(57)【要約】【課題】走査光学系を構成する光学素子の成形時のそりを低減できるようにする【解決手段】金型に設けられた複数のキャビティに樹脂を注入して複数の光学素子を同時に成形する光学素子の成形方法であって、複数のキャビティのうちの互いに隣り合うキャビティ７２，７３（又は７４，７５）の間の金型部分の温調温度ｔ１を、それぞれのキャビティの外側の金型部分の温調温度ｔ２よりも低く設定する。【選択図】　　　図９
2004117592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型に設けられたキャビティに樹脂を注入して成形した長尺の光学素子であって、
前記金型のパーティング面に平行な面内のそり量Ａが前記光学素子の長手方向の光学有効部長Ｌに対してＡ≦Ｌ／５０００であることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
金型に設けられた複数のキャビティに樹脂を注入して複数の光学素子を同時に成形する光学素子の成形方法であって、
前記複数のキャビティのうちの互いに隣り合うキャビティの間の金型部分の温調温度ｔ１を、それぞれのキャビティの外側の金型部分の温調温度ｔ２よりも低く設定することを特徴とする光学素子の成形方法。
【請求項３】
前記温調温度ｔ１と前記温調温度ｔ２との差を１℃以上に設定することを特徴とする請求項２に記載の光学素子の成形方法。
【請求項４】
請求項２に記載の光学素子の成形方法によって成形されたことを特徴とする光学素子。
【請求項５】
前記光学素子はｆシータレンズであることを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の光学素子を成形する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等に用いられる走査光学装置においては、画像信号に応じて光源から光変調されて出射した光束を、例えば回転多面鏡等の光偏向器によって周期的に偏向走査させ、ｆシ−タ特性を有する結像光学系によって感光ドラム上の結像面にスポット状に集束させている。結像面上のスポットは、光偏向器による主走査と、感光ドラムの回転による副走査に伴なって静電潜像を形成し、画像記録を行なっている。
【０００３】
図１は走査光学装置を示すもので、光源１０１から放射した発散光束は、コリメータレンズ１０２によって略平行光束とされ、絞り１０３によって光束の光量が調整され、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ１０４に入射する。
【０００４】
シリンドリカルレンズ１０４に入射した平行光束は、主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で、副走査断面内においてのみ集束する光束として出射し、回転多面鏡１０５の反射面１０５ａに線像として結像する。
【０００５】
回転多面鏡１０５の回転によって偏向走査された光束は、ｆシータ特性を有する結像光学素子であるｆシータレンズ１０６を経て感光ドラム１２０の結像面上に結像する。結像面上に結像する点像（スポット）は、回転多面鏡１０５を矢印Ａの方向に回転させることで、感光ドラム１２０上を矢印Ｂの方向に走査する。このような主走査と、感光ドラム１２０がその回転軸のまわりに回転することによる副走査に伴なって、記録媒体である感光ドラム１２０上に画像記録を行なっている。
【０００６】
図２は、上記と同様の走査光学装置を複数個用いて、複数個の感光ドラム上に各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成するカラー画像形成装置を説明するものである。
【０００７】
この装置は、４個の走査光学装置（スキャナユニット）１１１〜１１４と、それぞれ４個の感光ドラム１２１〜１２４および現像装置１３１〜１３４と、搬送ベルト１４１とを有する。
【０００８】
４個の走査光学装置１１１〜１１４は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、それぞれ感光ドラム１２１，１２２，１２３，１２４上に画像信号を記録し、現像装置１３１〜１３４によって現像して搬送ベルト１４１上の記録紙等に転写することで、カラー画像を高速に印刷するものである。
【０００９】
このようなカラー画像形成装置では複数の走査線を重ね合わせて画像形成を行なうため、特に各色間の走査線ずれ（レジストレーションずれ）を少なくすることが重要である。
【００１０】
前記各色間の走査線ズレは、前記ｆシータレンズ１０６の第１の光学素子１０６ａと第２の光学素子１０６ｂの形状の誤差によっても発生し、発生要素の中でも最終的な製品の走査線ずれに大きな影響を及ぼす。
【００１１】
この走査線ずれを調整（補正）する方法として、特開２０００−２７５５５９号公報では、図６の光ビームを偏向して走査光に変換する偏向走査手段１，２，３と、前記走査光を結像面に結像させる第１のｆシータレンズ４と第２のｆシータレンズ５を備えた結像光学系と、該結像光学系を支持する筐体１０と、前記第２のｆシータレンズを前記筐体上で任意の方向に枢動自在に軸支するピボット軸受２０と、前記第２のｆシータレンズを前記ピボット軸受２０または前記筐体１１に融着するための融着手段とを有することにより、第２のｆシータレンズの中央部分または一端をピボット軸受２０によって任意の方向に枢動自在に支持させ、走査光が結像面を走査するときの走査線の曲がりや傾きを検出し、これらを解消する第２のｆシータレンズの回転位置や傾斜角度を、予め調べておいたデータ等によって求めて、第２のｆシータレンズをピボット軸受上で枢動させ、結像面での走査線ずれを除く。このようにして、カラー印刷の場合の色ずれの原因となる走査線ずれを除いたうえで、低温溶融金属等を用いて第２のｆシータレンズをピボット軸受または筐体に融着し、固定する。このようにすれば、第２のｆシータレンズを支持するピボット軸受上で任意の方向へ第２のｆシータレンズを枢動させ、走査線の傾きや曲がり等を解消できる姿勢に調整したうえで、低温溶融金属等によって固定するのみであるから、２軸の方向にそれぞれ複雑な枢動機構を設けて走査線ずれの補正を行なう場合に比べて、組立部品点数が大幅に削減され、組立工程も簡単化され、カラー印刷等を行なう場合の色ずれを補正する機構を大幅に簡略化することで、高画質でしかも製造コストの低いカラー画像形成装置を実現できるとしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術によれば、走査線の傾きの調整や曲がりの調整を行なうことができる量には限界があり、また、図４のごとく４個取りの金型を用いて１サイクルで４つの光学素子を同時に成形する場合、図４の金型は全体に温度調節を行い、成形を行う樹脂の物性にもよるが、７０℃から１５０℃程度に保たれており、そのため、図５の如く各キャビティ毎に温調水を流す水管８２，８３，８４，８５を設けてある。このような構成において、図４の金型で成形した光学素子の隣り合うキャビティ７２，７３と７４，７５は逆向きに変形し、図８のような変形を起こすことが解った。このような変形を持つ光学素子を４個組み合わせても光学素子の形状のばらつきにより走査線のバラツキが大きく、色ずれを調整しきれないという問題がある。
【００１３】
例えば、上記従来例では、図４の４個取りの金型を用いて、図３の長尺の光学素子５の成形を行った場合において、キャビティ７２，７３，７４，７５から取り出される長尺の光学素子５の変形は図３の主走査方向、副走査方向、レーザービームの進行方向の３方向に変形を起こす。特に図７の如く副走査方向へのそりが多い場合においては、図６の感光ドラム１１の結像面に結像する点像は破線Ｄ２で示すように湾曲して走査され、各走査光学装置の走査線ずれによる色ずれを発生させる。
【００１４】
しかしながら特開２０００−２７５５５９号公報の従来例及び実施例の如く走査線ずれを電気的に調整する方法や、複数の走査光学装置を用いるカラー画像形成装置において、各走査光学装置による走査線ずれの調整を、各走査光学装置の結像光学系に配設した光学素子の位置を変化させて行なう方法では、調整できる範囲が限られ、機構的に複雑で、コスト高であるという問題点があった。
【００１５】
前述の４個取りの金型では、水管付近の型部材温度は隣り合うキャビティの間の型部材温度もキャビティと金型外部側の温調設定温度通りであるが、金型外部は室温であるためキャビティと金型の表面間はキャビティ近傍では温調設定温度となるが金型表面に近づくほど金型温度は低下してしまう。前記金型を用いた光学素子の変形の要因を探索した結果、温調水管の金型の外側の部分の温度の低下によりキャビティ内の樹脂の冷却速度が影響を受けることを見出した。温調水管の金型の外側の部分の温度が隣り合うキャビティの間の温度よりも低いために、キャビティ近傍の金型の外側の面の熱流束が隣りのキャビティの側の面の熱流束よりも多く、結果的にキャビティが隣り合っている側の成形品の面の固化速度に対して、金型の外側の成形品の面の固化速度が速くなる。このことにより、固化が相対的に遅くなる隣り合うキャビティ側の密度は低くなり、図８に示すように長手方向端部を基準とすると中心が金型の外側へ変形する向きにそりを生ずる。
【００１６】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、走査光学系を構成する光学素子の成形時のそりを低減できるようにすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる光学素子は、金型に設けられたキャビティに樹脂を注入して成形した長尺の光学素子であって、前記金型のパーティング面に平行な面内のそり量Ａが前記光学素子の長手方向の光学有効部長Ｌに対してＡ≦Ｌ／５０００であることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明に係わる光学素子の成形方法は、金型に設けられた複数のキャビティに樹脂を注入して複数の光学素子を同時に成形する光学素子の成形方法であって、前記複数のキャビティのうちの互いに隣り合うキャビティの間の金型部分の温調温度ｔ１を、それぞれのキャビティの外側の金型部分の温調温度ｔ２よりも低く設定することを特徴としている。
【００１９】
また、この発明に係わる光学素子の成形方法において、前記温調温度ｔ１と前記温調温度ｔ２との差を１℃以上に設定することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の光学素子は、上記の光学素子の成形方法によって成形されたことを特徴としている。
【００２１】
また、この発明に係わる光学素子において、前記光学素子はｆシータレンズであることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図４は第１の実施形態に係わる光学素子の成形用金型の概略構成を示す図で、４個取り金型のキャビティであるキャビティ７２，７３，７４，７５が一体の型部材７６に形成されている。図４の型部材７６は固定側の金型を構成する部材で、図面は略するがこれに対向するキャビティ・ランナを形成した可動側金型と一体になり、キャビティ・ランナ・スプルを形成する。
【００２４】
図９は図４に示した型部材７６おける、水による温調を目的とした水管の配置を示す図である。キャビティ７２と外気の間の型部材７６の部分には、水管９１ａが配置され、金型の図中上側から温調水を供給し、キャビティ７２のゲート近傍でＵターンし、再び金型の図中上側から排出され温調装置に戻り、型部材７６を温調する。
【００２５】
また型部材７６のキャビティ７２とキャビティ７３の間には、水管９１ｂが配置され、金型の図中上側から温調水を供給し、キャビティ７２のゲート近傍でＵターンし、再び金型の図中上側から排出され温調装置に戻り、型部材７６を温調する。
【００２６】
キャビティ７３，７４，７５にも同様の水管が配置され温調されている。
【００２７】
ここで、９１ｂ，９２ｂ，９３ｂ，９４ｂは金型の外に配置された温調機に接続されｔ１の設定で温調をされている。同時に９１ａ，９２ａ，９３ａ，９４ａも金型の外に配置された温調機に接続されｔ２の設定で温調をされており、水管近傍の型部材の温調設定温度ｔ２との関係をｔ１＜ｔ２と個別に温調できるようにしてある。
【００２８】
また図示しないが可動側金型においても同様の水管配置としてある。
【００２９】
成形状態においてあらかじめ金型はｔ２＝１１８℃の設定で温調され、同時にｔ１＝１１５℃の設定で温調されている。射出成形機の可塑化装置で可塑化された樹脂は、スプル７０から金型内に射出され、ランナ７１に充填された後にキャビティに充填される。キャビティには所望の形状の光学素子の形状に略等しく、成形品取り出し後の室温まで冷却した時点で所望の形状を有する光学素子となる様な形状を有する鏡面駒が可動側金型・固定側金型に配置されており、金型内で樹脂の収縮を補うだけの保圧力をかけ、一定の冷却時間をかけてほぼ型温に近い温度まで冷却した後金型から取り出される。
【００３０】
この時、キャビティ近傍の金型の外側の面の熱流束と隣りのキャビティの側の面の熱流束とが略等しくなり、結果的にキャビティが隣り合っている側の成形品の面の固化速度と、金型の外側の成形品の面の固化速度が等しくなる。このことにより、光学素子にそりが生じない。具体的には、パーティング面に平行な面内のそり量Ａが光学素子の主走査方向の光学有効部長Ｌに対してＡ≦Ｌ／５０００となっていた。
【００３１】
このような光学素子を使用した光学系においては、図２の如く走査光学装置を複数個用いて、複数個の感光ドラム上に各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成するカラー画像形成装置において、感光ドラム１１の結像面上に結像する点像が略一致し走査線の湾曲による色ずれを生じることは無い。
【００３２】
（第２の実施形態）
図１０は第２の実施形態に係わる光学素子の成形用金型の概略構成を示す図で、４個取りのキャビティが型部材７６に形成されており、キャビティ７２，７４と外気の間には、水管９５ａが配置され、隣り合うキャビティ７３，７５との間には水管９５ｂを設け、水管９５ａ・９５ｂでキャビティ７２，７４付近の型部材７６の部分を温調する。キャビティ７３，７５も同様に水管９６ａ，９６ｂで温調する。
【００３３】
（第３の実施形態）
図１１は第３の実施形態に係わる光学素子の成形用金型の概略構成を示す図で、６個取りのキャビティが型部材７６に形成されており、キャビティ１７２，１７５と外気の間には、水管９７ａが配置され、隣り合うキャビティ１７３，１７６との間には水管９７ｂを設け、水管９７ａ・９７ｂでキャビティ１７２，１７５付近の型部材を温調する。キャビティ１７４，１７７も同様に水管９９ａ，９９ｂで温調を行う。真中のキャビティ１７３，１７６は水管９８ａ，９８ｂで温調するが、左右のキャビティと異なり、温調温度設定の差はつける必要が無い。
【００３４】
以上の様に、取り個数が４個以上に増えた場合でも、本発明は適用可能であるし、例えば図１０における水管９５ｂと９６ｂを敢えて分けて配置せずに１本の水管として設けることも可能であるし、金型製作の必要性によっては、型部材７６を一体化せずに各キャビティ毎に分割して構成しても本発明の効果としては同等の効果を持つことが出来る。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、走査光学系を構成する光学素子の成形時のそりを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】走査光学装置を説明する模式図である。
【図２】画像形成装置全体を説明する図である。
【図３】光学素子の方向とレーザービームの進行方向を説明する図である。
【図４】４個取り金型の固定側金型の概略構成を説明する図である。
【図５】従来の４個取り金型の固定側金型の概略構成を説明する図である。
【図６】従来の走査光学装置を説明する図である。
【図７】従来の光学素子の変形の概略を説明する図である。
【図８】従来の４個取り金型で成形した光学素子の変形の概略を説明する図である
【図９】第１の実施形態による４個取り金型の固定側金型の概略構成を説明する図である。
【図１０】第２の実施形態による４個取り金型の固定側金型の概略構成を説明する図である。
【図１１】第３の実施形態による６個取り金型の固定側金型の概略構成を説明する図である。
【符号の説明】
１　レーザーユニット
２　シリンドリカルレンズ
３　回転多面鏡
４〜５　光学素子（ｆシータレンズ）
１０　本体シャーシ（筐体）
１１　感光ドラム
２０　ピボット軸受け
７０　スプル
７１　ランナ
７２〜７５　キャビティ
８２〜８５　水管
９１〜９９　水管
１０１　光源
１０２　コリメータレンズ
１０３　絞り
１０４　シリンドリカルレンズ
１０５　回転多面鏡
１０６　ｆシータレンズ
１１１〜１１４　走査光学装置
１２０〜１２４　感光ドラム
１３１〜１３４　現像装置
１４１　搬送ベルト
【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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【図１０】
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【図１１】
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