JPH1039114A

JPH1039114A - 光学部材

Info

Publication number: JPH1039114A
Application number: JP8196614A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ono; 理小野; Etsuko Shibata; 悦子芝田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-13
Also published as: US6504657B1

Abstract

(57)【要約】【課題】光学部材で、レンズ又はミラーのトーリック
機能面の基準軸をレンズ又はミラーの機能面以外の部分
の成形による変形に左右されることなく認識し、調整や
位置決めができるようにすることを目的とする。【解決手段】トーリック機能面Ｂ２を有する光学部材
Ｂで、機能面Ｂ１、Ｂ２のうち、少なくとも１面Ｂ２の
有効域外Ｂ２ｂに光学部材Ｂの成形に用いた金型の形状
によって作られた刻印１３〜１８を設けることにより、
レンズ又はミラーの機能面Ｂ２の基準軸を確実に認識で
きるようにして、上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型を用いて成形
される主として樹脂製の光学部材に関するものであり、
レーザビームプリンタやデジタル複写機の書き込み光学
系として使用するレーザ走査光学系に用いられる光学部
材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走査光学系に用いる光学部材は、トーリ
ックな自由曲面とされる機能面形状の複雑さから、金型
で成形された樹脂製のレンズとされることが多い。この
ような樹脂製の光学部材の分野では、従来、例えば特開
平６−７５１８１号公報に示されるように、成形時の情
報を明示する突起をプラスチックレンズ自体に設ける技
術が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のプラスチックレンズに設けた突起は、どのレンズが
どの成形機により成形されたか管理するためのロット情
報を読み取るためのコード記号で、位置的情報をもつも
のでなく、レンズの機能面と連続しない別の面に施され
ている。このため、以下の点で問題がある。

【０００４】レンズに設けられた突起の情報によって
も、成形機で型成形されたレンズ面の形状誤差、基準軸
の誤差は見れないし、これをレンズ形状面と関連した位
置基準を持たないレンズそのものからは検出しにくい。

【０００５】従って、・突起はロットの管理をするだけの位置情報であり、同
じ成形機で成形した同一ロット内のレンズ間でのバラツ
キ測定には寄与していない。

【０００６】・突起に基づいた調整も、ロット（成形
機）間の差は補正できても同一ロット内のレンズ間での
バラツキは補正できない。

【０００７】・突起はレンズ面の精度向上、基準位置と
の相対位置の精度向上に寄与していない。

【０００８】仮に、前記のような誤差を検知するため
の位置情報を、先行技術の突起のようにレンズ面と連続
していない別の面（例．リブ、上面、底面、側面）に設
けても、突起を設けた面はレンズの機能面と収縮率が異
なるため、情報位置に成形誤差の影響を受けやすく、こ
のような情報に基づいて必要な形状や位置を検出しても
検出誤差が出る。

【０００９】このような事情から、トーリック機能面が
特に自由曲面のような軸非対称な形をしたレンズ形状、
またはこのようなレンズ形状面を成形する金型におい
て、以下のような点がさらに望まれる。

【００１０】・レンズの機能面を成形する金型であるコ
アの加工において、設計的には金型は左右対称でも成形
されたレンズの機能面は型面に加工上沿い切れなかった
り、収縮時の変形によって非対称になる可能性があるの
で、レンズ評価時にコアが使用された左右の向きを明確
にしたい。

【００１１】・レンズ判定時に、レンズの機能面と連続
しない外周にある位置基準を正としてレンズの機能面を
測定するのではなく、レンズ自身の形状を正確に測定し
たい。外周の位置基準とレンズの光軸が通る中心軸の距
離を正確につかみたい。

【００１２】・ハウジングへの光学部材の組込み調整時
に、レンズ面に対して光路が長手、短手方向の設計上の
位置にあるかどうかを確認したい（調整したい）。

【００１３】・レンズの入射側、射出側各機能面の成形
型であるコアの組み込み時の偏心を取り除きたい。

【００１４】そこで本発明の目的は、このような要求に
応え得る光学部材を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明の光学部材は、トーリック機能面を
有する光学部材において、機能面のうち、少なくとも１
面の有効域外に光学部材の成形に用いた金型の形状によ
って作られた刻印を有することを特徴とするものであ
る。

【００１６】このような構成では、刻印が、トーリック
機能面を有する光学部材の少なくとも１つの機能面の有
効域外、従って、同じ収縮率を示す同一機能面の一部分
に位置して、機能面と同じ金型によって同時に成形され
ているので、対応する機能面との位置関係が、成形時の
光学部材の各部での収縮率の違いや、金型の型組み時の
金型間の位置ずれの影響なくほぼ一義的に定まって誤差
がほとんどない。このため、前記刻印は光学部材の刻印
に対応する機能面の面形状に対する、金型の型面の刻印
用形状部を基準にした型面との比較を含む各種測定、お
よび光学部材のハウジングへの組込み時の光路位置の確
認、調整等を行うための、正確な位置基準となり、前記
測定や組み込み状態の判定、およびこれらに基づく光学
部材成形条件や組み込み状態の調整が容易かつ正確に達
成されるようにする。しかも、刻印は機能面の一部であ
りながら有効域外に位置しているので、対応する機能面
の光学的機能を損なうことはない。

【００１７】請求項２の発明の光学部材は、走査光学系
に用いられるトーリック面を有する光学部材において、
光学部材の機能面のうち、少なくとも１面の有効域外に
光学部材の成形に用いた金型の形状によって作られた刻
印を有することを特徴とするものであり、この場合の光
学部材のトーリック機能面は、走査方向にｆθ特性を持
った自由曲面をなして長く、走査方向と直角な方向には
収束特性を持った曲面をなして短い、スリット型の有効
域を有した三次元形状のものとなり、有効域の面形状お
よび組み込み位置の精度が特に重要であるが、この面形
状に対応して設けた前記特徴ある刻印を測定基準とし
て、走査光学系に用いる光学部材のトーリック機能面の
複雑な三次元形状およびその組み込み位置をも前記同様
に容易かつ正確に判定し、また調整することができる。

【００１８】請求項３の発明の光学部材は、請求項２の
発明の光学部材において、さらに、上記刻印は、前記１
面の母線の基準位置を示す第１の刻印と、この母線と直
交する線の基準位置を示す第２の刻印とを有するので、
請求項２の発明に加え、さらに、走査光学系に用いられ
る光学部材のトーリック機能面の機能上特に重要となる
走査方向の母線は、第１の刻印の位置から直接的に容易
かつ正確に得られるし、同様に重要な光軸が通る面頂点
の位置も、第２の刻印から直接的に容易かつ正確に得た
線と、前記母線との直交位置から容易にかつ正確に得ら
れるので、走査光学系に用いられるトーリック機能面の
複雑な三次元形状およびその組み込み位置の判定および
調整がさらに容易にかつ正確に行える。

【００１９】請求項４の発明の光学部材は、請求項３の
発明において、さらに、上記第１、第２の各刻印が、前
記１面の有効域外の有効域を跨がる両側に一対ずつ設け
られている。

【００２０】このような構成では、第１、第２の各刻印
のいずれも、有効域外の有効域を跨がる両側に一対ずつ
設けられた対応する刻印どうしを適宜結ぶことによっ
て、第１の刻印による母線と、第２の刻印による前記母
線に直交する線とを、機能面に影響なく機能面上に直接
正確に設定して、各種判定および位置決めに供すること
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照しなが
ら、本発明の幾つかの実施の形態について具体的に説明
する。

【００２２】（実施の形態１）本実施の形態１は図１〜
図４に示してあり、図３に示すようなレーザビームプリ
ンタの走査光学系Ａに適用されるトーリック機能面を有
してｆθ特性を発揮する光学部材Ｂの場合を示してい
る。本実施の形態１では複数の光学部材Ｂを配してい
る。しかし、これの組み合わせ数は自由に設定でき、場
合によっては１つでもよいし、トーリック機能面を有し
ない他の光学部材と組み合わせ使用される構成とするこ
ともできる。

【００２３】図３に示すレーザビームプリンタは、ハウ
ジングＨ内でレーザ光源１から発せられる画像信号によ
って変調されたレーザ光束２をポリゴンミラー３によっ
て図３に示す所定の範囲αで偏向し、この偏向されるレ
ーザ光束２をミラー４を介してハウジングＨ外にある記
録媒体としての感光体５に向けて、この感光体５上を図
３の矢印ａで示す主走査方向に走査する。このとき光学
部材Ｂは、前記偏向されるレーザ光束２を感光体５上の
各走査位置に順次に結像させていくレンズ特性を発揮
し、前記したｆθ特性によって前記偏向されたレーザ光
束２は感光体５上を等速で走査される。

【００２４】感光体５は主走査方向と直角な向きとなる
副走査方向に移動されながら、前記主走査を繰り返し受
けることによって画像露光され、前記画像信号に対応す
る静電潜像を形成する。感光体５上の静電潜像はトナー
現像され、現像後のトナー像は搬送されてくる図示しな
い記録紙上に転写される。転写後の記録紙につき定着処
理を行い画像形成が終了する。

【００２５】光学部材Ｂは樹脂製であり、図１に示すよ
うに、レーザ光束２の入射側の機能面としてのレンズ形
状面Ｂ１と射出側のトーリック機能面としてのレンズ形
状面Ｂ２とを有している。レンズ形状面Ｂ１、Ｂ２のい
ずれもその全体が図４の（ａ）に示すような平面視形状
を持った金型Ｃ１、Ｃ２の型面Ｃ１ａ、Ｃ２ａによって
成形される。このような成形を行うに図４の（ｂ）に示
すような組み合わせ金型Ｃは、前記金型Ｃ１、Ｃ２と、
これらをコアとして左右から挿入できるようにした上下
に開閉する金型Ｃ３、Ｃ４を有し、金型Ｃ１〜Ｃ４が形
成するキャビティＣ５内に溶融した樹脂材料を流し込ん
で、図１に示すような光学部材Ｂをインジェクション成
形する。もっとも、光学部材Ｂを形成する金型としては
このような構成に限定されることはない。また光学部材
Ｂも合成樹脂製に限られるものではなく、これに代わり
得る他のどのような材料を用いたものにも本発明は適用
できる。

【００２６】レンズ形状面Ｂ１、Ｂ２のレーザ光束２が
通過する有効域Ｂ１ａおよびＢ２ａは、図１の（ａ）、
（ｂ）に斜線を施して示した部分のスリット状の範囲に
あり、これから外れた周辺の部分は有効域外Ｂ１ｂ、Ｂ
２ｂとなる。本実施の形態１では、トーリック機能面と
しての自由湾曲面となる射出側のレンズ形状面Ｂ２であ
るが、これの特に有効域外Ｂ２ｂに、光学部材Ｂのレン
ズ形状面Ｂ２を成形した前記金型Ｃ２の型面Ｃ２ａの形
状、具体的には図２に示すような繊細なケガキ線１３
ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ、１８ａにより形成した、
図１の（ａ）、（ｂ）に示すような線状の刻印１３、１
４、１５、１６、１７、１８が設けられている。もっと
も、刻印１３〜１８は必ずしもケガキ線により形成され
るものでなくてもよい。

【００２７】刻印１３、１４、１５は光学部材Ｂの主走
査方向と一致する長手方向の位置基準となる刻印であ
り、刻印１４は有効域Ｂ２ａの走査方向中央位置にあっ
て、有効域Ｂ２ａを挟む上下の刻印１４どうしを結んだ
線Ｌ１が、光学部材Ｂの走査方向断面でのレンズ形状面
Ｂ２の面頂点の軌跡となり、刻印１６、１７は有効域Ｂ
２ａの副走査方向中央位置にあって、有効域Ｂ２ａを挟
む左右の刻印１６、１７を結んだ線Ｌ２が、光学部材Ｂ
の副走査方向断面でのレンズ形状面Ｂ２の面頂点の軌跡
となる。そしてこの線Ｌ２がレンズ形状面Ｂ２の母線で
あり、線Ｌ１は母線Ｌ２に直交する走査方向中央位置を
示す基準線となる。これら基準線Ｌ１と母線Ｌ２との交
点がレンズ形状面Ｂ２の面頂点Ｐであり光軸が通る位置
となる。

【００２８】このように、刻印１３〜１７は利用上、あ
るいは位置表現上、特定の向きとなる繊細な線状に設け
られていると、必要位置をより狂いなく設定するのに好
都合である。本実施の形態１のように、上下の刻印１
４、１４、および左右の刻印１６、１７のように、レン
ズ形状面Ｂ２の有効域外Ｂ２ｂの有効域Ｂ２ａを跨がる
両側に一対ずつ設けられていると、有効域外Ｂ２ｂの有
効域Ｂ２ａを跨がる両側に一対ずつ設けられた対応する
刻印１４、１４どうし、および刻印１６、１７どうしを
適宜結ぶことによって、母線Ｌ２と、基準線Ｌ１とを、
トーリック機能面のうちの有効域Ｂ２ａに影響なく機能
面上に直接正確に設定して、各種判定および位置決めに
供することができる。

【００２９】なお、上下の刻印１４、１４の一方、およ
び左右の刻印１６、１７の一方はそれぞれ省略されて
も、残った側の刻印を通る所定の向きの線を引いて、基
準線Ｌ１や母線Ｌ２を得てもよい。

【００３０】刻印１８はレンズ形状面２を成形した金型
Ｃ２の左右の使用向きを確認するための刻印であり、こ
れの利用上、あるいは位置表現上、他の刻印１３〜１７
のような方向性は不要であるので、特に線状に設ける必
要はない。

【００３１】レンズ形状面Ｂ２を測定する場合、外周の
レンズ位置決め部１９、２０を基準とせず、前述のレン
ズ形状面Ｂ２の有効域外Ｂ２ｂに設けられた刻印１３〜
１７により求められた基準線Ｌ１、母線Ｌ２を基準とし
た測定をすることにより図２に示す金型Ｃ２のコア形
状、つまり、型面Ｃ２ａとの比較が正確にでき、金型Ｃ
２の型面Ｃ２ａの面形状修正等を適正に行うことができ
る。

【００３２】また、光学部材ＢのハウジングＨへの組込
み調整においても光束走査高さが刻印１６、１７上を通
過するように位置調整することにより、光学部材Ｂのレ
ンズ位置ズレの性能劣化を抑えることができる。この場
合の位置調整は、光学部材Ｂに働かせた図示しない位置
決めねじを手動操作するなどして、あるいはレンズを保
持する図示しない位置調節できるホルダーを手動で位置
調節するなどして行うことができる。これらには既に知
られる各種の位置調節機構を採用することができる。

【００３３】ところで、走査光学系に用いる光学部材Ｂ
の自由曲面であるトーリック機能面を有するレンズで求
められる性能は、前記したｆθ特性（歪曲収差）、面倒
れ補正特性等レーザ光束２の走査面上の位置に関する補
正能と、像面湾曲、倍率、ビーム強度等のビームスポッ
ト径に関する特性である。

【００３４】これらの、特性に関するパラメータとし
て、レンズにおいては、面形状、芯厚、屈折率があげら
れるが、本実施の形態１では、特にレンズ形状面および
これの位置の誤差を問題にして述べる。

【００３５】光学部材Ｂの成形加工において、型面Ｃ２
ａに形状誤差がなくても、これによって形成されるレン
ズ形状面Ｂ２が、型面Ｃ２ａと全く同じ形状にならない
ことがある。

【００３６】極端な例では、型面Ｃ２ａが、前記基準線
Ｌ１、母線Ｌ２を中心とした軸対称自由曲面であって
も、成形した光学部材Ｂのレンズ形状面２ａは、非対称
な面になってしまうことがある。これは、溶融樹脂のゲ
ート位置、流し込み量（速度）、金型Ｃ２の抜き方向、
金型Ｃ２の位置、出入り、樹脂の冷却状態（温度分布、
冷却時間、冷却速度）等が複雑にからんだ結果である。

【００３７】本実施の形態１でのトーリック機能面であ
るレンズ形状面Ｂ２の自由曲面は、主走査方向画角が大
になるに従って副走査方向の曲率半径が大きくなるよう
に変化する面である。このようなレンズ形状面Ｂ２の基
準になるものは、光軸（面頂点Ｐ）であり（偏心レンズ
は別）、副走査方向断面での面頂点の軌跡となる母線Ｌ
２であり、主走査方向のレンズ断面での面頂点の軌跡と
なる基準線Ｌ１である。

【００３８】そこで、光軸位置と、各刻印１３〜１７間
の３次元方向の距離と、前述の基準線Ｌ１、母線Ｌ２の
形状について、光学部材Ｂのレンズ形状面Ｂ２のもの
と、金型Ｃ２の型面Ｃ２ａのものとを比較して、その誤
差量を検出測定し型面Ｃ２ａの面形状、面の位置（３次
元方向、３軸回りの回転方向）、他の成形条件をコント
ロールすることで、金型Ｃ２で成形する光学部材Ｂのレ
ンズ形状面２ａを理想面形状に近づけていくことができ
る。

【００３９】そして、この理想面形状にレンズ形状面Ｂ
２が近づくと、母線Ｌ２上にある刻印１６、１７を利用
して、この刻印１６、１７をビームが通るようにプリン
タのハウジングＨに光学部材Ｂを組みつけ、面頂点Ｐが
走査光学系Ａの図３に示す光軸３０と一致するようにす
ればよい。

【００４０】特に、本実施の形態１では、レンズ形状面
Ｂ２と同一面の範囲である有効域外Ｂ２ｂに刻印１３〜
１８を設けてあるため、他の面に設ける場合よりも、溶
融樹脂の流しこみ状態、冷却状態、レンズ形状面Ｂ２の
有効域Ｂ２ａおよび有効域外Ｂ２ｂを成形する金型、の
それぞれが同一であるため、レンズ形状面Ｂ２の有効域
Ｂ２ａにより近く、レンズ形状面Ｂ２の有効域Ｂ２ａの
成形条件により近くなる位置に刻印１３〜１８を成形す
ることになり、レンズ形状面Ｂ２の有効域Ｂ２ａとの成
形ずれがほとんどなく、レンズ形状面２ａの基準線Ｌ
１、母線Ｌ２、面頂点Ｐ等の重要な各種基準位置を正確
に検出し、またこれを基に対応する型面Ｃ２ａとの間
の、基準位置や形状の違いをズレなく正確に検知し、調
整することができる。また、これら位置基準をもとに光
学部材ＢのハウジングＨへの組み込みの位置の判定や調
整も容易にかつ正確に行える。

【００４１】そして、本実施の形態１の光学部材Ｂのレ
ンズ形状面Ｂ２が基準線Ｌ１や母線Ｌ２を中心とした軸
非対称な面であって、型面Ｃ２ａとの比較の際に金型Ｃ
２が光学部材Ｂの長手方向左右のどちら向きに用いられ
たかは、前記刻印１８とこれを形成した金型Ｃ２のケガ
キ線１８ａとの位置の比較によって簡単に判別できるの
で、成形されたレンズ形状面Ｂ２とこれを成形した型面
Ｃ２ａとの形状比較等を誤ることはない。

【００４２】（実施の形態２）本実施の形態２は図５の
（ａ）に示すように、実施の形態１の線状の刻印１８に
代えて、点状の刻印２８を光学部材Ｂのレンズ形状面Ｂ
２に設けてある。他の構成は実施の形態１の場合と同様
であるので、同一部材および部分には同一の符号を付
し、重複する説明は省略する。点状の刻印２８は例え
ば、レンズ形状面Ｂ２を形成する図５の（ｂ）に示すよ
うな金型Ｃ２の型面Ｃ２ａにポンチ等によって形成した
点状の圧痕２８ａによって、レンズ形状面Ｂ２の成形と
同時に形成される。

【００４３】なお、上記の各本実施の形態１、２はいず
れも、光学部材Ｂのレンズ形状面Ｂ２を成形するとき
の、精度向上を図ったものであるが、これを光学部材Ｂ
のトーリック機能面を有するミラー面に適用しても同様
の作用効果を発揮することができ、これも本発明の範疇
に属する。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明は金型形状に
よって作られた刻印をレンズ又はミラー面の有効域外に
設けるという簡単な構造でありながら、レンズ面以外の
部分の成形による変形やばらつきに左右されずに面の基
準軸を正確に認識できることによって金型の転写性の測
定、組み込み時の調整、確認等が正確に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１としての光学部材を示す
斜視図。

【図２】図１の光学部材のレンズ形状面を成形する金型
の斜視図。

【図３】図１の光学部材を用いた走査光学系ユニットの
斜視図。

【図４】図１の光学部材の入射側および射出側の各機能
面を成形する金型であるコア部分の平面図と、これらコ
アを有して光学部材の全体を成形する組み合わせ金型を
示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２としての光学部材の正面
図、および機能面を成形する金型一部の斜視図である。

【符号の説明】

Ａ走査光学系Ｂ光学部材Ｂ１、Ｂ２機能面Ｂ２ａ有効域Ｂ２ｂ有効域外Ｃ、Ｃ１〜Ｃ４金型Ｃ２ａ型面Ｌ１基準線Ｌ２母線Ｐ面頂点１３〜１８、２８刻印１３ａ〜１８ａケガキ線２８ａ圧痕

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トーリック機能面を有する光学部材にお
いて、機能面のうち、少なくとも１面の有効域外に光学
部材の成形に用いた金型の形状によって作られた刻印を
有することを特徴とする光学部材。
【請求項２】走査光学系に用いられるトーリック機能
面を有する光学部材において、光学部材の機能面のう
ち、少なくとも１面の有効域外に光学部材の成形に用い
た金型の形状によって作られた刻印を有することを特徴
とする光学部材。
【請求項３】上記刻印は、前記１面の母線の基準位置
を示す第１の刻印と、この母線と直交する線の基準位置
を示す第２の刻印とを有する請求項２に記載の光学部
材。
【請求項４】上記第１、第２の各刻印は、前記１面の
有効域外の有効域を跨がる両側に一対ずつ設けられてい
る請求項３に記載の光学部材。