JP2011081369A - プラスチック光学素子、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光を結像する複数の光線有効部と、該複数の光線有効部の中の少なくとも2を連結させる連結部と、を有し、光走査装置に供された際の主走査方向に垂直であり、且つ副走査方向に平行である仮想平面上で、前記複数の光線有効部の中の少なくとも2は、前記連結部を介して前記副走査方向に連結されてなり、前記連結部は、曲率半径Rが2以上の円弧からなる境界線を形成し、該境界線の両端部のそれぞれで前記光線有効部と接し、前記境界線の両端部のいずれの一端における接線も、当該一端が接する光線有効部における接線と一致することを特徴とする。
【選択図】図5
Description
具体的には、前記結像素子間の形状精度、つまり、「曲率誤差成分」、及び前記成分を差引いた「高周波誤差成分」の各像高でのばらつきが、結果として、各色の光学性能(ビームスポット径、走査位置)のばらつき(相対的な位置ずれ)となる。
特に、各結像素子間における、副走査方向の「高周波誤差成分」の各像高でのばらつきに伴う、副走査方向の「走査位置」のばらつき(相対的な位置ずれ)は、各色の「色ずれ」というカラー機にとって致命的な不具合となる。
尚、前記結像素子がプラスチック製の場合、レンズ面の形状精度は、(1)鏡面駒加工精度、(2)成形加工工程に依存することがわかっている。
形状精度、及び固定精度による光学性能(ビームスポット径、走査位置)への影響については、画像形成装置における高画質化の流れに伴い顕著化した不具合である。
また本発明は、前記プラスチック光学素子を成型するために用いられる金型を提供することを目的とする。
(I):光走査装置に用いられるプラスチック光学素子であって、光を結像する複数の光線有効部と、該複数の光線有効部の中の少なくとも2を連結させる連結部と、を有し、前記光走査装置に供された際の主走査方向に垂直であり、且つ副走査方向に平行である仮想平面上で、前記複数の光線有効部の中の少なくとも2は、前記連結部を介して前記副走査方向に連結されてなり、前記連結部は、曲率半径Rが2以上の円弧からなる境界線を形成し、該境界線の両端部のそれぞれで前記光線有効部と接し、前記境界線の両端部のいずれの一端における接線も、当該一端が接する光線有効部における接線と一致することを特徴とするプラスチック光学素子である。
主走査、副走査方向への連続鏡面加工が可能となることで、鏡面駒の各光線有効部間の形状精度、つまり、各像高毎の「曲率誤差成分」、及び「高周波誤差成分」のばらつきを低減させることが出来る。特に、副走査方向へ連続鏡面加工を実施した場合、鏡面加工時の主要な誤差要因の1つである雰囲気温度等の環境変動による影響(履歴)が各像高にてほぼ等しくなる為、各光線有効部間における、各像高毎、且つ副走査方向の「高周波誤差成分」のばらつきを低減させることが出来る。
結果として、副走査方向の「走査位置」のばらつき(相対的な位置ずれ)が低減され、各色の「色ずれ」というカラー機にとって重要な特性の改善に繋がる。
加えて、鏡面駒の面形状が凹形状の場合、本発明の構成を採用することにより、副走査方向の境界(屈曲点)付近の面形状精度が向上し、結果として、結像素子(プラスチック光学素子)の精度向上が図れる。
同時に、前記鏡面駒を用いた場合、前記結像素子を積層することにより固定精度のばらつきが低減し、結果として、副走査方向の「走査位置」のばらつき(相対的な位置ずれ)が低減し、各色の「色ずれ」というカラー機にとって重要な特性の改善に繋がる。
また、走査レンズの一体化のメリットとしては、(A)2つ以上の鏡面駒を貼り合わせた場合に生ずるエアの巻き込み等による境界面での外観不具合の減少、(B)サイクルタイム(冷却時間)の短縮によるコスト低減なども挙げられる。
また本発明によれば、前記プラスチック光学素子を成型するために用いられる金型を提供することができる。
(プラスチック光学素子、光走査装置)
本発明に係るプラスチック光学素子及び該プラスチック光学素子を具備する光走査装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
以下、カラーレーザビームプリンタの光走査装置の構成部品である、プラスチック光学素子としてのプラスチック走査レンズについて、本発明の実施形態を述べる。
先ず、前提として、通常用いられるバイトは、大きさが規定されていて、それ以外の大きさのバイトを用いる場合、通常と異なる仕様(寸法)となり製作が困難なため大変高価となる。
つまり、コストアップを避ける為、通常のバイトを使いこなすことを考える訳だが、その場合において、連結部が、曲率半径Rが2未満の円弧からなる境界線を形成し、該境界線の両端部のそれぞれで前記光線有効部と接し、前記境界線の両端部のいずれの一端における接線も、当該一端が接する光線有効部における接線と一致する場合、「鏡面駒」と「バイト」が干渉し、鏡面駒を傷つけるという不具合が発生する。
これに対し、本発明(曲率半径Rが2以上)の構成を採用することにより、干渉を回避することが出来る。
前記走査レンズ(fθレンズ)1−bにおいて、これに対応する(成型するために用いられる)金型は、図9、図10の構成を採る。一体化された鏡面駒6−bは前記走査レンズ(fθレンズ)1−bと同様、光線有効部2−a、2−bに対応する面が曲率半径R2以上の円弧にて連結されて、且つ前記連結部において、前記光線有効部2−a、2−bの連結点A,B側端部と前記円弧との連結点A,B側端部における接線が、双方等しい。
この金型により成型されてなる走査レンズ(fθレンズ)の外観の概略と、形状精度のばらつきを、従来の例と共に図11に示す。
尚、図9及び図10では、本発明を実施するための好ましい形態として入り子5を用いる例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
主走査方向、副走査方向への連続鏡面加工が可能となることで、鏡面駒6−bの各光線有効部2−a、2−b間の形状精度、つまり、各像高毎の「曲率誤差成分」、及び「高周波誤差成分」のばらつきを低減させることが出来る。特に、副走査方向へ連続鏡面加工を実施した場合、鏡面加工時の主要な誤差要因の1つである雰囲気温度等の環境変動による影響(履歴)が各像高にてほぼ等しくなる為、各光線有効部2−a、2−b間における、各像高毎、且つ副走査方向の「高周波誤差成分」のばらつきを低減させることが出来る。
結果として、副走査方向の「走査位置」のばらつき(相対的な位置ずれ)が低減され、各色の「色ずれ」というカラー機にとって重要な特性の改善に繋がる。
加えて、鏡面駒の面形状が凹形状の場合、本発明の構成を採用することにより、副走査方向の境界(屈曲点)付近の面形状精度が向上し、結果として、結像素子(プラスチック光学素子1−b)の精度向上が図れる。
また、走査レンズの一体化のメリットとしては、(1)2つ以上の鏡面駒を貼り合わせた場合に生ずるエアの巻き込み等による境界面での外観不具合の減少、(2)サイクルタイム(冷却時間)の短縮によるコスト低減なども挙げられる。
本発明に係る画像形成装置は、以上説明した本発明の光走査装置を具備してなる。画像形成装置としては、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンタ、またはファクシミリ装置等の光学走査系を用いるものであれば特に制限はなく、従来公知のものを利用できる。
さらにその他の実施形態として、一体化されたプラスチック走査レンズ(長尺レンズ)を対象とした場合の実施形態(第3の実施形態、第4の実施形態)を示す。
つまり、図12に示す様に、アスペクト比(=b/a)が下記(1),(2)の通りに異なる場合、について説明する。
(2)1≦b/a・・・厚肉(第1,2の実施形態)
アスペクト比が1≧b/aの場合、機能面であるレンズ面が、優先的に冷却する方向と一致し、熱収縮に伴う外観不良であるヒケが発生し易くなる。
尚、ヒケとは、「溶融した樹脂を金型内に充填し、冷却固化する過程において熱収縮により外形の一部が金型表面から離型し、結果、成形品表面に形成される凹部」を意味する。
前記走査レンズ(長尺レンズ)において、これに対応する(成型するために用いられる)金型は、図13、図14の構成を採る。一体化された鏡面駒6−bは前記走査レンズ(長尺レンズ)と同様、副走査方向において光線有効部2−a、2−bに対応する面が曲率半径R2以上の円弧にて連結されて、且つ前記連結部において、前記光線有効部2−a、2−bの連結点A,B側端部と前記円弧との連結点A,B側端部における接線が、双方等しい形状となる。(図15)
尚、長尺レンズとしては上述した点以外については特に限定されるものではなく、従来において周知慣用の構成をそのまま適用することができる。
より具体的には、本発明の構成を採用することにより、「一体金駒」化が可能となり、金駒の再段取りを実施せず、連続加工が可能になる。段取りを介さない為、加工における寄与因子、(1)環境温度の偏差(2)金駒のセッテイング誤差が低減し、結果、上下段金駒の偏差が低減する。
(1)上下段(光線有効部1、2)における品質偏差により光学性能の偏差(ex.ビーム径)が発生するが、この光学性能を、書込ユニットにて各走査レンズ毎に調整することは可能であるものの、コストアップの要因となる。
(2)仮に調整を実施しない場合、色間の画像不良(ex.濃度ムラ)を発生させ、不良率が増加する。
本発明によれば、このような(1)コストアップ、或いは(2)色間の画像不良の不良率の増加、を防ぐことができる。
1−b 一体化されたプラスチック走査レンズ(fθレンズ)
2−a 光線有効部
2−b 光線有効部
3 レンズ面
4 光線透過方向
5 入れ子
6−a 従来の鏡面駒
6−b 一体化された鏡面駒
7 偏向器
8 折返しミラー
9 感光体
10 ハウジング
11 一体化されたプラスチック走査レンズ(長尺レンズ)
Claims (4)
- 光走査装置に用いられるプラスチック光学素子であって、
光を結像する複数の光線有効部と、該複数の光線有効部の中の少なくとも2を連結させる連結部と、を有し、
前記光走査装置に供された際の主走査方向に垂直であり、且つ副走査方向に平行である仮想平面上で、
前記複数の光線有効部の中の少なくとも2は、前記連結部を介して前記副走査方向に連結されてなり、
前記連結部は、曲率半径Rが2以上の円弧からなる境界線を形成し、該境界線の両端部のそれぞれで前記光線有効部と接し、
前記境界線の両端部のいずれの一端における接線も、当該一端が接する光線有効部における接線と一致することを特徴とするプラスチック光学素子。 - 光源と、
該光源からの光を偏向させる偏向器と、
前記偏向器からの偏向された光を結像する結像光学系と、
前記結像光学系により結像された光を対象物に入射させる入射光学系と、を備える光走査装置であって、
前記結像光学系は、前記偏向器に対向して配置された請求項1に記載のプラスチック光学素子を有することを特徴とする光走査装置。 - 請求項2に記載の光走査装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1に記載のプラスチック光学素子を成型するために用いられることを特徴とする金型。
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