(57)【要約】【課題】高精度のミラー面を有する軸偏心非球面ミラーを製造することを目的とする。【解決手段】プラスチック材料を成形金型のキャビティへ射出成形して光学反射ミラーを製造する方法において、表面形状が回転対称非球面である曲面部を成形する表面成形金型と、裏面を成形する裏面成形金型とを準備し、回転対称非球面である曲面部の一部に光学反射ミラーのミラー面となる表面形状の第１曲面部を成形する成形工程と、前記成形工程によって成形された成形品の曲面部から第１曲面部を切り出す切出し工程とによって、ミラー面の表面形状として前記第１曲面部を有する軸偏心非球面ミラーを形成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料を成形金型のキャビティへ射出成形して光学反射ミラーを製造する方法において、
表面形状が回転対称非球面である曲面部（Ａ）を成形する表面成形金型（２）と、裏面を成形する裏面成形金型（３）とを準備し、回転対称非球面である曲面部（Ａ）の一部に光学反射ミラーのミラー面となる表面形状の第１曲面部（１Ａ）を成形する成形工程と、
前記成形工程によって成形された成形品（１０）の曲面部（Ａ）から第１曲面部（１Ａ）を切り出す切出し工程とによって、
ミラー面の表面形状として前記第１曲面部（１Ａ）を有する軸偏心非球面ミラー（１１）を形成することを特徴とする光学反射ミラーの製造方法。
【請求項２】
回転対称非球面である曲面部（Ａ）内に、複数の第１曲面部（１Ａ）を成形し、
前記曲面部（Ａ）から複数の第１曲面部（１Ａ）を切り出すことによって、複数の軸偏心非球面ミラー（１１）を形成することを特徴とする請求項１に記載の光学反射ミラーの製造方法。
【請求項３】
第１曲面部（１Ａ）における表裏面間の厚さが、全体的に均一あるいはほぼ均一である成形品を成形することを特徴とする請求項１または２に記載の光学反射ミラーの製造方法。
【請求項４】
第１曲面部（１Ａ）の外周に有効面外周部（２Ａ）が成形された曲面部（Ａ）において、
前記有効面外周部（２Ａ）で第１曲面部（１Ａ）の切り出しを行い、
ミラー面の表面形状として前記第１曲面部（１Ａ）を有する軸偏心非球面ミラー（１１）を形成することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光学反射ミラーの製造方法。
【請求項５】
有効面外周部（２Ａ）の裏面にリブ（１２）を成形することを特徴とする請求項４に記載の光学反射ミラーの製造方法。
【請求項６】
プラスチック材料の射出口が、第１曲面部（１Ａ）の成形面の延長線上以外の個所に形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光学反射ミラーの製造方法。
【請求項７】
成形品（１０）の曲面部（Ａ）を成形する表面成形金型（２）について、第１曲面部（１Ａ）の厚さ方向における成形時の収縮・変形を考慮して補正加工を行い、
補正加工された表面成形金型（２）を使用して、精度の高いミラー面を有する軸偏心非球面ミラー（１１）を形成することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光学反射ミラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸偏心非球面ミラーを製造する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学反射ミラーとしては、その反射面がガラスから製作することがむずかしいような曲面形状を有するものでは、プラスチック材料を射出成形して形成していた。しかし射出成形法による成形では、成形収縮によって光学反射ミラーにひけ、そり、歪み等が発生し、ミラー面の精度の低下を招いていた。
【０００３】
通常の射出成形による成形では、図６（ａ）に示すように、光学反射ミラー１００のミラー面１０１を成形する表面成形金型２０と裏面成形金型２１とを準備し、キャビティ２２内においてプラスチック材料を射出成形し、目的とする形状の光学反射ミラーを形成していた。しかし前記キャビティ２２で冷却を待つ間に、キャビティ２２内の材料は図６（ａ）に示す矢印方向の収縮・変形が生じ、成形品（光学反射ミラー１００）は、図６（ｂ）のような形状に仕上がっていた。
図６（ｂ）の符号Ｐで示す矢印は、収縮・変形した量を示す。また点線はキャビティ２２の外形を示す。図６（ｂ）に示すように、プラスチック材料を射出成形して形成する光学反射ミラーでは、成形時の収縮・変形によってミラー面の成形精度が低下していた。
【０００４】
そこで、高精度にミラー面を成形できるように、ミラー面を有する本体部と、この本体部と交差するリブとが連接した形状の光学反射ミラーを成形用金型への樹脂射出により成形し、前記リブと対向する位置にゲートを配置し、樹脂の保圧および冷却中に前記リブを優先的にひけさせる方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。すなわちリブの側面部をひけさせることによって、ミラー面を有する本体部分の収縮量を補い、光学反射ミラーのミラー面にひけが発生することをなくしたものである。
【０００５】
また、収縮・変形後に目的とする形状が得られるように、成形時の収縮・変形量を考慮して成形金型を設計する方法が提案されている。
本願出願人は、射出成形した成形品の収縮・変化量を測定し、前記測定値に基づいて成形金型を補正加工し、この補正加工した金型を使用して光学反射ミラーを製造する方法を提案している（未公開特許文献１）。すなわち、補正加工した成形金型を使用してプラスチック材料を射出成形することによって、ミラー面の収縮量を補い、光学反射ミラーのミラー面にひけが発生することをなくしたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１５５９２８号公報
【未公開特許文献１】
特願２００３−１３４０２９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１に記載の方法では、プロジェクター用途で用いられる複雑な表面形状を有する光学反射ミラー（例えば、軸偏心非球面ミラー）でも、ミラー面を高精度に形成できるとは考えられないものであった。
また後者の方法では、複雑な表面形状を有する光学反射ミラーでは収縮・変形が複雑であり、成形金型の補正加工（金型設計）が非常に難しかった。
特に、軸偏心非球面ミラーのようにミラー面の曲率が均一でなく、複雑な表面形状を有する光学反射ミラーでは、ミラーの厚さ方向の収縮・変形だけでなく、ミラー面の表面方向に沿った複雑な収縮・変形が加わり、形状精度が良好な軸偏心非球面ミラーを製造するのは困難であった。
図７は、軸偏心非球面ミラーのミラー面を示す平面図であり、複雑な表面形状のミラー面を有する軸偏心非球面ミラーを製造する場合、厚み方向の収縮・変形だけでなく、図中の矢印方向の収縮・変形を考慮しなくてはならなかった。
【０００８】
そこで、この発明は、複雑な曲面形状を有する軸偏心非球面ミラーのミラー面の高精度化と、成形方法の簡便化を図った光学反射ミラーの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、プラスチック材料を成形金型のキャビティへ射出成形して光学反射ミラーを製造する方法において、表面形状が回転対称非球面である曲面部を成形する表面成形金型と、裏面を成形する裏面成形金型とを準備し、回転対称非球面である曲面部の一部に光学反射ミラーのミラー面となる表面形状の第１曲面部を成形する成形工程と、前記成形工程によって成形された成形品の曲面部から第１曲面部を切り出す切出し工程とによって、ミラー面の表面形状として前記第１曲面部を有する軸偏心非球面ミラーを形成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の好適な実施例を図面を参照にして説明する。
【００１１】
この発明は、複雑な曲面形状を有する軸偏心非球面ミラーを製造するにあたって、表面形状が回転対称非球面である曲面部Ａを有する成形品１０を成形する成形工程と、前記成形品１０の曲面部Ａから第１曲面部１Ａを切り出す切出し工程とによって、ミラー面の表面形状として前記第１曲面部１Ａを有する軸偏心非球面ミラー１１を形成するものである。
【００１２】
軸偏心非球面ミラーとは、光学反射ミラーのミラー面（有効面）の表面形状が、回転対称非球面の一部分の曲面からなり、かつ前記ミラー面内に回転軸を持たないものをいう。なお軸回転対称非球面とは、自由曲面、非球面、放物曲面などの曲面を有し、かつ全体として軸回転対称である形状をいう。なお、曲面を有する、との意味は、部分的に平面を有するものも含み、また全面が曲面形状であってもよいことを意味する。
【００１３】
図１に示す実施の形態は、曲面部Ａを有する成形品１０を射出成形する成形金型装置１の断面図を示し、この成形金型装置１は、成形品１０に回転軸対称非球面である曲面部Ａを成形する表面形状金型２と、前記成形品１０の裏面を成形する裏面成形金型３とを備えている。これら上下に配置された表面成形金型２と裏面成形金型３は第１金型４、第２金型５に夫々形成された孔に挿通され、これら金型２〜５で囲まれてキャビティ８が形成され、第１及び第２金型４，５の間にはプラスチック材料の射出口９が形成されている。
【００１４】
表面成形金型２と裏面成形金型３の成形面について図２を参照して説明する。図２（ａ）は表面成形金型２の成形面の平面図、図２（ｂ）は裏面成形金型３の成形面の平面図である。
【００１５】
表面成形金型２は、軸偏心非球面ミラーのミラー面となる第１曲面部１Ａを有する曲面部Ａ（図３（ａ）を参照）を成形するためのものであって、成形品１０の表面形状として回転対称非球面の曲面部Ａを成形する成形面内に、光学反射ミラー（軸偏心非球面ミラー１１）のミラー面となる表面形状の第１曲面部１Ａを成形するためのミラー面成形面を部分的に有する（図２（ａ）を参照）。
この実施例では、回転対称非球面である曲面部Ａを成形する表面成形金型２の成形面のなかに、光学反射ミラー（軸偏心非球面ミラー１１）のミラー面の表面形状である第１曲面部１Ａを成形するためのミラー面成形面が、周方向に等間隔に配置されている。なお光学反射ミラー（軸偏心非球面ミラー）のミラー面の高精度化を図るため、第１曲面部１Ａを成形するミラー面成形面の表面精度を高くしてある。
【００１６】
この表面成形金型２によって成形される曲面部Ａは、ミラー面成形面によって成形される第１曲面部１Ａとその外周の有効面外周部２Ａとからなり、曲面部Ａ全体の表面形状として回転対称非球面をなす（図３（ａ）を参照）。
なおこの実施例では、周方向に等間隔で配置される第１曲面部１Ａの各間隔に有効面外周部２Ａを介在させた曲面部Ａを成形したが、周方向に隣合う第１曲面部１Ａ間には有効面外周部２Ａが介在しないように第１曲面部１Ａを配置するようにしてもよい。
【００１７】
一方、成形品１０の裏面を成形する裏面成形金型３の成形面には、光学反射ミラー（軸偏心非球面ミラー１１）のミラー面の裏面を成形する裏面成形面が、表面成形金型２の成形面に配置されているミラー面成形面と対をなして周方向に等間隔に配置されている（図２（ｂ）を参照）。
この実施例では、裏面成形面の外周に凹部を形成し、第１曲面部１Ａ外周の有効面外周部２Ａの裏面にリブ１２を成形した。
【００１８】
射出成形した成形品１０の実施の形態について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）は、曲面部Ａの平面図であり、図３（ｂ）は成形品の断面図である。
成形品１０の曲面部Ａは回転対称非球面であり、前記曲面部Ａには、光学反射ミラー（軸偏心非球面ミラー１１）のミラー面となる表面形状の第１曲面部１Ａが成形され、その外周に有効面外周部２Ａが成形されている（図３（ａ）を参照）。
【００１９】
また、この実施例では成形品１０の曲面部Ａから第１曲面部１Ａを切り出して軸偏心非球面ミラーを形成するすにあたって、切り出し線を前記有効面外周部２Ａに設定してある。
有効面外周部２Ａに設定した切り出し線によって第１曲面部１Ａを切り出すことによって、切り出しによって取得する軸偏心非曲面ミラー１１のミラー面（第１曲面部１Ａ）の表面形状を損なわない。なお前記有効面外周部２Ａの裏面にリブ１２を形成しておくことによって、切り出しによる形状精度低下が抑制され、ミラー面の表面形状に悪影響がない。
【００２０】
なおこの実施例による成形品１０では、ミラー面の表面形状である第１曲面部１Ａの凹凸形状に対応して、前記ミラー面の裏面の形状を凹凸逆に成形し、第１曲面部１Ａの部分では表裏間の厚さが全体的に均一あるいはほぼ均一となるように成形した。これによって、ミラー面の表面形状である第１曲面部１Ａにおいて、厚さ方向の収縮・変形Ｐが少なくし、かつ均一とすることができ、高精度のミラー面（第１曲面部１Ａ）を成形することができる（図３（ａ）を参照）。
また、プラスチック材料の射出口付近では成形精度が悪いので、第１曲面部１Ａの成形面（ミラー面成形面）の延長線以外の個所に前記射出口を形成し、ミラー面に悪影響が及ばないようにした。
【００２１】
プラスチック材料を射出成形して成形品１０を成形した場合の、曲面部Ａの成形収縮・変形について、図４を参照して説明する。
図４（ａ）に示すように、軸回転対称の非球面である曲面部Ａでは、外周から中心に向かって収縮・変形が生じるため、図４（ｂ）に示すように、外周からの収縮・変形を考慮して成形すればいい。図４（ｂ）の符号Ｐで示す矢印は、収縮・変形した量を示す。また点線はキャビティ８の外形を示す。
すなわち、従来のように軸偏心非球面ミラーのミラー面（第１曲面部１Ａの形状）を直接射出成形した場合、複雑な収縮・変形が生じていたが（図７を参照）、この発明のように、回転対称非球面である曲面部Ａを成形した場合、収縮・変形が抑制される。そして回転対称非球面である曲面部Ａから、第１曲面部１Ａを切り出して軸偏心非球面ミラーを形成することによって、ミラー面（第１曲面部１Ａ）の収縮・変形が抑制された軸偏心非球面ミラー１１を取得することができる（図４（ｂ）を参照）。
【００２２】
さらにこの発明によれば、回転対称非球面である曲面部Ａを成形する場合、前記曲面部Ａの厚さ方向の収縮・変形を考慮して表面成形金型２Ａの成形面を補正加工するとき、その補正加工についても回転軸対称に行うことができる（図５を参照）。
図５に示すように、曲面部Ａを回転対称非球面に成形する成形面内に、第１曲面部１Ａを成形するミラー面成形面が配置されている表面成形金型２について、回転軸対称の補正加工を行う場合、前記成形金型２を回転させながら切削加工して補正することもでき、加工頻度が少なく、補正加工が容易となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上、この発明によれば、プラスチック材料を成形金型のキャビティへ射出成形して光学反射ミラーを製造する方法において、表面形状が回転対称非球面である曲面部を成形する表面成形金型と、裏面を成形する裏面成形金型とを準備し、回転対称非球面である曲面部の一部に光学反射ミラーのミラー面となる表面形状の第１曲面部を成形する成形工程と、前記成形工程によって成形された成形品の曲面部から第１曲面部を切り出す切出し工程とによって、ミラー面の表面形状として前記第１曲面部を有する軸偏心非球面ミラーを形成することによって、精度の高いミラー面を有する軸偏心非球面ミラーを製造することができた。すなわち、軸偏心非球面ミラーのミラー面の表面形状を射出成形する従来技術に比べ、回転対称非球面を射出成形するほうが、成形時の収縮・変形が抑制され、前記回転対称非球面から部分的に曲面を切り出して軸偏心非球面ミラーを形成することによって、精度の高いミラー面を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による成形金型装置の実施形態。
【図２】成形面の平面図。
【図３】この発明による成形品の実施形態
【図４】回転対称非球面（曲面部Ａ）における成形収縮・変形を説明する図
【図５】この発明による成形金型の補正加工を説明する図
【図６】従来技術による成形金型と光学反射ミラーを示す図
【図７】軸偏心非球面ミラーにおける成形収縮・変形を説明する図
【符号の説明】
１    成形金型装置
２    表面成形金型
３    裏面成形金型
８    キャビティ
９    射出口
１０  成形品
１１  光学反射ミラー（軸偏心非球面ミラー）
１２  リブ
Ａ    曲面部（回転対称非球面）
１Ａ  第１曲面部（ミラー面）
２Ａ  有効面外周部
Ｐ    収縮・変形
【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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