专利名称：塑料成型品、塑料成型品的成型方法、以及光扫描装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及塑料成型品、塑料成型品的成型方法、以及具有该塑料成型品的多光束方式光扫描装置，具体涉及适用于激光数码复印机、激光打印机或传真装置等光扫描系统、摄像机等光学器械、光碟等设备的薄型塑料成型品。
背景技术：
目前，塑料成型品的制造一般采用射出成型方法，即当模具温度大约被加热到成型用树脂的热变形温度后，将树脂母材插入具有一定容积的空腔，或向该空腔射出填充熔融树脂，一边控制保压一边逐渐冷却，而后，打开模具取出成型品。利用上述射出成型方法，即使是特殊形状的塑料成型品，也能够用按照该塑料成型品形状形成的模具来廉价批量生产。例如，对于透镜或棱镜等光学元件，出于其光学表面的形状精度要求，或者为了减少内部的双折射而要求具有良好的精度，以往普遍采用玻璃产品，但是，为了降低产品成本，逐渐趋于用塑料制造的如塑料透镜、塑料反射镜等光学元件。塑料成型品根据用途，要求具有各种形状，例如对以厚度较薄的部分为转印区域的成型品要求该转印部具有细微的凹凸形状，或者要求高精度的模具形状转印性。尤其是用于激光打印机等扫描光学系统中的透镜例如f θ透镜，因需要最小的元件兼备多种功能，为此，其镜面形状不只是单纯的球面形，在更多的情况下被形成为复杂的非球面形。出于节省空间要求，这些透镜通常被设计为厚度较薄的薄型。在上述塑料成型品的成型加工时的模具腔内熔融树脂的冷却凝固工序中，要求腔内的树脂压力和树脂温度均勻，以便于按要求形成具有良好精度的塑料成型品。但是，在复杂的具有不同厚度形状的成型品的情况下，由于不同部位的冷却凝固速度不同，因此在取出成型品时会因内部应力而发生粘在模具上或脱模不良，从而在取出后发生弯曲等形状变形。塑料光学元件中尤其容易发生因内部应变引起双折射问题。例如如图1所示，当设定在塑料成型品10转印面11的垂直方向的截面14上，垂直于转印面方向的厚度为a，平行于转印面方向的厚度为b时，在长宽比为(a/b) < 1的较薄部分中，a方向冷却速度较b方向冷却速度快，因此树脂是在树脂压力残留在转印面上的状态下冷却凝固，这造成成型品在取出时会因内部应力而粘贴在模具上或发生脱模不良， 从而使得被取出后的成型品的外形等产生变形。在以下的本说明书中，当设定垂直于转印面方向的厚度为a，平行于转印面方向的厚度为b时，将满足(a/b) < 1关系的塑料成型品称为薄型塑料成型品或具有厚度较薄部分的塑料成型品。为了降低该残留压力，必须进行低压射出成型，也就是说，在射出成型时需要将树脂压力控制得较低。但是，低压成型中填充的树脂量相对于空腔容积较少，因此成型品中容易发生凹陷，并且存在收缩量增大引起的模具形状转印精度变差的缺点。针对上述低压射出成型中的凹陷问题，专利文献1(JP特开平6-304973号公报) 公开了以下解决方案。即从通气口向非转印部施加空气压力，使其与转印部之间产生压力差，从而将凹陷引向非转印部，防止转印面上发生凹陷。专利文献2 (JP特开平11-28745号公报)公开了以下方案，即在成型过程中让构成模具空腔的部分型芯滑动，使得非转印面的树脂发生剥离，从而在射出填充引起空腔内发生树脂内压，当该压力成为能够维持转印面粘附程度大小的情况下，使型芯动作，强制性地制作空隙，并将凹陷引导到该部分。专利文献3 (JP特开2000-84945号公报)公开了以下方案，即对于厚型以及厚度不均形状的塑料成型品，通过不完全转印模具的空腔形状，使得转印面以外的面中具有被形成为凹形或凸形的不完全转印部，从而消除残留的树脂内压或内部变形。但是，如果填充后的树脂冷却所引起的树脂内压为非转印部上所受到的空气压以下，则不会发生凹陷，为此，根据专利文献1公开的发明，在薄型塑料成型品的成型中，厚度较薄部分的树脂在初期的高压下冷却凝固，造成残留内部应力和残留内部变形，因而该发明存在转印面精度降低以及双折射恶化的问题。专利文献2公开的技术方案也存在以下问题，在薄型塑料成型品的成型过程中， 需要在转印面部分的树脂发生冷却凝固之前实行分离动作，而随着分离动作的发生，空腔容积增大，为此空腔内的树脂压力成为负压力。在形成负压力之际，转印面的粘附作用力下降，引起转印面上出现凹陷的问题。对此，虽然可以考虑跟随树脂的体积收缩来移动可动型芯，但是实际上，既要保持可动型芯的稳定性，同时又要以良好的精度进行跟随是十分困难的。专利文献3公开的技术方案，尤其是在薄型塑料成型品的成型中存在与专利文献 2相同的问题。即在薄型塑料成型品的成型过程中，如果在冷却凝固展开之前且存在树脂压力的状态下开始分离动作，则空腔内部将变为负压力，转印面上会出现凹陷，而且，即便是在降低了树脂压力下的状态下引导凹陷，也会发生在残留内部应力存在的状态下树脂展开冷却凝固的问题。进而，在实际中，专利文献1的技术方案有时不但不能完全控制凹陷诱导区域，反而会扩大转印面的凹陷。另外，专利文献2和3的技术方案都存在发生剥离的凹陷区域不但不停留在型芯区域，而是一直发展到转印面上的问题。在此，用图16 18说明该凹陷区域向转印面的发展。图16所示的塑料成型品10 具有转印面11。图17显示了图16所示塑料成形品10即熔融树脂37 —个截面14以及围绕该截面的成型模具30的截面。成型模具30以上下一对可开闭的模具形成空腔，该空腔内部被射出填充熔融树脂37。空腔由上被转印型芯31、下被转印型芯32、以及侧壁面33围绕而成。侧壁面33上设有气隙35以及连接该气隙35的通气口 36，通气口 36连接未图示的位于成型模具30以外的气体压缩装置，压缩空气可从空腔侧面流入成型模具30。利用该成型模具30，如专利文献1所述地从通气口 36向非转印部施加空气压力，向诱导非转印面凹陷， 则此时发生剥离的凹陷区域非但不会停留在型芯区域，而是伸展到转印面11 (图中被圈起部分)。图18是另一例图16所示塑料成形品10即熔融树脂37 —个截面14以及围绕该截面的成型模具30的截面。图18所示的成型模具30以可动型芯34来取代上述气隙35 和通气口 36。利用该利用该成型模具30，如专利文献2所述地在成形过程中滑动可动型芯34以诱导凹陷，则同样发生剥离的凹陷区域非但不会停留在型芯区域，而是伸展到转印面 11 (图中被圈起部分)。
发明内容
对此，本发明提供以下构成的塑料成型品，其具有位于所述转印面以外的至少一个面上的突起形状；具有凹形不完全转印部，该凹形不完全转印部与该突起形状处于同一个面上，在该面上不完全转印模具空腔形状，形成该凹形不完全转印部；具有位于所述转印面以外的至少一个面上的凸形不完全转印部。通过上述塑料成型品，本发明旨在达到以下目的，即提供一种转印面上不发生凹陷、有利于提高转印面形状精度、而且成型品内部的应力以及应变较小、双折射的发生得以减轻的塑料成型品、以及该塑料成型品的成型方法、进而具有该塑料成型品的光扫描装置。为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案。(1)首先，本发明提供一种塑料成型品，其中具有转印面，该转印面通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成，其特征在于，具有位于所述转印面以外的至少一个面上的突起形状；具有凹形不完全转印部，该凹形不完全转印部与该突起形状处于同一个面上，在该面上不完全转印模具空腔形状，形成该凹形不完全转印部；具有位于所述转印面以外的至少一个面上的凸形不完全转印部。为此，在发生树脂内压的塑料成型品中，通过在转印面以外的区域设置凸形不完全转印部，来解消空腔壁面转印后产生的树脂压力。而且，通过设置凹形不完全转印部，吸收树脂压力被解消时产生负压所造成的凹陷。尤其通过设置突起形状，因该突起形状与具有转印面的空腔相比其树脂量少，与模具之间的贴合面积比大，从而加速了树脂冷却引起的收缩以及凝固速度。为可拧骨胶快的突起形状的根部边缘上收缩产生凹形不完全转印部，该凹形不完全转印部成长，其结果获得良好的凹陷诱导区域控制性能。此外，成型品在减压状态发生冷却凝固，从而降低了该成型品内部的残留应力，抑制了取出时以及取出后发生的形状变形，获得优异的形状转印性能。(2)本发明还提供根据上述(1)所述的塑料成型品，其特征在于，所述凹形不完全转印部位于所述突起形状附近。(3)本发明还提供根据上述(1)或( 所述的塑料成型品，其特征在于，在垂直于该转印面的截面形状中，垂直于该转印面的转印面垂直方向成型品厚度a、与平行于该转印面的转印面平行方向成型品厚度b之间满足以下关系，a/b < 1。(4)本发明还提供根据上述(3)所述的塑料成型品，其特征在于，所述转印面垂直方向成型品厚度a为垂直于所述转印面的方向上的成型品厚度中的最小值，所述转印面水平方向成型品厚度b为平行于所述转印面的方向上的成型品厚度中的最大值。(5)本发明还提供根据上述(1) 中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，在所述转印面以外的相对的面上分别形成所述凹形不完全转印部以及所述凸形不完全转印部。(6)本发明还提供根据上述(1) 中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，在所述转印面以外的一个面上同时形成所述凹形不完全转印部和所述凸形不完全转印部。
6
(7)本发明还提供根据上述(1) (6)中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，具有多个所述突起形状，该多个突起形状既可位于同一个面上，也可不同面上。(8)本发明还提供根据上述(1) (7)中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，还具有转印模具的空腔形状的安装基准面。(9)本发明还提供根据上述(8)所述的塑料成型品，其特征在于，以所述突起形状为安装基准面，该安装基准面转印模的空腔形状。(10)本发明还提供根据上述(1) (9)中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，该塑料成型品为光学元件，其中，所述转印面之中的至少一个转印面被形成为光学镜(11)本发明的另一个方面在于提供一种成型方法，其用于塑料成型品的成型，该塑料成型品具有转印面，该转印面通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成，其特征在于，至少在一部分空腔壁面上设置通气部，而且，在设有该通气部的一部分空腔壁面上设置凹形部，在射出填充树脂后的预定时刻，通过该通气部输入压缩空气，使得构成至少一部分空腔壁面的可动型芯向离开该空腔的方向滑动。(12)本发明的另一个方面还在于提供一种成型方法，其用于塑料成型品的成型， 该塑料成型品具有转印面，该转印面通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成，其特征在于，至少一部分空腔壁面被形成为优先剥离部，以用于形成该优先剥离部的材料所形成的优先剥离部与所述树脂之间的粘附作用力小于空腔的其他壁面与该树脂之间的粘附作用力，而且，在一部分设有该优先剥离部的空腔壁面上设置凹形部，在射出填充树脂后的预定时刻，使得构成至少一部分空腔壁面的可动型芯向离开该空腔的方向滑动。(13)本发明还提供根据上述(11)或(1 所述的成型方法，其特征在于，使用具有两个以上所述凹形部的模具。(14)本发明的另一个发明还在于提供一种多光束方式光扫描装置，用多束光束扫描被扫描面，其中包括光源，用于发射多束光束；以及，光学元件，用于分离副扫描方向上的各束光束的入射位置，其特征在于，用权利要求10所述的塑料成型品作为该光学元件。本发明的效果在于，避免在塑料成型品的转印面上发生凹陷，提高转印面形状精度，并且减少内部应力和内部变形的发生。
图1是本发明塑料成型品的参考例的立体图。图2A和图2B是图1所示的塑料成型品以及用于该塑料成型品的一例成型模具的截面图。图3A和图;3B是图1所示的塑料成型品以及用于该塑料成型品的另一例成型模具的截面图。图4是显示本发明塑料成型品的第一实施方式的立体图。图5A和图5B图4所示的塑料成型品以及用于该塑料成型品的一例成型模具的截面图。图6A和图6B图4所示的塑料成型品以及用于该塑料成型品的另一例成型模具的截面图。图7是显示本发明塑料成型品的第二实施方式的立体图。图8A和图8B图7所示的塑料成型品以及用于该塑料成型品的一例成型模具的截面图。图9是显示本发明塑料成型品的第三实施方式的立体图。图IOA和图IOB是显示图9所示的塑料成型品的截面图。图11A、11B、11C是显示本发明塑料成型品的第四实施方式的立体图。图12A、12B、12C是图IlA所示的塑料成型品以及成型模具的各个方向的截面图。图13A、13B是从图11所示塑料成型品的俯视图。图14A、14B是一例将图11所示塑料成型品安装到空间中的示意图。图15是本发明的光扫描装置结构的示意图。图16是现有技术的塑料成型品的立体图。图17是用于说明转印面上发生凹陷的示意图。图18是另一幅用于说明转印面上发生凹陷的示意图。标记说明10塑料成型品、光学元件、光学透镜11转印面、第一转印面12转印面、第二转印面14 截面16安装基准部21、21a、21b凸形不完全转印部22、22a、22b、22c、22d凹形不完全转印部23、24 侧面30成型模具31上被转印型芯32下被转印型芯33、33a、3!3b侧壁面、固定型芯；34侧壁面、可动型芯35 气隙36 通气口37熔融树脂38、38a、38b 下壁面39下壁面、可动型芯40、40a、40b 突起形状41、41a、41b 凹形部5IX轴方向安装基准52Y轴方向安装基准53Z轴方向安装基准100光扫描装置
101发光源102耦接镜103 光圈104柱形镜105光偏转器106第一扫描透镜107第二扫描透镜108弯折镜109感光体110反射镜111 透镜112受光元件
具体实施例方式以下基于图1 图15所示的本发明实施方式，详细说明有关本发明的构成。首先作为参考例说明本发明人先于本发明的在先发明，该在先发明为本发明塑料成型品以及塑料成型品的成型方法的前提发明。[塑料成型品的参考例]图1是显示本发明塑料成型品的实施例之一的立体图。该实施方式的塑料成型品 10具有分别位于上方以及下方的第一转印面11以及第二转印面12，并具有位于第一转印面11和第二转印面12侧面的两个相对设置的面，即呈凸形的凸形不完全转印部21和呈凹形的凹形不完全转印部22。关于位于第一转印面11和第二转印面12的侧面的另外两个面即侧面23和M没有特别规定，其既可作为转印空腔形状的转印面，也可作为非转印部。塑料成型品为薄型成型品，即塑料成型品在垂直于第一转印面11和第二转印面 12的某个面即如图中以一点锁线显示的面中的一个截面14上，垂直于转印面方向的成型品厚度a和平行于转印面方向的成型品厚度b之间满足以下式(1)，其中，对a和b的值除满足式(1)以外没有其他限定，例如，可设定a = 5mm, b = IOm等。(a/b) < 1 (1)[塑料成型品成型方法的第一参考例]以下，用图1所示的塑料成型品10为例，说明一例本发明的塑料成型品的成型方法。图2A和图2B显示了图1所示的塑料成型品10 (熔融树脂37)中的截面14、以及围绕该塑料成型品的成型模具30的截面。成型模具30中，用上下成对的一对模具构成可开闭的空腔，融熔树脂被射出填充到该空腔内部。空腔由上被转印型芯31和下被转印型芯32以及侧壁面33和34构成。侧壁面33中设有通气部即气隙35以及与该气隙连通的的通气口 36，通气口 36与设于成型模具30外部的未图示气体压缩装置相连接，使压缩空气流入空腔侧面。可动型芯34构成另一个侧壁面34，该可动型芯34被设为可按图中的箭头方向相对于空腔滑动。如图2A所示，当可动型芯34向接近空腔方向滑动时，被射出填充到成型模具30空腔中的熔融树脂37产生向着空腔壁面的树脂压力，粘附在壁面上，以此状态开始冷却凝固。此时，在射出填充熔融树脂37后经过一定时间、但该树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，通过气隙35送入压缩空气。对于熔融树脂尚未完全冷却凝聚并保持一定树脂内压的可流动状态的时刻，可根据树脂成分等来选择最佳时刻。接着，如图2B所示，可动型芯34向离开空腔的方向即图中箭头方向滑动。该可动型芯34的后退使得空腔容积增大，熔融树脂也随之发生体积膨胀。其结果，在相对于可动型芯34的后退部分中，形成呈凸形的凸形不完全转印部21。另一方面，随着熔融树脂37的体积膨胀，树脂内压急剧下降，树脂与空腔壁面之间的粘附作用力也下降，此时，从气隙35 输入的压缩空气使得受到压力的侧壁面33上优先发生剥离，从而形成呈凹形的凹形不完全转印部22。如上所述，凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22从空腔剥离，成为自由面并发生移动，吸收了树脂内压下降引起的树脂体积不充分、以及冷却凝固造成的填充树脂体积收缩。换而言之，可以通过诱导凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22发生转印不良，来抑制转印部11和12上发生凹陷。而且，还可以通过空腔体积膨胀引发内压下降，使得伴随射出填充发生的树脂内压接近0，在此状态下，冷却凝固后的塑料成型品10的内部应力以及内部变形也接近为0，从而形成具有良好的形状精度的第一转印面11和第二转印面12、且能够抑制双折射发生的塑料成型品。[塑料成型品的成型方法的第二参考例]以下，用图1所示的塑料成型品10为例，说明另一例本发明的塑料成型品的成型方法的参考例。图3A和图;3B显示了图1所示的塑料成型品10即熔融树脂37的截面14 以及形成塑料成型品10的成型模具30的截面。成型模具30为用上下成对的一对模具构成可开闭的空腔，并用融熔树脂射出填充到该空腔内部。空腔由上被转印型芯31和下被转印型芯32以及侧壁面33和34围绕构成。侧壁面33为固定型芯33，该固定型芯33中至少与熔融树脂37相接触的面为优先剥离部，以用于形成该面的材料所形成的侧壁面33与树脂之间的粘附作用力比其他空腔表面与树脂之间的粘附作用力较小。关于与树脂的粘附作用力较小的材料，例如有TiN(氮化钛)、TiCN(氰化钛)、含聚四氟乙烯树脂的金属等。本实施方式中用与树脂之间的粘附作用力较小的材料对固定型芯33的表面施加表面处理，使得固定型芯33与填充树脂之间变得容易分离。另一个侧壁面34为可动型芯34，该可动型芯34被设为能够按图中的箭头方向相对空腔滑动。如图3A所示，当可动型芯34向接近空腔方向滑动时，被射出填充到成型模具30 的空腔中的熔融树脂37向空腔壁面产生树脂压力，紧贴到壁面上，并以此状态开始冷却凝固。此时，在射出填充熔融树脂37后经过一定时间、但该树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，让可动型芯34向离开空腔方向滑动。对于熔融树脂37处于尚未完全冷却凝聚并保持一定树脂内压的可流动状态的时刻，可根据树脂成分以及固定型芯33的表面材料等来选择最佳时刻。如图;3B所示，可动型芯34的后退使得空腔容积增大，熔融树脂37也随之发生体积膨胀。其结果，可动型芯34的后退部分上形成凸形不完全转印部21。另一方面，随着熔融树脂37的体积膨胀，树脂内压急剧下降，树脂与空腔壁面之间的粘附作用力也下降，此时，与其他空腔表面相比脱模性能较高的固定型芯33的壁面上的树脂优先发生剥离，形成凹形不完全转印部22。如上所述，凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22从空腔剥离，成为自由面并发生移动，吸收了树脂内压下降引起的树脂树脂体积不充分、以及冷却凝固造成的填充树脂体积收缩。换而言之，可以通过诱导凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22发生转印不良，来抑制转印部11和12上发生凹陷。而且，还可以通过空腔体积膨胀引发内压下降，使得伴随射出填充而发生的树脂内压接近0，在此状态下，冷却凝固了的塑料成型品 10的内部应力以及内部变形也接近为0，形成具有良好的形状精度的第一转印面11和第二转印面12、且能够抑制双折射发生的塑料成型品。(第一实施方式)以上为本发明人针对上述问题进一步深入探讨所得到的结果，即上述的塑料成型品以及塑料成型品的成型方法的参考例除了具有上述特有的效果以外，还相对于专利文献 1 3的技术方案，对于凹陷区域未能停留在型芯区域却进一步扩展到转印面的问题具有一定的抑制效果。但是，本发明人发现，即便是上述参考例，依然会发生凹陷扩展到转印面上的问题。对此，本发明的塑料成型品具有突起形状，其除了具有上述参考例的效果以外，还能够抑制凹陷扩展到转印面上，有利于提高转印面形状精度。[塑料成型品]图4是本发明实施方式的一例塑料成型品的立体图。如图4所示，塑料成型品10 包括位于上下方的转印面(第一转印面)11和转印面(第二转印面)12、以及相对地位于转印面11和12侧面的凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22。还具有突起形状40。 此外，对于位于塑料成型品10的转印面11和12的侧面的另外两个面即侧面23和M没有特别限制，既可使其为转印空腔形状的转印面，也可为不完全转印部。在此，将凹形不完全转印部22与突起形状40设置在同一个面上。尤其优选将凹形不完全转印部22设置在突起形状40的附近即其底部附近。图4所示的塑料成型品10为薄型塑料成型品，具体为，在以一点锁线表示的垂直于转印面11和12的面13上，塑料成型品10的截面14中的转印面垂直方向上的成型品厚度a(未图示)与转印面平行方向上的成型品厚度b (未图示)之间满足上述式(1)。但是， 本发明的塑料成型品不同于上述参考例，不一定需要满足上述式(1)，转印面垂直方向上的成型品厚度a与转印面平行方向上的成型品厚度b之间即便成为(a/b) ^ 1的关系也没有问题。换言之，不一定为薄型，例如，同样可用于存在厚度较薄部分的具有厚度偏差形状的成型品。[塑料成型品的成型方法(第一成型方法)]以下以图4所示的塑料成型品10为例说明本发明的塑料成型品的成型方法。图5A和图5B显示了图4所示的塑料成型品10即熔融树脂37中的截面14以及用于形成塑料成型品10的成型模具30的截面。成型模具30中，用上下成对的一对模具构成可开闭的空腔，融熔树脂被射出填充到该空腔内部。空腔由上被转印型芯31和32、以及侧壁面33a、33b、34围绕构成。侧壁面33a上设有通气孔，即气隙35以及连通该气隙35得通气口 36，通气口 36 连接未图示且被置于成型模具30外部的气体压缩装置等设备，让压缩空气流入空腔侧面。进而，侧壁面33a上形成对应于突起形状40的部分即凹形凹陷部(以下称为凹形部)41。侧壁面33a不必以单独的型芯构成，也可以形成为设有凹形部41的型芯和设有通气部的型芯等两个以上的型芯构成。位于上述侧壁面33a对面的侧壁面为可动型芯34，该可动型芯34可相对于空腔沿图中的箭头方向滑动。如图5A所示，可动型芯34向接近空腔的方向移动时，被填入成型模具30的空腔内部的熔融树脂37产生朝向空腔壁面的树脂压力而紧贴在空腔壁面上，开始冷却凝固。此时，在射出填充熔融树脂后经过一定时间、但该树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，通过通气孔36从气隙35送入压缩空气。关于树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，可根据树脂成分等获得最佳时刻。接着，如图5B所示，可动型芯34向离开空腔的方向即图中箭头方向滑动。该可动型芯34的后退使得空腔容积增大，熔融树脂也随之发生体积膨胀。其结果，在相对于可动型芯34的后退部分，形成凸形不完全转印部21。另一方面，随着熔融树脂37的体积膨胀， 树脂内压急剧下降，树脂紧贴在空腔壁面上的作用力也下降，此时，从气隙35输入的压缩空气使得受到压力作用的侧壁面33优先发生剥离，从而形成凹形不完全转印部22。如上所述，凸形不完全转印部21以及凹形不完全转印部22从空腔剥离并形成自由表面，吸收了树脂内压下降造成的树脂体积减少以及冷却凝固促进填充树脂发生的体积收缩。换言之，通过诱导凸形不完全转印部21以及凹形不完全转印部22的发生，抑止了转印部11和12中的凹陷的发生，进而，减小空腔体积膨胀所带来的内压，使得伴随射出填充发生的树脂内压趋于0。进而，与空腔转印面区域相比，突起形状40中的熔融树脂的冷却凝固较快，为此， 因剥离后收缩而成长起来的凹形不完全转印部22快速收缩，形成为连接于突起形状40的根部边缘。也就是说，由于存在突起形状40即凹形部41，凹形不完全转印部22的成长发展可在任意区域停止。上述形成的塑料成型品的转印面11和12上不会出现凹陷，而且内部不会残留树脂内压，转印面11以及12可以达到所要求的形状精度，进而，内部变形也得以减轻。以下，用图4所示的塑料成型品10为例，说明另一例本发明的塑料成型品的成型方法的参考例。图6A和图6B显示了图4所示的塑料成型品10即熔融树脂37的截面14 以及形成塑料成型品10的成型模具30的截面。成型模具30为用上下成对的一对模具构成可开闭的空腔，并用融熔树脂射出填充到该空腔内部。空腔由上被转印型芯31和下被转印型芯32以及侧壁面33a和33b以及 34围绕构成。
侧壁面33a为固定型芯，以用于形成该固定型芯33a整个表面或至少与熔融树脂 37相接触的表面的材料所形成的面与树脂之间的粘附作用力比其他空腔表面与树脂之间的粘附作用力较小，该面为优先剥离部。与树脂的粘附作用力较小的材料，例如有TiN(氮化钛)、TiCN(氰化钛)、含聚四氟乙烯树脂的金属等。本实施方式中用与树脂之间的粘附作用力较小的材料对固定型芯33的表面施加表面处理，使得固定型芯33与填充树脂之间变得容易分离。另一个侧壁面34为可动型芯34，该可动型芯34被设为能够按图中的箭头方向相对空腔滑动。如图6A所示，当可动型芯34向空腔方向滑动时，被射出填充到成型模具30的空腔中的熔融树脂37向空腔壁面产生树脂压力，紧贴到壁面上，并以此状态开始冷却凝固。此时，在射出填充熔融树脂37后经过一定时间、但该树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，让可动型芯34向离开空腔的方向滑动。 对于熔融树脂37处于尚未完全冷却凝聚并保持一定树脂内压的可流动状态的时刻，可根据树脂成分以及固定型芯33a的表面材料等来选择最佳时刻。如图6B所示，可动型芯34的后退使得空腔容积增大，熔融树脂37也随之发生体积膨胀。其结果，可动型芯34的后退部分上形成凸形不完全转印部21。另一方面，随着熔融树脂37的体积膨胀，树脂内压急剧下降，树脂与空腔壁面之间的粘附作用力也下降，此时， 与其他空腔表面相比脱模性能较高的固定型芯33a的壁面上的树脂优先发生剥离，形成凹形不完全转印部22。进而，与空腔转印面区域相比，突起形状40中的熔融树脂的冷却凝固较快，为此， 因剥离后收缩而成长起来的凹形不完全转印部22快速收缩，形成为连接在突起形状40的底部边缘。也就是说，由于存在突起形状40即凹形部41，凹形不完全转印部22的成长发展可以在任意区域停止。上述形成的塑料成型品的转印面11和12上不会出现凹陷，而且内部不会残留树脂内压，转印面11以及12可以达到所要求的形状精度，进而，内部变形也得以减轻。(第二实施方式)以下说明另一个本发明塑料成型品的实施方式。在此省略说明与上述第一实施方式的相同之处。在上述第一实施方式中以凸形不完全转印部和凹形不完全转印部分别形成在不同表面为例进行了说明，而在本实施方式中则优选凸形不完全转印部和凹形不完全转印部形成在同一个表面上。[塑料成型品]图7是本实施方式的塑料成型品的立体图。该塑料成型品10的上表面为转印面 11，该转印面11上设有细微且复杂的凹凸形状，凸形不完全转印部21以及凹形不完全转印部22被同设在与转印面11相对的面上。突起形状40与凸形不完全转印部21以及凹形不完全转印部22设在同一个表面上，其中凹形不完全转印部22位于突起形状40根部边缘的旁边。[塑料成型品的成型方法]以下说明图7所示的塑料成型品10的成型方法。图8A和图8B显示了图7所示的塑料成型品中的截面14以及用于形成塑料成型品10即熔融树脂37的成型模具30的截
13
成型模具30中，用上下一对模具构成可开闭的空腔，融熔树脂37被射出填充到该空腔内部。空腔由上被转印型芯31、下壁面38a和38b、可动型芯(下壁面39)、以及侧壁面33围绕构成。侧壁面38a上设有气隙35以及连通该气隙35的通气口 36。一部分下壁面38为可动型芯39，该可动型芯39可以沿图中的箭头方向相对于空腔滑动。进而，侧壁面 38a上形成对应于突起形状40的凹形部41。如图8A所示，可动型芯39向接近空腔的方向移动时，被填入成型模具30的空腔内部的熔融树脂37产生朝向空腔壁面的树脂压力而紧贴在空腔壁面上，开始冷却凝固。此时，在射出填充熔融树脂后经过一定时间、但该树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，从气隙35送入压缩空气。接着，如图8B所示，可动型芯39向离开空腔的方向即图中箭头方向滑动。该可动型芯39的后退使得空腔容积增大，熔融树脂37也随之发生体积膨胀。其结果，在相对于可动型芯39的后退部分，形成凸形不完全转印部21。另一方面，随着熔融树脂37的体积膨胀，树脂内压急剧下降，树脂紧贴在空腔壁面上的粘附作用力也下降，此时，从气隙35输入的压缩空气，使得受到压力作用的下壁面38a优先发生剥离，形成凹形不完全转印部22。进而，与空腔转印面区域相比，突起形状40中的熔融树脂的冷却凝固较快，为此，因剥离后收缩而成长起来的凹形不完全转印部22快速收缩，形成为连接在突起形状40的根部边缘。如上所述，本实施方式与上述第一实施方式方式具有相同效果，塑料成型品10的转印面11和12上不会出现凹陷，而且内部不会残留树脂内压，转印面11以及12可以达到所要求的形状精度，内部变形也得以降低。进而，由于存在突起形状40，凹形不完全转印部 22的成长扩展能够在任意区域停止。尤其是本实施方式中的转印面11具有精细的凹凸形状，为此，需要将树脂压力设定得较高，以对被转印面(上被转印型芯31)上的精细图案精确实行树脂填充。而利用本成型方法，即便是需要用高树脂压力来形成转印面11，也因能够解消树脂压力，故而使塑料形成品10内部的残留内部应力得到解消，防止了从成型模具30中取出塑料成型品30时或取出以后发生形状变形。对于转印面11以外的面的形状没有特殊的限制。凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22可以形成在转印面11以外的任意的面上。还可形成多个凸形不完全转印部 21和凹形不完全转印部22。此外，还可利用上述第二成型方法来成型。如上所述，利用本发明的塑料成型品的成型方法，能够低成本而高精度地转印模具形状，形成高精度的光学镜面或具有细微凹凸图案的塑料成型品。(第三实施方式)以下说明涉及本发明的塑料成型品的第三实施方式。在此省略与上述第一和第二实施方式相同之处的说明。图9是本实施方式的塑料成型品的立体图。该塑料成型品10的上表面上设有呈凹形的转印面11，并在下表面设有凸形不完全转印部21，凹形不完全转印部2 和22b被分别设在转印面的两个侧面上。进而，突起形状40a与凹形不完全转印部2 形成在同一个面上，该突起形状40a位于凹形不完全转印部2 的根部边缘，突起形状40b与凹形不完全转印部2 形成在同一个面上，该突起形状40b位于凸形不完全转印部22b的根部边缘。
[塑料成型品的成型方法]以下说明图9所示的塑料成型品10的成型方法。图IOA和图IOB显示了图9所示的塑料成型品中的截面14以及用于形成塑料成型品10即熔融树脂37的成型模具30的截面。成型模具30中，用上下一对模具构成可开闭的空腔，融熔树脂37被射出填充到该空腔内部。空腔由上被转印型芯31、下壁面38a和38b、可动型芯39、以及侧壁面33围绕构成。侧壁面33上设有气隙35以及连通该气隙35的通气口 36。一部分下壁面38为可动型芯39，该可动型芯39可沿图中的箭头方向相对于空腔滑动。进而，位于两侧的侧壁面33 上分别形成相对于突起形状40a和40b的凹形部41a和41b。如图IOA所示，可动型芯39向接近空腔的方向移动时，被填入成型模具30的空腔内部的熔融树脂37产生朝向空腔壁面的树脂压力而紧贴在空腔壁面上，开始冷却凝固。此时，在射出填充熔融树脂后经过一定时间、但该树脂处于尚未完全冷却凝聚、且保持具有一定树脂内压的流动状态的时刻，从位于两侧的气隙35送入压缩空气。接着，如图IOB所示，可动型芯39向离开空腔的方向即图中箭头方向滑动。该可动型芯39的后退使得空腔容积增大，熔融树脂37也随之发生体积膨胀。其结果，在相对于可动型芯39的后退部分，形成凸形不完全转印部21。另一方面，随着熔融树脂37的体积膨胀，树脂内压急剧下降，树脂紧贴在空腔壁面上的粘附作用力也下降，此时，从气隙35输入的压缩空气使得受到压力作用的侧壁面33和34分别优先发生剥离，从而形成凹形不完全转印部2 和22b。进而，与空腔转印面区域相比，突起形状40a和40b中的熔融树脂的冷却凝固较快，为此，因剥离后的收缩而成长起来的凹形不完全转印部2 和22b均以较快的收缩速度形成，分别连接在突起形状40a和40b的根部边缘。如上所述，本实施方式与上述第一以及第二实施方式方式具有相同效果，塑料成型品10的转印面11和12上不会出现凹陷，而且内部不会残留树脂内压，转印面11以及12 可以达到形状精度要求，内部变形也得以降低。进而，由于存在突起形状40a和40b，凹形不完全转印部2 和22b的成长扩展能够在任意区域停留。(第四实施方式)以下说明涉及本发明的塑料成型品的第四实施方式。在此省略与上述第一 第三实施方式相同之处的说明。图IlA IlC是本实施方式的塑料成型品的立体图。其中，图IlB是在图IlA所示的塑料成型品10上加上了虚线的图，图IlC是在图IlB上加上图12所示的各个截面的图。图IlA IlC所示的塑料成型品10为塑料透镜10，其中的转印面11以及12为光学镜图12A是垂直于该塑料透镜10中转印面11的面即以一点锁线13a显示的截面 14a的截面图，图12B是垂直于该塑料透镜10中转印面11的面即如图中以一点锁线13b显示的截面14b的截面图，图12C是平行于该塑料透镜10中转印面11即以一点锁线13c显示的截面14c的截面图。图13A和图1 是从图11所示塑料透镜10的模具空腔内部的转印面11 一方观察该塑料透镜10的俯视图，其中，图13A是可动型芯滑动之后随即发生的树脂内压消失瞬间的俯视图，图13B是冷却凝固后的俯视图。图14A和14B是一例以安装基准面16为基准将塑料透镜10安装到规定空间之中。其中图14A是以转印面侧面为正面的正视图，图14B 是以转印面为正面的正视图。位于该塑料透镜10的短边端部两侧的侧面上设有不完全转印部21a和21b，而在长边端部两侧的侧面上形成突起形状40a和40b以及凹形不完全转印部2 和22b。该不完全转印部21a和21b，如图12A的截面1 所示，在长边两端的端部呈凸形，随着接近长边中心，该凸形如图12B的截面14b所示，连续地逐渐转变为凹形不完全转印部22c和22d (参见图13B)。该塑料透镜10在长边端部两侧的侧面上具有转印模具形状的透镜安装基准面 16。关于本实施方式的塑料透镜10的成型可采用上述实施形态中的成型方法，不完全转印部21a和21b对应于未图示的成型模具的可动型芯，凹形不完全转印部2 和22b对应成型模具中的气隙或优先剥离部。如上所述，根据该成型方法，在可动型芯后退之后塑料成型品立刻发生树脂体积膨胀，此时，如图13A所示，对应于可动型芯的不完全转印部21a 和21b在整个长边区域形成为凸形，而分别位于突起形状40a和40b的根部边缘的凹形不完全转印部2 和22b则形成为凹形。图13A所示的形状在冷却凝固后发生树脂收缩，从而成型品端部中对应于气隙的凹形不完全转印部2 和22b为分别连接在突起形状40a和40b底部边缘上的自由面，通过该自由面的移动可以吸收收缩，但在成型品中心部分，只有通过可动型芯使发生剥离的凸形不完全转印部21a和21b吸收收缩，为此，凸形不完全转印部21a和21b随着收缩，其中心部分转变为凹形不完全转印部22c和22d。其结果，成型品变为如图1 所示，可动型芯所对应的不完全转印部变成为随着从端部接近中心，从位于端部的凸形不完全转印部21a和21b连续地转变成凹形不完全转印部22c和22d。根据上述可知，本实施方式与上述第一 第三实施方式相同，利用成型模具30的射出成型方法，在可动型芯所对应的部分上形成凸形不完全转印部21a和21b以及凹形不完全转印部22c和22d，并形成突起形状40a和40b以及分别连接在该突起形状40a和40b 上且对应于气隙的部分上的凹形不完全转印部2 和22b，这样，转印部11中将不会发生凹陷，且不会残留树脂内压，由此形成的塑料成型品的转印面11满足精度要求，而且内部变形较小。在此，凸形不完全转印部21a和21b、以及凹形不完全转印部2 22d为没有转印成型模具形状的自由曲面。因此，利用不完全转印部区域来对塑料成型品的空间内定位将会使得定位变得不稳定，得不到良好的精度。对此，优选如本实施方式的塑料成型品10， 将安装基准面16设置在凸形不完全转印部21a和21b或凹形不完全转印部22a 22d的两端，而不使在不完全转印部上，该安装基准面16的转印高度超过凸形的模具形状。这样， 便可在空间中对塑料成型品进行高精度的定位和安装，而不必使用凸形不完全转印部或凹形不完全转印部。上述内部残留应力消除对安装基准面16的形状高精度化也具有效果，因此，还能够提供安装基准面的形状转印精度优异的塑料成型品。关于安装基准面16的位置、形状、 以及数量没有特殊的限制，可以设置在不同于转印面的任意位置上。例如如图14B所示，可以在空间中对塑料透镜10的Z轴方向53高精度定位后使用，为此，采用该塑料透镜10的光学装置具有优异的光学性能。此外，突起形状40既不包含凹形不完全转印部，也不受冷却收缩的影响，具有高精度转印性能，为此，优选以突起形状部分为安装基准面16。例如如图14A所示，可将突起形状部分作为X轴方向安装基准51和Y轴方向安装基准。如此，在凹形不完全转印部和凸形不完全转印面以外设置塑料成型品的安装基准面，有利于塑料成型品在空间内的高精度定位及安装。[光学元件]以上说明的本发明的塑料成型品被优选作为光学元件如塑料透镜、塑料反射镜等使用，其中的转印面被形成为光学镜面。塑料成型品用于光学元件，不仅要求具有良好的形状精度，而且还需要较小的内部变形。而上述本发明的塑料成型品内部应力很小，因此可作为内部应变也很小的成型品。该塑料成型品用于光学元件，将会使得该光学元件具有减少双折射的良好效果。而且，本发明的塑料成型品还具有安装基准面(参见图11 图14)，其定位精度和光学性能还能够获得进一步提高。例如，图7的塑料成型品10可用于以转印面11为光学镜面的光学元件，如光学反射镜。该光学元件适宜作为具有微小散乱效果的衍射光栅。图9所示的塑料成型品10可用于将转印面11作为凹形光学镜面塑料反射镜。图11所示的塑料成型品10可作为以转印面11和12分别为光学镜面例如入射面和发射面的塑料透镜。[多光束扫描光学装置]进而，采用本发明的塑料成型品的光学元件除了具有高精度光学镜面的效果以外，还通过降低内部应变来减少双折射的发生，具有良好光学性能。例如，以普通方式成型的塑料成型品，其内部应变随成型品内部位置而不同。在利用多光束进行扫描的扫描光学系统中，各束光束在副扫描方向的光束入射位置不同。为此， 各束光束受到不同程度的双折射的影响，造成各束光束之间存在强度或偏光特性等光学性能的差异。对此，利用本发明塑料成型品的塑料透镜不存在内部应变，可在多光束扫描光学系统的应用中发挥良好的效果。图15是显示本发明的光扫描装置的一个实施方式，即多光束扫描光学装置的结构的示意图。多光束扫描光学装置100具有多个发光源101 (chl至ch4)，用于发射多束光束，该多束光束通过共同使用的耦接镜，在之后的光学系统中耦接，被耦接后的多束光束通过共同使用的线像成像光学系统即柱型镜104，在光偏转器105的偏转反射面附近成像，成为在副扫描方向分开且在主扫描方向上较长的多个线像，这些光束受到光偏转器105以等角速度偏转后，偏转光束透过共同使用的包括第一扫描镜106和第二扫描镜107的扫描光学系统，并经弯折反射镜108弯折光路之后，在被扫描面即感光体109上会聚，形成在副扫面方向上分开的多个光点，用该多个光点来同时扫描多束扫描线。此外，标记103为光圈， 用于遮挡光束周围并形成光束。多束光束中的一束先于光扫描而入射到反射镜110，而后通过透镜111在受光元件112上会聚，根据受光元件12的输出，来决定各束光束的光扫描读取开始时刻。在此，适于采用本发明的塑料成型品作为塑料透镜的例如有作为第二扫描透镜 107。如上所述，采用本发明塑料成型品的光学元件不存在内部变形，光束几乎不受双折射的影响，可以通过副扫描方向上的任意位置，光束之间的光学性能也几乎不存在差异。 因此，将该光学元件用于多光束扫描光学系统有望发挥更加优异的效果。上述实施方式是使用本发明的实施例，但并不对本发明构成限制，本发明的实施可以在不脱离本发明宗旨的范围以内进行各种变形。上述实施方式说明的空腔形状以及利用该空腔形状进行射出成型所形成的塑料成型品的形状仅仅是一个示例而已，本发明的塑料成型品的成型方法还可以适用于其他形状的空腔，用以形成各种形状的塑料成型品。例如如图4示例的凸形完全转印部21和22不一定为互相相对的面，例如可将可动型芯设在对应于侧面23 —方，以侧面23作为凸形不完全转印部。另外，只要至少各具一个突起形状40以及凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22便可。也就是说可以各具两个以上突起形状40以及凸形不完全转印部21和凹形不完全转印部22。进而，凸形不完全转印部和凹形不完全转印部的数量也不必相同，例如可设置两处凸形不完全转印部， 同时设置一处凹形不完全转印部。如此，多而广地设置不完全转引部能够将转印不良诱导到不完全转印部，进一步提高转印部的转印性能。再者，还可以在同一个面上设置多个突起形状40。以上的成型方法中的数值填充方法、树脂压力发生方法、以及凸形及凹形的不完全转印部的形成方法皆不局限于上述例子中的描述。以上说明了将本发明的塑料成型品用于光学元件，除此之外，本发明的塑料成型品还可用于转印面形状精度要求高的各种塑料成型品，例如适用以作为手机等电子器械等的外设零件。
权利要求
1.一种塑料成型品，其中具有转印面，该转印面通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成，其特征在于，具有位于所述转印面以外的至少一个面上的突起形状；具有凹形不完全转印部，该凹形不完全转印部与该突起形状处于同一个面上，在该面上不完全转印模具空腔形状，形成该凹形不完全转印部；具有位于所述转印面以外的至少一个面上的凸形不完全转印部。
2.根据权利要求1所述的塑料成型品，其特征在于，所述凹形不完全转印部位于所述突起形状附近。
3.根据权利要求1或2所述的塑料成型品，其特征在于，在垂直于该转印面的截面形状中，垂直于该转印面的转印面垂直方向成型品厚度a、与平行于该转印面的转印面平行方向成型品厚度b之间满足以下关系，a/b< 1。
4.根据权利要求3所述的塑料成型品，其特征在于，所述转印面垂直方向成型品厚度a 为垂直于所述转印面的方向上的成型品厚度中的最小值，所述转印面水平方向成型品厚度 b为平行于所述转印面的方向上的成型品厚度中的最大值。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，在所述转印面以外的相对的面上分别形成所述凹形不完全转印部以及所述凸形不完全转印部。
6.根据权利要求1 4中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，在所述转印面以外的一个面上同时形成所述凹形不完全转印部和所述凸形不完全转印部。
7.根据权利要求1 6中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，具有多个所述突起形状，该多个突起形状既可位于同一个面上，也可不同面上。
8.根据权利要求1 7中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，还具有转印模具的空腔形状的安装基准面。
9.根据权利要求8所述的塑料成型品，其特征在于，以所述突起形状为安装基准面，该安装基准面转印模的空腔形状。
10.根据权利要求1 9中任意一项所述的塑料成型品，其特征在于，该塑料成型品为光学元件，其中，所述转印面之中的至少一个转印面被形成为光学镜面。
11.一种成型方法，其用于塑料成型品的成型，该塑料成型品具有转印面，该转印面通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成，其特征在于，至少在一部分空腔壁面上设置通气部，而且，在设有该通气部的一部分空腔壁面上设置凹形部，在射出填充树脂后的预定时刻，通过该通气部输入压缩空气，使得构成至少一部分空腔壁面的可动型芯向离开该空腔的方向滑动。
12.—种成型方法，其用于塑料成型品的成型，该塑料成型品具有转印面，该转印面通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成，其特征在于，至少一部分空腔壁面被形成为优先剥离部，以用于形成该优先剥离部的材料所形成的优先剥离部与所述树脂之间的粘附作用力小于空腔的其他壁面与该树脂之间的粘附作用力，而且，在一部分设有该优先剥离部的空腔壁面上设置凹形部，在射出填充树脂后的预定时刻，使得构成至少一部分空腔壁面的可动型芯向离开该空腔的方向滑动。
13.根据权利要求11或12所述的成型方法，其特征在于，使用具有两个以上所述凹形部的模具。
14.一种多光束方式光扫描装置，用多束光束扫描被扫描面，其中包括 光源，用于发射多束光束；以及，光学元件，用于分离副扫描方向上的各束光束的入射位置，其特征在于，用权利要求10 所述的塑料成型品作为该光学元件。
全文摘要
本发明涉及塑料成型品和该塑料成型品的成型方法、以及使用该塑料成型品的多光束方式光扫描装置。其目的在于提高塑料成型品转印面形状精度。本发明的塑料成型品(10)具有通过射出填充到模具空腔内的树脂产生树脂压力来转印该空腔的被转印面而形成的转印面(11)，其中具有位于所述转印面(11)以外的至少一个面上的突起形状(40)；具有凹形不完全转印部(22)，该凹形不完全转印部(22)与该突起形状(40)处于同一个面上，在该面上不完全转印模具空腔形状，形成该凹形不完全转印部(22)；具有位于所述转印面以外的至少一个面上的凸形不完全转印部(21)。
文档编号B29L11/00GK102335994SQ20111019816
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者大桥隆道, 山中康生, 林英一, 高桥刚 申请人:株式会社理光