JP4112776B2 - レンズアレイの製造方法、およびレンズアレイの遮光処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば画像読み取り装置に組み込まれることにより、所望の画像を所定個所に結像させるのに用いられるレンズアレイの製造方法、およびレンズアレイの遮光処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置やスキャナ装置に組み込まれる画像読み取り装置においては、ライン状に並べられた複数の受光素子を利用することにより、原稿の画像を主走査方向に１ライン分ずつ読み取る場合が多い。このような場合、結像用の複数のレンズを備えたレンズアレイを用いることにより、原稿の画像を上記複数の受光素子上に結像させる必要がある。
【０００３】
そこで、従来においては、図１９に示すようなレンズアレイ９がある。このレンズアレイ９は、一定方向に延びる細長なブロック状のホルダ部９０に、円柱状の複数のセルフォックレンズ（ロッドレンズ）９１を保持させたものであり、これら複数のセルフォックレンズ９１は、ホルダ部９０の長手方向に一定間隔で列状に配列されている。図２０に示すように、各セルフォックレンズ９１は、入射光をこのレンズ内部において蛇行させるように、その内部の屈折率がその半径方向において異なるように構成されたものである。このため、このレンズアレイ９よれば、物体ａ→ｂの正立等倍像ａ’→ｂ’を得ることが可能である。
【０００４】
従来において、レンズアレイ９を製造するには、まず複数のセルフォックレンズ９１を個々に製作する。次いで、インサート成形の手法を用いることにより、それら複数のセルフォックレンズ９１をホルダ部９０内に埋設させるようにしてホルダ部９０を樹脂成形していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法においては、レンズの製造工程とホルダ部の樹脂成形工程とが個別に行われているために、その製造作業は非常に煩雑なものとなっていた。とくに、個々のレンズは微小なサイズとされるのが一般的であり、しかも１つのレンズアレイに用いられるレンズの総数も多いために、金型を用いてホルダ部を樹脂成形するときに、その金型内の所定箇所に多数のレンズを位置決め配置する作業は、甚だ面倒である。したがって、従来においては、レンズアレイの生産性が悪く、製造コストが高価となっていた。
【０００６】
従来においては、セルフォックレンズとは異なるレンズ、たとえばガラス製の複数の凸レンズや、一定寸法に切断された光学繊維からなるレンズを、樹脂製のホルダ部に埋設したレンズアレイもある。ところが、このようなレンズアレイにおいても、上記したセルフォックレンズと同様に、多数のレンズを個々に製作した後に、それら多数のレンズをホルダ部内に組み込んでいたために、やはり上記したのと同様に、その製造コストが高価になるという問題があった。
【０００７】
一方、レンズアレイを製造する場合の一般的な留意事項としては、その生産性を向上させるだけではなく、レンズの光学的性能を低下させないように配慮する必要もあり、このような要請に的確に応える必要もある。
【０００８】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、光学特性の優れたレンズアレイを生産効率良く、安価に製造できるようにすることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本願発明の第１の側面によれば、レンズアレイの製造方法が提供される。このレンズアレイの製造方法は、複数のレンズおよびこれら複数のレンズを保持するホルダ部を含み、かつ上記ホルダ部に形成した面から各レンズのレンズ面が突出するようにしてこれらホルダ部と複数のレンズとが一体化されたレンズアレイ本体を、透光性を有する樹脂により成形する工程と、上記各レンズのレンズ面にソリッドインクからなる第１の塗料を塗布することにより、上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程と、上記第１の塗料よりも上記レンズアレイ本体に対する接着力が強い第２の塗料を、上記塗膜によりマスクされた上記各レンズのレンズ面および上記ホルダ部の上記面に連続するようにして、上記ホルダ部の外面に塗布することにより、遮光膜を形成する工程と、上記遮光膜の形成後に、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程と、を有していることを特徴としている。
【００１１】
本願発明の第１の側面によって提供されるレンズアレイの製造方法によれば、次のような効果が得られる。
【００１２】
第１に、上記レンズアレイ本体は、金型を利用した通常の樹脂成形工程によって簡単に成形することができる。したがって、本願発明によれば、複数のレンズをホルダ部とは別個に製造してからホルダ部内に組み込んでいた従来のレンズアレイの製造方法と比較すると、レンズアレイの生産性を飛躍的に高め、レンズアレイの製造コストの低減化を図ることができる。
【００１３】
第２に、本願発明によれば、上記ホルダ部の外面については上記遮光膜によって覆われているとともに、上記各レンズのレンズ面については上記遮光膜によって覆われていない構成のレンズアレイを製造することができる。したがって、上記各レンズに対しては所望の光を適切に進行させることができる一方、それ以外の余分な光が上記ホルダ部を透過して結像領域に到達するといったことを生じないようにすることができ、光学的特性の良いレンズアレイが得られる。
【００１４】
第３に、上記各レンズ面に対する上記塗膜の接着力と、上記ホルダ部に対する上記遮光膜の接着力とを比較した場合、前者よりも後者の方が大きい。したがって、上記ホルダ部の外面から上記遮光膜を不用意に剥離させないようにしつつ、上記塗膜のみを上記各レンズ面から剥離する作業が簡単に行えることとなり、その作業性が良好となる。
【００１５】
第４に、上記ホルダ部の外面に上記第２の塗料を塗布するのに先立ち、上記各レンズ面をマスクしているために、上記各レンズ面上に上記第２の塗料が付着することを適切に防止することかできる。したがって、上記各レンズ面が上記第２の塗料によって汚されないようにして、上記各レンズの光学的特性が損なわれないようにすることができる。
【００１６】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記各レンズは、凸レンズまたは凹レンズとされている。
【００１７】
このような構成によれば、本願発明の製造方法によって製造されるレンズアレイが、凸レンズアレイまたは凹レンズアレイとなる。凸レンズアレイは、それ単独では、倒立縮小像を結像させる用途に利用できるのに加え、複数のものを組み合わせることによって、正立等倍像を結像させる用途にも利用できることとなる。凹レンズアレイは、たとえば色収差を無くすためのいわゆる色消し用のレンズアレイとして利用することができる。
【００１８】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記ソリッドインクをインクジェットプリンタを用いて上記各レンズ面に塗布する工程を含んでいる。
【００１９】
このような構成によれば、ソリッドインクを上記各レンズ面のみに選択的に塗布する作業が、インクジェットプリンタを利用して効率良く行うことかできる。また、上記ソリッドインクは、一般的に、合成樹脂に対する接着力が弱いものであるために、このソリッドインクの塗膜をその後剥離する際の作業性を良好にするのに好都合となる。
【００２０】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程は、上記レンズアレイ本体に対して上記遮光膜の上から洗浄液を接触させる機械的洗浄工程、または上記レンズアレイ本体を上記遮光膜の上からブラシで擦る工程を含んでいる。ここで、機械的洗浄とは、所望の物質を溶解するなどしてその物質を化学的に除去するいわゆる化学的洗浄を含まない意であり、たとえば洗浄水の水流を被洗浄物に作用させることによる洗浄、および被洗浄物に接触している洗浄水に超音波振動を付与する超音波洗浄などは、この機械的洗浄の概念に含まれる。
【００２１】
このような構成によれば、上記塗膜に対して機械的な力を効率良く作用させることができ、上記塗膜の剥離作業が容易となる。
【００２２】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記ホルダ部の上記面には、上記複数のレンズどうしの間を仕切る複数の凹部が形成されており、かつこれら複数の凹部を規定する壁面にも上記第２の塗料を塗布する。
【００２３】
このような構成によれば、上記複数のレンズどうしの間が遮光膜を有する凹部によって仕切られた構造をもつレンズアレイが製造されることとなり、上記凹部を利用して上記複数のレンズどうしを光学的に分離させることが可能となる。すなわち、たとえば１つのレンズに入射した光がその隣りのレンズに混入（クロストーク）することを、上記凹部を利用して防止することが可能となる。したがって、レンズアレイの光学的特性をより良好なものにすることができる。
【００２４】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記レンズアレイ本体は、最終的に得られる複数のレンズアレイのそれぞれの本体が一体的に繋がった形態を有しており、かつ上記レンズアレイ本体を複数に分割する工程をさらに有している。
【００２５】
このような構成によれば、上記レンズアレイ本体から複数のレンズアレイを得ることが可能となり、レンズアレイの生産性をより高めることができる。また、上記レンズアレイ本体の全体のボリュームは、最終的に得られる個々のレンズアレイのボリュームよりも大きいために、金型内に溶融樹脂を供給して上記レンズアレイ本体を成形するときの樹脂の流れを良好にすることが可能となる。したがって、上記各レンズ面やその他の緻密な部分の成形も適切に行えることとなる。さらに、上記レンズアレイ本体を複数に分割する以前に遮光処理を施せば、上記レンズアレイ本体の分割後にそれら分割された複数のレンズアレイ本体のそれぞれに対して遮光処理を別々に行う必要がなくなり、レンズアレイの生産性が一層高められる。
【００２７】
本願発明の第２の側面によれば、レンズアレイの遮光処理方法が提供される。このレンズアレイの遮光処理方法は、複数のレンズとこれら複数のレンズを保持するホルダ部とを具備しており、上記ホルダ部に形成された面から上記各レンズのレンズ面が突出するようにして上記ホルダ部と各レンズとが一体化されたレンズアレイの上記ホルダ部の外面に遮光処理を施すための方法であって、上記各レンズのレンズ面にソリッドインクからなる第１の塗料を塗布することにより、上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程と、上記レンズ面に対する上記第１の塗料の接着力よりも上記ホルダ部に対して強い接着力を発揮する第２の塗料を、上記塗膜によりマスクされた上記各レンズのレンズ面および上記ホルダ部の上記面に連続するようにして、上記ホルダ部の外面に塗布することにより、遮光膜を形成する工程と、上記遮光膜の形成後に、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程と、を有していることを特徴としている。このような構成を有するレンズアレイの遮光処理方法によれば、本願発明の第１の側面によって提供されるレンズアレイの製造方法のうち、上記レンズアレイ本体のホルダ部の外面に遮光処理を施す工程においてみられるのと同様な効果が得られる。
【００２８】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３０】
まず、理解を容易にするため、本願発明に係るレンズアレイの製造方法によって製造されるレンズアレイの具体的な構成から説明する。
【００３１】
図１〜図４は、本願発明の製造方法により製造されるレンズアレイの一例を示している。本実施形態のレンズアレイＡは、一定間隔で直線状の１列に並んでいる複数のレンズ１１と、これら複数のレンズ１１を保持し、かつこれら複数のレンズ１１と一体的に繋がって形成されたホルダ部１０とを含むレンズアレイ本体１を具備して構成されている。このレンズアレイ本体１は、その概略形状が一定方向に延びた細長ブロック状とされたものであり、透光性を有する合成樹脂製である。その具体的な材質としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））、あるいはＰＣ（ポリカーボネート）が用いられている。
【００３２】
各レンズ１１は、ホルダ部１０の上向きの面１０ａよりも上方に突出する凸状のレンズ面１１ａと、ホルダ部１０の下向きの面１０ｂよりも下方に突出する凸状のレンズ面１１ｂとを有しており、軸Ｃがホルダ部１０の上下厚み方向に延びる両凸レンズとして形成されている。ただし、各レンズ１１を平凸レンズとして形成することもできる。レンズ面１１ａ，１１ｂは、球面状または非球面状のいずれでもかまわない。上記レンズ面１１ａ，１１ｂを球面にすれば、その製造が容易となる。これに対し、上記レンズ面１１ａ，１１ｂを非球面にすれば、収差を少なくすることができる。レンズ面１１ａ，１１ｂのそれぞれの直径は、たとえば０．６ｍｍ程度である。複数のレンズ１１の配列ピッチは、たとえば０．７５〜１ｍｍ程度である。
【００３３】
ホルダ部１０の面１０ａ，１０ｂのそれぞれには、複数のレンズ１１どうしの間を仕切る複数の凹部１４が形成されている。ホルダ部１０の面１０ａ，１０ｂおよび各凹部１４を規定する複数の壁面１４ａのそれぞれには、黒色の塗膜からなる遮光膜３が形成されている（ただし、図１においては遮光膜３を省略している）。ホルダ部１０の面１０ｂの長手方向両端部には、凹部１３が形成されている。この凹部１３は、後述するように、このレンズアレイＡを他のレンズアレイと組み合わせて使用するときに利用される部分である。
【００３４】
次に、レンズアレイＡの製造方法の一例について、図５〜図１２を参照して説明する。
【００３５】
レンズアレイＡを製造するには、まず図５（ａ），（ｂ）に示すような形態をもつレンズアレイ本体１’を作製する。このレンズアレイ本体１’は、最終製品としてのレンズアレイＡを複数個取りするためのものであり、複数のレンズアレイ本体１を平行に並べて一体的に繋げたのと略同様なシート状またはプレート状の形態を有している。したがって、このレンズアレイ本体１’は、平行な複数の列に並べられた複数のレンズ１１、複数のホルダ部１０が一体に繋がったホルダ部１0'、複数の凹部１４、および複数の凹部１３を備えた構成を有している。ただし、レンズアレイ本体１’の外周の４つの側縁部１９ａ〜１９ｄは、複数のレンズ１１の形成領域よりも厚肉とされている。また、複数のレンズ１１どうしの間には、複数のレンズ１１の形成領域よりも厚肉の帯状部１９ｅが設けられている。
【００３６】
上記した構成のレンズアレイ本体１’は、たとえば図６に示すように、金型６を用いて成形することができる。金型６は、その上型６ａおよび下型６ｂのキャビティを形成する面に、各レンズ面１１ａ，１１ｂに対応する多数の凹面１１a', １１b'と、各凹部１４に対応する複数の凸部１4'と、各凹部１３に対応する複数の凸部１3'とが形成されたものである。金型６のキャビティ内に透光性を有する合成樹脂を充填し、その成形を行うと、上記した構成のレンズアレイ本体１’が得られる。レンズアレイ本体１’は、最終的に得られるレンズアレイＡのレンズアレイ本体１と比較するとサイズが大きく、金型６のキャビティの容積も大きい。したがって、上記キャビティ内に樹脂を流し込んだときには、その樹脂の流れを良好にすることができ、小径のレンズ面１１ａ，１１ｂの成形も適切に行うことができる。とくに、レンズアレイ本体１’は、既述したとおり、その側縁部１９ａ〜１９ｄや複数の帯状部１９ｅが厚肉とされており、上記キャビティのそれらの部分に対応する箇所が大きくなっているために、上記キャビティ内の全域に樹脂を行きわたらせることがより確実化される。
【００３７】
なお、レンズアレイ本体１’の各凹部１４については、金型を用いて形成するのではなく、他の手段によって形成することができる。たとえば、各凹部１４を有しないレンズアレイ本体を樹脂成形した後に、エンドミルなどの工具を用いた機械加工、あるいはレーザ加工などを行なうことによって、各凹部１４を設けることもできる。
【００３８】
レンズアレイ本体１’を作製した後には、次に述べる遮光処理を行う。
【００３９】
まず、図７に示すように、レンズアレイ本体１’の各レンズ面１１ａ，１１ｂに塗装を施し、各レンズ面１１ａ，１１ｂを塗膜２によってマスクする。この作業は、たとえばインクジェットプリンタ８を利用して行なう。インクジェットプリンタ８は、一般のＯＡ用などのインクジェットプリンタのプリントヘッドと同様な構成のインクジェットノズル８１ａを有するプリントヘッド８１を備えたものである。このプリントヘッド８１は、たとえば水平なガイドロッド８０の長手方向に移動自在であるとともに、そのガイドロッド８０がその長手方向と直交する水平方向に往復動自在であることにより、互いに直交する水平な２方向に移動自在となっいる。インクジェットプリンタ８は、図示されていないコントローラの制御により、レンズアレイ本体１’の外面のうち、予め指定された領域にインク塗料を所定のドット単位で吹きつけることが可能とされたものである。このようなインクジェットプリンタ８を用いた塗装方法によれば、レンズアレイ本体１’の外面のうち、各レンズ面１１ａ，１１ｂに対してインク塗料をを選択的に塗布することができる。
【００４０】
上記インク塗料としては、たとえばソリッドインクを用いる。このソリッドインクは、常温では固形状態にあり、加熱により溶融して流動性をもつものである。このソリッドインクは、溶融状態で各レンズ面１１ａ，１１ｂに塗布されると、その後は自然冷却によって固化し、塗膜２となる。塗膜２の原料としてソリッドインクを用いれば、各レンズ面１１ａ，１１ｂに対する塗膜２の接着力を弱くすることができ、その剥離性を良くすることができる。
【００４１】
上記工程の後には、図８に示すように、レンズアレイ本体１’の表裏両面（上下両面）に黒色塗装を施す。この塗装に際しては、たとえばスプレイ式の塗装装置８５を用いて行なう。この塗装装置８５は、塗料を噴霧するための塗装ヘッド８５ａが水平なガイドロッド８５ｂの長手方向とこれに直交する水平な方向との２方向に往復動自在とされたものである。このようにしてレンズアレイ本体１’の外表面にスプレイ塗装を施すと、ホルダ部１0'の面１０ａ，１０ｂ、および各凹部１４を規定する壁面１４ａに、黒色の塗膜からなる遮光膜３を形成することができる。遮光膜３は、各塗膜２上にも形成される。なお、各凹部１４の壁面１４ａが直立しているなどの理由から壁面１４ａへの塗装が難しい場合には、各凹部１４内を塗料で満たし、その後この塗料を乾燥硬化させてもかまわない。
【００４２】
遮光膜３を形成するための塗料としては、上記したソリッドインクよりもレンズアレイ本体１’に対する接着力が強い油性タイプのものを用いる。このようにすれば、遮光膜３が塗膜２よりも剥離し難くなる。レンズアレイ本体１’に遮光膜３を形成するための塗装は、上記したスプレイ方式に限定されず、たとえばレンズアレイ本体１’を塗装液中に浸漬させる手段を用いることもできる。遮光膜３は、遮光性を高める観点からすれば、黒色またはそれに近い暗色にすることが好ましいが、本願発明はこれに限定されない。
【００４３】
遮光膜３を形成した後には、各レンズ面１１ａ，１１ｂから塗膜２を剥離する。この作業は、レンズアレイ本体１’に対して遮光膜３の上から機械的な力を加えることにより行う。より具体的には、たとえば図９に示すように、レンズアレイ本体１’に向けて洗浄水を噴射させる洗浄処理を行う。既述したとおり、塗膜２は各レンズ面１１ａ，１１ｂに対する接着力が弱いのに対し、遮光膜３はホルダ部１0'に対する接着力が強いため、上記の洗浄処理によれば、ホルダ部１0'に直接密着している遮光膜３を剥離させることなく、塗膜２とこの塗膜２上に形成されている一部の遮光膜３のみをレンズアレイ本体１’から適切に剥離させることができる。洗浄液としては、他の液体を用いることが可能であり、また洗浄水の水流を利用した洗浄手段に代えて、洗浄水に超音波を作用させる超音波洗浄手段を用いることもできる。さらには、ブラシを用いてレンズアレイ本体１’を遮光膜３の上から擦ることによっても塗膜２を簡単に剥離することができる。
【００４４】
上記一連の工程によれば、ホルダ部１0'の面１０ａ，１０ｂおよび各凹部１４を規定する壁面１４ａが遮光膜３によって覆われている一方、各レンズ面１１ａ，１１ｂについては露出状態にあるレンズアレイ本体１’が得られる。
【００４５】
なお、レンズアレイ本体１’に遮光処理を施す場合に、上記とは異なり、各レンズ面１１ａ，１１ｂにマスクを施すことなく、レンズアレイ本体１’に遮光膜３を形成するための塗装を施した場合には、次のような不具合が生じる。すなわち、たとえば図１０に示すように、複数のレンズ面１１ａの周辺をインクジェットプリンタを用いて黒色に塗装する場合には（同図のクロスハッチング部分が塗装領域であり、これは後述する図１１についても同様）、各レンズ面１１ａ上には、符号ｎ１で示すインク滴が付着する虞れがある。このような事態を生じたのでは、各レンズ１１の光学的特性が損なわれる。
【００４６】
これに対し、上記した本実施形態の手段によれば、そのような虞れはない。本実施形態においては、図１１に示すように、各レンズ面１１ａに塗装を施して塗膜２を形成するときに、各レンズ面１１ａの周辺に、符号ｎ２で示すインク滴が付着する虞れがあるが、この部分はその後遮光膜３によって覆い隠される部分であるから各レンズ１１の光学的特性に悪影響が及ぶことはない。また、仮に、各レンズ面１１ａからの塗膜２のはみ出し量が多くなり、その部分に遮光膜３が形成されない事態を生じても、各レンズ面１１ａが遮光膜３によって覆われてしまう図１０に示す場合と比較すれば、レンズ１１の光学的特性を良好にすることができる。
【００４７】
上記遮光処理の後には、図１２に示すように、レンズアレイ本体１’の分割作業を行なう。この分割作業は、たとえば複数のレンズ１１の列間の符号Ｎｂ−Ｎｂで示す仮想線に沿って、レンズアレイ本体１’を遮光膜３とともに順次または同時に切断することにより行う。このような作業により、図１〜図４に示した構成を有する複数のレンズアレイＡが得られる。
【００４８】
上記したレンズアレイの製造方法によれば、レンズアレイ本体１’は、金型を利用した通常の樹脂成形作業により簡単に製造することができる。また、１つの樹脂成形品１’からは、複数のレンズアレイＡが得られる。したがって、レンズアレイＡの生産能率は高い。とくに、レンズアレイＡのホルダ部１０の外面に遮光膜３を形成する処理は、レンズアレイＡの複数個分に相当するレンズアレイ本体１’に対して一括して行っているために、その生産能率を一層高めることができ、レンズアレイＡの製造コストを廉価にすることが可能である。
【００４９】
次に、レンズアレイＡの一使用列について説明する。
【００５０】
図１１に示すように、２つのレンズアレイＡ，Ｂを組み合わせたレンズアレイアッセンブリＸをつくる。レンズアレイＢは、その基本的な構成がレンズアレイＡと共通するものであり、一対の凸状のレンズ面２１ａ，２１ｂを有する複数のレンズ２１と、これら複数のレンズ２１に一体に繋がったホルダ部２０とを含むレンズアレイ本体２を有している。レンズアレイ本体２は、透光性を有する樹脂製である。ホルダ部２０の面２０ａ，２０ｂには、複数のレンズ２１どうしの間の仕切る複数の凹部２４が形成されており、各凹部２４を規定する面２４ａとホルダ部２０の面２０ａ，２０ｂには、遮光膜３Ｂが形成されている。このレンズアレイＢは、レンズアレイＡについて述べたのと同様な製造方法により製造することができる。なお、レンズアレイＢの面２０ａの長手方向両端には、凸部２３が設けられており、この凸部２３がレンズアレイＡの凹部１３に嵌合していることにより、一対のレンズアレイＡ，Ｂは、各レンズ１１，２１の軸Ｃどうしが互いに合わされて重ね合わされている。
【００５１】
図１４は、上記したレンズアレイアッセンブリＸを用いた光学系の一例を示している。この光学系においては、始点Ｓから出発した光は、レンズアレイＡの各レンズ１１を通過した後に、レンズアレイＢの各レンズ２１を通過してから結像点Ｒに達する。この場合、共通の光軸Ｃ上に並ぶ凸レンズとしての２つのレンズ１１，２１により、セルフォックレンズにみられる光の蛇行現象と同等の現象が得られ、始点Ｓにある物体（ａ→ｂ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’）を結像点Ｒに形成させることができる。換言すると、図１４に示す光学系においては、レンズアレイＡのレンズ面１１ａは、レンズ面１１ｂ，２１ａの近傍に物体（ａ→ｂ）の倒立縮小像を形成する役割を果たし、その倒立縮小像は、それよりも後段に位置するレンズ面によって拡大され、かつ反転される結果、結像点Ｒには物体の正立等倍像が結ばれるのである。
【００５２】
この光学系においては、始点Ｓからの光がホルダ部１０の面１０ａに向けて進行しても、この光は面１０ａ上の遮光膜３によって遮られ、レンズ１１に向けて斜めに進行するようなことはない。したがって、各レンズ１１内にはレンズ面１１ａを介してのみ光が適切に入射される。また、面１０ａ上の遮光膜３は、始点Ｓからの光がホルダ部１０をそのままその厚み方向に透過しないようにする役割も果たす。ホルダ部１０の面１０ｂ上の遮光膜３は、レンズアレイＡのレンズ面１１ｂ以外の個所からレンズアレイＢに向けて不必要な光が進行しないようにする役割を果たす。
【００５３】
各凹部１４の遮光膜３は、ある１つのレンズ１１からその隣りの他のレンズ１１に向けて進行しようとする光を遮り、かつ吸収する。したがって、各凹部１４の遮光膜３は、複数のレンズ１１どうしの間において光のクロストークを防止する役割を発揮する。レンズアレイＢの遮光膜３Ｂは、レンズアレイＡの遮光膜３と同様な役割を果たす。したがって、このレンズアレイアッセンブリＸにおいては、２つのレンズアレイＡ，Ｂのいずれのレンズアレイ本体１，２も透光性を有する合成樹脂製とされているにも拘わらず、結像点Ｒには結像に無用な光が到達しないようにすることができ、鮮明な正立等倍像を形成することができる。
【００５４】
上記したような光学的特性をもつレンズアレイアッセンブリＸは、原稿画像を１ラインずつ読み取る画像読み取り装置において、原稿の正立等倍像を所定の個所に結像させる用途に好適となる。既述したとおり、レンズアレイＡはその生産性が良く、製造コストを廉価にできるものであり、またレンズアレイＢについても同様であるから、上記したレンズアレイアッセンブリＸを用いれば、画像読み取り装置全体の製造コストを廉価にすることもできる。
【００５５】
図１５〜図１８は、本願発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００５６】
図１５に示すレンズアレイＡａは、ホルダ部１０の面１０ａのみに複数の凹部１４を設けた構成とされている。このような構成であっても、符号ｎ３に示すように、各凹部１４の遮光膜３が光を遮るために、複数のレンズ１１どうしの間に光のクロストークを生じないようにすることができる。もちろん、本願発明においては、上記とは異なり、ホルダ部１０の反対の面１０ｂのみに複数の凹部１４を設けた構成とすることもできる。本願発明においては、複数のレンズ１１間の光のクロストークを確実に防止する観点からすれば、ホルダ部１０に複数の凹部１４を設けることが好ましいが、各凹部１４が設けられていない構成とすることもできる。
【００５７】
図１６に示すレンズアレイＡｂは、複数のレンズ１１がホルダ部１０の長手方向に複数の列に並べられた構成を有している。このような構成によれば、複数の列のレンズ１１を用いて画像の結像を行わせることができるために、レンズ列が１列のみとされたレンズアレイよりも明るい像を結ばせることができる。
【００５８】
図１７に示すレンズアレイＡｃは、複数のレンズ１１が互いに直交するｘ方向とｙ方向とのそれぞれに複数列に並んだ面状レンズアレイとされている。ｘ，ｙのそれぞれの方向に延びる複数の凹部１４は、レンズ１１どうしの間を仕切っている。このような構成によれば、一定の面積をもつ画像を結像させることができる。もちろん、レンズアレイＡｃを２つ組み合わせれば、一定の面領域の画像を正立等倍に結像させることができる。このように、本願発明においては、レンズの具体的な配置態様や列数などは種々に変更自在である。
【００５９】
図１８に示すレンズアレイＡｄは、凹レンズアレイとして構成されており、各レンズ１１Ａは一対の凹状のレンズ面１１ｃ，１１ｄを有している。このレンズアレイＡｄは、先に述べた凸レンズアレイとしてのレンズアレイと比較すると、レンズアレイ本体を成形するときにレンズ面を凸にするか凹にするかの相違があるに過ぎず、やはり簡単に製造することが可能である。このレンズアレイＡｄは、凸レンズアレイと組み合わせて使用することにより、色収差を無くすのに役立つ。
【００６０】
本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
本願発明においては、レンズアレイ本体のホルダ部に遮光膜が形成されることが構成要件とされるが、この遮光膜は、必ずしもホルダ部の複数の面に形成されている必要はなく、たとえばホルダ部の１つの面のみに形成されていてもかまわない。より具体的には、図２に示す構成を一例として説明すれば、ホルダ部１０の２つの面１０ａ，１０ｂのうち、いずれか一方のみに遮光膜３が形成されている構成とされていてもかまわない。面１０ａのみに遮光膜３を形成する場合には、レンズアレイの製造工程において、面１０ａとは反対位置に存在するレンズ面１１ｂについては必ずしもマスクを施す必要はない。また、面１０ａに遮光膜３を形成する場合、この遮光膜３は、必ずしも面１０ａの全体にわたって形成される必要もなく、レンズ面１１ａの周辺部分のみでもよい。
【００６２】
本願発明においては、最終的に得られるレンズアレイの複数個分に相応するレンズアレイ本体を樹脂成形してから、このレンズアレイ本体を複数に分割する手段に代えて、最終的に得られるレンズアレイの１つ分に相応するレンズアレイ本体を樹脂成形してから、このレンズアレイ本体に遮光処理を施すようにしてもかまわない。
【００６３】
本願発明は、レンズアレイの具体的な使用方法や使用形態も問わない。たとえば、本願発明の製造方法により製造された凸レンズアレイは、従来の凸レンズアレイと同様に、それ単独で用いることによって、物体の倒立縮小像を結像させる用途に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の製造方法によって製造されるレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】（ａ）は、レンズアレイを複数個取りするためのレンズアレイ本体の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図５に示すレンズアレイ本体の樹脂成形工程を示す断面図である。
【図７】レンズアレイ本体の各レンズ面にマスクを施す工程の一例を示す断面図である。
【図８】レンズアレイ本体に遮光膜を形成する工程の一例を示す断面図である。
【図９】レンズアレイ本体からマスクとしての塗膜を剥離する工程の一例を示す断面図である。
【図１０】本願発明との対比例を示す説明図である。
【図１１】本願発明に係る製造方法の途中工程についての作用説明図である。
【図１２】レンズアレイ本体を分割する工程を示す平面図である。
【図１３】図１ないし図４に示したレンズアレイを用いて構成されたレンズアレイアッセンブリの一例を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すレンズアレイアッセンブリの作用説明図である。
【図１５】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図１６】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す斜視図である。
【図１７】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す斜視図である。
【図１８】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図１９】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示すレンズアレイの要部断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａａ〜Ａｄ レンズアレイ
１ レンズアレイ本体
１’レンズアレイ本体
２ 塗膜
３ 遮光膜
１０ ホルダ部
１０’ホルダ部
１１ レンズ
１１ａ，１１ｂ レンズ面
１４ 凹部
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば画像読み取り装置に組み込まれることにより、所望の画像を所定個所に結像させるのに用いられるレンズアレイの製造方法、およびレンズアレイの遮光処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置やスキャナ装置に組み込まれる画像読み取り装置においては、ライン状に並べられた複数の受光素子を利用することにより、原稿の画像を主走査方向に１ライン分ずつ読み取る場合が多い。このような場合、結像用の複数のレンズを備えたレンズアレイを用いることにより、原稿の画像を上記複数の受光素子上に結像させる必要がある。
【０００３】
そこで、従来においては、図１９に示すようなレンズアレイ９がある。このレンズアレイ９は、一定方向に延びる細長なブロック状のホルダ部９０に、円柱状の複数のセルフォックレンズ（ロッドレンズ）９１を保持させたものであり、これら複数のセルフォックレンズ９１は、ホルダ部９０の長手方向に一定間隔で列状に配列されている。図２０に示すように、各セルフォックレンズ９１は、入射光をこのレンズ内部において蛇行させるように、その内部の屈折率がその半径方向において異なるように構成されたものである。このため、このレンズアレイ９よれば、物体ａ→ｂの正立等倍像ａ’→ｂ’を得ることが可能である。
【０００４】
従来において、レンズアレイ９を製造するには、まず複数のセルフォックレンズ９１を個々に製作する。次いで、インサート成形の手法を用いることにより、それら複数のセルフォックレンズ９１をホルダ部９０内に埋設させるようにしてホルダ部９０を樹脂成形していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法においては、レンズの製造工程とホルダ部の樹脂成形工程とが個別に行われているために、その製造作業は非常に煩雑なものとなっていた。とくに、個々のレンズは微小なサイズとされるのが一般的であり、しかも１つのレンズアレイに用いられるレンズの総数も多いために、金型を用いてホルダ部を樹脂成形するときに、その金型内の所定箇所に多数のレンズを位置決め配置する作業は、甚だ面倒である。したがって、従来においては、レンズアレイの生産性が悪く、製造コストが高価となっていた。
【０００６】
従来においては、セルフォックレンズとは異なるレンズ、たとえばガラス製の複数の凸レンズや、一定寸法に切断された光学繊維からなるレンズを、樹脂製のホルダ部に埋設したレンズアレイもある。ところが、このようなレンズアレイにおいても、上記したセルフォックレンズと同様に、多数のレンズを個々に製作した後に、それら多数のレンズをホルダ部内に組み込んでいたために、やはり上記したのと同様に、その製造コストが高価になるという問題があった。
【０００７】
一方、レンズアレイを製造する場合の一般的な留意事項としては、その生産性を向上させるだけではなく、レンズの光学的性能を低下させないように配慮する必要もあり、このような要請に的確に応える必要もある。
【０００８】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、光学特性の優れたレンズアレイを生産効率良く、安価に製造できるようにすることをその課題としている。
【０００９】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本願発明の第１の側面によれば、レンズアレイの製造方法が提供される。このレンズアレイの製造方法は、複数のレンズおよびこれら複数のレンズを保持するホルダ部を含み、かつ上記ホルダ部に形成した面から各レンズのレンズ面が突出するようにしてこれらホルダ部と複数のレンズとが一体化されたレンズアレイ本体を、透光性を有する樹脂により成形する工程と、上記各レンズのレンズ面にソリッドインクからなる第１の塗料を塗布することにより、上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程と、上記第１の塗料よりも上記レンズアレイ本体に対する接着力が強い第２の塗料を、上記塗膜によりマスクされた上記各レンズのレンズ面および上記ホルダ部の上記面に連続するようにして、上記ホルダ部の外面に塗布することにより、遮光膜を形成する工程と、上記遮光膜の形成後に、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程と、を有していることを特徴としている。
【００１１】
本願発明の第１の側面によって提供されるレンズアレイの製造方法によれば、次のような効果が得られる。
【００１２】
第１に、上記レンズアレイ本体は、金型を利用した通常の樹脂成形工程によって簡単に成形することができる。したがって、本願発明によれば、複数のレンズをホルダ部とは別個に製造してからホルダ部内に組み込んでいた従来のレンズアレイの製造方法と比較すると、レンズアレイの生産性を飛躍的に高め、レンズアレイの製造コストの低減化を図ることができる。
【００１３】
第２に、本願発明によれば、上記ホルダ部の外面については上記遮光膜によって覆われているとともに、上記各レンズのレンズ面については上記遮光膜によって覆われていない構成のレンズアレイを製造することができる。したがって、上記各レンズに対しては所望の光を適切に進行させることができる一方、それ以外の余分な光が上記ホルダ部を透過して結像領域に到達するといったことを生じないようにすることができ、光学的特性の良いレンズアレイが得られる。
【００１４】
第３に、上記各レンズ面に対する上記塗膜の接着力と、上記ホルダ部に対する上記遮光膜の接着力とを比較した場合、前者よりも後者の方が大きい。したがって、上記ホルダ部の外面から上記遮光膜を不用意に剥離させないようにしつつ、上記塗膜のみを上記各レンズ面から剥離する作業が簡単に行えることとなり、その作業性が良好となる。
【００１５】
第４に、上記ホルダ部の外面に上記第２の塗料を塗布するのに先立ち、上記各レンズ面をマスクしているために、上記各レンズ面上に上記第２の塗料が付着することを適切に防止することかできる。したがって、上記各レンズ面が上記第２の塗料によって汚されないようにして、上記各レンズの光学的特性が損なわれないようにすることができる。
【００１６】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記各レンズは、凸レンズまたは凹レンズとされている。
【００１７】
このような構成によれば、本願発明の製造方法によって製造されるレンズアレイが、凸レンズアレイまたは凹レンズアレイとなる。凸レンズアレイは、それ単独では、倒立縮小像を結像させる用途に利用できるのに加え、複数のものを組み合わせることによって、正立等倍像を結像させる用途にも利用できることとなる。凹レンズアレイは、たとえば色収差を無くすためのいわゆる色消し用のレンズアレイとして利用することができる。
【００１８】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記ソリッドインクをインクジェットプリンタを用いて上記各レンズ面に塗布する工程を含んでいる。
【００１９】
このような構成によれば、ソリッドインクを上記各レンズ面のみに選択的に塗布する作業が、インクジェットプリンタを利用して効率良く行うことかできる。また、上記ソリッドインクは、一般的に、合成樹脂に対する接着力が弱いものであるために、このソリッドインクの塗膜をその後剥離する際の作業性を良好にするのに好都合となる。
【００２０】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程は、上記レンズアレイ本体に対して上記遮光膜の上から洗浄液を接触させる機械的洗浄工程、または上記レンズアレイ本体を上記遮光膜の上からブラシで擦る工程を含んでいる。ここで、機械的洗浄とは、所望の物質を溶解するなどしてその物質を化学的に除去するいわゆる化学的洗浄を含まない意であり、たとえば洗浄水の水流を被洗浄物に作用させることによる洗浄、および被洗浄物に接触している洗浄水に超音波振動を付与する超音波洗浄などは、この機械的洗浄の概念に含まれる。
【００２１】
このような構成によれば、上記塗膜に対して機械的な力を効率良く作用させることができ、上記塗膜の剥離作業が容易となる。
【００２２】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記ホルダ部の上記面には、上記複数のレンズどうしの間を仕切る複数の凹部が形成されており、かつこれら複数の凹部を規定する壁面にも上記第２の塗料を塗布する。
【００２３】
このような構成によれば、上記複数のレンズどうしの間が遮光膜を有する凹部によって仕切られた構造をもつレンズアレイが製造されることとなり、上記凹部を利用して上記複数のレンズどうしを光学的に分離させることが可能となる。すなわち、たとえば１つのレンズに入射した光がその隣りのレンズに混入（クロストーク）することを、上記凹部を利用して防止することが可能となる。したがって、レンズアレイの光学的特性をより良好なものにすることができる。
【００２４】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記レンズアレイ本体は、最終的に得られる複数のレンズアレイのそれぞれの本体が一体的に繋がった形態を有しており、かつ上記レンズアレイ本体を複数に分割する工程をさらに有している。
【００２５】
このような構成によれば、上記レンズアレイ本体から複数のレンズアレイを得ることが可能となり、レンズアレイの生産性をより高めることができる。また、上記レンズアレイ本体の全体のボリュームは、最終的に得られる個々のレンズアレイのボリュームよりも大きいために、金型内に溶融樹脂を供給して上記レンズアレイ本体を成形するときの樹脂の流れを良好にすることが可能となる。したがって、上記各レンズ面やその他の緻密な部分の成形も適切に行えることとなる。さらに、上記レンズアレイ本体を複数に分割する以前に遮光処理を施せば、上記レンズアレイ本体の分割後にそれら分割された複数のレンズアレイ本体のそれぞれに対して遮光処理を別々に行う必要がなくなり、レンズアレイの生産性が一層高められる。
【００２７】
本願発明の第２の側面によれば、レンズアレイの遮光処理方法が提供される。このレンズアレイの遮光処理方法は、複数のレンズとこれら複数のレンズを保持するホルダ部とを具備しており、上記ホルダ部に形成された面から上記各レンズのレンズ面が突出するようにして上記ホルダ部と各レンズとが一体化されたレンズアレイの上記ホルダ部の外面に遮光処理を施すための方法であって、上記各レンズのレンズ面にソリッドインクからなる第１の塗料を塗布することにより、上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程と、上記レンズ面に対する上記第１の塗料の接着力よりも上記ホルダ部に対して強い接着力を発揮する第２の塗料を、上記塗膜によりマスクされた上記各レンズのレンズ面および上記ホルダ部の上記面に連続するようにして、上記ホルダ部の外面に塗布することにより、遮光膜を形成する工程と、上記遮光膜の形成後に、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程と、を有していることを特徴としている。このような構成を有するレンズアレイの遮光処理方法によれば、本願発明の第１の側面によって提供されるレンズアレイの製造方法のうち、上記レンズアレイ本体のホルダ部の外面に遮光処理を施す工程においてみられるのと同様な効果が得られる。
【００２８】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３０】
まず、理解を容易にするため、本願発明に係るレンズアレイの製造方法によって製造されるレンズアレイの具体的な構成から説明する。
【００３１】
図１〜図４は、本願発明の製造方法により製造されるレンズアレイの一例を示している。本実施形態のレンズアレイＡは、一定間隔で直線状の１列に並んでいる複数のレンズ１１と、これら複数のレンズ１１を保持し、かつこれら複数のレンズ１１と一体的に繋がって形成されたホルダ部１０とを含むレンズアレイ本体１を具備して構成されている。このレンズアレイ本体１は、その概略形状が一定方向に延びた細長ブロック状とされたものであり、透光性を有する合成樹脂製である。その具体的な材質としては、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））、あるいはＰＣ（ポリカーボネート）が用いられている。
【００３２】
各レンズ１１は、ホルダ部１０の上向きの面１０ａよりも上方に突出する凸状のレンズ面１１ａと、ホルダ部１０の下向きの面１０ｂよりも下方に突出する凸状のレンズ面１１ｂとを有しており、軸Ｃがホルダ部１０の上下厚み方向に延びる両凸レンズとして形成されている。ただし、各レンズ１１を平凸レンズとして形成することもできる。レンズ面１１ａ，１１ｂは、球面状または非球面状のいずれでもかまわない。上記レンズ面１１ａ，１１ｂを球面にすれば、その製造が容易となる。これに対し、上記レンズ面１１ａ，１１ｂを非球面にすれば、収差を少なくすることができる。レンズ面１１ａ，１１ｂのそれぞれの直径は、たとえば０．６ｍｍ程度である。複数のレンズ１１の配列ピッチは、たとえば０．７５〜１ｍｍ程度である。
【００３３】
ホルダ部１０の面１０ａ，１０ｂのそれぞれには、複数のレンズ１１どうしの間を仕切る複数の凹部１４が形成されている。ホルダ部１０の面１０ａ，１０ｂおよび各凹部１４を規定する複数の壁面１４ａのそれぞれには、黒色の塗膜からなる遮光膜３が形成されている（ただし、図１においては遮光膜３を省略している）。ホルダ部１０の面１０ｂの長手方向両端部には、凹部１３が形成されている。この凹部１３は、後述するように、このレンズアレイＡを他のレンズアレイと組み合わせて使用するときに利用される部分である。
【００３４】
次に、レンズアレイＡの製造方法の一例について、図５〜図１２を参照して説明する。
【００３５】
レンズアレイＡを製造するには、まず図５（ａ），（ｂ）に示すような形態をもつレンズアレイ本体１’を作製する。このレンズアレイ本体１’は、最終製品としてのレンズアレイＡを複数個取りするためのものであり、複数のレンズアレイ本体１を平行に並べて一体的に繋げたのと略同様なシート状またはプレート状の形態を有している。したがって、このレンズアレイ本体１’は、平行な複数の列に並べられた複数のレンズ１１、複数のホルダ部１０が一体に繋がったホルダ部１0'、複数の凹部１４、および複数の凹部１３を備えた構成を有している。ただし、レンズアレイ本体１’の外周の４つの側縁部１９ａ〜１９ｄは、複数のレンズ１１の形成領域よりも厚肉とされている。また、複数のレンズ１１どうしの間には、複数のレンズ１１の形成領域よりも厚肉の帯状部１９ｅが設けられている。
【００３６】
上記した構成のレンズアレイ本体１’は、たとえば図６に示すように、金型６を用いて成形することができる。金型６は、その上型６ａおよび下型６ｂのキャビティを形成する面に、各レンズ面１１ａ，１１ｂに対応する多数の凹面１１a', １１b'と、各凹部１４に対応する複数の凸部１4'と、各凹部１３に対応する複数の凸部１3'とが形成されたものである。金型６のキャビティ内に透光性を有する合成樹脂を充填し、その成形を行うと、上記した構成のレンズアレイ本体１’が得られる。レンズアレイ本体１’は、最終的に得られるレンズアレイＡのレンズアレイ本体１と比較するとサイズが大きく、金型６のキャビティの容積も大きい。したがって、上記キャビティ内に樹脂を流し込んだときには、その樹脂の流れを良好にすることができ、小径のレンズ面１１ａ，１１ｂの成形も適切に行うことができる。とくに、レンズアレイ本体１’は、既述したとおり、その側縁部１９ａ〜１９ｄや複数の帯状部１９ｅが厚肉とされており、上記キャビティのそれらの部分に対応する箇所が大きくなっているために、上記キャビティ内の全域に樹脂を行きわたらせることがより確実化される。
【００３７】
なお、レンズアレイ本体１’の各凹部１４については、金型を用いて形成するのではなく、他の手段によって形成することができる。たとえば、各凹部１４を有しないレンズアレイ本体を樹脂成形した後に、エンドミルなどの工具を用いた機械加工、あるいはレーザ加工などを行なうことによって、各凹部１４を設けることもできる。
【００３８】
レンズアレイ本体１’を作製した後には、次に述べる遮光処理を行う。
【００３９】
まず、図７に示すように、レンズアレイ本体１’の各レンズ面１１ａ，１１ｂに塗装を施し、各レンズ面１１ａ，１１ｂを塗膜２によってマスクする。この作業は、たとえばインクジェットプリンタ８を利用して行なう。インクジェットプリンタ８は、一般のＯＡ用などのインクジェットプリンタのプリントヘッドと同様な構成のインクジェットノズル８１ａを有するプリントヘッド８１を備えたものである。このプリントヘッド８１は、たとえば水平なガイドロッド８０の長手方向に移動自在であるとともに、そのガイドロッド８０がその長手方向と直交する水平方向に往復動自在であることにより、互いに直交する水平な２方向に移動自在となっいる。インクジェットプリンタ８は、図示されていないコントローラの制御により、レンズアレイ本体１’の外面のうち、予め指定された領域にインク塗料を所定のドット単位で吹きつけることが可能とされたものである。このようなインクジェットプリンタ８を用いた塗装方法によれば、レンズアレイ本体１’の外面のうち、各レンズ面１１ａ，１１ｂに対してインク塗料をを選択的に塗布することができる。
【００４０】
上記インク塗料としては、たとえばソリッドインクを用いる。このソリッドインクは、常温では固形状態にあり、加熱により溶融して流動性をもつものである。このソリッドインクは、溶融状態で各レンズ面１１ａ，１１ｂに塗布されると、その後は自然冷却によって固化し、塗膜２となる。塗膜２の原料としてソリッドインクを用いれば、各レンズ面１１ａ，１１ｂに対する塗膜２の接着力を弱くすることができ、その剥離性を良くすることができる。
【００４１】
上記工程の後には、図８に示すように、レンズアレイ本体１’の表裏両面（上下両面）に黒色塗装を施す。この塗装に際しては、たとえばスプレイ式の塗装装置８５を用いて行なう。この塗装装置８５は、塗料を噴霧するための塗装ヘッド８５ａが水平なガイドロッド８５ｂの長手方向とこれに直交する水平な方向との２方向に往復動自在とされたものである。このようにしてレンズアレイ本体１’の外表面にスプレイ塗装を施すと、ホルダ部１0'の面１０ａ，１０ｂ、および各凹部１４を規定する壁面１４ａに、黒色の塗膜からなる遮光膜３を形成することができる。遮光膜３は、各塗膜２上にも形成される。なお、各凹部１４の壁面１４ａが直立しているなどの理由から壁面１４ａへの塗装が難しい場合には、各凹部１４内を塗料で満たし、その後この塗料を乾燥硬化させてもかまわない。
【００４２】
遮光膜３を形成するための塗料としては、上記したソリッドインクよりもレンズアレイ本体１’に対する接着力が強い油性タイプのものを用いる。このようにすれば、遮光膜３が塗膜２よりも剥離し難くなる。レンズアレイ本体１’に遮光膜３を形成するための塗装は、上記したスプレイ方式に限定されず、たとえばレンズアレイ本体１’を塗装液中に浸漬させる手段を用いることもできる。遮光膜３は、遮光性を高める観点からすれば、黒色またはそれに近い暗色にすることが好ましいが、本願発明はこれに限定されない。
【００４３】
遮光膜３を形成した後には、各レンズ面１１ａ，１１ｂから塗膜２を剥離する。この作業は、レンズアレイ本体１’に対して遮光膜３の上から機械的な力を加えることにより行う。より具体的には、たとえば図９に示すように、レンズアレイ本体１’に向けて洗浄水を噴射させる洗浄処理を行う。既述したとおり、塗膜２は各レンズ面１１ａ，１１ｂに対する接着力が弱いのに対し、遮光膜３はホルダ部１0'に対する接着力が強いため、上記の洗浄処理によれば、ホルダ部１0'に直接密着している遮光膜３を剥離させることなく、塗膜２とこの塗膜２上に形成されている一部の遮光膜３のみをレンズアレイ本体１’から適切に剥離させることができる。洗浄液としては、他の液体を用いることが可能であり、また洗浄水の水流を利用した洗浄手段に代えて、洗浄水に超音波を作用させる超音波洗浄手段を用いることもできる。さらには、ブラシを用いてレンズアレイ本体１’を遮光膜３の上から擦ることによっても塗膜２を簡単に剥離することができる。
【００４４】
上記一連の工程によれば、ホルダ部１0'の面１０ａ，１０ｂおよび各凹部１４を規定する壁面１４ａが遮光膜３によって覆われている一方、各レンズ面１１ａ，１１ｂについては露出状態にあるレンズアレイ本体１’が得られる。
【００４５】
なお、レンズアレイ本体１’に遮光処理を施す場合に、上記とは異なり、各レンズ面１１ａ，１１ｂにマスクを施すことなく、レンズアレイ本体１’に遮光膜３を形成するための塗装を施した場合には、次のような不具合が生じる。すなわち、たとえば図１０に示すように、複数のレンズ面１１ａの周辺をインクジェットプリンタを用いて黒色に塗装する場合には（同図のクロスハッチング部分が塗装領域であり、これは後述する図１１についても同様）、各レンズ面１１ａ上には、符号ｎ１で示すインク滴が付着する虞れがある。このような事態を生じたのでは、各レンズ１１の光学的特性が損なわれる。
【００４６】
これに対し、上記した本実施形態の手段によれば、そのような虞れはない。本実施形態においては、図１１に示すように、各レンズ面１１ａに塗装を施して塗膜２を形成するときに、各レンズ面１１ａの周辺に、符号ｎ２で示すインク滴が付着する虞れがあるが、この部分はその後遮光膜３によって覆い隠される部分であるから各レンズ１１の光学的特性に悪影響が及ぶことはない。また、仮に、各レンズ面１１ａからの塗膜２のはみ出し量が多くなり、その部分に遮光膜３が形成されない事態を生じても、各レンズ面１１ａが遮光膜３によって覆われてしまう図１０に示す場合と比較すれば、レンズ１１の光学的特性を良好にすることができる。
【００４７】
上記遮光処理の後には、図１２に示すように、レンズアレイ本体１’の分割作業を行なう。この分割作業は、たとえば複数のレンズ１１の列間の符号Ｎｂ−Ｎｂで示す仮想線に沿って、レンズアレイ本体１’を遮光膜３とともに順次または同時に切断することにより行う。このような作業により、図１〜図４に示した構成を有する複数のレンズアレイＡが得られる。
【００４８】
上記したレンズアレイの製造方法によれば、レンズアレイ本体１’は、金型を利用した通常の樹脂成形作業により簡単に製造することができる。また、１つの樹脂成形品１’からは、複数のレンズアレイＡが得られる。したがって、レンズアレイＡの生産能率は高い。とくに、レンズアレイＡのホルダ部１０の外面に遮光膜３を形成する処理は、レンズアレイＡの複数個分に相当するレンズアレイ本体１’に対して一括して行っているために、その生産能率を一層高めることができ、レンズアレイＡの製造コストを廉価にすることが可能である。
【００４９】
次に、レンズアレイＡの一使用列について説明する。
【００５０】
図１１に示すように、２つのレンズアレイＡ，Ｂを組み合わせたレンズアレイアッセンブリＸをつくる。レンズアレイＢは、その基本的な構成がレンズアレイＡと共通するものであり、一対の凸状のレンズ面２１ａ，２１ｂを有する複数のレンズ２１と、これら複数のレンズ２１に一体に繋がったホルダ部２０とを含むレンズアレイ本体２を有している。レンズアレイ本体２は、透光性を有する樹脂製である。ホルダ部２０の面２０ａ，２０ｂには、複数のレンズ２１どうしの間の仕切る複数の凹部２４が形成されており、各凹部２４を規定する面２４ａとホルダ部２０の面２０ａ，２０ｂには、遮光膜３Ｂが形成されている。このレンズアレイＢは、レンズアレイＡについて述べたのと同様な製造方法により製造することができる。なお、レンズアレイＢの面２０ａの長手方向両端には、凸部２３が設けられており、この凸部２３がレンズアレイＡの凹部１３に嵌合していることにより、一対のレンズアレイＡ，Ｂは、各レンズ１１，２１の軸Ｃどうしが互いに合わされて重ね合わされている。
【００５１】
図１４は、上記したレンズアレイアッセンブリＸを用いた光学系の一例を示している。この光学系においては、始点Ｓから出発した光は、レンズアレイＡの各レンズ１１を通過した後に、レンズアレイＢの各レンズ２１を通過してから結像点Ｒに達する。この場合、共通の光軸Ｃ上に並ぶ凸レンズとしての２つのレンズ１１，２１により、セルフォックレンズにみられる光の蛇行現象と同等の現象が得られ、始点Ｓにある物体（ａ→ｂ）の正立等倍像（ａ’→ｂ’）を結像点Ｒに形成させることができる。換言すると、図１４に示す光学系においては、レンズアレイＡのレンズ面１１ａは、レンズ面１１ｂ，２１ａの近傍に物体（ａ→ｂ）の倒立縮小像を形成する役割を果たし、その倒立縮小像は、それよりも後段に位置するレンズ面によって拡大され、かつ反転される結果、結像点Ｒには物体の正立等倍像が結ばれるのである。
【００５２】
この光学系においては、始点Ｓからの光がホルダ部１０の面１０ａに向けて進行しても、この光は面１０ａ上の遮光膜３によって遮られ、レンズ１１に向けて斜めに進行するようなことはない。したがって、各レンズ１１内にはレンズ面１１ａを介してのみ光が適切に入射される。また、面１０ａ上の遮光膜３は、始点Ｓからの光がホルダ部１０をそのままその厚み方向に透過しないようにする役割も果たす。ホルダ部１０の面１０ｂ上の遮光膜３は、レンズアレイＡのレンズ面１１ｂ以外の個所からレンズアレイＢに向けて不必要な光が進行しないようにする役割を果たす。
【００５３】
各凹部１４の遮光膜３は、ある１つのレンズ１１からその隣りの他のレンズ１１に向けて進行しようとする光を遮り、かつ吸収する。したがって、各凹部１４の遮光膜３は、複数のレンズ１１どうしの間において光のクロストークを防止する役割を発揮する。レンズアレイＢの遮光膜３Ｂは、レンズアレイＡの遮光膜３と同様な役割を果たす。したがって、このレンズアレイアッセンブリＸにおいては、２つのレンズアレイＡ，Ｂのいずれのレンズアレイ本体１，２も透光性を有する合成樹脂製とされているにも拘わらず、結像点Ｒには結像に無用な光が到達しないようにすることができ、鮮明な正立等倍像を形成することができる。
【００５４】
上記したような光学的特性をもつレンズアレイアッセンブリＸは、原稿画像を１ラインずつ読み取る画像読み取り装置において、原稿の正立等倍像を所定の個所に結像させる用途に好適となる。既述したとおり、レンズアレイＡはその生産性が良く、製造コストを廉価にできるものであり、またレンズアレイＢについても同様であるから、上記したレンズアレイアッセンブリＸを用いれば、画像読み取り装置全体の製造コストを廉価にすることもできる。
【００５５】
図１５〜図１８は、本願発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００５６】
図１５に示すレンズアレイＡａは、ホルダ部１０の面１０ａのみに複数の凹部１４を設けた構成とされている。このような構成であっても、符号ｎ３に示すように、各凹部１４の遮光膜３が光を遮るために、複数のレンズ１１どうしの間に光のクロストークを生じないようにすることができる。もちろん、本願発明においては、上記とは異なり、ホルダ部１０の反対の面１０ｂのみに複数の凹部１４を設けた構成とすることもできる。本願発明においては、複数のレンズ１１間の光のクロストークを確実に防止する観点からすれば、ホルダ部１０に複数の凹部１４を設けることが好ましいが、各凹部１４が設けられていない構成とすることもできる。
【００５７】
図１６に示すレンズアレイＡｂは、複数のレンズ１１がホルダ部１０の長手方向に複数の列に並べられた構成を有している。このような構成によれば、複数の列のレンズ１１を用いて画像の結像を行わせることができるために、レンズ列が１列のみとされたレンズアレイよりも明るい像を結ばせることができる。
【００５８】
図１７に示すレンズアレイＡｃは、複数のレンズ１１が互いに直交するｘ方向とｙ方向とのそれぞれに複数列に並んだ面状レンズアレイとされている。ｘ，ｙのそれぞれの方向に延びる複数の凹部１４は、レンズ１１どうしの間を仕切っている。このような構成によれば、一定の面積をもつ画像を結像させることができる。もちろん、レンズアレイＡｃを２つ組み合わせれば、一定の面領域の画像を正立等倍に結像させることができる。このように、本願発明においては、レンズの具体的な配置態様や列数などは種々に変更自在である。
【００５９】
図１８に示すレンズアレイＡｄは、凹レンズアレイとして構成されており、各レンズ１１Ａは一対の凹状のレンズ面１１ｃ，１１ｄを有している。このレンズアレイＡｄは、先に述べた凸レンズアレイとしてのレンズアレイと比較すると、レンズアレイ本体を成形するときにレンズ面を凸にするか凹にするかの相違があるに過ぎず、やはり簡単に製造することが可能である。このレンズアレイＡｄは、凸レンズアレイと組み合わせて使用することにより、色収差を無くすのに役立つ。
【００６０】
本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
本願発明においては、レンズアレイ本体のホルダ部に遮光膜が形成されることが構成要件とされるが、この遮光膜は、必ずしもホルダ部の複数の面に形成されている必要はなく、たとえばホルダ部の１つの面のみに形成されていてもかまわない。より具体的には、図２に示す構成を一例として説明すれば、ホルダ部１０の２つの面１０ａ，１０ｂのうち、いずれか一方のみに遮光膜３が形成されている構成とされていてもかまわない。面１０ａのみに遮光膜３を形成する場合には、レンズアレイの製造工程において、面１０ａとは反対位置に存在するレンズ面１１ｂについては必ずしもマスクを施す必要はない。また、面１０ａに遮光膜３を形成する場合、この遮光膜３は、必ずしも面１０ａの全体にわたって形成される必要もなく、レンズ面１１ａの周辺部分のみでもよい。
【００６２】
本願発明においては、最終的に得られるレンズアレイの複数個分に相応するレンズアレイ本体を樹脂成形してから、このレンズアレイ本体を複数に分割する手段に代えて、最終的に得られるレンズアレイの１つ分に相応するレンズアレイ本体を樹脂成形してから、このレンズアレイ本体に遮光処理を施すようにしてもかまわない。
【００６３】
本願発明は、レンズアレイの具体的な使用方法や使用形態も問わない。たとえば、本願発明の製造方法により製造された凸レンズアレイは、従来の凸レンズアレイと同様に、それ単独で用いることによって、物体の倒立縮小像を結像させる用途に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の製造方法によって製造されるレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】（ａ）は、レンズアレイを複数個取りするためのレンズアレイ本体の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図５に示すレンズアレイ本体の樹脂成形工程を示す断面図である。
【図７】レンズアレイ本体の各レンズ面にマスクを施す工程の一例を示す断面図である。
【図８】レンズアレイ本体に遮光膜を形成する工程の一例を示す断面図である。
【図９】レンズアレイ本体からマスクとしての塗膜を剥離する工程の一例を示す断面図である。
【図１０】本願発明との対比例を示す説明図である。
【図１１】本願発明に係る製造方法の途中工程についての作用説明図である。
【図１２】レンズアレイ本体を分割する工程を示す平面図である。
【図１３】図１ないし図４に示したレンズアレイを用いて構成されたレンズアレイアッセンブリの一例を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すレンズアレイアッセンブリの作用説明図である。
【図１５】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図１６】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す斜視図である。
【図１７】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す斜視図である。
【図１８】本願発明により製造されるレンズアレイの他の例を示す断面図である。
【図１９】従来のレンズアレイの一例を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示すレンズアレイの要部断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａａ〜Ａｄ レンズアレイ
１ レンズアレイ本体
１’レンズアレイ本体
２ 塗膜
３ 遮光膜
１０ ホルダ部
１０’ホルダ部
１１ レンズ
１１ａ，１１ｂ レンズ面
１４ 凹部
Claims (7)
- 複数のレンズおよびこれら複数のレンズを保持するホルダ部を含み、かつ上記ホルダ部に形成した面から各レンズのレンズ面が突出するようにしてこれらホルダ部と複数のレンズとが一体化されたレンズアレイ本体を、透光性を有する樹脂により成形する工程と、
上記各レンズのレンズ面にソリッドインクからなる第１の塗料を塗布することにより、上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程と、
上記第１の塗料よりも上記レンズアレイ本体に対する接着力が強い第２の塗料を、上記塗膜によりマスクされた上記各レンズのレンズ面および上記ホルダ部の上記面に連続するようにして、上記ホルダ部の外面に塗布することにより、遮光膜を形成する工程と、
上記遮光膜の形成後に、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程と、
を有していることを特徴とする、レンズアレイの製造方法。 - 上記各レンズは、凸レンズまたは凹レンズとされている、請求項１に記載のレンズアレイの製造方法。
- 上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程は、上記ソリッドインクをインクジェットプリンタを用いて上記各レンズ面に塗布する工程を含んでいる、請求項１または２に記載のレンズアレイの製造方法。
- 上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程は、上記レンズアレイ本体に対して上記遮光膜の上から洗浄液を接触させる機械的洗浄工程、または上記レンズアレイ本体を上記遮光膜の上からブラシで擦る工程を含んでいる、請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。
- 上記ホルダ部の上記面には、上記レンズどうしの間を仕切る複数の凹部が形成されており、かつこれら複数の凹部を規定する壁面にも上記第２の塗料を塗布する、請求項１ないし４のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。
- 上記レンズアレイ本体は、最終的に得られる複数のレンズアレイのそれぞれの本体が一体的に繋がった形態を有しており、かつ上記レンズアレイ本体を複数に分割する工程をさらに有している、請求項１ないし５のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。
- 複数のレンズとこれら複数のレンズを保持するホルダ部とを具備しており、上記ホルダ部に形成された面から上記各レンズのレンズ面が突出するようにして上記ホルダ部と各レンズとが一体化されたレンズアレイの上記ホルダ部の外面に遮光処理を施すための方法であって、
上記各レンズのレンズ面にソリッドインクからなる第１の塗料を塗布することにより、上記各レンズ面を塗膜によりマスクする工程と、
上記レンズ面に対する上記第１の塗料の接着力よりも上記ホルダ部に対して強い接着力を発揮する第２の塗料を、上記塗膜によりマスクされた上記各レンズのレンズ面および上記ホルダ部の上記面に連続するようにして、上記ホルダ部の外面に塗布することにより、遮光膜を形成する工程と、
上記遮光膜の形成後に、上記各レンズ面から上記塗膜およびこの塗膜上に積層塗布された上記遮光膜を剥離する工程と、
を有していることを特徴とする、レンズアレイの遮光処理方法。
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