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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-184425(P2015-184425A)
(43)【公開日】2015年10月22日
(54)【発明の名称】レンズアレイ及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G02B 3/00 20060101AFI20150925BHJP
G02B 5/00 20060101ALI20150925BHJP
【ＦＩ】
G02B3/00 A
G02B5/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2014-59933(P2014-59933)
(22)【出願日】2014年3月24日
(71)【出願人】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000235
【氏名又は名称】特許業務法人 天城国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】久保田 敦
(72)【発明者】
【氏名】秋山 良造
【テーマコード（参考）】
2H042
【Ｆターム（参考）】
2H042AA06
2H042AA09
2H042AA22
2H042AA23
2H042AA24
2H042AA25
2H042AA26
2H042AA29
2H042AA30
2H042AA31
(57)【要約】
【課題】遮光膜の遮光性能と硬化膜性能を両立できる紫外線硬化型インクを使用して遮光膜を形成するレンズアレイを提供する。【解決手段】透明基板に形成された複数のレンズと、複数のレンズの周辺に形成した遮光膜と、を含み、遮光膜として、熱酸発生剤を含む紫外線硬化インクを用いる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明基板に形成された複数のレンズと、
前記複数のレンズの周辺に形成した遮光膜と、を含み、
前記遮光膜として、熱酸発生剤を含む紫外線硬化インクを用いたレンズアレイ。
前記複数のレンズの周辺に形成した遮光膜と、を含み、
前記遮光膜として、熱酸発生剤を含む紫外線硬化インクを用いたレンズアレイ。
【請求項2】
前記紫外線硬化インクからなる前記遮光膜は、紫外線を照射して硬化する請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項3】
前記紫外線硬化インクからなる前記遮光膜は、紫外線照射と加熱処理を併用して硬化する請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項4】
前記紫外線硬化インクからなる前記遮光膜は、紫外線を照射して硬化した後に加熱処理をすることで硬化する請求項３記載のレンズアレイ。
【請求項5】
光を出射する光源と、
前記光源から出射した光が通過する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズアレイと、
を備えた画像形成装置。
前記光源から出射した光が通過する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズアレイと、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、レンズの周辺に紫外線硬化型インクを使用して遮光膜を形成するレンズアレイ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プリンタ、複写機、複合機（ＭＦＰ）、ファクシミリ、スキャナ等の画像形成装置、或いは液晶表示装置、固体撮像素子、共焦点型レーザー顕微鏡等においては、レンズアレイが用いられており、レンズアレイには、迷光を防止するため、非レンズ部分に遮光膜を設けたものがある。レンズアレイの応用分野としては、画像表示分野に限らず、光通信分野、光ディスク分野、画像転送・結合分野、光計測、光センシング分野、光プロセシッシング分野等がある。レンズアレイとしては、特に迷光のない高品質（高分解能）のレンズアレイが要求されている。
【0003】
特許文献１には、遮光部一体型のマイクロレンズアレイが開示されており、透明基板に複数個のマイクロレンズを形成し、各マイクロレンズ間に、インクジェット法を用いて、インク材料にて遮光膜を形成する例が記載されている。
【0004】
特許文献1のマイクロレンズアレイの形成法は、金型を使用し、射出成型法等でマイクロレンズアレイを作製する。次に、各レンズ要素の間に、インクジェット法により黒色インクを吐出し、インクを各レンズ間に満たす。ここでインクに適度の流動性を持たせることによって、レンズ間の狭い部分にもインクが自然に行き渡る様にすることが可能である。使用するインクとしては、固形インク、油性インク、水性インク、紫外線硬化インク、電子線硬化インクの例が開示されている。
【0005】
しかしながら、固形インクの場合は、レンズ間での適度な流動性を持たせるための加熱手段が必要であり、マイクロレンズアレイの樹脂材料が限定される。水性インク、油性インクはその溶媒を蒸発乾燥させる必要があり、乾燥手段によりマイクロレンズアレイの樹脂材料が限定され、さらには溶媒の乾燥時に顔料等の遮光材料が流動してしまい均一な遮光膜の形成は難しい。電子線硬化インクは、安全面から大規模な設備となる。したがって、上記のインクは製造コストに影響があり、材料、性能に制約を受ける。
【0006】
一方、紫外線硬化インクはマイクロレンズアレイの遮光膜の特性から紫外線自体も遮光してしまい、十分な硬化膜を得ることが難しく、その硬化方法の詳細は開示されていない。即ち、マイクロレンズアレイの遮光膜の遮光性能を上げると迷光等を遮断できるものの、紫外線硬化時にはその硬化エネルギーが遮光膜の深さ方向にまで届かなくなり十分な効果膜が得られないことになる
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００１−３３０７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
発明が解決しようとする課題は、遮光膜の遮光性能と硬化膜性能を両立できる紫外線硬化型インクを使用して遮光膜を形成するレンズアレイ及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態に係るレンズアレイは、透明基板に形成された複数のレンズと、前記複数のレンズの周辺に形成した遮光膜と、を含み、前記遮光膜として、熱酸発生剤を含む紫外線硬化インクを用いたものである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】一実施形態に係るレンズアレイの一例を示す構成図。
【図2】一実施形態におけるレンズアレイの遮光膜形成装置の一例を示す構成図。
【図3】一実施形態における遮光膜形成装置の紫外線硬化インクの吐出しを示す説明図。
【図4】一実施形態における遮光膜形成装置の紫外線照射を示す説明図。
【図5】一実施形態における遮光膜形成装置の紫外線硬化インクの硬化処理を示す説明図。
【図6】一実施形態における遮光インクの配合比を示す説明図。
【図7】一実施形態における遮光インクの硬化度の評価を示す説明図。
【図8】遮光インクの塗布膜厚を変更したときの硬化度の評価を示す説明図。
【図9】第２の実施形態における遮光膜形成装置を示す構成図。
【図10】第２の実施形態における遮光膜形成装置の紫外線硬化インクの吐出しを示す説明図。
【図11】第２の実施形態における遮光膜形成装置の紫外線照射を示す説明図。
【図12】第２の実施形態における遮光膜形成装置の加熱処理を示す説明図。
【図13】一実施形態における遮光膜の厚さと透過濃度を示す特性図。
【図14】一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図。
【図15】一実施形態における画像形成装置の画像読取部を示す概略構成図。
【図16】一実施形態における画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。
【0012】
（第１の実施形態）先ず、一実施形態のレンズアレイの構成について図１を参照して説明する。図１は、レンズアレイ１０の構成図であり、（ａ）はレンズアレイ１０の平面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線Ａ−Ａ’に沿う断面図、（ｃ）は（ｂ）の一部を拡大して示す拡大図である。
【0013】
図１に示すように、レンズアレイ１０（マイクロレンズアレイとも言う）は、例えば透明な基板１１上に配列した複数のレンズ１２を備える。レンズアレイ１０は、各レンズ１２の間に、例えば膜厚１２μｍの黒色の遮光膜１３を形成している。各レンズ１２の間に遮光膜１３を形成することにより、遮光膜１３で覆われたレンズ部分は非レンズ部分となる。遮光膜１３は、本実施形態の遮光インクである紫外線硬化インクを用いて形成する。基板１１及びレンズ１２は、例えば金型成形される。
【0014】
図１（ｃ）の遮光膜１３は、遮光性が高いほどレンズアレイ１０の特性に有利である。即ち、遮光膜１３により迷光を遮断できる。遮光性は、例えば透過濃度を測定することで求めることができる。透過濃度は、例えばＸ−ｒｉｔｅ社製３６１Ｔを用いることで測定可能であり、透過濃度６以上であれば透過光をほぼ遮光することができる。
【0015】
尚、図１では、基板１１の片面にレンズ１２を配置した例を示しているが、両面にレンズ１２を形成することも可能である。以下の説明では、レンズアレイ１０と遮光膜１３を合わせてレンズアレイユニットと称することもある。
【0016】
（遮光膜の形成）遮光膜１３の形成には、例えばインクジェットヘッドを備える遮光膜形成装置２０が用いられる。図２は、遮光膜形成装置２０の概略構成図を示す。図２に示すように、遮光膜形成装置２０は、レンズアレイ１０を搬送する搬送台２１と、紫外線硬化インク２５を吐出するインクジェット印刷部２２と、紫外線照射部２３、及びインクジェット印刷部２２と紫外線照射部２３を制御する制御部２４を備える。
【0017】
搬送台２１は、複数のレンズ１２を備える透明な基板１１からなるレンズアレイ１０を固定支持して、矢印Ｘ方向に移動し、レンズアレイ１０の透明基板１１をインクジェット印刷部２２の位置及び紫外線照射部２３の位置へと搬送する。制御部２４は、搬送台２１の搬送速度と搬送タイミングを制御する。
【0018】
図２の例では、遮光膜１３を形成するために紫外線硬化インクを用いる。紫外線硬化インクの遮光材はカーボンブラックとし、遮光材は３．５重量％とした。また、紫外線照射部２３は、照度：２０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量：４００ｍＪ／ｃｍ２、波長：３６５ｎｍとし、遮光膜１３の厚さは１２μｍとした。
【0019】
以下、図３〜図５を参照して遮光膜の形成動作を説明する。図３に示すように、搬送台２１を移動して透明基板１１がインクジェット印刷部２２の位置まで移動すると、インクジェット印刷部２２は、基板１１の上方から各レンズ１２の間に紫外線硬化インク２５を吐出する。制御部１４は、インクジェット印刷部２２からレンズ１２の間に吐出するインク量を制御し、例えば遮光膜の厚さが１２μｍになるように制御する。
【0020】
紫外線硬化インク２５の吐出量は、例えばインクを吐出させる電圧を調整して制御する。他の制御方法として、インクジェット印刷部２２から吐出される微小な紫外線硬化インク滴を複数回、同一位置に滴下させるマルチドロップ印刷により、その液滴数を調整して紫外線硬化インクの吐出量を制御することも可能である。
【0021】
次に制御部２４は、図４で示すように、搬送台２１を紫外線照射部２３の位置まで搬送し、レンズアレイ１０に塗付された紫外線硬化インク２５を紫外線照射部２３から照射される紫外線２６によって硬化する。制御部２４は、紫外線２６の照射量や紫外線の波長等を制御する。こうしてレンズ１２間に遮光膜１３が形成される。
【0022】
さらに制御部２４は、図５で示すように、搬送台２１を紫外線照射部２３から外れる位置まで搬送する。この状態で放置することで、熱酸発生剤（後述）の熱分解が生じ、紫外線硬化インクで形成された遮光膜を内部まで硬化することが可能となる。
【0023】
尚、遮光膜形成装置２０は、インクジェット方式ではなく、塗布によって紫外線硬化インクの供給を行うこともできる。また、搬送台２１を固定して、インクジェット印刷部２２と紫外線照射部２３をレンズアレイ１０に対して走査する態様としてもよい。また、上述した実施形態では、レンズアレイ１０は、片面にレンズ１２を形成する例を説明したが、基板１１の両面にレンズ１２を配置することもできる。
【0024】
基板１１の両面にレンズ１２を配置する場合には、片面（表面）への遮光膜１３の形成の後、基板を反転して搬送台２１にセットし、同様の操作を行うことで、もう一方の面（裏面）に遮光膜１３を形成することができる。また、インクジェット印刷部２２と紫外線照射部２３をそれぞれ複数設けた態様としてもよい。さらに、紫外線硬化インク２５を効率よく硬化させるため、搬送台２１の透明基板１１を取り付ける部分は、例えばガラス板として裏面側からも紫外線を照射するように構成することもできる。
【0025】
また、レンズ１２間にインクが行き渡るようにするため、印刷してから硬化までの時間を２秒以上とすることが望ましい。そのためにインクジェット印刷部２２でインクを吐出した後に搬送台２１を一定時間停止（時間待ち）しても良い。
【0026】
次に紫外線硬化インクについて説明する。
【0027】
(遮光材料)レンズアレイ用の遮光膜を形成するための遮光材料としては、光学的な遮光性および反射特性が第一に求められる。次にインクジェット紫外線硬化インクの特性として飛翔性能、分散安定性などが求められ、このような材料としては光吸収性の顔料を挙げることができる。
【0028】
例えば、カーボンブラック、カーボンリファインド、及びカーボンナノチューブのような炭素系顔料、鉄黒、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化クロム、及び酸化鉄のような金属酸化物顔料、硫化亜鉛のような硫化物顔料、フタロシアニン系顔料、金属の硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、及びリン酸塩のような塩からなる顔料、並びにアルミ粉末、ブロンズ粉末、及び亜鉛粉末のような金属粉末からなる顔料を例示することができる。
【0029】
(反応性材料)遮光膜の骨格となる材料は光硬化型材料であり、重合性官能基を有する反応性モノマー、オリゴマーなどの光で重合する反応性の材料と、それらの重合を開始させる光開始剤からなる。本実施形態で使用するカチオン型反応性材料ついて説明する。
【0030】
カチオン型はエポキシやオキセタン化合物に代表される環状エーテル化合物、またビニルエーテル基を有するビニルエーテル化合物などが挙げられ、光開始剤として光照射によるプロトン発生を利用し重合を開始させるものである。これらの中で環状エーテル化合物は重合後の体積収縮が少なく、それに伴い基材との密着性が優れていることが特徴に挙げられる。また、酸素阻害を生じることなく重合でき、薄膜の形成能に優れていることもラジカル型とは異なる点である。
【0031】
マイクロレンズ用の遮光膜としては、上述した特性を踏まえた上でインクジェット紫外線硬化インクとしてのインク特性を両立する材料を適宜選択して使用することができる。即ち、本実施形態のインク材料は、遮光膜としての遮光性、反射特性、硬化膜強度、紫外線硬化条件などの性能と、インクジェット紫外線硬化インクの特性としての粘度、表面張力などの物性および遮光材の分散安定性、ヘッド部材との適合性などを満足することができるものであれば、特に制限はない。以下、具体例を列挙する。
【0032】
カチオン型の材料は、エポキシ化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物などが挙げられる。
【0033】
エポキシ化合物は、２価の脂肪族骨格または脂環式骨格を有する炭化水素基、あるいは、脂肪族鎖または脂環式骨格を一部に有する２価の基の一方あるいは両方に、エポキシ基あるいは脂環式エポキシ基を有する化合物を挙げることができる。
【0034】
例えば、ダイセル化学社製のセロキサイド２０２１、セロキサイド２０２１Ａ、セロキサイド２０２１Ｐ、セロキサイド２０８１、セロキサイド２０００、セロキサイド３０００に例示される脂環式エポキシ、エポキシ基を有する（メタ）アクリレート化合物であるサイクロマーＡ２００、サイクロマーＭ１００、ＭＧＭＡのようなメチルグリシジル基を有するメタクリレート、低分子エポキシ化合物であるグリシドール、β−メチルエピコロルヒドリン、α−ピネンオキサイド、Ｃ１２〜Ｃ１４のα−オレフィンモノエポキシド、Ｃ１６〜Ｃ１８のα−オレフィンモノエポキシド、ダイマックＳ−３００Ｋのようなエポキシ化大豆油、ダイマックＬ−５００のようなエポキシ化亜麻仁油、エポリードＧＴ３０１、エポリードＧＴ４０１のような多官能エポキシなどを挙げることができる。
【0035】
さらに、サイラキュアのような米国ダウケミカル社の脂環式エポキシや、水素添加し且つ脂肪族化した低分子フェノール化合物の水酸基末端を、エポキシを有する基で置換した化合物、エチレングリコールやグリセリン、ネオペンチルアルコールやヘキサンジオール、トリメチロールプロパンなどの多価脂肪族アルコール／脂環アルコールなどのグリシジルエーテル化合物、ヘキサヒドロフタル酸や、水添芳香族の多価カルボン酸のグリシジルエステルなどを使用することができる。
【0036】
オキセタン化合物としては、例えば、（ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、〔（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕シクロヘキサン、ビス〔（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕シクロヘキサンや、ビス〔（１−エチル−３−オキセタニル）メトキシ〕ノルボルナンなどの脂環に１以上のオキセタン含有基が導入された化合物、エチレングリコールやプロピレンゴリコール、ネオペンチルアルコールなど脂肪族多価アルコールに、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタンのようなオキセタン含有アルコールを脱水縮合させたエーテル化合物）などが挙げられる。
【0037】
また、芳香族骨格を含むオキセタン化合物としては、例えば１，４−ビス（（１−エチル−３オキセタニル）メトキシ）ベンゼン、１，３−ビス（（１−エチル−３オキセタニル）メトキシ）ベンゼン、４，４‘−ビス（（３−エチル−３オキセタニル）メトキシ）ビフェニル、フェノールノボラックオキセタン類があげられる。
【0038】
ビニルエーテル化合物としては、２-エチルヘキシルビニルエーテル、ブンタンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ジチレングリコールモノビニルエーテル、ジチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、４-ヒドロキシブチルビニルエーテルなどが挙げられる。
【0039】
また硬化速度の向上に加えてさらなる粘度の低下と硬化硬度の向上が要求される場合には、液体インク中に下記式（１）で表わされるビニルエーテル化合物を、単独または組み合わせて配合することが好ましい。前記した脂肪族グリコール誘導体やシクロヘキサンジメタノールなどのメチレン基に結合したビニルエーテル化合物は、顔料による重合阻害が顕著なため、これまでインクとして使用することが難しかった。
【0040】
しかしながら、下記式（１）で示される、脂環式骨格、テルペノイド骨格や芳香族骨格に直接ビニルエーテル基を有する化合物は、顔料と同時に具備しても硬化性能に優れる。かかる化合物の配合量は、熱可塑性を維持するためには液体インク全体に対して５０重量部以下の割合とすることが望ましいが、熱可塑性を損なってもより高い溶剤耐性と硬度が要求される場合はさらに酸で硬化する溶剤の全量まで増加しても構わない。
【0041】
Ｒ１３−Ｒ１４−（Ｒ１３）ｐ …（１）上記式（１）中、Ｒ１３は、少なくとも１つはビニルエーテル基であり、ビニルエーテル基、水酸基から選択される置換基を示す。Ｒ１４は、脂環式骨格または芳香環を有する骨格から選択されるｐ＋１価の基であり、ｐは０を含む正の整数である。ただし、Ｒ１４がシクロヘキサン環骨格で、かつｐが０の場合、環上の少なくとも一つの炭素はケトン構造を有する。（ｐ＋１）価の有機基Ｒ１４としては、例えば、ベンゼン環やナフタレン環、ビフェニル環を含む（ｐ＋１）価の基、シクロアルカン骨格や、ノルボルナン骨格、アダマンタン骨格、トリシクロデンカン骨格、テトラシクロドデカン骨格、テルペノイド骨格、コレステロール骨格などの誘導される（ｐ＋１）価の基などが挙げられる。
【0042】
より具体的には、シクロヘキサン（ポリ）オール、ノルボルナン（ポリ）オール、トリシクロデカン（ポリ）オール、アダマンタン（ポリ）オール、ベンゼン（ポリ）オール、ナフタレン（ポリ）オール、アントラセン（ポリ）オール、ビフェニル（ポリ）オールなどの脂環ポリオールやフェノール誘導体おける水酸基の水素原子が、ビニル基に置換された化合物などが挙げられる。
【0043】
また、ポリビニルフェノールやフェノールノボラックなどのポリフェノール化合物における水酸基の水素原子が、ビニル基に置換された化合物などが挙げられる。上記化合物は、水酸基の一部が残留していても、脂環式骨格の一部のメチレン原子が、ケトン基などに置換されていても、揮発性が低減するため望ましいものとなる。特に、シクロヘキシルモノビニルエーテル化合物は揮発性に富むため、シクロヘキシルモノビニルエーテル化合物が用いられる場合は、シクロヘキサン環は少なくともシクロヘキサノン環に酸化されていることが望ましい。
【0044】
次に、光開始剤の例としてカチオン系に用いられる一般的なものを列挙する。
【0045】
カチオン系は、オニウム塩、ジアゾニウム塩、キノンジアジド化合物、有機ハロゲン化物、芳香族スルフォネート化合物、バイスルフォン化合物、スルフォニル化合物、スルフォネート化合物、スルフォニウム化合物、スルファミド化合物、ヨードニウム化合物、スルフォニルジアゾメタン化合物、およびそれらの混合物などを使用することができる。
【0046】
具体的には、トリフェニルスルフォニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムトリフレート、２，３，４，４−テトラヒドロキシベンゾフェノン−４−ナフトキノンジアジドスルフォネート、４−Ｎ−フェニルアミノ−２−メトキシフェニルジアゾニウムスルフェート、４−Ｎ−フェニルアミノ−２−メトキシフェニルジアゾニウムｐ−エチルフェニルスルフェート、４−Ｎ−フェニルアミノ−２−メトキシフェニルジアゾニウム２−ナフチルスルフェート、４−Ｎ−フェニルアミノ−２−メトキシフェニルジアゾニウムフェニルスルフェート、２，５−ジエトキシ−４−Ｎ−４'−メトキシフェニルカルボニルフェニルジアゾニウム−３−カルボキシ−４−ヒドロキシフェニルスルフェート、２−メトキシ−４−Ｎ−フェニルフェニルジアゾニウム−３−カルボキシ−４−ヒドロキシフェニルスルフェート、ジフェニルスルフォニルメタン、ジフェニルスルフォニルジアゾメタン、ジフェニルジスルホン、α−メチルベンゾイントシレート、ピロガロールトリメシレート、ベンゾイントシレート、などが挙げられる。
【0047】
次に、熱酸発生剤について説明する。熱酸発生剤とは、熱により酸が発生する化合物であり、インクの硬化を促進するもので、好ましくは熱分解点が５０°Ｃ以上のものである化合物が挙げられる。 熱酸発生剤としては、例えば、加熱によりスルホン酸、カルボン酸、ジスルホニルイミドなどの低求核性の酸を発生する化合物である。これらの選定は、レンズアレイを形成している材料のガラス展移点以下に熱分解点があることが望ましい。また、熱酸発生剤は、室温で放置すると徐々に熱分解が進むため、紫外線硬化インクに入れた際は、冷暗所で保管することが望ましい。
【0048】
熱酸発生剤の具体例を示す。熱酸発生剤としては、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三フッ化ホウ素アミン錯体、塩化アルミニウム、四塩化チタン、四塩化スズ、塩化鉄(III)、塩化亜鉛などのルイス酸や、アンモニウム塩、スルホニウム塩、オキソニウム塩、ホスホニウム塩、ベンジルオニウム塩などのオニウム塩や、リン酸アミドエステルなどがある。
【0049】
これらの材料を用いて、マイクロレンズの遮光用紫外線硬化インクを作成するには、遮光材をモノマーに分散する工程と、得られた分散液と適切なモノマー、オリゴマー、光開始剤、熱酸発生剤、さらに必要に応じて重合禁止剤を加えて混合攪拌する工程を経て、最終的に粗粒子や不要な固形分を除去する濾過あるいは遠心分離などの精製工程を行いインクジェット紫外線硬化インクとする。
【0050】
以下に、本実施形態の紫外線硬化インク２５の具体例を示し、さらに詳細に説明する。
【0051】
[遮光材分散液の調製]以下に示す遮光材料、分散剤、及び溶媒分としての反応性重合化合物を混合し、遮光材料の配合比の異なる混合液を得た。なお、遮光材料としてカーボンブラック顔料を用いた。
【0052】
・遮光材料（カーボンブラック顔料）… ２０．０重量％・分散剤（アビシア・ソルスパース３２０００）… ５.５重量％
・分散剤（アビシア・ソルスパース２２０００）… ０.７重量％
・反応性重合化合物（ダイセル・Ｃ３０００：リモネンジオキサイド）… ７３.８重量％
得られた混合液を、それぞれ循環式のサンドミルに０．５ｍｍ径のビーズを充填して、約１時間の分散処理を施した。分散処理後、孔径５μｍのフィルターを用いて粗粒子を除去し、カーボンブラック顔料の遮光材分散液を得た。なお、本実施形態においてはインクジェットインクを例とするため、平均粒径を小さくすることと、粒子径分布をシャープにするべくフィルターによる処理を行ったが、インクジェットインクとして使用しない場合にはフィルター処理を省略してもよい。
【0053】
［遮光インクの調製］調製した遮光性分散液に反応性重合化合物、光酸発生剤、熱酸発生剤、および増感剤を配合し、ホノジナイザーなどの攪拌機を用いて約１時間混合攪拌した。得られた混合液を５μｍのメンブレンフィルターで濾過することにより、図６に示すように反応性重合化合物の含有量の異なる遮光インク（紫外線硬化インク）Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２を調製した。なお、インクジェットによるインク塗布以外の方法で、レンズを作成する場合は、この濾過工程を省略することも可能である。
【0054】
図６は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２の各インクの配合比を示す。図６は遮光材分散液を含めた遮光インクの配合比であり、分散剤についてはＣ３０００（反応性重合化合物）に含めた。尚、図６においては、反応性重合化合物として、ダイセル社のＣ２０２１を使用し、光酸発生剤としてランバーティ社のＥＳＡＣＵＥ１０６４を使用し、増感剤ＤＢＡとして、川崎化成社のジブトキシアントラセンを使用し、熱酸発生剤として楠本化成社のＣＸＣ１７３８を使用した。
【0055】
次に得られたインクを用いて、硬化度の評価を行った。硬化度の評価は、バーコータを用いてマイクロレンズと同じプラスチック材の板上にインク塗布膜厚が１０μｍになるように塗布する。塗布したプラスチック板は、紫外線照射部２３を用いてＵＶ光を照射する。照射したインク塗布膜は、直ちに感光し膜の硬化が進行する。ここで、ＵＶ光照射強度を２０００ｍＷ／ｃｍ２(３６５ｎｍ)、積算光量８００ｍＪ／ｃｍ２を照射条件とした。さらに、ＵＶ照射後に加熱工程を設けて硬化具合がどうなるか、また、さらにそのサンプルを室温保管し、経時の硬化具合も合わせて確認した。硬化具合の判定は鉛筆硬度による膜の硬さ判定を行った。遮光インクの硬化判定結果を図７に示す。
【0056】
さらに、遮光インクの塗布膜厚を変更して同様に硬化判定を行った結果を図８に示す。図８の結果から、熱酸発生剤を添加したときの特に厚膜時のインク硬化特性が向上していることがわかる。１５μｍ厚のＮｏ．１インクは熱酸発生剤が無く、４Ｂを示しているが、１５μｍ厚のＮｏ．５インクでは２Ｂまで硬度が上がっている。これは、内部硬化がより進んだ証拠と考えられる。また、さらに遮光材を１０％にまで増加したＮｏ．１１インクでも３Ｂまでの硬化が確認でき、熱酸発生剤の効果が現れていると考えられる。図７、図８の評価結果からすると、熱酸発生剤は、少なくとも２％以下とするのが好ましい。
【0057】
紫外線硬化インク物性値として、遮光材の平均粒子径は３００ｎｍ以下にすれば飛翔性能に影響を与えることがない。また、粘度値は２５°Ｃにおいて５〜３０ｍＰａ・ｓ、表面張力値は２２〜４０ｍＮ／ｍの範囲に、モノマー、オリゴマー或いは界面活性剤などの配合により設定することが望ましい。
【0058】
さらにレンズアレイの各レンズ間の狭い部分にもインクが自然に行き渡る様にするためにレンズアレイの透明基材と紫外線硬化インクの接触角は２０度以下に設定することが望ましい。
【0059】
尚、紫外線硬化インクの遮光性能は顔料濃度を変更して変える例を示したが、遮光材の材料を変えても同様に実現できる。例えば遮光材としては、カーボンブラック以外に、黒鉛、無機金属顔料、酸化チタンを含む顔料があり、これ等で同様に実現できる。また、遮光材に使用する顔料は複数種混合しても良く、その場合は、混合比率を変えることで紫外線硬化インクにより形成された遮光膜の遮光性能を変更できる。
【0060】
また第１の実施形態では、インクジェット法を用いて紫外線硬化インクを塗布し、紫外線照射後に加熱することで遮光膜が形成される例で説明したが、インクジェット法以外の方法、例えばディスペンサーを用いて微量液体を塗布するようにしても同様の効果が得られる。
【0061】
（第２の実施形態）次に遮光膜を形成するための他の実施形態について図面に基づき説明する。図９は、レンズアレイに対する遮光膜形成装置の他の構成図である。図９の遮光膜形成装置は、透明基板１１に複数個のレンズ１２を形成してなるレンズアレイ１０に、インクジェット法により遮光膜を形成するもので、インクジェット印刷部２２、紫外線照射部２３、加熱部２７を有する。またインクジェット印刷部２２と紫外線照射部２３と加熱部２７を制御する制御部２４を備える。
【0062】
図９の例では、遮光膜を形成するために紫外線硬化インクの遮光材はカーボンブラックとし、遮光材は７．５重量％とした。また、紫外線照射部２３は、照度：２０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量：４００ｍＪ／ｃｍ２、波長：３６５ｎｍとし、遮光膜１３の厚さは１２μｍとする。インクジェット印刷部２２では、レンズアレイ１０の各レンズ１２の間に遮光膜１３を印刷する。
【0063】
搬送台２１は、レンズアレイ１０を固定支持して、矢印Ｘ方向に移動し、図１０〜図１２に示すように、レンズアレイ１０の透明基板１１をインクジェット印刷部２２の位置、紫外線照射部２３の位置及び加熱部２７の位置へと搬送する。制御部２４は、搬送台２１の搬送速度と搬送タイミングを制御する。
【0064】
図１０に示すように、透明基板１１がインクジェット印刷部２２の位置まで移動すると、制御部１４は、インクジェット印刷部２２から紫外線硬化インク２５を吐出する。制御部１４は、インクの吐出量を制御し、インクジェット印刷部２２は、基板１１の上方から各レンズ１２の間に紫外線硬化インク２５を吐出する。制御部２４は、インクジェット印刷部２２からレンズ１２の間に吐出するインク量を制御し、例えば遮光膜１３の厚さが１２μｍになるように制御する。インク量の制御は、インク吐出させる電圧を調整する方法やマルチドロップでその液滴数を可変する方法等で可能である。
【0065】
次に制御部２４は、図１１で示すように、搬送台２１を紫外線照射部２３の位置にまで搬送し、レンズアレイ１０に塗付された紫外線硬化インク２５を紫外線照射部２３から照射される紫外線２６によって硬化する。制御部２４は、紫外線２６の照射量や紫外線の波長等を制御する。こうしてレンズ１２間に遮光膜１３が形成される。
【0066】
さらに制御部２４は、図１２で示すように、搬送台２１を加熱部２７の位置まで搬送し、紫外線硬化インクに対して加熱部２７から赤外線２８を照射して加熱処理する。加熱することで紫外線硬化インクを内部まで硬化させることができる。
【0067】
加熱部２７で加熱したあとは、搬送台２１を加熱部２７の位置から外れた位置まで搬送して終了する。
【0068】
図１３は、遮光材料としてカーボンブラックを使用した場合の遮光膜１３の厚さと遮光特性を示している。紫外線硬化は、照度：２０００ｍＷ／ｃｍ２、積算光量：４００ｍＪ／ｃｍ２、波長：３６５ｎｍで行った。図１３において、縦軸は透過濃度で、横軸は遮光膜の厚さである。遮光特性の評価では、遮光材（カーボンブラック）の濃度を７．５重量％とする紫外線硬化インクを使用した。遮光材７．５重量％では約１２μｍ以上の膜厚で十分な遮光性能が得られることが確認できる。
【0069】
第２の実施形態では、レンズ１２間にインクが行き渡るようにするため、印刷してから硬化までの時間を２秒以上とすることが望ましい。そのためにインクジェット印刷部２２でインクを吐出した後に、搬送台２１を一定時間停止（時間待ち）しても良い。
【0070】
また第２の実施形態では、紫外線照射部２３はレンズアレイ１０のインクジェット印刷面からのみ紫外線を照射する例を説明したが、搬送台２１のレンズアレイ１０を取り付ける部分を例えばガラス板にして裏面側から硬化することもできる。また、搬送台２１にレンズアレイ１０と設置した後に、搬送台２１を動かしながらインクジェット印刷部２２で紫外線硬化インクを吐出させ、紫外線照射部２３で紫外線硬化インクを硬化した後、加熱部２７で加熱処理をして遮光膜１３を形成する例を説明したが、搬送台２１に対してインクジェット印刷部２２、紫外線照射部２３および加熱部２７を走査する方法でも実現できる。
【0071】
また紫外線硬化インクの遮光性能は顔料濃度を変更することで変わる例を示したが、遮光材の材料を変えても同様に実現できる。このとき遮光材としては、カーボンブラック以外に、黒鉛、無機金属顔料、酸化チタンを含む顔料があり、これ等でも同様に実現できる。また、遮光材に使用する顔料は複数種混合しても良く、その場合は、混合比率を変えることで紫外線硬化インクにより形成された遮光膜の遮光性能を変更できる。
【0072】
さらに第２の実施形態では、インクジェット法を用いて紫外線硬化インクを塗布し、紫外線照射後に加熱することで遮光膜が形成される例で説明したが、インクジェット法以外の方法、たとえばディスペンサーを用いても同様の効果が得られる。また、加熱方法は、搬送台に固定したまま赤外線を照射する例を述べたが、この限りではない。例えば、レンズアレイ１０を紫外線照射部２３で表面を硬化した後に、搬送台２１から取り外し、温度槽、またはホットプレートで一括して加熱処理しても同様の効果が得られる。
【0073】
（画像形成装置）図１４は、一実施形態に係るレンズアレイ１０を用いた光学装置の一例である画像形成装置の構成図である。図１４に示すように、画像形成装置１００は、原稿等の画像を読み取るスキャナ部（画像読取部）３０と、スキャナ部３０で生成された画像データ等を処理して用紙に画像を形成するプリンタ部（画像形成部）４０と、プリンタ部４０に用紙を給紙する給紙部７０を備えている。
【0074】
スキャナ部３０は、画像形成装置１００の上部に設けられており、自動原稿搬送装置３１によって送られる原稿または原稿台３２上に置かれた原稿を読み取って画像データを生成するもので、イメージセンサ３３を備えている。
【0075】
図１５は、画像読取部のイメージセンサ３３を拡大して示す断面図である。イメージセンサ３３は主走査方向（図７，８では奥行き方向）に配置された１次元のセンサであり、筐体３４を有する。筐体３４は基板３５上に配置され、筐体３４の原稿台３２側の上面には、原稿の方向に光を照射する光源（発光素子）３６，３７を主走査方向に延びるように設けている。
【0076】
光源３６，３７は、例えばＬＥＤ、蛍光管、キセノン管、冷陰極管又は有機ＥＬ等を挙げることができる。筐体３４上部の光源３６と３７の間には、レンズアレイ１０が支持され、筐体３４の底部にある基板３５には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されるセンサ３８が実装されている。
【0077】
光源３６，３７は、原稿台３２上の原稿の画像読み取り位置を照射し、画像読み取り位置で反射した光は、レンズアレイ１０に入射する。レンズアレイ１０は、正立等倍レンズとして機能し、レンズアレイ１０に入射した光は、レンズアレイ１０の出射面から出射され、センサ３８上に結像する。結像した光は、センサ３８によって電気信号に変換され、電気信号は、基板３５のメモリ部（図示せず）に転送される。
【0078】
プリンタ部４０は、画像形成装置１００の中央部に設けられており、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、これら画像形成部に対応する走査ヘッド５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋを有する露光装置５０を備えている。画像形成部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋは、中間転写ベルト４２の下側に、上流から下流側に沿って並列に配置している。
【0079】
図１６は、画像形成部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋのうち、画像形成部４１Ｋを拡大して示す構成図である。なお、以下の説明において各画像形成部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋは同じ構成であるため、画像形成部４１Ｋを代表に説明する。
【0080】
図１６に示すように、画像形成部４１Ｋは、像担持体である感光体ドラム４３Ｋを有する。感光体ドラム４３Ｋの周囲には、回転方向ｔに沿って帯電チャージャ４４Ｋ、現像器４５Ｋ、１次転写ローラ４６Ｋ、クリーナ４７Ｋ、ブレード４８Ｋ等を配置している。感光体ドラム４３Ｋの露光位置には、走査ヘッド５１Ｋから光を照射し、感光体ドラム４３Ｋ上に静電潜像を形成する。
【0081】
帯電チャージャ４４Ｋは、感光体ドラム４３Ｋの表面を一様に全面帯電する。現像器４５Ｋは、現像バイアスが印加される現像ローラによりブラックのトナー及びキャリアを含む二成分現像剤を感光体ドラム４３Ｋに供給する。クリーナ４７Ｋは、ブレード４８Ｋを用いて感光体ドラム４３Ｋ表面の残留トナーを除去する。
【0082】
次に露光装置５０の走査ヘッド５１Ｋの構成を説明する。走査ヘッド５１Ｋは、感光体ドラム４３Ｋと対向する。感光体ドラム４３Ｋは、予め設定した回転速度で回転し、表面に電荷を蓄えることができ、走査ヘッド５１Ｋからの光を感光体ドラム４３Ｋに照射して露光し、感光体ドラム４３Ｋの表面に静電潜像を形成する。
【0083】
走査ヘッド５１Ｋは、レンズアレイユニット１０Ｋを有し、レンズアレイユニット１０Ｋは保持部材５２Ｋに支持されている。また保持部材５２Ｋの底部には支持体５３Ｋを有し、支持体５３Ｋには、ＬＥＤ等の光源である発光素子５４Ｋを配置している。発光素子５４Ｋは主走査方向に直線状に等間隔で設けている。
【0084】
また、支持体５３Ｋには発光素子５４Ｋの発光を制御するドライバＩＣを含む基板（図示せず）を配置している。ドライブＩＣは制御部を構成し、画像データに基づいて走査ヘッド５１Ｋの制御信号を発生し、制御信号に従って所定の光量で発光素子５４Ｋを発光させる。発光素子５４Ｋから出射した光線は、レンズアレイユニット１０Ｋに入射し、レンズアレイユニット１０Ｋを通過して感光体ドラム４３Ｋ上に結像し、像が感光体ドラム４３Ｋ上に形成される。また走査ヘッド５１Ｋの上部（出射側）にはカバーガラス５５Ｋを取り付けている。
【0085】
図１４に示すように、画像形成部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋの上部には、現像器４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋにトナーを供給するトナーカートリッジ４９を設けている。トナーカートリッジ４９は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーカートリッジ４９Ｙ，４９Ｍ，４９Ｃ，４９Ｋを含む。
【0086】
中間転写ベルト４２は、循環的に移動する。中間転写ベルト４２は、駆動ローラ６１及び従動ローラ６２に張架される。また中間転写ベルト４２は感光体ドラム４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋに対向して接触している。中間転写ベルト４２の感光体ドラム４３Ｋに対向する位置には、１次転写ローラ４６Ｋにより１次転写電圧が印加され、感光体ドラム４３Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト４２に１次転写する。
【0087】
中間転写ベルト４２を張架する駆動ローラ６１には、２次転写ローラ６４を対向して配置している。駆動ローラ６１と２次転写ローラ６４間を用紙Ｓが通過する際に、２次転写ローラ６４により２次転写電圧が用紙Ｓに印加される。そして中間転写ベルト４２上のトナー像を用紙Ｓに２次転写する。中間転写ベルト４２の従動ローラ６２付近には、ベルトクリーナ６５を設けている。
【0088】
給紙部７０は、各種サイズの用紙を収容する複数の給紙カセット７１を有する。給紙カセット７１から２次転写ローラ６４に至る間には、給紙カセット７１内から取り出した用紙Ｓを搬送する搬送ローラ７２を設けている。さらに２次転写ローラ６４の下流には定着器６６を設けている。
【0089】
また定着器６６の下流には搬送ローラ７３を設けている。搬送ローラ７３は用紙Ｓを排紙トレイ７４に排出する。さらに、定着器６６の下流には、反転搬送路７５を設けている。反転搬送路７５は、用紙Ｓを反転させて２次転写ローラ６４の方向に導くもので、両面印刷を行う際に使用する。
【0090】
以上説明した実施形態によれば、紫外線硬化型インクを使用して遮光膜を形成することにより、遮光膜の遮光性能と硬化膜性能を両立できる。また紫外線硬化型インクにより形成された遮光膜を有するレンズアレイを利用した画像形成装置を提供することができる。
【0091】
尚、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0092】
１０…レンズアレイ１１…透明基板
１２…レンズ
１３…遮光膜
１００…画像形成装置
３０…スキャナ部
３３…イメージセンサ
５０…露光装置
５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ…走査ヘッド