(57)【要約】【課題】ヒケの誘導領域を確保できない形状のプラスチック光学素子であっても、ヒケを誘導し得る領域を確保し低圧ヒケ誘導成形法を可能なものとして、形状精度が高く、且つ内部歪みが小さいプラスチック光学素子を提供すること。【解決手段】プラスチック光学素子(10)において、微細形状(13)が形成された光学機能面と、少なくとも一つ以上のヒケ誘導形状部(10b)とがリブ形状(12)を介して隣接して形成され、前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部(10b)にヒケ(11)が形成されていることである。【選択図】図１
2009216894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細形状が形成された光学機能面と、少なくとも一つ以上のヒケ誘導形状部とがリブ形状を介して隣接して形成され、前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部にヒケが形成されていることを特徴とするプラスチック光学素子。
【請求項２】
上記ヒケ誘導形状部が、溶融樹脂の流入口であるゲート部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光学素子。
【請求項３】
上記ヒケ誘導形状部が、溶融樹脂の流入口であるゲート部と対抗する側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光学素子。
【請求項４】
上記ヒケ誘導形状部が、微細形状が形成された光学機能面の両端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光学素子。
【請求項５】
上記微細形状が、光学機能として光回折機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプラスチック光学素子。
【請求項６】
上記微細形状が、同心円状の段差形状から構成されていることを特徴とする請求項５に記載のプラスチック光学素子。
【請求項７】
上記微細形状が、直線状の段差形状から構成されていることを特徴とする請求項５に記載のプラスチック光学素子。
【請求項８】
上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載のプラスチック光学素子の成形方法であって、
微細形状が形成される光学機能面の両端部の内、少なくとも一方に、リブ形状を介してヒケ誘導形状部を形成し、
前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部にヒケを形成することを特徴とするプラスチック光学素子の成形方法。
【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に関し、特に転写面に微細形状や光学面等を備えた高精度なプラスチック光学素子に関するものである。このような高精度なプラスチック光学素子は、デジタル複写機、レーザビームプリンタ等の光走査光学系に用いられる微小なプラスチック回折レンズに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機やレーザビームプリンタ等の光書込光学系には、レーザビームの結像及び各種補正機器を有する矩形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、その形状も、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。
そして、樹脂成形においては、一般に、肉厚部、偏肉部を有する成形品を高精度に成形することは困難であり、機能上精度が必要な部分や微細表面形状の転写が必要な部分にもヒケや収縮分布による転写精度の不良現象が生じやすい。
そこで、精度が必要な転写面以外の任意の箇所に選択的、局所的にヒケと呼ばれる非転写部分を発生させることによって、低圧成形条件下で転写面の転写性が高められるようにする成形方法及び成形装置が、例えば、特開２００１−７９８７６号公報（「動力伝達用成形品とその成形法及び成形装置」、特許文献１）に記載されているように既に提案されている。
【０００３】
上記特許文献１において提案されている成形方法や成形装置は、例えば画像出力装置の感光体駆動用のギヤやプーリー等の動力伝達用成形品を対象とするものであるが、プラスチック光学素子成形品を対象とした場合について、図５に示された従来の成形装置を参照しながら説明する。なお、図５の(ａ)はヒケ誘導前（エアー注入前）の成形装置を示す模式図、(ｂ)はヒケ誘導中（エアー注入）の成形装置を示す模式図である。
図５に示すように、金型５〜７を有する成形装置によりプラスチック光学素子１を成形する場合には、プラスチック光学素子１における光学機能面１ａ、１ｂ以外の側面方向から、スリット２ａを介して、圧縮空気３を注入し、樹脂と金型との密着力を低減させ、ヒケ４を優先的に発生させている。
【０００４】
しかしながら、このような従来の成形方法や成形装置にあっては、デジタル複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の光書込光学系に用いられるカップリングレンズやシリンドリカルレンズのような小さい樹脂成形品の成形に適用する場合には、非転写面が少なく、ヒケを誘導する領域が狭いため、適用することが難しいという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−７９８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、ヒケの誘導領域を確保できない形状のプラスチック光学素子であっても、ヒケを誘導し得る領域を確保し低圧ヒケ誘導成形法を可能なものとして、形状精度が高く、且つ内部歪みが小さいプラスチック光学素子を提供することをその技術課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
(１) 本発明に係るプラスチック光学素子（請求項１に対応）は、微細形状が形成された光学機能面と、少なくとも一つ以上のヒケ誘導形状部とがリブ形状を介して隣接して形成され、前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部にヒケが形成されていることである。
【０００７】
このような構成にすることによって、カップリングレンズやシリンドリカルレンズのようなヒケを誘導し得る領域を確保することができない小さいプラスチック光学素子であっても、ヒケ誘導形状部にヒケを形成することができるので、微細形状が形成される光学機能面の形状精度を高く、且つ内部歪みを小さくすることができる。
光学機能面とヒケ誘導形状部とがリブ形状を介して隣接して形成されているので、ヒケを誘導する圧縮気体が、光学機能面に及ぶことによる樹脂成形品精度の悪化を防ぐことができ、これによって、ヒケ誘導形状部にのみ確実にヒケを誘導することができる。
また、前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部にヒケを形成したので、光学機能面の側面等にヒケを誘導した場合に懸念される、内部歪みの非対称性や光学機能面の有効範囲内に内部歪み大の領域が入り込む等の悪影響を排除することができ、且つ所望の光学機能面の転写性を向上させることができる。
【０００８】
(２) また、上記プラスチック光学素子において、ヒケ誘導形状部が、溶融樹脂の流入口であるゲート部側に設けられてもよい。（請求項２に対応）
このような構成によれば、ヒケ誘導形状部がゲート部側に設けられているので、内部歪みが大きいゲート近傍の内部歪みを低減することができる。
【０００９】
(３) また、上記プラスチック光学素子において、ヒケ誘導形状部が、溶融樹脂の流入口であるゲート部と対抗する側に設けられてもよい。（請求項３に対応）
このような構成によれば、ヒケ誘導形状部がゲート部と対抗する側に設けられているので、流動距離が延びることで発生する圧力損失による悪影響(反ゲート側は、ゲート側に比べて圧力損失が大きく、ピーク圧力の低下と、圧力が低下するまでの時間〔固化し、圧力が加わらなくなる時間〕が短縮される。)を低減することができる。
【００１０】
(４) また、上記プラスチック光学素子において、ヒケ誘導形状部が、微細形状が形成された光学機能面の両端部に設けられてもよい。（請求項４に対応）
このような構成によれば、ヒケ誘導形状部が光学機能面の両端部に設けられているので、上記ヒケ誘導形状部をゲート部側に設けた場合と、ゲート部と対抗する側に設けた場合の両方の作用を奏することができ、光学機能面の高転写性を確保しつつ、内部歪みの小さい高精度なプラスチック光学素子とすることが可能である。
【００１１】
(５) また、上記プラスチック光学素子において、微細形状が、光学機能として光回折機能を有してもよい。（請求項５に対応）
このような構成によれば、微細形状が光回折機能を有するので、環境温度が変化してもプラスチック光学素子の焦点距離が変動することはない。
【００１２】
(６) また、上記プラスチック光学素子において、微細形状が、同心円状の段差形状から構成されてもよい。（請求項６に対応）
このような構成によれば、微細形状が同心円状の段差形状から構成されているので、比較的容易な加工手法により、光回折機能を有するプラスチック光学素子を得ることができる。
【００１３】
(７) また、上記プラスチック光学素子において、微細形状が、直線状の段差形状から構成されてもよい。（請求項７に対応）
このような構成によれば、微細形状が直線状の段差形状から構成されているので、極めて簡易な加工手法により、光回折機能を有するプラスチック光学素子を得ることができる。
【００１４】
(８) 本発明に係るプラスチック光学素子の成形方法（請求項８に対応）は、上記プラスチック光学素子の成形方法であって、微細形状が形成される光学機能面の両端部の内、少なくとも一方に、リブ形状を介してヒケ誘導形状部を形成し、
前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部にヒケを形成することである。
【００１５】
このような構成にすることによって、カップリングレンズやシリンドリカルレンズのようなヒケを誘導し得る領域を確保することができない小さいプラスチック光学素子であっても、ヒケ誘導形状部にヒケを形成することができるので、微細形状が形成される光学機能面の形状精度を高く、且つ内部歪みを小さく形成することができる。
光学機能面とヒケ誘導形状部とがリブ形状を介して隣接して形成されるので、ヒケを誘導する圧縮気体が光学機能面に及ぶことがなく、ヒケをヒケ誘導形状部にのみ確実に誘導することができる。これによって、樹脂成形品精度の悪化を防ぐことができる。
また、ヒケ誘導形状部における光学機能面と同一面側にヒケを形成するので、光学機能面の側面等にヒケを誘導した場合に懸念される、内部歪みの非対称性や光学機能面の有効範囲内に内部歪み大の領域が入り込む等の悪影響を排除することができ、且つ所望の光学機能面の転写性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果を請求項にしたがって整理すると、次のとおりである。
(１) 請求項１に係る発明
微細形状が形成された光学機能面と、少なくとも一つ以上のヒケ誘導形状部とがリブ形状を介して隣接して形成され、前記ヒケ誘導形状部における前記光学機能面と同一面側にヒケが形成されているので、ヒケ誘導形状部にのみ確実にヒケを誘導して光学機能面にまでヒケが及ぶことを防止し、且つ光学機能面の高転写性を確保しつつ、内部歪みの小さい高精度なプラスチック光学素子とすることができる。
【００１７】
(２) 請求項２に係る発明
ヒケ誘導形状部が、溶融樹脂の流入口であるゲート部側に設けられているので、内部歪みが大きいゲート近傍の内部歪みを低減することができる。その結果、高精度なプラスチック光学素子とすることができる。
(３) 請求項３に係る発明
ヒケ誘導形状部が、溶融樹脂の流入口であるゲート部と対抗する側に設けられているので、光学機能面の高転写性を確保しつつ、内部歪みの小さい高精度なプラスチック光学素子とすることができる。
(４) 請求項４に係る発明
ヒケ誘導形状部が、微細形状が形成された光学機能面の両端部に設けられているので、光学機能面の高転写性を確保しつつ、内部歪みの小さい高精度なプラスチック光学素子とすることができる。
【００１８】
(５) 請求項５〜請求項７に係る発明
微細形状が、光学機能として光回折機能を有し、同心円状または直線状の段差形状から構成されているので、環境温度が変化しても焦点距離が変動しない高精度なプラスチック光学素子とすることができる。
【００１９】
(６) 請求項８に係る発明
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のプラスチック光学素子の成形方法であって、微細形状が形成される光学機能面の少なくとも一側に、リブ形状を介して隣接してヒケ誘導形状部を形成し、前記光学機能面と同一面側の前記ヒケ誘導形状部にヒケを形成するので、光学機能面にまでヒケが及ぶことを防止し、且つ光学機能面の高転写性を確保しつつ、内部歪みの小さい高精度なプラスチック光学素子を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１〜図３はプラスチック光学素子の各実施例の模式図であり、図４はプラスチック光学素子の光学機能面に形成された微細形状の説明図である。
本発明によるプラスチック光学素子は、微細形状が形成された光学機能面と、ヒケ誘導形状部とがリブ形状を介して隣接され、且つ、該光学機能面と同一面側にヒケが形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明のプラスチック光学素子は、低圧ヒケ誘導成形法によって得られる。
初めに、一定温度に保持された金型のキャビテイ内に溶融樹脂を低圧充填する。樹脂充填後、ヒケ誘導手段（気体供給装置：図示せず）を用いて、ヒケ誘導形状部の一部に所定の圧力（例えば、０.６ＭＰa）に調整された圧縮気体を導入する。
これによって、圧縮気体を導入した部分の樹脂と金型との密着力が解除された状態となり、選択的にヒケを発生させることができる。一度ヒケが発生すると、その部分は、金型からの冷却が阻害されるため、金型と接している部分よりも相対的に高温となり、樹脂の粘度が低いため、より動き易くなって、ヒケが進行する。このヒケが形成されることによって、その分だけ、転写させたい部分は肉厚部に引っ張られることが少なくなり、収縮変形することが防止される。
なお、図５に示した従来の成形方法では、光学機能面の側面側にヒケを形成させているが、本発明では、ヒケ誘導形状部における光学機能面と同一面側にヒケを形成することにより、更に転写性の高い光学機能面を安定して得ることができる。
【００２２】
〔実施例１〕
本発明の実施例１によるプラスチック光学素子１０について、図１を参照しながら説明する。図１はプラスチック光学素子の模式図である。
この実施例１のプラスチック光学素子１０は、微細形状１３が形成された光学機能面を有する光学機能面形状部１０ａと、この光学機能面形状部１０ａにリブ形状１２を介して隣接して形成されたヒケ誘導形状部１０ｂとから構成される。このヒケ誘導形状部１０ｂには、上記光学機能面と同一面側にヒケ１１が形成されている。
【００２３】
上記ヒケ誘導形状部１０ｂは、溶融樹脂の流入口であるゲート部側に設けられており、これによって、内部歪みが大きいゲート部近傍の内部歪みを低減することができる。また、光学機能面を有する光学機能面形状部１０ａとヒケ誘導形状部１０ｂとの間には、リブ形状１２が設けられているので、ヒケを誘導する圧縮気体が光学機能面に及ぶことがなく、ヒケ誘導形状部１０ｂにのみ確実にヒケ１１を誘導することができ、これによって、樹脂成形品精度の悪化を防ぐことができる。
さらに、ヒケ誘導形状部１０ｂに形成されたヒケ１１は光学機能面と同一面側にあるので、光学機能面の側面等にヒケを誘導した場合に懸念される、内部歪みの非対称性や光学機能面の有効範囲内に内部歪み大の領域が入り込む等の悪影響を排除することができ、且つ所望の光学機能面の転写性を向上させることができる。
【００２４】
〔実施例２〕
本発明の実施例２によるプラスチック光学素子２０について、図２を参照しながら説明する。図２はプラスチック光学素子の模式図である。
この実施例２のプラスチック光学素子２０は、微細形状２３が形成された光学機能面を有する光学機能面形状部２０ａと、この光学機能面形状部２０ａにリブ形状２２を介して隣接して形成されたヒケ誘導形状部２０ｃとから構成される。このヒケ誘導形状部２０ｃには、上記光学機能面と同一面側にヒケ２１が形成されている。
この実施例２は、ヒケ誘導形状部２０ｃが反ゲート部側（溶融樹脂の流入口であるゲート部と対抗する側）に設けられている点において上記実施例１と異なっているが、その他の点においてこれらの実施例は共通するものである。
この実施例２においては、ヒケ誘導形状部２０ｃが反ゲート部側に設けられているので、流動距離が延びることで発生する圧力損失による悪影響(反ゲート側は、ゲート側に比べて圧力損失が大きく、ピーク圧力の低下と、圧力が低下するまでの時間〔固化し、圧力が加わらなくなる時間〕が短縮される。)を低減することができる。
【００２５】
〔実施例３〕
本発明の実施例３によるプラスチック光学素子３０について、図３を参照しながら説明する。図３はプラスチック光学素子の模式図である。
この実施例３のプラスチック光学素子３０は、微細形状３３が形成された光学機能面を有する光学機能面形状部３０ａと、この光学機能面形状部３０ａの両端部にそれぞれリブ形状３２,３２を介して隣接して形成された両側のヒケ誘導形状部３０ｂ,３０ｃとから構成されている。これらのヒケ誘導形状部３０ｂ,３０ｃには、上記光学機能面と同一面側にそれぞれヒケ３１,３１が形成されている。
この実施例３は、ヒケ誘導形状部３０ｂ,３０ｃが光学機能面形状部３０ａの両端部にリブ形状３２,３２を介して設けられている点において、上記実施例１又は実施例２と異なっているが、その他の点においてはそれぞれ共通するものであり、上記実施例１と実施例２の両方の機能を併せ持っており、より確実にヒケ誘導効果を得ることができる。
【００２６】
〔微細形状について〕
次に、上記実施例１〜３に共通するプラスチック光学素子１０（２０,３０）の微細形状１３（２３,３３）について、図４を参照しながら説明する。図４(ａ)はプラスチック光学素子の斜視図、図４(ｂ)及び(ｃ)は具体的な微細形状の説明図である。
本発明のプラスチック光学素子は、微細形状１３（２３,３３）が光学機能として光回折機能を有しており、具体的には同心円状の段差形状（図４(ｂ)を参照）、又は直線状の段差形状（図４(ｃ)を参照）から構成されている。これによって、環境温度に変化があっても焦点距離が変動しないプラスチック光学素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】は、本発明の実施例１によるプラスチック光学素子の模式的な斜視図である。
【図２】は、本発明の実施例２によるプラスチック光学素子の模式的な斜視図である。
【図３】は、本発明の実施例３によるプラスチック光学素子の模式的な斜視図である。
【図４】は、本発明のプラスチック光学素子の光学機能面に形成された微細形状を説明する図であり、(ａ)はプラスチック光学素子の模式的な斜視図、(ｂ)は同心円状の段差を有する微細形状の説明図、(ｃ)は直線状の段差を有する微細形状の説明図である。
【図５】は、従来のプラスチック光学素子の成形方法を説明する模式図であり、(ａ)はヒケ誘導前（エアー注入前）の説明図、(ｂ)はヒケ誘導中（エアー注入）の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０，２０，３０…プラスチック光学素子
１０ａ，２０ａ，３０ａ…光学機能面形状部
１０ｂ，２０ｃ，３０ｂ，３０ｃ…ヒケ誘導形状部
１１，２１，３１…ヒケ
１２，２２，３２…リブ形状
１３，２３，３３…微細形状
１３ａ…同心円状の段差形状（同心円状の光回折機能素子）
１３ｂ…直線状の段差形状（直線状の光回折機能素子）
【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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