JP2017043049A - 結像光学素子の製造方法および金型 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1および第2の光学面を有する光学部の外側の非光学面に光軸方向の位置決め用の基準部を正確かつ簡便に備えることができる結像光学素子の製造方法および金型を提供する。【解決手段】光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、前記第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、前記第1の非光学面に設けられ前記光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子、の製造方法であって、前記第1の光学面、前記第1の非光学面、及び前記基準部を第1の鏡面駒により形成する第1の工程と、前記第2の光学面を第2の鏡面駒により形成する第2の工程と、前記第2の非光学面を第1の抱き駒により形成する第3の工程と、を有し、前記第2の鏡面駒と前記第1の抱き駒とは互いに嵌合している【選択図】図1
Description
本発明は結像光学素子の製造方法および金型に関し、電子写真プロセスを有するプリンタ(LBPや多機能プリンタ)、デジタル複写機などに好適なものである。
従来、レーザービームプリンタ(LBP)やデジタル複写機等の光走査装置においては、画像信号に応じてレーザ光源等の光源手段から光変調され出射した光束を、例えばポリゴンミラーから成る光偏向器(偏向手段)により周期的に偏向させている。そして、光偏向器で偏向された光束を、fθ特性を有する結像光学系によって像担持体としての感光体上にスポット状に集光させ、光走査により画像記録を行っている。
近年、結像光学系を構成する長尺光学素子である結像光学素子は、光学金型を用いた射出成形により樹脂で構成されることが多くなっている。樹脂は成形が容易な材料であり、また研削や研磨が必要なガラスに対して製造が容易である。一方、高画質の画像形成のため、光学素子には高い製作精度が求められている。特に、成形時における光学素子の光学面の面形状を精度良く制御することが求められている。
ここで、従来より高い精度が要求される光学面を形成する金型部材である鏡面駒は、その光学面の加工のし易さや管理上、光学面以外の外形形状を形成する金型部材である抱き駒と別体としている。
また、鏡面駒の端部を長手方向(光軸と交差する方向)に広げて、結像光学素子の鍔部(長手方向端部の非光学面部)を形成することで、成形圧付与に対しての金型部材である鏡面駒の強度を向上させることが出来ることが知られている(特許文献1、2)。
しかしながら、近年、高画質の画像形成のため、結像光学素子を光走査装置に組付ける際に、画像不良の一因となる結像光学素子の長手方向を軸とした回転(お辞儀)が小さくなるように、光走査装置に対して略嵌合により組付けて位置を決めようとしている。
その結果、鍔部の光軸方向の寸法(鍔厚)が光走査装置の取付部の幅寸法より大きいと光走査装置の取付部に収まらなくなる。一方、鍔部の光軸方向の寸法(鍔厚)が光走査装置の取付部の寸法より十分に小さいと、鍔部と光走査装置の取付部とのクリアランスで結像光学素子のお辞儀が大きく発生してしまう。そこで、結像光学素子の光軸方向の鍔部の寸法公差を十分小さくする必要が生じてきた。
加えて、この結像光学素子は樹脂の射出成形で成形されるため、金型の設計値に対して成形品が硬化する際の収縮により所望の形状を得ようとするには、複数回の金型補正を行なう必要が出てくる。そのため、従来の成形用金型を用いた成形では、第1および第2の光学面を有する光学部の外側の非光学面に光軸方向の位置決め用の基準部を正確かつ簡便に備えることができなかった。
本発明の目的は、第1および第2の光学面を有する光学部の外側の非光学面に光軸方向の位置決め用の基準部を正確かつ簡便に備えることができる結像光学素子の製造方法および金型を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る製造方法は、光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、前記第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、前記第1の非光学面に設けられ前記光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子、の製造方法であって、前記第1の光学面、前記第1の非光学面、及び前記基準部を第1の鏡面駒により形成する第1の工程と、前記第2の光学面を第2の鏡面駒により形成する第2の工程と、前記第2の非光学面を第1の抱き駒により形成する第3の工程と、を有し、前記第2の鏡面駒と前記第1の抱き駒とは互いに嵌合していることを特徴とする。
また、本発明に係る金型は、光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、前記第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、前記第1の非光学面に設けられ前記光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子、を成形するための金型であって、前記第1の光学面、前記第1の非光学面、および前記基準部を形成するための第1の鏡面駒と、前記第2の光学面を形成すための第2の鏡面駒と、前記第2の非光学面を形成するための第1の抱き駒と、を有し、前記第1の抱き駒と前記第2の鏡面駒は互いに嵌合していることを特徴とする。
本発明によれば、第1および第2の光学面を有する光学部の外側の非光学面に光軸方向の位置決め用の基準部を正確かつ簡便に備えることができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
《第1の実施形態》
(画像形成装置)
図9は、本発明の実施形態に係る結像光学素子を光走査装置の結像光学系に用いた画像形成装置の要部概略図である。本実施形態では、光走査装置により、4ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置を示している。
(画像形成装置)
図9は、本発明の実施形態に係る結像光学素子を光走査装置の結像光学系に用いた画像形成装置の要部概略図である。本実施形態では、光走査装置により、4ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置を示している。
図9において、60はカラー画像形成装置、11は本実施形態に係る結像光学素子としての長尺光学素子を結像光学系として搭載する4つ並んだ光走査装置である。筐体の内部に配置される21、22、23、24は各々像担持体としての感光ドラム31であり、32、33、34は各々現像器であり、51は搬送ベルトである。
図9において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号(コードデータ)が入力する。外部機器52から出力されたこれらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ53によって、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、光走査装置11に入力される。
そして、光走査装置11からは、各画像データに応じて変調された光ビーム41、42、43、44が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム21、22、23、24の感光面が主走査方向(感光ドラムの回転軸方向)に走査される。
本実施形態におけるカラー画像形成装置は、光走査装置11により4ビームを走査し、各々がY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色に対応している。そして、各々平行して感光ドラム21、22、23、24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字している。
このように本実施形態におけるカラー画像形成装置は、光走査装置11により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて被走査面上に形成された静電潜像を、現像器によりトナー像として各々対応する感光ドラム21、22、23、24面上に形成している。そして、その後、転写器により上記現像されたトナー像を被転写材である記録材(シート)に転写(多重転写)して1枚のフルカラー画像を形成している。そして、転写されたトナー像を定着器により上記記録材に定着させている。
外部機器52としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。
(光走査装置)
図5は、光学箱の内部に配置される本実施形態の光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。以下の説明において、主走査方向(y方向)とは偏向手段5の回転軸及び結像光学系の光軸(x方向)に垂直な方向(偏向手段5で光束が偏向走査される方向)で長手方向とも呼ぶ。副走査方向(z方向)とは、偏向手段5の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。また、副走査断面とは、結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。
図5は、光学箱の内部に配置される本実施形態の光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。以下の説明において、主走査方向(y方向)とは偏向手段5の回転軸及び結像光学系の光軸(x方向)に垂直な方向(偏向手段5で光束が偏向走査される方向)で長手方向とも呼ぶ。副走査方向(z方向)とは、偏向手段5の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。また、副走査断面とは、結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。
図5で、1は光源手段であり、半導体レーザより成っている。2は開口絞りであり、光源手段1から出射された発散光束を特定のビーム形状に成形している。3は集光レンズ(アナモフィックレンズ)であり、主走査方向(主走査断面内)と副走査方向(副走査断面内)とで異なる屈折力(パワー)を有している。
これにより、開口絞り2を通過した発散光束を主走査方向では平行光束(もしくは収束光束)、副走査方向では収束光束に変換している。即ち、集光レンズ3は夫々の光束の集光状態を変換する光束変換手段として機能する。尚、光源手段1、開口絞り2、集光レンズ3の各要素は入射光学系Lの一要素を構成している。
入射光学系Lは、光源手段1から出射した複数の光束を後述する偏向手段5の偏向面51に導光している。尚、集光レンズ3を2つの光学素子(コリメータレンズとシリンダーレンズ)より構成しても良い。5は偏向手段としての光偏向器であり、モータより成る駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度(等角速度)で回転している。
6は、結像手段としての集光機能とfθ特性とを有する結像光学系である。結像光学系6は、主走査方向(主走査断面内)と副走査方向(副走査断面内)とで異なるパワーを有する第1、第2の結像レンズ(走査レンズ)である結像光学素子110、120を有している。第1、第2の結像レンズである結像光学素子110、120は、プラスチック材料(樹脂材料)より成り、後述する成形用金型で成形される。そして、光偏向器5の偏向面51によって偏向された画像情報に基づく光束を、被走査面としての感光ドラム面7上(被走査面上)に集光させている。
なお、9は防塵ガラスであり、結像光学系6と被走査面7との間に配置されており、光走査装置内への塵埃の侵入を防いでいる。
本実施形態における光走査装置11(図9)は、タンデム型に4つ設けられ、異なる色相に対応する画像情報を同時に異なる被走査面上に記録する。
(従来の成形用金型、結像光学素子の成形方法および鍔部の補正フロー)
1)成形用金型および結像光学素子の成形方法
図10は、従来の成形用金型の断面図である。図中、101、100は各々凹面の鏡面駒(第1の鏡面駒)、凸面の鏡面駒(第2の鏡面駒)であり、凸面の鏡面駒100は結像光学素子の凹面の光学面を形成し、凹面の鏡面駒101は結像光学素子の凸面の光学面を形成する。
1)成形用金型および結像光学素子の成形方法
図10は、従来の成形用金型の断面図である。図中、101、100は各々凹面の鏡面駒(第1の鏡面駒)、凸面の鏡面駒(第2の鏡面駒)であり、凸面の鏡面駒100は結像光学素子の凹面の光学面を形成し、凹面の鏡面駒101は結像光学素子の凸面の光学面を形成する。
図10における左右の102は各々ライナーであり、その厚みを調節することにより鏡面駒100、101の光軸方向の位置決めを行っている。図10における左右の103Aおよび103Bは各々第1および第2の抱き駒であり、鏡面駒100、101とは別体で光学面(光学部)以外の外形形状(外側形状)を形成している。より具体的には、図10において、第1の鏡面駒101と第2の抱き駒103Bにおいてそれぞれ略嵌合している構成(入れ子構成)を採っている。
104はイジェクターピンであり、抱き駒103Aに設けた貫通穴に配置しており、イジェクターピン104を突き出すことにより成形品(結像光学素子)を金型から離型させている。
図11は、その金型により成形される成形品(結像光学素子)の図である。図中、112、113は各々光学面であり、112は凸面の鏡面駒で形成された凹面、113は凹面の鏡面駒で形成された凸面である。
図11で、111は光軸方向の位置合わせ基準となる基準部であり、凹面光学面112側に形成されており、鍔部の光軸方向の寸法(鍔厚)は基準部111を含んでいる。この基準部111は、図10に示す鏡面駒100の外側の抱き駒103Aにより形成される。
図11で、114はイジェクターピン突出し部であり、成形品を金型から離型させるためにイジェクターピン104で突き出す部分である。成形品(結像光学素子)の基準部111に関しては、従来、長尺光学素子としての結像光学素子の外形寸法として、結像光学素子の光軸方向の基準部111から光学面面頂点までの距離(棚位置)及び、光学面面頂点間の距離(肉厚)を高精度に管理していた。
2)成形用金型における鍔部の補正
上述した従来の成形用金型における鍔部の補正に関しては、以下のような問題があった。
上述した従来の成形用金型における鍔部の補正に関しては、以下のような問題があった。
a)鍔部の光軸方向の寸法(鍔厚)の補正フローが煩雑という問題
ここで、鍔部が設計形状に対して薄い形状となってしまった場合(鍔部を厚くする必要が生じた場合)の金型の鍔部補正フローを図12と図10を用いて説明する。
ここで、鍔部が設計形状に対して薄い形状となってしまった場合(鍔部を厚くする必要が生じた場合)の金型の鍔部補正フローを図12と図10を用いて説明する。
a−1)鍔部を厚くする
金型製作で成形品の鍔部が薄く成形されてしまった場合、先ず凸面側抱き駒103Aの肩部(鍔部を形成する部分)103Xを削る。これにより、鍔部の寸法は狙いの厚さに補正される。
金型製作で成形品の鍔部が薄く成形されてしまった場合、先ず凸面側抱き駒103Aの肩部(鍔部を形成する部分)103Xを削る。これにより、鍔部の寸法は狙いの厚さに補正される。
a−2)棚位置の変化を補正する
しかし、成形品の基準部111(凸面側抱き駒103Aで鍔部に形成)が凹面光学面側にあるため、鍔部の厚さを補正してしまうと棚位置(図10で左側に変位する基準部111から光学面面頂点までの距離)が設計値より長くなってしまう。そこで、次に棚位置を設計値に補正するために凹面光学面を成形する凸面の鏡面駒100側にあるライナー102を薄くし、凸面の鏡面駒100を凸面の鏡面駒100側にあるライナー102に寄せる(図10で左側に変位させる)。これにより、棚位置寸法は狙いの距離(設計値)に補正される。
しかし、成形品の基準部111(凸面側抱き駒103Aで鍔部に形成)が凹面光学面側にあるため、鍔部の厚さを補正してしまうと棚位置(図10で左側に変位する基準部111から光学面面頂点までの距離)が設計値より長くなってしまう。そこで、次に棚位置を設計値に補正するために凹面光学面を成形する凸面の鏡面駒100側にあるライナー102を薄くし、凸面の鏡面駒100を凸面の鏡面駒100側にあるライナー102に寄せる(図10で左側に変位させる)。これにより、棚位置寸法は狙いの距離(設計値)に補正される。
a−3)肉厚の変化を補正する
しかし、1)、2)により肉厚が厚くなってしまう。そこで、次に肉厚を補正するために凹面の鏡面駒101の肩部101Xを削る。そして、凹面の鏡面駒側のライナー102を厚くし凹面の鏡面駒101を凸面の鏡面駒100側に寄せる(図10で左側に変位させる)。これにより、肉厚寸法は狙いの距離(設計値)に補正され、全ての外形寸法は補正されたことになる。
しかし、1)、2)により肉厚が厚くなってしまう。そこで、次に肉厚を補正するために凹面の鏡面駒101の肩部101Xを削る。そして、凹面の鏡面駒側のライナー102を厚くし凹面の鏡面駒101を凸面の鏡面駒100側に寄せる(図10で左側に変位させる)。これにより、肉厚寸法は狙いの距離(設計値)に補正され、全ての外形寸法は補正されたことになる。
このように鍔部を補正するだけにも拘らず、寸法が所望の値になっていた棚位置、肉厚をも再度補正しなければならなくなり、金型補正行為がより煩雑なものになってしまっていた。
b)鏡面駒を削ることに伴う問題
また、次に挙げるような課題も考えられる。鏡面駒は光学面の鏡面性を確保する為に、表面にメッキ処理を施す必要がある。ここで、上述した1−3)で凹面の鏡面駒101の肩部101Xを削る行為が発生すると、鍔部の補正量によっては鏡面駒上に処理するメッキを鍔部の補正を見込んで厚めに施しておく必要がある。しかし、メッキを厚く形成しようとすると、メッキ部に鬆が入ってしまい、厚くても100μm程度しか形成出来ないため、鍔厚補正量にも限りが出てしまっていた。
また、次に挙げるような課題も考えられる。鏡面駒は光学面の鏡面性を確保する為に、表面にメッキ処理を施す必要がある。ここで、上述した1−3)で凹面の鏡面駒101の肩部101Xを削る行為が発生すると、鍔部の補正量によっては鏡面駒上に処理するメッキを鍔部の補正を見込んで厚めに施しておく必要がある。しかし、メッキを厚く形成しようとすると、メッキ部に鬆が入ってしまい、厚くても100μm程度しか形成出来ないため、鍔厚補正量にも限りが出てしまっていた。
c)金型のオーバーホールに伴う問題
また、次に挙げるような課題も考えられる。射出成形用金型はショット数を重ねていくにつれて、高温で可塑化された樹脂から発せられるガスや鏡面駒の表面に塗布された離型剤により鏡面駒の表面が汚れ、成形品の離型性が変化し成形品の光学性能に影響を及ぼしていく。そこで、ショット数に応じ金型のオーバーホールをするために金型を分解する。そして、金型を分解、洗浄後に元通りに組立てる。
また、次に挙げるような課題も考えられる。射出成形用金型はショット数を重ねていくにつれて、高温で可塑化された樹脂から発せられるガスや鏡面駒の表面に塗布された離型剤により鏡面駒の表面が汚れ、成形品の離型性が変化し成形品の光学性能に影響を及ぼしていく。そこで、ショット数に応じ金型のオーバーホールをするために金型を分解する。そして、金型を分解、洗浄後に元通りに組立てる。
その場合、図10に示すように成形品の基準部111を成形する凸面の鏡面駒100側の抱き駒103Aと凸面の鏡面駒100、及び凹面の鏡面駒101側の抱き駒103Bと凹面の鏡面駒101が各々別体である。このため、オーバーホールの都度、高精度に各々の相対的な位置合せをする必要が発生していた。
(本実施形態の成形用金型、結像光学素子の成形方法および鍔部の補正フロー)
1)成形用金型および結像光学素子の成形方法
図1は、本実施形態における第1、第2の結像レンズとして図5に示す結像光学素子110、120を射出成形するための成形用金型の断面図である。第1の結像レンズである結像光学素子110について代表的に示すが、第2の結像レンズである結像光学素子120についても同様である。ここで、本実施形態では、図4に示す第1の光学面113および第2の光学面112の外側に拡大した鍔部110Aを長手方向(図1および図4における上下方向)の端部に備える成形品が形成されるように、成形用金型が構成される。
1)成形用金型および結像光学素子の成形方法
図1は、本実施形態における第1、第2の結像レンズとして図5に示す結像光学素子110、120を射出成形するための成形用金型の断面図である。第1の結像レンズである結像光学素子110について代表的に示すが、第2の結像レンズである結像光学素子120についても同様である。ここで、本実施形態では、図4に示す第1の光学面113および第2の光学面112の外側に拡大した鍔部110Aを長手方向(図1および図4における上下方向)の端部に備える成形品が形成されるように、成形用金型が構成される。
図1で、101は第1の鏡面駒としての凹面を備える鏡面駒、100は第2の鏡面駒としての凸面を備える鏡面駒である。第1の鏡面駒101は結像光学素子110の凸面の光学面である第1の光学面113を、第2の鏡面駒100は凹面の光学面(光軸方向において凸面の光学面と互いに対向する凹面の光学面である第2の光学面112を形成している。図中で左右の102はライナーであり、その厚みを調節することにより鏡面駒100、101の光軸方向の位置決めを行っている。
ここで、図4に示す成形品の鍔部110Aに関し、第1の光学面113の外周に光軸方向における位置決めを行うための基準部111を備える第1の非光学面が設けられ、その外側に非光学面領域114Xが設けられる。基準部111は、それを用いて光軸方向における鍔厚、棚位置、肉厚の寸法が高精度に管理されるものである。また、第2の光学面112の外周に第2の非光学面103Xが設けられる。
本実施形態では、基準部111および基準部11が設けられる第1の非光学面は第1の鏡面駒101(図1)で形成され、第2の非光学面は第1の抱き駒103A(図1)で形成される。また、基準部111を備える第1の非光学面の外側の非光学面領域114X(図4)は、第2の抱き駒103B(図1)で形成される。本実施形態において、基準部111は長手方向の領域を拡大した第1の鏡面駒101で形成しているため、成形品として鍔部の凸面光学面113側に形成されている。
図1および図2B(b)に示す104はイジェクターピンであり、第2の抱き駒103Bに、基準部111を備える第1の非光学面を形成する領域の外側領域104X(成形品の非光学面領域114Xに対応)を断面位置として設けられる。第1の鏡面駒101側の第2の抱き駒103Bに貫通穴を設けてその穴に配置しており、イジェクターピン104を突き出すことにより成形品(結像光学素子)を成形用金型から離型させている。イジェクターピン104は、結像光学素子110の長手方向(図1における上下方向)において基準部111の形成部分より外側に位置されている。
これにより、イジェクターピン104を抱き駒103B内に設けることができ、第1の鏡面駒101内に設ける場合に対し、耐久性のある成形用金型を提供することができる。
図2Aは、上述した成形用金型による結像光学素子の成形方法を説明する図である。第2の鏡面駒100と第1の抱き駒103A、第1の鏡面駒101と第2の抱き駒103Bをそれぞれ結合する調整ビス140A、140Bを回転させることで、それぞれの間隔が微調整可能となっている。
また、図2Bは第2の鏡面駒100が第1の抱き駒103Aに、また第1の鏡面駒101が第2の抱き駒103Bに、それぞれ全体的に略嵌合(本明細書では互いに嵌合と言う)している構成(入れ子構成)を示す図である。図2Bの(a)は第2の鏡面駒100と第1の抱き駒103Aを長手方向に直交する方向から見た図、(b)は第1の鏡面駒101と第2の抱き駒103Bを長手方向に直交する方向から見た図となっている。
図2Aで、可塑化シリンダー44によって溶融された樹脂は、成形機の射出動作によって、スプール45、ランナー18、ゲート17を流動し、結像光学素子形状を形成するキャビティ120に到達する。その後、成形機により設定した所定の保圧力をゲート17が冷却により固化するまで付加させ、その後、十分固化した後に金型から取り出す。
上記成形工程において、凹面光学面を形成する第2の鏡面駒100および凸面光学面を形成する第1の鏡面駒101は、成形圧力が光学面の法線方向に付与されることになる。結像光学素子等の厚肉の光学素子は、ヒケが発生しないように高圧な圧力を必要とし、鏡面駒100、101に付与される圧力はおおよそ80Mpa〜120Mpaとなる。
この高圧な圧力により、凸面光学面を形成する第1の鏡面駒101は鏡面駒端部において、成形圧が付与される方向である光学面の法線方向に見た鏡面駒の肉厚が小さく剛性が足りないと、外側に倒れこんでしまう。そして、鏡面駒と抱き駒の嵌合クリアランスが樹脂ガス等により不安定になると、鏡面駒端部の変形も不安定になり、成形品の光学性能のばらつきを発生させてしまう。
しかしながら、上述したように、第1の鏡面駒101において長手方向(図1における上下方向)の端部は鍔部として外側に拡大している。そのため、鏡面駒端部において成形圧付与される方向である光学面の法線方向に見た鏡面駒の肉厚を十分に保ち、鏡面駒が外側に倒れこんでしまうのを防止できる。これにより、成形品の光学性能のばらつきを低減させることができる。
2)成形用金型における鍔部の補正
上述したように、本実施形態においては、従来の凸面の鏡面駒側の抱き駒で形成していた結像光学素子の基準部111を、長手方向の領域を拡大した第1の鏡面駒101で形成している。ここで、本実施形態の効果に関連し、図3に本実施形態における成形用金型における鍔部の補正フローを示す。
上述したように、本実施形態においては、従来の凸面の鏡面駒側の抱き駒で形成していた結像光学素子の基準部111を、長手方向の領域を拡大した第1の鏡面駒101で形成している。ここで、本実施形態の効果に関連し、図3に本実施形態における成形用金型における鍔部の補正フローを示す。
所望の寸法より薄い鍔厚の結像光学素子(長尺光学素子)が成形される場合、この補正を行うにあたり、まず従来と同様に凸面側の抱き駒103A(第1の抱き駒)の肩部103X(図1)を削る。これにより、鍔部は狙いの厚さに補正される。ここで、従来の金型構成では、成形品の基準部111が凹面光学面側にあるため、鍔部の厚さを補正してしまうと棚位置が長くなってしまっていた。
しかしながら、本実施形態においては、結像光学素子の基準部111を長手方向の領域を拡大した第1の鏡面駒101で形成している。このため、第1の抱き駒103Aの肩部103Xを削り鍔部が狙いの厚さに補正されても棚位置(図1の基準部111から光学面面頂点までの距離)は変化せず金型補正は終了となる。このように従来の成形用金型の構成に対して、本実施形態の成形用金型の構成では、鍔部の補正が非常に簡易なものになる。
また、金型のメンテナンスのため金型を分解する際も、従来は成形品の基準部を成形する凸面の鏡面駒側の抱き駒と凸面の鏡面駒及び凹面の鏡面駒が各々別体であったためオーバーホールの都度、高精度に各々の相対的な位置合せをする必要が生じていた。しかしながら、本実施形態においては、結像光学素子の基準部111を長手方向の領域を拡大した第1の鏡面駒101で形成しているため、基準部111と第1の鏡面駒101との位置合わせが不要になり、メンテナンス性が向上している。
(成形された結像光学素子における基準部の寸法)
図4に、成形用金型で成形された長尺光学素子としての結像光学素子を示す。図中、第1の光学面113は第1の鏡面駒101で形成された凸面、第2の光学面112は第2の鏡面駒100で形成された凹面である。なお、ここで言う凹凸とは長手方向断面内(図4(b)の紙面内、xy面内)における凹凸を表す。
図4に、成形用金型で成形された長尺光学素子としての結像光学素子を示す。図中、第1の光学面113は第1の鏡面駒101で形成された凸面、第2の光学面112は第2の鏡面駒100で形成された凹面である。なお、ここで言う凹凸とは長手方向断面内(図4(b)の紙面内、xy面内)における凹凸を表す。
ここで、光学面同士を結んだ光軸方向の位置に対する基準としての基準部111は、凸部であってその高さh(mm)は、以下の式1を満足することが望ましい。
0.03mm≦h≦0.2mm・・(式1)
この場合、第1の鏡面駒101は、基準部111を形成するための凹部を有し、その凹部の深さh(mm)は、上記の式1を満足することとなる。
0.03mm≦h≦0.2mm・・(式1)
この場合、第1の鏡面駒101は、基準部111を形成するための凹部を有し、その凹部の深さh(mm)は、上記の式1を満足することとなる。
式1の下限を超えると、成形品(結像光学素子)を成形用金型から離型させるためのイジェクターピン104の突き出し部114が成形のばらつきによって盛り上がる。その結果、基準部111より高くなってしまい、光走査装置への取付部に干渉して基準部111が取付部に当接しなくなるため良くない。また、式1の上限を超えると、成形用金型から基準部111が離型する際に、成形品(結像光学素子)の長手方向(図4(b)のy方向)への収縮により、基準部111が成形用金型に引っかかり所謂メクレが発生してしまう為良くない。
本実施形態においては、基準部111は高さhが0.1mmの凸形状であり、基準部111が形成される結像光学素子の鍔部110A(図4(b))の中で光軸方向に最も突出している。また、本実施形態の形状は図4(b)、(c)に示すように直方体であるが、それに限らず短辺が円弧のトラック形状でも良い。
(成形された結像光学素子の光走査装置への取付)
図6は、成形された結像光学素子110の光走査装置に対する取付けを行う取付部の図である。光走査装置の筐体上に結像光学素子110の取付部80があり、この取付部80に対して結像光学素子110の基準部111が光軸方向に当接するように位置決めされる。そして、この後、接着により若しくはバネを用いて、結像光学素子110は取付部80に固定される。
図6は、成形された結像光学素子110の光走査装置に対する取付けを行う取付部の図である。光走査装置の筐体上に結像光学素子110の取付部80があり、この取付部80に対して結像光学素子110の基準部111が光軸方向に当接するように位置決めされる。そして、この後、接着により若しくはバネを用いて、結像光学素子110は取付部80に固定される。
また、本実施形態の成形用金型で成形された結像光学素子110は、鍔部の寸法公差が十分小さく抑え込まれている。このため、結像光学素子110の鍔部の凹面光学面側に結像光学素子110のお辞儀防止のリブ81(図6)を立てることで、結像光学素子110の固定前のお辞儀(結像光学素子の長手方向を軸とした回転)を最小限に抑えることが出来る。
(成形された結像光学素子の成形度)
本実施形態において、成形された長尺光学素子としての結像光学素子は、図4(b)に示すように、光軸方向に離間し光軸方向に交差する方向に長尺な形状の第1の光学面113および第2の光学面112を備える光学部を有する。そして、光軸方向に交差する方向で第1の光学面の外側に第1の面(101X)、および第2の光学面の外側に第2の面(103X)を備える鍔部110Aを有する。また、第1の面に設けられ光軸方向の位置決めが行われる基準部111を有する。そして、第1の光学面113、基準部111、基準部111が設けられる非光学面が同じ鏡面駒である第1の鏡面駒101で形成される。
本実施形態において、成形された長尺光学素子としての結像光学素子は、図4(b)に示すように、光軸方向に離間し光軸方向に交差する方向に長尺な形状の第1の光学面113および第2の光学面112を備える光学部を有する。そして、光軸方向に交差する方向で第1の光学面の外側に第1の面(101X)、および第2の光学面の外側に第2の面(103X)を備える鍔部110Aを有する。また、第1の面に設けられ光軸方向の位置決めが行われる基準部111を有する。そして、第1の光学面113、基準部111、基準部111が設けられる非光学面が同じ鏡面駒である第1の鏡面駒101で形成される。
これにより、第1の光学面113、基準部111、基準部が設けられる非光学面は、射出成形における同じ成形度を有する。
(本実施形態の効果)
このように、本実施形態では、鏡面駒の端部を長手方向に広げて結像光学素子の鍔部の一部を形成する成形用金型において、鍔部の補正作業の簡略化及び、メンテナンス性を向上させることが出来る。
このように、本実施形態では、鏡面駒の端部を長手方向に広げて結像光学素子の鍔部の一部を形成する成形用金型において、鍔部の補正作業の簡略化及び、メンテナンス性を向上させることが出来る。
《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態において第1の実施形態と異なる点は、イジェクターピン突出し部を凸面鏡面駒側の抱き駒に設けた点である。その他の構成及び光学的作用は、第1の実施形態と同様であり、これにより同様の効果を得ている。図7は本実施形態の成形用金型の断面図、図8は本実施形態の成形用金型で成形された結像光学素子の図である。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態において第1の実施形態と異なる点は、イジェクターピン突出し部を凸面鏡面駒側の抱き駒に設けた点である。その他の構成及び光学的作用は、第1の実施形態と同様であり、これにより同様の効果を得ている。図7は本実施形態の成形用金型の断面図、図8は本実施形態の成形用金型で成形された結像光学素子の図である。
本実施形態では、第1の実施形態で第2の抱き駒103B(図1)に設けていたイジェクターピン104を第1の抱き駒103A(図7)に設けることで、基準部111を更に結像光学素子の長手方向端部に設けることが可能となる。即ち、
イジェクターピン104に制約されずに基準部111を形成できる。その結果、長手方向に2つ設けられる基準部111の高さが相対的にずれた場合においても、基準部111同士を極力長手方向に離間させることにより、結像光学素子を光走査装置に固定する際に光学面の主走査断面内の傾きを小さく抑えることが出来る。
イジェクターピン104に制約されずに基準部111を形成できる。その結果、長手方向に2つ設けられる基準部111の高さが相対的にずれた場合においても、基準部111同士を極力長手方向に離間させることにより、結像光学素子を光走査装置に固定する際に光学面の主走査断面内の傾きを小さく抑えることが出来る。
また、図7において、第2の鏡面駒100により形成された凹面光学面112が成形時に収縮することにより第2の鏡面駒100に張り付く可能性があるため、イジェクターピン104による突出しを凹面光学面112側で行うことで離型が安定する。
なお、図8(a)に示すイジェクターピン突出し部114は,これに限らず第2の鏡面駒100内に設けてもよい。この場合、成形用金型の耐久性は低下するが、結像光学素子の長手方向(図8(b)のy方向)のサイズを短くできるメリットがある。
(長尺光学素子の製造方法)
長尺光学素子である結像光学素子として、製造される結像光学素子を以下に示す。光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、第1の非光学面に設けられ光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子である。
長尺光学素子である結像光学素子として、製造される結像光学素子を以下に示す。光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、第1の非光学面に設けられ光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子である。
そして、製造方法は、第1の光学面、第1の非光学面、及び基準部を第1の鏡面駒101により形成する第1の工程と、第2の光学面を第2の鏡面駒100により形成する第2の工程と、第2の非光学面を抱き駒103Aにより形成する第3の工程と、を有する。ここで、抱き駒103Aと第2の鏡面駒100はそれぞれ嵌合されている。
100・・第1の鏡面駒、101・・第2の鏡面駒、103B・・第1の抱き駒
Claims (22)
- 光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、前記第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、前記第1の非光学面に設けられ前記光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子、の製造方法であって、
前記第1の光学面、前記第1の非光学面、及び前記基準部を第1の鏡面駒により形成する第1の工程と、
前記第2の光学面を第2の鏡面駒により形成する第2の工程と、
前記第2の非光学面を第1の抱き駒により形成する第3の工程と、を有し、
前記第2の鏡面駒と前記第1の抱き駒とは互いに嵌合していることを特徴とする製造方法。 - 前記第1の鏡面駒、前記第2の鏡面駒、及び前記第1の抱き駒により、樹脂材料を射出成形することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1の光学面は凸面であり、前記第2の光学面は凹面であることを特徴とした請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記基準部として凸部が成形されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記凸部の高さh(mm)は、以下の式を満足することを特徴とする請求項4に記載の製造方法。
0.03mm≦h≦0.2mm - 前記第1の非光学面の外側領域を前記第1の鏡面駒と嵌合される第2の抱き駒により形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第1および第2の鏡面駒、前記第1の抱き駒とは別に設けられる金型部材により、前記結像光学素子を金型から離型させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記別に設けられる金型部材は前記第1の非光学面の外側領域に配置されることを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
- 前記別に設けられる金型部材は、前記第1の非光学面の外側領域で前記第1の鏡面駒と嵌合される第2の抱き駒に配置されることを特徴とする請求項8に記載の製造方法。
- 前記別に設けられる金型部材は前記第1の抱き駒に配置されることを特徴とする請求項8に記載の製造方法。
- 光軸方向において互いに対向し第1の方向に長尺な第1及び第2の光学面と、前記第1及び第2の光学面の夫々の外周に設けられる第1及び第2の非光学面と、前記第1の非光学面に設けられ前記光軸方向における位置決めを行うための基準部と、を有する結像光学素子、を成形するための金型であって、
前記第1の光学面、前記第1の非光学面、および前記基準部を形成するための第1の鏡面駒と、
前記第2の光学面を形成すための第2の鏡面駒と、
前記第2の非光学面を形成するための第1の抱き駒と、を有し、
前記第2の鏡面駒と前記第1の抱き駒とは互いに嵌合していることを特徴とする金型。 - 前記第1の鏡面駒は、前記第1の光学面を形成するための凹面を有し、前記第2の鏡面駒は前記第2の光学面を形成するための凸面を有することを特徴とする請求項11に記載の金型。
- 前記第1の鏡面駒は、前記基準部を形成するための凹部を有することを特徴とする請求項11または12に記載の金型。
- 前記凹部の深さh(mm)は、以下の式を満足することを特徴とする請求項13に記載の金型。
0.03mm≦h≦0.2mm - 前記第1の非光学面の外側領域を形成するための前記第1の鏡面駒と嵌合される第2の抱き駒を有することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の金型。
- 前記第1および第2の鏡面駒、前記抱き駒とは別に前記結像光学素子を金型から離型させるための金型部材を有することを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載の金型。
- 前記離型させるための金型部材は前記第1の非光学面の外側領域に配置されることを特徴とする請求項16に記載の金型。
- 前記離型させるための金型部材は、前記第1の非光学面の外側領域を形成するために前記第1の鏡面駒と嵌合される第2の抱き駒に配置されることを特徴とする請求項17に記載の金型。
- 前記離型させるための金型部材は前記第1の抱き駒に配置されることを特徴とする請求項17に記載の金型。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の製造方法により製造された結像光学素子と、光束を偏向して被走査面を前記第1の方向に光走査する偏向器と、を光学箱の内部に固定する工程を有することを特徴とする光走査装置の製造方法。
- 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の製造方法により製造された光走査装置と、
被走査面上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、
現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、
転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、
を筐体の内部に配置する工程を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の製造方法により製造された光走査装置と、外部機器から出力されたコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を筐体の内部に配置する工程を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法。
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