KR20110130424A - 중공부를 형성한 반사 광학 소자 및 주사 광학 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지 경화 시의 수축에 수반하여 발생하는 휨의 영향을 완화시키고, 또한 이형 저항에 의한 경면의 왜곡의 발생을 억제함으로써, 높은 경면 정밀도를 갖는 수지제의 반사 광학 소자를 제공하고, 또한 상기 반사 광학 소자를 사용한 주사 광학 장치를 제공한다. 긴 판상의 기재부(3)와, 기재부(3)의 하나의 판면에 위치하는 경면부(2)와, 경면부(2)의 경면 이면의 기재부(3) 내부에 위치하는 중공부(4)를 갖고, 또한 중공부(4)를 경면부(2)보다 넓게 취함으로써, 경면부(2) 전체에 걸쳐, 수지의 경화에 수반하는 수축에 의해 발생하는 휨이나 수축을 완화시키고, 또한 경면부(2)의 판면을 판면 전체에 걸쳐 기재부(3)의 판면으로 돌출시킴으로써, 수지 수축에 수반하는 성형품에 의한 금형의 감싸기에 수반하는 이형 저항의 증대를 억제함으로써 이형 저항에 의한 경면부(2)의 왜곡의 발생을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

중공부를 형성한 반사 광학 소자 및 주사 광학 장치 {HOLLOW REFLECTING OPTICAL ELEMENT AND SCANNING OPTICAL DEVICE}

본 발명은 주사 광학 장치 및 화상 형성 장치 등에 사용되는 광학계를 구성하는 반사 광학 소자에 관한 것으로, 특히 소자 내부에 중공부가 형성된 수지제의 반사 광학 소자에 관한 것이다.

종래, 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치에 있어서, 감광체 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 레이저 주사 광학 장치는, 예를 들어 fθ 특성(폴리곤 미러 등에 의해 편향된 광 빔을 피주사면 상에 등거리 속도로 주사시키기 위한 특성)을 갖게 하는 광학 소자로서 긴 형상의 광학 소자가 사용되는 경우가 많은데, 이들 광학 소자는 특히 주사 방향으로 소정의 만곡을 고정밀도로 가짐으로써, 레이저 빔이 상기 광학 소자를 투과 혹은 반사함으로써, 레이저 빔의 광로를 조정, 예를 들어 주주사 속도의 조정을 행하고 있다.

이들 광학 소자로서 일반적으로는 유리제나 금속제, 또는 세라믹제의 것이 알려져 있고, 최근에는 성형의 용이함이나, 설계 자유도, 또는 비용 절감의 관점에서 수지제의 것이 사용되고 있다.

한편, 레이저 빔으로서, 최근에는 고정밀의 화상 기록이 가능한 것, 기록 밀도의 증대, 또한 수명이 길고 안정된 출력이 얻어지는 점에서 500㎚ 이하, 상세하게는 400㎚ 근방의 단파장 광원이 주목받고 있으며, 당해 광원으로부터 출사된 광의 광로를 조정하는 수단으로서 수지제 광학 소자의 이용이 요구되고 있다.

여기서, 하기 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 투과형의 굴절 광학 소자, 즉 투과형 렌즈를 사용하여 레이저 빔의 광로를 조정하는 주사 광학 장치를, 레이저 빔에 단파장 광원으로부터의 레이저광을 적용하고, 또한 상기 레이저 빔의 광로의 조정을 행하는 투과형 렌즈로서 수지제의 렌즈를 사용하는 구성으로 한 경우, 수지 내부를 단파장의 레이저 빔이 투과하게 되어, 수지제의 렌즈의 내후성이 과제로 된다.

따라서, 본 발명자는 상기 내후성의 과제를 해결하는 방법으로서, 레이저 빔의 광로를 조정하는 수단으로 레이저 빔을 투과시키는 투과형 렌즈, 즉 투과형의 굴절 광학 소자를 사용하는 방법이 아니라, 레이저 빔을 반사시키는 미러, 즉 반사 광학 소자를 사용하는 방법을 적용하는 것을 생각했다.

이러한 것도, 투과형의 광학 소자에서는, 광이 통과하는 렌즈 내부도 포함하여 대내후를 위한 대책을 취할 필요가 있지만, 반사형의 경우에는 반사하는 렌즈면에서의 대책만을 고려하면 된다는 점에서 이점이 크기 때문이다.

그런데 반면, 반사 광학 소자를 사용하여 레이저 빔의 광로를 조정하는 경우, 투과형 렌즈에 비하여, 반사 광학면 형상에 요구되는 면 정밀도가 약 4배로 되는 다른 과제가 발생한다. 이것은, 투과형 렌즈의 경우, 렌즈의 입사면 및 출사면의 2면을 사용하여 상기 레이저 빔의 광로와 빔의 형상을 조정하는 것에 반하여, 반사 광학 소자의 경우, 반사면 1면에 의해 상기 레이저 빔의 광로와 빔의 형상을 조정하기 때문이다.

이와 같이 광학면의 형상에 높은 면 정밀도가 요구되는 광학 소자, 특히 레이저 빔의 주주사 속도를 조정하는 광학 소자에 있어서는, 수지 경화 시의 수축에 수반하여 발생하는 휨이나 수축에 의한 광학면의 변형의 영향, 긴 방향, 즉 주사 방향에 대하여 발생하는 휨의 영향이 보다 현저화되어, 종래의 사출 성형을 사용해도 이러한 높은 면 정밀도를 유지하기 위한 성형이 곤란하다.

이 문제에 대하여, 본 발명자는 중공 사출 성형의 효과를 주목하여 광학 부품에 대한 적용을 생각했다. 중공 사출 성형에 의해 중공으로 성형함으로써, 성형물의 휨이나 수축의 원인이 되는 수지 수축 시의 인장 응력이 중공부에 해방되어, 중공부의 표면에 수축이라는 형태로 발현함으로써 성형물의 표면에 발생하는 휨이나 수축이 완화되고, 이에 의해 표면의 면 정밀도, 즉 반사 광학 소자에 있어서의 경면 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 중공 사출 성형 기술에 대해서는 하기 특허문헌 2와 같은 기술이 알려져 있다. 여기에서는 반사 광학 소자의 경면부보다 넓게 중공부를 형성함으로써, 경면부 전체에 걸쳐 중공부의 형성에 의한 효과가 얻어지는 것이 개시되어 있으며, 중공부를 전체에 걸쳐 형성함으로써 수지 수축 시의 인장 응력을 어느 정도 개방하는 의미에서는 유효한 것을 알 수 있다.

그러나 이 종래 기술에서는, 상술한 반사 광학 소자, 특히 단파장 광원을 사용한 주사 광학 장치에 있어서 사용되는 반사 광학 소자로서 요구되는 면 정밀도를 유지하기 위해서는 불충분한 것을 알았다.

일본 특허 공개 제2003-262816호 공보 일본 특허 공개 제2001-124912호 공보

즉, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 반사 광학 소자에서는, 성형에 있어서의 이형 시에 경면부 주변에 심각한 왜곡이 발생하는 것을 알았다. 이것은, 경면부가 기재부에 감싸지도록 오목부로 형성되어 있어, 즉 기재부 주변이 돌출되어 있기 때문에, 수지 경화 시에 수지 성형품(반사 광학 소자)이 수축되어, 수지 성형품(반사 광학 소자)에 있어서의 경면부 주변의 돌출부가 경면부 주변의 금형을 감싸는 형태로 되어, 이형 저항이 증대하기 때문이다.

이 이형 저항의 문제는, 지금까지의 비교적 장파장의 주사 광학 장치에서 사용되는 반사 광학 소자로서는 그다지 영향은 없기는 하지만, 보다 높은 면 정밀도가 요구되는 단파장 광원을 사용한 장치의 반사 광학 소자에 있어서는, 그에 의해 반사면이 되는 경면부의 면 정밀도에 영향을 주는 면 거칠기를 이형 시의 왜곡에 의해 손상시켜 버려, 중공 성형에 의해 모처럼 수지 수축에 의한 문제는 해결할 수 있어도, 결과적으로 높은 면 정밀도를 유지할 수 없는 것을 알았다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하는 것이며, 본 발명은 수지 경화 시의 수축에 수반하여 발생하는 휨이나 수축의 영향을 완화시키고, 또한 이형 저항에 의한 경면의 왜곡의 발생을 충분히 억제함으로써, 높은 경면 정밀도를 유지한 수지제의 반사 광학 소자 또는 상기 반사 광학 소자를 사용한 주사 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서의 제1 형태는, 중공부를 갖는 긴 판상인 수지제의 기재부와, 상기 기재부 표면의 일부에 위치하는 경면부를 갖고, 상기 중공부는, 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 내부에 위치하고, 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 긴 방향의 양단부보다 길고, 상기 경면부는, 경면부 전체가 상기 기재부의 판면 상에 돌출된 반사 광학 소자이다.

또한, 상기 중공부는 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 짧은 방향의 양단부보다 긴 것인 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 반사 광학 소자는 광원으로부터의 출사광을 상기 경면부의 표면 긴 방향을 따라 주사하면서 반사하는 반사 광학 소자인 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사 광학 소자의 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 표면의 표면 거칠기(Ra)는 Ra≤5(nm)의 범위 내에서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 형태는, 광원과, 폴리곤 미러와, 상기 광원으로부터 출사한 출사광을 입사하고, 상기 폴리곤 미러에 집광시키는 집광 수단과, 상기 폴리곤 미러가 소정의 속도로 회전함으로써 주사된 주사광에 대하여 fθ 특성을 갖게 하는 반사 광학 소자를 갖는 주사 광학 장치이며, 상기 반사 광학 소자는 중공부를 갖는 긴 판상인 수지제의 기재부와, 상기 기재부 표면의 일부에 위치하는 경면부를 갖고, 상기 중공부는, 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 내부에 위치하고, 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 긴 방향의 양단부보다 길고, 상기 경면부는, 경면부 전체가 상기 기재부의 판면 상에 돌출되어 있다.

또한, 상기 주사 광학 장치에 사용되는 반사 광학 소자의 중공부는 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 짧은 방향의 양단부보다 긴 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 반사 광학 장치에 사용되는 반사 광학 소자의 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 표면의 표면 거칠기(Ra)는 Ra≤5(nm)의 범위 내에서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광원으로부터 출사하는 광의 파장은 500㎚ 이하인 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 중공부를 갖고, 또한 상기 중공부를 긴 방향, 즉 주사 방향으로 경면부보다 길게 기재부 내에 형성함으로써, 수지 경화 시의 수축에 수반하여 긴 방향에 대하여 발생하는 휨의 영향을 경면 전체에 걸쳐 완화시키고, 또한 경면부의 판면 전체를 기재부의 판면 상에 돌출시킴으로써, 수지 성형품의 수축에 수반하여 발생하는 경향이 있는, 수지 성형품에 의한 금형의 감싸기에 수반하는 이형 저항의 증대를 억제함으로써, 종래보다 높은 경면 정밀도를 갖는 수지제의 반사 광학 소자를 실현할 수 있다.

또한, 상기 반사 광학 소자를 사용함으로써, 고정밀의 화상 기록이 가능한 청색 레이저를 사용한 주사 광학 장치 및 화상 형성 장치를, 유리제나 금속제, 또는 세라믹제의 광학 소자를 사용한 종래의 기기보다 더 저렴하게 실현하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반사 광학 소자의 형상을 설명하는 모식도이며, (a)는 반사 광학 소자를 두께 방향 상부로부터 본 도면이며, (b)는 짧은 방향으로부터 본 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 반사 광학 소자의 성형 방법을 설명하기 위한 모식도이며, (a)는 반사 광학 소자를 두께 방향 상부로부터 본 도면이며, (b)는 짧은 방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 금형의 형상을 설명하기 위한 모식도이며, (a)는 짧은 방향의 이등분선을 포함하는 수직면으로 절단한 경우의 단면도이며, (b)는 긴 방향의 이등분선을 포함하는 수직면으로 절단한 경우의 단면도이다.
도 4는 검출 수단을 구비한 사출 성형기의 기능 블록도이다.
도 5는 검출 수단이 검출한 온도와 수지 충전 및 압축 가스 주입의 동작의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 금형의 캐비티에 수지를 충전하고 나서, 금형으로부터 성형품을 취출할 때까지의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 반사 광학 소자의 형상을 설명하는 모식도이며, (a)는 반사 광학 소자를 두께 방향 상부로부터 본 도면이며, (b)는 짧은 방향으로부터 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 반사형의 주사 광학 장치의 사시도이다.

(제1 실시 형태)

도 1에는, 본 발명의 제1 실시 형태인, 경면부보다 긴 방향으로 긴 중공부를 갖는 수지제의 반사 광학 소자의 형상을 설명하는 모식도이다. 도 1의 (a)는 반사 광학 소자를 두께 방향 상부로부터 본 도면이며, 도 1의 (b)는 짧은 방향으로부터 본 도면이다.

(광학 소자의 형상)

본 실시 형태의 수지제의 반사 광학 소자(이하, 「본 실시 형태의 반사 광학 소자」라고 칭하는 경우가 있음)에 있어서는, 긴 판상의 기재부(3)와, 기재부(3)의 하나의 표면에 위치하는 경면부(2)와, 경면부(2)의 경면 이면의 기재부(3) 내부에 위치하는 중공부(4)를 갖고, 또한 중공부(4)의 긴 방향의 길이가 경면부(2)의 긴 방향의 길이보다 길고, 또한 중공부(4)의 양단부를 경면부(2)의 긴 방향의 양단부보다 외측에 형성함으로써, 수지의 경화에 수반하는 수축에 의해 발생하는 인장 응력이 형성된 중공부(4)에 해방되기 때문에, 수지 수축에 수반하는 긴 방향의 휨이 경면부(2) 전체에 걸쳐 완화되어 면 정밀도가 향상된다.

또한, 종래 기술에서는, 수지 수축에 수반하여 성형품에 의한 금형의 감싸기가 발생하여, 이형 저항에 의한 경면부(2)의 왜곡이 발생하고 있었지만, 경면부(2)를 판면 전체에 걸쳐 기재부(3)로부터 두께 방향으로 돌출시킴으로써, 이형 저항에 의한 경면부(2)의 왜곡의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 광학 소자(수지 성형품) 제작 시에 경면의 보정, 예를 들어 경면부(2)의 두께를 부분적 혹은 전체에 걸쳐 두께 방향으로 깎는 보정을 행함으로써 경면의 형상이 바뀌는 경우가 있다. 보정의 결과로서 경면부(2)의 판면이 기재부(3)에 매몰되는 경우에 있어서도, 경면부(2)의 보정량을 예측하여, 미리 경면부(2)를 기재부(3)로부터 돌출시키는 길이를 조정함으로써, 보정 후도 경면부(2)의 판면을 기재부(3)의 판면 상에 돌출시키도록 조정하는 것이 가능하게 되어, 결과적으로 성형품에 의한 금형의 감싸기를 피할 수 있다.

본 실시 형태의 반사 광학 소자에 있어서, 경면부(2)의 긴 방향의 길이를 L1, 짧은 방향의 길이를 W1, 중공부(4)의 긴 방향의 길이를 L2, 짧은 방향의 길이를 W2, 두께 방향의 길이를 D2, 기재부(3)의 짧은 방향의 길이를 W4, 긴 방향 편측에 대하여 경면부의 단부로부터 기재부의 단부까지의 거리를 L5로 했을 때, 긴 방향 편측에 대하여 경면부의 단부로부터 중공부의 단부까지의 거리 L3은 0≤L3<L5이며, 짧은 방향 편측에 대하여 경면부의 단부로부터 중공부의 단부까지의 거리 W3은 0≤W3<W2/2를 만족하도록 구성하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 기재부(3)의 판면으로부터 돌출시키는 경면부(2)의 두께 방향의 길이 D1은 0.1(㎜)<D1<3(㎜), 이형을 감안한 경우, 경면부의 측면적이 커지고 이형 저항이 커져 주위의 경면 정밀도가 저하하는 점에서, 바람직하게는 0.1(㎜)<D1≤0.3(㎜)을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 짧은 방향에 있어서의 경면부(2)의 길이 W1과 중공부(4)의 길이 W2의 관계는 0.01≤W2/W4≤1이 바람직하다.

또한, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 있어서는, 중공부(4)를 짧은 방향 및 두께 방향의 양쪽에 있어서 중심에 배치하고, 경면부(2)와 평행하게 직선의 형상으로 기재하고 있지만, 이것은 어디까지나 모식적으로 설명하기 위한 것이고, 중공부(4)의 형상이나 위치 관계를 한정하는 것은 아니다.

(기재부의 재료)

이어서, 본 실시 형태인 반사 광학 소자의 재료 등에 대하여 설명한다. 상기 반사 광학 소자의 기재부를 구성하는 수지 재료는, 예를 들어 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 시클로올레핀 중합체, 또는 이들 2종 이상으로 이루어지는 수지를 들 수 있다. 상기 반사 광학 소자에 있어서는, 그 중에서도 폴리카르보네이트, 시클로올레핀 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

(경면부의 재료)

이어서, 상기 반사 광학 소자의 경면부를 구성하는 재료 등에 대하여 설명한다. 경면부를 구성하는 재료로서는, 예를 들어 일산화규소, 이산화규소, 알루미나를 들 수 있다. 성막 방법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 공지의 성막 방법을 사용할 수 있다.

(성형 방법)

이어서, 본 실시 형태인 반사 광학 소자의 성형 방법에 대하여 도 2, 도 4, 도 3 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태인 반사 광학 소자의 성형 방법을 설명하기 위한 모식도이다. 도 4는 본 실시 형태의 성형에 사용한 검출 수단을 구비한 사출 성형기의 기능 블록도이며, 도 3은 금형의 형상을 설명하기 위한 모식도이며, 도 6은 금형의 캐비티에 수지를 충전하고 나서, 금형으로부터 성형품을 취출할 때까지의 동작을 나타내는 흐름도이다.

성형에 사용하는 사출 성형기는 캐비티(31)를 갖는 금형(42)과, 캐비티(31)에 수지를 충전시키는 충전 수단(32)과, 수지를 사출했을 때의 그의 선단부를 검출하기 위한 검출 수단(33)과, 충전된 수지 중에 압축 가스를 주입하기 위한 가스 주입 수단(34), 수지의 충전, 수지의 충전 정지 및 압축 가스의 주입 개시, 압축 가스의 주입 정지를 제어하는 제어 수단(35)을 갖고 있다.

(금형)

캐비티(31)는 광학 소자 기재의 외면을 구성하는 제1 표면(11) 및 제2 표면(12)을 형성하기 위한 내표면을 갖고 있다. 여기서 금형(42)의 형상에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. 또한, 도 3의 (a)는 짧은 방향의 이등분선을 포함하는 수직면으로 절단한 경우의 금형(42)의 단면도이며, 도 3의 (b)는 긴 방향의 이등분선을 포함하는 수직면으로 절단한 경우의 금형(42)의 단면도이다. 캐비티(31)의 내표면은 제1 표면(11)을 형성하기 위한 제1 영역(311)과, 제2 표면(12)을 형성하기 위한 제2 영역(312)을 갖고 있다.

또한, 캐비티(31)의 제1 영역(311) 및 제2 영역(312)에 접하는 측(천장면측이라 함)의 금형(42)에 있어서, 캐비티(31)의 제1 영역(311)에 닿는 부분에는, 오목부로서 경면 형성부(315)를 더 설치하고 있다. 이 경면 형성부(315)가 설치됨으로써, 제1 표면(11) 상에 경면부(2)가 돌출되어 형성되기 때문에, 수지 성형품(반사 광학 소자)이 경화에 수반하여 수축해도, 수지 성형품에 의한 금형의 감싸기가 발생하지 않아, 천장면측의 금형(42)을 뺄 때의 이형 저항을 완화시킬 수 있다.

여기서, 경면 형성부(315)는, 예를 들어 파장 500㎚ 이하의 단파장용으로 사용되는 면 정밀도를 달성하기 위해서, 표면 거칠기(Ra)가 5㎚ 이하로 절삭 가공하여 형성되어 있다. 또한, 당해 표면 거칠기(Ra)는 2 내지 3nm 이하가 보다 바람직하다.

또한, 사출 성형기에 있어서의 금형(42) 주변의 구성에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다. 캐비티(31)에는, 게이트(321), 러너(322) 및 스풀(323)이 연속하여 형성되어 있다. 캐비티(31), 및 러너(322) 및 스풀(금형의 통로)(323)을 따라 히터(도시 생략)가 설치되어 있다. 히터를 설치함으로써, 캐비티(31) 및 금형의 통로에 접촉된 용융 수지가 열전도에 의해 냉각되어 유동성을 상실하여 고화되는 것을 방지하고 있다. 히터 대신에, 금형에 온도 조절용의 수로를 설치해도 좋다. 또한, 캐비티(31)의 내표면을, 캐비티(31)에 충전되는 반사 광학 소자(수지 성형품)(1)의 외형으로서 도 4에 도시하고, 동일하게 게이트(321), 스풀(323) 및 러너(322)를 그들 부분에 통과된 수지의 외형으로서 도 4에 각각 도시한다.

(충전 수단)

충전 수단(32)은 반사 광학 소자(1)의 짧은 측으로부터 긴 방향을 향하여 수지를 충전시키도록, 금형에 배치되는 것이 바람직하다. 충전 수단(32)의 노즐(324)이 상기 스풀(323)에 통하고 있다. 충전 수단(32)은 용융 수지를 노즐(324)로부터 압출하기 위한 스크류(도시 생략)를 갖고 있다. 스크류는 용융 수지를 노즐(324)로부터 스풀(323), 러너(322), 게이트(321)에 통하여, 캐비티(31)에 충전시킨다. 스크류의 이동 개시 위치로부터의 거리 또는 스크류의 이동 개시부터의 경과 시간은, 용융 수지를 압출하는 양(사출량)에 대응하고 있다. 또한, 스풀(323)부터 게이트(321)까지의 금형의 통로의 용적 및 긴 방향의 각 위치에서의 캐비티(31)의 횡단면 형상은 알고 있기 때문에, 스크류의 이동 개시 위치로부터의 거리 또는 스크류의 이동 개시부터의 경과 시간을 기초로, 캐비티(31)에 충전되는 용융 수지의 선단부의 위치를 구하는 것이 가능하게 된다.

(검출 수단)

검출 수단(33)은 캐비티(31)의 내표면의 온도를 검출하는 온도 센서이다. 1개 또는 복수의 검출 수단(33)이, 제2 표면(12)을 형성하기 위한 캐비티(31)의 내표면의 제2 영역(312)을 포함하고, 제2 영역(312)을 천장면으로 하는 경우, 저면(313) 및 양측면(314)을 포함하는 내표면에 배치되어 있다. 긴 방향에 대하여, 게이트측의 제2 영역(312)과는 반대측의 제2 영역(312)(천장면)에 대향하는 저면(313)에 배치된 검출 수단(33)을 도 4에 도시한다. 또한, 검출 수단(33)으로서는, 캐비티(31) 내에 있어서의 사출 시의 수지의 선단부를 검출하는 것이 가능한 센서이면, 온도 센서에 제한하지 않는, 예를 들어 초음파 센서나 자기 센서여도 좋다.

검출 수단(33)은 캐비티(31)의 제2 영역(312)에 도달한 수지의 선단부를 검출하는 것이 가능하게 된다. 제어 수단(35)이 인터페이스(38)를 통하여 검출 수단(33)으로부터의 검출 신호인 검출 온도 t1을 받는다. 제어 수단(35)은, 검출 수단(33)으로부터의 검출 온도 t1을 기초로 충전 수단(32)을 제어하여 수지의 충전을 정지시키고, 가스 주입 수단(34)을 제어하여 압축 가스의 주입을 개시시킨다.

상기한 제2 영역(312)을 포함하고, 제2 영역(312)과 긴 방향에서 동일한 영역에 검출 수단(33)을 설치함으로써, 검출 수단(33)이 제1 표면(11)의 표면 정밀도를 저하시키는 요인이 되지 않는다. 또한, 제2 영역(312)에 도달한 수지의 선단부나 수지 내부에 형성된 중공부의 선단부를 검출 수단(33)이 직접 검출하고, 그 검출 신호를 받아, 수지의 충전을 정지나 압축 가스의 주입의 개시를 제어하기 때문에, 제2 표면(12)까지 중공부를 확실하게 연신시키는 것이 가능하게 된다.

제어 수단(35)은 미리 정해진 시간을 기억 수단(36)에 기억시킨다. 제어 수단(35)은 조작 수단(41)에 의한 조작을 받아, 미리 정해진 시간을 조정하여, 조정 후의 미리 정해진 시간을 기억 수단(36)에 기억시킨다. 미리 정해진 시간을 조정함으로써, 중공부의 선단부의 위치 조절을 하는 것이 가능하게 된다.

(가스 주입 수단)

가스 주입 수단(34)은 압축 가스가 저류되는 탱크(도시 생략), 전자기 밸브(341)와, 캐비티(31) 내로 통하는 사출구부(342)를 갖고 있다. 제어 수단(35)은 전자기 밸브(341)의 개폐를 제어한다. 사용하는 압축 가스는 수지와 반응이나 혼합하지 않는 것이면 된다. 예를 들어, 불활성 가스를 들 수 있다. 안전면과 비용면을 감안한 경우, 불연성과 중독성, 또한 저렴한 방법으로 얻어지는 점에서, 바람직하게는 질소가 좋다. 사출구부(342)는, 캐비티(31)의 내표면의 제2 영역(312)(천장면)에 대하여 대향하는 내표면의 저면(313)에 설치되어 있다. 사출구부(342)는 게이트의 근방에 있고, 상기 긴 방향을 향하여 개설되어 있다.

(기억 수단)

기억 수단(36)은 검출 수단(33)으로부터의 검출 온도 t1에 대하여 비교해야 할 미리 정해진 기준 온도 t0이 기억되어 있다. 검출 온도 t1 및 기준 온도 t0을 도 5에 도시한다.

(판단 수단)

판단 수단(37)은, 검출 온도 t1과 기준 온도 t0을 비교하여, 검출 온도 t1이 기준 온도 t0을 초과한 경우, 제어 수단(35)에 판단 결과를 출력한다. 용융 수지의 선단부가 검출 수단(33)의 위치에 도달했을 때 검출 수단(33)이 검출하는 검출 온도 t1을 기준 온도 t0으로 한다.

(제어 수단)

제어 수단(35)은 검출 수단(33)으로부터의 검출 온도 t1을 받아, 판단 수단(37)에 검출 온도와 기준 온도를 비교시켜, 검출 온도 t1이 기준 온도 t0을 초과했다고 판단 수단(37)이 판단한 경우, 충전 수단(32)을 제어하여 캐비티(31)에 대한 수지의 충전을 정지시키고, 가스 주입 수단(34)을 제어하여 충전시킨 수지 중에 압축 가스의 주입을 개시시킨다. 또한, 제어 수단(35)은 압축 가스의 주입을 개시하고 나서 소정 시간 경과 후에, 압축 가스의 주입을 정지시킨다. 검출 온도 t1이 기준 온도 t0을 초과했을 때에, 수지의 충전을 정지시키는 동작 및 압축 가스의 주입을 개시시키는 동작을 도 5에 도시한다.

충전된 수지 중에 압축 가스를 주입함으로써, 수지 내에 중공부(4)를 긴 방향으로 연장하여, 제1 표면(11)을 따르게 하여 제2 표면(12)까지 형성할 수 있고, 이에 의해 긴 방향으로 제1 표면(11)보다 긴 중공부(4)가 수지 내에 형성된다. 형성된 중공부(4)에 의해, 열수축에 의한 인장 응력의 영향을 개방시킬 수 있고, 이에 의해, 수지 성형품의 휨을 저감시킬 수 있고, 또한 중공부가 제2 표면까지 형성됨으로써, 즉 긴 방향으로 제1 표면(11)보다 길게 형성됨으로써, 경면부 전체에 걸쳐 중공의 효과를 미치게 하는 것이 가능하게 된다.

압축 가스의 주입의 개시는 수지의 충전의 정지 후의 수지 냉각 진행 전인 것을 고려하면 정지와 거의 동시 또는 수지의 충전 후 1 내지 5초 이내가 바람직하다.

또한, 제어 수단(35)은 조작 수단(41)에 의한 지시를 받아, 변경된 기준 온도 t0을 기억 수단(36)에 기억시킨다. 수지의 충전의 정지 및 압축 가스의 주입 개시 시를 조정하기 위해서는 기준 온도 t0을 변경 조정하면 된다. 기준 온도 t0은 반사 광학 소자(1)의 기재의 제조 실험을 반복하여, 제조된 반사 광학 소자(1)를 측정, 평가함으로써 경험적으로 결정된다. 기준 온도 t0은 반사 광학 소자(1)의 기재의 재료, 가열 실린더의 온도 및 단위 시간마다의 수지의 충전량을 기초로 상대적으로 결정된다.

이어서, 일련의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 제어 수단(35)이, 충전 수단(32)을 제어하여 스크류를 회전시켜 용융 수지를 노즐(324)로부터 사출시키고, 스풀(323), 러너(322) 및 게이트(321)에 통하게 하여 캐비티(31)에 충전시킨다(스텝 S101). 이때, 전자기 밸브(341)를 폐쇄하고 있다. 또한, 제어 수단(35)은 검출 수단(33)에 의한 검출 신호를 받고 있지 않다.

용융 수지를 캐비티(31)에 더 충전시킨다. 제2 표면(12)에 도달한 용융 수지의 선단부를 검출 수단(33)이 검출한다. 제어 수단(35)이 검출 수단(33)에 의한 검출 신호를 받은 경우(스텝 S102; "예"), 제어 수단(35)은 충전 수단(32)을 제어하여, 캐비티(31)에 대한 수지의 충전을 정지시킨다(스텝 S103). 이어서, 제어 수단(35)은 가스 주입 수단(34)을 제어하여, 전자기 밸브(341)를 개방시킨다. 그에 의하여, 탱크(도시 생략) 내의 압축 가스를 사출구부(342)로부터 캐비티(31) 내로 분출시킨다. 사출구부(342)가 제2 영역(312)에 대향하는 저면에 배치되고, 또한 사출구부(342)가 긴 방향을 향하여 개구되어 있음으로써, 충전된 수지 중에 긴 방향으로 압축 가스를 주입시킨다(스텝 S104). 그에 의하여, 수지 중에 긴 방향으로 연장된 중공부를 형성시킬 수 있다.

이어서, 금형과의 열전도에 의해 용융 수지를 고화, 냉각시킨다. 고화, 냉각시키는 동안, 중공부(4)를 소정 압력으로 압력 유지한다(스텝 S105). 압력 유지함으로써, 제1 표면(11)을 제1 영역(311)에 가압하므로, 제1 표면(11)의 면 전사성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

이어서, 중공부(4) 내의 압축 가스를 제거하고, 금형을 개방하여 반사 광학 소자(수지 성형품)(1)를 취출한다(스텝 S106).

상기한 도 6에 도시된 흐름도에서는, 제2 영역(312)에 대향하는 저면 등에 1개의 검출 수단(33)을 설치한 경우에, 제어 수단(35)이 수지의 충전을 정지시키고 압축 가스의 주입을 개시시킨 것을 나타냈다. 이에 한정하지 않고, 제2 영역(312)에 대향하는 저면 등에 복수의 검출 수단(33)을 설치한 경우는, 제어 수단(35)이, 몇 번째의 검출 수단(33)에 의한 검출 신호를 받은 경우, 충전 수단(32) 및 가스 주입 수단(34)을 제어하는 것인지를 미리 설정해 두고, 그 설정을 기억 수단(36)에 기억시켜 둔다. 도 6에 있어서는, 제어 수단(35)이, 소정의 검출 수단(33)에 의한 검출 신호를 받은 경우(스텝 S102; "예"), 제어 수단(35)이 충전 수단(32)을 제어하여 수지의 충전을 정지시키고(스텝 S103), 가스 주입 수단(34)을 제어하여 압축 가스의 주입 개시를 제어한다(스텝 S104).

(변형예)

상술한 실시 형태에 관한 반사 광학 소자의 변형예에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 변형예에 관한 반사 광학 소자의 형상을 설명하는 모식도이다. 도 7의 (a)는 반사 광학 소자를 두께 방향 상부로부터 본 도면이며, 도 7의 (b)는 짧은 방향으로부터 본 도면이다. 짧은 방향에 있어서의 경면부(6)의 길이 W3 및 중공부(8)의 길이 W5의 관계 이외에는, 상술한 반사 광학 소자(1)의 구성과 동일하기 때문에, 차이 부분에만 주목하여 설명한다.

상술한 반사 광학 소자(1)에 있어서 짧은 방향에 있어서의 경면부(2)의 길이 W1과 중공부(4)의 길이 W2가 W1>W2의 관계를 만족하는 것에 대하여, 변형예에 관한 반사 광학 소자(5)에서는, 경면부(6)의 길이 W5보다 중공부(4)의 길이 W6이 길도록 W5<W6의 관계를 만족하고, 또한 짧은 방향에 있어서 중공부(8)의 양단부를 경면부(6)의 양단부보다 외측에 형성함으로써, 짧은 방향에 있어서도 수지 수축에 수반하는 휨이나 수축이 완화되어 면 정밀도가 향상된다.

또한, 기재부(7)의 판면으로부터 돌출시키는 경면부(6)의 두께 방향의 길이 D5는 0.1(㎜)<D5<3(㎜), 이형을 감안한 경우, 경면부의 측면적이 커지고 이형 저항이 커져 주위의 경면 정밀도가 저하하는 점에서, 바람직하게는 0.1(㎜)<D5≤0.3(㎜)을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 있어서는, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)와 마찬가지로, 중공부(8)를 짧은 방향 및 두께 방향 양쪽에 있어서 중심에 배치하고, 경면부(6)와 평행하도록 평면의 형상으로 기재하고 있지만, 이것은 어디까지나 모식적으로 설명하기 위한 것이고, 중공부(8)의 형상이나 위치 관계를 한정하는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 관한 도 1 또는 도 7에 기재된 반사 광학 소자는, 실시예로서 오목 거울의 형상을 예로 기재하고 있지만, 오목 거울에 한정하는 것은 아니고, 특히 소정의 축방향으로 높은 면 정밀도를 요구하고, 그 축방향으로 경면부보다 중공부를 넓게 취하는 것이 가능한 반사 광학 소자이면 적용하는 것이 가능하다.

(제2 실시 형태)

도 8에는, 반사형의 주사 광학 장치에 있어서의 fθ 미러에 제1 실시 형태에 기재된 반사 광학 소자를 적용한 실시 형태를 나타내고 있다.

도 8은 반사형의 주사 광학 장치의 사시도이다. 도 8에 있어서, 주사 광학 장치는 광원 유닛(21)과, 집광 수단(22, 24)과, 폴리곤 미러(23)와, 평면 미러(25, 26)와, fθ 미러(27)로 구성되어 있다.

광원 유닛(21)은 도시하지 않은 레이저 다이오드와 콜리메이터 렌즈로 이루어지고, 레이저 다이오드는 도시하지 않은 구동 회로에 입력된 화상 정보에 기초하여 변조(온, 오프) 제어되어, 온 시에 레이저 빔을 방사한다. 이 레이저 빔은 질화갈륨계의 반도체 레이저이며, 발진 파장은 408㎚이다. 당해 레이저 빔은 콜리메이터 렌즈에 의해 대략 평행광으로 수렴된 후, 집광 수단(22)인 실린드리컬 미러에 의해 반사되고, 그 빔 형상을 길이 방향이 주주사 방향과 평행한 대략 직선 형상으로 변경되어, 폴리곤 미러(23)에 도달한다.

집광 수단(24)인 토릭 렌즈(toric lens)는 주주사 방향과 부주사 방향으로 상이한 파워를 갖고, 부주사 방향에 대하여 레이저 빔을 피주사면 상에 집광시킴으로써, 폴리곤 미러(23)의 편향면과 피주사면을 공액 관계로 유지하고, 상기 집광 수단(22)인 확장 실린드리컬 미러와의 조합에 의해, 폴리곤 미러(23)의 각 편향면의 면 쓰러짐 오차를 보정한다.

집광 수단(24)을 투과한 레이저 빔은 평면 미러(25, 26)로 반사되고, fθ 미러(27)에 더 반사됨으로써 감광체 드럼(28)에 집광된다. fθ 미러(27)는 상기 폴리곤 미러(23)로 주주사 방향으로 등각 속도로 편향된 레이저 빔을 피주사 상(감광체 드럼(28) 상)에서의 주주사 속도를 등속으로 보정, 즉 왜곡 수차를 보정한다.

감광체 드럼(28)은 화살표 b 방향으로 일정 속도로 회전 구동되고, 폴리곤 미러(23)에 의한 레이저 빔의 주주사와 감광체 드럼(28)의 회전(부주사)에 기초하여 감광체 드럼(28) 상에 화상이 형성된다.

본 실시 형태와 같이, 반사 광학 소자로서 fθ 미러를 사용한 반사형의 주사 광학 장치로 함으로써, 레이저 빔이 fθ 미러 내부를 투과하지 않고 주주사 속도를 등속으로 하는 것이 가능하게 되어, 청색 레이저와 같은 단파장의 레이저 빔을 이용할 때에도 발생하는 수지제 광학 소자의 내후성의 문제를 피할 수 있어, 고정밀의 화상 기록이나 재생을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이, fθ 미러의 광학면의 면 정밀도에는 fθ 렌즈 이용 시보다 높은 면 정밀도가 요구되게 되지만, 본 발명에 관한 반사 광학 소자, 즉 경면부보다 긴 방향으로 길거나, 혹은 긴 방향 및 짧은 방향의 양쪽으로 긴 중공부를 갖고, 경면부의 판면 전체가 기재부의 판면으로부터 두께 방향으로 돌출되어 있는 반사 광학 소자를 사용함으로써, 수지 수축 시의 휨이나 수축에 의한 경면부에 대한 영향을 완화시켜 높은 면 정밀도를 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 관한 주사 광학 장치는 상기 실시예에 한정하는 것이 아니고, 그의 요지의 범위 내에서 다양하게 변경 가능하다. 특히, 광로를 구성하기 위하여 사용되는 광학 소자의 종류나 배치 관계는 임의적이다. 또한, 본 발명에 관한 반사 광학 소자는 상기 실시예, 즉 fθ 미러에 한정하는 것이 아니고, 특히 소정의 축방향으로 높은 면 정밀도를 요구하고, 또한 경면부보다 중공부를 넓게 취하는 것이 가능한 반사 광학 소자에 이용 가능하다.

실시예

이하, 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 또한, 실시예 및 비교예에 있어서 수지제의 반사 광학 소자를, 실시 형태 2에 설명한 반사형의 주사 광학 장치에 있어서의 fθ 미러(27)로 했다.

여기서, fθ 미러(27)의 형상은 긴 방향의 전체 길이를 122㎜, 짧은 방향의 전체 폭을 20㎜, 전체적인 두께를 5㎜, 경면부의 길이를 100㎜, 경면부의 폭을 14㎜의 것을 제조한다. 그 때문에 경면부가 형성되는 수지 성형품을, 중공부의 경면부가 형성되는 부분의 표면 거칠기를 5㎚ 이하, 중공부의 길이를 당해 경면부가 형성되는 기재부의 길이 방향 길이에 상당하는 100㎜ 이상 122㎜ 이내로 되는 조건(수지 온도, 형 온도, 사출 속도, 사출 전환 위치, 계량 위치, 압력 유지력, 압력 유지 시간, 가스 압력, 가스 유지 시간, 가스 노즐 온도 등)으로 설정하여 도 3에 도시한 성형 형을 절삭하거나 한 후, 중공 성형했다.

얻어진 수지 성형품은 중공부의 긴 방향의 길이가 기재부의 긴 방향의 길이보다 길게 형성되어 있는 것을 확인하고, 아울러 당해 수지 성형품의 경면부가 형성되는 기재부의 표면 정밀도를 측정했지만, 성형 시의 조건대로, 성형 형으로부터의 이형 저항에 의한 왜곡의 영향도 적고, 표면 거칠기를 5㎚ 이하로 유지된, 높은 면 정밀도의 수지 성형품을 얻을 수 있어, 결과적으로 마찬가지로 높은 면 정밀도를 갖는 반사 광학 소자를 얻을 수 있었다.

(비교예)

실시예와는 달리, 중공부의 긴 방향의 길이가 기재부의 긴 방향의 길이보다 짧아지는 성형 조건 이외는 마찬가지의 조건에서, 실시예와 마찬가지로 도 3에 도시한 성형 형에 의해 성형을 행했다. 얻어진 수지 성형품은 성형 조건대로 중공부의 긴 방향의 길이가 기재부의 긴 방향의 길이보다 짧게 형성되어 있던 것의, 당해 수지 성형품의 표면 정밀도를 측정했지만, 표면 거칠기 5㎚보다 큰 표면 거칠기로 되어 있어, 높은 면 정밀도의 반사 광학 소자를 얻을 수 없었다.

1: 반사 광학 소자
2: 경면부
3: 기재부
4: 중공부
11: 제1 표면
12: 제2 표면
21: 광원 유닛
23: 폴리곤 미러
27: fθ 미러
28: 감광체 드럼(피주사면)
31: 캐비티
32: 충전 수단
33: 검출 수단
34: 가스 주입 수단
35: 제어 수단
36: 기억 수단
37: 판단 수단
38: 인터페이스
41: 조작 수단
311: 제1 영역
312: 제2 영역
315: 경면 형성부
341: 전자기 밸브
342: 사출구부

Claims (8)

1. 중공부를 갖는 긴 판상인 수지제의 기재부와, 상기 기재부 표면의 일부에 위치하는 경면부를 갖고,
   상기 중공부는, 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 내부에 위치하고, 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 긴 방향의 양단부보다 길고,
   상기 경면부는, 경면부 전체가 상기 기재부의 판면 상에 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 반사 광학 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 중공부가 또한 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 짧은 방향의 양단부보다 긴 것을 특징으로 하는 반사 광학 소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사 광학 소자는 광원으로부터의 출사광을 상기 경면부의 표면 긴 방향을 따라 주사하면서 반사하는 반사 광학 소자인 것을 특징으로 하는 반사 광학 소자.
4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 광학 소자의 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 표면의 표면 거칠기(Ra)는 Ra≤5(nm)인 것을 특징으로 하는 반사 광학 소자.
5. 광원과, 폴리곤 미러와, 상기 광원으로부터 출사한 출사광을 입사하고, 상기 폴리곤 미러에 집광시키는 집광 수단과, 상기 폴리곤 미러가 소정의 속도로 회전함으로써 주사된 주사광에 대하여 fθ 특성을 갖게 하는 반사 광학 소자를 갖는 주사 광학 장치이며,
   상기 반사 광학 소자는 중공부를 갖는 긴 판상인 수지제의 기재부와, 상기 기재부 표면의 일부에 위치하는 경면부를 갖고,
   상기 중공부는, 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 내부에 위치하고, 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 긴 방향의 양단부보다 길고,
   상기 경면부는, 경면부 전체가 상기 기재부의 판면 상에 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 주사 광학 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 중공부가 또한 상기 경면부의 중앙으로부터 경면부의 짧은 방향의 양단부보다 긴 것을 특징으로 하는 주사 광학 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 반사 광학 소자의 상기 경면부가 형성된 상기 기재부 표면의 표면 거칠기(Ra)는 Ra≤5(nm)의 범위 내에서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 주사 광학 장치.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원으로부터 출사하는 광의 파장은 500㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 주사 광학 장치.

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