專利名稱：圖像形成設備、光學掃描裝置和塑料透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及諸如彩色數字復印機、多功能打印機(MFP)、激光打印機、傳 真機、繪圖器(plotter)和組合這些設備的功能的多功能機之類的圖像形成 設備以及用于光學掃描裝置和圖像形成設備和光掃描裝置中的塑料透鏡。
背景技術：
安裝在激光數字復印機、打印機、傳真機等中的現有光學寫入單元包括矩 形光學裝置(如，透鏡和反射鏡)作為其主要組成部分，所述矩形光學裝置具 有用激光形成圖像并校正所形成的圖像的功能。
為了降低成本，已經越來越多地使用塑料材料來形成安裝在光學寫入單元 中的光學裝置。此外，已知光學裝置具有鏡面，所述鏡面被形成為復雜的非球 形形狀，從而利用最少數量的組成部分實現光學寫入單元的多種功能。此外， 已知另一種光學裝置，其為被設計來在縱向方向上具有不均勻的厚度。可以利 用根據光學裝置的所期望的功能而具有特殊形狀的空穴(cavity)的模具以相 對低的成本批量生產上述光學裝置。
光學裝置的樹脂鑄模涉及冷卻和固化在空穴之中的融化樹脂的處理。在該 處理中，需要降低樹脂的內部變形(internal strain)。因此，執行降低空穴 中的樹脂壓力的操作。此外，為了改善形狀精度，最好使融化樹脂的溫度分布 均勻。
然而，如果降低空穴中的融化樹脂的壓力，則樹脂在后續的冷卻和固化處 理中收縮。結果，樹脂與模具的表面分離，并且在光學裝置的光學功能表面中 形成凹陷。此外，在厚度方面不均勻的厚光學裝置的鑄模中，在不同位置上樹脂的冷卻速度自然不同。該差異導致樹脂的收縮量的差異。結果，出現了形狀 精度的劣化和內部變形這樣的現象。
為了防止由上述樹脂的凹陷、形狀精度的劣化以及內部變形的出現之類的 這樣的現象引起的光學性能的劣化，已經提出了一種背景技術，其將通氣孔
(ventilation hole)提供到模具的鑄模塊，所述鑄模塊形成或復制透鏡的非 光線通過表面。根據該方法，通過通氣孔將空氣噴射到非光線通過表面來用空 氣壓迫樹脂，并且增加樹脂的中央部分的冷卻溫度。
然而，在這樣的背景技術中，用于噴射空氣的通氣孔未被形成為與所希望 的塑料透鏡的個體形狀對應的形狀，而是被形成為統一的形狀。因此，如果所 希望的光學裝置是具有不均勻的厚度的形狀或在縱向方向上基本是曲線的形 狀，則空氣可能被噴射到接近光入射和發射表面的區域上，或者可能在光入射 或發射表面中形成凹陷。
此外，如果通氣孔具有統一的形狀，操作自由度不可避免地減少。結果， 很難執行將凹陷弓I導到除光入射或發射表面之外表面的操作。
此外，很難優先冷卻塑料透鏡的中央部分，也就是樹脂的冷卻速度最慢的 部分，因此，樹脂溫度分布可能變得不均勻。
發明內容
本專利說明書描述一種塑料透鏡。在一個示例中，在用于鑄模塑料透鏡的 模具中鑄模的塑料透鏡。用于鑄模塑料透鏡的模具包括一對第一鑄模塊和一對 第二鑄模塊。第一鑄模塊分別配置來復制光線入射表面和光線發射表面。第二 鑄模i央被設置到第一鑄模塊的兩端來與光軸方向平行并相互面對，并且復制非 光線通過表面。第二鑄模塊中的至少一個包括通氣孔，所述通氣孔被形成為具 有等于或長于光線有效范圍的長度的拉長狹縫，其沿著與光線入射表面和光線 發射表面等距的線，在光線入射表面和光線發射表面的主掃描方向上延伸。在 樹脂冷卻和固化處理中通過所述通氣孔將空氣噴射到融化樹脂上以幫助冷卻 樹脂。
該專利說明書進一步描述光學掃描裝置。在一個實例中，光學掃描裝置包 括在用于鑄模塑料透鏡的模具中鑄模的塑料透鏡。用于鑄模塑料透鏡的模具包 括一對第一鑄模塊和一對第二鑄模塊。第一鑄模塊分別配置來復制光線入射表 面和光線發射表面。第二鑄模塊被設置到第一鑄模塊的兩端來與光軸方向平行并相互面對，并且復制非光線通過表面。第二鑄模塊中的至少一個包括通氣孔， 所述通氣孔被形成為具有等于或長于光線有效范圍的長度的拉長狹縫，其沿著 與光線入射表面和光線發射表面等距的線，在光線入射表面和光線發射表面的 主掃描方向上延伸。在樹脂冷卻和固化處理中通過所述通氣孔將空氣噴射到融 化樹脂上以幫助冷卻樹脂。
本專利說明書進一步描述圖像形成設備。在一個示例中，在圖像形成設備 包括光學掃描裝置，所述光學掃描裝置包括在用于鑄模塑料透鏡的模具中鑄模 的塑料透鏡。第一鑄模塊復制光線入射表面和光線發射表面。第二鑄模塊被設 置到第一鑄模塊的兩端來與光軸方向平行并相互面對，并且復制非光線通過表 面。第二鑄模塊中的至少一個包'括通氣孔，所述通氣孔被形成為具有等于或長 于光線有效范圍的長度的拉長狹縫，其沿著與光線入射表面和光線發射表面等 距的位置，在光線入射表面和光線發射表面的主掃描方向上延伸，并且在樹脂 冷卻和固化處理中通過所述通氣孔將空氣噴射到融化樹脂上以幫助冷卻樹脂。
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當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細說明將更完整地了解本發明并
獲知其多種優點，并且能夠更好的理解本發明。
圖1是用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖2是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的示意性平面圖3是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面圖4是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面圖5是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面圖6是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面圖7是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面圖8是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面5圖9是以由圖1的箭頭A指示的方向觀看的空穴的另一示例的示意性平
面圖IO是用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖ll是以由圖IO中的箭頭B指示的方向觀看的空穴的示意性平面圖12是以由圖10中的箭頭B指示的方向觀看的空穴的示意性平面圖13是用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖14是用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖15是用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖16是塑料透鏡的示意性透視圖17是塑料透鏡的示意性透視圖18光學掃描裝置的示例的基本部分的示意性結構圖19是光學掃描裝置的另一示例的基本部分的示意性結構圖；和
圖20是圖18所示的光學掃描裝置的示例的基本部分的示意性側視圖。
具體實施例方式
在描述附圖中所圖解的實施例中，為了清楚的目的采用特定的術語。然而， 本專利說明書的公開不意欲限制到所使用的該特定術語，并且應該理解每個特 定元件的替換物包括以類似方式操作的任何技術等效物。
現在將參照附圖描述根據本發明的實施例的用于鑄模塑料透鏡的模具，其 中在附圖中，相同的附圖標記指定相同或對應的部分。
用于鑄模塑料透鏡的模具包括一對第一鑄模塊和一對第二鑄模塊。第一鑄 模塊分別配置來復制光線入射表面和光線發射表面。第二鑄模塊被設置到第一 鑄模塊的兩端來與光軸方向平行并相互面對，并且每一個第二鑄模塊配置來復 制非光線通過表面。第二鑄模塊中的至少一個包括通氣孔，所述通氣孔被形成 為在光線入射表面和光線發射表面的主掃描方向上延伸的拉長狹縫。所述通氣 孔具有等于或長于光線有效范圍的長度，其沿著由每一個離光線入射表面和光 線發射表面基本上相等距離的位置限定的線延伸。在融化樹脂的冷卻和固化處 理的鑄模步驟中采用用于鑄模塑料透鏡的模具，以通過所述通氣孔將空氣噴射 到融化樹脂上來幫助冷卻樹脂。
將描述本發明的實施例。參照附圖，將描述根據本發明實施例的模具。
圖l是以所希望的塑料透鏡的縱向方向觀看的、用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意圖。在圖1中，附圖標記1指示要被填充樹脂的空穴，而附圖標
記2到5表示鑄模塊，它們為形成空穴的組成部分。具體地，附圖標記2和3
指示用于復制所希望的光學裝置(即，塑料透鏡)的非光線通過表面的鑄模塊。
附圖標記4和5分別表示用于復制在圖2中圖解的光線入射表面4a和光線發 射表面5a的鑄模塊。
圖2是以箭頭A指示的方向觀看的、圖1的空穴的示意性平面圖。圖2 圖解由圖中的虛線指示的最終所希望的塑料透鏡與形成空穴的鑄模塊2中提供 的通氣孔6之間的位置對應關系。在本示例中，通氣孔6沿由每一個離光線入 射表面4a和光線發射表面5a基本相等距離的位置限定的線延伸。
圖3是以由箭頭A指示的方向觀看的、圖1的空穴的另一示例的示意性 平面圖。在本示例中，鑄模塊2'包括被形成為線狀的通氣孔6'。因此，接 近于其兩端的通氣孔6'的一部分被定位在更接近于光線發射表面5a的部分 上。
如果將空氣噴射過這樣配置的通氣孔6',則空氣流動，并且將空氣噴射 到由圖中的虛線指示的塑料透鏡的外圍部分，特別是噴射到塑料透鏡的光線入 射表面4a和光線發射表面5a的附近。結果，可能在光線入射表面4a和光線 發射表面5a中形成凹陷，并且可能很難將凹陷引導到除了光線入射表面4a和 光線發射表面5a之外的表面上。此外，可能很難優先地冷卻塑料透鏡的中央 部分，g卩，冷卻速度最低的樹脂的厚部分。結果，樹脂的溫度可能變得不均勻。
同時，在上述圖2的結構中，通氣孔6沿由每一個離光線入射表面4a和 光線發射表面5a基本相等距離的位置限定的線延伸。在這種情況下，防止空 氣流到光線入射表面4a和光線發射表面5a。因此，可以防止樹脂中的凹陷形 成在光線入射表面4a和光線發射表面5a中。此外，可以將噴射的空氣的壓力 設置到相對高的值。因此，即使在樹脂中形成凹陷，也可以相對容易地將凹陷 引導到所期望的位置。
在融化樹脂的冷卻和固化處理中，非光線通過表面中和塑料透鏡內部的 冷卻速度高于與表面的外圍更接近的部分的冷卻速度，并且在表面的中央部分 最低。因此，如果將冷卻空氣噴射到預定表面的中央部分來優先冷卻中央部分， 則可以有效地防止整個樹脂具有不均勻的溫度分布。
預定表面的中央部分指的是沿由每一個離所示的塑料透鏡的光線入射表 面4a和光線發射表面5a基本相等距離的位置限定的線延伸的部分。如果通過
7形成在用于形成空穴的鑄模塊2中并沿上述部分延伸的通氣孔6噴射空氣，則 可以優先地冷卻塑料透鏡的對應的非光線通過表面的中央部分。因此，可以改 善最終所希望的塑料透鏡的形狀精度，并且降低塑料透鏡的內部變形。
圖4和5是以由箭頭A指示的方向觀看的、圖1的空穴的其他特定示例 的示意性平面圖。在圖4和5中，附圖標記6指示在形成空穴的鑄模塊2中形 成的通氣孔。在圖5中，通氣孔6被形成為相互分離的孔。在這兩個示例中， 通氣孔6沿由每一個離最終的所期望的塑料透鏡(在圖中由虛線指示)的光線 入射表面4a和光線發射表面5a基本相等距離的位置限定的線延伸。此外，在 本示例中，如果將空氣噴射過形成在用于形成空穴的鑄模塊2中的通氣孔6， 則可以優先地冷卻塑料透鏡的對應非光線通過表面的中央部分。因此，可以改 善最終希望的塑料透鏡的形狀精度，并且降低塑料透鏡的內部變形。
圖6到9是以由箭頭A指示的方向觀看的圖1的空穴的其他特定示例的 示意性平面圖。在所有的這些示例中，通氣孔6沿由每一個離塑料透鏡的光線 入射表面4a和光線發射表面5a基本相等距離的位置限定的線延伸。此外，根 據塑料透鏡的厚度改變通氣孔6的寬度、孔徑和狹縫長度。 '
在圖6和7中，形成通氣孔6，使得其寬度在朝向與塑料透鏡的厚部對應 的位置的方向上增加。圖8圖解其中通氣孔6被形成為相互分離的孔的示例。 在該示例中，形成通氣孔6使得其孔徑在朝向與塑料透鏡的厚部對應的位置的 方向上增加。圖9圖解其中通氣孔6被形成為相互分離的垂直拉長狹縫。在該 示例中，形成通氣孔6，使得其狹縫長度在朝向與塑料透鏡的厚部對應的位置 的方向上增加。在圖6到9的所有示例中，通過通氣孔6噴射冷卻空氣。利用 該結構，與施加到塑料透鏡的狹窄部分相比，可以將更多空氣施加到塑料透鏡 的厚部。結果，可以改善厚部中的冷卻效率。
然后，將描述本發明的另一實施例。圖IO是從所期望的塑料透鏡的縱向 方向觀看的、用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意圖。在圖10中，附圖標 記l指示要被填充樹脂的空穴l，而附圖標記2到5表示鑄模塊，所述鑄模塊 為形成空穴的組成部分。具體地，附圖標記2和3表示用于復制所希望的塑料 透鏡的非光線通過表面的鑄模塊。附圖標記4和5分別表示用于復制如圖11 所示的光線入射表面4a和光線發射表面5a的鑄模塊。在本示例中，復制塑料 透鏡的非光線通過表面的鑄模塊2包括滑動部分2a，配置來可以與樹脂分離的 方向滑動。
8向觀看的、圖10的空穴的示意圖。圖ll圖
解由圖中的虛線指示的塑料透鏡與形成空穴的鑄模塊2中提供的滑動部分2a 和通氣孔6之間的位置對應關系。通氣孔6沿由每一個離光線入射表面4a和 光線發射表面5a基本相等距離的位置限定的線延伸。
和與模具接觸的樹脂部分相比，與在復制非光學功能表面的鑄模塊2中 提供的滑動部分2a接觸的樹脂部分接觸具有相對低的導熱性的空氣空間。由 于來自樹脂內部的熱傳遞，因此，與滑動部分2a接觸的樹脂部分的溫度增加。 因此，與滑動部分2接觸的樹脂部分被冷卻到室溫，同時保持其中與空氣空間 接觸的表面上的樹脂的溫度高于與模具接觸的表面上的樹脂的溫度這一關系。 結果，與空氣空間接觸的表面和與模具接觸的表面具有不同的樹脂收縮量。這 里，與空氣空間接觸的表面上的冷卻速度在更接近于表面的外圍的部分上較 高，而在表面的中央部分較低。因此，如果優先地冷卻中央部分，則可以抑制 與空氣空間接觸的表面和與模具接觸的表面之間的溫度差。因此，可以抑制塑 料透鏡的外部形狀的變形。
因此，如圖所示，在復制塑料透鏡的非光線通過表面之一的鑄模塊中提 供的滑動部分2a在與鑄模樹脂分離的方向上滑動以提供空氣空間。由此，可 以優先地冷卻樹脂的中央部分，并且有效地降低與空氣空間接觸的樹脂表面和 與模具接觸的樹脂表面之間的溫度差。因此，可以改善最終所期望的塑料透鏡 的形狀精度。
圖12是以由的箭頭B指示的方向觀看的、圖10的空穴的另一示例的示 意圖。在本示例中，在形成空穴的鑄模塊2中形成的通氣孔6沿由每一個離對 應的塑料透鏡(被形成為拱形).的光線入射表面4a和光線發射表面5a基本相 等距離的位置限定的線延伸。此外，在本示例中，在復制塑料透鏡的非光學通 過表面之一的鑄模塊2中提供的滑動部分2a在與鑄模樹脂分離的方向上滑動 以提供空氣空間。由此，可以優先地冷卻樹脂的中央部分，并且有效地降低與 空氣空間接觸的樹脂表面和與模具接觸的樹脂表面之間的溫度差。因此，可以 改善最終所希望的塑料透鏡的形狀精度。
然后，將描述本發明的另一示例。圖13是以所希望的塑料透鏡的縱向方 向觀看的、用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意圖。在圖13中，附圖標記1 指示要被填充樹脂的空穴，而附圖標記2到5表示形成空穴的組成部分。具體 地，附圖標記2和3指示用于復制所希望的塑料透鏡的非光線通過表面的鑄模塊。附圖標記4和5分別表示用于復制光線入射表面和光線發射表面的鑄模塊。 在本實施例中，被相互面對地、跨越樹脂地定位的兩個鑄模塊2和3分別配有
通氣孔6和7。
然后，將描述本發明的另一示例。圖14是以所希望的塑料透鏡的縱向方 向觀看的、用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖。在圖14中，附 圖標記1指示要被填充樹脂的空穴，而附圖標記2到5表示形成空穴的組成部 分。具體地，附圖標記2和3指示用于復制所希望的塑料透鏡的非光線通過表 面的鑄模塊。附圖標記4和5分別表示用于復制光線入射表面和光線發射表面 的鑄模塊。在本示例中，被相互面對地、跨越樹脂地定位兩個鑄模塊2和3分 別配有通氣孔6和7。此外，配有通氣孔6的鑄模塊2包括滑動部分2a，配置 來可在與樹脂分離的方向上滑動。
然后，將描述本發明的另一示例。圖15是以所希望的塑料透鏡的縱向方 向觀看的、用于鑄模塑料透鏡的模具的空穴的示意性截面圖。在圖15中，附 圖標記1指示要被填充樹脂的空穴，而附圖標記2到5表示形成空穴的組成部 分。具體地，附圖標記2和3指示用于復制所希望的塑料透鏡的非光線通過表 面的鑄模塊。附圖標記4和5分別表示用于復制光線入射表面和光線發射表面 的鑄模塊。在本實施例中，被相互面對地、跨越樹脂地定位兩個鑄模塊2和3 分別配有通氣孔6和7。此外，分別配有通氣孔6和7的鑄模塊2和3分別包 括滑動部分2a和3a，所述滑動部分2a和3a的每一個配置來可在與樹脂分離 的方向上滑動。
圖16和17中的每一個是在根據本發明實施例的用于鑄模光學掃描塑料 透鏡的模具中鑄模的塑料透鏡的示意性透視圖。圖16是在模具中鑄模的塑料 透鏡10的示意性透視圖，所述模具具有沿塑料透鏡10的光線入射表面和光線 發射表面之間的基本中線延伸的通氣 L。在形成模具的空穴的鑄模塊中形成的 通氣孔的形狀被復制到塑料透鏡10。在塑料透鏡10中，形成具有與通氣孔的 形狀類似的形狀的凹陷引導表面12和線條11。
圖17是在模具中鑄模的塑料透鏡10'的示意性透視圖，所述模具具有沿 塑料透鏡10'的光線入射表面和光線發射表面之間的基本中線延伸的通氣孔， 并且還具有滑動部分。在形成模具的空穴的鑄模塊中形成的通氣孔和滑動部分 的各自形狀被復制到塑料透鏡10'。在塑料透鏡10'中，形成具有與通氣孔
和滑動部分的形狀類似的形狀的線條ir以及具有與滑動部分的外部形狀類似的形狀的凹陷引導表面13。
圖18是包括塑料透鏡的光學掃描裝置的示例的基本部分的示意性結構
圖。光學掃描裝置配置來包括塑料透鏡10a和10b、多個光源裝置14a和14b 以及光學偏向器(optical deflector) 15。在根據上述本發明的實施例之一 的用于鑄模塑料透鏡的模具中鑄模塑料透鏡10a和10b。模具包括沿塑料透鏡 的光線入射表面和光線發射表面之間的基本中線延伸的通氣孔。
圖19是包括塑料透鏡的光學掃描裝置的另一示例的基本部分的示意性結
。 乂b于亍q畑農直HL且術Ci:K生^f逸卞兄丄uti不H丄uu、多一 | VLi/爾衣且丄汁tl不H丄4U
以及多個光學偏向器15a和15b。在根據上述本發明的實施例之一的用于鑄模 塑料透鏡的模具中鑄模塑料透鏡10a和10b。鑄模包括沿塑料透鏡的光線入射 表面和光線發射表面之間的基本中線延伸的通氣孔。
圖20是圖18所示的光學掃描裝置的示意性側視圖。如果在圖20中提供 多個光學偏向器15，則獲得圖19所示的光學掃描裝置的結構。
上述光學掃描裝置可以被安裝在各種現有的公知圖像形成設備中。安裝 了上述光學掃描裝置，可以在光學特性方面改進圖像形成設備。
上述實施例是說明性的，并且不限制本發明。因此，根據上述教學可以 進行各種附加的修改和變形。例如，在這里的不同的說明性和示例性實施例中 的至少一種特征的元件可以相互組合，相互替換，而他們在本公開和所附權利 要求的范圍內。此外，諸如數量、位置和形狀之類的實施例的組成部分的特征 不限于實施例，因此可以最佳地設置。因此，應該理解，在所附權利要求的范 圍內，可以實踐該專利說明書的公開，而不是僅限于這里描述的具體示例。
權利要求
1. 一種在用于鑄模塑料透鏡的模具中鑄模的塑料透鏡，用于鑄模塑料透鏡的所述模具包括一對第一鑄模塊，分別配置來復制光線入射表面和光線發射表面；一對第二鑄模塊，所述第二鑄模塊被設置到所述第一鑄模塊的兩端，所述第二模塊放置來與光軸方向平行并相互面對，并且所述第二鑄模塊的每一個配置來復制非光線通過表面，所述第二鑄模塊中的至少一個包括通氣孔，所述通氣孔被形成為具有等于或長于光線有效范圍的長度的拉長狹縫，所述通氣孔沿著與所述光線入射表面和所述光線發射表面等距的線，在所述光線入射表面和所述光線發射表面的主掃描方向上延伸，并且在樹脂冷卻和固化處理中通過所述通氣孔將空氣噴射到用于鑄模塑料透鏡的模具內的融化樹脂上以幫助冷卻所述樹脂。
2. 如權利要求1所述的塑料透鏡，其中所述第二鑄模塊的至少一個包括復制表面，所述復制表面的一部分配 置來能以與所述融化樹脂分離的方向滑動。
3. —種包括根據權利要求1所述的塑料透鏡的光學掃描裝置。
4. 一種包括根據權利要求3所述的光學掃描裝置的圖像形成設備。
5. 如權利要求1所述的塑料透鏡， 其中所述塑料透鏡用于激光應用中。
全文摘要
在用于鑄模塑料透鏡的模具中鑄模的塑料透鏡，用于鑄模塑料透鏡的模具包括一對第一鑄模塊，分別配置來復制光線入射表面和光線發射表面；一對第二鑄模塊，第二鑄模塊被設置到第一鑄模塊的兩端，第二模塊放置來與光軸方向平行并相互面對，并且第二鑄模塊的每一個配置來復制非光線通過表面，第二鑄模塊中的至少一個包括通氣孔，通氣孔被形成為具有等于或長于光線有效范圍的長度的拉長狹縫，通氣孔沿著與光線入射表面和光線發射表面等距的線，在光線入射表面和光線發射表面的主掃描方向上延伸，并且在樹脂冷卻和固化處理中通過通氣孔將空氣噴射到用于鑄模塑料透鏡的模具內的融化樹脂上以幫助冷卻樹脂。還提供了圖像形成設備和光學掃描裝置。
文檔編號B29C33/04GK101468497SQ200810190750
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月26日 優先權日2007年12月28日
發明者巖松明宏, 林英一, 青木干, 高橋剛 申請人:株式會社理光