(57)【要約】【課題】  金型から成形品を取り出す際の離型変形を少なくし、長尺、薄肉形状であっても低歪で、かつ高い形状精度の転写面を確保することができるプラスチック光学素子を提供する。【解決手段】  金型キャビティ内に樹脂が充填されて成形加工され、当該金型キャビティ面が転写された１つ以上の光学面５と、該光学面５の周辺部に形成された１つ以上のリブ６、７とを有するプラスチック光学素子（プラスチックレンズ４）において、前記光学面５の略光軸方向に伸びるリブ６、７の長さが、該光学面５を挟んだ左右で異なるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティ内に充填されて成形加工された樹脂成形品であって、当該金型キャビティ面が転写された１つ以上の光学面と、該光学面の周辺部に形成された１つ以上のリブとを有するプラスチック光学素子において、前記光学面の略光軸方向に伸びるリブの長さが、該光学面を挟んだ左右で異なることを特徴とするプラスチック光学素子。
【請求項２】
前記長い方のリブが、短い方のリブより抜き勾配が小さいことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学素子。
【請求項３】
前記長い方のリブに、位置決め用の突起を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光学素子。
【請求項４】
前記長い方のリブを、成形加工用金型の可動側に配置して成形して得られたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載のプラスチック光学素子。
【請求項５】
前記プラスチック光学素子が、光学面が１面あるプラスチックミラーであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載のプラスチック光学素子。
【請求項６】
前記プラスチック光学素子が、光学面が２面あるプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載のプラスチック光学素子。
【請求項７】
前記プラスチックレンズの２面ある光学面が、凹面と凸面の組み合わせであり、凸面側のリブの長さを長くしたことを特徴とする請求項６記載のプラスチック光学素子。
【請求項８】
前記プラスチックレンズの２面ある光学面が、凹面同志または凸面同志の組み合わせであり、２面のうち曲率半径の小さい側のリブの長さを長くしたことを特徴とする請求項６記載のプラスチック光学素子。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか記載のプラスチック光学素子を使用したことを特徴とする光走査ユニット。
【請求項１０】
前記リブ長の短い方が、光の入射側であることを特徴とする請求項９記載の光走査ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック光学素子及び光走査ユニットに関し、詳細には、レーザ方式のディジタル複写機、レーザプリンタやファクシミリ装置の光学走査系及びビデオカメラ等の光学機器や光ディスク等に適用されるプラスチック光学素子、特に、リブ構造を有するプラスチックレンズやプラスチックミラー等のプラスチック光学素子及びそのプラスチック光学素子を搭載した光走査ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ方式のディジタル複写機、レーザプリンタやファクシミリ装置等の光書き込み光学系には、レーザビームの結像及び各種補正機能を有する長尺形状のレンズあるいはミラー等の光学素子が用いられている。
近年、これらの光学素子は、製品のコストダウンの要求からその材料がガラスからプラスチックへと変化し、形状も必要な光学性能に応じて、レンズ厚が厚肉、薄肉、あるいは長手方向で一定の均肉形状または一定ではない偏肉形状と、多種多様化している。
このような中で、長尺あるいは薄肉形状のプラスチックレンズあるいはプラスチックミラー等のプラスチック成形品（光学素子）は、筐体への取り付け精度の向上、成形品の剛性向上により形状精度を維持するために、例えば、図７に示すような長尺レンズ１の場合、リブ２と呼ばれる補強部材をレンズ部３の周辺部に設けることが一般に行われている。
このようなプラスチック光学素子は、製造コストが低く大量生産に適した射出成形法、あるいは金型内に配置された転写面を形成する入子を可動にし金型内に充填された樹脂の冷却に伴う体積収縮に対して可動入子が前進することで、圧力を補って形状精度を確保するいわゆる射出圧縮成形法を用いて一般的に成形されている。
このような射出成形法あるいは射出圧縮成形法でプラスチックレンズやプラスチックミラーを製造する際には、加熱溶融された樹脂材料を金型内に射出充填し、冷却固化される過程で金型内の樹脂圧力や樹脂温度が均一になることが所望の形状精度を確保する上で必要である。
【０００３】
ところが、図７に示したようなリブ２を有する長尺レンズ１の場合、長手方向でリブ２の高さが異なるため、成形時に金型内の樹脂温度が不均一になり、目的とする形状精度を得ることができないという不具合が生じてきている。
そこで従来、全長に対して、その幅と厚みの寸法割合が小さい長尺形状であり、レンズ面は全長方向に均等な肉厚であるとともに、長尺方向に曲率を有し、前記レンズ面の内周側、外周側の全周にわたって均等な高さと厚みのリブで構成されたフレーム形状を有する樹脂成形長尺レンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、この樹脂成形長尺レンズは、長尺レンズのレンズ面の全周にわたって均等な高さと厚みのリブを構成し、成形時の収縮量を均等にして形状精度を確保しようとしている。
しかしながら、特許文献１記載の樹脂成形長尺レンズにあっては、長手方向の曲率に沿ってリブ形状を設けると、金型構造が複雑になり加工が困難になるとともに、レンズ厚が長手方向で変化している成形品に対しては、成形時の収縮量を均等にして形状精度を確保するという効果を得ることができないという問題があった。
そこで、本出願人は、先に、１つ以上の転写面と、当該転写面の周辺部に形成された１つ以上のリブとを有するプラスチック成形品であって、少なくとも１つのリブにおける任意の位置に、金型キャビティを使用した成形加工時に相対する金型キャビティ形状の不完全転写で形成された凹部または凸部、あるいは、凹部と凸部の双方の不完全転写部が形成されているプラスチック成形品を提案している（特許文献２参照）。
すなわち、プラスチック成形品の任意の位置に不完全転写部を形成することにより、長尺、薄肉形状であっても低圧で成形加工を行い、低歪でかつ高い形状精度の転写面を確保しようとしている。
【特許文献１】特開平５−８０２０８号公報
【特許文献２】特開２０００−３２９９０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなプラスチックの成形方法においても、以下のような点で改良の余地があった。すなわち、特開２０００−３２９９０８公報記載のプラスチック成形品にあっては、低圧で成形加工を行うため、低歪な成形品を得ることができ、また、形状精度においては、金型内では高い形状精度の転写面が確保されていると考えられるものの、金型内の樹脂は転写駒（転写面を有する駒）と密着しており、転写精度が高ければ高いほど、転写駒と樹脂の密着力が強くなっている。
この密着力が強いと、成形品を金型から取り出す際の金型が開く瞬間に、転写駒と樹脂の密着力が解除されるタイミングにアンバランスが生じ、これによる変形、すなわち、形状精度が低下するということがあった。
そこで、本発明は、金型から成形品を取り出す際の離型変形を少なくし、長尺、薄肉形状であっても低歪で、かつ高い形状精度の転写面を確保することができるプラスチック光学素子及びそのプラスチック光学素子を搭載した光走査ユニットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、金型キャビティ内に充填されて成形加工された樹脂成形品であって、当該金型キャビティ面が転写された１つ以上の光学面と、該光学面の周辺部に形成された１つ以上のリブとを有するプラスチック光学素子において、前記光学面の略光軸方向に伸びるリブの長さが、該光学面を挟んだ左右で異なることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記長い方のリブが、短い方のリブより抜き勾配が小さいことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記長い方のリブに、位置決め用の突起を設けたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１、２、又は３において、前記長い方のリブを、成形加工用金型の可動側に配置して成形して得られたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４において、前記プラスチック光学素子が、光学面が１面あるプラスチックミラーであることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記プラスチック光学素子が、光学面が２面あるプラスチックレンズである請求項１ないし４のいずれか記載のプラスチック光学素子を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記プラスチックレンズの２面ある光学面が、凹面と凸面の組み合わせであり、凸面側のリブの長さを長くした請求項６記載のプラスチック光学素子を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記プラスチックレンズの２面ある光学面が、凹面同志または凸面同志の組み合わせであり、２面のうち曲率半径の小さい側のリブの長さを長くした請求項６記載のプラスチック光学素子を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか記載のプラスチック光学素子を使用した光走査ユニットを最も主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明は、前記リブ長の短い方が、光の入射側であることを特徴とする請求項９記載の光走査ユニットを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、金型キャビティ内に樹脂が充填されて成形加工され、当該金型キャビティ面が転写された１つ以上の光学面と、該光学面の周辺部に形成された１つ以上のリブとを有するプラスチック光学素子において、前記光学面の略光軸方向に伸びるリブの長さが、該光学面を挟んだ左右で異なるプラスチック光学素子とすることで、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施形態例に基づいて説明する。
（実施形態例１）
図１は本発明の実施形態例１に係るプラスチック光学素子の概略図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。プラスチックレンズ４の上面と下面が光学面５であり、レーザプリンタに組込まれて使用される際には、下面から上面に向かってレーザビームが透過する。また、上面と下面の光学面５には、それぞれリブ６、及びリブ７を設け、リブ７の高さ寸法ｈ２の方がリブ６の高さ寸法ｈ１よりも長くなっている。
図２は実施形態例１で使用した射出成形用金型の概略断面図である。光学面を形成する一対の鏡面駒８と、レンズ側面を形成する一対のキャビティ駒９で囲まれたキャビティ１０を有している。また、キャビティ１０に開口し、キャビティ１０に溶融樹脂を射出充填する図示しないゲートを有している。
また、キャビティ１０に当接するようにエジェクタピン１１を有している。金型ベース１２には、金型を加熱するためのカートリッジヒータ１３と、温度制御用の熱電対１４を設ける。カートリッジヒータ１３と熱電対１４は、金型外部に用意された図示しない温度制御装置（制御手段）に連結されている。
次に実施形態例１の動作について説明する。金型を図示しない射出成形機に取り付け、金型が、使用樹脂材料のガラス転移温度以下の所定温度、この場合には１３５℃になるようにカートリッジヒータ１３で加熱しておく。次いで、キャビティ１０に図示しないゲートを介して溶融樹脂を射出充填し、樹脂を冷却固化させる。
冷却が終了した後に金型を開き、固化した樹脂すなわち成形品を、エジェクタピン１１を前進させることにより突き出して金型から取り出し、室温環境に放置して自然冷却する。実施形態例１のプラスチックレンズ４に使用した樹脂材料は、ガラス転移温度１３８℃のシクロオレフィンポリマー（日本ゼオン社製、商品名：ゼオネックス）である。
しかし、成形に使用される樹脂としては、上述のように、成形品がプラスチックレンズのように透明性の要求される光学素子であるときには、軟化温度がそのガラス転移温度である非晶性樹脂、例えば、ポリメタアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式アクリル樹脂、環状ポリオレフィンコポリマー等を使用することができ、成形品がプラスチックミラー等の透明性の要求されるものでないときには、軟化温度がその融解温度である結晶性樹脂を使用することもできる。
【０００８】
（比較例）
図３は比較例に係るプラスチックレンズの概略図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。プラスチックレンズ１５の上面と下面の光学面１６には、それぞれリブ１７、及びリブを設ける。両者のリブの長さは略同一になっている。プラスチックレンズ１５に使用した樹脂材料は、実施形態例１と同じシクロオレフィンポリマーである。また、射出成形用金型には、リブ１７、及びリブ１８の形状に相当する箇所が異なるが、他の金型構造は実施形態例１と同一のものを使用した。
次に比較例の動作について説明する。実施形態例１と同様に、金型を図示しない射出成形機に取り付け、金型は使用樹脂材料のガラス転移温度以下の所定温度、この場合には１３５℃になるようにカートリッジヒータ１３で加熱しておく。次いで、キャビティ１０に図示しないゲートを介して溶融樹脂を射出充填し、樹脂を冷却固化させる。冷却が終了した後、金型を開き、固化した樹脂すなわち成形品を、エジェクタピン１１を前進させることにより金型から取り出し、室温環境に放置して自然冷却する。
実施形態例１、及び比較例において、複数個のプラスチックレンズを作製し、その光学面の形状を図示しないプローブ走査型の三次元形状測定機で測定し、両者を比較した結果を表１に示す。測定結果は光学面の長手方向の近似曲率半径で、２０個の測定データの平均値とばらつき（σ）で記載している。
【０００９】
【表１】
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この結果から明らかに実施形態例１の方が、ばらつきが小さくなっていることが判る。これは、金型内の樹脂は転写駒（転写面を有する駒）と密着しており、プラスチックレンズのように高精度な形状精度が要求される場合には、転写精度を上げるために特に光学面を形成する転写駒と樹脂の密着力が強くなっていることによる。
比較例のプラスチックレンズでは、成形したプラスチックレンズを金型から取り出す際の金型が開く瞬間に、光学面を形成する転写駒と樹脂の密着力が解除されるタイミングが、２面ある光学面でアンバランスにすることで樹脂が冷却される過程が変化し、形状の変形、すなわち形状精度が低下する原因となっている。この密着力が解除されるタイミングは、成形ショット毎にばらつきを持つことから、形状ばらつき（σ）の差異になって現れている。
一方、実施形態例１のプラスチックレンズでは、リブ７の方がリブ６よりも長くなっているため、リブ７側の密着力の方が高く、成形したプラスチックレンズを金型から取り出す際の金型が開く瞬間に、リブ６側の光学面を形成する転写駒と樹脂の密着力の方から先に解除されるため、成形ショット毎のばらつきが小さくなる。その結果として表１に示す形状ばらつき（σ）の差異になって現れている。
（実施形態例２）
図４は本発明の実施形態例２に係るプラスチック光学素子の概略図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。プラスチックレンズ１９の上面と下面が光学面２０であり、それぞれリブ２１、及びリブ２２を設け、リブ２２の高さ寸法ｈ２の方がリブ２１の高さ寸法ｈ１よりも長くなっているとともに、リブ２２の方が抜き勾配が小さくなっている。
射出成形用金型には、リブ２１、及びリブ２２の形状に相当する箇所が異なるが、他の金型構造は実施形態例１と同一のものを使用した。また、実施形態例２での動作についても実施形態例１と同様であるのでその記載を省略する。
このプラスチックレンズの形状によれば、リブ２２の長さが長くなっているとともに、リブ２２の抜き勾配δを、リブ２１の抜き勾配θよりも小さくしているために、リブ２２側の密着力が実施形態例１より更に高くなり、成形したプラスチックレンズを金型から取り出す際の金型が開く瞬間に、リブ２１側の光学面を形成する転写駒と樹脂の密着力の方から先に解除されるため、成形ショット毎のばらつきを小さくすることができる。
【００１０】
（実施形態例３）
図５は本発明の実施形態例３に係るプラスチック光学素子の概略図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。プラスチックレンズ２３の上面と下面が光学面２４であり、それぞれリブ２５、及びリブ２６を設け、曲率の小さい下面側のリブ２６の高さ寸法ｈ２の方が、リブ２５の高さ寸法ｈ１よりも長くなっている。
射出成形用金型には、光学面２４、リブ２５、及びリブ２６の形状に相当する箇所が異なるが、他の金型構造は実施形態例１と同一のものを使用した。また、実施形態例３での動作についても実施形態例１と同様であるのでその記載を省略する。
このプラスチックレンズの形状によれば、成形したプラスチックレンズを金型から取り出す際の金型が開く瞬間に、光学面を形成する転写駒と樹脂の密着力を解除させる力（引き剥がし力）が小さくなる。この現象を利用して、曲率の小さい側のリブの長さを長くして密着力を更に増すことで、成形ショット毎のばらつきを小さくすることができる。
（実施形態例４）
図６は本発明の実施形態例４に係るプラスチック光学素子の概略図であり、（１）は正面図、（２）は側断面図である。プラスチックミラー２７の上面が光学面２８であり、リブ２９、及びリブ３０を設け、光学面２８の反対側に設けたリブ３０の高さ寸法ｈ１の方が、リブ２９の高さ寸法ｈ２よりも長くなっている。
射出成形用金型には、光学面２８、リブ２９、及びリブ３０の形状に相当する箇所が異なるが、他の金型構造は実施形態例１と同一のものを使用した。また、実施形態例４での動作についても実施形態例１と同様であるのでその記載を省略する。
このプラスチックミラーの形状によれば、リブ３０の長さが長くなっているために、リブ３０側の密着力が高くなり、成形したプラスチックミラーを金型から取り出す際の金型が開く瞬間に、リブ２９側の光学面を形成する転写駒と樹脂の密着力の方から先に解除されるため、実施形態例１と同様に成形ショット毎のばらつきを小さくすることができる。
【００１１】
本発明によれば、１つ以上の光学面と、光学面の周辺部に形成された１つ以上のリブを有するプラスチック光学素子において、光学面の略光軸方向に伸びるリブの長さが、光学面を挟んだ左右で異なるように形成することにより、金型から成形品を取り出す際の離型変形を少なくし、長尺、薄肉形状であっても、低歪で、かつ、高い形状精度の転写面を確保することができる。
また、光学面の略光軸方向に伸びるリブの長さが長い方の面の抜き勾配を、短い方より小さくすることにより、金型から成形品を取り出す際の離型変形をより少なくし、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また、プラスチック光学素子に設けられる位置決め用の突起を、リブ長の長い方に設けたことにより、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また、リブ長の長い方を、成形加工用金型の可動側に配置して成形して得られたことにより、金型から成形品を取り出す際の離型変形を少なくし、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また、プラスチック光学素子が、光学面が１面あるプラスチックミラーとすることにより、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また、プラスチック光学素子が、光学面が２面あるプラスチックレンズとすることにより、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また、プラスチックレンズの２面ある光学面が、凹面と凸面の組み合わせの場合、凸面側のリブの長さを長くすることにより、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また、プラスチックレンズの２面ある光学面が、凹面同志または凸面同志の組み合わせの場合、２面のうち曲率半径の小さい側のリブの長さを長くすることにより、転写面の形状精度をより一層向上させることができる。
また上記のプラスチック光学素子を使用することにより、画像品質を向上させることが可能な光走査ユニットを提供することができる。
また、リブ長の短い方を光の入射側で使用することにより、光走査ユニットの画像品質を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（１）は本発明の実施形態例１に係るプラスチック光学素子の正面図、（２）は側断面図。
【図２】実施形態例１で使用した射出成形用金型の概略断面図。
【図３】（１）は比較例に係るプラスチックレンズの正面図、（２）は側断面図。
【図４】（１）は本発明の実施形態例２に係るプラスチック光学素子の正面図、（２）は側断面図。
【図５】（１）は本発明の実施形態例３に係るプラスチック光学素子の正面図、（２）は側断面図。
【図６】（１）は本発明の実施形態例４に係るプラスチック光学素子の正面図、（２）は側断面図。
【図７】（１）は従来例に係るプラスチック光学素子の正面図、（２）は側断面図。
【符号の説明】
【００１３】
１  長尺レンズ、２  リブ、３  レンズ部、４  プラスチックレンズ、５  光学面、６  リブ、７  リブ、８  鏡面駒、９  キャビティ駒、１０  キャビティ、１１  エジェクタピン、１２  金型ベース、１３  カートリッジヒータ、１４  熱電対、１５  プラスチックレンズ、１６  光学面、１７  リブ、１８  リブ、１９  プラスチックレンズ、２０  光学面、２１  リブ、２２  リブ、２３  プラスチックレンズ、２４  光学面、２５  リブ、２６  リブ、２７  プラスチックミラー、２８  光学面、２９  リブ、３０  リブ
【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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