JPH02212323A - 非球面レンズの製造方法及びレンズ成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、非球面レンズ、例えば画像走査記録用光ビ
ーム走査装置に用いられるシリンドリカルレンズの製造
方法に関し、特にトロイダルレンズやトーリックレンズ
のような非球面のシリンドリカルレンズをガラス材料で
製造するのに適した製造方法及びその製造方法に用いる
レンズ成形用の金型に関するものである。

（従来の技術） 一般に上記非球面のシリンドリカルレンズは、例えば第
６図中符号１で示すように、主走査方向（長手方向）へ
所定の形状に撓ませて形成され、ｒθレンズ２と被走査
面を構成する画像記録用ドラム３との開に配置されてい
る。

そして、この非球面シリンドリカルレンズ１は回転多面
鏡４の偏向面４ａの面倒れを補正し、かつ上記所定形状
の撓みをもたせることで主走査域両端側における像面湾
曲を補正して−様なビームスポット径を形成するという
重要な機能を備える。

ところで、この種の非球面シリンドリカルレンズ１は上
記撓み形状を有することから、従来よりガラス材料で形
成したものは存在せず、専ら合成樹脂材料で射出成型し
たものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、合成樹脂製の非球面シリンドリカルレン
ズの場合、付着したホコリ等を清掃する際にキズが生じ
易（、耐久性に欠けるという問題がある。

一方、ガラス材料は射出成型になじまないので、モール
ド用金型で形成する方法やダイヤモンドカッターによる
切削加工法を適用し得るが、モールドによる成形方法で
は光学面精度を高く維持するために金型が極めて高価に
なる。一方切削加工法では単品生産であるため、生産性
が低いうえ、非常なコスト高を招く。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光
学ガラス材料で形成した非球面シリンドリカルレンズの
光学面精度を高く維持しながらも、製造コストを大幅に
低減し得る技術の提供を課題とする。

（課題を解決するための手段） ＃１の発明は非球面レンズを光学ガラス材料で製造する
のに適した製造方法であって、以下のように構成される
。

即ち、光学ガラス材料よりなる光学レンズを熱間加工す
る工程を含み、該光学レンズの非有効面のみをレンズ成
形用金型で加圧しながら、光学ガラス材料の軟化点近傍
の昇温目標値で熱間加工することを特徴とする非球面レ
ンズの製造方法である。

また、第２の発明は上記製造方法に用いるレンズ成形用
金型であって、以下のように構成される。

即ち、長尺の愛犬を有する受型と、愛犬内に嵌入してシ
リンドリカルレンズを押し山げる押型とから成り、愛犬
は長手方向へ所要のたわみ曲線に形成した受け面と、押
型を案内可能に形成した案内穴部分を備え、愛犬の受け
面はシリンドリカルレンズの一方の面の周縁部のみを受
け止め、押型の押圧面はシリンドリカルレンズの他方の
面の周縁部のみを押圧するように構成したことを特徴と
するものである。

（作　用） 第１の発明では光学ガラス材料で形成された非球面レン
ズは、熱間加工する前にその光学面があらかじめ光学研
摩されており、熱間加工に際してその光学面にレンズ成
形用金型が当接しないように配慮されている。

例えば非球面レンズがシリンドリ力ルレンＸの場合、シ
リンドリ力ルレンＸの平面側と凸面側の周縁部のみを加
工して押し曲げながら、軟化点近傍の昇温目標値に向け
て昇温し、所要時間だけその昇温目標値の温度を持続し
、その後常温まで降温する。これにより真直のシリンド
リカルレンズをその長手方向へたわませ、所定のたわみ
形状に成形する。

また、第２の発明では上記熱間曲げ加工に際し、受型の
受け面でシリンドリカルレンズの一方の面の周縁部のみ
を受け止め、押型の押圧面でシリンドリカルレンズの他
方の面の周縁部のみを押圧することによって、真直シリ
ンドリカルレンズを受け面に沿ってたわませ、所定のた
わみ形状に成形する。

従って、上記第１の発明によれば、あらがじめ光学研摩
した非球面レンズの光学面精度を損なうことなく熱間加
工することができる。

また、上記第２の発明に係るレンズ成形用金形を用いる
ことによって、非球面シリンドリカルレンズの熱間曲げ
加工処理を極めて安価に実施でき（実　施　例） 第１図は本発明に係る非球面レンズ、例えば非球面シリ
ンドリカルレンズの製造方法を示す概要図であって、同
図（Ａ）は加工工程を、同図（Ｂ）はシリンドリカルレ
ンズの加工状態を示す図である。

即ち、本方法は光学がう人材料で形成した棒状のレンズ
素材ＩＡを研摩加工する工程ＳＩと、研摩加工により形
成した真直なシリンドリカルレンズ１を熱間曲げ加工す
る工程Ｓ２とから成る。

研摩加工工程Ｓ１では、断面が略平凸状の多角形をなす
棒状のレンズ素材ＩＡを研摩加工することにより、真直
のシリンドリカルレンｘ１に形成するとともに、平・凸
状をなす光学面ｒ、・ｒ２を鏡面仕上げしてその面精度
を確保してオく。

なお、かかるシリンドリカルレンズ１が入手可能な場合
には、この研摩加工工程は省略することができる。

熱間曲げ加工工程Ｓ２では後述するレンズ成形用金型１
０で真直のシリンドリカルレン：Ｘ１をその長手方向に
押し曲げるように加圧しながら、図示しないベルト搬送
式電熱炉内を搬送することにより所要の熱間処理をする
。

ちなみに、第２図（Ａ）〜第２図（Ｃ）は熱間処理の条
件を例示する模式図であり、いずれも光学ガラス材料と
してクラウンガラス（ＢＫ７）を使用し、その軟化点（
５７０℃）の近傍の昇温目標値で熱間曲げ加工をするよ
うに炉内温度条件が設定されている。

即ち、第２図（Ａ）は炉内の最適温度条件を例示するも
ので、昇温目標値は６００℃に設定され、昇温速度は約
り０℃／分、降温速度は一り０℃／分〜−３０℃／分に
設定され、全体の処理時間は約３時間に設定される。ま
た、昇温目標値６００℃を約６分間持続し、軟化点（５
７０℃）と昇温目標値６００℃の温度範囲を約１３分間
持続するように条件設定される。これにより、残留応力
のない安定した非球面シリンドリカルレンズを短時間で
製造することができる。なお、電熱炉内は光学ガラス材
料やレンズ成形用金型の保護・安定性を考慮してＮｅｗ
スで満たされる。

第２図（Ｂ）は炉内の上限温度条件を例示するもので、
昇温目標値は上記軟化点（５７０℃）の約１２０％に相
当する７００℃に設定され、この温度を約１分間持続し
、６５０℃〜７００℃の温度範囲を約２分間持続するよ
うに条件設定される。なお、これ以上の温度で熱間処理
すると、光学面の精度が損われるおそれがある。

第２図（Ｃ）は炉内の下限温度条件を例示するもので、
昇温目標値は上記軟化点の約９０％に相当する５３０℃
に設定され、この温度を約１５分間持続し、５００℃〜
５３０℃の温度範囲を約３０分間持続するように条件設
定される。これに伴なって全体の処理時間は約６時間に
及ぶ、なお、これよりも低温で熱間処理する場合には全
体の処理時間が長くかかり過ぎ、また、当該シリンドリ
カルレンＸの撓み曲線の精度が不安定になる等の不都合
が生ずる。

第３図〜第５図は上記熱間曲げ加工に用いるレンズ成形
用金型の一実施例を示し、第３図は縦断正面図、第４図
はａ断側面図、第５図は要部を縦断して示す分解斜視図
である。

このレンズ成形用金型１０は長尺の例えば３つの愛犬１
２を有する受型１１と、各受穴１２内に嵌入して真直な
シリンドリカルレンズ１を押し曲げる３個の押型１４と
から成り、加熱による寸法の狂いが少ないこと、加熱に
よる酸化膜形成がないことから、カーボングラファイト
製のものが用いられる。

受型１１はシリンドリカルレンズ１を受け止める受止部
１１Ａと、押型１４を正しく案内する１４１部１１Ｂと
から成り、受止ＲＩＩＡ上面のコーナに立設された４本
の位置決めピン１３を介して両者１１Ａ・ＩＩＢを分離
可能に装着し得るように構成されている。

なお、本実施例では愛犬１２を機械加工する際の便宜を
考慮して受型１１を分離可能に構＊したか、金型の製作
方法によっては、必ずしも分離可能にする必要はない。

長尺の愛犬１２は長手方向へ所要のたわみ曲線に形成し
た受け面１２ａと、ガイド部１１Ｂに開設され、押型１
４を案内可能に形成した案内穴部分１２ｂを含む。

上記受け面１２ａはシリンドリカルレンズ１の凸面側の
周縁部のみを受け止める形に形成されている。つまり、
シリンドリカルレンズ１の有効光学面に対面する部分１
２ｃをスリット状に凹陥させ、有効光学面に受け面１２
ａが当接しないように構成されている。

押型１４は愛犬１２内へ遊嵌状に嵌入する押型凸部１４
Ａと、押型凸部１４Ａと一体に形成された押型本体１４
Ｂとから成り、熱間処理に際し自重による押圧力（約１
０ｇ／ｃｍ２）でシリンドリカルレンズ１を押し曲げる
ように構成されている。

なお、本実施例では構造の簡素化を図るため、押型１４
の自重で押圧するようにしているが、これに限らず一定
の押圧力を付勢し得るものであれば、適宜他の付勢手段
を用いることができる。

押型凸部１４Ａの下面は受型１１の受け面１２ａに沿う
形に形成した押圧面１４ａを備え、この押圧面１４ａは
シリンドリカルレンズ１の平面側の周縁部のみを押圧す
る形に形成されている。即ち、受け面１２ａと同様、下
面のうちシリンドリカルレンズ１の有効光学面に対面す
る部分１４ｃをスリット状に凹陥させ、有効光学面に押
圧面１４ａが当接しないように構成されている。

つまり、熱間曲げ加工に際し、受型１１の受け面１２ａ
でシリンドリカルレンズ１の一方の面の周縁部のみを受
け止め、押型１４の押圧面１４ｍで他方の面の周縁部の
みを押圧することによって、真直のシリンドリカルレン
ズ１を受け面１２ａに沿ってたわませ、所定のたわみ形
状の非球面シリンドリカルレンズ１を形成することがで
きる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明では非球面レンズ
の非有効光学面、例えばシリンドリカルレンズの一面側
及び他面側の周縁部のみをレンズ成形用金型で加圧しな
がら、光学ガラス材料の軟化点近傍の温度で熱間曲げ加
工するようにしたので、以下のような優れた効果を奏す
る。

イ、熱間曲げ加工に際し、シリンドリカルレンズの有効
光学面にレンズ成形用金型の受け面や押圧面が当接しな
いので、あらかじめ鏡面仕上げしたシリンドリカルレン
ズの光学面精度が損なわれるおそれはない、これにより
光学面精度を高く維持することができる。

ロ、レンズ成形用金型の受け面や押圧面の面精度は従来
のモールド用金型のように高精度にする必要はないので
、金型の製作コストを大幅に低減することができる。

ハ、これにより、少量・多量生産を問わず、非球面シリ
ンドリカルレンズの製造コストを大幅に低減することが
できる。

二、しかも、合成樹脂製のシリンドリカルレンズのよう
に清掃の際にキズが生ずることもなく、耐久性に優れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る非球面シリンドリカルレンズの製
造方法を示す概要図、第２図（Ａ）〜第２図（Ｃ）はそ
れぞれ熱間処理の条件を例示する模式図、第３図はレン
ズ成形用金型の一実施例を示す縦断正面図、第４図はそ
の金型の縦断側面図、第５図はその金型の要部を縦断し
て示す分解斜視図、第６図は非球面シリンドリカルレン
ズの使用態様を例示する画像走査記録用光ビーム走査装
置の斜視図である。 １・・・シリンドリカルレンズ、　　１０・・・レンズ
成形用金型、　　１１・・・受型、　　１２・・・愛犬
、１２ａ・・・受け面、　　１２ｂ・・・案内穴部分、
１４・・・押型、　　１４ｍ・・・押圧面、　Ｓｌ・・
・研摩加工工程、　Ｓ２・・・熱間曲げ加工工程。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学ガラス材料よりなる光学レンズを熱間加工する
   工程を含み、該光学レンズの非有効面のみをレンズ成形
   用金型で加圧しながら、光学ガラス材料の軟化点近傍の
   昇温目標値で熱間加工することを特徴とする非球面レン
   ズの製造方法 ２、光学ガラス材料製の真直のシリンドリカルレンズを
   熱間曲げ加工する工程を含み、シリンドリカルレンズの
   一面側及び他面側の周縁部のみをレンズ成形用金型で加
   圧しながら、光学ガラス材料の軟化点近傍の昇温目標値
   で熱間曲げ加工する請求項１に記載した非球面レンズの
   製造方法 ３、昇温目標値の範囲を光学ガラス材料の軟化点の約１
   ２０％を上限値とし、約９０％を下限値とする請求項１
   に記載した非球面レンズの製造方法 ４、長尺の受穴を有する受型と、受穴内に嵌入してシリ
   ンドリカルレンズを押し曲げる押型とから成り、受穴は
   長手方向へ所要のたわみ曲線に形成した受け面と、押型
   を案内可能に形成した案内穴部分を備え、受穴の受け面
   はシリンドリカルレンズの一方の面の周縁部のみを受け
   止め、押型の押圧面はシリンドリカルレンズの他方の面
   の周縁部のみを押圧するように構成したことを特徴とす
   るレンズ成形用金型