(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の光学鏡面を有する成形部を、段差部を挟んで隣接せしめて一体構造に成形し、前記光学鏡面と非転写面との間に段差部を形成してなるプラスチック成形品の成形方法であって、該成形方法は、前記プラスチック成形品の前記光学鏡面及び前記段差部に対応する凹凸部を形成する第１のキャビティ駒と、該第１のキャビティ駒と共に前記プラスチック成形品の形状に見合う空間であるキャビティを形成し金型の本体側に摺動可能に支持される第２のキャビティ駒とから構成されるプラスチック金型内を用い、前記プラスチック成形品の成形最終工程において前記第２のキャビティ駒をスライドさせて樹脂とキャビティ駒との間に空隙を形成する成形方法からなり、前記プラスチック金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持する第１の手順と、前記キャビティ内に前記軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填する第２の手順と、射出圧力により前記溶融樹脂を前記光学鏡面に押圧密着させた後、溶融樹脂を軟化温度以下に冷却する第３の手順と、該第３の手順の実施時に前記第２のキャビティ駒の少なくとも１つを前記樹脂側から離隔する方向に移動させて前記空隙を形成する第４の手順とを行なうことを特徴とするプラスチック成形品の成形方法。
【請求項２】
１つ以上の光学鏡面を有する成形部を、段差部を挟んで隣接せしめて一体構造に成形し、前記光学鏡面と非転写面との間に段差部を形成してなるプラスチック成形品の成形方法であって、該成形方法は、前記プラスチック成形品の前記光学鏡面及び前記段差部に対応する凹凸部を形成する第１のキャビティ駒と、該第１のキャビティ駒と共に前記プラスチック成形品の形状に見合う空間であるキャビティを形成し金型の本体側に摺動可能に支持される第２のキャビティ駒とから構成されるプラスチック金型内を用い、前記プラスチック成形品の成形最終工程において前記プラスチック金型に設けた通気口より前記キャビティ駒内に圧縮気体を通気させて樹脂と前記キャビティ駒との間に空隙を形成する成形方法からなり、前記プラスチック金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持する第１の手順と、前記キャビティ内に前記軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填する第２の手順と、射出圧力により前記溶融樹脂を前記光学鏡面に押圧密着させた後、溶融樹脂を軟化温度以下に冷却する第３の手順と、該第３の手順の実施時に前記通気口から圧縮気体を前記キャビティ内に通気して樹脂とキャビティ駒との間に前記空隙を形成する第４の手順とを行なうことを特徴とするプラスチック成形品の成形方法。
【請求項３】
前記プラスチック成形が射出成形法により行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ方式のデジタル複写機、レーザプリンター、又はファクシミリ装置の光学走査系、ビデオカメラ等の光学機器等に適用されるプラスチック成形品、特に、高精度な光学鏡面を有する厚肉、偏肉形状のプラスチックレンズ、或いはプラスチックミラー等のプラスチック成形品及びその成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のレーザ光線から出射された各ビームを偏向手段及び結像手段を介して夫々感光体上に導き、該感光体上に画像情報に応じた画像を形成する多色画像形成装置が従来より採用されている。近年この多色画像形成装置の高速化、高画質化に対応するために、４つの感光体ドラムを出力紙の搬送方向に配列させ、各感光体ドラムに対応したビームで同時露出し、各々異なる色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像器で現像した画像を順次、転写し、重ね合わせてカラー画像を形成するデジタル複写機やレーザプリンタが実用化されている。このような画像出力機にて光走査する際、複数の走査手段が用いられるが、その走査手段を配置するために大きなスペースが必要になり、装置全体が大型化することから、特開平４−１２７１１５号公報に開示されているように複数のビームを単一の偏向器に入射して走査し、結像レンズを積み重ねて配置する方法が提案されている。また、特開平１０−１４８７７７号公報に開示するように複数のビームを単一の偏向器に入射して走査し、各々対応する感光体に結像させる結像手段を各ビーム毎に設け、該結像手段を構成する結像素子を副走査方向に層状に重ねて一体的に構成する方法が提案されている。この結像素子を副走査方向に層状に重ねて一体的に構成することにより、偏向手段（ポリゴンミラー）を重ねる間隔が短縮でき、或いは１枚のポリゴンミラーで兼ねることも可能となるため、ポリゴンミラーを回転させるためのモータの負荷を軽減でき、小型化も可能となる。また、結像素子を樹脂により一体成形した場合には、各結像素子の配置精度は相対的に一致し、組み付けも容易になる上、部品点数も削減できる効果がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
結像素子を副走査方向に層状に重ねて一体的に構成する手段としては、各ビームに対応した結像素子を接合により一体化する手段、或いは層状に重ねた結像素子を樹脂により一体成形する手段がある。また、先に述べたように、結像素子を樹脂により一体成形した場合、各結像素子の配置精度は相対的に一致し、組み付けも容易になる上、部品点数も削減できることから、高品位な光走査装置を低コストに作製でき、そのメリットは大きいことになる。一方、結像素子を一体化すると厚みが厚くなり、結像素子がレンズの場合にはそのレンズ厚が場所によって異なることから偏肉形状も伴ってくる。これを一体成形で製造する場合、厚肉で偏肉な成形品を高精度で、かつ内部が均質になるように成形しなければならないため、かなり高度な成形技術が必要になる。
【０００４】
前記結像素子を射出成形法で製造する場合、加熱溶融された樹脂材料を金型内に射出充填し、冷却工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ために望ましい。しかし、厚肉形状の場合には、樹脂の冷却過程で体積収縮が大きいためにひけが発生しやすく、また、偏肉形状の場合には冷却時に温度分布が生じ、その結果、厚肉部にひけが発生しやすいという不具合がある。このひけを防止するために樹脂充填圧力を大きくすると、内部歪みが大きくなり、光学性能に悪影響を及ぼす。
【０００５】
前記の射出成形法の欠点を改善する方法として、特開平１１−０２８７４５号公報に開示されているように、低圧低充填で成形を行い、非転写面にひけを誘導し、内部歪みを低減しながら転写面の形状精度を確保する方法が提案されている。
【０００６】
また、光走査装置の光学性能を向上させるために、結像素子の転写面形状は非球面であることが多く、成形用金型の作製も高度な鏡面加工技術が必要になっている。結像素子の転写面が隣接するように層状に重ねて一体的に構成する場合、転写面である光学鏡面を形成するための金型部材（鏡面駒）もまた一体で加工することが望ましいが、一体で加工すると鏡面駒の形状が複雑になり、転写面の形状精度を確保することが困難になってしまう。このため、鏡面駒を別々に加工して金型内で重ね合わせて成形用金型を作製する方法で成形を行なうと、キャビティ内の樹脂圧力がゼロになり、非転写面にひけが発生する時に、鏡面駒の合わせ目から空気が進入し、鏡面部にもその空気が回り込んでひけを発生させてしまう不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、前記の各種の問題点を解決するもので、厚肉，偏肉形状のプラスチック成形品であってもひけが発生せず、歪みが少なく高精度の転写面が得られるプラスチック成形品及びその成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、請求項１のプラスチック成形品の成形方法は、１つ以上の光学鏡面を有する成形部を、段差部を挟んで隣接せしめて一体構造に成形し、前記光学鏡面と非転写面との間に段差部を形成してなるプラスチック成形品の成形方法であって、該成形方法は、前記プラスチック成形品の前記光学鏡面及び前記段差部に対応する凹凸部を形成する第１のキャビティ駒と、該第１のキャビティ駒と共に前記プラスチック成形品の形状に見合う空間であるキャビティを形成し金型の本体側に摺動可能に支持される第２のキャビティ駒とから構成されるプラスチック金型内を用い、前記プラスチック成形品の成形最終工程において前記第２のキャビティ駒をスライドさせて樹脂とキャビティ駒との間に空隙を形成する成形方法からなり、前記プラスチック金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持する第１の手順と、前記キャビティ内に前記軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填する第２の手順と、射出圧力により前記溶融樹脂を前記光学鏡面に押圧密着させた後、溶融樹脂を軟化温度以下に冷却する第３の手順と、該第３の手順の実施時に前記第２のキャビティ駒の少なくとも１つを前記樹脂側から離隔する方向に移動させて前記空隙を形成する第４の手順とを行なうことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２のプラスチック成形品の成形方法は、１つ以上の光学鏡面を有する成形部を、段差部を挟んで隣接せしめて一体構造に成形し、前記光学鏡面と非転写面との間に段差部を形成してなるプラスチック成形品の成形方法であって、該成形方法は、前記プラスチック成形品の前記光学鏡面及び前記段差部に対応する凹凸部を形成する第１のキャビティ駒と、該第１のキャビティ駒と共に前記プラスチック成形品の形状に見合う空間であるキャビティを形成し金型の本体側に摺動可能に支持される第２のキャビティ駒とから構成されるプラスチック金型内を用い、前記プラスチック成形品の成形最終工程において前記プラスチック金型に設けた通気口より前記キャビティ駒内に圧縮気体を通気させて樹脂と前記キャビティ駒との間に空隙を形成する成形方法からなり、前記プラスチック金型を樹脂の軟化温度未満に加熱保持する第１の手順と、前記キャビティ内に前記軟化温度以上に加熱された溶融樹脂を射出充填する第２の手順と、射出圧力により前記溶融樹脂を前記光学鏡面に押圧密着させた後、溶融樹脂を軟化温度以下に冷却する第３の手順と、該第３の手順の実施時に前記通気口から圧縮気体を前記キャビティ内に通気して樹脂とキャビティ駒との間に前記空隙を形成する第４の手順とを行なうことを特徴とする。
【００１６】
一方、請求項１及び２のプラスチック成形品の成形方法は、成形の最終工程において樹脂とキャビティ駒との間に空隙を作り、溶融樹脂の温度の不均一化によるひけを防止すると共に、この際に回り込んでくる空気や圧縮空気が段差部により遮断され、結果としてひけのない高精度の光学鏡面を得ることができる。
【００１７】
また、請求項３のプラスチック成形品の成形方法は、前記プラスチック成形が射出成形により行われることを特徴とする。厚肉，偏肉のプラスチック成形品を効率的に、かつ高精度に成形するには射出圧縮成形法やガスアシスト成形法よりも射出成形法が優れている。特に、プラスチック成形品にひけを強制的に形成する場合には射出成形法が望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラスチック成形品及びその成形方法の実施の形態を、図面を参照して詳述する。なお、以下の実施の形態において使用される樹脂は、透明性が要求される光学素子を成形する場合には、軟化温度がそのガラス転移温度である非晶性樹脂、たとえば、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（例、日本ゼオン（株）商品名：ゼオネックス）等を使用することができる。また、光学素子以外の用途の場合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可能である。なお、本発明における樹脂は以上のものに限定するものではない。
【００１９】
図１は本発明に係るプラスチック成形品１を示す。このプラスチック成形品１は弧状の上面に２つの転写面２，２を有するものからなり、側面には非転写面４を形成するカマボコ状のものからなる。なお、本発明のプラスチック成形品は図示のものに限定するものではなく、１つ以上の転写面を層状に隣接せしめて一体的に形成したものからなる。転写面２，２の間には凸状の段差部３が形成され、転写面２と非転写面４との間にも段差部３が形成される。図２は図１のＡ−Ａ線断面を示すものであり、転写面２や段差部３は上下に形成され、非転写面４は左右の側面に形成され両者は直交して形成されている。なお、図１，図２に示すように段差部３は転写面２から突出した凸形状のものからなる。また、この転写面２は光学鏡面として形成される。
【００２０】
図１，図２に示すように、段差部３は転写面２から寸法δだけ突出して形成され、このδの値は０．１ｍｍ以上に形成される。０．１ｍｍ以上としたのは、これ未満では、後に説明するように成形の最終工程等において樹脂側に進入しようとする空気や圧縮空気を遮断することが難しいためである。また、０．１ｍｍ以上といっても段差部３の高さが余り高いと転写面２を有するプラスチック成形品１としての機能が損なわれる場合もあり、適宜の高さに制限することが望ましい。
【００２１】
また、図１，図２に示すように段差部３は本実施の形態では転写面２と直交するほぼ垂直に立ち上る凸形状のものからなる。これに対し、図３に示す段差部３ａは側面に傾斜面５を形成するテーパ状のものからなる。この傾斜面５は抜き勾配として機能するものであり、このように段差部３ａを形成することにより成形後におけるプラスチック成形品１の金型からの離脱の円滑化が図れ、結果としてより高精度の転写面２を形成することができる。
【００２２】
図４は図３に示すプラスチック成形品１ａの非転写面４の１つの部分に意図的にひけ６を形成したものである。ひけ６を設けることにより特に厚肉や偏肉のプラスチック成形品の歪みを低減することができ、結果的に転写面２ａにおけるひけが防止され、高精度の転写面を得ることができる。
【００２３】
図５は図１，図２に示したプラスチック成形品１と異なる横断面形状のプラスチック成形品１ｂを示すものであり、実際上は本発明ではこのような形状のプラスチック成形品１ｂは採用されない。図示のように、このプラスチック成形品１ｂの場合、転写面２ｂに対し段差部３ｂは凹形状に形成される。このような凹形状の段差部３ｂでも空気や圧縮空気の遮断効果はある。然しながら、この断面形状のプラスチック成形品１ｂを樹脂成形するための金型はこの横断面形状に見合う断面形状を有するものからなり、段差部３ｂに対応する金型の部分の加工が難しくコスト高になると共に、プラスチック成形品の精度を高精度に保持することが難しくなる問題点を有する。
【００２４】
次に、図１，図２に示したプラスチック成形品１の成形方法を説明する。図６はこのプラスチック成形品１を成形するための金型７の概要断面構造を示すものであり、図７は成形工程の１つを示す模式的断面図である。金型７は上型と下型を合わさったものからなり、前記上型及び下型には第１のキャビティ駒８，８ａと、第２のキャビティ駒９，９ａが摺動可能に保持される。本実施の形態では第１のキャビティ駒８と８ａは同一形状のものからなり、両者は互いに隣接し密接して配置される。第１のキャビティ駒８，８ａは転写面２に対応する凸状部１０を突出形成すると共に、隣接する凸状部１０，１０間には段差部３に対応する凹溝１１が形成される。
【００２５】
一方、第２のキャビティ駒９，９ａは第１キャビティ駒８，８ａの側面に非転写面１２，１２ａを当接して配置される。なお、第２のキャビティ駒９，９ａは図６における左右方向、即ち、第１のキャビティ駒８，８ａと非転写面１２，１２ａが離隔する方向に移動可能に金型側に保持される。
【００２６】
図６に示すように、図１のプラスチック成形品１は上下の第１のキャビティ駒８，８ａと上下の第２のキャビティ駒９，９ａによって囲まれた空間のキャビティ１３と相対する横断面形状を有するものからなり、このキャビティ１３内に溶融樹脂１６（図７を参照）を流し込ませて硬化させることにより製作される。
【００２７】
一方、図６に明記されていないが、金型７にはキャビティ１３内に空気を導入する手段や、金型７側に形成された図略の通気口から圧縮空気をキャビティ１３内に導入する手段が設けられている。なお、空気は第１のキャビティ駒８，８ａ間の合わせ面や第１のキャビティ８，８ａと第２のキャビティ９，９ａとの合わせ面等からキャビティ１３内に進入させることができる。
【００２８】
金型７は図６に示すような構造に組み上げられた後、使用樹脂の温度未満の温度にまず加熱されて保持される。次に、図略の射出成形機から軟化温度以上に加熱された溶融樹脂１６がキャビティ１３内に射出されて充填される。溶融樹脂１６は射出圧力により第１のキャビティ駒８，８ａの凸状部１０に密接すると共に凹溝１１内に進入し充填される。
【００２９】
次に、キャビティ１３内に導入された溶融機能を軟化温度以下に冷却し、溶融樹脂を固化させる。同時に図７に示すように第２のキャビティ駒９を第１のキャビティ駒８から離隔する方向に移動させ、その間に微小の空隙１４を形成させる。なお、図示は第２のキャビティ駒９のみを移動させたが、第２のキャビティ駒９ａを移動させてもよく両者を移動させてもよい。なお、この第２のキャビティ駒９を移動させる替りに前記のように金型７に形成されている通気口（図略）から圧縮空気を導入し、空隙１４を形成するようにしてもよい。
【００３０】
溶融樹脂が冷却される場合には各部が均一に冷却される場合は少なく、特に厚肉や偏肉の形状のプラスチック成形品の場合は内部温度が不均一となり、固化の度合が場所により異なる。この弊害は前記の空隙１４を設けることにより解消され、固化の均一化が図れ、結果としてひけのない転写面２を得ることができる。然しながら、空隙１４の形成に伴って第１のキャビティ駒８，８ａの合わせ面や第１のキャビティ駒８，８ａと第２のキャビティ駒９，９ａとの当接面の部分から空気や圧縮空気がキャビティ１３内に入るが、この空気や圧縮空気は段差部３により進入が防止される。このため、低歪みで高精度の転写面を形成することができる。
【００３１】
図８，図９は図４に示したプラスチック成形品１ａのように意図的にひけ６を設けたプラスチック成形品を成形するための金型構造とその成形方法を示すものである。一対の金型７の転写面以外の面を画成する壁面の一部に摺動自在な可動入子１５を設け、射出成形法により成形を行なう際に、キャビティ内に射出充填された樹脂の冷却固化が進み、樹脂圧力が所定圧力になった時に前記可動入子１５を樹脂から離隔する方向に移動（後退）させ、可動入子と樹脂の間に強制的に空隙１７を設ける。即ち、射出成形法等により、金型キャビティに樹脂を充填し、少なくとも１つの転写面を含む金型キャビティ壁面に対して樹脂内圧を発生させて樹脂を密着させる。その後、一定時間後に、キャビティ壁面の任意の場所で樹脂とキャビティ壁面を離隔する。このとき、樹脂内圧が大気圧以下であれば離隔部形状に概略相似の凹形状、いわゆる「ひけ」を形成することができる。この離隔部分は自由面となり動きやすく、また、熱が逃げにくいことから他のキャビティに接触している部分よりも高温となり、優先的に樹脂移動と収縮が生じて凹形状となる。また、この時の凹部は前記可動入子１５の断面形状に準ずる形状が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
１．本発明の請求項１及び２のプラスチック成形品の成形方法によれば、光学鏡面の境界の部分に段差部を設けることにより、光学鏡面の合わせ目からのキャビティ内の空気の進入が防止され、段差部が封止手段の役割を果たすため、光学鏡面のひけが防止され、厚肉，偏肉形状のプラスチック成形品であっても低歪みで、かつ光学鏡面を高精度に確保することができる。２．本発明の請求項３のプラスチック成形品の成形方法によれば、射出成形法を適用することにより、射出圧縮成形法やガスアシスト成形法に較べて特に厚肉，偏肉のプラスチック成形品を効率よく生産することができると共に任意の位置にひけを意図的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチック成形品の斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】抜け勾配を形成し得る段差部を有する本発明のプラスチック成形品の断面図であって、図１のＡ−Ａ線断面図に相当するもの。
【図４】意図的に非転写面の部分にひけを形成したプラスチック成形品の断面図であって、図１のＡ−Ａ線断面図に相当するもの。
【図５】凹状の段差部を形成するプラスチック成形品の断面図。
【図６】本発明のプラスチック成形品を射出成形により形成するための金型の概要構造を示す断面図。
【図７】図６の金型を用いた、本発明のプラスチック成形品の成形方法の１つの工程を説明するための模式的断面図。
【図８】非転写面に意図的にひけを形成するプラスチック成形品を製作するための金型を示す模式的断面図。
【図９】図８の金型を用いたプラスチック成形品の成形方法を説明するための模式的断面図。
【符号の説明】
１      プラスチック成形品
１ａ    プラスチック成形品
１ｂ    プラスチック成形品
２      転写面
２ａ    転写面
２ｂ    転写面
３      段差部
３ａ    段差部
３ｂ    段差部
４      非転写面
５      傾斜面
６      ひけ
７      金型
８      第１のキャビティ駒
８ａ    第１のキャビティ駒
９      第２のキャビティ駒
９ａ    第２のキャビティ駒
１０    凸状部
１１    凹溝
１２    非転写面
１２ａ  非転写面
１３    キャビティ
１４    空隙
１５    可動入子
１６    溶融樹脂
１７    空隙
【図１】
0004053716.tif 000002
【図２】
0004053716.tif 000003
【図３】
0004053716.tif 000004
【図４】
0004053716.tif 000005
【図５】
0004053716.tif 000006
【図６】
0004053716.tif 000007
【図７】
0004053716.tif 000008
【図８】
0004053716.tif 000009
【図９】
0004053716.tif 000010