JPH1184106A - レンズ - Google Patents

レンズ

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JPH1184106A
JPH1184106A JP24825097A JP24825097A JPH1184106A JP H1184106 A JPH1184106 A JP H1184106A JP 24825097 A JP24825097 A JP 24825097A JP 24825097 A JP24825097 A JP 24825097A JP H1184106 A JPH1184106 A JP H1184106A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
working
projecting parts
axis direction
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP24825097A
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English (en)
Inventor
Akira Fukushima
明 福島
Yasuo Yamanaka
康生 山中
Toshihiro Kanematsu
俊宏 金松
Kiyotaka Sawada
清孝 沢田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形によって生じる屈折率分布が少ない矩形
状プラスチックレンズを提供する。 【解決手段】 矩形状レンズ部10の上下両面(Z方
向)に所定量突出した凸部11,12が形成されてい
る。凸部のZ軸方向投影面積Sと、レンズ部10のZ軸
方向投影面積S′の関係はS<S′の関係にあり、凸部
のZ軸方向の厚さが一定である。なお、レンズ10は凸
部11,12がレンズ部と一体的にプラスチックによっ
て成形されている。レンズ10以外に凸部11,12を
設けることで、金型外壁付近の樹脂が優先的に急冷固化
する部分が凸部内になり、レンズ部の屈折率分布が軽減
され、良好な光学特性を得ることができる。また、射出
成形に用いる鏡面駒の短手幅を広く加工しなくてすむの
で、鏡面駒加工時間の増大による加工コストアップや、
加工における加工刃具の磨耗や損傷による加工ミスもな
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を有するレーザプリンタやデジタル複写機などの装置の
光書込走査装置内の結像光学素子(レンズ)に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】レンズ、プリズム等の光学素子は、表面
形状精度や内部の均一性に高い精度を要求されるもの
で、従来は、ガラス製のものが主であった。しかし、近
年、形状の自由度や量産性に優れているなどの理由によ
りプラスチック製のものが増加してきている。この理由
に、低複屈折な樹脂材料の開発と、形状精度が良く低複
屈折(内部がほぼ均一)な成形品を得ることができる形
成技術の向上があげられる。
【0003】従来、光学部品に用いられる樹脂材料とし
ては、ポリカーボネートやアクリルが主であったが、ポ
リカーボネートは複屈折が大きい、アクリルは吸水性に
問題があるなど、使用範囲が限られていた。しかし、最
近になって、光学部品用途として、低吸水性が低複屈折
な非晶質なポリオレフィン系の樹脂材料が開発されてき
ている。また、成形技術としても、樹脂を低圧で充填
し、金型全体もしくは入駒を介して、圧縮を加える射出
圧縮成形などを用いることで、形状精度が良く、低複屈
折の成形品が得られるようになってきた。
【0004】上述のように、最近、形状精度が良く低複
屈折な光学素子が得られるようになったが、近年、レー
ザプリンタやデジタル複写機などの高解像度化が進展し
てきており、結像光学素子にさらなる高精度化が要求さ
れるようになり、高精度な光学素子に対しては、以下
に、図7〜図9を用いて説明するような問題点が存在
し、その結果、光学性能が満足しきれない場合があるこ
とがわかってきた。
【0005】図7は、レーザビームプリンタなどの光走
査装置における、従来の、結像プラスチックレンズの一
例を示す斜視図、図中、1はレンズ、1a,1bはレン
ズ面、Iは回転多面鏡側、IIは被走査面側、III(矢
印)はビーム透過方向を示し、周知のように、半導体レ
ーザ等の光源から射出したビームは、コリメータレンズ
によって平行化され、回転多面鏡で偏向走査され、この
結像レンズ1によって被走査面上にビームを形成する。
【0006】図8は、回転多面鏡2、結像レンズ1、被
走査面3のY軸に垂直平面内の断面図であるが、形状精
度が良く、低複屈折な結像レンズを用いても、レンズ形
状と樹脂材料の屈折率(レンズ内部で均一と仮定)より
求めた結像位置(設計値)から位置ずれ(測定値)が生
じた。
【0007】図9は、上述の位置ずれの原因を実験的に
解析した時の図で、同図は、レンズ1内部の屈折率分布
(ビーム透過方向(X軸方向)から見た図)を示し、図
示のように、レンズ1は、レンズ表面(A部)が屈折率
が大きく、中央(B部)にいくほど屈折率が小さくなっ
ている。この屈折率分布により、レンズが負のパワーを
もち、図8に示したように、結像位置が遠くなり結像位
置ずれが起こることが判った。
【0008】次に、レンズの内部に屈折率分布が生じる
メカニズムを説明する。射出成形で上述のごときレンズ
を成形した場合、溶融状態の樹脂は金型内に射出充填さ
れると、樹脂が金型壁面に触れた瞬間に冷却される。射
出充填時、保圧初期の高い圧力がかかった状態で、樹脂
が冷却され固体状態になる。すなわち、レンズ表面ほど
密度が大きく、内部にいくほど密度が小さくなる。密度
と屈折率には、高い相関性があるため、図9に示したよ
うに、レンズ表面では屈折率が大きく、中央にいくほど
屈折率が小さくなる屈折率分布が生じる。
【0009】上述のごとき問題を解決するために、特開
平4−284219号公報に記載の発明は、素材により
屈折率分布幅を低減させるようにしているが、その屈折
率分布幅が大きく、結像光学素子に採用することはでき
ない。
【0010】また、特開平8−201717号公報に記
載の発明は、光軸方向(X方向)のレンズ厚さtと短手
方向(副走査方向)の幅(特開平8−201717号で
は高さと表現しているが、本明細書では幅と統一する)
hを、h/t>2と規定しいているが、これによれば、
レンズ短手方向(Z方向)に光学的に必要な幅(有効
幅)に比べてレンズ短手方向の幅(有効幅を含めたレン
ズの寸法的な幅)hが長くなる。このことは、射出成形
に用いる鏡面駒の短手幅を広く加工しなくてはならず、
鏡面駒加工時間に増大による加工コストアップのみなら
ず、加工における加工刃具の磨耗や損傷による加工ミス
の確率も高くなる。
【0011】また、特開平9−49976号公報に記載
の発明は、あらかじめ屈折率分布を見込んで、その分だ
けレンズの形状を補正するものであるが、射出成形条件
によって屈折率分布が微妙に変化する場合があり、量産
現場で歩留まりを向上させるための成形条件の微調整が
しにくい。また、光書込走査装置内の回転多面鏡用のモ
ータの発熱、あるいは光書込走査装置が組み込まれた例
えばレーザプリンタ内の定着ユニットに代表される他の
ユニットの熱源によって経時的に屈折率分布が変化する
ことも考えられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもにで、成形によって生じる屈
折率分布が少ない矩形状プラスチックレンズを提供する
ことを目的としてなされたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光軸
(X軸)と直角(Y軸)の方向に延びた細長形状のレン
ズ部と、該レンズ部の短手(Z軸)方向に所定量突出し
た凸部とから成ることを特徴としたものである。
【0014】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記凸部は前記短手方向の両面に形成されているこ
とを特徴としたものである。
【0015】請求項3の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記凸部のZ軸方向投影面積Sと、レンズ部
のZ軸方向投影面積S′の関係がS<S′であることを
特徴としたものである。
【0016】請求項4の発明は、請求項1又は2の発明
において、前記凸部のZ軸方向投影面積Sと、レンズ部
のZ軸方向投影面積S′の関係がS>S′であることを
特徴としたものである。
【0017】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかの発明において、前記凸部のZ軸方向の厚さが一定
であることを特徴としたものである。
【0018】請求項6の発明は、請求項1乃至4のいず
れかの発明において、前記凸部のZ軸方向の厚さとレン
ズ部の厚さ(X軸方向のレンズ幅)が正の関係であるこ
とを特徴としたものである。
【0019】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、前記凸部の一部がフラットであることを特徴とした
ものである。
【0020】請求項8の発明は、請求項1乃至7のいず
れかの発明において、前記凸部がレンズ部と一体的にプ
ラスチックによって成形されていることを特徴としたも
のである。
【0021】
【発明の実施の形態】
(実施例1)図1は、本発明の一実施例を説明するため
の斜視図で、図示のように、矩形状レンズ部10の上下
両面(Z方向)に所定量突出した凸部11,12が形成
されている。この例の場合、凸部のZ軸方向投影面積S
と、レンズ部10のZ軸方向投影面積S′の関係がS<
S′の関係にあり、凸部のZ軸方向の厚さが一定であ
る。なお、本発明の各実施例での矩形状レンズはすべて
凸部がレンズ部と一体的にプラスチックによって成形さ
れている。
【0022】図2は、凸部がある場合とない場合の屈折
率分布の測定結果をレンズ部のZ軸方向±h/2で示す
図で、この屈折率分布の測定位置はレンズ長手方向(Y
方向)の中央である。金型外壁付近の樹脂が優先的に急
冷固化する部分が凸部内になったために、レンズ部の屈
折率分布は軽減されている。なお、わずかに分布が残っ
ているが、この程度の分布は光学的に許容される範囲内
であった。なお、図1では、凸部の形状をレンズ部の形
状と略相似形で示したが、相似形状でなくても金型外壁
付近の樹脂が優先的に急冷固化する部分が凸部内になる
ようであれば、その限りでない。
【0023】(実施例2)図3は、凸部11a,12a
のZ軸方向投影面積Sと、レンズ部10のZ軸方向投影
面積S′の関係がS>S′の関係にあり、凸部のZ軸方
向の厚さが一定の例である。この場合も金型外壁付近の
樹脂が優先的に急冷固化する部分が凸部内になったため
に、レンズ部の屈折率分布は軽減されていた。なお、わ
ずかに分布が残っているが(図2)、この程度の分布は
光学的に許容される範囲内であった。この場合の凸部は
直方体で示したが、図1に示したようにレンズ部と略相
似形でもいいし、それ以外でもよい。
【0024】(実施例3)図4は、凸部11b,12b
のZ軸方向の厚さとレンズ10の厚さ(X方向のレンズ
幅)が正の関係である。すなわち、この例ではレンズ1
0は長手方向(Y方向)の中央部分でその厚さ(X方向
のレンズ幅)が最も厚く、周辺にいくに従ってレンズの
厚さが薄くなっているが、凸部11b,12bのZ軸方
向の厚さがレンズ10の厚さの厚いところで厚く、レン
ズ10の厚さが薄くなるに従って凸部11b,12bの
厚さが薄くなる場合を示している。レンズ厚さの薄い周
辺部では、レーザビームがレンズ内を通過する距離が短
いので、たとえ屈折率分布があってもその影響はレンズ
の厚肉部(図4では長手方向(Y方向)の中央部分)を
レーザビームを通過する場合よりも少ない。従って、図
4に示したような凸部を形成することができる。この例
では凸部のY−X面は長方形であるが図1に示したレン
ズ部と略相似形でもいいし、それ以外でもよい。
【0025】(実施例4)上述のようなレンズを光学ハ
ウジングへ位置決めするときには、その光学面以外のい
くつかの箇所を基準面として採用する。例えば、図7に
示したレンズでは光学面以外のY−X面を基準面とする
場合がある。その場合には、図4に示したような凸部1
1b,12bを用いると基準面がとれなくなる場合があ
る。その場合には、図5に示したように、基準面となる
側に凸部12cのY−X面を平面Hとする。すなわち、
一方の凸部12cはZ方向の厚さが一定で、もう一方の
凸部11cは厚さが変化してもよい。この例では、凸部
のY−X面は長方形であるが図1に示したようにレンズ
部と略相似形でもいいし、それ以外でもよい。
【0026】(実施例5)実施例4では片側の凸部12
cの基準面となる側の凸部のY−X面を全部平面にした
が、図6に示す実施例5では、その一部を平面H′にし
た凸部11d又は12dを用いている。この平面H′に
した部分は光学ハウジングとの基準面になる部分であ
る。この例では凸部のY−X面は長方形であるが、図1
に示したようにレンズ部と略相似形でもいいし、それ以
外でもよい。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるとレンズ以外に凸部を設けることで、金型外壁付
近の樹脂が優先的に急冷固化する部分が凸部内になった
ために、レンズ部の屈折率分布は軽減され、良好な光学
特性を得ることができる。また、射出成形に用いる鏡面
駒の短手幅を広く加工しなくてすむので、鏡面駒加工時
間の増大による加工コストアップや、加工における加工
刃具の磨耗や損傷による加工ミスもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるレンズの実施例1の一実施例を
説明するための斜視図である。
【図2】 凸部がある場合(曲線P)と、凸部がない場
合(曲線Q)の屈折率分布の例を示す図である。
【図3】 実施例2のレンズの一実施例を説明するため
の視斜図である。
【図4】 実施例3のレンズの一実施例を説明するため
の視斜図である。
【図5】 実施例4のレンズの一実施例を説明するため
の視斜図である。
【図6】 実施例5のレンズの一実施例を説明するため
の視斜図である。
【図7】 従来の結像プラスチックレンズの一例を説明
するための斜視図である。
【図8】 回転多面鏡、結像レンズ、被走査面の光軸に
平行な断面図である。
【図9】 焦点の位置ずれの原因を実験的に解析した時
のレンズの屈折率分布を示す図である。
【符号の説明】
10…レンズ、10a,10b…レンズ面、11,11
a,11b,11c,11d,12,12a,12b,
12c,12d…凸部、H,H′…光学ハウジングへの
基準面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 清孝 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光軸(X軸)と直角(Y軸)の方向に延
    びた細長形状のレンズ部と、該レンズ部の短手(Z軸)
    方向に所定量突出した凸部とから成ることを特徴とする
    短手方向に屈折率分布を有するレンズ。
  2. 【請求項2】 前記凸部は前記短手方向の両面に形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載のレンズ。
  3. 【請求項3】 前記凸部のZ軸方向投影面積Sと、レン
    ズ部のZ軸方向投影面積S′の関係がS<S′であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のレンズ。
  4. 【請求項4】 前記凸部のZ軸方向投影面積Sと、レン
    ズ部のZ軸方向投影面積S′の関係がS>S′であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のレンズ。
  5. 【請求項5】 前記凸部のZ軸方向の厚さが一定である
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のレ
    ンズ。
  6. 【請求項6】 前記凸部のZ軸方向の厚さとレンズ部の
    厚さ(X軸方向のレンズ幅)が正の関係であることを特
    徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のレンズ。
  7. 【請求項7】 前記凸部の一部がフラットであることを
    特徴とする請求項6記載のレンズ。
  8. 【請求項8】 前記凸部がレンズ部と一体的にプラスチ
    ックによって成形されていることを特徴とする請求項1
    乃至7のいずれかに記載のレンズ。
JP24825097A 1997-09-12 1997-09-12 レンズ Pending JPH1184106A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013218038A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Konica Minolta Inc レーザ走査光学系

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013218038A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Konica Minolta Inc レーザ走査光学系

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