(57)【要約】【課題】低コストで光学素子の反りの発生を抑制する。【解決手段】長尺なキャビティ２２，…、及び当該キャビティ２２，…へ外気よりも高い温度の成形材料を注入させるためのスプル２１が形成された型本体２と、キャビティ２２の長尺方向であるＸ方向に沿って延在するよう型本体２の内部に配設されるとともにＸ方向と直交するＹ方向に当該キャビティ２２を挟むように並設され、外気よりも高く成形材料よりも低い温度の媒体を内部に流通させる流路３，…とを備える成形型１であって、キャビティ２２を挟むように並設された流路３，…のうち、スプル２１から成形材料を注入したときに当該スプル２１から型本体２内を伝わる熱の伝熱方向に対して下流側にある流路３の方が、当該伝熱方向に対して上流側にある流路３よりも、内面の表面積の総和が大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な複数の光学素子を成形するための光学素子用成形型において、
前記光学素子の少なくとも一部の相補的形状を有する長尺な複数のキャビティ、及び当該複数のキャビティへ外気よりも高い温度の成形材料を注入させるための注入部が形成された型本体と、
前記キャビティの長尺方向に沿って延在するよう前記型本体の内部に配設されるとともに当該キャビティの長尺方向と直交する方向に当該キャビティを挟むように並設され、外気よりも高く前記成形材料よりも低い温度の媒体を内部に流通させる複数の流路とを備え、
前記複数の流路は、
前記キャビティを挟むように並設された当該複数の流路のうち、前記注入部から前記成形材料を注入したときに当該注入部から前記型本体内を伝わる熱の伝熱方向に対して下流側にある流路の方が、当該伝熱方向に対して上流側にある流路よりも、内面の表面積の総和が大きいことを特徴とする光学素子用成形型。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子用成形型において、
前記注入部は、前記型本体の中心部に形成され、
前記複数の流路は、
前記キャビティを挟むように並設された当該複数の流路のうち、前記伝熱方向に対して下流側にある流路が前記型本体の外面側に配設され、前記伝熱方向に対して上流側にある流路が前記型本体の中心部側に配設されていることを特徴とする光学素子用成形型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学素子用成形型において、
前記キャビティを挟むように並設された前記複数の流路のうち、前記伝熱方向に対して下流側にある流路には、内面に当該流路の延在方向に延在するフィンが形成されていることを特徴とする光学素子用成形型。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子用成形型において、
前記複数の流路は、
前記型本体の一方の外側面に開口する開口部をそれぞれ有し、
当該開口部で、当該複数の流路に前記媒体を導入させる導入手段と、当該複数の流路から前記媒体を排出させる排出手段とに、当該複数の流路が並設された方向に沿って交互に接続されていることを特徴とする光学素子用成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子用成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームプリンタ等に用いられる長尺な光学素子は、射出成形法等によって成形型を用いて成形されている。
【０００３】
図６に示すように、この成形型４００は、一般に、光学素子の外形に対応する長尺なキャビティ４０１を複数（図６では４個）有しており、中心部のスプル４０２へ注入された高温の成形材料がランナ４０３を通じて各キャビティ４０１に充填され冷却固化されることにより、光学素子を複数個同時に成形できるようになっている。
【０００４】
上記の成形時においては、約２５０〜３００℃の高温の成形材料が成形型４００の中心部のスプル４０２へ導入されることや、成形型４００の外面が外気と接していることから、この成形型４００の温度は、中心部から外面に向かって低くなるように分布する。そのため、成形型４００のキャビティ４０１周囲部分には、当該キャビティ４０１の長尺方向に直交する方向（図６の左右方向）において、中心部に近い中心部側が高くなり外面に近い外面側が低くなるような温度勾配が生じる。その結果、キャビティ４０１内に充填された成形材料は中心部側に比べ外面側の方が速く固化し、成形される光学素子に外面側への反りが発生してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、各キャビティ４０１の中心部側と外面側とに温度調節用の水管を配し、中心部側の成形型４００の温調温度を、外面側の成形型４００の温調温度よりも低く設定することで、キャビティ４０１近傍での中心部側と外面側との温度勾配を緩やかにして、光学素子の反りの発生を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、キャビティ４０１の中心部側と外面側とで異なる温調温度に設定するための少なくとも２台の温調装置が必要となり、温調装置の設置に要するイニシャルコストや運転に要するランニングコストが少なくとも２台分掛かるため、光学素子の製造コストが高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、低コストで光学素子の反りの発生を抑制することのできる光学素子用成形型の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
長尺な複数の光学素子を成形するための光学素子用成形型において、
前記光学素子の少なくとも一部の相補的形状を有する長尺な複数のキャビティ、及び当該複数のキャビティへ外気よりも高い温度の成形材料を注入させるための注入部が形成された型本体と、
前記キャビティの長尺方向に沿って延在するよう前記型本体の内部に配設されるとともに当該キャビティの長尺方向と直交する方向に当該キャビティを挟むように並設され、外気よりも高く前記成形材料よりも低い温度の媒体を内部に流通させる複数の流路とを備え、
前記複数の流路は、
前記キャビティを挟むように並設された当該複数の流路のうち、前記注入部から前記成形材料を注入したときに当該注入部から前記型本体内を伝わる熱の伝熱方向に対して下流側にある流路の方が、当該伝熱方向に対して上流側にある流路よりも、内面の表面積の総和が大きいことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学素子用成形型において、
前記注入部は、前記型本体の中心部に形成され、
前記複数の流路は、
前記キャビティを挟むように並設された当該複数の流路のうち、前記伝熱方向に対して下流側にある流路が前記型本体の外面側に配設され、前記伝熱方向に対して上流側にある流路が前記型本体の中心部側に配設されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学素子用成形型において、
前記キャビティを挟むように並設された前記複数の流路のうち、前記伝熱方向に対して下流側にある流路には、内面に当該流路の延在方向に延在するフィンが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子用成形型において、
前記複数の流路は、
前記型本体の一方の外側面に開口する開口部をそれぞれ有し、
当該開口部で、当該複数の流路に前記媒体を導入させる導入手段と、当該複数の流路から前記媒体を排出させる排出手段とに、当該複数の流路が並設された方向に沿って交互に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、キャビティを挟むように並設された複数の流路のうち、成形材料を注入したときの注入部からの伝熱方向に対して下流側にある流路、つまり外面側の流路の方が、当該伝熱方向に対して上流側にある流路、つまり中心部側の流路よりも、多量の媒体を流通させることができるとともに、媒体と型本体との接触面積を増やして熱交換を促進させることができる。これにより、キャビティの長尺方向に直交する方向において、成形材料の導入や外気との接触によって生じる型本体の温度勾配を抑制することができ、キャビティの外面側の温度が中心部側の温度とほぼ同じになるように型本体の温度調節を行うことができる。したがって、キャビティ内に充填された成形材料の固化速度を、当該キャビティの長尺方向に直交する方向へより均一化して、光学素子の反りの発生を抑制することができる。
また、従来と異なり、キャビティの中心部側と外面側とで異なる温調温度に設定することなくキャビティ周囲部分の温度勾配を緩やかにすることができるので、温調装置は１台で足り、２台以上設ける必要がない。したがって、従来よりも低コストで光学素子を成形することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、キャビティの外面側の流路には、内面に当該流路の延在方向に延在するフィンが形成されているので、媒体と型本体との接触面積を更に増やして熱交換を一層促進させることができる。これにより、キャビティの長尺方向に直交する方向への当該キャビティ周囲部分の温度勾配をより緩やかにして、光学素子の反りの発生を更に抑制することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、複数の流路は、型本体の一方の外側面に開口する開口部で、媒体の導入手段と排出手段とに、当該複数の流路が並設された方向に沿って交互に接続されているので、型本体との熱交換により導入手段側が高く排出手段側が低くなる流路の延在方向への媒体の温度勾配を、当該複数の流路が並設された方向に沿って交互に配列させることができる。これにより、複数の流路が並設された方向、つまりキャビティの長尺方向に直交する方向への型本体の温度勾配をより緩やかにすることができる。したがって、キャビティの長尺方向に直交する方向への当該キャビティ周囲部分の温度勾配をより緩やかにして、光学素子の反りの発生を更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る光学素子用成形型の正面図である。
【図２】本発明に係る光学素子用成形型の側面図である。
【図３】外面側の流路を複数にした場合の光学素子用成形型の側面図である。
【図４】外面側の流路にフィンを設けた場合の光学素子用成形型の側面図である。
【図５】キャビティの配置の別例を示す光学素子用成形型の正面図である。
【図６】従来の成形型の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る光学素子用成形型（以下、成形型という）１の正面図であり、図２は、成形型１の側面図である。
【００１９】
これらの図に示すように、成形型１は、レーザビームプリンタ等に用いられる長尺な光学素子を複数同時に成形するためのものであり、型本体２と、この型本体２の内部に配設された複数の流路３，…等とを備えている。
【００２０】
型本体２は、矩形状に形成された金属製の金型であり、本実施形態においては、図示しない成形装置に固定された固定型である。この型本体２には、中心部に配設されたスプル２１と、複数のキャビティ２２，…と、スプル２１から各キャビティ２２までを連通させるランナ２３とが、正面に開口するように形成されている。
【００２１】
このうち、キャビティ２２，…は、光学素子を成形するためのものであり、光学素子の少なくとも一部の相補的形状を有する長尺な形状に形成されている。このキャビティ２２，…は、本実施形態においては、８個形成されており、全て同一の方向（図１の左右方向：以下、Ｘ方向という）へ沿って延在するように２列４段に配列されている。また、８個のキャビティ２２，…のうち、型本体２の上面２ａ又は下面２ｂに最も近い外面側の４個のキャビティ２２１，…は、本実施形態においては、型本体２正面のＸ方向の中心線に対して対称配置されており、同様に、このキャビティ２２１，…よりも型本体２の中心部に近い中心部側の４個のキャビティ２２２，…も、型本体２正面のＸ方向の中心線に対して対称配置されている。
【００２２】
また、型本体２は、当該型本体２に接離可能な図示しない可動型と正面で当接するようになっており、この型本体２と可動型との当接により、スプル２１には可動型に設けられた注入口（図示せず）が連通され、キャビティ２２，…とランナ２３には正面の開口に蓋がされるように構成されている。こうして、スプル２１とキャビティ２２，…とランナ２３とは、キャビティ２２，…へ樹脂等の成形材料を注入させるための注入部としてのスプル部と、光学素子が成形されるキャビティ部と、スプル２１から各キャビティ２２までの成形材料の流路としてのランナ部とをそれぞれ形成するようになっている。
【００２３】
流路３，…は、水や油等の媒体を内部に流通させて成形時の型本体２の温度を調節するための円形孔であり、キャビティ２２，…の長尺方向であるＸ方向に沿って延在するよう型本体２に配設されている。より詳しくは、流路３，…は、型本体２の上面２ａ又は下面２ｂに近い外面側から中心部側へ向かって順番に並設された流路３１〜３４が、型本体２正面のＸ方向の中心線に対して対称配置されており、流路３１と流路３２とでキャビティ２２１，２２１を挟み、流路３３と流路３４とでキャビティ２２２，２２２を挟むように、Ｘ方向と直交する方向（図１の上下方向：以下、Ｙ方向という）に８本並設されている。
【００２４】
また、この８本の流路３，…のうち最も外面側の流路３１，３１の内径が最も大きく、流路３２，３２及び流路３３，３３の内径がこれに次いで大きく、最も中心部側の流路３３，３３の内径が最も小さくなっている。
【００２５】
但し、この流路３，…は、キャビティ２２，…を挟むように並設された当該流路３，…のうち、スプル２１から高温の成形材料を注入したときに当該スプル２１から型本体２内を伝わる熱の伝熱方向に対して下流側にある流路３の方が、当該伝熱方向に対して上流側にある流路３よりも、内面の表面積の総和が大きければよい。本実施形態においては、スプル２１が型本体２の中心部に配設されるとともに流路３，…がＹ方向に並設されているため、型本体２の中心部側が上記伝熱方向における上流側となり、外気と接する上面２ａ又は下面２ｂに近い外面側が上記伝熱方向における下流側となる。したがって、図３に示すように、最も外面側の流路３１，３１を、流路３２〜３４よりも内面の表面積の総和が大きくなるように、それぞれ２本設けてもよい。
【００２６】
また、流路３，…は、図２に示すように、型本体２の両外側面（図１の左右の側面）に開口する２つの開口部をそれぞれ有しており、各外側面の開口部で、流路３，…に媒体を導入させる導入管４１と、流路３，…から媒体を排出させる排出管４２とに、Ｙ方向に沿って交互に接続されている。また、導入管４１及び排出管４２は、図示しない温調装置にそれぞれ接続されている。この温調装置は、排出管４２から排出されてきた媒体を所定温度まで温めて導入管４１へ送出することにより、媒体を循環可能に構成されている。なお、図２では、型本体２の一方の外側面における流路３，…と導入管４１及び排出管４２との接続状態を示しており、型本体２の他方の外側面におけるこれらの接続状態の図示は省略している。
【００２７】
続いて、成形型１の作用効果について説明する。
成形型１を用いて光学素子を成形する際には、まず、固定型である型本体２を可動型と当接させるとともに、温調装置により、媒体を外気よりも高く、この後に注入する成形材料よりも低い温度まで温めて、導入管４１を介して流路３，…に流通させる。
【００２８】
次に、約２５０〜３００℃まで加熱した成形材料を可動型の注入口を通じてスプル部（スプル２１）へ注入する。スプル部へ注入された成形材料は、ランナ部（ランナ２３）を通じて各キャビティ部（キャビティ２２）へ注入・充填される。そして、キャビティ部へ充填された成形材料が冷却固化されることにより、光学素子が成形される。
【００２９】
このとき、キャビティ２２（例えば、キャビティ２２１）を挟むように並設された流路３，…（例えば、流路３１と流路３２）のうち、成形材料を注入したときのスプル２１からの伝熱方向に対して下流側にある外面側の流路３（例えば、流路３１）の方が、当該伝熱方向に対して上流側にある中心部側の流路３（例えば、流路３２）よりも内面の表面積の総和が大きいので、外面側の流路３の方が中心部側の流路３よりも、多量の媒体を流通させることができるとともに、媒体と型本体２との接触面積を増やして熱交換を促進させることができる。これにより、キャビティ２２の長尺方向に直交するＹ方向において、成形材料の導入や外気との接触によって生じる型本体２の温度勾配を抑制することができ、キャビティ２２の外面側の温度が中心部側の温度とほぼ同じになるように型本体２の温度調節を行うことができる。
【００３０】
また、流路３，…は、各外側面に開口する開口部で、媒体の導入管４１と排出管４２とにＹ方向に沿って交互に接続されているので、型本体２との熱交換により導入管４１側が高く排出管４２側が低くなるＸ方向への媒体の温度勾配を、Ｙ方向に沿って交互に配列させることができる。これにより、Ｙ方向への型本体２の温度勾配をより緩やかにすることができる。
【００３１】
以上のように、本発明に係る成形型１によれば、キャビティ２２の外面側の温度が中心部側の温度とほぼ同じになるように型本体２のＹ方向への温度調節を行うことができるので、キャビティ２２内に充填された成形材料の固化速度を、当該キャビティ２２の長尺方向に直交する方向へより均一化し、光学素子の反りの発生を抑制することができる。
また、従来と異なり、キャビティ２２の中心部側と外面側とで異なる温調温度に設定することなくキャビティ２２周囲部分の温度勾配を緩やかにすることができるので、温調装置は１台で足り、２台以上設ける必要がない。したがって、従来よりも低コストで光学素子を成形することができる。
【００３２】
また、流路３，…を、各外側面に開口する開口部で、媒体の導入管４１と排出管４２とにＹ方向に沿って交互に接続することにより、Ｙ方向への型本体２の温度勾配をより緩やかにすることができるので、キャビティ２２の長尺方向に直交する方向への当該キャビティ２２周囲部分の温度勾配をより緩やかにして、光学素子の反りの発生を更に抑制することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記の実施形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは勿論である。
【００３４】
例えば、上記実施形態では、流路３，…は円形孔として説明したが、断面が円形状のものに限定されず、楕円形状や角状等のものであってもよい。
また、図４に示すように、キャビティ２２１を挟むように並設された流路３１と流路３２とのうちの外面側の流路３１の内面に、Ｘ方向へ延在するフィン３１ａを設けてもよい。このようなフィン３１ａを設けることで、媒体と型本体２との接触面積を更に増やして熱交換を一層促進させることができる。これにより、キャビティ２２の長尺方向に直交する方向への当該キャビティ２２周囲部分の温度勾配をより緩やかにして、光学素子の反りの発生を更に抑制することができる。なお、このようなフィンは、キャビティ２２２を挟む流路３３と流路３４とのうちの外面側の流路３３の内面に設けてもよい。
【００３５】
また、流路３，…は、各キャビティ２２を挟んでなくともよく、２つ以上のキャビティ２２，…を挟むように並設されていてもよい。
また、流路３，…は、型本体２の両外側面で導入管４１及び排出管４２と接続されていることとして説明したが、型本体２のいずれか一方の外側面で接続されていればよい。
【００３６】
また、型本体２は、金属製のものに限定されず、例えば、セラミック製のものであってもよい。
また、型本体２は、固定型でなくともよく、キャビティ２２，…が形成されていれば可動型であってもよい。
【００３７】
また、スプル２１から各キャビティ２２へのランナ２３の経路は、図１に示すような経路に限定されず、例えば、図５に示すように、いわゆるトーナメント型の経路であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１          成形型（光学素子用成形型）
２          型本体
３，３１〜３４  流路
２１        スプル（注入部）
２２，２２１，２２２  キャビティ
３１ａ      フィン
４１        導入管（導入手段）
４２        排出管（排出手段）
【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】
2010253792.tif 000007
【図６】
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