(57)【要約】【課題】  走査光学系レンズなどの長尺光学素子成形品で、副走査方向において光軸中心がレンズ中心から偏心している場合においても、副走査方向のレンズの反りを低減することを目的とする。【解決手段】  断面積が大きい部分には局部的に樹脂冷却速度を速めるよう断面積を減らし、または断面積が小さい部分には局部的に樹脂冷却速度を遅くするよう断面積を増加するような、冷却速度調節形状を、光学有効範囲の外側に設けた。【選択図】  図１
2006110835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子成形品において、その光学的有効部以外の領域に、金型内での樹脂冷却時における冷却速度を局部的に速めたり遅くしたりする作用をもつ冷却速度調節形状を有することを特徴とする、光学素子成形品。
【請求項２】
光学素子成形品の光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称である場合において、成形時の樹脂冷却収縮過程でこの非対称断面形状が原因で生じる樹脂冷却速度の不均一に対して、断面積が大きい部分には局部的に樹脂冷却速度を速めるよう断面積を減らし、または断面積が小さい部分には局部的に樹脂冷却速度を遅くするよう断面積を増加するような、冷却速度調節形状を、光学的有効部分以外の領域に設けることで、光学素子の反り変形を低減することを特徴とする、光学素子成形品。
【請求項３】
走査光学系に用いられる長尺光学素子成形品において、その副走査方向断面の少なくとも一つの断面に、請求項２に記載の冷却速度調節形状を設けたことを特徴とする、光学素子成形品。
【請求項４】
光学素子成形用金型において、金型内での樹脂冷却時における冷却速度を局部的に速めたり遅くしたりする作用をもつ冷却速度調節形状に対応した金型形状を、金型の光学的有効部以外の領域に設けたことを特徴とする、光学素子成形用の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度が要求される光学素子成形品を射出成形や射出圧縮成形などを用いて成形する際の成形品の形状および成形用金型に関するものであり、特にレーザープリンタや複写機の走査光学系に用いられるｆθレンズなどのような長尺光学素子において、その成形収縮過程における反り変形の低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査光学系に使用される長尺の光学素子成形品は一般的には図６に示すような形状をしており、その副走査方向３０の断面は図７に示すように、２つの光学面３１、３２と光学的に使用しないツバ部３３とから構成される。図７において２つの光学面形状３１、３２はともに光学素子の中心軸３４に対して左右対称な断面形状であるために、樹脂冷却収縮過程において副走査方向においてほぼ均等に収縮し、この方向の反りは小さく特に問題にはならなかった。
【０００３】
一方では近年、走査光学系設計の高精細化、小型化、低コスト化、などのニーズに伴い、図８に示すような、副走査方向断面における光学面形状の曲率中心軸が光学素子の中心軸に対して偏心しており、またその偏心量が大きなものが考案されている。図８において３５、３６はそれぞれ光学面であり、光学面３６の曲率中心軸３７は光学素子の中心軸３８に対して寸法３９だけ偏心している。加えて、走査光学系として使用した場合における走査線の湾曲が大きいとその性能に悪影響があるために、副走査方向の反り変形については、従来よりも高い精度のものが必要となっている。
【０００４】
ここで前記図８の従来例では、副走査方向断面における光学面形状の曲率中心軸が光学素子の中心軸に対して偏心しているために、副走査方向断面において肉厚が厚い部分４０と薄い部分４１ができて光学素子の中心軸３８から見て左右非対称になってしまう。このため樹脂冷却収縮の際に肉厚が厚い部分４０での冷却速度が薄い部分４１よりも遅くなり、その結果として副走査方向の反りが大きくなってしまう。図９は副走査方向の反りが大きくなった光学素子を説明したもので、図８の光学素子を光学面３６の側からみた平面図である。３６が光学面、４２は肉厚が厚い部分のツバ部、４３は肉厚が薄い部分のツバ部である。光学素子の主走査方向の中心軸４４が副走査方向３０に反ったために本来あるべき中心軸４５に対して、光学的有効部４６において最大で寸法ｘだけ変形している。このため光学系として使用した場合の走査線湾曲が大きくなってしまい要求される光学性能を満たすことができないという欠点があった。
【０００５】
ここで従来技術として、特開平５−８０２０８号公報では長尺レンズの収縮変形を低減する方法として、長尺方向に曲率を有するレンズ面に対して内周側、外周側の全周にわたって均等な高さと厚みを有するリブによって構成されたフレーム形状が提案されている。
【特許文献１】特開平０５−８０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこの技術は、光学面形成部が副走査方向に対称形状の場合において光線が通過する方向の反りに関してこれを低減させるのには有効であるが、前記図８のような副走査方向に偏心した形状における副走査方向の反り低減に対しては適用できるものではなかった。
【０００７】
そこで本出願に係わる第１の発明の目的は、光学素子成形品において樹脂冷却収縮による反り変形を低減させることであり、その役割を成形品の構成形状として持たせることである。
【０００８】
本出願に係わる第２の発明の目的は、光学素子成形品の光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称である場合において、樹脂冷却収縮による反り変形を低減させることであり、その役割を成形品の構成形状として持たせることである。
【０００９】
本出願に係わる第３の発明の目的は、走査光学系に用いられる長尺光学素子成形品において、副走査方向の光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称である場合であっても樹脂冷却収縮による副走査方向の反り変形を低減させることであり、その役割を成形品の構成形状として持たせることである。
【００１０】
本出願に係わる第４の発明の目的は、光学素子成形用金型において樹脂冷却収縮による反り変形を低減させることであり、そのための金型構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本出願に係わる第１の発明は、光学素子成形品において、光学的有効部以外の領域に、金型内での樹脂冷却時における冷却速度を局部的に速めたり遅くしたりする作用をもつ冷却速度調節形状を有することを特徴とする。
【００１２】
この構成において、光学的有効部以外の領域で局部的に冷却速度を調節することにより、光学的有効部内の形状に起因した樹脂冷却収縮による反り変形に対してそれを低減できるという作用がある。
【００１３】
前記目的を達成するため、本出願に係わる第２の発明は、光学素子成形品の光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称である場合において、成形時の樹脂冷却収縮過程でこの非対称断面形状が原因で生じる樹脂冷却速度の不均一に対して、断面積が大きい部分には局部的に樹脂冷却速度を速めるよう断面積を減らし、または断面積が小さい部分には局部的に樹脂冷却速度を遅くするよう断面積を増加するような、冷却速度調節形状を、光学的有効部分以外の領域に設けることで、光学素子の反り変形を低減することを特徴とする。
【００１４】
この構成において、光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称であるために樹脂冷却速度が不均一になる場合であっても、光学的有効部以外の領域において局部的に断面積を増減して冷却速度を調節することにより、光学素子全体としてはその断面における冷却速度分布がほぼ均一になり、反り変形を低減できるという作用がある。
【００１５】
前記目的を達成するため、本出願に係わる第３の発明は、走査光学系に用いられる長尺光学素子成形品において、その副走査方向断面の少なくとも一つの断面に、断面積が大きい部分には局部的に樹脂冷却速度を速めるよう断面積を減らし、または断面積が小さい部分には局部的に樹脂冷却速度を遅くするよう断面積を増加するような、冷却速度調節形状を、光学的有効部分以外の領域に設けることを特徴とする。
【００１６】
この構成において、走査光学系に用いられる長尺光学素子成形品で、副走査方向の光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称であるために樹脂冷却速度が不均一になる場合であっても、光学的有効部以外の領域において局部的に断面積を増減して冷却速度を調節することにより、光学素子全体としてはその副走査方向断面における冷却速度分布がほぼ均一になり、副走査方向における反り変形を低減できるという作用がある。
【００１７】
前記目的を達成するため、本出願に係わる第４の発明は、光学素子成形用金型において、金型内での樹脂冷却時における冷却速度を局部的に速めたり遅くしたりする作用をもつ冷却速度調節形状に対応した金型形状を、金型の光学的有効部以外の領域に設けたことを特徴とする。
【００１８】
この構成において、光学的有効部内の形状に起因した樹脂冷却収縮による反り変形に対してそれを低減した光学素子が成形可能な金型構成を提供するという作用がある。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本出願に係わる第１、第２、第３の発明によれば、光学素子成形品において、光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称である場合においても、また走査光学系に用いられる長尺光学素子成形品において副走査方向の光学的有効部の断面形状がその中心軸から見て左右非対称である場合においても、樹脂冷却収縮による反り変形を低減させるという効果がある。
【００２０】
本出願に係わる第４の発明によれば、光学素子成形において樹脂冷却収縮による反り変形を低減させる金型構成を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施例）
図１は本発明の特徴を最も良く表す、走査光学系に用いられる長尺光学素子の副走査方向断面の図面である。１、２はそれぞれ光学面であり、光学的有効部は３の範囲である。光学面１の曲率中心軸４は光学素子の副走査方向の中心軸５に対して寸法ａだけ偏心している。この偏心が起因して副走査方向断面において断面積が大きい部分６と断面積が小さい部分７ができて光学素子の中心軸５に対して左右非対称になっている。
【００２２】
これに対して断面積が大きい部分６の近傍で光学的有効部３の外側のツバ部に、局部的に樹脂冷却速度を速めるように凹形状の冷却速度調節形状８を設け、さらに断面積が小さい部分７の近傍で光学的有効部３の外側のツバ部に、局部的に樹脂冷却速度を遅くするように凸形状の冷却速度調節形状９を設けた。ここで点線８a、９aは、冷却速度調節形状８、９を設けない場合の従来例の形状を表す。また、この長尺光学素子成形用金型においては、冷却速度調節形状８、９は長尺光学素子のツバ部側面を構成する金型に形成した。
【００２３】
図２は図１の長尺光学素子を光学面１の側から見た平面図である。１は光学面、１０は前記断面積が大きい側のツバ部、１１は断面積が小さい側のツバ部、１２は光学的有効部分である。Ｌは長尺光学素子の主走査方向の長さ、ｌは光学的有効部分１２の主走査方向の長さ、Ｈは副走査方向の長さ、ｈは光学的有効部分１２の副走査方向の長さである。
【００２４】
図１、図２に表した本発明の光学素子を成形し、前記図８の従来例の光学素子と反り変形量を比較したところ以下の結果であった。ここで反り変形量は図９おいて示した副走査方向における光学的有効部の反りの最大値ｘで比較した。また２つの光学面で囲まれた光線通過方向の肉厚の最大値をｔとした。
【００２５】
成形品寸法：
主走査方向長さL＝１３０mm
主走査方向光学的有効部長さｌ＝１１０mm
副走査方向長さH＝１３mm
副走査方向光学的有効部長さｈ＝６mm
最大肉厚ｔ＝７mm
偏心量a＝2mm
成形材料：ゼオネックスE48R（ゼオネックス（登録商標）E48Rは商品名）、日本ゼオン（株）製
成形条件：型温１２０℃、樹脂温２７０℃、樹脂圧力１００MPa
成形品反り量
本発明図１の光学素子：ｘ＝３μｍ
従来例図８の光学素子：ｘ＝７０μｍ
以上のように、本発明による長尺光学素子成形品の副走査方向の反り量は、従来に比較して飛躍的に減少した。その結果、走査光学系として使用した場合における走査線の湾曲が微少になり、光学的性能を十分満足することができた。
【００２６】
（第２の実施例）
図３は第２の実施例の説明図である。ここでは断面積が大きい部分６の近傍で光学的有効部３の外側のツバ部幅を減少して、局部的に樹脂冷却速度を速めるように冷却速度調節形状１３を設け、さらに断面積が小さい部分７の近傍で光学的有効部３の外側のツバ部幅を増大させて、局部的に樹脂冷却速度を遅くするように冷却速度調節形状１４を設けた。ここで点線１３a、１４aは、冷却速度調節形状１３、１４を設けない場合の従来例の形状を表す。また、この長尺光学素子成形用金型においては、冷却速度調節形状１３、１４は長尺光学素子のツバ部側面を構成する金型に形成した。
【００２７】
この構成においても、副走査方向の成形品の反り量は第１の実施例とほぼ同等の結果となり、従来例に比べて大幅に低減することができた。
【００２８】
（第３の実施例）
図４は第３の実施例の説明図である。ここでは断面積が大きい部分６の近傍において寸法ａだけ偏心した光学面１の延長で光学的有効部３の外側に、局部的に樹脂冷却速度を速めるように凹形状で冷却速度調節形状１５を設け、さらに断面積が小さい部分７の近傍において光学面１の延長で光学的有効部３の外側に、局部的に樹脂冷却速度を遅くするように凸形状で冷却速度調節形状１６を設けた。ここで点線１５a、１６aは、冷却速度調節形状１５、１６を設けない場合の従来例の形状を表す。また、この長尺光学素子成形用金型においては、冷却速度調節形状１５、１６は長尺光学素子の光学面１を構成する金型に光学面１と連続した形状として形成した。
【００２９】
この構成においても、副走査方向の成形品の反り量は第１の実施例とほぼ同等の結果となり、従来例に比べて大幅に低減することができた。
【００３０】
（第４の実施例）
図５は第４の実施例の説明図である。ここでは断面積が大きい部分６の近傍において偏心していない光学面２の延長で光学的有効部３の外側に、局部的に樹脂冷却速度を速めるように凹形状で冷却速度調節形状１７を設け、さらに断面積が小さい部分７の近傍において偏心していない光学面２の延長で光学的有効部３の外側に、局部的に樹脂冷却速度を遅くするように凸形状で冷却速度調節形状１８を設けた。ここで点線１７a、１８aは、冷却速度調節形状１７、１８を設けない場合の従来例の形状を表す。また、この長尺光学素子成形用金型においては、冷却速度調節形状１７、１８は長尺光学素子の光学面２を構成する金型に光学面２と連続した形状として形成した。
【００３１】
この構成においても、副走査方向の成形品の反り量は第１の実施例とほぼ同等の結果となり、従来例に比べて大幅に低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例における長尺光学素子を説明する副走査方向の断面図である。
【図２】図１の長尺光学素子の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例における長尺光学素子を説明する断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例における長尺光学素子を説明する断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例における長尺光学素子を説明する断面図である。
【図６】従来例の走査光学系に使用される一般的な長尺光学素子成形品の斜視図である。
【図７】図６の長尺光学素子の副走査方向における断面図である。
【図８】従来例の長尺光学素子で副走査方向に偏心した例の断面図である。
【図９】図８の長尺光学素子の平面図で、副走査方向の反り変形の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  光学面
２  光学面
３  光学的有効部分
４  光学面１の曲率中心軸
５  光学素子の副走査方向の中心軸
６  断面積が大きい部分
７  断面積が小さい部分
８  冷却速度調節形状
９  冷却速度調節形状
８ａ、９ａ  従来例の形状
１０  断面積が大きい側のツバ部
１１  断面積が小さい側のツバ部
１２  光学的有効部分
１３  冷却速度調節形状
１４  冷却速度調節形状
１３ａ、１４ａ  従来例の形状
１５  冷却速度調節形状
１６  冷却速度調節形状
１５ａ、１６ａ  従来例の形状
１７  冷却速度調節形状
１８  冷却速度調節形状
１７ａ、１８ａ  従来例の形状
３０  副走査方向
３１  光学面
３２  光学面
３３  ツバ部
３４  光学素子の中心軸
３５  光学面
３６  光学面
３７  光学面３６の曲率中心軸
３８  光学素子の中心軸
３９  偏心寸法
４０  肉厚が厚い部分
４１  肉厚が薄い部分
４２  肉厚が厚い部分のツバ部
４３  肉厚が薄い部分のツバ部
４４  反り変形後における光学素子の主走査方向の中心軸
４５  本来あるべき光学素子の主走査方向の中心軸
４６  光学的有効部分
ａ  偏心量
ｔ  ２つの光学面で囲まれた光線通過方向の肉厚の最大値
ｘ  光学的有効部分における反り変形量
Ｈ  光学素子の副走査方向の長さ
ｈ  光学的有効部分の副走査方向の長さ
Ｌ  光学素子の主走査方向の長さ
ｌ  光学的有効部分の主走査方向の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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