(57)【要約】【課題】遮光材がレンズ面に触れることなく遮光材の塗布が行える構造の光学素子を提供しようとするものである。【解決手段】透明の基板に複数個のマイクロレンズを凸状に形成した光学素子であって、前記マイクロレンズの周囲に形成した遮光材塗布用の溝部を有し、前記溝部は、前記溝部の底面が前記基板の表面から前記マイクロレンズの外周面に向かって連続した下り傾斜の勾配面としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明の基板に複数個のマイクロレンズを凸状に形成した光学素子であって、
前記マイクロレンズの周囲に形成した遮光材塗布用の溝部を有し、
前記溝部は、前記溝部の底面が前記基板の表面から前記マイクロレンズの外周面に向かって連続した下り傾斜の勾配面としている光学素子。
【請求項２】
前記溝部の底面は、直線状、凸の曲面状あるいは凹の曲面状のいずれかに形成されていて、傾斜下端が前記マイクロレンズの外周面に達する一つの底面部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記溝部の底面は、傾斜下端が前記マイクロレンズの外周面に達し、平坦面に形成された第１底面部と、上端が前記基板の表面に達し、傾斜下端が前記第１底面部の傾斜上端と接する第２底面部とにより構成したことを特徴とする光学素子。
【請求項４】
前記溝部底面の第２底面部は、凸の曲面状あるいは凹の曲面状のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記溝部の内周面に遮光材からなる遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書に記載の実施形態は、レンズエレメントをミクロンオーダーのピッチで多数並列的に配列したレンズアレイにおいて、光学要素部に遮光材を塗布する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
正立像を得るレンズエレメントを多数並列的に配列した所謂マイクロレンズアレイは、電子複写機やファクシミリの光学系、ＬＥＤ又はＬＣＤプリンタの光プリントヘッド、液晶表示装置、固体撮像素子、光インターコネクションによる多重画像転送、共焦点型レーザー顕微鏡など、光通信分野、光ディスク分野、画像表示分野、画像伝送・結合分野、光計測、光センシング分野、光プロセッシング分野等の幅広い用途が期待されている。特に迷光の無い高品質（高分解能）のマイクロレンズアレイが要求されている。
【０００３】
一般に、マイクロレンズアレイは、透明の基板に複数個のマイクロレンズを、例えば数百μｍ程度の間隔を有して配置した構成を有し、例えばマイクロレンズの周囲に迷光等の防止のための遮光材を塗布して遮光膜を形成している（特許文献１）。
【０００４】
この遮光膜は、凸のレンズ面の周囲に形成した溝部に遮光材をディスペンサー等で適量供給し、前記溝部に流し込まれた遮光材が該溝部の内壁面に塗布されることにより形成される。
【０００５】
ところで、遮光材を溝部へ供給する方法として、インクジェット法等の非接触方式を用いる場合、遮光材からなる液滴を所定の塗布位置に高精度に着弾させる必要があり、着弾位置にずれが生じ、また飛翔方向にずれが生じるとレンズ面に遮光材が触れるおそれがある。
【０００６】
また、ディスペンサー法等の接触方式により遮光材を塗布する場合、遮光材の液量がインクジェット法よりも多くなる傾向にあり、液量によってはレンズ面に遮光材が触れるおそれがある。
【０００７】
そこで、遮光材を塗布するための溝幅を広くすることが考えられる。しかし、溝幅を広くすると、溝の内底面と、内周側の壁面及び外周側の壁面との交わる角をなす淵に向かって毛細管現象（毛細管力）により遮光材が二分される。このため、遮光材を溝部内に均一に塗布できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１８５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、遮光材がレンズ面に触れることなく遮光材の塗布が行える構造の光学素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するための光学素子は、透明の基板に複数個のマイクロレンズを凸状に形成した光学素子に関する。この光学素子は、前記マイクロレンズの周囲に形成した遮光材塗布用の溝部を有し、前記溝部は、前記溝部の底面が前記基板の表面から前記マイクロレンズの外周面に向かって連続した下り傾斜の勾配面としている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のマイクロレンズアレイを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】第２実施形態のマイクロレンズアレイを示す断面図。
【図３】第３実施形態のマイクロレンズアレイを示す断面図。
【図４】第３実施形態のマイクロレンズアレイを示す図。
【図５】第５実施形態のマイクロレンズアレイを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】第６実施形態のマイクロレンズアレイを示す断面図。
【図７】第７実施形態のマイクロレンズアレイを示す断面図。
【図８】第８実施形態のスキャナを示す図。
【図９】第９実施形態の画像形成装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の画像形成装置を図面に基づいて説明する。
【００１３】
第１実施形態
図１は第１実施形態のマイクロレンズアレイを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図で、（ｂ）はインクジェット法による遮光材の塗布方法を説明する図、（ｃ）は遮光材の塗付状態を示す図である。
【００１４】
マイクロレンズアレイ１は、透明なレンズ基材により基板２の片面に複数の凸形状のマイクロレンズ３を一体に形成している。
【００１５】
マイクロレンズアレイ１は、たとえば以下のようにして提供される。透明高分子樹脂にて製造する場合には、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂や、熱可塑性樹脂を使用し、レンズアレイ形状を成型する為の金型を使い、射出成型，射出圧縮成型，圧縮成型等公知のプラスチック成型技術にて高効率・高生産性を持った方法でレンズアレイを製造することが出来る。
【００１６】
透明高分子樹脂に変えて、石英、光学ガラス、電子光学用ガラス（無アルカリガラスなど）、透光性セラミックス等を使用しても良い。
【００１７】
遮光材は、例えば、有機遮光液（モノマーや溶媒系）を用いる。遮光材は、高い流動性のものが好ましく、塗布位置に供給したときの濡れ拡がりを容易にするため、低粘度かつ低表面張力の材料が望ましい。
【００１８】
また、遮光材は、遮光膜形成後の膜表面における反射に伴う、ゴースト等の性能低下を防止するため、反射率が低い材料が望ましい。さらに、遮光材は、できるだけ薄膜で十分な透過濃度が得られるよう、遮光性のある顔料もしくは染料の含量が高いものが望ましい。
【００１９】
マイクロレンズ３の周囲には斜線で示す遮光材４が塗布されて遮光膜が形成されている。凸形状をなすマイクロレンズ３の周囲には、遮光材４が流し込まれる溝部５が形成されている。溝部５は、底面５１が片側に向かって全体が傾斜する片勾配面に形成されていて、マイクロレンズ３の外周面３ａに近づくに従って底面５１が下がる傾斜面となっている。そして、底面５１の傾斜下端側となる片端がマイクロレンズ３の外周面３ａと交差する角部５２の角度（θ）は９０度未満の鋭角としている。また、溝部５の底面５１は、基板２の上面まで片勾配を維持している。
【００２０】
遮光材４は、インクジェットヘッド（不図示）によりドット状の液滴４１が溝部５１の底面５１上の塗布位置５３に1又は複数弾着する。図１（ｂ）に示すように、液滴４１は飛翔方向Ｆ１に沿って真上から溝部５の底面５１に打ち込む。また、液滴４１は、飛翔方向Ｆ２に沿って底面５１に対して垂直に打ち込むこともできる。
【００２１】
ここで、マイクロレンズ３の直径としては例えば２００μｍ、溝部５の幅としては例えば２００μｍ、底面５１における角部５２の深さが３０μｍ〜４０μｍを例示できる。
【００２２】
本実施形態において、溝部５は、横断面が略Ｖ字形状に形成され、片勾配の下端に鋭角状の角部５２が位置する。このため、塗布位置５３に塗布された液体の遮光材４は、図１（ｃ）に示すように、毛細管現象（毛細管力）により溝部５の底面５１を角部５２に向かって濡れ広がる。さらに角部５２内の遮光材４は、毛細管現象によりマイクロレンズ３の外周面３ａを這い上がり、外周面３ａに遮光膜を形成する。溝部５は上述のように幅が２００μｍというように非常に狭いので、この溝部５内では毛細管現象により遮光材４がマイクロレンズ３の外周面３ａに塗布される。しかし、基板２の表面よりも上方には達しない。したがって、遮光材４の塗布量を調整することにより、レンズアレイ３の極近傍まで遮光材４の塗布膜を形成することができる。
【００２３】
なお、遮光材４の塗布は、インクジェット法等の非接触方法だけでなく、ディスペンサーのような接触方法でも可能である。このように、マイクロレンズ３の周辺部にはマイクロレンズアレイ１の基板２の表面より低くした溝部５を形成し、マイクロレンズ３の外周面３ａと溝部５の片勾配に形成された底面５１とは最深部に位置する鋭角の角部５２だけとすることで、遮光材４はマイクロレンズ３の周辺部へ効率よく精度よく塗布されて、マイクロレンズ３のアパーチャを除いて遮光膜を形成できる。
【００２４】
第２実施形態
図２は第２実施形態を示す。第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。
【００２５】
図２は図１（ｂ）と同様に、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。第１実施形態のマイクロレンズアレイ１は、溝部５の底面５１が直線状の片勾配に形成しているのに対し、第２実施形態のマイクロレンズアレイ２１は、マイクロレンズ３の周囲に形成した溝部２５について、底面２５１を凸の曲面形状としている。そして、溝部２５の最深部には、片勾配の底面２５１とマイクロレンズ３の外周面３ａとが交差する鋭角の角部２５２が位置する。また、遮光材４は底面２５１の一部に設定した塗布位置２５３に塗布される。
【００２６】
第３実施形態
図３は第３実施形態を示す。第３実施形態は第１実施形態の変形例である。
【００２７】
図３は図１（ｂ）と同様に、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。第１実施形態のマイクロレンズアレイ１は、溝部５の底面５１が直線状の片勾配に形成しているのに対し、第３実施形態のマイクロレンズアレイ３１は、マイクロレンズ３の周囲に形成した溝部３５について、底面３５１を凹の曲面形状としている。そして、溝部３５の最深部には、片勾配の底面３５１とマイクロレンズ３の外周面３ａとが交差する鋭角の角部３５２が位置する。また、遮光材４は底面３５１の一部に設定した塗布位置３５３に塗布される。
【００２８】
上記した第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態において、溝部５には直線状の勾配を有する底面５１、溝部２５には凸の曲面の勾配を有する底面２５１、溝部３５には凹の曲面の勾配を有する底面３５１を有しており、いずれの底面５１、２５１、３５１も、基板２の表面２ａと角部５２、２５２、３５２との間には遮光材４が溜る窪み部が存在しない。
【００２９】
したがって、遮光材４の塗布位置５１、２５１、３５１に塗布された遮光材４は、角部５２、２５２、３５２に溜り、さらに毛細管現象（毛細管力）によりマイクロレンズ３の外周面３ａおよび溝部５、２５、３５の底面５１、２５１、３５１に濡れ広がる。その際、基板２の表面２ａと角部５２、２５２、３５２との間には遮光材４が溜る窪み部が存在しないので、塗布位置５１、２５１、３５１を底面５１、２５１、３５１において、基板２の表面２ａに近い位置に設定することができる。
【００３０】
このため、マイクロレンズ３からできるだけ離れた位置から遮光材４の塗布ができるので、マイクロレンズ３に誤って遮光材４は塗布されることを防止できる。また、溝部５、２５、３５の底面５１、２５１、３５１のどのような位置に遮光材４を塗布しても高精度に遮光材の塗布を行うことができる。
【００３１】
上記した第１〜第３実施形態において、溝部５、２５、３５の底面５１、２５１、３５１の勾配は、インクジェット法のような非接触方法の場合は、位置精度、ミスディレクション等でマイクロレンズ３のレンズ面に遮光材４が触れないように勾配（幅）を決めてもよい。さらに、遮光材４をディスペンサーのような接触方法を用いて塗布する場合は、その液量（液滴径）にマイクロレンズ３のレンズ面に遮光材４が触れないよう勾配（幅）を決めてもよい。
【００３２】
また、上記した第１〜第３実施形態において、遮光材４の塗布は、予め、濡れ広がりを良くするために、塗布面にコロナ処理等の表面処理を実施してから行っても良い。
【００３３】
さらに、上記した各実施形態において、マイクロレンズアレイ１、２１、３１は、図１（ａ）に示すように複数のマイクロレンズ３を片面に形成した場合を例にしているが両面であっても良い。また、図１（ａ）に示す片面にマイクロレンズ３を有するものを、例えば図４に示すように２枚貼り合せて両面にマイクロレンズ３を有する構成のマイクロレンズアレイ１００としても良い。さらに、図１（ａ）は複数のマイクロレンズ３を一列に並設した一次元マイクロレンズアレイを示しているが、マトリックス状等に配置した二次元マイクロレンズアレイであっても良い。
【００３４】
第４実施形態
図５は第４実施形態を示す。第４実施形態は第１実施形態の変形例である。
【００３５】
図５は第４実施形態のマイクロレンズアレイを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図で、（ｂ）はインクジェット法による遮光材の塗布方法を説明する図、（ｃ）は遮光材の塗付状態を示す図である。なお、図５において図１に示す構成要素と同じ要素には同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図１に示す要素と同じ部材には同じ符号を付し、また図１に示す要素と同じ機能を有する要素には、最初に符号４を付して三桁表示とする。
【００３６】
第１実施形態のマイクロレンズアレイ１は、溝部５の底面５１が直線状の片勾配で、基板２の表面２ａと角部５２との勾配は一様に形成しているのに対し、第４実施形態のマイクロレンズアレイ４１は、マイクロレンズ３の周囲に形成した溝部４５について、底面４５１を折り曲げ位置４５６において勾配の異なる第１底面部４５１ａと第２底面部４５１ｂとにより分けて構成している。緩い勾配の第１底面部４５１ａは、マイクロレンズ３の外周面３ａと交差する角部４５２の角度（θ）は９０度未満の鋭角としている。第２底面部４５１ｂは、第１底面部４５１ａと基板２の表面２ａとの間に形成されていて、折り曲げ位置４５６において第１底面部４５１ａとのなす角度を鈍角としている。遮光材４の塗布位置としては、第１底面部４５１ａ上に設定した第１塗布位置４５３ａ、あるいは第２底面部４５１ｂに設定した第２塗布位置４５３ｂであってもよい。
【００３７】
折り曲げ位置４５６の勾配は鈍角であり、第１底面部４５１ａは傾斜しているので、例えば第１塗布位置４５３ａに遮光材４を塗布しても、遮光材４は角部４５２に向けて流れ、折り曲げ位置４５６に向けても毛細管現象により濡れ広がる。その際、折り曲げ位置４５６に遮光材４が引っ張られ、底面部４５１の一部（例えば角部４５２と折り曲げ位置４５６との間）に遮光材４が塗布されない部分が発生することがない。したがって、図５（ｃ）に示すように、マイクロレンズ外周面および溝部４５の内周面が遮光材４により塗布されて遮光膜が形成される。
【００３８】
本実施形態では、第１底面部４５１ａが傾斜しているが平坦面であるため、遮光材４の塗布性が良いので、均一な膜厚の塗布膜が得られやすい。
【００３９】
第１底面部４５１ａに遮光材４を塗布する場合、平坦面である第１底面部４５１ａの幅は、遮光材４の塗布時の１つの液滴の直径よりも小さい。逆に言えば、遮光材４の液滴の直径よりも第１底面部４５１ａの幅を大きくしている。
【００４０】
第５実施形態
図６は第５実施形態を示す。第５実施形態は図５に示す第４実施形態の変形例である。なお、図１に示す要素と同じ部材には同じ符号を付し、また図１に示す要素と同じ機能を有する要素には、最初に符号５を付して三桁表示とする。
【００４１】
上記した第４実施形態において、溝部５５の底面部５５１は、直線状の勾配を有する第１底面部４５１ａと第２底面部４５１ｂを折り曲げ点４５６で接続した構成としているが、本実施形態では、第１底面部４５１ａと同様の直線状の勾配を有する第１底面部５５１ａと、凸の曲面の第２底面部５５１ｂを折り曲げ点５５６で接続した構成としている。折り曲げ点５５６において、第１底面部５５１ａと第２底面部５５１ｂとのなす角度は鈍角としている。
【００４２】
この場合、遮光材４は、第１底面部５５１ａ上を塗布位置としても、第２底面部５５１ｂ上を塗布位置としても良く、第４実施形態と同様に遮光膜を形成することができる。
【００４３】
第６実施形態
図７は第６実施形態を示す。第６実施形態は図５に示す第４実施形態の変形例である。なお、図１に示す要素と同じ部材には同じ符号を付し、また図１に示す要素と同じ機能を有する要素には、最初に符号６を付して三桁表示とする。
【００４４】
上記した第５実施形態では、溝部５５の底面部５５１を直線状の第１底面部５５１ａと、凸の曲面の第２底面部とを折り曲げ点５５６で接続した構成としている。これに対し、本実施形態では、溝部６５の底面部６５１を直線状の第１底面部６５１ａと凹の曲面の第２底面部６５１ｂとを折り曲げ点６５６で接続した構成としている。
【００４５】
なお、図５〜図７に示すマイクロレンズアレイ４１、５１、６１についても、図４に示すレンズアレイと同様に２枚を貼り合せて両面にマイクロレンズを有する構成のマイクロレンズアレイを得るようにしても良い。
【００４６】
このように上記した各実施形態のマイクロレンズアレイは、マイクロレンズ３の周辺部の溝部に塗布された遮光材は傾斜した底面部あるいは折り曲げ点を挟んだ一方の平坦な第１底面部に広がる。遮光材の塗布は、インクジェット法等の非接触方法やディスペンサーのような接触方法で行われる。その時、前記第１底面部は塗布される液滴量（直径）以下にすることで、遮光材は第１底面部を効率よく流れて遮光膜が形成される。その結果、遮光材はマイクロレンズ３の周辺部へ効率よく、また精度よく遮光膜が形成される。
【００４７】
第７実施形態
図８は上記したいずれかの実施形態のマイクロレンズアレイ、例えば図４に示す両面にマイクロレンズ３を有するマイクロレンズアレイ１００を結像光学素子として用いたスキャナ３００の概略構成を示す。
【００４８】
スキャナ３００は、入射光側のレンズ面３を上側にしてマイクロレンズアレイ１００を保持する保持部３０１と、保持部３０１の上方に配置された原稿台ガラス３０２と、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ３０３を備えた基板３０４と、原稿台ガラス３０２上の原稿を照明する保持部３０１に設けた光源３０５と、光源３０５で照明された原稿画像をマイクロレンズアレイ１００の入射光側のマイクロレンズ３に導くスリット３０６とを有する。
【００４９】
入射光側のマイクロレンズ３に入射した画像光は、反対側のマイクロレンズ３から出射し、正立等倍像をＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ３０３に結像する。
【００５０】
第８実施形態
図９は上記したいずれかの実施形態のマイクロレンズアレイ、例えば図４に示す両面にマイクロレンズ３を有するマイクロレンズアレイ１００を結像光学素子として用いた画像形成部４００の概略構成を示す。
【００５１】
画像形成部４００は、入射光側のマイクロレンズ３を下側にしてマイクロレンズアレイ１００を保持する保持部４０１と、保持部４０１の上方に配置された像担持体である感光体ドラム４０２と、主走査方向に複数のＬＥＤを配列したＬＥＤアレイ４０３を備えた基板４０４と、保持部４０１の上部を塞ぐ防塵用カバーガラス４０５とを有する。
【００５２】
ＬＥＤアレイ４０３は、不図示の画像処理部からの画像信号に基づいて点滅制御され、マイクロレンズアレイ１００を通して感光体ドラム４０２に正立等倍像の画像光を露光し、静電潜像を形成する。静電潜像は、不図示の現像器のトナーにより現像され、トナー画像が不図示のシートに転写される。そして、未定着トナー画像は、定着部において加熱、加圧されてシート上に定着する。
学デバイスに使用できる。
【００５３】
上記した各実施形態によれば、基板２に凸形成されたマイクロレンズ３の周囲に形成した溝部に遮光材４を切れ目なく塗布して遮光膜を形成することができる。
【００５４】
なお、上記した実施形態は一例を示すもので、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。特許請求の範囲によって示す技術的事項の解釈は明細書本文になんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００５５】
１、２１、３１、４１、５１、６１、１００  マイクロレンズアレイ（光学素子）
２  基板        ３  マイクロレンズ        ３ａ  外周面
４  遮光材
５、２５、３５、４５、５５、６５  溝部
５１、２５１、３５１、４５１、５５１、６５１  底面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015099254.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015099254.tif 000008
【図７】
2015099254.tif 000009
【図８】
2015099254.tif 000010
【図９】
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