JPH06160763A - 結像素子アレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】容易に精度良く製造できる新規な結像素子アレ
イとその製造方法を提供する。 【構成】互いに９０度をなして組み合わせられた２平面
により形成される谷状の凹面部Ａ１，Ａ２，．．Ａｉが
１方向へ所定のピッチをもって波形をなすように形成さ
れ、液体状態における硬化性の樹脂Ｌに良く濡れる表面
を有する第１の成形型Ａと、この第１の成形型Ａの各谷
状の凹面部Ａｉに対応して穿設された開口孔Ｂｉを配列
形成され、液体状態の硬化性の樹脂Ｌに対して濡れにく
い表面を有する第２の成形型Ｂとを合わせて、全体が連
結し、各開口孔が開いた空間を形成し、上記空間に樹脂
Ｌを液状にして供給し、空間内にて固形化させ、第１の
成形型の谷状の凹面部Ａｉにより屋根型反射面構造Ｍｉ
を形成するとともに、開口孔Ｂｉ内部において液状の樹
脂の自由表面の表面張力により正の屈折面Ｒｉを形成
し、硬化した成形体を型抜きし、必要に応じて、屋根型
反射面構造の表面に反射膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は結像素子アレイおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機や画像形成装置において、光
導電性の感光体に画像露光を行うための結像光学系とし
てルーフミラーレンズアレイやインプリズムレンズアレ
イが知られている（特開昭５７−３７３２６号公報、同
５６−１４９００２号公報）。

【０００３】これらは、正の屈折力を有するレンズと、
屋根型の反射面を有するルーフミラーもしくはプリズム
とを組み合わせて１単位の結像素子とし、これを１列に
配列してアレイとなし、物体面と等価な像面上に、個々
の結像素子が物体面の部分像を正立等倍像として結像す
るようにし、これら各部分像がアレイ配列方向の物体像
を合成的に結像するようにしたものである。個々の結像
素子の結像範囲が小さく、全体は個々の結像素子の結像
を合成したものとなるため、物体面と像面との光学距離
を小さくでき、上記装置における光学系配置空間を極め
て小さくでき、引いては上記装置の小型化が可能にな
る。

【０００４】このようなルーフミラーレンズアレイやイ
ンプリズムレンズアレイは、レンズアレイとルーフミラ
ーアレイあるいはプリズムアレイが別個に作製され、こ
れらを位置合わせして組み合わせることにより形成され
ていた。

【０００５】レンズアレイにおけるレンズ配列と、ルー
フミラーアレイもしくはプリズムアレイにおけるルーフ
ミラーやプリズムの配列とが正確に対応しないと、個々
の結像素子の光学性能が劣化して良好な結像を実現する
ことができない。このため、レンズアレイとルーフミラ
ーアレイもしくはプリズムアレイとの組み合わせ作業に
極めて高い精度が要求され、組立て作業の効率が悪かっ
た。

【０００６】また、レンズアレイを形成するための金型
は正確に同一のレンズ面型を多数形成するため、金型製
造が面倒でコストが高くつくという問題があった。この
問題は特にレンズの径が数ｍｍ程度と小さくなると特に
顕著になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、容易に精度良く製造
できる新規な結像素子アレイとその製造方法の提供を目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の結像素子
アレイは「正の屈折面と、この屈折面に対応する屋根型
反射面とを持つように形成される結像素子」を単位と
し、これを複数単位、所定方向へ所定間隔で一体的に配
列してなり、「物体面と等価な像面上に、物体面の正立
等倍像を、各結像素子による結像により合成的に結像す
る」機能を有し、「全体が硬化性の樹脂により形成され
た」ことを特徴とする。

【０００９】即ち、個々の結像素子は正の屈折面と屋根
型反射面とを有し、硬化性の樹脂で形成される等倍結像
系である。物体面から所定の距離の位置に、この結像素
子を配して屈折面を物体面に正対させると、物体面から
の光は屈折面を通過し、結像素子内部を通り、屋根型反
射面で２回反射され、再度屈折面を通って射出し、物体
面上に物体面の正立等倍像を結像する。このように、結
像素子による結像面が物体面と一致していることを「結
像素子による像面が物体面と等価である」というのであ
る。従って、結像素子アレイは実際に使用されるとき
は、物体面から結像素子アレイに入射する光束の光路
と、結像素子アレイによる結像光束の光路とを互いに分
離するため、光路分離用の屋根型ミラーやハーフミラー
等、前記特開昭５７−３７３２６号公報等により公知の
「光路分離手段」と共に用いられる。

【００１０】各結像素子は所定の間隔で所定方向へ配列
して一体化されるが、結像素子のみならず結像素子相互
を連結する部分も含めて全体が「硬化性の樹脂」で形成
される。結像素子の配列は「物体面と等価な像面上に、
物体面の正立等倍像を、各結像素子による結像により合
成的に結像する」ように定められる。

【００１１】請求項２記載の発明は上記請求項１記載の
結像素子アレイを製造する方法であって、第１の成形型
と第２の成形型とを用いる。「第１の成形型」は、互い
に９０度をなして組み合わせられた２平面により形成さ
れる谷状の凹面部が１方向へ所定のピッチをもって波形
をなすように形成され、「液体状態における硬化性の樹
脂に良く濡れる」表面を有する。「第２の成形型」は、
第１の成形型の各谷状の凹面部に対応して穿設された開
口孔を配列形成され、「液体状態の硬化性の樹脂に対し
て濡れにくい」表面を有する。

【００１２】これら第１および第２の成形型は互いに合
わせられ、「全体が連結し、各開口孔が開いた空間」が
形成される。上記空間に硬化性の樹脂を液状態で供給
し、上記空間内にて固形化させ、第１の成形型の谷状の
凹面部により屋根型反射面構造を形成するとともに、開
口孔内部において「液状の樹脂の自由表面の表面張力」
により正の屈折面を形成する。硬化した成形体を型抜き
し、必要に応じて、屋根型反射面構造の表面に反射膜を
形成する。

【００１３】請求項３記載の結像素子アレイは請求項１
記載の結像素子アレイの屈折面側に「各結像素子間を光
学的に分離する絞り部材」を一体化したことを特徴とす
る。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３記載の結
像素子アレイを製造する方法であって、上記請求項２記
載の製造方法において、液状の樹脂の固形化により、樹
脂と第２の成形型とを一体化し、第２の成形型を、各結
像素子間を光学的に分離する絞り部材とすることを特徴
とする。

【００１５】請求項５記載の結像素子アレイ製造方法
は、ルーフミラーアレイ部材と、絞りアレイ部材とを用
いる。「ルーフミラーアレイ部材」は、互いに９０度を
なして組み合わせられた２平面により形成される谷状の
凹面部が１方向へ所定のピッチをもって波形をなすよう
に樹脂成形され、必要に応じて凹面部に反射膜を形成さ
れた成形体である。「絞りアレイ部材」は、ルーフミラ
ーアレイ部材の各谷状の凹面部に対応して穿設された開
口孔を配列形成され、液状の樹脂に濡れにくい表面を持
つ部材である。

【００１６】上記ルーフミラーアレイ部材と絞りアレイ
部材とは、「絞りアレイ部材の各開口孔とルーフミラー
アレイ部材の各谷状の凹面部とが組合わせられた空間」
のアレイを形成するように組み合わせられる。そして、
上記空間のアレイの各空間に硬化性の樹脂を液状にして
供給し、各空間内にて固形化させ、開口孔内部において
液状の樹脂の自由表面の表面張力により正の屈折面を形
成する。そして硬化性の樹脂の硬化に伴い、ルーフミラ
ーアレイ部材と絞りアレイ部材とを一体化することを特
徴とする。

【００１７】請求項６記載の結像素子アレイは、請求項
５記載の方法により製造される結像素子アレイである。

【００１８】上記請求項２，４，５記載の製造方法にお
いて、第２の成形型もしくは絞りアレイ部材の各開口孔
の形状を「結像素子配列方向が長軸もしくは短軸方向と
なる楕円形状とし、この楕円形状を、結像素子における
非点収差を良好に補正できる形状に定める」ことができ
（請求項７）、さらに、結像素子アレイを形成するため
の硬化性の樹脂を「光硬化性の樹脂」とし、樹脂の温度
を調整することにより屈折面の曲率を調整しつつ光照射
により硬化させることができる（請求項８）。

【００１９】請求項１，３，６記載の結像素子アレイは
何れも、適当な支持ケース等により支持して使用するこ
とができる。また、各結像素子アレイとも、物体面は原
稿面もしくは発光素子アレイの発光面等である。

【００２０】

【作用】このように、この発明の結像素子アレイでは、
アレイを構成する結像素子の正の屈折面は、硬化性の樹
脂の液体状態における表面張力により形成され、屈折面
と屋根型反射面とが同じに形成される。屈折面の曲率
は、基本的には第２の成形型もしくは絞りアレイ部材の
開口孔の大きさおよび開口孔部分における液状樹脂の接
触角により設定できるが、液状態における樹脂の表面張
力は液の温度により変化するので、請求項８の方法によ
うに光硬化性の樹脂を用い、その温度を調整することに
より樹脂の表面張力を制御して、所望の曲率の屈折面を
形成しつつ光照射により硬化を行うことにより極めて精
度よい屈折面形成を実現できる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照しつつ具体的な実施例を説
明する。図１は、請求項２記載の製造方法を説明するた
めの図である。図１の（ａ）〜（ｄ）において、左の図
は縦断面図、右の図は平面図である。

【００２２】図において符号Ａは第１の成形型、符号Ｂ
は第２の成形型を示している。第１の成形型はＡは、互
いに９０度をなして組み合わせられた２平面により形成
される谷状の凹面部Ａ１，Ａ２，．．，Ａｉが１方向へ
所定のピッチをもって波形をなすように形成されてい
る。この第１の成形型Ａは少なくとも上記凹面部Ａ１等
の形成されている部分が「液体状態における硬化性の樹
脂に良く濡れる」表面を有する。

【００２３】第２の成形型Ｂは、第１の成形型Ａの各谷
状の凹面部Ａｉの配列ピッチと同ピッチで開口孔Ｂ１，
Ｂ２，．．Ｂｉを配列形成され、少なくとも各開口孔Ｂ
ｉの内周面部分は「液体状態の硬化性の樹脂に対して濡
れにくい」表面を有する。

【００２４】これら第１および第２の成形型Ａ，Ｂは，
図１（ａ）に示すように「全体が連結し、各開口孔Ｂｉ
が開いた空間」が形成されるように合わせられる。

【００２５】このようにして第１および第２の成形型に
より形成された空間に、図１（ｂ）に示すように硬化性
の樹脂Ｌを液状態で供給する。符号Ｖは樹脂注入容器を
示している。この実施例において樹脂Ｌは光硬化性の樹
脂、例えば紫外線硬化樹脂である。供給された液状の樹
脂Ｌは上記空間を満たす。

【００２６】第１の成形型Ａの表面は液状の樹脂Ｌに濡
れやすいので、樹脂Ｌは第１の成形型Ａにおける谷状の
凹面Ａ１等に倣った形状となる。一方、第２の成形型Ｂ
の開口部Ｂ１等の内周面は液状の樹脂Ｌに濡れにくいの
で、樹脂Ｌの自由表面は表面張力の作用により凸球面状
となり、屈折面Ｒ１，Ｒ２，．．Ｒｉを形成する。前述
のように、樹脂Ｌの温度を制御することにより屈折面の
曲率を調整することができる。

【００２７】続いて図１（ｃ）に示すように、開口部の
側から紫外線の露光を行って、樹脂Ｌを硬化させる。こ
のとき、照射光を樹脂全体に行き渡らせるために第２の
成形型Ｂを透明体とすることができる。勿論、樹脂Ｌの
供給から硬化に到る間、第１，第２成形型Ａ，Ｂは水平
に保たれる。

【００２８】樹脂Ｌが硬化したら図１（ｄ）に示すよう
に型抜きを行って、一体成形された結像素子アレイ１０
を取り出す。必要とあれば、屋根型反射面構造の表面に
反射膜を形成する。かくして請求項１記載の「正の屈折
面Ｒｉと、この屈折面に対応する屋根型反射面Ｍｉとを
持つように形成される結像素子を単位とし、これを複数
単位、所定方向へ所定間隔で一体的に配列してなり、全
体が硬化性の樹脂Ｌにより形成された結像素子アレイ」
が得られる。勿論、形成された結像素子アレイは、成形
型Ａ，Ｂの形状や樹脂の注入量、樹脂の材質等により、
「物体面と等価な像面上に、物体面の正立等倍像を、各
結像素子による結像により合成的に結像する機能」を有
する。

【００２９】図２は請求項４記載の製造方法の実施例を
示している。繁雑を避けるため、混同の虞れがないと思
われるものに就いては図１におけると同一の符号を用い
た。この実施例では、第１の成形型Ａと合わせられる第
２の成形型ＢＳは、光遮断性の樹脂による成形体であ
る。

【００３０】図２（ａ）に示したように、第１第２の成
形型Ａ，ＢＳを合わせて形成された空間部分に液状の光
硬化性樹脂Ｌが供給され、紫外線等の照射により硬化さ
せられる（図２（ｂ））。この硬化により樹脂Ｌと第２
の成形型ＢＳとが強固に一体化される。続いて、一体化
した樹脂Ｌと成形型ＢＳとを第１の成形型Ａから型抜き
し（図２（ｃ））、必要とあれば、屋根型反射面構造の
表面に反射膜を形成する。かくして、請求項３記載の
「屈折面Ｒ１，Ｒ２，．．Ｒｉ側に、各結像素子間を光
学的に分離する絞り部材として、第２の成形型ＢＳを一
体化した」結像素子アレイ２０が得られる。

【００３１】図３は、請求項５記載の製造方法の実施例
を説明するための図である。同図に符号ＡＳをもって示
すルーフミラーアレイ部材は、互いに９０度をなして組
み合わせられた２平面により形成される谷状の凹面部Ａ
Ｓ１，ＡＳ２，．．，ＡＳｉが１方向へ所定のピッチを
もって波形をなすように、ＰＭＭＡ等の樹脂により成形
され、必要に応じて上記各凹面部ＡＳｉに反射膜を形成
されている。

【００３２】符号ＢＳ１で示す絞りアレイ例部材は、ル
ーフミラーアレイ部材ＡＳの各谷状の凹面部に対応して
穿設された開口孔を配列形成され、液状の樹脂に濡れに
くい表面をもち、図３（ａ）に示すようにルーフミラー
アレイ部材ＡＳと組み合わせられて各開口孔と谷状の凹
面部とが組合わせられた空間のアレイを形成する。

【００３３】図３（ｂ）に示すように上記空間のアレイ
の各空間に光硬化性の樹脂Ｌを液状にして各空間に等量
づつ供給し、図３（ｃ）に示すように光照射を行って、
各空間内にて固形化させる。上記開口孔内部において
は、液状の樹脂の自由表面の表面張力により正の屈折面
が形成される。また樹脂の硬化に伴い、上記ルーフミラ
ーアレイ部材ＡＳと絞りアレイ部材ＢＳ１とが一体化さ
れる。かくして、請求項６記載の結像素子アレイ３０が
得られる。

【００３４】図１，２，３に即して説明した実施例の変
形例として、第１の成形型もしくはルーフミラーアレイ
部材に所定量の樹脂を液状に供給した後に、第２の成形
部材もしくは絞りアレイ部材を合わせて樹脂の硬化を行
うようにしてもよい。

【００３５】図４には、請求項７記載の製造方法を図１
に即して説明した請求項２記載の製造方法に適用した実
施例を説明するための図である。混同の虞れがないと思
われるものに就いては図１におけると同一の符号を付す
る。図４（ａ）において、符号Ａは第１の成形型、符号
Ｂ１は第２の成形型を示している。左の図は縦断面図で
右の図は平面図である。図４（ａ）は、第１，第２の成
形型Ａ，Ｂ１を合わせて「全体が連結し、各開口孔が開
いた空間」を形成した状態である。図１４（ａ）の右図
に示すように、第２の成形型Ｂ１に形成された開口部Ｂ
１１，Ｂ１２，．．Ｂ１ｉは、開口孔配列方向を短軸方
向とする楕円形状となっている。

【００３６】このように楕円形状の開口部内において、
液状の樹脂の自由表面により屈折面を形成すると、図４
（ｂ）に示すように、屈折面Ｒｉの曲率半径は、開口孔
Ｂ１ｉの短軸方向に関してはｒ１、長軸方向に関しては
ｒ２（＞ｒ１）となる。

【００３７】前述したように、結像素子アレイは一般的
に、光路分離手段とともに用いられるが、光路分離手段
としてルーフミラーを用いる場合には、結像が斜光線に
より行われることになり、結像が有限像高での結像にな
るため、主走査方向（結像素子のアレイ配列方向）と副
走査方向（像面において、主走査方向と直交する方向）
とで非点収差が発生するが、上記のように、屈折面の曲
率半径を主・副走査対応方向で異ならせることにより上
記非点収差を補正することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
結像素子アレイおよびその製造方法を提供できる。この
発明の結像素子アレイは、製造の段階で、屈折面とこれ
に対応する屋根型反射面とが同時に形成されるので、こ
れらの位置合わせを組立ての段階で行う必要がない。ま
た、屈折面は液状の樹脂の表面張力で形成されるからレ
ンズ面の正確な型を形成する必要がない。

【００３９】請求項３，６記載の結像素子アレイは、各
結像素子間が光学的に分離されるので、隣接する結像光
学系間の所謂クロストーク光を防止できる。

【００４０】請求項７記載の方法で形成される結像素子
アレイでは、斜光線による結像を行う際に問題となる非
点収差を良好に補正することができる。請求項８記載の
方法では、屈折面の曲率半径を精度よく制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の製造方法の実施例を説明するた
めの図である。

【図２】請求項４記載の製造方法の実施例を説明するた
めの図である。

【図３】請求項５記載の製造方法の実施例を説明するた
めの図である。

【図４】請求項７記載の製造方法の実施例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

Ａ 第１の成形型 Ｂ 第２の成形型 Ｌ 硬化性の樹脂 Ｒｉ 屈折面 Ｍｉ 屋根型反射面

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正の屈折面と、この屈折面に対応する屋根
   型反射面とを持つように形成される結像素子を単位と
   し、これを複数単位、所定方向へ所定間隔で一体的に配
   列してなり、 物体面と等価な像面上に、物体面の正立等倍像を、各結
   像素子による結像により合成的に結像する機能を有し、 全体が硬化性の樹脂により形成されたことを特徴とする
   結像素子アレイ。
2. 【請求項２】請求項１記載の結像素子アレイを製造する
   方法であって、 互いに９０度をなして組み合わせられた２平面により形
   成される谷状の凹面部が１方向へ所定のピッチをもって
   波形をなすように形成され、液体状態における硬化性の
   樹脂に良く濡れる表面を有する第１の成形型と、 この第１の成形型の各谷状の凹面部に対応して穿設され
   た開口孔を配列形成され、上記液体状態の硬化性の樹脂
   に対して濡れにくい表面を有する第２の成形型とを合わ
   せて、全体が連結し、各開口孔が開いた空間を形成し、 上記空間に上記樹脂を液状にして供給し、上記空間内に
   て固形化させ、上記第１の成形型の谷状の凹面部により
   屋根型反射面構造を形成するとともに、上記開口孔内部
   において液状の樹脂の自由表面の表面張力により正の屈
   折面を形成し、 硬化した成形体を型抜きし、 必要に応じて、上記屋根型反射面構造の表面に反射膜を
   形成することを特徴とする結像素子アレイの製造方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の結像素子アレイの屈折面側
   に、各結像素子間を光学的に分離する絞り部材を一体化
   したことを特徴とする、結像素子アレイ。
4. 【請求項４】請求項２記載の製造方法において、 液状の樹脂の固形化により、樹脂と第２の成形型とを一
   体化し、第２の成形型を、各結像素子間を光学的に分離
   する絞り部材とすることを特徴とする、請求項４記載の
   結像素子アレイの製造方法。
5. 【請求項５】互いに９０度をなして組み合わせられた２
   平面により形成される谷状の凹面部が１方向へ所定のピ
   ッチをもって波形をなすように樹脂成形され、必要に応
   じて上記凹面部に反射膜を形成されたルーフミラーアレ
   イ部材と、 このルーフミラーアレイ部材の各谷状の凹面部に対応し
   て穿設された開口孔を配列形成され、液状の上記樹脂に
   濡れにくい表面を持つ絞りアレイ部材とを合わせて、各
   開口孔と上記谷状の凹面部とが組合わせられた空間のア
   レイを形成し、 上記空間のアレイの各空間に硬化性の樹脂を液状にして
   供給し、上記各空間内にて固形化させ、上記開口孔内部
   において液状の樹脂の自由表面の表面張力により正の屈
   折面を形成し、 上記硬化性の樹脂の硬化に伴い、上記ルーフミラーアレ
   イ部材と絞りアレイ部材とを一体化することを特徴とす
   る結像素子アレイの製造方法。
6. 【請求項６】請求項５記載の方法により製造される結像
   素子アレイ。
7. 【請求項７】請求項２または４または５記載の製造方法
   において、 第２の成形型もしくは絞りアレイ部材における開口孔の
   形状を、結像素子配列方向が長軸もしくは短軸方向とな
   る楕円形状とし、上記楕円形状を、結像素子における非
   点収差を良好に補正できる形状に定めたことを特徴とす
   る、結像素子アレイの製造方法。
8. 【請求項８】請求項２または４または５または７記載の
   製造方法において、 樹脂が光硬化性の樹脂であって、樹脂の温度を調整する
   ことにより屈折面の曲率を調整しつつ光照射により硬化
   させることを特徴とする、請求項１または３または６記
   載の結像素子アレイの製造方法。