JP5093280B2

JP5093280B2 - レンズ

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Publication number: JP5093280B2
Application number: JP2010081914A
Authority: JP
Inventors: 康臣治部; 康弘出野; 淳治藤谷
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: US20110242674A1; CN102207561B; CN102207561A; US8345353B2; JP2011215277A

Description

本発明は、長尺状のレンズに関する。

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を備えたレンズが知られている（特許文献１参照）。このようなレンズは、例えば溶融した樹脂を金型内に射出・注入し、冷却・固化することによって形成される。

特開２００９−１８４２４１号公報

ところで、金型で成型したレンズを金型から良好に取り出すために、レンズ部の短手方向両側の側面（長手方向に沿った側面）に、一方のレンズ面から他方のレンズ面に向けて短手方向外側へ一定の抜き勾配で傾斜する平面状の抜き勾配面を形成することがある。しかしながら、このように抜き勾配面を平面状に形成すると、レンズ部の短手方向両側に三角柱状の部位が形成されるので、体積増加を招くといった問題があった。そして、このようにレンズが体積増加してしまうと、射出時間や成形品の冷却時間などが長くなるので、製造時間が長くなってしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、製造時間の短縮化に寄与するレンズを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るレンズは、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、一方の長尺面から離れて設けられるリブ部と、前記一方の長尺面から前記リブ部まで延び、前記リブ部に近付くにつれて前記短手方向外側に所定の抜き勾配で傾斜する傾斜面を含む抜き勾配面とを備え、前記傾斜面が、内側に向けて凹む曲面状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、抜き勾配面の傾斜面が内側に向けて凹む曲面状に形成されているので、抜き勾配面の傾斜面が平面状となるものに比べ、体積を減らすことができる。したがって、射出時間や成形品の冷却時間などを短くすることができ、製造時間の短縮化を図ることができる。

本発明によれば、レンズの製造時間の短縮化を図ることができる。

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（ａ）と、ＩＩＩ−ＩＩＩ線で切った断面図（ｂ）と、ＩＶ−ＩＶ線で切った断面図（ｃ）である。平面部に対応した成型面を有する金型を誇張して示す説明図（ａ）と、平面部に対応した成型面を有さない金型を誇張して示す説明図（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。
ｆθレンズ１００は、その形状に対応するキャビティを有する金型に溶融樹脂を注入し、樹脂を固めることで成形されている。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。

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の両端に設けられるフランジ部１５０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（ａ）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（ａ）に示すように、リブ部１２０は、２つのレンズ面１１１，１１２のうちの一方（光軸方向前方）のレンズ面１１１から離れるとともに、他方のレンズ面１１２から光軸方向後方に突出するように形成されている。

図４（ａ）〜（ｃ）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（図２参照）。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。

フランジ部１５０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、その前面１５１が光軸に直交した位置決め用の平面として形成されている。

図４に示すように、レンズ部１１０のレンズ面１１１とリブ部１２０の端面１２１との間には、レンズ面１１１から端面１２１まで延びる抜き勾配面１３０が形成されている。抜き勾配面１３０は、レンズ面１１１から所定範囲αに亘って形成される平面部１３１と、平面部１３１から端面１２１に近付くにつれて短手方向外側に所定の抜き勾配θで傾斜する傾斜面１３２（βで示す範囲）とを備えている。

そして、傾斜面１３２は、内側に向けて凹む曲面状に形成されている。これにより、抜き勾配面の傾斜面が平面状となるものに比べ、体積を減らすことができるので、射出時間や成形品の冷却時間などを短くすることができ、製造時間の短縮化を図ることが可能となっている。また、金型から成形品を外すときに生じる離型抵抗を減少させることが可能となっている。

また、傾斜面１３２は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の順で示すように、長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて、抜き勾配θが小さくなるように形成されている。ここで、「抜き勾配θ」とは、曲面状の傾斜面１３２の光軸方向後側の端縁付近（後述する曲面状の隅部１４０との接続点）における接線ＴＬと、金型から成形品を抜く方向（光軸方向）に平行となる線ＬＬとのなす角をいう。

ここで、傾斜面１３２の抜き勾配θを長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて徐々に小さくしていっても、レンズ部１１０が長手方向の中央部から両端部に向かう程、光軸方向に短い形状となることから、金型からの成形品の抜きやすさは維持される。すなわち、金型から成形品を外す方向を光軸方向と一致させる場合には、レンズ部１１０の長手方向中央部で傾斜面１３２の抜き勾配θを０（°）に近づけると、光軸方向に長い傾斜面１３２が略０°となることから、傾斜面１３２と金型との離型抵抗が大きくなる。これに対し、本実施形態のように、レンズ部１１０の両端部で傾斜面１３２の抜き勾配θを０°に近づけても、略０°となる傾斜面１３２が光軸方向で短いので、離型抵抗はそれほど大きくならず、金型からの成形品の抜きやすさを維持することが可能となっている。

また、このように両端部に向かうにつれて傾斜面１３２の抜き勾配θを小さくすることで、体積を徐々に小さくすることができるので軽量化を図ることが可能となっている。すなわち、両端部に向かうにつれて傾斜面１３２の抜き勾配θを小さくすることで、金型からの成形品の抜きやすさを維持しつつ、軽量化を図ることが可能となっている。

また、傾斜面１３２と、リブ部１２０の端面１２１（一方のレンズ面１１１側の面）との間には、曲面状に形成される隅部１４０が形成されている。隅部１４０は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の順で示すように、長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて、曲率半径が小さくなるように形成されている。これにより、長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて隅部１４０の体積が小さくなり、更なる軽量化が図られている。

また、平面部１３１は、光軸と平行となる平面状、すなわち抜き勾配θが０（°）に形成されている。このように、レンズ面１１１から所定範囲αの抜き勾配θを０とすることで、図５（ａ）に誇張して示すように、レンズ面１１１以外の部位を形成する金型２００と、レンズ面１１１に対応した成型面２１１を有する入れ子２１０との間に、図５（ｂ）に誇張して示すような隙間Ｄが発生するのを防止することが可能となっている。

ここで、隙間Ｄは、本実施形態のように平面部１３１を設けずに、レンズ面１１１に曲面状の抜き勾配面（傾斜面１３２）を直接繋げた場合に生じる。すなわち、図５（ｂ）の形態では、金型２００と入れ子２１０の寸法誤差により、入れ子２１０の成型面２１１が、抜き勾配面の傾斜面１３２に対応した金型２００の曲面状の成型面２３２の端縁２３２Ａからずれて隙間Ｄが生じるおそれがあるが、本実施形態では、そのような寸法誤差を平面部１３１に対応した成型面２３１で吸収できるので、隙間Ｄの発生を防止することができる。したがって、本実施形態では、レンズ面１１１と抜き勾配面１３０との間の角部にバリが生じるのを防止すること可能となっている。

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。
抜き勾配面１３０の傾斜面１３２が内側に向けて凹む曲面状に形成されているので、体積を減らすことができ、製造時間の短縮化を図ることができる。また、金型から成形品を外すときに生じる離型抵抗を減少させることができる。

傾斜面１３２の抜き勾配θが長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて小さくなるので、金型からの成形品の抜きやすさを維持しつつ、更なる軽量化を図ることができる。

隅部１４０の曲率半径が長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて小さくなるので、長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて隅部１４０の体積を小さくでき、更なる軽量化を図ることができる。

レンズ面１１１から所定範囲を光軸と平行となる平面部１３１としたので、金型２００と入れ子２１０との間に隙間Ｄが発生するのを防止して、レンズ面１１１と抜き勾配面１３０との間の角部にバリが生じるのを防止することができる。

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、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、平面部１３１が、所定の抜き勾配で形成されていてもよい。

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。

１００ｆθレンズ
１１０レンズ部
１１１レンズ面
１２０リブ部
１３０抜き勾配面
１３１平面部
１３２傾斜面
１４０隅部

Claims

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、一方の長尺面から離れて設けられるリブ部と、
前記一方の長尺面から前記リブ部まで延び、前記リブ部に近付くにつれて前記短手方向外側に所定の抜き勾配で傾斜する傾斜面を含む抜き勾配面とを備え、
前記傾斜面が、内側に向けて凹む曲面状に形成されていることを特徴とするレンズ。
前記一方の長尺面は、長手方向両側よりも中央が外側に向けて膨らむ凸曲面であり、
前記傾斜面の抜き勾配は、長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて小さくなることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
前記抜き勾配面と、前記リブ部の前記一方の長尺面側の面との間の隅部は、曲面状に形成され、
前記隅部は、長手方向の中央部から両端部に向かうにつれて、曲率半径が小さくな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。
前記抜き勾配面は、
前記一方の長尺面から所定範囲の抜き勾配が０であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のレンズ。