JP5503139B2 - 光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
光走査装置で使用される。光学素子は成形用金型を用いて射出成形にて製造される。本発明は大別して第1、第2発明を有する。第1、第2発明の製造方法は次の各工程を有する。
(A−1)イニシャル成形工程
光学素子の光学機能面に一定の形状誤差が安定して形成されるように成形条件を設定する。
光学素子における全ての光学機能面の形状を測定し、測定結果に最も近くなる光学機能面の曲面モデルを決定する。
形状近似工程で求められた曲面モデルの光学機能面の形状と設計値の光学機能面の形状との差異を低減するように、全ての光学機能面において成形用金型の光学機能面に対応する鏡面駒の形状を補正加工する。
第1の補正工程で得られた鏡面駒により射出成形された光学素子を使用時と同じ配置の評価装置内に取り付け、像面において複数像高の光軸方向の焦点ずれ量を測定する。
光学機能面の非球面係数を微小変化させた状態で光学モデルによる光線追跡を行い、複数像高における光軸方向の焦点ずれ量の変化量を求め、各非球面係数の変化に対する焦点ずれ量の敏感度を算出する。
算出された敏感度を用いて、焦点ずれ量測定工程で測定された焦点ずれ量に一致するように1以上の光学機能面の非球面係数を再設計する。
前記再設計を行なった光学機能面において、再設計工程で求められた非球面係数と設計値の非球面係数との差異を反映させて、光学機能面の成形用金型に対応する鏡面駒の形状を補正加工する。
第2の補正工程で得られた鏡面駒により射出成形された光学素子を焦点ずれ量測定工程で評価した結果が規格に入っている場合は、第2の補正工程で得られた鏡面駒で射出成形を行う。
(B−1)イニシャル成形工程
光学素子の光学機能面に一定の形状誤差が安定して形成されるように成形条件を設定する。
光学素子における全ての光学機能面の形状を測定し、測定結果に最も近くなる光学機能面の曲面モデルを決定する。
射出成形された光学素子を使用時と同じ配置である評価装置内に取り付け、像面において複数像高の光軸方向の焦点ずれ量を測定する。
形状近似工程で得られた曲面モデルより非球面係数を用いた光学シミュレーションで光学系の性能を評価する。
光学機能面の非球面係数を微小変化させた状態で光学モデルによる光線追跡を行い、複数像高における光軸方向の焦点ずれ量の変化量を求め、各非球面係数の変化に対する焦点ずれ量の敏感度を算出する。
評価工程で得られた焦点ずれ量と焦点ずれ量測定工程で得られた焦点ずれ量を計算した結果との差分が規格より外れている場合は、差分が小さくなるように1以上の光学機能面の形状を敏感度により新たに再設計する。
形状近似工程および再設計工程で求められた形状と設計値の形状との差異を反映させて、全ての光学機能面において成形用金型の光学機能面に対応する鏡面駒の形状を補正加工する。
補正工程で得られた鏡面駒により射出成形された光学素子を焦点ずれ量測定工程で評価した結果が規格に入っている場合は、補正工程で得られた鏡面駒で成形を行う。
図2は本発明の光学素子の製造方法で製造した光学素子を有する光走査装置の実施例1の主走査断面図である。
1.光学機能面に局所的な歪み(ヒケ)が発生しない、
2.複屈折によるスポット肥大が発生しない、
3.取り個数すべてのキャビティで光学機能面の形状がほぼ同一、
4.異なる日時に成形しても光学機能面の形状がほとんど変わらない、
等ということを意味している。
副走査方向(光軸を含み主走査方向に対して直交する方向)と対応する子線方向が、
(但し、c0は光軸上の子線曲率、B2、B4、B6、B8は係数)
で表される形状である。
次に副走査方向断面におけるニュートン本数誤差をフィッティングするために以下に示す関数を用いる。但し、cΔは光軸上の子線曲率誤差、F2、F4、F6、F8は係数である。
(式6)において、FT(X)はF(X)の転置行列であり、ΔXTは各変数の変動量ΔXの転置行列である。またρは非線形補正量を制御するパラメータでありダンピングファクタと呼ばれている。評価関数F(X)をX=X0近傍で1次までのTaylor展開を行うと、以下のようになる。
ただし、Iは単位行列である。そして、(式9)をΔXについて解くと、以下のようになる。
今まで述べてきたことを踏まえて、具体的な再設計について図8のフローを用いて説明する。まず、走査レンズの光学機能面における特定の1面について、先に述べた(式1)および(式2)の係数を単独に微小量(設計値における係数の1/1000程度)だけに変化させたレンズ形状を作成する。
c’’0=c0−cΔ、
図19は本発明の光学素子の製造方法の実施例2のフローチャートである。実施例1ではイニシャル成形品について形状測定のみ行い設計値に対する形状誤差を修正するように鏡面駒を修正していた。
1.光学機能面の形状が設計値からずれていることの影響、
2.レンズ内部による影響
の2つの原因をもっている。
図20は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。同図において、符号104は画像形成装置を示す。
図21は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態は、光走査装置を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面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である。図21において、360はカラー画像形成装置である。311,312,313,314は各々実施形態に示したいずれかの構成を有する光走査装置、341,342,343,344は各々像担持体としての感光ドラム、321,322,323,324は各々現像器、351は搬送ベルトである。
2.開口絞り
3.集光レンズ(コリメーターレンズ)
4.シリンドリカルレンズ
5.偏向手段(ポリゴンミラー)
6.走査光学系(fθレンズ)
7.防塵ガラス
8.被走査面(感光体ドラム)
10.CCDカメラ
Claims (7)
- 光走査装置で使用される光学素子の製造方法であって、
光学機能面に一定の形状誤差が安定して形成されるような成形条件の下で、鏡面駒を用いて光学素子を射出成形するイニシャル成形工程と、
前記イニシャル成形工程で得られた前記光学素子の全ての光学機能面の形状を測定し、測定結果に最も近い光学機能面の曲面モデルを求める近似工程と、
前記近似工程で求められた前記曲面モデルの光学機能面の形状と設計値の光学機能面の形状との差異を低減するように、前記光学素子の光学機能面に対応する前記鏡面駒の形状を補正加工する第1の補正工程と、
前記第1の補正工程で補正加工された前記鏡面駒により射出成形された光学素子を、前記光走査装置での使用時と同じ光学配置の評価装置内に取り付け、複数像高に対して光軸方向における像面からの焦点ずれ量を測定する測定工程と、
焦点ずれ量が前記測定工程で測定された前記焦点ずれ量に一致するような光学モデルに基づいて、光学素子の1以上の光学機能面の非球面係数を再設計する再設計工程と、
前記再設計工程で求められた非球面係数と設計値の非球面係数との差異を反映させて、前記再設計工程で再設計された光学機能面に対応する前記鏡面駒の形状を補正加工する第2の補正工程と、
前記第2の補正工程で補正加工された前記鏡面駒により射出成形された光学素子を前記測定工程と同様に測定した結果が規格に入っている場合に、前記鏡面駒を用いて射出成形を行う本成形工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記再設計工程において、前記光学素子の1以上の光学機能面の非球面係数を微小変化させて光学モデルにより光線追跡を行い、前記複数像高に対する光軸方向における像面からの焦点ずれ量の変化量を求め、前記非球面係数の変化に対する前記焦点ずれ量の敏感度を算出し、該敏感度を用いて前記非球面係数を再設計することを特徴とする請求項1に記載の光学素子の製造方法。
- 前記第2の補正工程で補正加工された前記鏡面駒により射出成形された光学素子を前記測定工程と同様に測定した結果が規格より外れている場合は、前記測定工程、前記再設計工程、前記第2の補正工程、を繰り返すことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子の製造方法。
- 光走査装置で使用される光学素子の製造方法であって、
光学機能面に一定の形状誤差が安定して形成されるような成形条件の下で、鏡面駒を用いて光学素子を射出成形するイニシャル成形工程と、
前記イニシャル成形工程で得られた前記光学素子の光学機能面の形状を測定し、測定結果に最も近い光学機能面の曲面モデルを求める近似工程と、
前記光学素子を前記光走査装置での使用時と同じ光学配置の評価装置内に取り付け、複数像高に対して光軸方向における像面からの焦点ずれ量を測定する測定工程と、
前記近似工程で求められた前記曲面モデルを用いた光学シミュレーションで得られた光学モデルにおける焦点ずれ量を評価する評価工程と、
前記評価工程で得られた焦点ずれ量と前記測定工程で得られた焦点ずれ量との差分が規格より外れている場合に、前記差分が小さくなるように光学素子の1以上の光学機能面の形状を再設計する再設計工程と、
前記再設計工程で求められた形状と設計値の形状との差異を反映させて、前記光学素子の全ての光学機能面に対応する前記鏡面駒の形状を補正加工する補正工程と、
前記補正工程で補正加工された前記鏡面駒により射出成形された光学素子を前記測定工程と同様に測定した結果が規格に入っている場合に、前記鏡面駒を用いて射出成形を行う本成形工程と、を有することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記再設計工程において、前記光学素子の1以上の光学機能面の非球面係数を微小変化させて光学モデルにより光線追跡を行い、前記複数像高に対する光軸方向における像面からの焦点ずれ量の変化量を求め、前記非球面係数の変化に対する前記焦点ずれ量の敏感度を算出し、該敏感度を用いて前記非球面係数を再設計することを特徴とする請求項4に記載の光学素子の製造方法。
- 前記補正工程で補正加工された前記鏡面駒により射出成形された光学素子を、前記測定工程と同様に測定した結果が規格より外れている場合は、前記測定工程、前記再設計工程、前記補正工程、を繰り返すことを特徴とする請求項4又は5に記載の光学素子の製造方法。
- 前記第1の補正工程で補正加工された前記鏡面駒により射出成形された光学素子の光学機能面の形状を測定し、測定結果が規格より外れている場合は、前記再設計工程において、該測定結果に最も近い光学機能面の曲面モデルを求め、該曲面モデルを用いた光学シミュレーションで得られた光学モデルにおける焦点ずれ量と前記測定工程で得られた焦点ずれ量との差分が小さくなるように、光学素子の1以上の光学機能面の形状を再設計することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子の製造方法。
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