专利名称：图像形成设备、光学扫描装置和塑料透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如彩色数字复印机、多功能打印机(MFP)、激光打印机、传 真机、绘图器(plotter)和组合这些设备的功能的多功能机之类的图像形成 设备以及用于光学扫描装置和图像形成设备和光扫描装置中的塑料透镜。
背景技术：
安装在激光数字复印机、打印机、传真机等中的现有光学写入单元包括矩 形光学装置(如，透镜和反射镜)作为其主要组成部分，所述矩形光学装置具 有用激光形成图像并校正所形成的图像的功能。
为了降低成本，已经越来越多地使用塑料材料来形成安装在光学写入单元 中的光学装置。此外，已知光学装置具有镜面，所述镜面被形成为复杂的非球 形形状，从而利用最少数量的组成部分实现光学写入单元的多种功能。此外， 已知另一种光学装置，其为被设计来在纵向方向上具有不均匀的厚度。可以利 用根据光学装置的所期望的功能而具有特殊形状的空穴(cavity)的模具以相 对低的成本批量生产上述光学装置。
光学装置的树脂铸模涉及冷却和固化在空穴之中的融化树脂的处理。在该 处理中，需要降低树脂的内部变形(internal strain)。因此，执行降低空穴 中的树脂压力的操作。此外，为了改善形状精度，最好使融化树脂的温度分布 均匀。
然而，如果降低空穴中的融化树脂的压力，则树脂在后续的冷却和固化处 理中收縮。结果，树脂与模具的表面分离，并且在光学装置的光学功能表面中 形成凹陷。此外，在厚度方面不均匀的厚光学装置的铸模中，在不同位置上树脂的冷却速度自然不同。该差异导致树脂的收縮量的差异。结果，出现了形状 精度的劣化和内部变形这样的现象。
为了防止由上述树脂的凹陷、形状精度的劣化以及内部变形的出现之类的 这样的现象引起的光学性能的劣化，已经提出了一种背景技术，其将通气孔
(ventilation hole)提供到模具的铸模块，所述铸模块形成或复制透镜的非 光线通过表面。根据该方法，通过通气孔将空气喷射到非光线通过表面来用空 气压迫树脂，并且增加树脂的中央部分的冷却温度。
然而，在这样的背景技术中，用于喷射空气的通气孔未被形成为与所希望 的塑料透镜的个体形状对应的形状，而是被形成为统一的形状。因此，如果所 希望的光学装置是具有不均匀的厚度的形状或在纵向方向上基本是曲线的形 状，则空气可能被喷射到接近光入射和发射表面的区域上，或者可能在光入射 或发射表面中形成凹陷。
此外，如果通气孔具有统一的形状，操作自由度不可避免地减少。结果， 很难执行将凹陷弓I导到除光入射或发射表面之外表面的操作。
此外，很难优先冷却塑料透镜的中央部分，也就是树脂的冷却速度最慢的 部分，因此，树脂温度分布可能变得不均匀。
发明内容
本专利说明书描述一种塑料透镜。在一个示例中，在用于铸模塑料透镜的 模具中铸模的塑料透镜。用于铸模塑料透镜的模具包括一对第一铸模块和一对 第二铸模块。第一铸模块分别配置来复制光线入射表面和光线发射表面。第二 铸模i央被设置到第一铸模块的两端来与光轴方向平行并相互面对，并且复制非 光线通过表面。第二铸模块中的至少一个包括通气孔，所述通气孔被形成为具 有等于或长于光线有效范围的长度的拉长狭缝，其沿着与光线入射表面和光线 发射表面等距的线，在光线入射表面和光线发射表面的主扫描方向上延伸。在 树脂冷却和固化处理中通过所述通气孔将空气喷射到融化树脂上以帮助冷却 树脂。
该专利说明书进一步描述光学扫描装置。在一个实例中，光学扫描装置包 括在用于铸模塑料透镜的模具中铸模的塑料透镜。用于铸模塑料透镜的模具包 括一对第一铸模块和一对第二铸模块。第一铸模块分别配置来复制光线入射表 面和光线发射表面。第二铸模块被设置到第一铸模块的两端来与光轴方向平行并相互面对，并且复制非光线通过表面。第二铸模块中的至少一个包括通气孔， 所述通气孔被形成为具有等于或长于光线有效范围的长度的拉长狭缝，其沿着 与光线入射表面和光线发射表面等距的线，在光线入射表面和光线发射表面的 主扫描方向上延伸。在树脂冷却和固化处理中通过所述通气孔将空气喷射到融 化树脂上以帮助冷却树脂。
本专利说明书进一步描述图像形成设备。在一个示例中，在图像形成设备 包括光学扫描装置，所述光学扫描装置包括在用于铸模塑料透镜的模具中铸模 的塑料透镜。第一铸模块复制光线入射表面和光线发射表面。第二铸模块被设 置到第一铸模块的两端来与光轴方向平行并相互面对，并且复制非光线通过表 面。第二铸模块中的至少一个包'括通气孔，所述通气孔被形成为具有等于或长 于光线有效范围的长度的拉长狭缝，其沿着与光线入射表面和光线发射表面等 距的位置，在光线入射表面和光线发射表面的主扫描方向上延伸，并且在树脂 冷却和固化处理中通过所述通气孔将空气喷射到融化树脂上以帮助冷却树脂。
_
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细说明将更完整地了解本发明并
获知其多种优点，并且能够更好的理解本发明。
图1是用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图2是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的示意性平面图3是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面图4是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面图5是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面图6是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面图7是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面图8是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面5图9是以由图1的箭头A指示的方向观看的空穴的另一示例的示意性平
面图IO是用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图ll是以由图IO中的箭头B指示的方向观看的空穴的示意性平面图12是以由图10中的箭头B指示的方向观看的空穴的示意性平面图13是用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图14是用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图15是用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图16是塑料透镜的示意性透视图17是塑料透镜的示意性透视图18光学扫描装置的示例的基本部分的示意性结构图19是光学扫描装置的另一示例的基本部分的示意性结构图；和
图20是图18所示的光学扫描装置的示例的基本部分的示意性侧视图。
具体实施例方式
在描述附图中所图解的实施例中，为了清楚的目的采用特定的术语。然而， 本专利说明书的公开不意欲限制到所使用的该特定术语，并且应该理解每个特 定元件的替换物包括以类似方式操作的任何技术等效物。
现在将参照附图描述根据本发明的实施例的用于铸模塑料透镜的模具，其 中在附图中，相同的附图标记指定相同或对应的部分。
用于铸模塑料透镜的模具包括一对第一铸模块和一对第二铸模块。第一铸 模块分别配置来复制光线入射表面和光线发射表面。第二铸模块被设置到第一 铸模块的两端来与光轴方向平行并相互面对，并且每一个第二铸模块配置来复 制非光线通过表面。第二铸模块中的至少一个包括通气孔，所述通气孔被形成 为在光线入射表面和光线发射表面的主扫描方向上延伸的拉长狭缝。所述通气 孔具有等于或长于光线有效范围的长度，其沿着由每一个离光线入射表面和光 线发射表面基本上相等距离的位置限定的线延伸。在融化树脂的冷却和固化处 理的铸模步骤中采用用于铸模塑料透镜的模具，以通过所述通气孔将空气喷射 到融化树脂上来帮助冷却树脂。
将描述本发明的实施例。参照附图，将描述根据本发明实施例的模具。
图l是以所希望的塑料透镜的纵向方向观看的、用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意图。在图1中，附图标记1指示要被填充树脂的空穴，而附图标
记2到5表示铸模块，它们为形成空穴的组成部分。具体地，附图标记2和3
指示用于复制所希望的光学装置(即，塑料透镜)的非光线通过表面的铸模块。
附图标记4和5分别表示用于复制在图2中图解的光线入射表面4a和光线发 射表面5a的铸模块。
图2是以箭头A指示的方向观看的、图1的空穴的示意性平面图。图2 图解由图中的虛线指示的最终所希望的塑料透镜与形成空穴的铸模块2中提供 的通气孔6之间的位置对应关系。在本示例中，通气孔6沿由每一个离光线入 射表面4a和光线发射表面5a基本相等距离的位置限定的线延伸。
图3是以由箭头A指示的方向观看的、图1的空穴的另一示例的示意性 平面图。在本示例中，铸模块2'包括被形成为线状的通气孔6'。因此，接 近于其两端的通气孔6'的一部分被定位在更接近于光线发射表面5a的部分 上。
如果将空气喷射过这样配置的通气孔6',则空气流动，并且将空气喷射 到由图中的虚线指示的塑料透镜的外围部分，特别是喷射到塑料透镜的光线入 射表面4a和光线发射表面5a的附近。结果，可能在光线入射表面4a和光线 发射表面5a中形成凹陷，并且可能很难将凹陷引导到除了光线入射表面4a和 光线发射表面5a之外的表面上。此外，可能很难优先地冷却塑料透镜的中央 部分，g卩，冷却速度最低的树脂的厚部分。结果，树脂的温度可能变得不均匀。
同时，在上述图2的结构中，通气孔6沿由每一个离光线入射表面4a和 光线发射表面5a基本相等距离的位置限定的线延伸。在这种情况下，防止空 气流到光线入射表面4a和光线发射表面5a。因此，可以防止树脂中的凹陷形 成在光线入射表面4a和光线发射表面5a中。此外，可以将喷射的空气的压力 设置到相对高的值。因此，即使在树脂中形成凹陷，也可以相对容易地将凹陷 引导到所期望的位置。
在融化树脂的冷却和固化处理中，非光线通过表面中和塑料透镜内部的 冷却速度高于与表面的外围更接近的部分的冷却速度，并且在表面的中央部分 最低。因此，如果将冷却空气喷射到预定表面的中央部分来优先冷却中央部分， 则可以有效地防止整个树脂具有不均匀的温度分布。
预定表面的中央部分指的是沿由每一个离所示的塑料透镜的光线入射表 面4a和光线发射表面5a基本相等距离的位置限定的线延伸的部分。如果通过
7形成在用于形成空穴的铸模块2中并沿上述部分延伸的通气孔6喷射空气，则 可以优先地冷却塑料透镜的对应的非光线通过表面的中央部分。因此，可以改 善最终所希望的塑料透镜的形状精度，并且降低塑料透镜的内部变形。
图4和5是以由箭头A指示的方向观看的、图1的空穴的其他特定示例 的示意性平面图。在图4和5中，附图标记6指示在形成空穴的铸模块2中形 成的通气孔。在图5中，通气孔6被形成为相互分离的孔。在这两个示例中， 通气孔6沿由每一个离最终的所期望的塑料透镜(在图中由虚线指示)的光线 入射表面4a和光线发射表面5a基本相等距离的位置限定的线延伸。此外，在 本示例中，如果将空气喷射过形成在用于形成空穴的铸模块2中的通气孔6， 则可以优先地冷却塑料透镜的对应非光线通过表面的中央部分。因此，可以改 善最终希望的塑料透镜的形状精度，并且降低塑料透镜的内部变形。
图6到9是以由箭头A指示的方向观看的图1的空穴的其他特定示例的 示意性平面图。在所有的这些示例中，通气孔6沿由每一个离塑料透镜的光线 入射表面4a和光线发射表面5a基本相等距离的位置限定的线延伸。此外，根 据塑料透镜的厚度改变通气孔6的宽度、孔径和狭缝长度。 '
在图6和7中，形成通气孔6，使得其宽度在朝向与塑料透镜的厚部对应 的位置的方向上增加。图8图解其中通气孔6被形成为相互分离的孔的示例。 在该示例中，形成通气孔6使得其孔径在朝向与塑料透镜的厚部对应的位置的 方向上增加。图9图解其中通气孔6被形成为相互分离的垂直拉长狭缝。在该 示例中，形成通气孔6，使得其狭缝长度在朝向与塑料透镜的厚部对应的位置 的方向上增加。在图6到9的所有示例中，通过通气孔6喷射冷却空气。利用 该结构，与施加到塑料透镜的狭窄部分相比，可以将更多空气施加到塑料透镜 的厚部。结果，可以改善厚部中的冷却效率。
然后，将描述本发明的另一实施例。图IO是从所期望的塑料透镜的纵向 方向观看的、用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意图。在图10中，附图标 记l指示要被填充树脂的空穴l，而附图标记2到5表示铸模块，所述铸模块 为形成空穴的组成部分。具体地，附图标记2和3表示用于复制所希望的塑料 透镜的非光线通过表面的铸模块。附图标记4和5分别表示用于复制如图11 所示的光线入射表面4a和光线发射表面5a的铸模块。在本示例中，复制塑料 透镜的非光线通过表面的铸模块2包括滑动部分2a，配置来可以与树脂分离的 方向滑动。
8向观看的、图10的空穴的示意图。图ll图
解由图中的虚线指示的塑料透镜与形成空穴的铸模块2中提供的滑动部分2a 和通气孔6之间的位置对应关系。通气孔6沿由每一个离光线入射表面4a和 光线发射表面5a基本相等距离的位置限定的线延伸。
和与模具接触的树脂部分相比，与在复制非光学功能表面的铸模块2中 提供的滑动部分2a接触的树脂部分接触具有相对低的导热性的空气空间。由 于来自树脂内部的热传递，因此，与滑动部分2a接触的树脂部分的温度增加。 因此，与滑动部分2接触的树脂部分被冷却到室温，同时保持其中与空气空间 接触的表面上的树脂的温度高于与模具接触的表面上的树脂的温度这一关系。 结果，与空气空间接触的表面和与模具接触的表面具有不同的树脂收縮量。这 里，与空气空间接触的表面上的冷却速度在更接近于表面的外围的部分上较 高，而在表面的中央部分较低。因此，如果优先地冷却中央部分，则可以抑制 与空气空间接触的表面和与模具接触的表面之间的温度差。因此，可以抑制塑 料透镜的外部形状的变形。
因此，如图所示，在复制塑料透镜的非光线通过表面之一的铸模块中提 供的滑动部分2a在与铸模树脂分离的方向上滑动以提供空气空间。由此，可 以优先地冷却树脂的中央部分，并且有效地降低与空气空间接触的树脂表面和 与模具接触的树脂表面之间的温度差。因此，可以改善最终所期望的塑料透镜 的形状精度。
图12是以由的箭头B指示的方向观看的、图10的空穴的另一示例的示 意图。在本示例中，在形成空穴的铸模块2中形成的通气孔6沿由每一个离对 应的塑料透镜(被形成为拱形).的光线入射表面4a和光线发射表面5a基本相 等距离的位置限定的线延伸。此外，在本示例中，在复制塑料透镜的非光学通 过表面之一的铸模块2中提供的滑动部分2a在与铸模树脂分离的方向上滑动 以提供空气空间。由此，可以优先地冷却树脂的中央部分，并且有效地降低与 空气空间接触的树脂表面和与模具接触的树脂表面之间的温度差。因此，可以 改善最终所希望的塑料透镜的形状精度。
然后，将描述本发明的另一示例。图13是以所希望的塑料透镜的纵向方 向观看的、用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意图。在图13中，附图标记1 指示要被填充树脂的空穴，而附图标记2到5表示形成空穴的组成部分。具体 地，附图标记2和3指示用于复制所希望的塑料透镜的非光线通过表面的铸模块。附图标记4和5分别表示用于复制光线入射表面和光线发射表面的铸模块。 在本实施例中，被相互面对地、跨越树脂地定位的两个铸模块2和3分别配有
通气孔6和7。
然后，将描述本发明的另一示例。图14是以所希望的塑料透镜的纵向方 向观看的、用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图。在图14中，附 图标记1指示要被填充树脂的空穴，而附图标记2到5表示形成空穴的组成部 分。具体地，附图标记2和3指示用于复制所希望的塑料透镜的非光线通过表 面的铸模块。附图标记4和5分别表示用于复制光线入射表面和光线发射表面 的铸模块。在本示例中，被相互面对地、跨越树脂地定位两个铸模块2和3分 别配有通气孔6和7。此外，配有通气孔6的铸模块2包括滑动部分2a，配置 来可在与树脂分离的方向上滑动。
然后，将描述本发明的另一示例。图15是以所希望的塑料透镜的纵向方 向观看的、用于铸模塑料透镜的模具的空穴的示意性截面图。在图15中，附 图标记1指示要被填充树脂的空穴，而附图标记2到5表示形成空穴的组成部 分。具体地，附图标记2和3指示用于复制所希望的塑料透镜的非光线通过表 面的铸模块。附图标记4和5分别表示用于复制光线入射表面和光线发射表面 的铸模块。在本实施例中，被相互面对地、跨越树脂地定位两个铸模块2和3 分别配有通气孔6和7。此外，分别配有通气孔6和7的铸模块2和3分别包 括滑动部分2a和3a，所述滑动部分2a和3a的每一个配置来可在与树脂分离 的方向上滑动。
图16和17中的每一个是在根据本发明实施例的用于铸模光学扫描塑料 透镜的模具中铸模的塑料透镜的示意性透视图。图16是在模具中铸模的塑料 透镜10的示意性透视图，所述模具具有沿塑料透镜10的光线入射表面和光线 发射表面之间的基本中线延伸的通气 L。在形成模具的空穴的铸模块中形成的 通气孔的形状被复制到塑料透镜10。在塑料透镜10中，形成具有与通气孔的 形状类似的形状的凹陷引导表面12和线条11。
图17是在模具中铸模的塑料透镜10'的示意性透视图，所述模具具有沿 塑料透镜10'的光线入射表面和光线发射表面之间的基本中线延伸的通气孔， 并且还具有滑动部分。在形成模具的空穴的铸模块中形成的通气孔和滑动部分 的各自形状被复制到塑料透镜10'。在塑料透镜10'中，形成具有与通气孔
和滑动部分的形状类似的形状的线条ir以及具有与滑动部分的外部形状类似的形状的凹陷引导表面13。
图18是包括塑料透镜的光学扫描装置的示例的基本部分的示意性结构
图。光学扫描装置配置来包括塑料透镜10a和10b、多个光源装置14a和14b 以及光学偏向器(optical deflector) 15。在根据上述本发明的实施例之一 的用于铸模塑料透镜的模具中铸模塑料透镜10a和10b。模具包括沿塑料透镜 的光线入射表面和光线发射表面之间的基本中线延伸的通气孔。
图19是包括塑料透镜的光学扫描装置的另一示例的基本部分的示意性结
。 乂b于亍q畑农直HL且术Ci:K生^f逸卞兄丄uti不H丄uu、多一 | VLi/尔衣且丄汁tl不H丄4U
以及多个光学偏向器15a和15b。在根据上述本发明的实施例之一的用于铸模 塑料透镜的模具中铸模塑料透镜10a和10b。铸模包括沿塑料透镜的光线入射 表面和光线发射表面之间的基本中线延伸的通气孔。
图20是图18所示的光学扫描装置的示意性侧视图。如果在图20中提供 多个光学偏向器15，则获得图19所示的光学扫描装置的结构。
上述光学扫描装置可以被安装在各种现有的公知图像形成设备中。安装 了上述光学扫描装置，可以在光学特性方面改进图像形成设备。
上述实施例是说明性的，并且不限制本发明。因此，根据上述教学可以 进行各种附加的修改和变形。例如，在这里的不同的说明性和示例性实施例中 的至少一种特征的元件可以相互组合，相互替换，而他们在本公开和所附权利 要求的范围内。此外，诸如数量、位置和形状之类的实施例的组成部分的特征 不限于实施例，因此可以最佳地设置。因此，应该理解，在所附权利要求的范 围内，可以实践该专利说明书的公开，而不是仅限于这里描述的具体示例。
权利要求
1. 一种在用于铸模塑料透镜的模具中铸模的塑料透镜，用于铸模塑料透镜的所述模具包括一对第一铸模块，分别配置来复制光线入射表面和光线发射表面；一对第二铸模块，所述第二铸模块被设置到所述第一铸模块的两端，所述第二模块放置来与光轴方向平行并相互面对，并且所述第二铸模块的每一个配置来复制非光线通过表面，所述第二铸模块中的至少一个包括通气孔，所述通气孔被形成为具有等于或长于光线有效范围的长度的拉长狭缝，所述通气孔沿着与所述光线入射表面和所述光线发射表面等距的线，在所述光线入射表面和所述光线发射表面的主扫描方向上延伸，并且在树脂冷却和固化处理中通过所述通气孔将空气喷射到用于铸模塑料透镜的模具内的融化树脂上以帮助冷却所述树脂。
2. 如权利要求1所述的塑料透镜，其中所述第二铸模块的至少一个包括复制表面，所述复制表面的一部分配 置来能以与所述融化树脂分离的方向滑动。
3. —种包括根据权利要求1所述的塑料透镜的光学扫描装置。
4. 一种包括根据权利要求3所述的光学扫描装置的图像形成设备。
5. 如权利要求1所述的塑料透镜， 其中所述塑料透镜用于激光应用中。
全文摘要
在用于铸模塑料透镜的模具中铸模的塑料透镜，用于铸模塑料透镜的模具包括一对第一铸模块，分别配置来复制光线入射表面和光线发射表面；一对第二铸模块，第二铸模块被设置到第一铸模块的两端，第二模块放置来与光轴方向平行并相互面对，并且第二铸模块的每一个配置来复制非光线通过表面，第二铸模块中的至少一个包括通气孔，通气孔被形成为具有等于或长于光线有效范围的长度的拉长狭缝，通气孔沿着与光线入射表面和光线发射表面等距的线，在光线入射表面和光线发射表面的主扫描方向上延伸，并且在树脂冷却和固化处理中通过通气孔将空气喷射到用于铸模塑料透镜的模具内的融化树脂上以帮助冷却树脂。还提供了图像形成设备和光学扫描装置。
文档编号B29C33/04GK101468497SQ200810190750
公开日2009年7月1日 申请日期2008年12月26日 优先权日2007年12月28日
发明者岩松明宏, 林英一, 青木干, 高桥刚 申请人:株式会社理光