JP2008221613A - Method for producing lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金型の内部に溶融した樹脂材料を充填して光学レンズを製造するレンズ製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lens manufacturing method for manufacturing an optical lens by filling a molten resin material into a mold.
近年、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ等で使用されている光走査装置において、樹脂材料により成形したプラスチックレンズ(光学レンズ)が使用されている。光走査装置によって照射されるレーザビームによって感光体ドラム等に画像が書き込まれるため、高精度な画像を感光体ドラム等に書き込むためには高精度で製造したプラスチックレンズを使用する必要がある。 In recent years, plastic lenses (optical lenses) molded from resin materials are used in optical scanning devices used in laser beam printers, laser facsimiles, and the like. Since an image is written on the photosensitive drum or the like by the laser beam emitted by the optical scanning device, it is necessary to use a plastic lens manufactured with high accuracy in order to write a highly accurate image on the photosensitive drum or the like.
一般的に光走査装置に使用されるプラスチックレンズは長尺のものが多く、高精度なプラスチックレンズを成形により製造しようとすると、金型からの離型時にプラスチックレンズが変形しないよう、複数のエジェクターピンにより金型からプラスチックレンズを離型させることが必要である。そこで複数のエジェクターピンによりプラスチックレンズが押される箇所を確保するため、特許文献1に記載されているようにプラスチックレンズの外周に鍔部を設けることが考えられる。その具体的な構成を図7に示す。 In general, many plastic lenses used in optical scanning devices are long, and when a high-precision plastic lens is manufactured by molding, multiple ejectors are used to prevent the plastic lens from being deformed when released from the mold. It is necessary to release the plastic lens from the mold with a pin. Therefore, in order to secure a place where the plastic lens is pushed by a plurality of ejector pins, it is conceivable to provide a flange on the outer periphery of the plastic lens as described in Patent Document 1. Its specific configuration is shown in FIG.
図7(a)はプラスチックレンズの平面図であり、図7(b)はプラスチックレンズの一部分を示す斜視図である。 FIG. 7A is a plan view of the plastic lens, and FIG. 7B is a perspective view showing a part of the plastic lens.
図7(b)に示すようにプラスチックレンズ1000の中央部に光学機能を有するレンズ部1001が設けられており、レンズ部1001の外周に鍔部1002が設けられている。また、図7(a)で示すようにレンズ部1001の長手方向における断面形状はメニスカス形状となっている。
As shown in FIG. 7B, a
図8はプラスチックレンズを成形する金型構造の一例を示した概略図である。 FIG. 8 is a schematic view showing an example of a mold structure for molding a plastic lens.
プラスチックレンズ1000の外形は基本的に金型2000と金型3000により成形される。プラスチックレンズ1000におけるレンズ部1001の成形に関しては後述する。金型2000と金型3000が接触する位置で溶融した樹脂材料がキャビティに充填され、充填された樹脂材料がある程度冷却されると、金型2000と金型3000が離間する。そしてプラスチックレンズ1000の鍔部1002を複数のエジェクターピン3001で押して、金型3000からプラスチックレンズ1000が離型される。
The outer shape of the
図9はプラスチックレンズ1000のレンズ部1001における金型の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a mold in the
プラスチックレンズ1000の外形は図8で説明したように金型2000と金型3000により成形されるが、プラスチックレンズ1000のレンズ部1001は金型4000と金型5000により成形される。図9で示すように、レンズ部1001の一方の光学面1001Aは金型2000の中に位置する金型4000により成形され、レンズ部1000の他方の光学面1001Bは金型3000の中に位置する金型5000により成形される。
As described with reference to FIG. 8, the outer shape of the
以上図8及び図9で説明したように、プラスチックレンズ1000の鍔部1002を複数のエジェクターピン3001で押すことによって、高精度なレンズ部1001を有するプラスチックレンズ1000を製造することが出来る。
レンズ部1001の中央部1001C(図7(a)参照)は、プラスチックレンズ1000を光走査装置等に設置する際に光学機能を調整するための基準として使用されるため、レンズ部1001の中でも特に高精度な製造が要求される箇所である。
The
ところで、一般的にエジェクターピンにより押される箇所の周辺はエジェクターピンにより押させることの影響で変形しやすい。 By the way, generally the periphery of the location pushed by the ejector pin is easily deformed due to the effect of being pushed by the ejector pin.
図8に示す金型構造の例を見ると、レンズ部1001の長手方向における断面形状が凸の側(図8における右側)から複数のエジェクターピン3001で鍔部1002を押しているため、レンズ部1001の中央部1001Cが最もエジェクターピン3001に近い。従って、このような金型構造であると、高精度の製造が要求されているレンズ部1001の中央部1001Cが変形してしまい、光学機能の調整に支障を生じさせてしまう。特に、短手方向のレンズ形状が凹であるレンズにおいては、レンズ部の厚みが少なく、離型時にプラスチックレンズが変形しやすいため、より高精度の製造が要求される。
In the example of the mold structure shown in FIG. 8, since the cross-sectional shape in the longitudinal direction of the
そこで、本発明の目的は、金型からの離型時に生じるレンズの中央部における変形を防止し、適正に長尺の光学レンズを製造するレンズ製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lens manufacturing method that appropriately prevents a deformation at the center of a lens that occurs at the time of releasing from a mold and manufactures a long optical lens appropriately.
上記目的を達成するため、本発明に係るレンズ製造方法は、
長手方向における断面形状がメニスカス形状であり、短手方向における断面形状が凹形状であるレンズ部と、当該レンズ部の外側に位置する鍔部と、を有し、長手方向における前記鍔部を含めた最大長さAと、短手方向における前記鍔部を含めた最大長さBが6≦A/B≦30の関係式を満たす光学レンズを、成形によって製造するレンズ製造方法であって、
前記レンズ部の長手方向における断面形状が凹の側から、複数のエジェクターピンで前記鍔部を押し、成形した光学レンズを金型から離型させることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a lens manufacturing method according to the present invention includes:
A lens portion having a meniscus cross-sectional shape in the longitudinal direction and a concave cross-sectional shape in the short-side direction; and a collar portion positioned outside the lens portion, including the collar portion in the longitudinal direction. A lens manufacturing method for manufacturing an optical lens satisfying a relational expression of 6 ≦ A / B ≦ 30 in which the maximum length A and the maximum length B including the collar portion in the short direction are formed by molding,
From the side where the cross-sectional shape in the longitudinal direction of the lens part is concave, the collar part is pushed with a plurality of ejector pins, and the molded optical lens is released from the mold.
本発明に係るレンズ製造方法によれば、金型からの離型時に生じるレンズの中央部における変形を防止し、適正に長尺の光学レンズを製造することが出来る。 According to the lens manufacturing method according to the present invention, it is possible to prevent the deformation at the center of the lens that occurs at the time of releasing from the mold and appropriately manufacture a long optical lens.
まず、本発明に係るレンズ製造方法により製造したプラスチックレンズ(光学レンズ)を使用する光走査装置について説明する。 First, an optical scanning device using a plastic lens (optical lens) manufactured by the lens manufacturing method according to the present invention will be described.
図1は光走査装置を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an optical scanning device.
光走査装置10は、ハウジング11の中に、半導体レーザ12、回転多面鏡15、fθレンズ16等が設置された構成となっており、光走査装置10によりレーザビームLが照射されることにより、感光体ドラム1には潜像画像が書き込まれる。
The
半導体レーザ12から射出したレーザビームLは、コリメートレンズ13により平行光となり、第1結像光学系の第1シリンドリカルレンズ14を透過して高速で回転する回転多面鏡15に入射する。回転多面鏡15で反射したレーザビームLは、fθレンズ16、第2シリンドリカルレンズ17から成る第2結像光学系を透過して反射ミラー18に入射し、感光体ドラム1に所定のスポット径で照射される。感光体ドラム1上への画像情報の書込は、レーザビームLをインデックスセンサ19で検知することにより、所定のタイミングで実行される。
The laser beam L emitted from the
第2シリンドリカルレンズ17はトロイダル面や自由曲面を用いてもよいが、ここではこれらを総称して「シリンドリカルレンズ」と呼んでいる。
The second
本発明に係るレンズ製造方法により製造したプラスチックレンズ(光学レンズ)を使用する光走査装置として、図1に示すような構成をとった場合、第2シリンドリカルレンズ17は、短手方向に凹の形状であるため、短手方向すなわち副走査方向の集光力を得るために、少なくともfθレンズ16または反射ミラー18のいずれかに、副走査方向に正の屈折力を付加する必要がある。
When the optical scanning device using the plastic lens (optical lens) manufactured by the lens manufacturing method according to the present invention is configured as shown in FIG. 1, the second
なお、本実施形態では感光体ドラム1にレーザビームLを照射しているが、被照射体は感光体ドラムに限られず、感光体フィルム等の他の被照射体であってもよい。 In this embodiment, the photosensitive drum 1 is irradiated with the laser beam L. However, the irradiated body is not limited to the photosensitive drum, and may be another irradiated body such as a photosensitive film.
図1における第2シリンドリカルレンズ17は本発明に係るレンズ製造方法により製造したプラスチックレンズであり、金型の内部に溶融した樹脂材料を充填して成形される。
A second
なお、本発明に係るレンズ製造方法により製造したプラスチックレンズを、図1に示す光走査装置10では第2シリンドリカルレンズ17に使用しているが、光走査装置に使用されるレンズであれば他のレンズに使用しても構わない。以下、第2シリンドリカルレンズ17を単にプラスチックレンズ17という。
The plastic lens manufactured by the lens manufacturing method according to the present invention is used for the second
図2はプラスチックレンズ17の詳細図である。
FIG. 2 is a detailed view of the
図2(a)はプラスチックレンズ17の斜視図、図2(b)はプラスチックレンズ17の正面図、図2(c)は図2(b)におけるプラスチックレンズ17のC−C断面図、図2(d)はプラスチックレンズ17の側面図である。図2(e)は、図2(a)におけるD部分の断面図である。
2A is a perspective view of the
図2(b)で示すように、プラスチックレンズ17の中央部には光学機能を有するレンズ部17Aが設けられている。また、レンズ部17Aの外側には箱状に鍔部17Bが設けられている。レンズ部17Aの長手方向における断面形状は、図2(c)で示すようにメニスカス形状となっており、図2(c)における上方向に凸形状となっている。また、レンズ部17Aの短手方向における断面形状は図2(e)で示すように凹形状となっている。
As shown in FIG. 2B, a
プラスチックレンズ17を金型により成形する場合は、鍔部17Bをエジェクターピンで押すことによりプラスチックレンズ17が金型から離型される。プラスチックレンズ17を製造するレンズ製造方法については後述する。
When the
図2(d)で示すように、プラスチックレンズ17の外周面には同一面上にレンズ位置決め部17C〜17Eが形成されている。レンズ位置決め部17Cは突起形状となっており、プラスチックレンズ17を光走査装置1の設置台20(図1参照)に設置する際の基準となる(つまり、位置決めの基準となる)。
As shown in FIG. 2D,
また、レンズ位置決め部17Dと17Eもプラスチックレンズ17を設置台20に設置する際の基準となり、レンズ位置決め部17Dと17Eはプラスチックレンズ17の走査(光学レンズの光軸)方向に略平行な面を有する。鍔部底面に略垂直な面を有するとも言える。プラスチックレンズ17の設置台20への設置を容易にするため、レンズ位置決め部17D、17Eの長さαとプラスチックレンズ17の高さβとの関係は以下の関係式を満足することが好ましい。
1/3≦α/β≦2/3 ・・・(1)
より好ましくは、以下の関係式を満たすことである。
1/2≦α/β≦2/3 ・・・(1)’
プラスチックレンズ17の外周面には、3つのレンズ位置決め部が設けられているが、少なくとも2つ以上あれば、良好にプラスチックレンズ17を設置台20に設置させることが出来る。尚、レンズ位置決め部は、光学レンズを短手方向から見た際に(図2(d)の状態)、光学レンズの長手方向中心(17Cの位置)と光学レンズ端部との中間の位置よりも、光学レンズ端部よりの位置に、シンメトリに設けられていることが好ましい。また、レンズ位置決め部の光学レンズ長手方向の長さγは、1mm以上、15mm以下であることが好ましい。
The
1/3 ≦ α / β ≦ 2/3 (1)
More preferably, the following relational expression is satisfied.
1/2 ≦ α / β ≦ 2/3 (1) ′
Three lens positioning portions are provided on the outer peripheral surface of the
プラスチックレンズ17は長尺のレンズであり、図2(b)に示すようにプラスチックレンズ17の長手方向における鍔部17Bを含めた最大長さAと、短手方向における鍔部17Bを含めた最大長さBとの関係が以下の(2)式を満たす形状である。
6≦A/B≦30 ・・・(2)
副走査方向の長さを小さくするためには、以下の(2)’式を満たす形状とする事が好ましく、更に好ましくは、以下の(2)”式を満たす形状である。
10≦A/B≦30 ・・・(2)’
20≦A/B≦30 ・・・(2)”
また、凹形状の曲率は大きくなり過ぎない事が好ましい。より具体的には、レンズ部短手方向中央における光軸方向の距離(図2(e)におけるY)と、レンズ部短手方向端部における光軸方向の距離(図2(e)におけるY’)とが以下の関係式を満たすことが好ましい。
0.9≦Y/Y’<1 ・・・(3)
次にプラスチックレンズ17を金型により製造する方法を詳しく説明する。
The
6 ≦ A / B ≦ 30 (2)
In order to reduce the length in the sub-scanning direction, a shape satisfying the following expression (2) ′ is preferable, and a shape satisfying the following expression (2) ″ is more preferable.
10 ≦ A / B ≦ 30 (2) ′
20 ≦ A / B ≦ 30 (2) ”
Moreover, it is preferable that the concave curvature does not become too large. More specifically, the distance in the optical axis direction (Y in FIG. 2E) at the center in the short direction of the lens portion and the distance in the optical axis direction at the end portion in the short direction of the lens portion (Y in FIG. 2E). It is preferable that ') and the following relational expression are satisfied.
0.9 ≦ Y / Y ′ <1 (3)
Next, a method for manufacturing the
図3及び図4はプラスチックレンズ17の長手方向における金型の断面図である。
3 and 4 are sectional views of the mold in the longitudinal direction of the
プラスチックレンズ17の外形は基本的に第1金型100と第2金型200により成形される。プラスチックレンズ17におけるレンズ部17Aの成形に関しては後述する。
The outer shape of the
第1金型100と第2金型200が接触する位置で溶融した樹脂材料がゲート401よりキャビティ300に射出され充填される。溶融した樹脂材料の充填はランナー400及びゲート401を経路として実行される。図3で示すように、プラスチックレンズ17の長手方向の端部に相当する箇所から金型の内部に溶融した樹脂材料を充填し、プラスチックレンズ17のレンズ部から樹脂材料を充填するようにする。
The molten resin material is injected from the
充填された樹脂材料がある程度冷却されると、第1金型100に対して第2金型200がa方向に移動し、図4に示すように第1金型100と第2金型200が離間する。500はプラスチックレンズ17のレンズ部17Aを成形するための第3金型であり、第1金型100と第2金型200が離間することにより図4のように見える状態となる。
When the filled resin material is cooled to some extent, the
第1金型100と第2金型200が離間した状態ではプラスチックレンズ17は第2金型200側に残っている。その後、図4に示すb方向に複数のエジェクターピン201がプラスチックレンズ17の鍔部17Bを押すことにより、プラスチックレンズ17が第2金型200から離型される。
In a state where the
プラスチックレンズ17におけるレンズ部17Aの成形に関しては図5及び図6を用いて説明する。
The molding of the
図5はプラスチックレンズ17のレンズ部17Aにおける金型の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the mold in the
プラスチックレンズ17の外形は図3及び図4で説明したように第1金型100と第2金型200により成形されるが、プラスチックレンズ17のレンズ部17Aは第3金型500と第4金型600により成形される。図5で示すように、レンズ部17Aの一方の光学面171Aは第1金型100の中に位置する第3金型500により成形され、レンズ部17Aの他方の光学面172Aは第2金型200の中に位置する第4金型600により成形される。
The outer shape of the
図6はプラスチックレンズ17の短手方向における金型の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the mold in the short direction of the
プラスチックレンズ17は、レンズ部17Aの短手方向(図2(b)で示すBの方向)における断面形状が負の屈折力を有する形状となっている。
The
図6でも分かるようにプラスチックレンズ17の鍔部17Bは第1金型100と第2金型200により成形され、プラスチックレンズ17のレンズ部17Aは第3金型500と第4金型600により成形される。またプラスチックレンズ17の鍔部17Bを複数のエジェクターピン201が押す構造になっている。エジェクターピン201により押される鍔部17Bの厚さtは1.5mm以上3.0mm以下である。
As can be seen in FIG. 6, the
複数のエジェクターピン201によるプラスチックレンズ17の突き出しが行われるため、第2金型200にはプラスチックレンズ17に接触する箇所に抜きテーパTが設置されている。抜きテーパTは第2金型200からの離型性、レンズ部17Aのウエルド等の観点から、3°以上10°以下であることが好ましく、特に5°以上9°以下であることが好ましい。
Since the
図4に戻り、レンズ部17Aの中央部173Aとエジェクターピン201との位置関係について説明する。
Returning to FIG. 4, the positional relationship between the
レンズ部17Aの中央部173Aは、プラスチックレンズ17を光走査装置10等に設置する際に光学機能を調整するための基準として使用されるため、レンズ部17Aの中でも特に高精度な製造が要求される箇所である。特に短手方向のレンズ形状が凹形状のときはレンズ部の厚みが少なく、離型時にプラスチックレンズが変形しやすいため、更に高精度を要求される。また、複数のエジェクターピン201により押される箇所の周辺は複数のエジェクターピン201により押させることの影響で変形しやすい。
Since the
そこで、レンズ部17Aの長手方向における断面形状が凹の側(図4における右側)から複数のエジェクターピン201で鍔部17Bを押し、成形したプラスチックレンズ17を第2金型200等から離型させる。このようにレンズ部17Aの凹の側から複数のエジェクターピン201で鍔部17Bを押せば、中央部173Aがエジェクターピン201から離れた位置にある状態でプラスチックレンズ17が離型するので、高精度の製造が要求される中央部173Aの変形を防止し、適正に長尺のプラスチックレンズ17を製造することが出来る。
Therefore, the
本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、本発明は当該実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the embodiment, and changes and additions within the scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention. .
17 プラスチックレンズ
17A レンズ部
17B 鍔部
17C、17D、17E 位置決め部
100 第1金型
200 第2金型
201 エジェクターピン
500 第3金型
600 第4金型
17
Claims (2)
前記レンズ部の長手方向における断面形状が凹の側から、複数のエジェクターピンで前記鍔部を押し、成形した光学レンズを金型から離型させることを特徴とするレンズ製造方法。 The lens section has a meniscus cross-sectional shape in the longitudinal direction and a concave cross-sectional shape in the short-side direction, and a collar portion located outside the lens section, including the collar portion in the longitudinal direction. A lens manufacturing method for manufacturing an optical lens satisfying a relational expression of 6 ≦ A / B ≦ 30 in which the maximum length A and the maximum length B including the collar portion in the short direction are formed by molding,
A lens manufacturing method, comprising: pressing the flange portion with a plurality of ejector pins from a concave side in the longitudinal direction of the lens portion to release the molded optical lens from the mold.
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