおいては高精度な管理を要する。

次に、マイクロレンズアレイおよび遮光部材１６について図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、第一のマイクロレンズアレイの概略図であり、図２（ｂ）は、第一のマイクロレンズアレイの溝部に遮光部材１６が挿入されたところを示す概略図である。図２（ｃ）は第一のマイクロレンズアレイと第二のマイクロレンズアレイとを当接させる直前の状態を示した概略図である。図２（ｄ）は、第一のマイクロレンズアレイと第二のマイクロレンズアレイを当接させて完成させた光学ユニットの断面図を示した概略図である。５２の方向を長手方向、５３の方向を短手方向とする。

図２（ａ）において、第一のマイクロレンズアレイ４８は、複数のマイクロレンズ１５１を囲むように、複数のマイクロレンズ１５１の周りに枠部４８１が形成されている。枠部４８１には、第二のマイクロレンズアレイ４９と当接する、当接部４８１ａを有している。当接部４８１ａは、マイクロレンズ（Ｇ１レンズ）のＲ２面２２（第二のマイクロレンズアレイ４９のマイクロレンズと対向する面）の中心Ｏ１を通る、光軸Ｔ方向と垂直な面からの距離Ｋ１が所定の値になるように加工される（図２（ｄ）参照）。マイクロレンズ（Ｇ１レンズ）のＲ２面２２の中心Ｏ１は、Ｒ２面２２が光軸Ｔと交わる点である。

また、第二のマイクロレンズアレイ４９も第一のマイクロレンズアレイ４８と同じように、複数のマイクロレンズ１５２を囲むように、複数のマイクロレンズ１５２の周りに枠部４９１が形成されている。枠部４９１には、第二のマイクロレンズアレイ４９と当接する、当接部４９１ａを有している。当接部４９１ａは、マイクロレンズ（Ｇ２レンズ）のＲ１面２３（第一のマイクロレンズアレイ４８のマイクロレンズと対向する面）の中心Ｏ２を通る、光軸Ｔ方向と垂直な面からの距離Ｋ２が所定の値になるように加工される（図２（ｄ）参照）。マイクロレンズ（Ｇ２レンズ）のＲ１面２３の中心Ｏ２は、Ｒ１面２３が光軸Ｔと交わる点である。

この第一のマイクロレンズアレイ４８の当接部４８１ａと第二のマイクロレンズアレイの当接部４９１ａとを当接させることにより、Ｇ１レンズのＲ２面２２とＧ２レンズのＲ１面２３の光学面の間隔１９を高精度に管理することができる。

第一のマイクロレンズアレイ４８の枠部４８１は、さらに第二の当接部４８１ｂを有していてもよく第二のマイクロレンズアレイ４９の枠部４９１もさらに第二の当接部４９１ｂを有していてもよい。当接部４８１ｂは、マイクロレンズ（Ｇ１レンズ）のＲ２面２２（第二のマイクロレンズアレイ４９のマイクロレンズと対向する面）の中心Ｏ１を通る、光軸Ｔ方向と垂直な面からの距離Ｌ１が所定の値になるように加工される（図２（ｄ）参照）。当接部４９１ｂは、マイクロレンズ（Ｇ２レンズ）のＲ１面２３（第一のマイクロレンズアレイ４９のマイクロレンズと対向する面）の中心Ｏ２を通る、光軸Ｔ方向と垂直な面からの距離Ｌ２が所定の値になるように加工される（図２（ｄ）参照）。

この時、Ｋ１とＫ２は異なる長さを有し、Ｋ１とＬ２、Ｋ２とＬ１は同じ長さになるように加工される。またはＫ１とＫ２との合計と、Ｌ１とＬ２の合計が等しくなるように加工される。

また、第一のマイクロレンズアレイの枠部４８１のマイクロレンズを挟んで長手方向５２の両側が、当接部４８１ａ、第二の当接部４８１ｂであることが好ましい。つまり、第一のマイクロレンズアレイの長手方向５２の枠部は、マイクロレンズを挟んで、薄肉の枠部と厚肉の枠部が形成されていることが好ましい。また、第二のマイクロレンズアレイの枠部４９１のマイクロレンズを挟んで長手方向５２の両側が、それぞれ当接部４９１ａ、第二の当接部４９１ｂであることがより好ましい。つまり、第二のマイクロレンズアレイの長手方向５２の枠部は、マイクロレンズを挟んで、薄肉の枠部と厚肉の枠部が形成されていることがより好ましい。この状態を図２（ｃ）、図２（ｄ）に示す。このようにすると、マイクロレンズを囲むように枠部を配置させることができ、第一、第二のマイクロレンズアレイを、より安定して固定することができる。よって、Ｇ１レンズのＲ２面２２とＧ２レンズのＲ１面２３の光学面の間隔１９をより安定して、高精度に管理することができる。図２ではマイクロレンズと枠部をわかりやすくするために、濃淡を付けて（マイクロレンズを濃く）図示しているが、マイクロレンズと枠部は同一材料により同一の金型で一度に成形される。

そして、マイクロレンズを囲むように配置された第一のマイクロレンズアレイ４８と第二のマイクロレンズアレイ４９の間であって、個々のマイクロレンズの間には、遮光部材１６が挿入されている。遮光部材１６は、少なくとも第一のマイクロレンズアレイ４８の枠部４８１に、形成された溝部２１９に挿入されていることが好ましい。また、溝部２１９は、厚肉の枠部に形成されていることが好ましい。

さらに、第二のマイクロレンズアレイ４９の枠部４９１にも遮光部材１６を挿入する溝部が形成されていてもよい。第二のマイクロレンズアレイ４９にも溝部を形成する場合は、第二のマイクロレンズアレイ４９の溝部も、厚肉の枠部に形成されていることが好ましい。また、第一のマイクロレンズアレイと第二のマイクロレンズアレイを当接させた時に、互いに異なる位置に溝部が形成されるようにする。これにより例えばマイクロレンズ２つ毎に一つの溝部を形成することが可能になる。

溝部を第一のマイクロレンズアレイ４８だけに設けると、マイクロレンズ一つ一つの間に全て溝部を形成しなければならない。これでは、溝と溝との間隔が狭く、遮光部材１６を挿入するためにはより細かい作業が必要となる。第二のマイクロレンズアレイ４９の枠部４９１にも溝部を形成するようにすると、例えばマイクロレンズ一つおき（２つ毎）に一つの溝を形成すればよいため、溝部の間隔を広く取ることができ、挿入作業を楽に行なうことができる。

遮光部材１６は、第一のマイクロレンズアレイに形成された溝部あるいは第二のマイクロレンズアレイに形成された溝部どちらかの溝部だけに挿入され、片持ち状態で保持される。このように構成することでマイクロレンズと遮光部材１６の位置ズレを防ぐことができるため、高精度な画像を形成することができる。

次に、第一の実施形態の製造方法について図３および図４を参照しながら説明する。

図３は、本実施形態の第一のマイクロレンズアレイ（または第二のマイクロレンズアレイ）を射出成形するための金型を説明する図である。図３（ａ）は、金型の断面概略図を示し、図３（ｂ）は、型を開いた時、パーティングからの可動型の概略図を示す。第一のマイクロレンズアレイ、第二のマイクロレンズアレイは、それぞれ、マイクロレンズが例えば２５０個、一列配列された仕様となっている。一列配列された例を示すが、複数列配列されていてもよい。また、個々のマイクロレンズの寸法は、例えば、４ｍｍ×０．８ｍｍとなっている。

マイクロレンズアレイの外形寸法の長手寸法５２は、例えば２３０ｍｍ、短手寸法５３は×７ｍｍとなっている。

第一のマイクロレンズアレイの、溝部を含む枠部および個々のマイクロレンズは成形用金型により同一材料で一緒に一体的に成形される。

成形材料は吸湿特性に優れ、流動性が良好なレンズ成形用の透明樹脂材料であるシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を含む材料を使用することが望ましい。しかしこれに限ることなく、ポリカーボネイト（ＰＣ）、アクリル（ＰＭＭＡ）等を含む材料などを用いることができる。

図３に第一のマイクロレンズアレイと溝部を成形する形成する金型部材の詳細概略図を示すが、第二のマイクロレンズアレイを形成する金型も同様の構成である。図３（ａ）は、金型の断面概略図を示し、図３（ｂ）は、金型を開いた時の可動型のパーティング面の概略図を示す。

図３において、３４１は固定側金型、３４３は可動側金型、３４２は可塑化装置、３４０はスプルーを示す。また、３４８は、マイクロレンズの光学面を成形するための鏡面部と枠部を成形する枠部形成部および溝部を成形する溝部形成部を形成した駒（鏡面駒と称する場合がある）である。この鏡面駒３４８を金型（ここでは可動側金型３４３）に組み込むことで、固定側金型と駒３４８との間に、第一のマイクロレンズアレイを形成する空間であるキャビティ３３９を構成する。

３３６、３３７、３３８はゲートである。第一のマイクロレンズアレイは薄肉で長尺な形状となっている。第一のマイクロレンズアレイを成形するためのキャビティへの樹脂流入口となるゲートは長手方向の端部に設けた場合、長手方向に可塑化装置３４２からの成形圧付与における圧力分布が大きくなる。その長手方向に生じた圧力分布は冷却固化により凍結され、残留応力分布として成形品内に残存することになり、経年変化による応力緩和により長手方向に変位を齎し、発光素子ユニットとの位置ずれにより光学性能の劣化に繋がる。

この残留応力分布を低減するために、ゲート位置はキャビティ側面に複数個所（図３においては３点（３３６、３３７、３３８））設け、樹脂を充填させる。その際、キャビティの、厚肉の枠部を形成する側３１７にゲートを設けることが好ましい。この方が残留応力分布をより低減することができる。

成形時における保圧力の付与により溝部を成形するための溝部形成部への食いつき力が高まる。そのため、溝部を有するＲ２面２２側（図２参照）を金型の可動側金型３４３に組み込んだ駒３４８で形成するようにする。

成形品を金型から突き出すためのエジェクター（不図示）は成形品の長手方向に沿わせて配置する。溝部を形成する駒の近傍に狭ピッチで配置することで、溝部の離型変形を防止することができる。エジェクターを配置する面は、組み付ける基準となる当接部と同じ面に配置することになる場合は、エジェクター（不図示）がその当接部よりも凸とならないように構成する。

金型は温調機により温調水管を介し１２０〜１３０℃で温調する。

可塑化装置３４２により温度２６０〜２７０℃で樹脂材料を可塑化溶融させ、金型内のスプルー４０、ランナー、ゲート３３６、３３７、３３８を通ってキャビティ３３９に充填する。その後、可塑化装置３４２により圧力を付与しつつ、冷却により固化するのを待ち、エジェクター（不図示）の突き出しにより成形品を得る。

遮光部材１６は、例えば、樹脂性フィルムで形成され、その表面は拡散面（表面に凹凸が形成され表面粗さが粗い面）となっている。この樹脂フィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等に黒色のカーボンを練り合わせたものをフィルム状に加工する。

遮光部材１６の壁厚にあたる厚さの設計値は例えば０．１ｍｍであるが、次加工により若干薄くなるため設計値よりも０．０２ｍｍ厚い例えば０．１２ｍｍとしておく。

フィルム状になった母材の表面を表面粗さＲＭＳ０．０２ｍｍの拡散面となるよう、ショットブラスト等で処理を施し、プレス加工により遮光部材１６と保持代を含めた形状１６に打ち抜くことにより製造される。遮光部材１６の光軸方向の寸法は例えば、３．５ｍｍ、光軸方向と垂直な方向の寸法は１．６ｍｍである。

製作された遮光部材１６をマイクロレンズアレイの溝部２１９に挿入し、接着剤を塗布し溝部２１９へ固定する。溝部２１９への挿入代を例えば１ｍｍとし、片持ち状態で保持される。溝部２１９の溝寸法は遮光部材１６の幅寸法よりも０．０１ｍｍ程度大きくし、挿入を容易にするようにする。

また、遮光部材１６は、ステンレス鋼板を薄肉に圧延したものを黒色で塗装し、その後、ショットブラスト等により拡散面を施し、プレス加工で打ち抜くことで得ることもできる。

その場合、溝部２１９の溝寸法は遮光部材１６の幅寸法よりも０．０２ｍｍ程度小さくしておくことが好ましい。鋼板は樹脂材料よりも剛性が高いため、樹脂材料である溝部２１９へ圧入することができる。圧入により鋼板の厚さ方向の弾性回復により保持力が発生し、接着剤を塗布しなくても脱落を防ぐことができる。

第一のマイクロレンズアレイ４８または第二のマイクロレンズアレイ４９の溝部２１９に、樹脂フィルムあるいは薄肉の鋼板の遮光部材１６を個々のマイクロレンズの光軸と平行になるように挿入する。

遮光部材１６挿入の際は治具などを用い、自動機などで連続的に溝に挿入できるような仕組みを設けることが好ましい。

また、樹脂フィルムもしくは薄肉の鋼板をプレス加工により「コノ字」状とすることで、遮光部材１６２つ分の挿入を可能とするため製造効率を上げることができる。

上記の方法で製造された第一のマイクロレンズアレイおよび第二のマイクロレンズアレイを図４に示す。図４（ａ）は、第一のマイクロレンズアレイの概略図、図４（ｂ）は第二のマイクロレンズアレイの概略図を示す。

第一のマイクロレンズアレイまたは第二のマイクロレンズアレイのどちらかひとつのマイクロレンズアレイを反転させて、第一のマイクロレンズアレイの当接部と第二のマイクロレンズの当接部を当接させる。また、さらに、第一のマイクロレンズアレイ４８の第二の当接部４８１ｂと第二のマイクロレンズアレイ４９の第二の当接部４９１ｂを当接させてもよい。これにより、より安定してＧ１レンズのＲ２面２２とＧ２レンズのＲ１面２３の光学面の間隔１９を高精度に管理することができる。第一のマイクロレンズアレイ４８と第二のマイクロレンズアレイ４９はそれぞれ金型に樹脂を注入して成形する方法より、Ｇ１レンズと枠部、Ｇ２レンズと枠部を同時に製造している。よって、Ｇ１レンズと枠部との寸法を高精度に管理することが可能となる。そのため、組み付け時におけるＧ１レンズとＧ２レンズの間隔を高精度に管理することが容易となる。

そして非有効部を接着剤等で固定しマイクロレンズアレイユニット（本明細書では光学ユニットと称する場合がある）を完成させる。完成させた光学ユニットを図４（ｃ）に示す。

図４（ａ）の第一のマイクロレンズアレイ、図４（ｂ）の第二のマイクロレンズアレイともに、遮光部材１６が一つおきにマイクロレンズの間に挿入されている。マイクロレンズアレイ２つを当接されることにより、一つずつずれた位置に遮光部材が配置されているため、全てのマイクロレンズ間に遮光部材１６を配置することができる。

また、第一のマイクロレンズアレイの当接部の、マイクロレンズのＲ２面の中心を通る、光軸方向と垂直な面からの距離Ｋ１、Ｌ１（図２参照）、の寸法は、金型の作成時に精密に調整しておく。また、第二のマイクロレンズアレイの当接部の、マイクロレンズのＲ１面の中心を通る、光軸方向と垂直な面からの距離Ｋ２、Ｌ２（図２参照）、の寸法は、金型の作成時に精密に調整しておく。これにより、Ｇ１レンズとＧ２レンズの間隔を設計値どおりに組み付けることが可能となる。

（実施例１）
このようにして製作されたマイクロレンズアレイユニット（光学ユニット）について、実用使用時における経年変化を模擬した加速試験を行い光量ムラについて測定した。具体的には、以下の通りである。

まず、光源として、短手方向の幅が、４２．３μｍ（６００ｄｐｉ相当）で、長手方向の幅がマイクロレンズアレイユニットの有効部より長い、ライン光源を用い、発光させた。該ライン光源から出射し、マイクロレンズアレイユニットにより結像された光束の光量を、像面上に配置した受光器にて観測した。

これは、発光素子ユニットの有する発光部が全て点灯した場合に略相当し、マイクロレンズアレイユニットの、長手方向の位置による結像効率の相対変化（光量ムラ）を測定できた。

その結果について、マイクロレンズアレイと遮光部材１６を別体方式とした従来方式の結果と、本発明の構成である結果を図７に示す。図７（ａ）は従来方式の結果を示し、図７（ｂ）に本発明の結果を示す。光学ユニットの長手中心の座標を０ｍｍとした場合の結果であり、それぞれのグラフは長手方向の各所を局所的に示したものである。

従来方式によれば環境耐久後の結果４５における光量ムラ４５´は環境耐久前の結果４４における光量ムラ４４´よりも大きくなっていることが確認される。これは、マイクロレンズと遮光部材１６の位置ズレが発生し、遮光部材１６がマイクロレンズの上にずれてきてしまい、マイクロレンズを透過してきた光線の妨げとなっているからである。その影響はレンズの長手中心から端部にかけて大きくなる傾向が確認される。

本発明によれば環境耐久後の結果４７は環境耐久前の結果４６に変化はない。これは、マイクロレンズと遮光部材１６が相対的に同じ方向に寸法変化を起こすので、遮光部材１６はマイクロレンズを透過してきた光線の妨げとはならないためである。

上記の構成によって高精度なマイクロレンズアレイユニット（光学ユニット）を低生産コストで製造することができる。

（第二の実施形態）
第二の実施形態について第一の実施形態と異なる箇所について主に説明する。第一の実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

図５に第二の実施形態による遮光部材２７が挿入されたマイクロレンズアレイの図を示す。

図５（ａ）は、第一のマイクロレンズアレイの概略図、図５（ｂ）は第二のマイクロレンズアレイの概略図を示す。図５（ｃ）は、第一のマイクロレンズアレイの枠部と第二のマイクロレンズアレイの枠部を当接させて完成させた光学ユニットの概略図を示す。

遮光部材２７は予めプレス加工でマイクロレンズを２個分囲うことができるようコノ字状に加工を施し、遮光部材を挿入する溝部２６もそれに合わせた溝幅とし遮光部材を挿入する。

挿入されたコノ字状の遮光部材は外側に開こうとする力が溝部への押しつけ力５５、５５´となり、接着剤を塗布しなくとも溝部から脱落することが無い。

また、溝幅２６を大きくすることができるため、金型における溝部を成形するための溝部形成部３５の加工を容易とすることができる。

成形時においても、溝部を形成する金型部材に剛性を持たすことができるため、樹脂圧が付加されても変形は抑えられ、離型時においても食いつき力が特に大きく生じることはない。

また、コノ字状とすることで遮光部材２枚分を一度に挿入することができるため効率が良い。

マイクロレンズ２個分を囲っているため、隣り合うマイクロレンズで遮光部材を有していない。しかし、Ｇ１レンズ、Ｇ２レンズの２つレンズの組み付けにより、相手側のマイクロレンズアレイに装着された遮光部材が配置されることで、全てのマイクロレンズ間に遮光部材を形成することができる。

図８に示すように、コノ字状の遮光部材８３が、シートにジョイント８１５で繋がっているシート状の部材８１６をプレスにより製造しておく。このシート状の部材８１６をマイクロレンズアレイの溝部にダイとパンチによって挿入させる。

挿入させる装置の一例について図９に示す。図９（ａ）は挿入前の状態を示し、図９（ｂ）は挿入時の状態を示す。９２４はパンチであり、９２１はダイ、９２５はダイの抜き穴、９５はマイクロレンズアレイの溝部、８３は、シート状部材８１６にジョイント８１５で繋がっているコノ字状の遮光部材である。

ダイ９２１の抜き穴９２５上にコノ字状の遮光部材８３を位置決めする。また、ダイ９２１の抜き穴９２５の下にマイクロレンズアレイの溝部を位置決めする。そして、パンチ９２４をマイクロレンズアレイに向かって加工させるとともに、パンチ９２４がダイの抜き穴９２５を通過する。この時、ダイ９２１とパンチ９２４によってシート状部材のジョイント８１５が切断され、コノ字状の遮光部材８３がマイクロレンズアレイの溝部に挿入される。

遮光部材は非常に小さいため扱いが難しいが、シート状にすることで取扱が容易になる。また、プレス加工の動作を利用してマイクロレンズアレイの溝部に遮光部材を挿入することができるため、容易に精度よく遮光部材を挿入することができる。

（第三の実施形態）
第三の実施形態について第一の実施形態、第二の実施形態と異なる箇所について説明する。図６に第三の実施形態によるマイクロレンズアレイの図を示す。図６（ａ）は、第一のマイクロレンズアレイの概略図、図６（ｂ）は第二のマイクロレンズアレイの概略図を示す。図６（ｃ）は、第一のマイクロレンズアレイの枠部と第二のマイクロレンズアレイの枠部を当接させて完成させた光学ユニットの概略図を示す。

本実施形態は、長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズを複数列有する形態である。

長手方向にマイクロレンズが千鳥状に遮光部材挿入用の溝部側の列と、溝部側の列と長手方向に対称となる側に二列配列された形態の例を説明する。

マイクロレンズを複数列（本実施形態では二列）配列することで光量が稼げ、高精細な印刷性能とすることができる。

遮光部材３２は前述の実施形態と同様に予めプレス加工でコノ字状に形状を付与しておき、マイクロレンズ一つおきに形成された溝部に挿入する。これにより溝部側の列に配列された個々のマイクロレンズの全てを遮光する。

溝部側の列と長手方向に対称となる側のマイクロレンズにおいても上記同様にして製作を行う。図６（ｃ）に示す様に、第一のマイクロレンズアレイと第二のマイクロレンズアレイの２つレンズの組み付けにより、相手側のマイクロレンズアレイに装着された遮光部材が配置されることで、全てのマイクロレンズ間に遮光部材を形成することができる。

１５１ マイクロレンズ
４８ 第一のマイクロレンズアレイ
４９ 第二のマイクロレンズアレイ
４８１ 第一のマイクロレンズアレイの枠部
４９１ 第二のマイクロレンズアレイの枠部
１６ 遮光部材

Claims (16)

1. 長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第一のマイクロレンズアレイと、
   長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部と、を有する第二のマイクロレンズアレイと、を有し
   前記第一のマイクロレンズアレイの前記枠部と、前記第二のマイクロレンズアレイの枠部とが当接され、前記複数のマイクロレンズのそれぞれの間には遮光部材が挿入されていることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記第一のマイクロレンズアレイの前記枠部には溝部が形成され前記溝部に前記遮光部材が挿入されていることを特徴とする請求項１の光学ユニット。
3. 前記第一のマイクロレンズアレイの前記枠部には、当接部が形成され、
   前記第二のマイクロレンズアレイの前記枠部には、当接部が形成され、
   前記第一のマイクロレンズアレイの当接部の、前記第一のマイクロレンズアレイのマイクロレンズの、前記第二のマイクロレンズアレイのマイクロレンズと対向する面の中心を通る光軸方向と垂直な面からの距離Ｋ１は、前記第二のマイクロレンズアレイの当接部の、前記第二のマイクロレンズアレイのマイクロレンズの、前記第一のマイクロレンズアレイのマイクロレンズと対向する面の中心を通る、光軸方向と垂直な面からの距離Ｋ２よりも長く、
   前記第一のマイクロレンズアレイの当接部は、前記第二のマイクロレンズアレイの当接部と当接していることを特徴とする請求項１または２記載の光学ユニット。
4. 前記第一のマイクロレンズアレイの前記枠部には、第二の当接部が形成され、
   前記第二のマイクロレンズアレイの前記枠部には、第二の当接部が形成され、
   前記第一のマイクロレンズアレイの第二の当接部の、前記第一のマイクロレンズアレイのマイクロレンズの、前記第二のマイクロレンズアレイのマイクロレンズと対向する面の中心を通る光軸方向と垂直な面からの距離Ｌ１と、前記第二のマイクロレンズアレイの第二の当接部の、前記第二のマイクロレンズアレイのマイクロレンズの、前記第一のマイクロレンズアレイのマイクロレンズと対向する面の中心を通る、光軸方向と垂直な面からの距離Ｌ２の合計は、前記距離Ｋ１と、前記距離Ｋ２の合計と等しく、
   前記第一のマイクロレンズアレイの第二の当接部は、前記第二のマイクロレンズアレイの第二の当接部と当接していることを特徴とする請求項３記載の光学ユニット。
5. 前記第二のマイクロレンズアレイの前記枠部には溝が形成され、前記溝には遮光部材が挿入されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項記載の光学ユニット。
6. 遮光部材は樹脂性フィルムである請求項１乃至５いずれか一項に記載の光学ユニット。
7. 遮光部材は拡散面となる処理を施した薄肉の鋼板である請求項１乃至５いずれか一項に記載の光学ユニット。
8. 前記遮光部材はコノ字状であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項に記載の光学ユニット。
9. 前記第一のマイクロレンズアレイおよび前記第二のマイクロレンズアレイは、長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズを複数列有することを特徴とする請求項１乃至８いずれか一項記載の光学ユニット。
10. 光源からの光を、請求項１乃至９いずれか一項に記載の光学ユニットによって、感光ドラムに結像させることを特徴とする画像形成装置。
11. 長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第一のマイクロレンズアレイを射出成形により成形する工程と、
    長手方向に連続的に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの周りに形成された枠部を有する第二のマイクロレンズアレイを射出成形により成形する工程と、
    前記複数のマイクロレンズのそれぞれの間に前記遮光部材を挿入し、前記第一のマイクロレンズアレイの枠部と、前記第二のマイクロレンズアレイの枠部とを当接させる工程と、
    を有することを特徴とする光学ユニットの製造方法。
12. 前記第一のマイクロレンズアレイの枠部には、溝部が形成され、前記溝部に遮光部材を挿入することを特徴とする請求項１１記載の光学ユニットの製造方法。
13. 前記遮光部材はコノ字状であって、前記遮光部材をパンチによって前記溝部に挿入することを特徴とする請求項１２記載の光学ユニットの製造方法。
14. 前記第一のマイクロレンズアレイ及び前記第二のマイクロレンズアレイは、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネイトまたはアクリルを含む材料により成形されることを特徴とする請求項１１乃至１３いずれか一項記載の光学ユニットの製造方法。
15. 前記遮光部材は、ポリエチレンテレフタレートに黒色のカーボンを練り合わせた材料を含むシートであることを特徴とする請求項１１乃至１４いずれか一項記載の光学ユニットの製造方法。
16. 前記遮光部材は、表面に拡散面が形成されたフィルムをプレス加工することにより製造されることを特徴する請求項１１乃至１４いずれか一項記載の光学ユニットの製造方法。

Images