JP2005215514A - ミラー部材及びミラー部材成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラー部材を射出成形によって成形する際に、成形の際のヒケを防止し、面精度を向上させる。
【解決手段】金型はミラー部材を合成樹脂によって成形する。金型は光学面としての鏡面を形成するための第１の成形面２ａと、第１の成形面２ａと対向し、表面が鏡面状に形成された第２の成形面３ａとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形によって成形されるミラー部材及びミラー部材の成形に用いる金型に関する。

図７は、一対の金型への射出成形によってミラー部材７１を成形する一般的な構造を示す。一対の金型は、対応した固定側入子７２及び可動側入子７３によって構成されている。ミラー部材７１は、光学的な反射鏡として用いられるものであり、このため、光を反射する反射面７１ａと、反射面７１ａの反対側の面である裏面７１ｂとを有している。裏面７１ｂは、光学的に用いられることがない面である。

固定側入子７２は、ミラー部材７１の反射面７１ａを成形するものであり、このため、その成形面７２ａが鏡面仕上げされている。これに対し、可動側入子７３は、ミラー部材７１の裏面７１ｂを成形するものである。ミラー部材７１の裏面７１ｂは、光学的性能や美感を必要としないため、裏面７１ｂを成形する可動側入子７３の成形面７３ａは鏡面仕上げされることのない粗面となっている。これにより、金型の加工工程や加工時間の節約が可能となっている。このような粗面からなる成形面７３ａによって成形されるミラー部材７１の裏面７１ｂは粗面状に成形される。

ミラー部材７１の成形に際しては、型締め状態の金型内に溶融樹脂を充填する。充填された溶融樹脂は、固定側入子７２及び可動側入子７３の成形面７２ａ、７３ａに密着する。その後、金型を冷却することにより樹脂の熱が金型に移動し、これにより樹脂が冷却されて固化する。冷却によって樹脂が収縮するが、成形面７３ａが粗面となっている可動側入子７３側での接触面積が大きく、かつアンカー効果を有しているため、樹脂が可動側入子７３に食い付いた状態となる。このため、樹脂は、まず固定側入子７２から離れるように収縮する。この収縮により、反射面７１ａにヒケ７５が発生する。

ヒケ７５は、微量であって一般的には問題とはならないが、光学的な高精度を必要とする反射鏡や高品位な光沢的美感を必要とする成形品の場合には、ヒケ７５が不良品の原因となり好ましくない。

ヒケ７５を防止するため、射出するときの保持圧力を高くするか、保持圧力時間を長くしている。また、ヒケを防止する別の手段として、特開平８−２７８４６３号公報では、金型に溶融樹脂を注入した後、加圧ガスを金型に導入することが記載されている。そして、このようにすることにより溶融樹脂は、加圧ガスによって金型の成形面に押圧され、この状態で樹脂を冷却する。これにより問題とならない程度にヒケを小さくすることが可能となっている。
特開平８−２７８４６３号公報

しかしながら、樹脂の保持圧力を高くする方法には、成形品の内部に歪みが残るため、反射面７１ａの面精度が低下する問題を有している。また、金型に対し、加圧ガスを導入する方法では、加工装置の構造が複雑となり、加工が面倒となっている。さらには、成形可能な成形品の形状に制約がかかる問題も有している。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、成形の際のヒケを防止でき、しかも面精度を向上させることが可能なミラー部材を提供することを目的とする。また、本発明は、複雑な構造を必要とすることなく、加工が容易で、成形形状の制約もないミラー部材成形用金型を提供することを目的とする。

請求項１の発明のミラー部材は、射出成形によって成形されるミラー部材であって、光学面としての鏡面が形成されている面部の裏面が鏡面状に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明のミラー部材は、溶融樹脂を金型で射出成形することにより成形される。このミラー部材では、鏡面となっている面部の裏面が鏡面状となっていることから、これらを成形する金型の成形面も鏡面或いは鏡面に近い鏡面状となっている。このような鏡面や鏡面状では、溶融樹脂を射出したときに、樹脂が金型の成形面に食い付くことがなくなる。これにより、ヒケを小さくすることができると共に、面精度を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１記載のミラー部材であって、上記ミラー部材がポリゴンミラーであることを特徴とする。

請求項２の発明では、ヒケが小さく、しかも面精度の良好なポリゴンミラーとすることができるため、ポリゴンミラーの性能を向上させることができる。

請求項３の発明のミラー部材は、射出成形によって成形されるミラー部材であって、光を反射するための鏡面に形成された反射面と、反射面の裏面であって、鏡面に形成された面と、を備えていることを特徴とする。

請求項３の発明では、反射面が鏡面となっていると共に、裏面が鏡面となっているため、これらの面を成形する金型の成形面がいずれも鏡面となっている。従って、金型に樹脂を射出しても、樹脂が金型の成形面に食い付くことがなく、これにより、ヒケを小さくすることができると共に、面精度を向上させることができる。

請求項４の発明のミラー部材成形用金型は、ミラー部材を合成樹脂によって成形するための金型であって、光学面としての鏡面を形成するための第１の成形面と、第１の成形面と対向し、表面が鏡面状に形成された第２の成形面と、を備えていることを特徴とする。

請求項４の発明では、第１の成形面が鏡面を形成するため、鏡面仕上げされている。これに加えて、第１の成形面と対向する第２の成形面が鏡面状に形成されている。このような金型に対して溶融樹脂を射出した場合には、樹脂が第１の成形面及び第２の成形面の双方に食い付くことがなく、成形されるミラー部材のヒケを小さくすることができ、しかも面精度を向上させることができる。このような構造では、加圧ガスが不要となるため、加圧ガスを導入するための構造が不要となり、構造を簡単とすることができる。このため、金型の加工が容易であり、しかも成形形状の制約もない金型とすることができる。

本発明のミラー部材によれば、成形のために溶融樹脂を射出したとき、樹脂が金型の成形面に食い付くことがなく、従って、ヒケを小さくすることができると共に、面精度を向上させることができる。

本発明のミラー部材成形用金型によれば、ヒケが小さく、面精度が向上したミラー部材を簡単な構造で成形できると共に、加工が容易であり、成形可能な形状の制約もない金型とすることができる。

（実施の形態１）
図１は、ミラー部材を射出成形する金型の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線における射出成形時の断面図である。

この実施の形態の金型は図２に示すように、平板状のミラー部材１を成形するものであり、固定側入子２と、固定側入子２に対向した可動側入子３とを備え、型締めされることにより、成形のためのキャビティ４がこれらの間に形成されるようになっている。キャビティ４には、サイドゲート５を介してランナ６が連通しており、ランナ６、サイドゲート５を通じてキャビティ４内に溶融樹脂が充填される。

ミラー部材１は、反射面７と、反射面７の裏側の裏面８とを有するように成形されるものであり、固定側入子２が反射面７を成形し、可動側入子３が裏面８を成形するようになっている。反射面７を成形するため、固定側入子２には第１の成形面２ａが形成されており、裏面８を成形するため、可動側入子３には第２の成形面３ａが第１の成形面２ａと対向するように形成されている。

ミラー部材１の反射面７は、光学面としての鏡面に形成されるものであり、このため第１の成形面２ａが鏡面となるように加工される。このためには、固定側入子２の第１の成形面２ａは、機械加工によって鏡面仕上げされる。

ミラー部材１の裏面８は、光学面として使用される面ではないが、この裏面８は鏡面或いは鏡面に近い鏡面状に形成される。このため、第２の成形面３ａは、鏡面状に加工される。第２の成形面３ａを鏡面状に加工するためには、第２の成形面３ａを機械加工しても良く、機械加工によることなく手作業による研磨であっても良い。ミラー部材１の裏面８が光学的に使用されないことから、裏面８は面粗さを満足していれば、ウネリがあっても良いためである。

ミラー部材１の裏面８及びその成形を行う第２の成形面３ａの表面としては、面粗さＲａが０．２μｍ以下、好ましくはＲａが０．１μｍ以下、さらに好ましくはＲａが０．０５μｍとなるように設定される。

この実施の形態において、成形用樹脂としては、熱可塑性樹脂が使用される。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、ポリアリレート、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー等を選択することができる。なお、シクロオレフィンポリマーとしては、商品名「ゼオネックス４８０Ｓ」（日本ゼオン（株）製）を使用することができる。

この実施の形態において、型締め状態の固定側入子２及び可動側入子３に対し、溶融樹脂を射出して充填することによりミラー部材１の成形を行う。充填された溶融樹脂は、第１の成形面２ａ及び第２の成形面３ａの双方に接触するが、第１の成形面２ａが鏡面仕上げされると共に、第２の成形面３ａが鏡面状に加工されているため、溶融樹脂が固定側入子２及び可動側入子３のいずれにも食い付くことがなく、成形面２ａ、３ａの面精度を転写することができる。このため、ミラー部材１の反射面７及び裏面８の双方の面精度を向上させることができる。しかも、溶融樹脂が固定側入子２及び可動側入子３のいずれにも食い付くことがないため、ヒケが発生することがないか、発生しても実用上、問題のない小さなものとすることができる。これらにより、光学的に高精度のミラー部材１を成形することができる。

ミラー部材１の成形の後、ゲート部分を切断し、反射面７に対し、アルミニウム、銀、金、等の金属薄膜を蒸着やスパッタリング等により成膜することにより、光学的な反射鏡として用いることができる。このようなミラー部材１は、カメラのファインダーに用いるダハミラー、バーコードスキャナの凹面反射鏡、その他の各種反射鏡や光沢的な美感を要する製品に好適に使用することができるものである。

このような実施の形態では、ミラー部材１の成形に際して、加圧ガスが不要となるため、加圧ガスを導入するための構造が不要となり、金型の構造を簡単とすることができる。従って、金型の加工が容易であり、しかも成形形状の制約もない金型とすることができる。

なお、この実施の形態では、ミラー部材１の裏面を鏡面に形成することが可能である。これにより、ミラー部材１の反射面７を第１の反射面とすると共に、裏面８を第２の反射面とすることが可能となる。

さらに、この実施の形態では、ミラー部材１の成形について説明したが、これに限らず、表面に光沢的な美感を有する成形品の成形に対しても同様に適用することが可能である。この場合には、成形品の表面に金属薄膜を施す必要はないものである。

（実施の形態２）
図３〜図６は、本発明のミラー部材をポリゴンミラー１１に適用したものであり、図３はポリゴンミラー１１の斜視図、図４は平面図、図５は底面図、図６は図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。

この実施の形態のポリゴンミラー１１は、バーコードスキャナ、レーザビームプリンタ、車両用光学スキャナ等の光学機器に用いられるものである。ポリゴンミラー１１は、上部の取付面１２と、取付面１２から斜め下方に延びる反射面１３とを有している。取付面１２は、平面から見て六角形に成形されており、反射面１３は六角形の各辺から斜め下方に延びるように連設されている。なお、取付面１２には、回転体（図示省略）への取り付けを行うための取付孔１４が貫通状に形成されるものである。

それぞれの反射面１３の外面に対しては、アルミニウム、金、銀、等の金属薄膜を蒸着等により成膜する。これにより、それぞれの反射面１３が光の反射を行うことができる。この光の反射を行うため、反射面１３は鏡面となるように成形される。

このような反射面１３のそれぞれに対しては、裏面１５が対応している。裏面１５は、鏡面或いは鏡面に近い鏡面状となるように成形されるものである。このため、裏面１５は、面粗さＲａが０．２μｍ以下、好ましくはＲａが０．１μｍ以下、さらに好ましくはＲａが０．０５μｍとなるように成形される。

また、反射面１３と裏面１５との間の肉厚は、１〜３ｍｍ、好ましくは１．５〜２．５ｍｍとなるように設定される。さらに、この肉厚の変化率（最も厚い部分と薄い部分との間の変化率）としては、±３０％以内、より好ましくは±１５％以内の均肉となるように設定されるものである。ポリゴンミラー１１を成形する金型のキャビティ、成形面等は、以上の条件を満足するように加工されるものであり、このため反射面１３及び裏面１５を成形する成形面の面粗さがこれらに対応するように加工される。

ポリゴンミラー１１は、実施の形態１で例示した熱可塑性樹脂を溶融状態で金型内に射出することにより成形される。射出された溶融樹脂は、反射面１３を成形する成形面及び裏面１５を成形する成形面のいずれにも食い付くことなく成形されるため、反射面１３にヒケが発生しないか、発生しても問題のない小さなものとすることができる。また、面精度も優れたものとすることができる。

さらに、この実施の形態では、反射面１３及び裏面１５の間の肉厚が均肉となっているためヒケが生じにくくなり、しかも成形の際の保持圧力が均一に作用するため面精度が良好なポリゴンミラー１１とすることができる。

本発明の実施の形態１における金型の平面図である。 金型の断面を示す図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態２のポリゴンミラーを示す斜視図である。 実施の形態２のポリゴンミラーを示す平面図である。 実施の形態２のポリゴンミラーを示す底面図である。 図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。 金型によってミラー部材を射出成形する状態の断面図である。

符号の説明

１ ミラー部材
２ 固定側入子
２ａ 第１の成形面
３ 可動側入子
３ａ 第２の成形面
７ 反射面
８ 裏面
１１ ポリゴンミラー
１３ 反射面
１５ 裏面

Claims (4)

1. 射出成形によって成形されるミラー部材であって、
   光学面としての鏡面が形成されている面部の裏面が鏡面状に形成されていることを特徴とするミラー部材。
2. 上記ミラー部材がポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１記載のミラー部材。
3. 射出成形によって成形されるミラー部材であって、
   光を反射するための鏡面に形成された反射面と、
   反射面の裏面であって、鏡面に形成された面と、を備えていることを特徴とするミラー部材。
4. ミラー部材を合成樹脂によって成形するための金型であって、
   光学面としての鏡面を形成するための第１の成形面と、
   第１の成形面と対向し、表面が鏡面状に形成された第２の成形面と、を備えていることを特徴とするミラー部材成形用金型。

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