JP4227712B2 - 熱可塑性樹脂製の光学的反射部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鏡面性に極めて優れた矩形平面状の光学的反射面を有する熱可塑性樹脂製の光学的反射部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば複写機やレーザビームプリンターに代表されるデジタル機器に使用されている光走査反射鏡といった光学的反射部材は、従来、ガラスを用いて作製されてきたが、コストダウンや軽量化、要求される機能性の向上による形状自由度の観点から、熱可塑性樹脂製への移行が進みつつある。
【０００３】
一般に、熱可塑性樹脂製の成形品を製造する方法として、キャビティが設けられた金型を使用し、一定温度に保たれた金型のキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出、充填し、キャビティ内のかかる熱可塑性樹脂を冷却、固化させる射出成形法が用いられている。しかしながら、光学的反射部材のような、（１）肉厚の成形品、（２）偏肉部を有する成形品、あるいは、（３）長尺の成形品、を成形する場合、（１）、（２）においては成形品の厚肉部と薄肉部との間に相当する部分において、（３）においては中央部と端部に相当する部分において、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の冷却速度に差が生じる結果、成形品に歪みが発生し易い。それ故、高い鏡面性を有するキャビティの金型面を高い精度にて成形品に転写する、即ち、鏡面性転写精度を高めることが難しいという問題がある。
【０００４】
この種の成形品の成形方法において鏡面性転写精度を向上させるために、従来より、例えば、以下に説明する方策が採られている。
【０００５】
［Ａ］ 射出圧縮成形法
［Ｂ］ 熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔ_g以上に加熱された金型のキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出、充填した後、ゲート部を封止し、熱変形温度以下までキャビティ内の熱可塑性樹脂を徐冷して、キャビティ内の樹脂圧が０Ｐａ（０ｋｇ／ｃｍ²−Ｇ）となった時点で成形品を取り出す成形方法（特開昭６４−３８４２１号公報参照）
［Ｃ］ ほぼ最終形状に前加工した樹脂母材を、別の金型で母材樹脂のガラス転移温度Ｔ_g以上に再度加熱し、熱変形温度以下まで徐冷する成形方法（特開平４−１６３１１９号公報参照）
［Ｄ］ キャビティに設けられた対向する２つの金型面の材質や表面粗さを変え、且つ、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填する直前に溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出を終了し、保圧を加えることなくキャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化させることにより、光学的反射部材の光学的反射面を形成すべき金型面の熱可塑性樹脂に対する密着性を他方の金型面より高くする方法（特公平６−９８６４２号公報や特開平３−１５１２１８号公報参照）
［Ｅ］ 光学的反射部材の光学的反射面を形成すべきキャビティの金型面を熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に維持する一方、他の金型面を冷却することによって、熱可塑性樹脂のヒケを他の金型面に集中的に発生させる成形方法（成形加工学会'９４予稿集Ｐ２３７〜Ｐ２４０参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、［Ａ］の方法においては、光学的反射部材の形状の大きさや偏肉の分布によっては、十分な鏡面性転写精度を得難い。［Ｂ］及び［Ｃ］の方法においては、徐冷を行うので成形サイクルが長くなり、生産性が低下してしまう。また、生産性を向上させるためには、充填・徐冷・取り出しの各工程が連続的に処理可能な別工程や、鏡面精度の高い金型を複数個必要とするといった経済的な問題がある。［Ｄ］の方法においては、キャビティの各金型面（転写面及び粗面）を構成する金型の部分の材質あるいは使用する熱可塑性樹脂によっては密着力が逆転し、光学的反射部材の光学的反射面を形成すべき金型面と接する熱可塑性樹脂の部分にヒケが生じてしまう。更には、溶融熱可塑性樹脂の充填を止めるタイミングがずれると、溶融熱可塑性樹脂と金型面の密着性の関係が逆転し、光学的反射部材の光学的反射面を形成すべき金型面と接する熱可塑性樹脂の部分にヒケが生じたり、キャビティを充填すべき溶融熱可塑性樹脂の量が不足してしまう。［Ｅ］の方法においては、金型温度差により光学的反射部材に反りが発生してしまう等の安定性の問題点がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、鏡面性に非常に優れた矩形平面状の光学的反射面を有する熱可塑性樹脂製の光学的反射部材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の光学的反射部材は、矩形平面状の光学的反射面を有し、該矩形平面状の光学的反射面は突起部によって囲まれた熱可塑性樹脂製の光学的反射部材であって、該光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分には、加圧流体を導入することによって中空部が形成されており、突起部を構成する光学的反射部材の部分の一部分には、光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分に形成された中空部から延在する中空部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の光学的反射部材は、例えば、光学的反射面を形成するための金型面を有するキャビティが設けられた射出成形用の金型を使用し、
（イ）溶融熱可塑性樹脂を該キャビティ内に射出する工程と、
（ロ）キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂中に加圧流体を導入し、光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分に中空部を形成し、且つ、突起部を構成する光学的反射部材の部分の一部分に、光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分に形成された中空部から延在する中空部を形成する工程と、
（ハ）キャビティ内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間、中空部内の圧力を所望の圧力範囲に保持する工程と、
（ニ）中空部内の加圧流体を除去した後、金型を開き、光学的反射部材を取り出す工程、
から成る製造方法によって製造することができる。尚、本発明の光学的反射部材を製造するためのかかる製造方法を、以下、便宜上、光学的反射部材製造方法と呼ぶ場合がある。
【００１０】
本発明の熱可塑性樹脂製の光学的反射部材（以下、単に本発明の光学的反射部材と呼ぶ場合がある）においては、矩形平面状の光学的反射面は突起部によって囲まれており、突起部を構成する光学的反射部材の部分（突起部構成部分と呼ぶ場合がある）の一部分に、光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分（光学的反射面構成部分と呼ぶ場合がある）に形成された中空部から延在する中空部を形成するので、特に、突起部近傍の光学的反射面構成部分における光学的反射面の鏡面性が低下することを確実に防止でき、光学的反射面構成部分に面した突起部の側面を高い面精度に維持することができる。尚、突起部を設けない場合、光学的反射面構成部分の一部分にしか中空部を形成できないし、突起部によって光学的反射面を保護することができなくなる。また、本発明の光学的反射部材においては、光学的反射面構成部材の部分に中空部が形成されているので、即ち、光学的反射部材の成形時、光学的反射面構成部分における熱可塑性樹脂の収縮を、加圧流体の導入によって形成された中空部が抑制するので、光学的反射面の全域に亙って鏡面性に非常に優れた光学的反射部材を得ることができる。
【００１１】
本発明の光学的反射部材においては、光学的反射面を含む仮想平面で光学的反射部材を切断したときの光学的反射部材の外形形状は矩形であり、矩形平面状の光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った突起部を構成する光学的反射部材の部分の幅をＷ₁、光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った突起部を構成する光学的反射部材の部分の一部分に形成された中空部の長さをＷ₂としたとき、０．０１≦Ｗ₂／Ｗ₁≦０．８、好ましくは０．０１≦Ｗ₂／Ｗ₁≦０．５を満足することが望ましい。Ｗ₂／Ｗ₁の値が上記の範囲の下限を満足することによって、突起部近傍の光学的反射面構成部分における光学的反射面にヒケが発生することを一層確実に防止でき、一方、上記の範囲の上限を満足することによって、突起部の強度を保持することができる。更には、矩形平面状の光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った光学的反射部材の幅をＷ₀としたとき、０．１≦Ｗ₁／Ｗ₀≦０．３、好ましくは０．１≦Ｗ₁／Ｗ₀≦０．２５、一層好ましくは０．１≦Ｗ₁／Ｗ₀≦０．２を満足することが望ましい。Ｗ₁／Ｗ₀の値が上記の範囲の下限を満足することによって、突起部近傍の光学的反射面構成部分における光学的反射面にヒケが発生することを一層確実に防止できる。Ｗ₁／Ｗ₀の値が上記の範囲の上限を満足しないと、光学的反射面の光学的反射部材を占める割合が小さくなりすぎ、実用的でなくなる。また、光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分の厚さをｔ₀としたとき、１≦ｔ₀／Ｗ₁≦１０、好ましくは２≦ｔ₀／Ｗ₁≦５、一層好ましくは２≦ｔ₀／Ｗ₁≦４を満足することが望ましい。
【００１２】
本発明の光学的反射部材においては、矩形平面状の光学的反射面の長辺の長さをＬ₁、短辺の長さをＬ₂としたとき、Ｌ₁／Ｌ₂の値は本質的に任意であるが、実用的には、また、本発明の光学的反射部材の特徴を生かすといった観点から、Ｌ₁／Ｌ₂≧２、好ましくはＬ₁／Ｌ₂≧３、一層好ましくはＬ₁／Ｌ₂≧４を満足することが望ましい。
【００１３】
光学的反射部材製造方法においては、工程（ハ）における所望の圧力範囲は、ゲージ圧で、１×１０⁵Ｐａ（１ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）以上５×１０⁶Ｐａ（５×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）以下、より好ましくは、ゲージ圧で、１．２×１０⁵Ｐａ（１．２ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）以上４×１０⁶Ｐａ（４×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）以下、一層好ましくは、ゲージ圧で、２．０×１０⁵Ｐａ（２．０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）以上２．５×１０⁶Ｐａ（２．５×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）以下とすることが望ましい。光学的反射面構成部分及び突起部構成部分の一部分に中空部を形成したとき、かかる光学的反射面構成部分及び突起部構成部分における熱可塑性樹脂の収縮を、加圧流体の導入によって形成された中空部側で担うに足りる圧力に中空部内を保持すれば十分であるが故に、この程度の比較的低圧の所望の圧力範囲に中空部内の圧力を保持すればよい。所望の圧力範囲（以下、ゲージ圧を意味する）が１×１０⁵Ｐａ以上ならば、光学的反射面構成部分及び突起部構成部分の一部分に中空部を確実に形成することができる。一方、所望の圧力範囲を５×１０⁶Ｐａ以下とすることによって、光学的反射面を形成するための金型面に対してキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂を中空部から押し付ける圧力が、熱可塑性樹脂の収縮を担う圧力を越える過剰の圧力となることが少なく、光学的反射部材に残留応力が発生し難く、また、金型からの光学的反射部材の離型が問題となることが少ない。以上の結果として、光学的反射部材の光学的反射面の鏡面性を損なうことが少なくなる。
【００１４】
光学的反射部材製造方法において、工程（ハ）における所望の圧力範囲を、（Ａ）キャビティ内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間、中空部内を加圧する加圧流体の圧力によって制御してもよいし、（Ｂ）工程（ロ）において導入された加圧流体の体積によって制御してもよいし、（Ｃ）金型に可動コアを更に備え、可動コアの位置制御によって制御してもよい。（Ｃ）の方法においては、具体的には、可動コアの動きによって光学的反射部材の体積、更には、中空部の体積を増加させる。
【００１５】
本発明の光学的反射部材においては、光学的反射面を形成するための金型面を有するキャビティが設けられた射出成形用の金型を使用し、キャビティ内で成形された光学的反射部材の光学的反射面と、光学的反射面を形成するための金型面との間には、光学的反射面１０ｍｍ²当たり１μｍ以下の隙間しか存在しないことが好ましい。
【００１６】
本発明の光学的反射部材において、突起部を構成する光学的反射部材の部分が占める体積（突起部構成部分の体積、及び、突起部構成部分の一部分に形成された中空部の体積の合計）は、光学的反射部材の体積（光学的反射面構成部分の体積、かかる部分に形成された中空部の体積、突起部構成部分の体積、及び、かかる部分の一部分に形成された中空部の体積の合計）の１〜３０％、好ましくは１〜１５％であることが望ましい。
【００１７】
本発明の光学的反射部材においては、光学的反射面の反り率Ｗは１×１０^-3以下（０．１％以下）であることが好ましい。尚、光学的反射面の反り率Ｗとは、光学的反射面の縁部の任意の２点を結ぶ線分（長さＬ）を想定し、かかる線分に沿って、線分から光学的反射面までの距離（Ｄ）を測定し、距離の最大値をＤ_MAXとしたとき、以下の式で表すことができる。任意の線分に対してこの反り率Ｗ（Ｌ）が１×１０^-3以下であるとき、「光学的反射面の反り率は１×１０^-3以下である」とする。
【００１８】
［数１］
Ｗ（Ｌ）＝Ｄ_MAX／Ｌ
【００１９】
光学的反射部材製造方法にて使用される金型において、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出するための樹脂射出部（所謂、ゲート部）は、光学的反射面を形成するための金型面以外の金型の部分であれば、特に位置的な制限無く設けることができる。尚、金型の構造に依っては、例えば矩形形状の光学的反射部材の製造時、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂が、光学的反射面の短辺側から長辺方向に向かって流動するように、樹脂射出部を金型に配設することが望ましい。
【００２０】
光学的反射部材製造方法にて使用される金型において、加圧流体導入部も、光学的反射面を形成するための金型面以外の金型の部分であれば、特に位置的な制限無く設けることができる。具体的には、加圧流体導入部を、樹脂射出部の近傍に配置してもよいし、樹脂射出部から離して配置してもよいし、樹脂射出部内に配置してもよい。また、加圧流体導入部の数に制限はない。
【００２１】
使用する加圧流体は、常温及び常圧で気体の物質であり、使用する熱可塑性樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、空気、炭酸ガス、ヘリウム等が挙げられるが、安全性及び経済性を考慮すると、窒素ガスやヘリウムガスが好ましい。キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂への加圧流体の導入開始時期は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出開始から０．１秒乃至２５秒とすることが好ましい。加圧流体の導入開始時期の下限は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内へ射出しながら、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂中へ加圧流体を導入する場合に、導入された加圧流体がキャビティの溶融熱可塑性樹脂を吹き飛ばすことがなくなるような時期とすればよい。一方、加圧流体の導入開始時期が２５秒を越えると、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の固化によって所望の中空部が形成できず、光学的反射面にヒケが生じ、光学的反射面の鏡面性を損なう場合がある。キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂への加圧流体の導入開始の時期は、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出中、射出完了と同時、射出完了後のいずれであってもよい。
【００２２】
キャビティ内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂の体積は、所望の光学的反射部材を成形できる体積であればよく、光学的反射部材内での中空部の占める体積等に依存する。即ち、キャビティ内に射出すべき溶融熱可塑性樹脂の体積は、キャビティを完全に充満する体積としてもよいし、キャビティを完全には充満しない体積としてもよい。また、所望に応じ、余剰の溶融熱可塑性樹脂がキャビティから流入するオーバーフロー部をキャビティに連通して金型に設け、光学的反射面の全域を中空部とすることも可能である。
【００２３】
本発明の光学的反射部材を構成する熱可塑性樹脂は、如何なる熱可塑性樹脂であってもよく、ポリカーボネート樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等のスチレン系樹脂；ＰＭＭＡ樹脂等のメタクリル系樹脂；ポリオキシメチレン（ポリアセタール）樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ等のポリアミド系樹脂；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、又は、これらの熱可塑性樹脂の少なくとも２種類以上の樹脂から成るポリマーアロイを挙げることができる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエステル系樹脂、及び、ポリカーボネート樹脂／ポリエステル系樹脂のポリマーアロイ樹脂組成物から構成された群から選択された熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
【００２４】
ポリカーボネート樹脂としては、芳香族ポリカーボネートを使用するのが望ましい。具体的には、２，２ビス（４−ヒドキシフェニル）−プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパンで例示される二価のフェノール系化合物の一種以上と、ホスゲンで例示されるカーボネート前駆体とから、公知の方法によって得られる重合体が例示できる。特に、本発明の光学的反射部材においては、高剛性、透明性のほか、耐熱性及び耐衝撃性の要求から、２５゜Ｃにおけるメチレンクロライド溶融粘度より換算した粘度平均分子量１５０００〜３００００の芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。
【００２５】
本発明の光学的反射部材を構成する熱可塑性樹脂には、任意の色調を与えるため、染料を配合することもできる。例えば、アゾ系染料、シアニン系染料、キノリン系染料、ペリレン系染料など通常熱可塑性樹脂の着色に使用されているものから選ぶことができる。配合量は、例えば透明性を損なわない範囲で適宜選択すればよい。また、本発明の目的を損なわない範囲で、例えば安定剤、離型剤、紫外線吸収剤の有効発現量を熱可塑性樹脂に配合してもよい。
【００２６】
本発明の光学的反射部材においては、光学的反射面の表面に光学的反射膜が設けられていてもよい。また、光学的反射部材製造方法においては、工程（ニ）の後、光学的反射面の表面に光学的反射膜を形成してもよい。光学的反射膜の厚さは、光を効果的に反射できる厚さであれば良く、少なくとも５０ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍ、更に好ましくは、１００ｎｍ〜３００ｎｍとすることが望ましい。尚、５０ｎｍ未満では、反射率が十分ではなくなる場合があり、一方、５００ｎｍを越えると光学的反射面の表面平滑性が低下し、鏡面性に問題が生じることがある。
【００２７】
光学的反射膜を構成する材料として、例えば、金、白金、銀、クロム、ニッケル、リンニッケル、アルミニウム、銅、ベリウム、ベリウム銅、亜鉛等の金属、又は、これらの金属化合物、合金を挙げることができる。成膜方法として、
（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法
（ｂ）プラズマ蒸着法
（ｃ）２極スパッタ法、直流スパッタ法、直流マグネトロンスパッタ法、高周波スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、バイアススパッタ法等の各種スパッタ法
（ｄ）ＤＣ(direct current)法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法
を挙げることができる。反射率とコストの観点からは、アルミニウムを真空蒸着することによって得られるアルミニウム蒸着膜から光学的反射膜を構成することが最も好ましい。
【００２８】
こうして得られた本発明の光学的反射部材は、鏡面性、寸法精度、軽量性、安全性、耐久性、経済性が強く要求される、電気電子部品、自動車部品、医療用、保安用、建材用、家庭用品など多くの用途に好適な光学的反射部材である。本発明の光学的反射部材の一形態として鏡（ミラー）を挙げることができる。より具体的には、カメラ用ダハミラー、複写機用光学系ミラー、レーザビームプリンター用ポリゴンミラー等の光学系ミラーを例示することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、図面を参照して、好ましい実施例に基づき本発明を説明する。尚、実施例及び比較例において製造すべき熱可塑性樹脂製の光学的反射部材を、レーザビームプリンター用の光学反射ミラーとした。原則として、光学的反射部材は、矩形平面状の光学的反射面を有し、矩形平面状の光学的反射面は突起部によって囲まれている。ここで、光学的反射面を含む仮想平面で光学的反射部材を切断したときの光学的反射部材の外形形状は矩形であり、矩形平面状の光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った突起部を構成する光学的反射部材の部分の幅Ｗ₁を２ｍｍとした。また、矩形平面状の光学的反射面の長辺の長さＬ₁を２３３ｍｍ、短辺の長さＬ₂を１０ｍｍとした。更には、光学的反射部材の外形寸法に関しては、矩形平面状の光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った光学的反射部材の幅Ｗ₀を１４ｍｍとし、矩形平面状の光学的反射面の長辺と平行な方向に沿った光学的反射部材の長さを２９０ｍｍとした。Ｗ₁／Ｗ₀＝０．１４である。また、光学的反射面構成部分の厚さｔ₀を６ｍｍとした。尚、光学的反射面の平面精度の測定を、１０ｍｍ直径のオプティカルフラットを用いた干渉縞を評価することによって行った。測定部位を光学的反射面の中央部とした。評価結果は、観察された干渉縞が５本以下の場合を「◎」印、干渉縞が６本以上１０本以下の場合を「○」印、干渉縞が１１本以上２０本以下の場合を「△」印、干渉縞が２１本以上の場合を「×」印で表した。
【００３０】
この光学的反射部材１０の長辺方向の模式的な側面図を図１の（Ａ）に示し、光学的反射部材１０の短辺の二等分線を含む垂直面で光学的反射部材１０を切断したときの模式的な断面図を図１の（Ｂ）に示し、光学的反射部材１０の短辺方向の模式的な断面図（図１の（Ａ）の線Ｃ−Ｃに沿った模式的な断面図）を図１の（Ｃ）に示す。
【００３１】
光学的反射部材１０は、矩形平面状の光学的反射面１２を１つ（１面）有しており、光学的反射部材１０の光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分（光学的反射面構成部分）１１には、加圧流体を導入することによって中空部１４が形成されている。また、矩形平面状の光学的反射面１２は突起部１３によって囲まれている。更には、突起部１３を構成する光学的反射部材の部分（突起部構成部分）の一部分１３Ａには、光学的反射面構成部分１１に形成された中空部１４から延在する中空部１５が形成されている。一方、光学的反射部材１０の光学的反射面構成部分１１の右手側の突起部１３の更に右手側には、溶融熱可塑性樹脂が射出された跡（樹脂射出部の跡）１６、及び加圧流体が導入された跡（加圧流体導入部の跡）１７が残っている。
【００３２】
（実施例１）
実施例１においては、図２に模式的な断面図を示す射出成形用の金型２０を備えた射出成形機を用いた。尚、加熱シリンダー２６を除き、射出成形機を構成する要素の図示を省略した。金型２０は、キャビティ２４を有し、光学的反射面１２を形成するための金型面を構成する入れ子２３を有する固定金型部２１と、可動金型部２２から構成されている。固定金型部２１と可動金型部２２とを型締めしたとき、キャビティ２４が形成される。金型２０には、キャビティ２４に開口した樹脂射出部２５が設けられており、この樹脂射出部２５は加熱シリンダー２６と連通している。また、加圧流体導入部２７が樹脂射出部２５内に配設されており、加圧流体導入部２７の一端は樹脂射出部２５内に開口している。一方、加圧流体導入部２７の他端は加圧流体源２８に接続されている。加圧流体導入部２７の他端と加圧流体源２８との間には逆止弁（図示せず）が配設されており、中空部の加圧流体が加圧流体源２８方向に向かって逆流しない構成となっている。樹脂射出部２５は、光学的反射部材１０の光学的反射面構成部分１１以外の光学的反射部材の部分を形成するためのキャビティの部分に溶融熱可塑性樹脂を射出するように、金型に配設されている。即ち、樹脂射出部（ゲート部）２５の近傍の金型面によっては光学的反射面は形成されない。入れ子２３、固定金型部２１及び可動金型部２２を、ステンレススチール系材料から作製した。入れ子２３の金型面の表面粗さＲ_yを０．０１μｍとした。尚、表面粗さＲ_yの測定は、ＪＩＳ
Ｂ０６０１に準じた。
【００３３】
尚、実施例１においては、射出成形機として住友重機械工業製ＳＨ−１００射出成形機を用い、加熱シリンダー２６を２８０゜Ｃに加熱し、金型温度を１２０゜Ｃとした。また、熱可塑性樹脂として、射出成形用の熱可塑性樹脂である粘度平均分子量２１５００のポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、商品名ユーピロンＳ−３０００Ｒ）を使用した。加圧流体として窒素ガスを用いた。
【００３４】
そして、実施例１においては、熱可塑性樹脂を加熱シリンダー２６内に供給し、加熱シリンダー２６内で混練可塑化して溶融させた後、金型２０のキャビティ２４内に樹脂射出部２５を介して溶融熱可塑性樹脂３０を射出した。溶融熱可塑性樹脂３０の射出中の状態を、模式的に図３に示す。射出時間を１秒とし、射出した溶融熱可塑性樹脂の体積をキャビティ２４の体積の８０％とした。そして溶融熱可塑性樹脂のキャビティ２４内への射出完了と同時に、キャビティ２４内の溶融熱可塑性樹脂３０中に加圧流体を加圧流体導入部２７から導入し、以て、光学的反射部材１０の光学的反射面構成部分１１に中空部１４を形成し、突起部構成部分の一部分１３Ａに、光学的反射面構成部分１１に形成された中空部１４から延在する中空部１５を形成した（図４参照）。キャビティ２４内の溶融熱可塑性樹脂３０中に加圧流体を導入する際の加圧流体の圧力を、ゲージ圧で３．７×１０⁶Ｐａ（３．７×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）とした。
【００３５】
その後、保圧操作を行うこと無く、キャビティ２４内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間（溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出完了から４０秒の間）、中空部１４，１５内の圧力を、加圧流体導入部２７を介して中空部１４，１５内を加圧する加圧流体の体積によって制御し、２．０×１０⁶Ｐａ（２．０×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）に保持した。その後、中空部１４，１５内の加圧流体を、加圧流体導入部２７を介して大気中に放出し、金型を開き、光学的反射部材１０を取り出した。こうして得られた光学的反射部材１０において、中空部１４の体積は光学的反射部材１０の体積の２０％であり、突起部構成部分が占める体積は、光学的反射部材１０の体積の５％であった。また、突起部構成部分の一部分１３Ａに形成された中空部１５の長さ（矩形平面状の光学的反射面１２の短辺と平行な方向に沿った長さ）Ｗ₂は、０．２ｍｍであった。即ち、Ｗ₁＝２ｍｍであるが故に、Ｗ₂／Ｗ₁＝０．１となった。キャビティ２４内で成形された光学的反射部材１０の光学的反射面１２と、光学的反射面１２を形成するための入れ子２３の金型面との間には、光学的反射面１０ｍｍ²当たり１μｍ以下の隙間しか存在しなかった。
【００３６】
このようにして得られた光学的反射部材１０の光学的反射面１２の平面精度を下記の表１に示し、図１の（Ａ）の「Ｘ₁」点と「Ｘ₂」点を結ぶ線分Ｌ₀を基に測定した反り率を下記の表２に示す。以下の実施例及び比較例においても、反り率の測定を同様とした。
【００３７】
成形した光学的反射部材１０の光学的反射面１２に、真空蒸着法によってアルミニウム蒸着膜を１２０ｎｍ成膜して、ミラーを作製した。その結果、光学的反射部材１０は、通常のガラス製ミラーと同等の素晴らしい写像性（鏡面性）を有しており、被写体が鮮明に映し出された。
【００３８】
（実施例２）
キャビティ２４内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間（溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出完了から４０秒の間）、中空部１４，１５内の圧力を、加圧流体導入部２７を介して中空部１４，１５内を加圧する加圧流体の体積によって制御し、４．８×１０⁶Ｐａ（４．８×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）に保持した以外は、実施例１と同様の方法に基づき、熱可塑性樹脂製の光学的反射部材を作製した。このようにして得られた光学的反射部材の光学的反射面の平面精度を下記の表１に示し、反り率を下記の表２に示す。
【００３９】
（実施例３）
キャビティ２４内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間、中空部１４，１５内の圧力を所望の圧力範囲に保持するが、実施例３においては、かかる所望の圧力範囲を、キャビティ２４内の溶融熱可塑性樹脂中に加圧流体を導入した際の加圧流体の圧力によって制御した。
【００４０】
具体的には、実施例３においては、熱可塑性樹脂を加熱シリンダー２６内に供給し、加熱シリンダー２６内で混練可塑化して溶融させた後、金型２０のキャビティ２４内に樹脂射出部２５を介して溶融熱可塑性樹脂３０を射出した。射出時間を１秒とし、射出した溶融熱可塑性樹脂の体積をキャビティ２４の体積の８０％とした。そして溶融熱可塑性樹脂のキャビティ２４への射出完了と同時に、キャビティ２４内の溶融熱可塑性樹脂３０中に加圧流体を加圧流体導入部２７から導入し、以て、光学的反射部材１０の光学的反射面構成部分１１に中空部１４を形成し、突起部構成部材の部分の一部分１３Ａに、光学的反射面構成部分１１に形成された中空部１４から延在する中空部１５を形成した。キャビティ２４内の溶融熱可塑性樹脂３０中に加圧流体を導入する際の加圧流体の圧力を、ゲージ圧で２．０×１０⁶Ｐａ（２．０×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）とした。
【００４１】
その後、キャビティ２４内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間（溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出完了から４０秒の間）、中空部１４，１５内の圧力を、中空部１４，１５内へ導入された加圧流体の圧力によって制御した。金型を開く直前の中空部１４，１５内の圧力は、ゲージ圧で２．０×１０⁶Ｐａ（２．０×１０ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）であった。その後、中空部１４，１５内の加圧流体を、加圧流体導入部２７を介して、大気中に放出し、金型を開き、光学的反射部材１０を取り出した。こうして得られた光学的反射部材１０において、中空部１４の体積は光学的反射部材１０の体積の２０％であった。また、突起部構成部分の一部分１３Ａに形成された中空部１５の長さ（矩形平面状の光学的反射面１２の短辺と平行な方向に沿った長さ）Ｗ₂は、０．２５ｍｍであった。即ち、Ｗ₁＝２ｍｍであるが故に、Ｗ₂／Ｗ₁＝０．１２５となった。
【００４２】
（実施例４）
キャビティ２４内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間、中空部１４，１５内の圧力を所望の圧力範囲に保持するが、実施例４においては、金型２０には、入れ子２３の代わりに可動コア２９が更に備えられ、この可動コア２９に光学的反射面を形成するための金型面が設けられ、かかる所望の圧力範囲を、可動コア２９の位置制御によって制御する。
【００４３】
具体的には、図５に模式的な断面図に示すように、例えば油圧シリンダー（図示せず）で可動させることができる可動コア２９を固定金型部２１に配設すればよい。そして、光学的反射部材の成形においては、型締め時、成形すべき光学的反射部材の体積（Ｖ_M）よりもキャビティ２４の体積（Ｖ_C）が小さくなるように、固定金型部２１と可動金型部２２とを型締めし、且つ、キャビティ内における可動コア２９の配置位置を制御する。そして、キャビティ（体積：Ｖ_C）２４内に溶融熱可塑性樹脂を射出し、更に、キャビティ２４内の溶融熱可塑性樹脂中に加圧流体を導入して、光学的反射部材１０の光学的反射面構成部分１１に中空部１４を形成し、突起部構成部分の一部分１３Ａに、光学的反射面構成部分１１に形成された中空部１４から延在する中空部１５を形成する。その後、図示しない油圧シリンダーの作動によって可動コア２９を移動させて、成形すべき光学的反射部材の体積（Ｖ_M）まで、キャビティ２４の体積を、段階的に、あるいは連続的に、あるいは一気に増加させる。こうして、キャビティ２４内の熱可塑性樹脂が固化、冷却するまでの間、中空部１４，１５内の圧力を所望の圧力範囲に保持する。
【００４４】
（比較例１）
比較例１においては、加圧流体の導入を行わず、中空部が形成されない光学的反射部材を成形した。具体的には、実施例１と同じ射出成形機、金型、熱可塑性樹脂を使用した、そして、熱可塑性樹脂を加熱シリンダー２６内に供給し、加熱シリンダー２６内で混練可塑化して溶融させた後、金型２０のキャビティ２４内に樹脂射出部２５を介して溶融熱可塑性樹脂を射出した。射出時間を１秒とし、射出した溶融熱可塑性樹脂の体積をキャビティ２４の体積の１００％とした。溶融熱可塑性樹脂の射出完了後、加熱シリンダー２６側から保圧圧力を１×１０⁸Ｐａ（１×１０³ｋｇｆ／ｃｍ²−Ｇ）とした状態で４０秒間、保圧操作を行い、次いで、キャビティ２４内の熱可塑性樹脂を２０秒間、冷却、固化させた。その後、金型を開き、光学的反射部材を取り出した。このようにして得られた光学的反射部材の光学的反射面の平面精度を下記の表１に示し、反り率を下記の表２に示す。
【００４５】
（比較例２）
溶融熱可塑性樹脂の射出完了後、加熱シリンダー２６側から保圧操作を行わずにキャビティ２４内の熱可塑性樹脂を冷却、固化させた以外は、比較例１と同様の方法で光学的反射部材を作製した。このようにして得られた光学的反射部材の光学的反射面の平面精度を下記の表１に示し、反り率を下記の表２に示す。キャビティ２４内で成形された光学的反射部材１０の光学的反射面１２と、光学的反射面１２を形成するための入れ子２３の金型面との間には、光学的反射面１０ｍｍ²当たり最大２０μｍの隙間が存在した。
【００４６】
（比較例３）
キャビティ２４内に射出した溶融熱可塑性樹脂の体積を、キャビティ２４の体積の９０％とし、光学的反射面構成部分の一部、及び突起部構成部分の一部にのみ中空部を形成した。即ち、中空部の形成を光学的反射面の中央部程度までとした。この点を除き、実施例１と同様の方法に基づき、熱可塑性樹脂製の光学的反射部材を作製した。このようにして得られた光学的反射部材の光学的反射面の平面精度を下記の表１に示し、反り率を下記の表２に示す。
【００４７】
（比較例４）
突起部の無い光学的反射部材を成形した。光学的反射部材の外形形状を矩形（長さ２９０ｍｍ、幅１０ｍｍ）とした。キャビティ２４内に射出した溶融熱可塑性樹脂の体積を、キャビティ２４の体積の８０％とし、光学的反射部材の部分の一部にのみ中空部を形成した。光学的反射面を構成する光学的反射部材の部分の大きさは、長さ約２３３ｍｍ、幅約１０ｍｍであった。光学的反射部材の外周部には中空部が形成されておらず、光学的反射部材の外周部は中実構造を有する。これらの点を除き、実施例１と同様の方法に基づき、熱可塑性樹脂製の光学的反射部材を作製した。このようにして得られた光学的反射部材の光学的反射面の平面精度を下記の表１に示し、反り率を下記の表２に示す。
【００４８】

【００４９】

【００５０】
以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例にて説明した射出成形機置や金型、使用した熱可塑性樹脂は例示であり、適宜変更することができる。また、光学的反射部材の構造や形状、寸法も例示であり、適宜設計変更することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、ミラーやリフレクターのように矩形形状の光学的反射面（鏡面）を有し、且つ、突起部が形成された、高精度の熱可塑性樹脂製の光学的反射部材を別工程や後工程を必要とせずに、安定した高品質にて、効率的、且つ、経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例にて成形した光学的反射部材の模式的な断面図である。
【図２】実施例及び比較例にて使用した射出成形機及び金型の模式的な断面図である。
【図３】本発明の光学的反射部材の製造方法を説明するための金型等の模式的な断面図である。
【図４】図３に引き続き、本発明の光学的反射部材の製造方法を説明するための金型等の模式的な断面図である。
【図５】実施例４にて使用した金型の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０・・・光学的反射部材、１１・・・光学的反射面構成部分、１２・・・光学的反射面、１３・・・突起部、１３Ａ・・・突起部を構成する光学的反射部材の部分の一部分、１４，１５・・・中空部、２０・・・射出成形用の金型、２１・・・固定金型部、２２・・・可動金型部、２３・・・入れ子、２４・・・キャビティ、２５・・・樹脂射出部、２６・・・加熱シリンダー、２７・・・加圧流体導入部、２８・・・加圧流体源、２９・・・可動コア、３０・・・溶融熱可塑性樹脂

Claims (8)

1. 矩形平面状の光学的反射面を有し、該矩形平面状の光学的反射面は突起部によって囲まれた熱可塑性樹脂製の光学的反射部材であって、
   該光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分の内部には、加圧流体を導入することによって中空部が形成されており、
   突起部を構成する光学的反射部材の部分の内部の一部分には、光学的反射面の全域を構成する光学的反射部材の部分の内部に形成された中空部から延在する中空部が形成されていることを特徴とする光学的反射部材。
2. 光学的反射面を含む仮想平面で光学的反射部材を切断したときの光学的反射部材の外形形状は矩形であり、矩形平面状の光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った突起部を構成する光学的反射部材の部分の幅をＷ₁、光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った突起部を構成する光学的反射部材の部分の内部の一部分に形成された中空部の長さをＷ₂としたとき、０．０１≦Ｗ₂／Ｗ₁≦０．８を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学的反射部材。
3. 矩形平面状の光学的反射面の短辺と平行な方向に沿った光学的反射部材の幅をＷ₀としたとき、０．１≦Ｗ₁／Ｗ₀≦０．３を満足することを特徴とする請求項２に記載の光学的反射部材。
4. 矩形平面状の光学的反射面の長辺の長さをＬ₁、短辺の長さをＬ₂としたとき、Ｌ₁／Ｌ₂≧２を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学的反射部材。
5. 突起部を構成する光学的反射部材の部分が占める体積は、光学的反射部材の体積の１〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の光学的反射部材。
6. 光学的反射面を形成するための金型面を有するキャビティが設けられた射出成形用の金型を使用し、キャビティ内で成形された光学的反射部材の光学的反射面と、光学的反射面を形成するための金型面との間には、光学的反射面１０ｍｍ²当たり１μｍ以下の隙間しか存在しないことを特徴とする請求項１に記載の光学的反射部材。
7. 光学的反射面の反り率は１×１０^-3以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学的反射部材。
8. 光学的反射面の表面には光学的反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学的反射部材。

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