JPWO2010106845A1 - 中空部を形成した反射光学素子および走査光学装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1には、本発明の第1実施形態である、鏡面部よりも長尺方向に長い中空部を有する樹脂製の反射光学素子の形状を説明する模式図である。図1(a)は反射光学素子を厚さ方向上部から見た図であり、図1(b)は短尺方向から見た図である。
本実施形態の樹脂製の反射光学素子(以下、「本実施形態の反射光学素子」と呼ぶ場合がある)においては、長尺の板状の基材部3と、基材部3の一つの表面に位置する鏡面部2と、鏡面部2の鏡面裏面の基材部3内部に位置する中空部4を有し、かつ、中空部4の長尺方向の長さが鏡面部2の長尺方向の長さより長く、さらに、中空部4の両端を鏡面部2の長尺方向の両端より外側に形成することで、樹脂の硬化に伴う収縮により発生する引張応力が形成された中空部4に解放されるため、樹脂収縮に伴う長尺方向の反りが鏡面部2全体にわたり緩和され面精度が向上する。
次に、本実施形態である反射光学素子の材料等について説明する。該反射光学素子の基材部を構成する樹脂材料は、例えば、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー、又は、これらの2種以上からなる樹脂を挙げることができる。該反射光学素子においては、中でも、ポリカーボネイト、シクロオレフィンポリマーを使用することが好ましい。
次に、該反射光学素子の鏡面部を構成する材料等について説明する。鏡面部を構成する材料としては、例えば、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、アルミナを挙げることができる。成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の公知の成膜方法を用いる事ができる。
次に、本実施形態である反射光学素子の成形方法について図2,図4,図3及び図6を参照して説明する。図2は、本実施形態である反射光学素子の成形方法を説明するための模式図である。図4は、本実施形態の成形に用いた検出手段を備えた射出成形機の機能ブロック図であり、図3は、金型の形状を説明するための模式図であり、図6は、金型のキャビティに樹脂を充填してから、金型から成形品を取り出すまでの動作を示すフローチャートである。
キャビティ31は、光学素子基材の外面を構成する第1表面11及び第2表面12を形成するための内表面を有している。ここで金型42の形状について図3を用いて説明する。なお、図3(a)は短尺方向の二等分線を含む垂直面で切断した場合の金型42の断面図であり、図3(b)は長尺方向の二等分線を含む垂直面で切断した場合の金型42の断面図である。キャビティ31の内表面は、第1表面11を形成するための第1領域311と、第2表面12を形成するための第2領域312とを有している。
充填手段32は、反射光学素子1の短尺側から長尺方向に向かって樹脂を充填させるように、金型に配置されることが望ましい。充填手段32のノズル324が前記スプール323に通じている。充填手段32は溶融樹脂をノズル324から押し出すためのスクリュー(図示省略)を有している。スクリューは、溶融樹脂をノズル324からスプール323、ランナー322、ゲート321に通し、キャビティ31に充填させる。スクリューの移動開始位置からの距離、又は、スクリューの移動開始からの経過時間は、溶融樹脂を押し出す量(射出量)に対応している。また、スプール323からゲート321までの金型の通路の容積、及び、長尺方向の各位置でのキャビティ31の横断面形状は分かっているから、スクリューの移動開始位置からの距離、又は、スクリューの移動開始からの経過時間を基に、キャビティ31に充填される溶融樹脂の先端部の位置を求めることが可能となる。
検出手段33は、キャビティ31の内表面の温度を検出する温度センサである。1又は複数の検出手段33が、第2表面12を形成するためのキャビティ31の内表面の第2領域312を含み、第2領域312を天井面とする場合、底面313及び両側面314を含む内表面に配されている。長尺方向に対し、ゲート側の第2領域312とは反対側の第2領域312(天井面)に対向する底面313に配された検出手段33を図4に示す。なお、検出手段33としては、キャビティ31内における射出時の樹脂の先端部を検出することが可能なセンサであれば、温度センサに限らない、例えば、超音波センサや磁気センサであっても良い。
ガス注入手段34は、圧縮ガスが貯留されるタンク(図示省略)、電磁弁341と、キャビティ31内に通じる射出口部342とを有している。制御手段35は、電磁弁341の開閉を制御する。使用する圧縮ガスは、樹脂と反応や混合しないものであれば良い。例えば、不活性ガスが挙げられる。安全面とコスト面を鑑みた場合、不燃性と中毒性、また安価な方法で得られることから、好ましくは、窒素が良い。射出口部342は、キャビティ31の内表面の第2領域312(天井面)に対し対向する内表面の底面313に設けられている。射出口部342は、ゲートの近傍にあって、前記長尺方向に向かって開設されている。
記憶手段36は、検出手段33からの検出温度t1に対し比較すべき予め定められた基準温度t0が記憶されている。検出温度t1及び基準温度t0を図5に示す。
判断手段37は、検出温度t1と基準温度t0とを比較し、検出温度t1が基準温度t0を超えた場合、制御手段35に判断結果を出力する。溶融樹脂の先端部が検出手段33の位置に達したとき、検出手段33が検出する検出温度t1を基準温度t0とする。
制御手段35は、検出手段33からの検出温度t1を受けて、判断手段37に検出温度と基準温度とを比較させ、検出温度t1が基準温度t0を超えたと判断手段37が判断した場合、充填手段32を制御し、キャビティ31への樹脂の充填を停止させ、ガス注入手段34を制御して、充填させた樹脂中に圧縮ガスの注入を開始させる。また、制御手段35は、圧縮ガスの注入を開始してから所定時間経過後に、圧縮ガスの注入を停止させる。検出温度t1が基準温度t0を超えたときに、樹脂の充填を停止させる動作、及び、圧縮ガスの注入を開始させる動作を図5に示す。
上述した実施形態に係る反射光学素子の変形例について図7を参照して説明する。図7は、変形例に係る反射光学素子の形状を説明する模式図である。図7(a)は反射光学素子を厚さ方向上部から見た図であり、図7(b)は短尺方向から見た図である。短尺方向における鏡面部6の長さW3及び中空部8の長さW5の関係以外は、上述した反射光学素子1の構成と同じであるため、差異部分にのみ注目し説明する。
図8には、反射型の走査光学装置におけるfθミラーに第1実施形態に記載の反射光学素子を適用した実施形態を示している。
(比較例)
実施例とは異なり、中空部の長尺方向の長さが基材部の長尺方向の長さより短くなるような成形条件以外は同様な条件で、実施例同様、図3に示した成形型で成形を行った。得られた樹脂成形品は、成形条件通り、中空部の長尺方向の長さが基材部の長尺方向の長さよりも短く形成されていたものの、当該樹脂成形品の表面精度を測定したが、表面粗さ5nmよりも大きな表面粗さとなっており、高い面精度の反射光学素子を得ることができなかった。
2 鏡面部
3 基材部
4 中空部
11 第1表面
12 第2表面
21 光源ユニット
23 ポリゴンミラー
27 fθミラー
28 感光体ドラム(被走査面)
31 キャビティ
32 充填手段
33 検出手段
34 ガス注入手段
35 制御手段
36 記憶手段
37 判断手段
38 インタフェース
41 操作手段
311 第1領域
312 第2領域
315 鏡面形成部
341 電磁弁
342 射出口部
Claims (8)
- 中空部を有する長尺の板状である樹脂製の基材部と、前記基材部表面の一部に位置する鏡面部とを有し、
前記中空部は、前記鏡面部が形成された前記基材部内部に位置し、前記鏡面部の中央から鏡面部の長尺方向の両端より長く、
前記鏡面部は、鏡面部全体が前記基材部の板面上に突出していることを特徴とする反射光学素子。 - 前記中空部が、さらに、前記鏡面部の中央から鏡面部の短尺方向の両端より長いことを特徴とする請求項1に記載の反射光学素子。
- 前記反射光学素子は光源からの出射光を前記鏡面部の表面長尺方向に沿って走査されながら、反射する反射光学素子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の反射光学素子。
- 前記反射光学素子の前記鏡面部が形成された前記基材部表面の表面粗さRaはRa≦5(nm)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の反射光学素子。
- 光源とポリゴンミラーと、該光源から出射した出射光を入射し、前記ポリゴンミラーに集光させる集光手段と、前記ポリゴンミラーが所定速度で回転することによって走査された走査光に対してfθ特性を持たせる反射光学素子とを有する走査光学装置であって、
前記反射光学素子は、中空部を有する長尺の板状である樹脂製の基材部と、前記基材部表面の一部に位置する鏡面部とを有し、
前記中空部は、前記鏡面部が形成された前記基材部内部に位置し、前記鏡面部の中央から鏡面部の長尺方向の両端より長く、
前記鏡面部は、鏡面部全体が前記基材部の板面上に突出していることを特徴とする走査光学装置。 - 前記中空部が、さらに、前記鏡面部の中央から鏡面部の短尺方向の両端より長いことを特徴とする請求項5に記載の走査光学装置。
- 前記反射光学素子の前記鏡面部が形成された前記基材部表面の表面粗さRaはRa≦5(nm)の範囲内で形成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の走査光学装置。
- 前記光源から出射する光の波長は500nm以下であることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の走査光学装置。
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