JP2011212920A - レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可動型に成形品を残すことができるレンズの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】レンズ（ｆθレンズ１００）の製造方法は、固定型２００Ａに対して可動型２００Ｂを動かすことで、各型２００Ａ，２００Ｂを合わせる第１工程と、各型２００Ａ，２００Ｂのキャビティ内に材料を流し込んで固める第２工程と、固定型２００Ａに対して可動型２００Ｂを動かすことで、型２００を開いてレンズを取り外す第３工程とを備える。そして、この製造方法では、可動型２００Ｂとして、レンズのリブ部１２０に対応したリブ対応面２２０と、一方のレンズ面１１２に対応した第１対応面２１２とを有する型を用い、固定型２００Ｂとして、他方のレンズ面１１１に対応した第２対応面２１１を有する型を用いる。
【選択図】図８

Description

本発明は、型のキャビティ内に材料を流し込んで固めることでレンズを成型するレンズの製造方法に関する。

従来、互いに対向する２つの長尺状のレンズ面を有するレンズ部と、レンズ部の短手方向両側の位置で長手方向に沿って延びるリブ部とを備えるレンズが知られている（特許文献１参照）。具体的に、このレンズのリブ部は、各レンズ面から突出するように形成されている。

特開昭６２−１９６６０１号公報

しかしながら、従来技術では、型割り面を、光軸に直交するとともに、レンズ部を横切るような位置に設定すると、２つの型のそれぞれの成型面にレンズ面から突出したリブ部による凹凸面が形成されるので、型を開いたときに成形品がどちらの型に残るか制御できないといった問題があった。特に、固定型に対して移動可能な可動型に成形品を残すと、その後の成形品の型からの取り外しが容易になるので、可動型に残すことが望まれている。

そこで、本発明は、可動型に成形品を残すことができるレンズの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、互いに対向する２つの長尺状の長尺面を有し、２つのうち少なくとも１つの長尺面がレンズ特性を有するレンズ面となるレンズ部と、前記レンズ部のうち前記長尺面の短手方向両側の位置で長手方向に沿って延びるように形成されるとともに、一方の長尺面から突出し、他方の長尺面から離れるように設けられるリブ部と、を備えたレンズの製造方法であって、固定型に対して可動型を動かすことで、各型を合わせる第１工程と、各型のキャビティ内に材料を流し込んで固める第２工程と、固定型に対して可動型を動かすことで、型を開いてレンズを取り外す第３工程と、を備え、可動型として、前記リブ部に対応したリブ対応面と、前記一方の長尺面に対応した第１対応面とを有する型を用い、固定型として、前記他方の長尺面に対応した第２対応面を有する型を用いることを特徴とする。

本発明によれば、リブ部が他方の長尺面から離れているので、固定型の第２対応面の短手方向両側にリブ部に対応した凹部が形成されることはない。また、リブ部が一方の長尺面から突出するので、可動型にのみリブ部に対応した凹部が第１対応面の短手方向両側に設けられる。したがって、リブ部に対応した凹部がない固定型に成形品が残り難く、リブ部に対応した凹部のある可動型に成形品が食いつきやすい状態を作ることができるので、可動型に成形品を残すことができる。

本発明によれば、可動型に成形品を残すことができる。

本発明の実施形態に係るレンズの一例としてのｆθレンズを備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。 ｆθレンズを示す斜視図である。 図２のＩ−Ｉ線で切った断面図である。 図３のＩＩ−ＩＩ線で切った断面図である。 ｆθレンズの製造に使用する金型を簡略化して示す断面図である。 図５の金型の中央断面を簡略化して示す断面図である。 ｆθレンズの製造方法の前半を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 ｆθレンズの製造方法の後半を示す断面図（ａ），（ｂ）である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係るレンズを備えた光走査装置が適用される画像形成装置の概略構成について説明した後、レンズの詳細な構成について説明する。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１（画像形成装置）は、本体ケーシング２内に、用紙Ｓを給紙するための給紙部３と、用紙Ｓに画像を形成する画像形成部４とを主に備えている。

ここで、レーザプリンタ１の概略構成の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

給紙部３は、本体ケーシング２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によって画像形成部４に供給される。

画像形成部４は、光走査装置５と、プロセスカートリッジ６と、定着装置７とを主に備えている。

光走査装置５は、本体ケーシング２内の上部に配置され、略箱状の筐体５０内に、図示しないレーザ光源と、ポリゴンミラー５１と、レンズの一例としてのｆθレンズ１００と、反射鏡５３と、シリンドリカルレンズ５４とを主に備えている。

ポリゴンミラー５１は、略六角柱形状をなし、６つの側面が反射面となっている。そして、高速回転しながらレーザ光源からのレーザ光（鎖線参照）を反射して主走査方向に偏向および等角速度で走査させる。

ｆθレンズ１００は、ポリゴンミラー５１で偏向および走査されたレーザ光が通過する走査レンズであり、ポリゴンミラー５１により等角速度で走査されたレーザ光を等速度で走査するように変換する。ｆθレンズ１００の詳細な構成については後述する。

反射鏡５３は、ｆθレンズ１００を通過したレーザ光を反射してその光路を折り返すことで、レーザ光をシリンドリカルレンズ５４に向けるものである。
シリンドリカルレンズ５４は、反射鏡５３で反射されたレーザ光が通過する走査レンズであり、レーザ光を屈折させて副走査方向に収束する。

この光走査装置５では、レーザ光源から出射された画像データに基づくレーザ光が、ポリゴンミラー５１、ｆθレンズ１００、反射鏡５３およびシリンドリカルレンズ５４の順に反射または通過して、感光体ドラム６１の表面で高速走査される。

プロセスカートリッジ６は、光走査装置５の下方に配置され、本体ケーシング２に設けられたフロントカバー（符号省略）を開いたときにできる開口から本体ケーシング２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３と、現像ローラ６４と、層厚規制ブレード６５と、供給ローラ６６と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部６７とを主に備えている。

プロセスカートリッジ６では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、光走査装置５からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部６７内のトナーは、供給ローラ６６を介して現像ローラ６４に供給され、現像ローラ６４と層厚規制ブレード６５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ６４上に担持される。

現像ローラ６４上に担持されたトナーは、現像ローラ６４から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置７は、プロセスカートリッジ６の後方に設けられ、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向配置されて加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを主に備えている。この定着装置７では、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を、用紙Ｓが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する間に熱定着させる。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、搬送ローラ７３によって搬送経路２３を搬送され、搬送経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜ｆθレンズの詳細構成＞
次に、ｆθレンズ１００の詳細な構成について説明する。

図２に示すように、ｆθレンズ１００は、レーザ光が通過するレンズ部１１０と、レンズ部１１０の短手方向両側から外側に向けて突出するように形成された一対のリブ部１２０と、レンズ部１１０の長手方向における両端に設けられる第１フランジ部１５０および第２フランジ部１６０とを備えている。ここで、「長手方向」とは、主走査方向をいい、「短手方向」とは、長手方向および光軸方向に直交する方向をいう。

図３に示すように、レンズ部１１０は、互いに対向する２つの長尺状の長尺面の一例としてのレンズ面１１１，１１２を有している。各レンズ面１１１，１１２は、レンズ特性を有し、長手方向中央が両側よりも外側に向けて膨らむ凸曲面をなしている。

また、図４に示すように、光軸方向前方（光の進行方向における前方）のレンズ面１１１は、長手方向に直交した各断面において、短手方向中央が両側よりも内側に向けて凹む凹曲面をなしている。また、これとは逆に、光軸方向後方のレンズ面１１２は、長手方向に直交した各断面において、短手方向中央が両側よりも外側に向けて膨らむ凸曲面をなしている。

図２に示すように、リブ部１２０は、レンズ部１１０の短手方向両側の位置で長手方向に沿って延びるように形成されている。より詳細には、図４に示すように、リブ部１２０は、２つのレンズ面１１１，１１２のうちの光軸方向前方のレンズ面１１１から離れるとともに、光軸方向後方のレンズ面１１２から光軸方向後方に突出するように形成されている。

これにより、従来のような光軸方向前方のレンズ面にもリブ部を形成するものに比べ、光軸方向前方のレンズ面１１１付近にリブ部を設けないことにより、材料を少なくすることができ、コストダウンや冷却時間の短縮化が図られている。また、リブ部が隣接して形成されない光軸方向前方のレンズ面１１１が、リブ部を形成する際のヒケなどの影響を受けないので、レンズ面１１１の精度を向上させることが可能となっている。

図２や図４に示すように、各リブ部１２０は、光軸方向における端面１２１，１２２が長手方向に沿った平面形状をなしている。各端面１２２の長手方向中央には、光軸方向外側に向けて突出する突出部１２３が形成されている。

突出部１２３は、ｆθレンズ１００を光走査装置５（筐体５０）に取り付けるときに、筐体５０に設けられた図示しない凹部に係合させるための部位である。このように、突出部１２３を筐体５０の凹部に係合させることで、筐体５０に対するｆθレンズ１００の位置を容易に決めることができる。なお、本発明において、突出部１２３は、任意的構成であるので、省略しても構わない。

第１フランジ部１５０および第２フランジ部１６０は、ｆθレンズ１００を光走査装置５（筐体５０）に取り付けるときに、筐体５０に設けられる図示せぬクリップ等によって挟持される部位であり、図３に示すように、レンズ部１１０に向かって先細り形状となっている。具体的に、第１フランジ部１５０は、光軸に直交した位置決め用の平面として形成される前面１５１と、長手方向に対して傾斜（長手方向内側に向かうにつれて他方のレンズ面１１１側に傾斜）して一方のレンズ面１１２に繋がる第１傾斜面１５２とを有している。また、第２フランジ部１６０も、第１フランジ部１５０と略同様の前面１６１および第２傾斜面１６２を有している。

そして、各フランジ部１５０，１６０の各前面１５１，１６１は、光軸方向前方のレンズ面１１１の長手方向両端に隣接して長手方向に沿って延びるように、レンズ面１１１に連続して形成されている。

また、各フランジ部１５０，１６０は、第１傾斜面１５２（一方の傾斜面）の長手方向に対する角度θ１と、第２傾斜面１６２（他方の傾斜面）の角度θ２が、異なるようにそれぞれ形成されている。詳しくは、第１傾斜面１５２の角度θ１が、第２傾斜面１６２の角度θ２よりも小さな角度となっている。

これにより、ｆθレンズ１００の長手方向に溶融樹脂を流入させる場合において、角度が小さい方の第１傾斜面１５２を有する第１フランジ部１５０に対応するキャビティＣ１（図５参照）を流れる溶融樹脂の流動性を向上させることが可能となっている。また、第１傾斜面１５２の角度θ１よりも、第２傾斜面１６２の角度θ２を大きくすることで、第２フランジ部１６０の長手方向の大きさが第１フランジ部１５０よりも小さくなっている。そのため、各傾斜面の角度をともにθ１とする構造に比べ、ｆθレンズ１００を長手方向に小型化することが可能となっている。

また、各傾斜面１５２，１６２の角度を異なるようにすることで、例えば各傾斜面１５２，１６２に対応した位置決め部を光走査装置５（筐体５０）に設ける場合には、ｆθレンズ１００の誤組防止も図ることが可能となっている。

＜ｆθレンズの製造方法＞
以下に、ｆθレンズ１００の製造方法について詳細に説明する。

本実施形態に係る製造方法では、図５および図６に示すような金型２００のキャビティＣに溶融樹脂を流し込んだ後、樹脂を固めることで、前述したようなｆθレンズ１００を成型している。具体的に、金型２００は、固定型２００Ａと固定型２００Ａに対して移動可能な可動型２００Ｂとからなり、これらの固定型２００Ａおよび可動型２００Ｂのそれぞれには、ｆθレンズ１００の形状を象った成型面Ｆ１，Ｆ２が形成されている。

図５に示すように、可動型２００Ｂの成型面Ｆ２は、ｆθレンズ１００の第１傾斜面１５２に対応した第１傾斜成型面２５２と、ｆθレンズ１００の第２傾斜面１６２に対応した第２傾斜成型面２６２とを有している。そして、第１傾斜成型面２５２は、その長手方向に対する角度θ１が第２傾斜成型面２６２の角度θ２よりも小さな角度となるように（異なるように）、形成されている。

これにより、第１傾斜成型面２５２付近を流れる溶融樹脂の流動性を向上させることが可能となっている。

また、各成型面Ｆ１，Ｆ２の第１傾斜成型面２５２側には、ｆθレンズ１００の第１フランジ部１５０の長手方向外側の面１５３（図３参照）に対応したフランジ外側成型面２５３が配置されている。そして、このフランジ外側成型面２５３には、溶融樹脂を注入するためのゲートＧが形成されている。

すなわち、第２傾斜成型面２６２よりも角度が小さな第１傾斜成型面２５２側を、溶融樹脂を流入するための入口とすることで、ゲート側の傾斜成型面の角度を大きくする場合に比べ、溶融樹脂がキャビティＣの入口側で滞留することが抑制されている。そのため、レンズ部１１０や第２フランジ部１６０に対応したキャビティＣ２，Ｃ３にまでスムーズに溶融樹脂を行き渡らせることが可能となり、レンズ面精度の向上が図られている。

また、成型面Ｆ２は、ｆθレンズ１００の光軸方向後方（一方）のレンズ面１１２に対応した第１対応面２１２を有し、成型面Ｆ１は、光軸方向前方（他方）のレンズ面１１１に対応した第２対応面２１１を有している。そして、ゲートＧは、図２に示すようなゲート痕部１５４のような断面視矩形の流路として形成され、図５に示すように、その中心Ｇ１（矩形の中心）が、第１傾斜成型面２５２と第１対応面２１２との境界部Ｂよりも、第２対応面２１１側に配置されている。なお、図５に示すように、固定型２００Ａと可動型２００Ｂは、互いに当接する面で型割り面ＰＬを形成している。すなわち、型割り面ＰＬは、リブ部１２０とレンズ部１１０の境目であるリブ部１２０の端面１２１に相当する位置に形成されている。

これにより、ゲートＧの中心Ｇ１で最も流速が速くなる溶融樹脂の流れが、第１傾斜成型面２５２によって阻害されないので、溶融樹脂の流動性の更なる向上が図られている。

さらに、第１傾斜成型面２５２と第１対応面２１２との境界部Ｂは、曲面形状をなしている。曲面形状としては、例えば半径が０．３ｍｍ程度の曲面とすることができる。これにより、境界部Ｂが角張るものに比べ、溶融樹脂の流動性をより高めることが可能となっている。

また、固定型２００Ａには、ｆθレンズ１００の位置決め用の各前面１５１，１６１に対応した２つの平面対応面２５１，２６１が、第２対応面２１１と連続するように一体に形成されている。これにより、ｆθレンズ１００のレンズ面１１１と位置決め用の前面１５１，１６１の位置関係の精度を向上させることが可能となっている。

また、図６に示すように、可動型２００Ｂには、各リブ部１２０に対応した一対の凹状のリブ対応面２２０が形成されている。詳しくは、長手方向に直交する断面視において、可動型２００Ｂのみに凹状のリブ対応面２２０が形成され、固定型２００Ａには、前述した第２対応面２１１と、第２対応面２１１から型割り面ＰＬに向けて延びる側壁対応面２３０のみが形成され、リブを形成するための凹状のリブ対応面はない。これにより、可動型２００Ｂのみにリブ部１２０に対応した凹部が形成され、固定型２００Ａにはリブ部１２０に対応した凹部が形成されないため、固定型２００Ａから可動型２００Ｂを引き離す際に、可動型２００Ｂに成形品が残り易くなっている。

また、可動型２００Ｂの各リブ対応面２２０には、当該リブ対応面２２０から光軸方向（可動型２００Ｂの移動方向）に出没可能となる押出ピン３００が設けられている。詳しくは、押出ピン３００は、長手方向に延びる凹状のリブ対応面２２０の底面において長手方向に所定間隔をあけて複数設けられている。これにより、射出成型後に固まったｆθレンズ１００の各リブ部１２０を押出ピン３００で押圧するので、レンズ面１１１，１１２を押出ピン３００で傷つけることなく、可動型２００Ｂの成型面Ｆ２からｆθレンズ１００を押し出すことが可能となっている。

そして、前述したような金型２００を用いて射出成型することでｆθレンズ１００が成型される。具体的には、図７（ａ）に示すように、まず、固定型２００Ａに対して可動型２００Ｂを動かすことで、各型２００Ａ，２００Ｂを合わせる（第１工程）。

第１工程の後、図７（ｂ）に示すように、各型２００Ａ，２００ＢのキャビティＣ内に溶融樹脂Ｒを流し込んで固めることで、ｆθレンズ１００を成型する（第２工程）。第２工程の後、図８（ａ），（ｂ）に示すように、固定型２００Ａに対して可動型２００Ｂを動かすことで、金型２００を開いてｆθレンズ１００を取り外す（第３工程）。

具体的に、第３工程では、固定型２００Ａから可動型２００Ｂを引き離すと、図８（ａ）に示すように、凹状のリブ対応面２２０が形成されている可動型２００Ｂに、固まったｆθレンズ１００が食いつくため、可動型２００Ｂにｆθレンズ１００を残すことが可能となっている。そして、可動型２００Ｂに残ったｆθレンズ１００は、図８（ｂ）に示すように、そのリブ部１２０が押出ピン３００で押圧されることで、可動型２００Ｂから押し出される。

その後は、ゲートＧに対応した部位を切り取ることで、図２に示すようなｆθレンズ１００が製造されることとなる。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
リブ部１２０に対応した凹部（リブ対応面２２０）がない固定型２００Ａに成形品（ｆθレンズ１００）が残り難く、リブ部１２０に対応した凹部のある可動型２００Ｂに成形品が食いつきやすい状態を作ることができるので、可動型２００Ｂに成形品を残すことができる。

また、本実施形態に係る製造方法によれば、光軸方向前方のレンズ面１１１付近にリブ部が形成されないので、材料が少なくて済み、コストダウンや冷却時間の短縮化を図ることができる。さらには、光軸方向前方のレンズ面１１１がリブ部を形成する際のヒケなどの影響を受けないので、レンズ面１１１の精度を向上させることができる。

ｆθレンズ１００の各リブ部１２０を押出ピン３００で押圧するので、レンズ面１１１，１１２を押出ピン３００で傷つけることなく、可動型２００Ｂの成型面Ｆ２からｆθレンズ１００を取り外すことができる。

平面対応面２５１，２６１が第２対応面２１１と連続するように一体に形成されるので、ｆθレンズ１００のレンズ面１１１と位置決め用の前面１５１，１６１の精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、長手方向中央が両側よりも外側に向けて膨らむ凸形状をなしているレンズ面１１１，１１２を例示したが、本発明はこれに限定されず、長手方向中央が両側よりも内側に向けて凹む凹形状をなしていてもよい。なお、２つのレンズ面の形状は、対称であってもよいし、非対称であってもよい。すなわち、例えば、２つのレンズ面のうち、一方が凸形状をなし、他方が凹形状をなしていてもよい。

前記実施形態では、レンズとしてｆθレンズ１００を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明のレンズは、互いに対向する２つの長尺状のレンズ面を有するレンズであれば特に限定されず、例えば、長尺状のシリンドリカルレンズなどであってもよい。また、前記実施形態では、対向する２つの長尺面を両方ともレンズ面１１１，１１２としたが、本発明はこれに限定されず、２つのうち少なくとも１つの長尺面がレンズ面であればよい。たとえば、一方の面が平面で構成されていても良い。
また、固定型は、成形型において完全に固定されているものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で可動型に対する動きが許容されているものであってもよい。

前記実施形態では、断面視矩形のゲートＧを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば断面視円形や断面視楕円形などのゲートを採用してもよい。
なお、本発明のレンズを成形する方法は、本発明のレンズの形状に対応するキャビティを有する金型に樹脂やガラスなどの材料を注入することで成形する方法であれば、具体的な方法は特に限定されない。

１００ ｆθレンズ
１１０ レンズ部
１１１，１１２ レンズ面
１２０ リブ部
２００ 金型
２００Ａ 固定型
２００Ｂ 可動型
２１１ 第２対応面
２１２ 第１対応面
２２０ リブ対応面
Ｃ キャビティ

Claims (3)

1. 互いに対向する２つの長尺状の長尺面を有し、２つのうち少なくとも１つの長尺面がレンズ特性を有するレンズ面となるレンズ部と、
   前記レンズ部のうち前記長尺面の短手方向両側の位置で長手方向に沿って延びるように形成されるとともに、一方の長尺面から突出し、他方の長尺面から離れるように設けられるリブ部と、を備えたレンズの製造方法であって、
   固定型に対して可動型を動かすことで、各型を合わせる第１工程と、
   各型のキャビティ内に材料を流し込んで固める第２工程と、
   固定型に対して可動型を動かすことで、型を開いてレンズを取り外す第３工程と、を備え、
   可動型として、前記リブ部に対応したリブ対応面と、前記一方の長尺面に対応した第１対応面とを有する型を用い、固定型として、前記他方の長尺面に対応した第２対応面を有する型を用いることを特徴とするレンズの製造方法。
2. 前記可動型には、前記リブ対応面から可動型の移動方向に出没可能となる押出ピンが設けられ、
   前記第３工程の際に、前記押出ピンによって、固まったレンズのリブ部を押圧することで、可動型の成型面からレンズを押し出すことを特徴とする請求項１に記載のレンズの製造方法。
3. 前記他方の長尺面の長手方向両端に隣接して長手方向に沿って延びる２つの位置決め用の平面に対応した２つの平面対応面が、前記第２対応面と連続するように一体に形成された型を前記固定型として用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズの製造方法。
   

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