JP2004042469A - プラスチック成形品及びこれの製造方法及びこれに使用する金型及びこのプラスチックス成形品を用いた光走査ユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】曲がり、ソリ等の形状特性の劣化、屈折率分布特性の劣化を極力回避することのできるプラスチック成形品を提供する。
【解決手段】本発明のプラスチック成形品２０は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることより形成された被転写面２１〜２３と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面２４とされ、一面側に溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部２５が形成されている。
【選択図】 図５
【解決手段】本発明のプラスチック成形品２０は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることより形成された被転写面２１〜２３と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面２４とされ、一面側に溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部２５が形成されている。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック成形品及びその製造方法これに使用する金型及びこのプラスチックス成形品を用いた光走査ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光レーザ走査方式のデジタル複写機、レーザプリンタ装置、ファクシミリ装置等の光走査ユニット、例えば、光走査式書き込みユニットには、レーザービームを結像させるための矩形状のｆθレンズ、各種の光学補正を行うためのミラー等の光学素子が用いられ、近年、これらの光学素子は、光走査ユニットひいてはデジタル複写機等の製品のコストダウンの要求に伴って、ガラス製の光学素子からプラスチックス製の光学素子に移行しつつある。
【０００３】
また、複数の機能を最小限の個数の光学素子でまかなうようにするために、そのレンズ形状、鏡面形状等も球面形状の他、不完全球面の形状とされる工夫がなされつつある。更に、光学素子がレンズの場合には、そのレンズの光軸方向のレンズ厚を厚くすると共に、光軸と直交する方向に長く延びるレンズ形状とし、しかも、そのレンズの光軸方向のレンズ厚が長手方向に沿って一様でない偏肉形状等の特殊形状とされる場合も多い。
【０００４】
このような光学素子をプラスチック樹脂材料を用いて成形する場合には、特殊形状の光学素子であっても、その光学素子の外形形状に対応する形状とされたキャビティを有する金型のキャビティ内に溶融状態のプラスチック樹脂材料を射出充填し、プラスチックス成形品とすることにより、低コストで大量に生産することができる。
【０００５】
このようなプラスチック成形品の製造工程では、金型のキャビティに充填された溶融状態のプラスチック樹脂材料を冷却硬化させる過程で、キャビティ内の樹脂圧力、樹脂温度の均一化を図ることが、プラスチックス成形品を設計仕様に沿った所望の形状に精度良く仕上げるうえで望ましいのであるが、特殊な形状の成形品、例えば、光軸方向のレンズ厚が長手方向に沿って連続的に異なる偏肉形状のプラスチック成形品の場合には、プラスチック成形品の長手方向各箇所毎に溶融状態のプラスチック樹脂材料の量が異なるために、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却速度がその長手方向に沿って異なり、ひいては、プラスチックス成形品の長手方向に沿っての体積収縮量に差が生じ、光軸方向のレンズ厚の厚い箇所にヒケが生じる。
【０００６】
光学素子として用いられるプラスチック成形品では、レンズの光学特性が要求される光学特性面、例えば、入射面、出射面、ミラーの光学特性が要求される光学特性面、例えば、鏡面反射面にヒケが生じると、その光学素子の光学特性そのものが損なわれる。
【０００７】
また、光学素子として用いられるプラスチック成形品を光走査ユニットの筐体内への組み付けの際に、そのプラスチック成形品の基準面にヒケが生じていると、組み付け精度が劣化する。
【０００８】
すなわち、光学素子として用いられるプラスチック成形品の製造工程では、その光学特性面、基準面は、金型のキャビティを形成する被転写面生成用駒の転写面の形状を転写することによって形成されているが、このプラスチック成形品の転写面である光学特性面、基準面に極力ヒケが生じないようにしなければならない。
【０００９】
そこで、キャビテイ内への溶融状態のプラスチック樹脂材料の射出充填圧力を大きくしてキャビティ内への射出充填量を多くする射出成形方法が知られているが、キャビティ内への射出充填量を多くすると、内部圧力が大きくなるため、完成品としてのプラスチック成形品の特に薄肉部の内部歪みが大きくなり、光学性能が劣化する。
【００１０】
そこで、特開２０００−１４１４１３号公報等に開示されているように、内部歪みを防止しつつ被転写面そのものにヒケが生じるのを防止して、プラスチック成形品の特性を高精度に保つために、被転写面以外の面の箇所にヒケを誘導する工夫が行われている。
【００１１】
例えば、図１に示す光学素子としてのプラスチック成形品１（例えば、ｆθレンズ）を製造する場合について説明する。その図１において、２はそのプラスチック成形品１の入射面、３は出射面、４は基準面である。このプラスチック成形品１を製造するために、図２に模式的に示す金型５が準備される。その金型５は、固定型側の被転写面生成用駒６〜８、可動型側の案内駒９、１０、可動型側の不完全転写面生成用駒１１から概略構成されている。
【００１２】
被転写面生成用駒６にはプラスチック成形品１の基準面４に対応する転写面１２が形成され、被転写面生成用駒７にはプラスチック成形品１の出射面３に対応する転写面１３が形成され、被転写面生成用駒８にはプラスチック成形品１の入射面２に対応する転写面１４が形成されている。
【００１３】
プラスチック成形品１の基準面４と対向する一面側である対向面はその主要部がヒケを誘導するヒケ誘導面１５とされ、このヒケ誘導面１５にヒケを誘導するために、不完全転写面生成用駒１１は案内駒９、１０に対して摺動する構成とされ、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化過程で、ヒケ誘導面１５から離間する構成とされている。その不完全転写面生成用駒１１にはエアー通路１１ａが形成されている。
【００１４】
これらの各駒６〜１１によって、キャビティ１６が形成される。その各駒６〜１１はプラスチック樹脂材料の軟化温度未満の温度に加熱保持された状態で、図示を略すゲートからキャビティ１６に軟化温度以上の温度に加熱された溶融状態のプラスチック樹脂材料が低圧で射出充填される。
【００１５】
図２（ａ）はその溶融状態のプラスチック樹脂材料の充填前の状態を示し、図２（ｂ）に示すように、プラスチック成形材料１６’が充填される。キャビテイ１５内の内部圧力Ｐは、プラスチック成形材料１６’の充填に伴って図３に示すように、上昇した後、時間の経過と共に減少する。
【００１６】
そのキャビテイ１６内には、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却過程途中で、例えば、常温のエアーがエアー通路１１ａを介してヒケ誘導面１５に吹き付けられ、そのキャビテイ１６内の内部圧力Ｐがほぼ大気圧と等しくなるタイミングで、図２（ｃ）に示すように、不完全転写面生成用駒１１をヒケ誘導面１５から離間させるとヒケ誘導面１５と不完全転写面生成用駒１１との間に空隙１７が形成され、プラスチック成形品１が更に冷却されると、図２（ｄ）、図１に示すように、ヒケ誘導面１５に窪み１８が生じ、入射面２、出射面３、基準面４にヒケが生じるのを防止できると共に、内部歪みがプラスチック成形品１に発生するのが低減される。
【００１７】
このプラスチック成形品の製造方法によれば、内部歪みが小さく、かつ、ヒケの発生箇所の制御が可能で、しかも、薄肉成形品と同程度の成形サイクルでプラスチック成形品を製造でき、安定かつ低コストでのプラスチック成形品の量産が可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このプラスチック成形品の製造方法による場合、図４に示すように、プラスチック成形品１がその長手方向に沿って曲がり又はソリが生じ、形状特性がいま一つ安定しないという問題が残存している。特に、形状特性により一層高精度が要求される光学素子に用いられるプラスチック成形品１の場合にこの曲がりが問題となる。
【００１９】
この長手方向に曲がりの生じたプラスチック成形品１が、例えば、ｆθレンズであり、この曲がりのあるｆθレンズが組み込まれた走査ユニットを用いてレーザーにより書き込みを行うと、走査線曲がりという現象が生じる。
【００２０】
また、長手方向に偏肉形状のプラスチックス成形品１の場合には、短手方向の温度分布の相違により屈折率分布特性が異なり、設計上予定されている屈折率特性を期待できないという不都合も生じる。
【００２１】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、曲がり、ソリ等の形状特性の劣化、屈折率分布特性の劣化を極力回避することのできるプラスチック成形品、そのプラスチック成形品の製造方法、これに使用する金型、及びそのプラスチック成形品を用いた光走査ユニットを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のプラスチック成形品は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側に溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部が前記一面側であって前記ヒケ誘導面に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部が前記一面側であって前記ヒケ誘導面以外の箇所の面に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部の頂部が前記一面側から突出形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部の頂部が前記一面側から凹んで形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載のプラスチック成形品は、前記複数個の放熱用凹凸条部の各断面形状が三角形状又は円弧状又は円柱形状又は台形状又はテーパ形状であることを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、レーザー光が入射する入射面とレーザー光が出射される出射面と光走査ユニットへの組付けの際の基準面とが溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面とされ、前記基準面に対向する一面側が溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面形成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とされ、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記被転写面が前記入射面と前記出射面とを結ぶ光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項８に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、入射するレーザー光を鏡面反射する反射面と光走査ユニットへの組付けの際の基準面とが溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面とされ、前記基準面に対向する一面側が溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とされ、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記被転写面が光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項９に光学素子用のプラスチック成形品は、前記プラスチック樹脂材料の樹脂特性が非晶質であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、前記各凹凸条部が光軸方向と平行方向に長く延びる形状とされていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１１に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、前記各凹凸条部が光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１２に記載の金型は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されているプラスチック成形品を形成するために用いられるものであって、
前記被転写面生成用駒と前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒とによって前記溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビテイが形成され、前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒との少なくとも一方には、前記プラスチック成形品に前記放熱用凹凸条部を形成するための凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３に記載の金型は、前記不完全転写面生成用駒にエアーを前記キャビテイ内に導く複数本のエアー通路が形成されていることを特徴とする。
【００３５】
請求項１４に記載のプラスチック成形品の製造方法は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されているプラスチック成形品を形成するために用いられる金型であって、かつ、前記被転写面生成用駒と前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒とによって前記溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビテイが形成され、前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒との少なくとも一方には、前記プラスチック成形品に前記放熱用凹凸条部を形成するための凹凸条部が形成されている金型を用いて前記プラスチック成形品を製造する方法であって、
溶融状態のプラスチック樹脂材料を前記キャビテイに充填する充填工程と、
溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に前記不完全転写面生成用駒を前記ヒケによる窪みが形成される一面側から離間させて該一面側と前記不完全転写面生成用駒との間に空隙を形成する空隙形成工程と、
所定時間経過後に冷却硬化されたプラスチック成形品を金型から取り外す取り外し工程と、
を含むことを特徴とする。
【００３６】
請求項１５に記載のプラスチック成形品の製造方法は、少なくとも空隙形成工程で、前記一面側にエアーを吹き付けることを特徴とする。
【００３７】
請求項１６に記載のプラスチック成形品の製造方法は、前記不完全転写面生成用駒を前記一面側から離間させるタイミングが前記キャビテイ内の内圧がほぼ大気圧になった時点であることを特徴とする。
【００３８】
請求項１７に記載の光走査ユニットは、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されている光学素子用のプラスチック成形品が筐体内に組み付けられていることを特徴とする。
【００３９】
請求項１８に記載の光走査ユニットは、前記プラスチック成形品がｆθレンズ又はｆθミラーであり、前記放熱用凹凸条部がヒケ誘導面に形成されているプラスチック成形品が筐体内に組み付けられていることを特徴とする。
【００４０】
請求項１９に記載の光走査ユニットは、前記プラスチック成形品の一面側が該プラスチック成形品を前記筐体内に組み付ける際の基準面と対向する面であることを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図５は本発明に係わるプラスチック成形品２０の外観図を示している。このプラスチック成形品２０は後述する光走査ユニットの筐体内に組み付けられる光学素子としてのｆθレンズとして用いられる。
【００４２】
このプラスチック成形品２０は、レーザー光が入射する入射面２１、レーザー光が出射される出射面２２、光走査ユニットの筐体内への組付けの際の基準面２３を有する。その基準面２３と対向する一面側である対向面は、その主要部がヒケ誘導面２４となっている。
【００４３】
このプラスチック成形品２０は、光軸Ｏと直交する方向に長く延びる形状とされ、その長手方向中央部分が周辺部に較べて光軸方向に厚肉の偏肉形状とされている。そのヒケ誘導面２４には、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための放熱用凹凸条部２５が長手方向一側から他側に向かって多数個形成されている。ここでは、各放熱用凹凸条部は断面三角形状とされ、その各放熱用凹凸条部２５は光軸Ｏの延びる方向に延びるものとされている。そのヒケ誘導面２４には、図６〜図８に示す金型２７を用いて溶融状態のプラスチック成形材料を冷却硬化させる過程で、ヒケによる窪み２６が形成される。
【００４４】
金型２７は被転写面生成用駒２８〜３０、案内駒３１、不完全転写面生成用駒３２、補助駒３３を有する。これらの被転写面生成用駒２８〜３０、案内駒３１、不完全転写面生成用駒３３によって溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビティ３４が形成されている。
【００４５】
被転写面生成用駒２８は被転写面としての基準面２３をプラスチック成形品２０に形成するための転写面２８ａを有する。被転写面生成用駒２９は被転写面としての出射面２２をプラスチックス成形品２０に形成するための転写面２９ａを有する。被転写面生成用駒３０は被転写面としての入射面２１をプラスチック成形品２０に形成するための転写面３０ａを有する。
【００４６】
不完全転写面生成用駒３２には、複数本のエアー通路３２ａが形成され、このエアー通路３２ａはキャビティ３４内に向かって開口され、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却に用いられる。
【００４７】
その不完全転写面生成用駒３０には、キャビティ３４に臨む面の側に、プラスチック成形品２０のヒケ誘導面２４に複数個の放熱用凹凸条部２５を形成するために、断面三角形状の凹凸条部３２ｂが彫り込んで形成されている。この各凹凸条部３２ｂは転写面２９ａから転写面３０ｂに向かって延びている。
【００４８】
金型２７はプラスチック樹脂材料の軟化温度以下の温度Ｔ°Ｃに予備加熱され、キャビテイ３４内にプラスチック樹脂材料の軟化温度（ガラス転移温度）以上に加熱された溶融状態のプラスチック樹脂材料３５が図７に示すように低圧で射出充填される。
【００４９】
そのプラスチック樹脂材料には、透明性を要求されるため、非晶質の材料が用いられ、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を用いることができる。キャビテイ３４内の内部圧力Ｐは、プラスチック樹脂材料の冷却硬化に伴って図３に示すように変化する。
【００５０】
その溶融状態のプラスチック樹脂材料２５の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料３５の被転写面生成用駒２８〜３０の各転写面２８ａ〜３０ａにプラスチック樹脂材料３５が密着維持されるため、プラスチック成形品２０に被転写面が形成される。
【００５１】
不完全転写面生成用駒３２はキャビテイ３４内の圧力Ｐがほぼ大気圧となるタイミングでヒケ誘導面３４から離間される。これにより、ヒケ誘導面３４と不完全転写面生成用駒３２との間に図８に示すように空隙３６が形成される。また、不完全転写面生成用駒３２がキャビテイ３４から離間されるので、ヒケ誘導面３４は不完全転写面となる。この空隙形成工程で、冷却用のエアーがエアー通路３２ａからヒケ誘導面３４に吹き付けられる。
【００５２】
空隙３６は断熱部として作用するので熱伝導効率が小さく、これに対して、被転写面生成用駒２８〜３０は金属であるので熱伝導効率大きい。従って、被転写面生成用駒２８〜３０が接触している各被転写面側の溶融状態のプラスチック樹脂材料３５の部分が先に冷却され、ヒケ誘導面２４の側は後から冷却されることになる。このように、ヒケ誘導面２４が後から冷却されるため、ヒケ誘導面２４にヒケが積極的に誘導され、ヒケによる窪み２６が形成されることになる。
【００５３】
ところで、溶融状態のプラスチック樹脂材料３５の被転写面生成用駒２８から空隙３６に向かう方向の温度勾配（例えば、放熱用凹凸条部２５を設けないときの光軸Ｏの方向の温度差は１５°Ｃ）が大きいと、金型２７を型開きして金型２７からプラスチック成形品２０を取り外して環境雰囲気内で冷却硬化させたときに、長手方向に沿っての冷却速度にアンバランスが生じ、プラスチック成形品２０の曲がり、ソリを生じる原因となり易いが、このプラスチック成形品２０によれば、放熱用凹凸条部２５が成形の際に形成され、ヒケ誘導面２４となる一面側の表面積が基準面２３よりも大きく形成され、ヒケ誘導面２４の側の放熱が助長されるので、プラスチック成形品２０の光軸Ｏの方向の温度勾配（エアーを吹き付けないときの温度差は約５°Ｃ）が小さくなり、プラスチック成形品２０の曲がり、ソリの発生を抑制できる。なお、エアーを吹き付けたときの温度勾配は、基準面２３の側とその対向面の側とでほぼ温度差０°Ｃとなる。
【００５４】
このようにして形成されたプラスチック成形品２０は、平面的に見ると、図９に示すように、その各放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａがヒケ誘導面２４から突出するものとなっているが、不完全転写面生成用駒３２の凹凸条部３２ｂの彫り込みを変更することにより、図１０に示すように、各放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａをヒケ誘導面２４から凹んだ形状とすることもできる。
【００５５】
また、ここでは、ヒケ誘導面２４に複数個の放熱用凹凸条部２５を形成することにしたが、図１１に示すように、基準面２３と対向する一面側の対向面であってヒケ誘導面２４以外の箇所に複数個の放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａを対向面から突出形成することもできるし、図１２に示すように、放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａを対向面から凹ませて形成することもできる。
【００５６】
以上の実施例では、各放熱用凹凸条部２５の断面形状を三角形状としたが、図１３に示すように、各放熱用凹凸条部２５の形状を円弧形状（円柱形状）としても良く、また、図示は略すが各放熱用凹凸条部２５の断面台形状又はテーパ形状としても良い。
【００５７】
更に、これらの実施例では、各放熱用凹凸条部２５を光軸Ｏと平行に延びる方向に形成したが、図１４に示すように、複数個の放熱用凹凸条部２５を光軸Ｏの方向と直交する方向に延びる構成とすると共に、各放熱用凹凸条部２５の各頂部２５ａをヒケ誘導面２４から突出形成する構成とすることもできるし、図１５に示すように、複数個の放熱用凹凸条部２５を光軸Ｏの方向と直交する方向に延びる構成とすると共に、放熱用凹凸条部２５の各頂部２５ａをヒケ誘導面２４から凹ませて形成する構成とすることもできる。
【００５８】
この種のプラスチック成形品２０は図１６に示す光走査ユニット３３の筐体３４に基準面２３を基準にして組み付けられる。その光走査ユニット３３には、ポリゴンミラー３４が設けられ、その筐体内３４にはポリゴンミラー駆動用モータ（図示を略す）が設けられている。
【００５９】
その光走査ユニット３３はその筐体３４内の雰囲気温度がポリゴンミラー駆動用モータによって上昇する。その筐体３４には放熱を助長するための金属製放熱板（図示を略す）が設けられているが、プラスチック成形品２０がそのポリゴンミラー駆動用モータの熱を受けて温度上昇すると、プラスチック成形品２０の膨張収縮により光学特性が変化する。従って、従来から金属製放熱板をプラスチック成形品２０に接触させて、プラスチック成形品２０の放熱を図る工夫が行われているが、本発明に係わるプラスチック成形品２０によれば、プラスチック樹脂材料の冷却硬化の際の各放熱用凹凸条部２５が光走査ユニット３３にプラスチック成形品を組み込んだ際の放熱用凹凸条部としても機能するため、光走査ユニット３３の使用中の光学特性品質の向上も期待できる。
【００６０】
なお、プラスチック成形品２０のヒケ誘導面２４に形成された窪み２６の深さは、図１７に示すように、レーザー光束の有効透過領域２０Ａに侵入しない深さであるため、光走査ユニット３３にプラスチック成形品２０を組み付けたとしてもその機能に支障を生じない。
【００６１】
特に、図１８に示すように、二重走査式の光学素子としてのプラスチック成形品２０を形成する場合には、光軸Ｏ方向の厚さのみならず、光軸Ｏと直交する方向の厚さも厚くなるので、何らの対策も施さないと、その体積収縮量が大きくなるため、曲がり、ソリが発生しやすくなるが、この発明の実施の形態によれば、放熱用凹凸条部２５を形成したので、冷却硬化時の曲がり、ソリを低減できる。
【００６２】
以上、実施例においては、ｆθレンズとして用いられるプラスチック成形品２０の製造方法及びこれに用いる金型について説明したが、図１９、図２０に示すように、入射するレーザー光を鏡面反射する反射面３６と光走査ユニット３３の筐体３４内への組付けの際の基準面３７とを有しかつｆθミラーとして用いられるプラスチック成形品２０の基準面３７に対向する一面側である対向面にヒケ誘導面２４を形成し、このヒケ誘導面２４に複数個の凹凸条部２５を形成する構成とすることもできる。なお、この場合には、透明性を要求されないので、結晶性樹脂を用いても良い。
【００６３】
なお、この発明の実施の形態では、低圧の射出成形方法について説明したが、射出圧縮成形方法、ガスアシスト成形方法にも適用できる。
【００６４】
また、放熱用凹凸条部２５の長手方向の長さ、各放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａの高さを適宜工夫することにより、ヒケによる窪み２６の発生箇所をコントロールすることも可能である。
【００６５】
なお、不完全転写面生成用駒をヒケ誘導面２４から離間させた直後にヒケ誘導面２４にエアーを吹き付ける構成としたが、エアーを吹き付けない製造方法を採用することもできる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、プラスチック成形品の曲がり、ソリ等の形状特性の劣化、屈折率分布特性の劣化を回避でき、高精度のプラスチック成形品を形成できる。
【００６７】
プラスチック成形品に形成された放熱用凹凸条部の断面形状を三角、又は、テーパ形状にすると、不完全転写駒をヒケ誘導面から離間させやすく、また、そのプラスチック成形品に放熱用凹凸条部を形成するのが容易である。
【００６８】
また、ヒケ誘導面に放熱用凹凸条部を形成すれば、型内での冷却過程において、転写面からこの転写面に対向するヒケ誘導面に向かう方向の温度勾配の低減を図ることができると共に、型開き後の温度分布のアンバランスの低減を図ることができる。
【００６９】
請求項７〜請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜請求項６に記載の効果に加えて、高精度の光学素子を形成できる。
【００７０】
請求項１２〜請求項１６に記載の発明によれば、高精度のプラスチック成形品を成形できる。
【００７１】
請求項１７又は請求項１９に記載の発明によれば、環境温度に対して画像劣化の小さい光走査ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプラスチック成形品を示す外観図である。
【図２】従来のプラスチック成形品の製造工程の一例を示す説明図であって、（ａ）はプラスチック樹脂材料のキャビティ内への充填前の状態を示し、（ｂ）はキャビテイ内へのプラスチック樹脂材料の充填後の状態を示し、（ｃ）はプラスチック樹脂材料の充填後ヒケ誘導面から不完全転写面を離隔させた状態を示し、（ｄ）はヒケ誘導面に窪みが生じた状態を示している。
【図３】キャビテイ内の内部圧力と経過時間との関係を示す圧力変化特性図である。
【図４】プラスチック成形品の曲がりの一例を示す説明図である。
【図５】本発明に係わるプラスチック成形品としてのｆθレンズの外観図である。
【図６】本発明に係わるプラスチック成形品の成形に用いる金型の一例を示す説明図である。
【図７】金型のキャビティ内にプラスチック樹脂材料を充填した状態を示す説明図である。
【図８】不完全転写面を基準面と対向する一面側から離隔させた状態を示す説明図である。
【図９】図５に示すプラスチック成形品の平面図である。
【図１０】プラスチック成形品の平面図であって、放熱用凹凸条部がヒケ誘導面から凹んだ状態を示す変形例である。
【図１１】プラスチック成形品の平面図であって、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面以外の箇所でかつ対向面から突出させて形成した状態を示す。
【図１２】プラスチック成形品の平面図であって、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面以外の箇所でかつ対向面から凹ませた状態を示す。
【図１３】プラスチック成形品の外観図であって、円柱形状の放熱用凹凸条部を形成した変形例を示す。
【図１４】プラスチック成形品の側面図で、放熱用凹凸条部をプラスチック成形品の長手方向に延びる形状とし、かつ、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面から突出形成した状態を示す。
【図１５】プラスチック成形品の側面図で、放熱用凹凸条部をプラスチック成形品の長手方向に延びる形状とし、かつ、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面から凹ませた状態を示す。
【図１６】本発明に係わるｆθレンズの光走査ユニットへの組み付け状態の一例を示す平面図である。
【図１７】本発明に係わるｆθレンズの光束有効透過領域の説明図である。
【図１８】本発明に係わる２重走査式ｆθレンズの光束有効透過領域の説明図である。
【図１９】本発明に係わるプラスチック成形品としてのｆθミラーの正面図である。
【図２０】図１９に示すｆθミラーの平面図である。
【符号の説明】
２０…プラスチック成形品
２１…入射面（被転写面）
２２…出射面（被転写面）
２３…基準面（被転写面）
２４…ヒケ誘導面（不完全転写面）
２５…放熱用凹凸条部
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック成形品及びその製造方法これに使用する金型及びこのプラスチックス成形品を用いた光走査ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光レーザ走査方式のデジタル複写機、レーザプリンタ装置、ファクシミリ装置等の光走査ユニット、例えば、光走査式書き込みユニットには、レーザービームを結像させるための矩形状のｆθレンズ、各種の光学補正を行うためのミラー等の光学素子が用いられ、近年、これらの光学素子は、光走査ユニットひいてはデジタル複写機等の製品のコストダウンの要求に伴って、ガラス製の光学素子からプラスチックス製の光学素子に移行しつつある。
【０００３】
また、複数の機能を最小限の個数の光学素子でまかなうようにするために、そのレンズ形状、鏡面形状等も球面形状の他、不完全球面の形状とされる工夫がなされつつある。更に、光学素子がレンズの場合には、そのレンズの光軸方向のレンズ厚を厚くすると共に、光軸と直交する方向に長く延びるレンズ形状とし、しかも、そのレンズの光軸方向のレンズ厚が長手方向に沿って一様でない偏肉形状等の特殊形状とされる場合も多い。
【０００４】
このような光学素子をプラスチック樹脂材料を用いて成形する場合には、特殊形状の光学素子であっても、その光学素子の外形形状に対応する形状とされたキャビティを有する金型のキャビティ内に溶融状態のプラスチック樹脂材料を射出充填し、プラスチックス成形品とすることにより、低コストで大量に生産することができる。
【０００５】
このようなプラスチック成形品の製造工程では、金型のキャビティに充填された溶融状態のプラスチック樹脂材料を冷却硬化させる過程で、キャビティ内の樹脂圧力、樹脂温度の均一化を図ることが、プラスチックス成形品を設計仕様に沿った所望の形状に精度良く仕上げるうえで望ましいのであるが、特殊な形状の成形品、例えば、光軸方向のレンズ厚が長手方向に沿って連続的に異なる偏肉形状のプラスチック成形品の場合には、プラスチック成形品の長手方向各箇所毎に溶融状態のプラスチック樹脂材料の量が異なるために、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却速度がその長手方向に沿って異なり、ひいては、プラスチックス成形品の長手方向に沿っての体積収縮量に差が生じ、光軸方向のレンズ厚の厚い箇所にヒケが生じる。
【０００６】
光学素子として用いられるプラスチック成形品では、レンズの光学特性が要求される光学特性面、例えば、入射面、出射面、ミラーの光学特性が要求される光学特性面、例えば、鏡面反射面にヒケが生じると、その光学素子の光学特性そのものが損なわれる。
【０００７】
また、光学素子として用いられるプラスチック成形品を光走査ユニットの筐体内への組み付けの際に、そのプラスチック成形品の基準面にヒケが生じていると、組み付け精度が劣化する。
【０００８】
すなわち、光学素子として用いられるプラスチック成形品の製造工程では、その光学特性面、基準面は、金型のキャビティを形成する被転写面生成用駒の転写面の形状を転写することによって形成されているが、このプラスチック成形品の転写面である光学特性面、基準面に極力ヒケが生じないようにしなければならない。
【０００９】
そこで、キャビテイ内への溶融状態のプラスチック樹脂材料の射出充填圧力を大きくしてキャビティ内への射出充填量を多くする射出成形方法が知られているが、キャビティ内への射出充填量を多くすると、内部圧力が大きくなるため、完成品としてのプラスチック成形品の特に薄肉部の内部歪みが大きくなり、光学性能が劣化する。
【００１０】
そこで、特開２０００−１４１４１３号公報等に開示されているように、内部歪みを防止しつつ被転写面そのものにヒケが生じるのを防止して、プラスチック成形品の特性を高精度に保つために、被転写面以外の面の箇所にヒケを誘導する工夫が行われている。
【００１１】
例えば、図１に示す光学素子としてのプラスチック成形品１（例えば、ｆθレンズ）を製造する場合について説明する。その図１において、２はそのプラスチック成形品１の入射面、３は出射面、４は基準面である。このプラスチック成形品１を製造するために、図２に模式的に示す金型５が準備される。その金型５は、固定型側の被転写面生成用駒６〜８、可動型側の案内駒９、１０、可動型側の不完全転写面生成用駒１１から概略構成されている。
【００１２】
被転写面生成用駒６にはプラスチック成形品１の基準面４に対応する転写面１２が形成され、被転写面生成用駒７にはプラスチック成形品１の出射面３に対応する転写面１３が形成され、被転写面生成用駒８にはプラスチック成形品１の入射面２に対応する転写面１４が形成されている。
【００１３】
プラスチック成形品１の基準面４と対向する一面側である対向面はその主要部がヒケを誘導するヒケ誘導面１５とされ、このヒケ誘導面１５にヒケを誘導するために、不完全転写面生成用駒１１は案内駒９、１０に対して摺動する構成とされ、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化過程で、ヒケ誘導面１５から離間する構成とされている。その不完全転写面生成用駒１１にはエアー通路１１ａが形成されている。
【００１４】
これらの各駒６〜１１によって、キャビティ１６が形成される。その各駒６〜１１はプラスチック樹脂材料の軟化温度未満の温度に加熱保持された状態で、図示を略すゲートからキャビティ１６に軟化温度以上の温度に加熱された溶融状態のプラスチック樹脂材料が低圧で射出充填される。
【００１５】
図２（ａ）はその溶融状態のプラスチック樹脂材料の充填前の状態を示し、図２（ｂ）に示すように、プラスチック成形材料１６’が充填される。キャビテイ１５内の内部圧力Ｐは、プラスチック成形材料１６’の充填に伴って図３に示すように、上昇した後、時間の経過と共に減少する。
【００１６】
そのキャビテイ１６内には、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却過程途中で、例えば、常温のエアーがエアー通路１１ａを介してヒケ誘導面１５に吹き付けられ、そのキャビテイ１６内の内部圧力Ｐがほぼ大気圧と等しくなるタイミングで、図２（ｃ）に示すように、不完全転写面生成用駒１１をヒケ誘導面１５から離間させるとヒケ誘導面１５と不完全転写面生成用駒１１との間に空隙１７が形成され、プラスチック成形品１が更に冷却されると、図２（ｄ）、図１に示すように、ヒケ誘導面１５に窪み１８が生じ、入射面２、出射面３、基準面４にヒケが生じるのを防止できると共に、内部歪みがプラスチック成形品１に発生するのが低減される。
【００１７】
このプラスチック成形品の製造方法によれば、内部歪みが小さく、かつ、ヒケの発生箇所の制御が可能で、しかも、薄肉成形品と同程度の成形サイクルでプラスチック成形品を製造でき、安定かつ低コストでのプラスチック成形品の量産が可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このプラスチック成形品の製造方法による場合、図４に示すように、プラスチック成形品１がその長手方向に沿って曲がり又はソリが生じ、形状特性がいま一つ安定しないという問題が残存している。特に、形状特性により一層高精度が要求される光学素子に用いられるプラスチック成形品１の場合にこの曲がりが問題となる。
【００１９】
この長手方向に曲がりの生じたプラスチック成形品１が、例えば、ｆθレンズであり、この曲がりのあるｆθレンズが組み込まれた走査ユニットを用いてレーザーにより書き込みを行うと、走査線曲がりという現象が生じる。
【００２０】
また、長手方向に偏肉形状のプラスチックス成形品１の場合には、短手方向の温度分布の相違により屈折率分布特性が異なり、設計上予定されている屈折率特性を期待できないという不都合も生じる。
【００２１】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、曲がり、ソリ等の形状特性の劣化、屈折率分布特性の劣化を極力回避することのできるプラスチック成形品、そのプラスチック成形品の製造方法、これに使用する金型、及びそのプラスチック成形品を用いた光走査ユニットを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のプラスチック成形品は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側に溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部が前記一面側であって前記ヒケ誘導面に形成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部が前記一面側であって前記ヒケ誘導面以外の箇所の面に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部の頂部が前記一面側から突出形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載のプラスチック成形品は、前記放熱用凹凸条部の頂部が前記一面側から凹んで形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載のプラスチック成形品は、前記複数個の放熱用凹凸条部の各断面形状が三角形状又は円弧状又は円柱形状又は台形状又はテーパ形状であることを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、レーザー光が入射する入射面とレーザー光が出射される出射面と光走査ユニットへの組付けの際の基準面とが溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面とされ、前記基準面に対向する一面側が溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面形成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とされ、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記被転写面が前記入射面と前記出射面とを結ぶ光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項８に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、入射するレーザー光を鏡面反射する反射面と光走査ユニットへの組付けの際の基準面とが溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面とされ、前記基準面に対向する一面側が溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とされ、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記被転写面が光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項９に光学素子用のプラスチック成形品は、前記プラスチック樹脂材料の樹脂特性が非晶質であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、前記各凹凸条部が光軸方向と平行方向に長く延びる形状とされていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１１に記載の光学素子用のプラスチック成形品は、前記各凹凸条部が光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１２に記載の金型は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されているプラスチック成形品を形成するために用いられるものであって、
前記被転写面生成用駒と前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒とによって前記溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビテイが形成され、前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒との少なくとも一方には、前記プラスチック成形品に前記放熱用凹凸条部を形成するための凹凸条部が形成されていることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３に記載の金型は、前記不完全転写面生成用駒にエアーを前記キャビテイ内に導く複数本のエアー通路が形成されていることを特徴とする。
【００３５】
請求項１４に記載のプラスチック成形品の製造方法は、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されているプラスチック成形品を形成するために用いられる金型であって、かつ、前記被転写面生成用駒と前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒とによって前記溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビテイが形成され、前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒との少なくとも一方には、前記プラスチック成形品に前記放熱用凹凸条部を形成するための凹凸条部が形成されている金型を用いて前記プラスチック成形品を製造する方法であって、
溶融状態のプラスチック樹脂材料を前記キャビテイに充填する充填工程と、
溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に前記不完全転写面生成用駒を前記ヒケによる窪みが形成される一面側から離間させて該一面側と前記不完全転写面生成用駒との間に空隙を形成する空隙形成工程と、
所定時間経過後に冷却硬化されたプラスチック成形品を金型から取り外す取り外し工程と、
を含むことを特徴とする。
【００３６】
請求項１５に記載のプラスチック成形品の製造方法は、少なくとも空隙形成工程で、前記一面側にエアーを吹き付けることを特徴とする。
【００３７】
請求項１６に記載のプラスチック成形品の製造方法は、前記不完全転写面生成用駒を前記一面側から離間させるタイミングが前記キャビテイ内の内圧がほぼ大気圧になった時点であることを特徴とする。
【００３８】
請求項１７に記載の光走査ユニットは、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されている光学素子用のプラスチック成形品が筐体内に組み付けられていることを特徴とする。
【００３９】
請求項１８に記載の光走査ユニットは、前記プラスチック成形品がｆθレンズ又はｆθミラーであり、前記放熱用凹凸条部がヒケ誘導面に形成されているプラスチック成形品が筐体内に組み付けられていることを特徴とする。
【００４０】
請求項１９に記載の光走査ユニットは、前記プラスチック成形品の一面側が該プラスチック成形品を前記筐体内に組み付ける際の基準面と対向する面であることを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図５は本発明に係わるプラスチック成形品２０の外観図を示している。このプラスチック成形品２０は後述する光走査ユニットの筐体内に組み付けられる光学素子としてのｆθレンズとして用いられる。
【００４２】
このプラスチック成形品２０は、レーザー光が入射する入射面２１、レーザー光が出射される出射面２２、光走査ユニットの筐体内への組付けの際の基準面２３を有する。その基準面２３と対向する一面側である対向面は、その主要部がヒケ誘導面２４となっている。
【００４３】
このプラスチック成形品２０は、光軸Ｏと直交する方向に長く延びる形状とされ、その長手方向中央部分が周辺部に較べて光軸方向に厚肉の偏肉形状とされている。そのヒケ誘導面２４には、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための放熱用凹凸条部２５が長手方向一側から他側に向かって多数個形成されている。ここでは、各放熱用凹凸条部は断面三角形状とされ、その各放熱用凹凸条部２５は光軸Ｏの延びる方向に延びるものとされている。そのヒケ誘導面２４には、図６〜図８に示す金型２７を用いて溶融状態のプラスチック成形材料を冷却硬化させる過程で、ヒケによる窪み２６が形成される。
【００４４】
金型２７は被転写面生成用駒２８〜３０、案内駒３１、不完全転写面生成用駒３２、補助駒３３を有する。これらの被転写面生成用駒２８〜３０、案内駒３１、不完全転写面生成用駒３３によって溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビティ３４が形成されている。
【００４５】
被転写面生成用駒２８は被転写面としての基準面２３をプラスチック成形品２０に形成するための転写面２８ａを有する。被転写面生成用駒２９は被転写面としての出射面２２をプラスチックス成形品２０に形成するための転写面２９ａを有する。被転写面生成用駒３０は被転写面としての入射面２１をプラスチック成形品２０に形成するための転写面３０ａを有する。
【００４６】
不完全転写面生成用駒３２には、複数本のエアー通路３２ａが形成され、このエアー通路３２ａはキャビティ３４内に向かって開口され、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却に用いられる。
【００４７】
その不完全転写面生成用駒３０には、キャビティ３４に臨む面の側に、プラスチック成形品２０のヒケ誘導面２４に複数個の放熱用凹凸条部２５を形成するために、断面三角形状の凹凸条部３２ｂが彫り込んで形成されている。この各凹凸条部３２ｂは転写面２９ａから転写面３０ｂに向かって延びている。
【００４８】
金型２７はプラスチック樹脂材料の軟化温度以下の温度Ｔ°Ｃに予備加熱され、キャビテイ３４内にプラスチック樹脂材料の軟化温度（ガラス転移温度）以上に加熱された溶融状態のプラスチック樹脂材料３５が図７に示すように低圧で射出充填される。
【００４９】
そのプラスチック樹脂材料には、透明性を要求されるため、非晶質の材料が用いられ、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を用いることができる。キャビテイ３４内の内部圧力Ｐは、プラスチック樹脂材料の冷却硬化に伴って図３に示すように変化する。
【００５０】
その溶融状態のプラスチック樹脂材料２５の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料３５の被転写面生成用駒２８〜３０の各転写面２８ａ〜３０ａにプラスチック樹脂材料３５が密着維持されるため、プラスチック成形品２０に被転写面が形成される。
【００５１】
不完全転写面生成用駒３２はキャビテイ３４内の圧力Ｐがほぼ大気圧となるタイミングでヒケ誘導面３４から離間される。これにより、ヒケ誘導面３４と不完全転写面生成用駒３２との間に図８に示すように空隙３６が形成される。また、不完全転写面生成用駒３２がキャビテイ３４から離間されるので、ヒケ誘導面３４は不完全転写面となる。この空隙形成工程で、冷却用のエアーがエアー通路３２ａからヒケ誘導面３４に吹き付けられる。
【００５２】
空隙３６は断熱部として作用するので熱伝導効率が小さく、これに対して、被転写面生成用駒２８〜３０は金属であるので熱伝導効率大きい。従って、被転写面生成用駒２８〜３０が接触している各被転写面側の溶融状態のプラスチック樹脂材料３５の部分が先に冷却され、ヒケ誘導面２４の側は後から冷却されることになる。このように、ヒケ誘導面２４が後から冷却されるため、ヒケ誘導面２４にヒケが積極的に誘導され、ヒケによる窪み２６が形成されることになる。
【００５３】
ところで、溶融状態のプラスチック樹脂材料３５の被転写面生成用駒２８から空隙３６に向かう方向の温度勾配（例えば、放熱用凹凸条部２５を設けないときの光軸Ｏの方向の温度差は１５°Ｃ）が大きいと、金型２７を型開きして金型２７からプラスチック成形品２０を取り外して環境雰囲気内で冷却硬化させたときに、長手方向に沿っての冷却速度にアンバランスが生じ、プラスチック成形品２０の曲がり、ソリを生じる原因となり易いが、このプラスチック成形品２０によれば、放熱用凹凸条部２５が成形の際に形成され、ヒケ誘導面２４となる一面側の表面積が基準面２３よりも大きく形成され、ヒケ誘導面２４の側の放熱が助長されるので、プラスチック成形品２０の光軸Ｏの方向の温度勾配（エアーを吹き付けないときの温度差は約５°Ｃ）が小さくなり、プラスチック成形品２０の曲がり、ソリの発生を抑制できる。なお、エアーを吹き付けたときの温度勾配は、基準面２３の側とその対向面の側とでほぼ温度差０°Ｃとなる。
【００５４】
このようにして形成されたプラスチック成形品２０は、平面的に見ると、図９に示すように、その各放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａがヒケ誘導面２４から突出するものとなっているが、不完全転写面生成用駒３２の凹凸条部３２ｂの彫り込みを変更することにより、図１０に示すように、各放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａをヒケ誘導面２４から凹んだ形状とすることもできる。
【００５５】
また、ここでは、ヒケ誘導面２４に複数個の放熱用凹凸条部２５を形成することにしたが、図１１に示すように、基準面２３と対向する一面側の対向面であってヒケ誘導面２４以外の箇所に複数個の放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａを対向面から突出形成することもできるし、図１２に示すように、放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａを対向面から凹ませて形成することもできる。
【００５６】
以上の実施例では、各放熱用凹凸条部２５の断面形状を三角形状としたが、図１３に示すように、各放熱用凹凸条部２５の形状を円弧形状（円柱形状）としても良く、また、図示は略すが各放熱用凹凸条部２５の断面台形状又はテーパ形状としても良い。
【００５７】
更に、これらの実施例では、各放熱用凹凸条部２５を光軸Ｏと平行に延びる方向に形成したが、図１４に示すように、複数個の放熱用凹凸条部２５を光軸Ｏの方向と直交する方向に延びる構成とすると共に、各放熱用凹凸条部２５の各頂部２５ａをヒケ誘導面２４から突出形成する構成とすることもできるし、図１５に示すように、複数個の放熱用凹凸条部２５を光軸Ｏの方向と直交する方向に延びる構成とすると共に、放熱用凹凸条部２５の各頂部２５ａをヒケ誘導面２４から凹ませて形成する構成とすることもできる。
【００５８】
この種のプラスチック成形品２０は図１６に示す光走査ユニット３３の筐体３４に基準面２３を基準にして組み付けられる。その光走査ユニット３３には、ポリゴンミラー３４が設けられ、その筐体内３４にはポリゴンミラー駆動用モータ（図示を略す）が設けられている。
【００５９】
その光走査ユニット３３はその筐体３４内の雰囲気温度がポリゴンミラー駆動用モータによって上昇する。その筐体３４には放熱を助長するための金属製放熱板（図示を略す）が設けられているが、プラスチック成形品２０がそのポリゴンミラー駆動用モータの熱を受けて温度上昇すると、プラスチック成形品２０の膨張収縮により光学特性が変化する。従って、従来から金属製放熱板をプラスチック成形品２０に接触させて、プラスチック成形品２０の放熱を図る工夫が行われているが、本発明に係わるプラスチック成形品２０によれば、プラスチック樹脂材料の冷却硬化の際の各放熱用凹凸条部２５が光走査ユニット３３にプラスチック成形品を組み込んだ際の放熱用凹凸条部としても機能するため、光走査ユニット３３の使用中の光学特性品質の向上も期待できる。
【００６０】
なお、プラスチック成形品２０のヒケ誘導面２４に形成された窪み２６の深さは、図１７に示すように、レーザー光束の有効透過領域２０Ａに侵入しない深さであるため、光走査ユニット３３にプラスチック成形品２０を組み付けたとしてもその機能に支障を生じない。
【００６１】
特に、図１８に示すように、二重走査式の光学素子としてのプラスチック成形品２０を形成する場合には、光軸Ｏ方向の厚さのみならず、光軸Ｏと直交する方向の厚さも厚くなるので、何らの対策も施さないと、その体積収縮量が大きくなるため、曲がり、ソリが発生しやすくなるが、この発明の実施の形態によれば、放熱用凹凸条部２５を形成したので、冷却硬化時の曲がり、ソリを低減できる。
【００６２】
以上、実施例においては、ｆθレンズとして用いられるプラスチック成形品２０の製造方法及びこれに用いる金型について説明したが、図１９、図２０に示すように、入射するレーザー光を鏡面反射する反射面３６と光走査ユニット３３の筐体３４内への組付けの際の基準面３７とを有しかつｆθミラーとして用いられるプラスチック成形品２０の基準面３７に対向する一面側である対向面にヒケ誘導面２４を形成し、このヒケ誘導面２４に複数個の凹凸条部２５を形成する構成とすることもできる。なお、この場合には、透明性を要求されないので、結晶性樹脂を用いても良い。
【００６３】
なお、この発明の実施の形態では、低圧の射出成形方法について説明したが、射出圧縮成形方法、ガスアシスト成形方法にも適用できる。
【００６４】
また、放熱用凹凸条部２５の長手方向の長さ、各放熱用凹凸条部２５の頂部２５ａの高さを適宜工夫することにより、ヒケによる窪み２６の発生箇所をコントロールすることも可能である。
【００６５】
なお、不完全転写面生成用駒をヒケ誘導面２４から離間させた直後にヒケ誘導面２４にエアーを吹き付ける構成としたが、エアーを吹き付けない製造方法を採用することもできる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、プラスチック成形品の曲がり、ソリ等の形状特性の劣化、屈折率分布特性の劣化を回避でき、高精度のプラスチック成形品を形成できる。
【００６７】
プラスチック成形品に形成された放熱用凹凸条部の断面形状を三角、又は、テーパ形状にすると、不完全転写駒をヒケ誘導面から離間させやすく、また、そのプラスチック成形品に放熱用凹凸条部を形成するのが容易である。
【００６８】
また、ヒケ誘導面に放熱用凹凸条部を形成すれば、型内での冷却過程において、転写面からこの転写面に対向するヒケ誘導面に向かう方向の温度勾配の低減を図ることができると共に、型開き後の温度分布のアンバランスの低減を図ることができる。
【００６９】
請求項７〜請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜請求項６に記載の効果に加えて、高精度の光学素子を形成できる。
【００７０】
請求項１２〜請求項１６に記載の発明によれば、高精度のプラスチック成形品を成形できる。
【００７１】
請求項１７又は請求項１９に記載の発明によれば、環境温度に対して画像劣化の小さい光走査ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプラスチック成形品を示す外観図である。
【図２】従来のプラスチック成形品の製造工程の一例を示す説明図であって、（ａ）はプラスチック樹脂材料のキャビティ内への充填前の状態を示し、（ｂ）はキャビテイ内へのプラスチック樹脂材料の充填後の状態を示し、（ｃ）はプラスチック樹脂材料の充填後ヒケ誘導面から不完全転写面を離隔させた状態を示し、（ｄ）はヒケ誘導面に窪みが生じた状態を示している。
【図３】キャビテイ内の内部圧力と経過時間との関係を示す圧力変化特性図である。
【図４】プラスチック成形品の曲がりの一例を示す説明図である。
【図５】本発明に係わるプラスチック成形品としてのｆθレンズの外観図である。
【図６】本発明に係わるプラスチック成形品の成形に用いる金型の一例を示す説明図である。
【図７】金型のキャビティ内にプラスチック樹脂材料を充填した状態を示す説明図である。
【図８】不完全転写面を基準面と対向する一面側から離隔させた状態を示す説明図である。
【図９】図５に示すプラスチック成形品の平面図である。
【図１０】プラスチック成形品の平面図であって、放熱用凹凸条部がヒケ誘導面から凹んだ状態を示す変形例である。
【図１１】プラスチック成形品の平面図であって、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面以外の箇所でかつ対向面から突出させて形成した状態を示す。
【図１２】プラスチック成形品の平面図であって、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面以外の箇所でかつ対向面から凹ませた状態を示す。
【図１３】プラスチック成形品の外観図であって、円柱形状の放熱用凹凸条部を形成した変形例を示す。
【図１４】プラスチック成形品の側面図で、放熱用凹凸条部をプラスチック成形品の長手方向に延びる形状とし、かつ、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面から突出形成した状態を示す。
【図１５】プラスチック成形品の側面図で、放熱用凹凸条部をプラスチック成形品の長手方向に延びる形状とし、かつ、放熱用凹凸条部をヒケ誘導面から凹ませた状態を示す。
【図１６】本発明に係わるｆθレンズの光走査ユニットへの組み付け状態の一例を示す平面図である。
【図１７】本発明に係わるｆθレンズの光束有効透過領域の説明図である。
【図１８】本発明に係わる２重走査式ｆθレンズの光束有効透過領域の説明図である。
【図１９】本発明に係わるプラスチック成形品としてのｆθミラーの正面図である。
【図２０】図１９に示すｆθミラーの平面図である。
【符号の説明】
２０…プラスチック成形品
２１…入射面（被転写面）
２２…出射面（被転写面）
２３…基準面（被転写面）
２４…ヒケ誘導面（不完全転写面）
２５…放熱用凹凸条部
Claims (19)
- 溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側に溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とするプラスチック成形品。
- 前記放熱用凹凸条部が前記一面側であって前記ヒケ誘導面に形成さ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成形品。
- 前記放熱用凹凸条部が前記一面側であって前記ヒケ誘導面以外の箇所の面に形成さ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成形品。
- 前記放熱用凹凸条部の頂部が前記一面側から突出形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のプラスチック成形品。
- 前記放熱用凹凸条部の頂部が前記一面側から凹んで形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のプラスチック成形品。
- 前記複数個の放熱用凹凸条部の各断面形状が三角形状又は円弧状又は円柱形状又は台形状又はテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形品。
- レーザー光が入射する入射面とレーザー光が出射される出射面と光走査ユニットへの組付けの際の基準面とが溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面とされ、前記基準面に対向する一面側が溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面形成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とされ、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記被転写面が前記入射面と前記出射面とを結ぶ光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする光学素子用のプラスチック成形品。
- 入射するレーザー光を鏡面反射する反射面と光走査ユニットへの組付けの際の基準面とが溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面とされ、前記基準面に対向する一面側が溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とされ、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記被転写面が光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されていることを特徴とする光学素子用のプラスチック成形品。
- 前記プラスチック樹脂材料の樹脂特性が非晶質であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光学素子用のプラスチック成形品。
- 前記各凹凸条部が光軸方向と平行方向に長く延びる形状とされていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光学素子用のプラスチック成形品。
- 前記各凹凸条部が光軸方向と直交する方向に長く延びる形状とされていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光学素子用のプラスチック成形品。
- 溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されているプラスチック成形品を形成するために用いられる金型であって、
前記被転写面生成用駒と前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒とによって前記溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビテイが形成され、前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒との少なくとも一方には、前記プラスチック成形品に前記放熱用凹凸条部を形成するための凹凸条部が形成されていることを特徴とする金型。 - 前記不完全転写面生成用駒にエアーを前記キャビテイ内に導く複数本のエアー通路が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の金型。
- 溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されているプラスチック成形品を形成するために用いられる金型であって、かつ、前記被転写面生成用駒と前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒とによって前記溶融状態のプラスチック樹脂材料が充填されるキャビテイが形成され、前記不完全転写面生成用駒と前記案内駒との少なくとも一方には、前記プラスチック成形品に前記放熱用凹凸条部を形成するための凹凸条部が形成されている金型を用いて前記プラスチック成形品を製造するプラスチック成形品の製造方法であって、
溶融状態のプラスチック樹脂材料を前記キャビテイに充填する充填工程と、
溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に前記不完全転写面生成用駒を前記ヒケによる窪みが形成される一面側から離間させて該一面側と前記不完全転写面生成用駒との間に空隙を形成する空隙形成工程と、
所定時間経過後に冷却硬化されたプラスチック成形品を金型から取り外す取り外し工程と、
を含むことを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。 - 少なくとも空隙形成工程で、前記一面側にエアーを吹き付けることを特徴とする請求項１４に記載のプラスチック成形品の製造方法。
- 前記不完全転写面生成用駒を前記一面側から離間させるタイミングが前記キャビテイ内の内圧がほぼ大気圧になった時点であることを特徴とする請求項１４に記載のプラスチックス成形品の製造方法。
- 溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時にプラスチック樹脂材料が被転写面生成用駒の転写面に密着されることにより形成された被転写面と、溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時に案内駒に対して摺動されて冷却途中のプラスチック樹脂材料の一面側から不完全転写面生成用駒が離間されることにより形成された不完全転写面とを有し、該不完全転写面がヒケによる窪みの形成されるヒケ誘導面とされ、前記一面側には溶融状態のプラスチック樹脂材料の冷却硬化時の放熱を助長するための複数個の放熱用凹凸条部が形成されている光学素子用のプラスチック成形品が筐体内に組み付けられている光走査ユニット。
- 前記プラスチック成形品がｆθレンズ又はｆθミラーであり、前記放熱用凹凸条部がヒケ誘導面に形成されているプラスチック成形品が筐体内に組み付けられていることを特徴とする請求項１７に記載の光走査ユニット。
- 前記プラスチック成形品の一面側が該プラスチック成形品を前記筐体内に組み付ける際の基準面と対向する面であることを特徴とする請求項１７に記載の光走査ユニット。
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