JPH04271315A - ハイブリッド走査レンズの製造方法 - Google Patents
ハイブリッド走査レンズの製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
−ザビ−ムプリンタ用非球面Fθレンズを容易に製造で
きるハイブリッドレンズの製造方法、およびそれを用い
たレ−ザビ−ムプリンタに関する。
、レ−ザ−光を発生し、それを変調、偏向して感光体上
に光パタ−ンを形成するための走査光学系と、図6に示
すように、走査光学系で形成された光パタ−ンを、電子
写真プロセスを用いてハ−ドコピ−化するための画像形
成系から構成されている。図5において、レ−ザ−8の
光源としては、ガスレ−ザ−かまたは半導体レ−ザ−が
一般に用いられている。また、変調器としては、音響光
学(A/O)素子を利用したA/O変調器30が一般に
用いられている。A/O変調器30は、A/O素子内に
超音波を通過させ、これにより生じた屈折率の同期的変
化により、入射したレ−ザ−光を回折させて強度変調を
行う。レンズ類としては、A/O素子による変調速度を
高くとるために、入射ビ−ム径を絞るビ−ムコンプレッ
サ20a、感光体上で小さな結像スポットを得るために
用いられるビ−ムエキスパンダ20b、半導体から出射
される発散ビ−ムを平行ビ−ムに変換するコリメ−タレ
ンズ等がある。また、レ−ザ−光で感光体を走査するた
めの偏向器として、回転多面鏡(ポリゴンミラ−)10
が用いられている。なお、回転多面鏡の代りに、ホログ
ラムを用いたレ−ザ−プリンタも提案されている。回転
多面鏡10は定速回転しているため、反射されてくるレ
−ザ−光は等角速度で偏向される。結像レンズ(Fθレ
ンズ)6は、偏向されたレ−ザ−光を感光体面上の一平
面内に結像する作用を持つ他に、等角速度の入射光に光
学的ディスト−ションを与えて等速度で感光体面上を走
査するように変換する作用(fθ特性)を持っている。
電体層を設けた2層構造である。予め、暗所で感光体表
面をプラスコロナ17の放電等により均一に帯電してお
き、これにレ−ザ−光を与えると、光の当った部分の光
導体の抵抗が低下して帯電していた電荷がア−スに流れ
て、感光体15の表面には電荷の残っている部分と残っ
ていない部分が生じる(静電潜像)。感光体15上に形
成された潜像は、プラスまたはマイナスに帯電されたト
ナ−により現像される。図6に示すように、感光体15
に対して、コロナ放電により絶縁層表面を除電すると同
時に、レ−ザ−光を結像レンズ6を通して照射する。レ
−ザ−光が照射した明部は、光導電層の抵抗が低下して
導電性になり、絶縁層表面および裏面の電荷は速やかに
減衰する。レ−ザ−光が照射しない暗部は、絶縁層表面
の電位が交流コロナ放電16にさらされることにより、
ほぼ0電位となるが、絶縁層と光導電層の界面に形成さ
れている電荷は保持される。このようにして、一次帯電
により、絶縁層と光導電層の界面に帯電層を形成した後
、コロナ除電により絶縁層表面を除電すると同時に、レ
−ザ光を照射して露光する。次に、全面露光器31によ
り感光体15の全面を一様に露光し、これにより暗部の
表面電位を増大させる。感光体15上に形成された潜像
は、プラスまたはマイナスに帯電された現像器29のト
ナ−により現像される。現像工程の後、感光体15上の
トナ−像は、給紙カセット27から給紙ロ−ラ26を介
して送られてきた普通紙に静電的に転写され、定着器2
3による定着工程により安定した永久像となる。転写さ
れた普通紙は、スタッカ22に送り込まれる。転写工程
後、感光体は転写しきれなかった残留トナ−をクリ−ニ
ング21およびクリ−ニングブレ−ド19によるクリ−
ニング工程によって除去し、再び潜像形成プロセスに備
える。なお、レ−ザビ−ムプリンタについては、例えば
、北村、平山:『レ−ザビ−ムプリンタ』(写真工業)
1976年2月、pp.89〜92に記載がある。
プリンタでは、従来よりFθレンズおよび回転多面鏡の
組合わせにより、レ−ザ−光を感光ドラム上に偏向走査
している。ところで、レ−ザ−光を操作する上での問題
点の1つとして、回転多面鏡の反射面の傾きによって走
査ピッチムラが生じることが挙げられる。それを解決す
る方法として、シリンダレンズとト−リックレンズとの
組合わせ(Fθレンズ)等により、回転多面鏡の傾き誤
差による影響を低減しようとするものがある(特開昭4
8−98844号公報あるいは特開昭48−49315
号公報参照)。しかしながら、これらの方法では、回転
非対称形状の光学素子と球面レンズからなるFθレンズ
の2種類の光学部品が使用されており、部品点数が多く
なるという問題があった。そこで、この点を改善するた
めに、Fθレンズの面倒れ方向の曲率半径を、偏向方向
に応じて変化させる方法が提案されている(例えば、特
開平2−23313号公報参照)。すなわち、Fθレン
ズの形状を面倒れ方向(副走査方向)の曲率半径が光軸
から離れるに伴って大きくなるような非対称非球面形状
にすることにより、収差を低減することが可能になった
。
光学ガラスが多く用いられており、そのレンズ加工方法
としては、主として研磨等による機械的加工方法が用い
られてきた。しかしながら、上記のレンズ加工方法では
、加工工程が多いため量産性が悪いという問題がある。 さらに、上述のように、光学性能で優れている非対称非
球面レンズは、非常に複雑な形状を有しているため、研
磨法を用いて非球面レンズを形成することは極めて困難
であった。そこで、非球面レンズを加工する方法として
、NC制御による研削加工法が提案されている(例えば
、特願平2−53557号公報参照)。この方法によれ
ば、被加工物がモ−タにより回転する回転テ−ブル上に
取り付けられるとともに、これらの被加工物を加工する
ための砥石がエアスピンドルに取り付けられて、10,
000rpm程度の回転数で回転されている。そして、
回転テ−ブルの回転軸に直結したロ−タリエンコ−ダに
より高精度に回転角を測定し、砥石が被加工物の表面上
のどの位置で研削するかを正確に測定する。すなわち、
ロ−タリエンコ−ダからのパルスを検出して、そのパル
スをもとに加工デ−タをピエゾアクチュエ−タに供給し
、直進テ−ブルを連続的に前後に動かす。また、エアス
ピンドルは、回転テ−ブルの1回転毎にステップ送りさ
れて、その位置を変化していくことにより、砥石と被加
工物の接触位置を変えている。この方法によれば、任意
の非球面形状を生成することができる。しかしながら、
この方法では、加工時間が非常に長く(2時間で7個)
、量産性に問題があった。
法として、プラスチックを素材とするモ−ルド加工法が
提案されている。プラスチックレンズの加工方法として
は、金型の中に合成樹脂を流し込み、圧力を加えて成形
硬化を行う射出、圧縮成型が一般によく用いられている
。しかし、射出、圧縮成型によるプラスチックレンズの
形状精度を上げ、さらに表面精度をよくするためには、
圧縮時の圧力を大きくする必要がある。ところが、圧縮
時の圧力を大きくすると、成型された樹脂の内部に残存
する残留応力が大きくなり、プラスチックレンズを金型
から離型すると、レンズが変形したり、光学特性が劣化
するという問題があった。そこで、レンズ成型時に及ぼ
す残留応力の影響を極力少なくするため、あらかじめ切
削加工されたプラスチックレンズの表面に紫外線硬化樹
脂をコ−ティングすることにより、形状精度および表面
精度に優れたプラスチックレンズを得る方法が提案され
た(例えば、特開昭59−204001号公報参照)。 しかし、プラスチックレンズは使用時の温度変化により
変形が生じ易いため、収差の発生や光軸ずれの原因とな
る。また、プラスチックレンズは湿度や大気中の化学物
質の影響を受け易いため、レンズ表面にフッ化マグネシ
ウム等の皮膜をコ−ティングする必要がある。
し、量産性がよく、かつ形状精度、表面精度および耐環
境性に優れたハイブリッドレンズの製造方法およびその
ハイブリッドレンズを用いたレ−ザビ−ムプリンタを提
供することにある。
、本発明のレ−ザビ−ムプリンタは、(イ)レ−ザ−光
源からの光を回転多面鏡により走査させ、走査レンズで
感光ドラム面に絞り込むレ−ザビ−ムプリンタにおいて
、ガラスからなる基本レンズに対し、基本レンズと屈折
率がほぼ等しい樹脂で形成されたレンズを積層して、一
体接合構造を有する走査レンズを用いたことに特徴があ
る。また、本発明のハイブリッド走査レンズは、(ロ)
ガラスからなる基本レンズに対し、基本レンズと屈折率
がほぼ等しい紫外線硬化樹脂で形成されたレンズを積層
して構成されることに特徴がある。また、(ハ)紫外線
硬化樹脂で形成されたレンズは、主軸と副軸の曲率半径
が異なるとともに、上記副軸の曲率半径が軸外になるに
伴って非対称に増加する非球面を有することにも特徴が
ある。また、本発明のハイブリッドレンズの製造方法は
、(ニ)ガラスからなる基本レンズに対し、基本レンズ
と屈折率がほぼ等しい紫外線硬化樹脂を用い、必要とす
るレンズ形状の雌型をレプリカ法により作成し、雌型を
用いて紫外線硬化樹脂からなるプラスチックレンズ部分
とガラスレンズ部分とを一体接合成型することに特徴が
ある。
上に、屈折率が基本レンズとほぼ等しい樹脂からなるレ
ンズを積層し、これらを一体接合成型することにより、
ハイブリッドレンズを製造することができる。このよう
なハイブリッドレンズを用いてレ−ザビ−ムプリンタを
作成すれば、回転多面鏡の反射面の傾きによる走査ピッ
チムラも生じることなく、極めて高精度なレ−ザビ−ム
プリンタを実現できる。このハイブリッドレンズは、合
成樹脂として紫外線硬化樹脂を用い、レプリカ法により
成型されるので、複雑な形状を有するレ−ザビ−ムプリ
ンタ用非球面Fθレンズも極めて容易に製造することが
できる。本発明のハイブリッドレンズは、プラスチック
レンズ部分の平均膜厚が20μm以下であって、非常に
薄い。さらに、プラスチックレンズ材に紫外線硬化樹脂
を用いており、その紫外線の照射によりガラスレンズ上
にプラスチックレンズを成型するため、レンズ成型時に
樹脂に高圧を加える必要がない。従って、成型後のプラ
スチックレンズ中に発生する残留応力を小さく押えるこ
とができるとともに、残留応力によりレンズに変形を招
いたり、光学特性の劣化を招くこと殆んどない。またハ
イブリッドレンズを製造する際に、雌型を紫外線硬化樹
脂で作成しているので、任意の形状の高精度の雌型を得
ることができる。さらに、雌型表面の紫外線硬化樹脂層
を積層構造にすることにより、雌型の形状精度および表
面精度をさらに向上させることができる。
説明する。図1および図2は、本発明の一実施例を示す
ハイブリッド非球面レンズの製造方法の工程説明図であ
る。本発明においては、図1(a)に示すように、先ず
成型したい形状のガラス製非球面レンズを準備し、これ
を原型レンズ1とする。すなわち、原形となる非球面レ
ンズ1を数値制御により高精度に製造する。この原型レ
ンズ1の加工装置としては、例えば、特開平2−535
57号公報に記載されたものを利用すればよい。この原
型レンズ1を元にして、形状を雌型に転写するのである
。次に、この原型レンズ1を元にして雌型を作製する。 この時、雌型となる紫外線硬化樹脂層は、膜厚が高々数
十ミクロン程度で極めて薄いために、膜の機械的強度は
弱い。従って、原型レンズ1の曲率半径に近い値を持つ
逆のト−リック形状を有する金型2を樹脂製雌型の土台
として用いる。土台となる金型2の材質は、熱や外力や
湿度等により、殆んど変形しないものが望ましい。 また、この雌型2は繰り返し使用されるので、樹脂層と
土台となる金型2との接着性に優れた材料であることが
望まれる。ここでは、土台となる金型材質として、しん
ちゅうを用いる。このしんちゅうの金型表面を、あらか
じめサンドペ−パ等で粗しておく。例えば、600番の
サンドペ−パを用いて、金型表面を粗すことにより、最
大面粗さ3μm程度の表面を得ることができる。なお、
樹脂の膜厚は、平均30μm程度あるので、金型表面の
凹凸が雌型表面の面粗さに影響を及ぼすことはない。次
に、アセトン、イソプロピルアルコ−ル等の有機溶剤を
用いて、土台となる金型2を十分に洗浄する。さらに、
金型2の表面に紫外線照射オゾン処理を5分間行った後
、紫外線硬化樹脂との接着性を促進させるために表面処
理剤を塗布して、80℃で10分間の加熱処理を行う。 次に、図1(b)に示すように、金型2に対して、適量
の紫外線硬化樹脂3を滴下して、その上に原型レンズ1
を載せ、脱泡処理を行う。次に、図1(c)に示すよう
に、紫外線を30秒照射する。ここで、紫外線硬化樹脂
3は原型レンズ1と金型2の間に挿入され、1層の状態
になっている。次に、図1(d)に示すように、原型レ
ンズ1を紫外線硬化樹脂3と金型2からなる雌型表面4
から取り外す。
化樹脂3からなる雌型表面4に対して、接着性を向上さ
せるために、上記と同じ表面処理を行い、原型レンズ1
と雌型の形状差がなくなるまで、樹脂層4を積層する。 すなわち、金型2上の樹脂層4上に紫外線硬化樹脂3を
滴下して、その上から原型レンズ1を載せて脱泡処理を
行い、紫外線を照射することにより、何層もの樹脂層4
を形成する。以上の工程により雌型は完成する。次に、
図2(f)に移る前処理として、ハイブリッドレンズの
土台となるガラス製ト−リックレンズ5を用意して、紫
外線硬化樹脂3とガラスレンズ5との接着性を向上させ
るために、雌型作製時と同じ方法でガラスレンズ5に表
面処理を行う。さらに、雌型とハイブリッドレンズ5と
の離型性をよくするために、雌型表面に離型剤を塗布し
た後、図2(f)に示すように、土台となるガラスレン
ズ5上に適量の紫外線硬化樹脂31を滴下する。次に、
図2(g)に示すように、これを雌型表面4に押し付け
た後、紫外線を30秒間照射して樹脂31を硬化させる
。そして、図2(h)に示すように、雌型からレンズ5
を取り外し、ハイブリッドレンズ6を完成させる。すな
わち、ガラス製ト−リックレンズ5には、紫外線硬化樹
脂が接着されて、その樹脂の表面は数値制御により作製
されたガラス製非球面レンズの原型1と同一表面を持つ
紫外線硬化樹脂7が得られる。
は、硬化後の樹脂の硬度が小さく、原型レンズの形状に
なじみ易いものがよい。例えば、STM4(大日本イン
キ社製)、あるいはR6602(日本合成ゴム社製)が
ある。また、プラスチックレンズ7用の紫外線硬化樹脂
としては、土台となるガラスレンズの屈折率に極めて近
く、かつ耐環境性に優れた樹脂であることが望ましい。
ッドレンズ6との形状を、3次元形状測定機を用いて測
定した結果、原形レンズ1の曲率半径は、レンズ中央部
で45.251mmであり、平均面粗さは0.145μ
mであったのに対して、本発明により製作されたハイブ
リッドレンズ6の曲率半径は、レンズ中央部で45.2
53mmであり、平均面粗さは0.141μmであった
。これにより、本発明のレンズ製造方法では、転写精度
が非常によいことがわかった。なお、本実施例では、雌
型をレプリカ法により作製したが、この雌型をレンズと
同質のガラスを用いて作製することにより、雌型の形状
精度および面精度をガラスレンズと同じレベルに維持す
ることが可能である。
−ムプリンタの要部構成図である。図3において、6は
本発明によるハイブリッド型走査レンズを含むFθレン
ズ、8はレ−ザ−光源、20はコリメ−タレンズ、9は
シリンダレンズ、10は回転多面鏡、15は感光ドラム
面である。レ−ザ−光源8から出射されたレ−ザ−光1
00は、コリメ−タレンズ20を通過し、平行光束とな
る。シリンダレンズ9は、副走査方向にのみ作用するよ
うに配置されている。ここでは、主走査方向はx方向(
紙面に水平方向)であり、副走査方向はy方向(紙面に
垂直方向)である。これにより回転多面鏡10の反射面
40上では、副走査方向にレ−ザ−光が集光されるよう
になっている。副走査方向に関して、回転多面鏡10の
反射面40と感光ドラム15とが配置されるが、これら
の面40と面15とは幾何光学的に共役関係にある。 レ−ザ−光走査のための走査レンズ(Fθレンズ)6は
、球面あるいは平面からなる回転対称軸を有するレンズ
面11,12を両面に持つ第1のレンズと、回転軸非対
称なレンズ面14を一端に持つ第2のレンズ(本発明に
よる製造されたハイブリッドレンズ)から構成される。 この走査レンズ(Fθレンズ)6は、主走査方向(x方
向)の結像に関しては、平行光束を感光ドラム面15上
に絞り込む機能を備えている。本実施例では、回転多面
鏡10の半径は32mm、面数は8であり、入射レ−ザ
−光の入射角度は66°である。
性を示す図である。図3に示す回転多面鏡10で走査さ
れたレ−ザ−光を、本発明により製造された走査レンズ
(Fθレンズ)6で結像したときの結像特性は、図4の
実線で示すように、走査画角±29°の範囲で像面わん
曲を2mm以内に抑えることができる。実験では、60
×100μmの均一な絞り込みスポットを得ることがで
きた。また、図4の破線は、非対称の面形状を加えない
時、つまり対称のシリンダレンズによりレ−ザ−光を感
光ドラム上に偏向走査する時の副走査方向の像面位置で
ある。非対称の面形状を加えない場合には、29°の走
査画角の範囲で像面わん曲が20mm近くまで広がって
しまう。
おいては、(イ)雌型に紫外線硬化樹脂を流し込み、そ
の上に土台となるガラスレンズを載せて、紫外線を照射
することにより、紫外線硬化樹脂からなるプラスチック
レンズ部とガラスレンズ部とを一体接合成型することが
可能である。従って、製造工程は少なくてすみ、レンズ
1個当りの成型時間が短縮され、その結果、レンズの量
産性を向上させることができる。(ロ)また、雌型を紫
外線硬化樹脂で作成するので、非球面レンズのように複
雑な形状を持つ物であっても、紫外線硬化樹脂を用いて
そのレンズのレプリカを取り、そのレプリカを雌型とし
て利用することによって、非常に転写精度の優れた雌型
を得ることが可能である。(ハ)紫外線硬化樹脂は20
μm以上になると硬化時に若干収縮する傾向がある。従
って、非球面量が20μm以上ある非球面レンズの雌型
を作製する場合、部分的に紫外線硬化樹脂の膜厚が大き
くなるため、雌型となるべき紫外線硬化樹脂が部分的に
収縮し、雌型の転写精度が低下してしまう。本発明では
、非球面量の大きなレンズの雌型を作製する場合には、
樹脂の膜厚むらが小さくなるまで、雌型表面の樹脂層を
積層することにより、硬化時に樹脂に生じる部分的な収
縮をなくすことが可能である。その結果、レプリカを取
るべき非球面レンズの非球面量の大きさに係わらず、転
写精度のよい雌型を得ることができる。(ニ)本発明の
ハイブリッドレンズは、プラスチックレンズ部を備えて
いるにも係わらず、レンズ成型工程中に加圧工程や高温
にさらされる工程がないため、プラスチックレンズ内部
に残留応力が発生せず、従って形状精度の優れたレンズ
を得ることができる。
光学的特性と形状精度と成型性とに優れたハイブリッド
レンズを、簡単な設備で量産することが可能であり、こ
れをレ−ザビ−ムプリンタに適用すれば、高精度で、か
つ低コストの装置が得られる。
図である。
る。
−ムプリンタの要部構成図である。
図である。
ある。
ある。
面 14 回転軸非対称レンズ面 15 感光ドラム面 20 コリメ−タレンズ 40 回転多面鏡の反射面 20a,20b ビ−ムコンプレッサ、ビ−ムエキス
パンダ 16 ACコロナ 17 プラスコロナ 18 前露光 19 クリ−ニングブレ−ド 21 クリ−ニング 22 スタッカ 23 定着器 24 転写コロナ 25 後露光 26 給紙ロ−ラ 27 給紙カセット 28 絞りロ−ラ 29 現像器 31 全面露光 32 感光ドラム
Claims (6)
- 【請求項1】 レ−ザ−光源からの光を回転多面鏡に
より走査させ、走査レンズで感光ドラム面に絞り込むレ
−ザビ−ムプリンタにおいて、ガラスからなる基本レン
ズに対し、該基本レンズと屈折率がほぼ等しい樹脂で形
成されたレンズを積層して、一体接合構造を有する走査
レンズを用いたことを特徴とするレ−ザビ−ムプリンタ
。 - 【請求項2】 ガラスからなる基本レンズに対し、該
基本レンズと屈折率がほぼ等しい紫外線硬化樹脂で形成
されたレンズを積層して構成されることを特徴とするハ
イブリッド走査レンズ。 - 【請求項3】 請求項2に記載のハイブリッド走査レ
ンズにおいて、上記紫外線硬化樹脂で形成されたレンズ
は、主軸と副軸の曲率半径が異なるとともに、上記副軸
の曲率半径が軸外になるに伴って非対称に増加する非球
面を有することを特徴とするハイブリッド走査レンズ。 - 【請求項4】 ガラスからなる基本レンズに対し、該
基本レンズと屈折率がほぼ等しい紫外線硬化樹脂を用い
、必要とするレンズ形状の雌型をレプリカ法により作成
し、該雌型を用いて上記紫外線硬化樹脂からなるプラス
チックレンズ部分とガラスレンズ部分とを一体接合成型
することを特徴とするハイブリッド走査レンズの製造方
法。 - 【請求項5】 請求項4に記載のハイブリッド走査レ
ンズの製造方法において、上記雌型の紫外線硬化樹脂層
を積層構造とすることを特徴とするハイブリッド走査レ
ンズの製造方法。 - 【請求項6】 請求項4に記載のハイブリッド走査レ
ンズの製造方法において、上記紫外線硬化樹脂からなる
プラスチックレンズ部分を積層構造にすることにより、
該プラスチックレンズ部分の形状と面を基本レンズと雌
型の各表面に合致させることを特徴とするハイブリッド
走査レンズの製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05611491A JP3182578B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | ハイブリッド走査レンズの製造方法 |
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JPH04271315A true JPH04271315A (ja) | 1992-09-28 |
JP3182578B2 JP3182578B2 (ja) | 2001-07-03 |
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JP (1) | JP3182578B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100551623B1 (ko) * | 2001-11-14 | 2006-02-13 | 주식회사 엘지에스 | 자외선 경화를 이용한 하이브리드 렌즈의 제조방법 |
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-
1991
- 1991-02-27 JP JP05611491A patent/JP3182578B2/ja not_active Expired - Fee Related
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