JPH0638138B2

JPH0638138B2 - 屈折率分布型レンズアレイ

Info

Publication number: JPH0638138B2
Application number: JP61283883A
Authority: JP
Inventors: 隆山本; 義彦三品; 正昭小田; 太郎石居
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS63153515A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、複写機、フアクシミリ、CRT（陰極線管）プ
リンタ、ＬＥＤ（高密度発光ダイオード）プリンタ及び
ＬＣＤ（液晶）プリンタなどの結像素子として用いられ
る屈折率分布型レンズアレイに関する。

〔従来の技術〕

複写機等の結像素子として使用されている屈折率分布型
レンズアレイは、第４図に示す如く、細長い円柱状の屈
折率分布型レンズ(2)が複数個並列に配設され、各々の
屈折率分布型レンズ(2)間に樹脂接着剤(5)を充填し、さ
らにこれらが両側面部のスペーサー(3)，(3′)と樹脂板
(4)，(4′)とにより保持され一体的に形成されたものよ
りなる。

これまで屈折率分布型レンズ(2)としては、無機ガラス
製のものが主として使用されて来ているが、最近合成樹
脂製品が無機ガラス製のものに比較して軽量で耐衝撃性
にすぐれているばかりでなく、安価に製造できかつ加工
も容易であるなど種々の利点を有しているために使用さ
れつつある。

しかし、屈折率分布型レンズの端面は特開昭61-38860号
公報に示される如く、砥石による研摩仕上げによってな
されており、その表面平滑性は必ずしも良好なものでは
ない。更に、合成樹脂製の屈折率分布型レンズはその表
面の耐摩耗性が不足しているため部品の取付時あるいは
使用中に他の物体との接触、衝撃、引つかき、ゴミの拭
掃除などによつてその表面が損傷を受けてレンズアレイ
の解像度が低下し、結像面に正確な画像を送ることがで
きないという欠点がある。

〔発明が解決すべき問題点〕

本発明は、上述した如き状況を克服し、荒研摩状態の屈
折率分布型レンズアレイの端面に特定組成の架橋性樹脂
材料の硬化被膜を形成させることにより、精密研摩仕上
げしたレンズアレイの解像度に劣らない優れた解像度を
有するとともに、長期間の使用においても表面の損傷に
よる解像度の低下のない屈折率分布型レンズアレイを提
供することにある。

〔問題点を解決すべき手段〕

本発明の屈折率分布型レンズアレイは、１分子中に２個
以上のアクリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイル
オキシ基を有する多官能性アクリル化合物を主体とする
架橋性樹脂材料の硬化被膜を屈折率分布型レンズを多数
配列した荒研摩状態のレンズアレイの端面に設けてなる
ことを特徴とする。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明に係る屈折率分布型レンズアレイ（以
下、レンズアレイという）の斜視図、第２図は本発明の
他の例を示す斜視図、第３図は第１図の要部拡大断面図
である。

本発明のレンズアレイは、第１図及び第２図に示すよう
に１列又は２列以上配列された荒研摩状態のレンズアレ
イの端面(6)に架橋性樹脂材料の硬化被膜(7)が形成され
ている。この硬化被膜(7)は、１分子中に２個以上のア
クリロイルオキシ基及び／又はメタクリロイルオキシ基
を有する多官能性化合物を主体とする架橋性樹脂材料の
硬化したものよりなり、荒研摩した解像度の低いレンズ
アレイを容易に解像度の高いレンズアレイに変換でき
る。

レンズアレイの端面(6)に設けられる硬化被膜の形成に
用いられる１分子中に２個以上のアクリロイルオキシ基
及び／又はメタクリロイルオキシ基を有する多官能性化
合物としては、２価以上の多価アルコール又はその誘導
体等と、これらの化合物と反応しうる基とアクリロイル
オキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する化合物と
を反応せしめることによつて得られる化合物類であり、
その具体例としては多価アルコールとアクリル酸、メタ
クリル酸又はそのハロゲン化物、又はその低級アルキル
エステルを反応させることによつて得られる化合物を挙
げることができ、その例として次の一般式（式中、ｎは１〜４の正の整数であり、Ｘは少なくとも
３個がCH₂＝CH-COO-基又はCH₂＝C(CH₃)COO-基であり、
残りは-OH基である）で示される、ジペンタエリスリト
ールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリメ
タクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレ
ート、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート、
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタ
エリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリス
リトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトール
ヘキサメタクリレート、トリペンタエリスリトールトリ
アクリレート、トリペンタエリスリトールトリメタクリ
レート、エチレングリコールジアクリレート、エチレン
グリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジ
アクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレー
ト、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチ
レングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリ
コールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメ
タクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、
プロピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレ
ングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコー
ルジメタクリレート、ブチレングリコールジアクリレー
ト、ブチレングリコールジメタクリレート、ペンタンジ
オールジアクリレート、ペンタンジオールメタクリレー
ト、ヘキサンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオ
ールジメタクリレート、グリセリンジアクリレート、グ
リセリンジメタクリレート、メトキシジエチレングリコ
ールジアクリレート、メトキシジエチレングリコールジ
メタクリレート、2,2−ビス（４−アクリロイルオキシ
フエニル）プロパン、2,2−ビス（４−アクリロイルオ
キシジエトキシフエニル）プロパン、2,2−ビス（４−
メタクリロイルオキシジエトキシフエニル）プロパン、
2,2−ビス〔４−アクリロイルオキシ（２−ヒドロキシ
プロポキシ）フエニル〕プロパン、２−（４−アクリロ
イルオキシジエトキシフエニル）−２−（４−アクリロ
イルオキシエトキシフエニル）プロパン、２−（４−メ
タクリロイルオキシプロポキシフエニル）−２−（４−
アクリロイルオキシプロポキシフエニル）プロパン、ト
リメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロール
プロパンジメタクリレート、ペンタエリスリトールジア
クリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、
トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート、ジグリセリンテトラ
アクリレート、ジグリセリンテトラメタクリレート、ペ
ンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリ
トールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテト
ラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリ
レート：トリペンタエリスリトールテトラアクリレー
ト、トリペンタエリスリトールテトラメタクリレート、
トリペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリペ
ンタエリスリトールペンタメタクリレート、トリペンタ
エリスリトールヘキサアクリレート、トリペンタエリス
リトールヘキサメタクリレート：トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、グリセリン又はペンタエ
リスリトール等の多価アルコールとアクリル酸又はメタ
クリル酸とマロン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル
酸又はセバシン酸等の多価カルボン酸との反応によつて
得られる不飽和ポリエステル等があげられる。

上記の多官能性アクリル化合物は単独で、もしくは上記
の化合物の少なくとも１種３０重量％以上を含むように
他の１官能性の重合性化合物と併用することができる。
架橋性樹脂材料中への１官能性の重合性化合物の併用は
レンズアレイと硬化被膜との密着性を向上させる。

特に、上記多官能性アクリル化合物のうち、耐摩耗性、
レンズアレイとの密着性、透明性等の観点から、１分子
中に３個以上のアクリロイルオキシ基及び／又はメタク
リロイルオキシ基を有する化合物の少なくとも１種を３
０重量％以上含有する架橋性樹脂材料が好ましい。さら
に作業性及びランニングコストの低減化の面から一般式
(I)で示される化合物を用いるのが特に好ましい。これ
らの化合物は硬化雰囲気が窒素、アルゴン等の不活性ガ
ス雰囲気下でなくとも通常の空気中で活性エネルギー線
の照射により容易に硬化することにより、荒研摩したレ
ンズアレイの表面に平滑性、膜厚均一性のすぐれた架橋
硬化被膜を形成し、光学歪のない解像度のすぐれたレン
ズアレイを製造することができる。

また１分子中に２個以上のアクリロイルオキシ基及び／
又はメタクリロイルオキシ基を有する多官能性化合物と
併用して用いることのできる１官能性化合物としては、
例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エ
チルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルア
クリレート、プロピルメタクリレート、２−エチルヘキ
シルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メト
キシジエチレングリコールメタクリレート、エトキシエ
チルアクリレート、エトキシエチルメタクリレート、ト
リプロピレングリコールアクリレート、トリプロピレン
グリコールメタクリレート、グリシジルアクリレート、
グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルア
クリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、
２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエ
チルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレ
ート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、1,4−
ブチレングリコールアクリレート、1,4−ブチレングリ
コールメタクリレート、エチルカルビトールアクリレー
ト、エチルカルビトールメタクリレート等があげられ
る。これらの化合物は１種又は２種以上を混合して架橋
性樹脂材料中７０重量％以下の量において用いられる。

本発明のレンズアレイを構成する屈折率分布型レンズ
は、特公昭４７−２８０５９号公報に記載されているよ
うな、円形断面の中心で屈折率が最も高く、周辺に行く
に従つて次第に低くなるもので、この屈折率分布により
結像作用を有するものである。

この屈折率分布型レンズは、透明性にすぐれた樹脂、例
えばメチルメタクリレート又はスチレンを主成分とする
樹脂等が使用され、種々の方法、例えば特公昭５７−２
９６８２号、特公昭４７−２８０５９号公報及び特願昭
６０−１３０８３７号に記載される方法によつて作られ
るものである。上記の方法のうち特願昭６０−１３０８
３７号に記載されるポリ弗化ビニリデン又は弗化ビニリ
デンを主体とする共重合体とポリメチルメタクリレート
又はメタクリレートを主成分とする共重合体との混合物
からなるものが好ましい。

またこの屈折率分布型レンズを用いたレンズアレイの形
成は、種々の方法によつて形成でき、例えば第３図に示
すように、両端部にスペーサー(3)及び(3′)を平行に配
置した二枚の保持板(4)及び(4′)の間に、屈折率分布型
レンズ(2)を、その光軸が両スペーサー(3)及び(3′)と
平行となるように列状に近接して並べ、隣接する各屈折
率分布型レンズ(2)の間に接着剤を充填して形成され
る。使用する接着剤はエポキシ系、シリコン系、アクリ
ル系、アスフアルト系等の樹脂が使用される。また使用
されるスペーサー及び保持板は、ＰＭＭＡ等の樹脂板、
ガラス繊維強化エポキシ板等のＦＲＰ、あるいはアルミ
ニウム等の金属板が使用される。

荒研摩したレンズアレイ端面への硬化被膜の形成は、上
記の架橋性樹脂材料をコーテイングして硬化させる。コ
ーテイングする方法としてはロールコーター法、刷化塗
り法、スプレー塗布、浸漬塗布などの方法が用いられ
る。コーテイングした塗膜の硬化は、α線，β線，γ
線，電子線などの放射線又は波長2000〜8000Åの光線、
特に波長3000〜5000Åの光線を用いることができ、活性
エネルギー線として光線を用いる場合には光増感剤を用
いる樹脂中に含ませておく必要がある。これらの光増感
剤の具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエ
ーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチル
エーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイ
ンプロピルエーテル、ベンジル、ベンゾフエノン、メチ
ルフエニルグリオキシレートなどを挙げることができ、
これらの使用量は、架橋性樹脂材料１００重量部に対し
て0.01〜１０重量部であり、あまり多すぎると硬化被膜
を着色させたりする。

レンズアレイの端面に設ける硬化被膜は、膜厚が0.5〜
１００μｍの範囲、好ましくは１〜５０μｍの範囲とな
るように塗布するのが望ましい。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１弗化ビニリデン８０モル％とテトラフルオロエチレン２
０モル％からなる共重合体（屈折率ｎ_Ｄ1,400）３３重
量部、連続塊状重合法で得たポリメチルメタクリレート
（屈折率ｎ_Ｄ1,492）３３重量部、メチルメタクリレー
ト単量体３３重量部、ベンジルメチルケタール0.1重量
部、ハイドロキノン0.1重量部を混合して８０℃に加熱
し、混練部を通して、径が2.0mmのノズルより押し出
し、続いて押し出したフアイバを８０℃に加熱され、窒
素ガスが１０ｍ／分の速度で流れる揮発部を８分で通
過せしめ、６本の円状に等間隔に設置された４００Ｗの
高圧水銀灯の中心にフアイバを通過させ、約５分間光を
照射し、２０cm／分の速度でニツプローラーで引き取つ
た。

得られたフアイバの径は８００μｍであり、インターフ
アコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は、中心部が
1,460、周辺部が1,451であり、中心部から周辺部に向つ
て連続的に減少していた。

なお、得られたフアイバの核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によ
る組成分析の結果は、弗化ビニリデンと、テトラフルオ
ロエチレンの共重合体が中心部には３３重量％、周辺部
には４３重量％含まれていた。メチルメタクリレート単
量体の残留分は、全体として0.9重量％であつた。

得られた屈折率分布型フアイバを黒色油溶性染料（オリ
エントオイルブラツクＨＢＢ）を10％の濃度に調整した
塩化メチレン溶液に０℃で３０秒間浸漬した後、６０℃
で乾燥した。このフアイバの断面を顕微鏡で観察すると
表面から約１５μｍの深さで全周囲が黒く染色されてい
た。

次にこの黒色染料を包埋したフアイバ（レンズ素子）を
用いて、第３図に示すような方式で、１列及び２列に並
べたレンズアレイをいくつか作成し、両端面が平滑とな
るように紙ヤスリで荒研摩したレンズアレイの解像度を
モデュレーション・トランスファー・ファンクション
（以下ＭＴＦという）を測定したところ表１に示す如く
５５％と低いものであった。スペーサー及び樹脂板には
ポリメチルメタクリレートの樹脂板を用い、接着剤には
カーボンブラックを混合したエポキシ接着剤を用いた。

なお、１列配列のレンズアレイには２５０本のフアイバ
を２列配列のレンズアレイには500本のフアイバを用い
た。

次にこれらのレンズアレイの両端面にジペンタエリスリ
トールペンタアクリレート８０重量部、テトラヒドロフ
ルフリールアクリレート20重量部及びメチルフエニルグ
リオキシレート1.5重量部よりなる架橋性樹脂材料を刷
毛で塗布し、９KWの高圧水銀灯（アイグラフイツク社
製）の下２０cm距離で５秒間照射して第１図に示すよう
なレンズアレイを作成したところそのＭＴＦは表１に示
す如く６０％と良好なものとなった。

この両端面に約２０μｍの硬化被膜を有するレンズアレ
イについて、種々の摩擦試験を行つた後のＭＴＦ値によ
る解像性の評価を行なつた。

なお、解像性は１mm当り２本のスリツト像で調べたレス
ポンス関数ＭＴＦ値（％）で測定した。その評価結果を
第１表に、両端面に硬化被膜を有しないレンズアレイの
評価結果と共に示す。

（発明の効果）以上述べたごとき構成からなる本発明のレンズアレイ
は、レンズ端面が耐摩耗性にすぐれているために、その
表面に傷がつきにくくて、長時間の使用においても解像
性の低下がなく、結像面に正確な画像を送ることができ
るという顕著な効果を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレンズアレイの斜視図、第２図は
本発明の他の例を示すレンズアレイの斜視図、第３図は
第１図の要部拡大断面図、第４図は従来のレンズアレイ
の斜視図である。 (1)……屈折率分布型レンズアレイ (2)……屈折率分布型レンズ (3)，(3′)……スペーサー (4)，(4′)……樹脂板 (5)……接着剤 (6)……レンズアレイ端面 (7)……硬化被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き審判の合議体審判長光田敦審判官綿貫章審判官川嵜健 (56)参考文献特開昭60−247201（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−224812（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１分子中に２個以上のアクリロイルオキシ
基及び／又はメタクリロイルオキシ基を有する多官能性
アクリル化合物を主体とする架橋性樹脂材料の硬化被膜
を、屈折率分布型レンズを多数配列し荒研摩したレンズ
アレイの端面に設けてなることを特徴とする屈折率分布
型レンズアレイ。