JP6079186B2 - 走査レンズ - Google Patents

Description

本発明は、樹脂によって成形された走査レンズに関する。

従来、走査レンズとして、光学面が主走査方向において、凸部と凹部が連続して並ぶ曲面となるように形成されたレンズ部を備えたものがある。このような走査レンズにおいて、レンズ部の副走査方向両側に、光学面よりも光軸方向に突出するリブ部を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的に、この走査レンズでは、リブ部が主走査方向に延びており、光学面からのリブ部の突出量が、主走査方向において、略均一になっている。これにより、レンズ面の保護および金型からの取り出し、すなわち離型時の変形を抑制することが可能となっている。

特開２００５−４２０８号公報

ところが、走査レンズに上述した技術におけるリブ部のような突出した形状を設けると、金型に樹脂を注入して走査レンズを成形したとき、金型から取り出すときの抵抗、すなわち離型抵抗が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、リブ部を設けた場合でも、離型抵抗を低減することができる走査レンズを提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の走査レンズは、樹脂によって成形された走査レンズであって、光学面を有し、主走査方向に長尺状に形成されたレンズ部と、レンズ部の副走査方向両側に設けられ、主走査方向に延びるリブ部と、を備えている。
光学面は、主走査方向において、凸部と凹部が連続して並ぶ曲面となるように形成されている。
そして、リブ部は、少なくとも凸部のいずれかの位置に対応する第１位置および凹部の底部に対応する第２位置において、光学面よりも光軸方向における一方側へ突出し、リブ部の第１位置および第２位置での光学面からの突出量は、それ以外のいずれかの位置での突出量よりも大きい。

このように構成された走査レンズによれば、離型時に変形しやすい凸部のいずれかの位置および凹部の底部に対応する位置で、リブ部の光学面に対する突出量が大きく、変形しにくいその他の部分では、リブ部の光学面に対する突出量が小さくなっているので、離型時の変形を抑制することが可能であるとともに、離型抵抗を低減することができる。

そして、前記した走査レンズにおいて、リブ部は、第１位置および第２位置以外の少なくとも一部に、光軸方向において光学面よりも凹んだ部分を有することが望ましい。

このように構成された走査レンズによれば、離型時に変形しにくい部分に、光学面から突出した部分を設けていないので、離型抵抗をより低減することができる。

また、前記した走査レンズにおいて、リブ部は、凹部に対応する位置に、当該リブ部の光学面側の端面から突出する突出部を有し、リブ部の凸部に対応する位置の光軸方向における前記一方側の面と突出部とに接する平面は、光学面よりも外側に位置していることが望ましい。

このように構成された走査レンズによれば、レンズを光学面が下になるように置いたときに、レンズを置いた面に光学面が接触しないので、光学面が傷つくのを抑制することができる。

また、前記した走査レンズにおいて、リブ部の光軸方向における前記一方側の面は、成形時にエジェクタピンによって突かれることで形成されたエジェクタピン痕を有していてもよい。

そして、前記した成形時にエジェクタピンによって突かれる走査レンズにおいて、レンズ部は、主走査方向の中央部で光軸方向の厚みが厚くなっており、リブ部の光軸方向における前記一方側の面は、中央部に対応する位置で、主走査方向に沿った直線状に形成されていることが望ましい。

離型時には、レンズ部の厚みのある部分は、光軸方向に真っ直ぐに突き出すのが望ましい。このように構成された走査レンズによれば、厚みのあるレンズ部の主走査方向の中央部を、離型時に光軸方向に真っ直ぐに突き出すことができる。

本発明によれば、離型時に変形しやすい凸部のいずれかの位置および凹部の底部に対応する位置で、リブ部の光学面に対する突出量が大きく、変形しにくいその他の部分では、リブ部の光学面に対する突出量が小さくなっているので、離型時の変形を抑制することが可能であるとともに、離型抵抗を低減することができる。

本発明の実施形態に係る走査レンズを備えた光走査装置を示す斜視図である。 走査レンズを上方から見た図（ａ）と、前方から見た図（ｂ）である。 走査レンズを上下方向に直交する断面で切った断面図である。 図３のＩ−Ｉ断面図（ａ）と、図３のＩＩ−ＩＩ断面図（ｂ）と、図３のＩＩＩ‐ＩＩＩ断面図（ｃ）である。 走査レンズの左半分を示す拡大断面図である。 走査レンズを製造するための金型を示す断面図（ａ）と、図６（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面図（ｂ）である。 下型から走査レンズを取り外した状態を示す断面図である。

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走査レンズを備えた光走査装置の概略構成について簡単に説明した後、走査レンズの詳細な構成について説明する。

図１に示すように、光走査装置１は、光源の一例としての半導体レーザ２と、開口絞り３と、カップリングレンズ４と、ポリゴンミラー５と、走査レンズ６と、走査レンズ６などの光学部品が固定されるフレーム１０とを主に備え、半導体レーザ２から出射されたレーザ光を図示せぬ感光体ドラムの被走査面にスポット状に集光し、被走査面を走査するように構成されている。

開口絞り３は、略矩形状の開口を有する板状の部材であり、半導体レーザ２から出射されたレーザ光の主走査方向および副走査方向の幅を規定する。
カップリングレンズ４は、開口絞り３を通過したレーザ光を主走査方向に略平行の光束に変換するとともに、ポリゴンミラー５上において副走査方向に結像させるレンズである。

ポリゴンミラー５は、４つのミラー面５Ａが回転軸５Ｂから等距離に配置された部材であり、回転軸５Ｂを中心に一定速度で回転することで、カップリングレンズ４を通過したレーザ光を反射して主走査方向に偏向する。

走査レンズ６は、ポリゴンミラー５で偏向されたレーザ光が通過するレンズである。この走査レンズ６は、レーザ光を主走査方向および副走査方向（主走査方向および光軸方向に直交する方向）に収束または屈折させることで、レーザ光を被走査面上にスポット状に結像するとともに、ポリゴンミラー５のミラー面５Ａの面倒れを補正する。また、走査レンズ６は、ポリゴンミラー５により等角速度で偏向されたレーザ光を、被走査面上に等速度で走査するようなｆθ特性を有している。

なお、以下の説明では、便宜上、走査レンズ６の光軸方向を前後方向とも称し、主走査方向を左右方向とも称し、副走査方向を上下方向とも称することとする。

＜走査レンズ６の構成＞
次に、走査レンズ６の構成を詳細に説明する。
図１および図２に示すように、走査レンズ６は、樹脂によって成形された走査レンズであって、主に、左右方向に長尺状に形成されたレンズ部６１と、レンズ部６１の左右方向の両端に設けられる一対のフランジ部６２と、レンズ部６１およびフランジ部６２の上下両側に左右方向に延びるように設けられる一対のリブ部６３とを備えている。

図３に示すように、レンズ部６１は、左右方向の中央部で光軸方向の厚みが厚くなっており、左右方向の両端部は、左右方向外側に向けて先細となるように形成されている。レンズ部６１は、後面が、前述したポリゴンミラー５で反射されたレーザ光が入射される第１光学面６１Ａとなっており、前面が、レーザ光を感光体ドラムへ向けて出射する第２光学面６１Ｂとなっている。

第１光学面６１Ａは、上下方向から見て、左右方向の中央部が前後方向外側に向けて凸となる略断面視円弧状に形成されている。第２光学面６１Ｂは、上下方向から見て、左右方向の中央部が前後方向内側に向けて凹む凹部Ｂ１となり、当該凹部Ｂ１の左右両側の部位が前後方向外側に向けて凸となる一対の凸部Ｂ２となっている。つまり、第２光学面６１Ｂは、左右方向において、凸部Ｂ２と凹部Ｂ１が連続して並ぶ曲面となるように形成されている。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１光学面６１Ａは、左右方向に直交する断面で切ったときの断面形状が、上下方向の中央部が前後方向内側に向けて凹となる略断面視円弧状に形成されている。第２光学面６１Ｂは、左右方向に直交する断面で切ったときの断面形状が、上下方向の中央部が前後方向外側に向けて凸となる略断面視円弧状に形成されている。

走査レンズ６の上下方向の側面のうち、パーティングラインＰＬよりも後面側、すなわち第１光学面６１Ａ側の側面である第１側面Ｘ１は、パーティングラインＰＬから第１光学面６１Ａ側に向かうにしたがって、走査レンズ６の上下方向の厚みが小さくなるよう、光軸に平行な直線Ｌ１とのなす角θ１で傾斜している。一方、パーティングラインＰＬよりも前面側、すなわち第２光学面６１Ｂ側のリブ部６３の側面である第２側面Ｘ２は、パーティングラインＰＬから第２光学面６１Ｂ側に向かうにしたがって走査レンズ６の上下方向の厚みが小さくなるよう、光軸に平行な直線Ｌ１とのなす角θ２で傾斜している。また、θ１＞θ２となっており、金型を分離したときに第１光学面６１Ａ側が金型から離れるようになっている。

図３に示すように、レンズ部６１の左右方向の両端部には、フランジ部６２が一体に形成されている。フランジ部６２は、レンズ部６１の両端部から左右方向外側に向かうにつれて、前後方向の幅が徐々に広がるように形成されている。つまり、レンズ部６１とフランジ部６２の境界部分は、他の部分よりも幅狭となるくびれ形状となっている。

そして、レンズ部６１および各フランジ部６２の上下両側には、一方のフランジ部６２の左右方向外側の端面６２Ａから他方のフランジ部６２の左右方向外側の端面６２Ｂまで延びる一対のリブ部６３が一体に形成されている。これにより、レンズ部６１および各フランジ部６２の変形、特に、くびれ形状部分の変形を、リブ部６３によって抑えることが可能となっている。

一対のリブ部６３は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれ同じ形状に形成されており、その後面が、左右方向に延び、かつ、前後方向に直交した平面状に形成されるとともに、その前面が左右方向の中央部が前後方向外側に向けて凸となるような形状に形成されている。そして、リブ部６３の後面の縁には、金型の合わせ目に対応したパーティングラインＰＬが左右方向に延びるように形成されている（図４参照）。

リブ部６３は、左右方向の中央部において左右方向に延びるように形成される幅広部６３Ａと、幅広部６３Ａの左右方向の両端部から左右方向外側に向かうにつれて徐々に幅狭となる一対の傾斜部６３Ｂと、各傾斜部６３Ｂの左右方向外側の端部から左右方向外側に延びる幅狭部６３Ｃとを有している。

幅広部６３Ａの前面（光軸方向における一方側の面）は、左右方向に沿った直線状に形成されており、第２光学面６１Ｂの左右方向における中心Ｃを基準に略左右対称な形状を有している。幅広部６３Ａは、左右方向の中央部、すなわち、第２光学面６１Ｂの凹部Ｂ１に対応する位置に、前方に向けて突出する突出部の一例としての第１位置決め部６３Ｄが形成されている。この第１位置決め部６３Ｄは、図１に示すフレーム１０に形成される位置決め凹部１１に嵌合されるようになっており、これにより、走査レンズ６がフレーム１０に対して左右方向に位置決めされている。

傾斜部６３Ｂの前面は、左右方向に対して斜め、詳しくは、幅狭部６３Ｃの前面から前方に向かうにつれて左右方向内側に傾斜するように形成されている。

幅狭部６３Ｃの前面は、左右方向に沿って形成されている。幅狭部６３Ｃの上下方向外側の面には、上下方向外側に突出する第２位置決め部６３Ｅが形成されている。第２位置決め部６３Ｅは、前方に向かうにつれて左右方向の幅が徐々に狭くなる先細形状となっており、その先端は、略円弧状に形成されている。そして、この第２位置決め部６３Ｅは、図１に示す上方に開口した箱状のフレーム１０の底部１２に接触するようになっており、これにより、走査レンズ６がフレーム１０に対して上下方向に位置決めされている。

なお、走査レンズ６の前後方向の位置決めは、フレーム１０に形成された位置決め用リブ１３に向けてフランジ部６２をフレーム１０に一体に形成された樹脂バネ１４で押圧し、当該位置決め用リブ１３にフランジ部６２の後面を接触させることで行っている。

そして、リブ部６３は、図３および図４（ａ）に示すように、凹部Ｂ１に対応する部分（後述する中央部Ｄ１）と、第２光学面６１Ｂの凸部Ｂ２に対応する部分の一部（後述する角部Ｄ２）が、第２光学面６１Ｂよりも前方へ突出し（図４（ａ），（ｂ）参照）、その他の部分が、第２光学面６１Ｂよりも後方に凹んでいる（図４（ｃ）参照）。

具体的には、図５に示すように、幅広部６３Ａは、第２光学面６１Ｂの凹部Ｂ１に対応した幅の中央部Ｄ１が、第２光学面６１Ｂよりも前方へ突出するように形成されている。また、幅広部６３Ａは、中央部Ｄ１から左右方向外側へ向かうにつれて、上下方向から見て、凹部Ｂ１と凸部Ｂ２の間の変曲点付近から凸部Ｂ２に重なり、凸部Ｂ２の途中から外側へ出ていくように延びている。そして、幅広部６３Ａと傾斜部６３Ｂの間に設けられる角部Ｄ２が、第２光学面６１Ｂよりも前方へ突出している。

リブ部６３の中央部Ｄ１は、リブ部６３の凹部Ｂ１の底部Ｂ１１に対応する第２位置Ｄ１１、すなわち、左右方向における中心に向かうほど、第２光学面６１Ｂからの突出量が大きくなっている。つまり、中央部Ｄ１の第２位置Ｄ１１における第２光学面６１Ｂからの突出量は、中央部Ｄ１の第２位置Ｄ１１以外の位置での突出量よりも大きくなっている。

また、リブ部６３の角部Ｄ２は、凸部Ｂ２の左右方向における略中央の位置に対応する第１位置Ｄ２１、すなわち、角部Ｄ２の頂点に向かうほど、第２光学面６１Ｂからの突出量が大きくなっている。つまり、角部Ｄ２の第１位置Ｄ２１における第２光学面６１Ｂからの突出量は、角部Ｄ２の第１位置Ｄ２１以外の位置での突出量よりも大きくなっている。

そして、第２光学面６１Ｂから突出している角部Ｄ２の前面（詳細には、角部Ｄ２の頂点）と第１位置決め部６３Ｄの先端とに接する平面Ｌは、第２光学面６１Ｂよりも前側（外側）に位置している。これにより、走査レンズ６を第２光学面６１Ｂが下になるように置いたときに、第２光学面６１Ｂのリブ部６３の角部Ｄ２と中央部Ｄ１の間の位置でリブ部６３よりも突出している部分が、走査レンズ６を置いた面に接触しないので、第２光学面６１Ｂが傷つくのを抑制することが可能となっている。

また、角部Ｄ２の前面とフランジ部６２の前端とに接する平面も、第２光学面６１Ｂよりも前側に位置している。これにより、走査レンズ６を第２光学面６１Ｂが下になるように置いたときに、第２光学面６１Ｂの角部Ｄ２よりも左右方向外側でリブ部６３よりも突出している部分が、走査レンズ６を置いた面に接触しないので、第２光学面６１Ｂが傷つくのを抑制することが可能となっている。

図２に示すように、リブ部６３の前面には、後述する複数のエジェクタピンＰによる突き出し時に形成される複数のエジェクタピン痕ＥＴが、左右方向に互いに間隔を空けて形成されている。各エジェクタピン痕ＥＴは、エジェクタピンＰの先端形状が転写された形状（微小な凹部または周りの部位とは表面粗さが異なる形状）に形成されている。なお、図２においては、便宜上、エジェクタピン痕ＥＴをドットで示すこととする。

複数のエジェクタピン痕ＥＴのうち、幅広部６３Ａおよび幅狭部６３Ｃの前面に形成される第１エジェクタピン痕ＥＴ１の前後方向に交差する面は、左右方向に沿った平面状に形成されている。また、傾斜部６３Ｂの前面に形成される第２エジェクタピン痕ＥＴ２の前後方向に交差する面は、傾斜部６３Ｂの前面の傾斜方向に沿った平面状に形成されている。

言い換えると、１つのリブ部６３に形成される２つの傾斜部６３Ｂおよび第２エジェクタピン痕ＥＴ２は、それぞれ左右方向に離れて配置され、それぞれ前方および左右方向内側に向けて傾斜するように形成されている。

＜走査レンズ６の製造方法＞
次に、走査レンズ６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においては、図６（ａ），（ｂ）に示すような金型１００を用いて走査レンズ６を製造する。まず、この金型１００について説明する。

金型１００は、上型１１０と、下型１２０とを備え、上型１１０および下型１２０には、それぞれ走査レンズ６の表面形状を象った成型面１１１，１２１が形成されている。なお、図６や図７においては、図面の見易さを考慮して、適宜ハッチングを省略して図示することとする。

下型１２０の成型面１２１のうち一対のリブ部６３の前面に対応する位置には、複数のエジェクタピンＰが設けられている。詳しくは、リブ部６３の幅広部６３Ａおよび幅狭部６３Ｃの前面に対応する位置には、当該前面に沿った平面状の先端面Ｐ１１を有する複数の第１エジェクタピンＰ１が配置されている。

複数の第１エジェクタピンＰ１のうち、第１光学面６１Ａの中心Ｃに対応した位置に配置される第１エジェクタピンＰ１は、第１位置決め部６３Ｄの端面に対応する位置に配置されている。

また、傾斜部６３Ｂの傾斜した前面に対応する位置には、当該前面の傾斜方向に沿った平面状の先端面Ｐ２１を有する第２エジェクタピンＰ２が配置されている。

次に、走査レンズ６の製造方法について説明する。
まず、上型１１０と下型１２０を密着させた状態で、金型１００内に樹脂を注入することで、走査レンズ６を成形する。その後、図７に示すように、上型１１０を下型１２０から離すと、走査レンズ６の第１光学面６１Ａ側は上型１１０から離れて露出し、走査レンズ６は下型１２０に残った状態となる。そして、図７に示すように、複数のエジェクタピンＰを光軸方向に移動させて、各エジェクタピンＰで各リブ部６３を押圧することで、走査レンズ６を、下型１２０の成型面１２１から突き出して、下型１２０から取り外す。

以上のように構成された走査レンズ６の作用および効果について説明する。
第２光学面６１Ｂが、左右方向において、凸部Ｂ２と凹部Ｂ１が連続して並ぶ曲面となるように形成されているため、成形の際、レンズ部６１が、凸部Ｂ２と凹部Ｂ１に相当する位置で、離型時に変形しやすくなっている。本実施形態では、リブ部６３が、凸部Ｂ２の左右方向における略中央の位置に対応する第１位置Ｄ２１と、凹部Ｂ１の底部Ｂ１１に対応する第２位置Ｄ１１で、第２光学面６１Ｂよりも突出した形状となっているので、レンズ部６１の変形を抑制することができる。また、レンズ部６１の変形しにくい第１位置Ｄ２１と第２位置Ｄ１１以外の部分では、リブ部６３の第２光学面６１Ｂに対する突出量が小さくなっているので、図４における第２側面Ｘ２の長さが小さくなっており、離型抵抗を低減することができる。

また、リブ部６３は、レンズ部６１の離型時に変形しにくい部分に対応する位置（第１位置と第２位置以外の位置）に、第２光学面６１Ｂから凹んだ部分があるので、離型抵抗をより低減することができる。

そして、レンズ部６１は、左右方向における中央部で、光軸方向の厚みが厚くなっているが、この部分に対応するリブ部６３の幅広部６３Ａは、前面が左右方向に沿った直線状に形成されており、この部分を押す第１エジェクタピンＰ１も、先端面がリブ部の全面に沿った平面状に形成されているので、レンズ部６１の厚みのある部分を光軸方向に真っ直ぐに突き出すことができる。

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、リブ部６３が、凹部Ｂ１に対応する位置と、凸部Ｂ２の一部に対応する位置とに、第２光学面６１Ｂから突出する部分を有していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、リブ部６３は、凸部Ｂ２に対応する複数の位置で、第２光学面６１Ｂから突出する部分を有していてもよい。

また、前記実施形態では、第１位置Ｄ２１を、凸部Ｂ２の左右方向における略中央に対応する位置としていたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、第１位置を、凸部Ｂ２の左右方向における略中央以外のいずれかの位置に対応する位置としてもよい。

また、前記実施形態では、第１位置決め部６３Ｄが、第２光学面６１Ｂの凹部Ｂ１の底部Ｂ１１に対応する第２位置Ｄ１１に設けられていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１位置決め部は、第２光学面６１Ｂの凹部Ｂ１に対応する位置であれば、どの位置に設けられていてもよい。

また、前記実施形態では、第２光学面６１Ｂよりも外側に位置する平面Ｌを、角部Ｄ２のうち最も第２光学面６１Ｂから突出している頂点と第１位置決め部６３Ｄのうち最も第２光学面６１Ｂから突出している先端とに接する平面としていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第２光学面６１Ｂよりも外側に位置する平面Ｌを、角部Ｄ２の前面の一部（第２光学面６１Ｂからの突出量が角部Ｄ２の頂部での突出量よりも小さい部分）と、第１位置決め部６３Ｄの前面の一部とに接する平面であってもよい。

１ 光走査装置
６ 走査レンズ
６１ レンズ部
６１Ｂ 第２光学面
６３ リブ部
６３Ｄ 第１位置決め部
Ｂ１ 凹部
Ｂ２ 凸部
Ｂ１１ 底部
ＥＴ エジェクタピン痕
Ｌ 平面
Ｐ エジェクタピン

Claims (5)

1. 樹脂によって成形された走査レンズであって、
   光学面を有し、主走査方向に長尺状に形成されたレンズ部と、
   前記レンズ部の副走査方向両側に設けられ、前記主走査方向に延びるリブ部と、を備え、
   前記光学面は、前記主走査方向において、凸部と凹部が連続して並ぶ曲面となるように形成され、
   前記リブ部は、少なくとも前記凸部のいずれかの位置に対応する第１位置および前記凹部の底部に対応する第２位置において、前記光学面よりも光軸方向における一方側へ突出し、
   前記リブ部の前記第１位置および前記第２位置での前記光学面からの突出量は、それ以外のいずれかの位置での突出量よりも大きいことを特徴とする走査レンズ。
2. 前記リブ部は、前記第１位置および前記第２位置以外の少なくとも一部に、前記光軸方向において前記光学面よりも凹んだ部分を有することを特徴とする請求項１に記載の走査レンズ。
3. 前記リブ部は、前記凹部に対応する位置に、当該リブ部の前記光学面側の端面から突出する突出部を有し、
   前記リブ部の前記凸部に対応する位置の光軸方向における前記一方側の面と前記突出部とに接する平面は、前記光学面よりも外側に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査レンズ。
4. 前記リブ部の光軸方向における前記一方側の面は、成形時にエジェクタピンによって突かれることで形成されたエジェクタピン痕を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の走査レンズ。
5. 前記レンズ部は、前記主走査方向の中央部で前記光軸方向の厚みが厚くなっており、
   前記リブ部の光軸方向における前記一方側の面は、前記中央部に対応する位置で、前記主走査方向に沿った直線状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の走査レンズ。

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