JP2000155281A - 長尺プラスチックレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振周波数を分散させ、個々の共振帯域を狭
くした共振し難い、あるいは共振するとしても共振点を
容易にずらすことにより共振を避けやすい構造を有する
長尺プラスチックレンズを提供する。 【解決手段】 長尺プラスチックレンズとしての結像レ
ンズ７のリブ７ｃは従来例と異なり、上側リブ７ｃ−１
と下側リブ７ｃ−２とで厚み、高さを異ならせる。すな
わち、上側リブ７ｃ−１の高さをＨ１、厚みをｔ１、下
側リブ７ｃ−２の高さをＨ２、厚みをｔ２とするとき、
Ｈ１＜Ｈ２、ｔ１＞ｔ２とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
複写機、ファクシミリ等のレーザ走査光学系に用いて好
適な長尺プラスチックレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は長尺プラスチックレンズが用いら
れるレーザビーム走査装置の斜視図、図７は同じく正面
断面図である。図６では図７に示すハウジング、カバ
ー、本体構造体などを省略している。図６に示すよう
に、この装置は、半導体レーザとその発散光を平行光に
するコリメートレンズを、両者の調整を行ってビーム整
形を行うアパーチャと共にホルダに固定してなるレーザ
ユニット１、これによって得られる平行光を偏向手段の
偏向面に平行かつ直線状に結像するためのシリンドリカ
ルレンズ２、偏向手段として多角形のミラーを回転させ
るポリゴンスキャナ３、偏向されたレーザビームを所定
の像面に結像すると共に等速走査させるｆθミラー４、
ｆθミラー４に反射したビームを受光し、同期検知信号
としてパルス状の信号を生成するためのセンサと信号処
理回路の備えられた同期検知板５、ビームを感光体ドラ
ム９に導く折り返しミラー６、さらにポリゴンスキャナ
３のミラー面の倒れを補正する結像レンズ７、光路開口
を防塵する防塵ガラス８、を備えている。

【０００３】これらの各ユニットは、図７に示すよう
に、光学ハウジング１０に収容されており、光学ハウジ
ング１０の上面はカバー１１で被覆されている。また、
光学ハウジング１０のハウジングリブ１０ａが本体リブ
１２ａと係合することで、光学ハウジング１０は本体構
造体１２に取り付けられている。符号１０ｂはハウジン
グ側壁を示す。このようなレーザビーム装置によって感
光体ドラム９に光書き込みが行われる。

【０００４】このように長尺の光学素子（ｆθミラー
４、結像レンズ７）を多用した光学系ではユニットサイ
ズを小さくするため、光線レイアウトは反射ビームの光
路が水平光軸と僅かな角度差を成して積層させるのが殆
どで、それぞれの光学素子の配置も３次元的になり、例
えば図７のようになる。

【０００５】ここでは、ｆθミラー４と同じく長尺の結
像レンズ７、防塵ガラス８が部分的に積層されているた
め、それぞれを上方、または下方にのみ開口する箱形状
の光学ハウジングに納めることが出来ず、光学ハウジン
グ１０は複雑な断面と大きな開口部を有する形状とな
り、そのために充分な剛性が得られるガラス繊維強化の
ＰＣやＰＰＥ合成樹脂の成形品が用いられる。そして、
図では上の開口は板金部材からなるカバー１１により覆
われ、光学ハウジング１０にネジ止めされる。

【０００６】図８は結像レンズの斜視図である。主走査
方向に緩やかに湾曲したレンズ部７ａは、主副で曲率の
異なる非球面であるが肉厚は略一定である。７ｂ，７ｃ
は、成形後の形状維持、耐振動性の面から設けられるリ
ブである。７ｄは取り付けのための受け部、７ｅは位置
決めのための小さい突起である。

【０００７】この種のレンズのリブは、成形に好都合な
ように、レンズ厚よりやや薄い肉厚であり、離型しやす
いように大きな抜き勾配が付いている。レンズに用いら
れるＰＣ、ＰＭＭＡなどの透明材料では、平均肉厚は２
〜３ｍｍが普通であり、例えばＡ３用のコピー、プリン
タで用いられているＰＣを用いた実際の例では、レンズ
部の平均肉厚３ｍｍ、リブの平均厚み２ｍｍ、長手方向
の長さ（ｘ）２３０ｍｍ、短手方向の長さ（ｙ）２０ｍ
ｍ、高さ（ｚ）１５ｍｍである。

【０００８】従来、リブの配置は成形による不具合が起
こりにくいように、形状の対称性を保つように行われて
いた（前記位置決め突起７ｅは対称ではないが、非常に
小さいため、全体としては対称と言える）。例えば、特
開平９−３２５２０２号公報は、成形都合の面からリブ
構造について提案しているが、全て主走査方向（図８の
ｘ方向）に関する対称性に付いてである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような形状は静的
には安定している形状である。しかし、振動特性として
は次のような問題がある。図８のタイプのレンズを実際
にユニットに固定したとき、前記した例の大きさではリ
ブ７ｃが比較的薄いため、リブ全体が振動する１次のモ
ードが低次のモードとして存在する。リブ７ｃが上下全
く同じであるとすると図９（ａ）〜（ｄ）に示すような
４つの位相の違いによるモードが生じる。

【００１０】それぞれの共振周波数は僅かずつ異なるが
近い数値になる。例えば、その共振特性は図１０のよう
である。設計上限度となる振幅比をｒとすれば、避ける
べき帯域はＬ１（リブ１個の場合）、Ｌ２（リブ２個の
場合）のようになる。つまり、このようなモードでは、
リブ７ｃが単独で存在する場合よりは複数で存在する方
が、基本的に共振しやすい周波数帯域が広くなるのであ
る。

【００１１】加振力がその範囲にあると、共振を避ける
ために共振点をずらす対策が必要になるが、対称な構造
を保ったまま剛性を強化すると、前記４つのモードの固
有振動数がそれぞれずれるだけで、共振しやすい帯域の
幅はあまり変わらないので、それだけずらすのに必要な
剛性の変化は大きなものになる欠点がある。実際の機械
では、部品のばらつきや、押さえ力のばらつき、ガタ等
の減衰のばらつきがあるので、対策すべき周波数範囲は
更に広がる。従って、このような長尺レンズの構造は振
動に対して脆弱であった。

【００１２】このように従来の長尺プラスチックレンズ
では、そのリブ構造により振動するモードが共振帯域を
広げる結果、特定の周波数帯域での振動が大きくなりや
すい欠点があった。

【００１３】本発明は、共振周波数を分散させ、個々の
共振帯域を狭くした共振し難い、あるいは共振するとし
ても共振点を容易にずらすことにより共振を避けやすい
構造を有する長尺プラスチックレンズを提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、リブ構造を有する薄肉短冊
型の長尺プラスチックレンズにおいて、長手方向のレン
ズ焦線に略対称に位置する一対のリブを、剛性の異なる
ものとしたことを特徴とするものである。

【００１５】また上記目的を達成するために、請求項２
記載の発明は、請求項１記載において、一対のリブの高
さ、厚みを変えることで両者の剛性を異ならせたことを
特徴とするものである。

【００１６】また上記目的を達成するために、請求項３
記載の発明は、請求項１記載において、リブとレンズ部
を三角リブで接続することで一対のリブの剛性を異なら
せたことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は第１の実施の形態を示す
長尺プラスチックレンズの構成図であり、（ａ）は外観
図、（ｂ）は断面図である。

【００１８】長尺プラスチックレンズとしての結像レン
ズ７のリブ７ｃは従来例と異なり、上側リブ７ｃ−１と
下側リブ７ｃ−２とで厚み、高さを異ならせる。すなわ
ち、上側リブ７ｃ−１の高さをＨ１、厚みをｔ１、下側
リブ７ｃ−２の高さをＨ２、厚みをｔ２とするとき、 Ｈ１＜Ｈ２、ｔ１＞ｔ２ とする。この場合、成形時の冷却が両方のリブ７ｃ−
１，７ｃ−２で同じくらいの時間で済むように、厚み、
高さを変えることにより、成形上の不具合を避けること
ができる。

【００１９】図２は第２の実施の形態を示す長尺プラス
チックレンズの外観図である。長尺プラスチックレンズ
としての結像レンズ７のリブ７ｃは上下対称であるが、
一方のリブに付加質量１３が付与されている。付加質量
１３としては、金属板を粘着剤や接着剤などで接着して
もよいし、防振ゴムなどの粘弾性体を粘着剤で貼り付け
てもよい。後者では、完成質量ばかりでなく減衰力も付
与することになるので、より好ましい効果を有する。ま
た、貼り付けるものの大きさを変更することにより、剛
性を自由に変更出来るので、適切な剛性を容易に得るこ
とができる。

【００２０】図３は第３の実施の形態を示す長尺プラス
チックレンズの構成図であり、（ａ）は外観図、（ｂ）
は断面図である。また、図４は第３の実施の形態の長尺
プラスチックレンズにおける光線透過域を示す図であ
る。この実施形態では、結像レンズ７のレンズ部７ａと
リブ７ｃを結ぶ三角リブ１４を上下非対称な位置に形成
する。三角リブ１４の個数、大きさ、間隔などにより剛
性を加減できる。

【００２１】この場合、三角リブ１４の周辺では、レン
ズ部７ａの精度が劣るので光線の有効範囲は限定され
る。しかしながら、図６に示すようなｆθミラー光学系
では、３次元的な配置のため、主走査方向に湾曲してい
るｆθミラー４が水平面に対して傾斜している結果、結
像レンズ７上の走査面はレンズ長手方向に対して設計
上、湾曲するという特徴があり、図４に示すような光線
透過域１５ならば好都合である。従って本例では、レン
ズ部７ａの高さを変えることなくリブ７ｃの剛性に非対
称性を持たせることができ、なおかつ、必要なレンズ性
能を確保できるものである。

【００２２】以上に述べたような手段により、リブ７ｃ
の剛性は明確に相違させることができる。このときリブ
７ｃ間の連成振動は抑制されるので、それぞれのリブの
剛性に相当する振動数での個別の振動モードが支配的と
なり、図５に示すような２つの共振点が現れる。

【００２３】図５は本発明によるリブの振動特性を示す
図である。破線で示すように、リブ７ｃが２個の場合、
設計上限度となる振幅比ｒを超える帯域、すなわち避け
なければならない帯域はＬ３とＬ４の２つとなる。この
ときの共振帯域はそれぞれ同程度であり、適当な剛性を
選ぶことにより共振を回避できる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１及び請求項２記載の発明によれ
ば、それぞれのリブの剛性が異なるので、それぞれの振
動が連成しにくくなり、共振周波数を分散させ、個々の
共振帯域を狭くした共振しにくい、あるいは共振すると
しても共振点を容易にずらすことにり共振を避けやすい
長尺プラスチックレンズとすることができる。

【００２５】請求項３記載の発明によれば、ｆθミラー
光学系などのレンズの有効範囲がレンズ対称軸に対して
非対称な場合に、特にレンズ高さを増やすことなくリブ
の剛性に差を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す長尺プラスチックレン
ズの構成図である。

【図２】第２の実施の形態を示す長尺プラスチックレン
ズの外観図である。

【図３】第３の実施の形態を示す長尺プラスチックレン
ズの構成図である。

【図４】第３の実施の形態の長尺プラスチックレンズに
おける光線透過域を示す図である。

【図５】本発明によるリブの振動特性を示す図である。

【図６】長尺プラスチックレンズが用いられるレーザビ
ーム走査装置の斜視図である。

【図７】同じく正面断面図である。

【図８】結像レンズの斜視図である。

【図９】４つの振動モードを示す図である。

【図１０】従来例によるリブの振動特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

７ 結像レンズ ７ａ レンズ部 ７ｂ，７ｃ リブ ７ｄ 受け部 ７ｅ 位置決め突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リブ構造を有する薄肉短冊型の長尺プラ
   スチックレンズにおいて、 長手方向のレンズ焦線に略対称に位置する一対のリブ
   を、剛性の異なるものとしたことを特徴とする長尺プラ
   スチックレンズ。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 一対のリブの高さ、厚みを変えることで両者の剛性を異
   ならせたことを特徴とする長尺プラスチックレンズ。
3. 【請求項３】 請求項１記載において、 リブとレンズ部を三角リブで接続することで一対のリブ
   の剛性を異ならせたことを特徴とする長尺プラスチック
   レンズ。