[發(fā)明專利]塑料成型品和成型方法、以及光掃描裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110004279.7
• 申請日: 2011-01-04
• 公開（公告）號: CN102114691A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 大橋隆道;山中康生;平野彰士;林英一;高橋剛;青木干
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社理光
• 主分類號: B29C45/14
• 分類號: B29C45/14;G02B26/10
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;武也平

技術領域

本發(fā)明涉及塑料成型品、塑料成型品的成型方法、以及具有該塑料成型品的光掃描裝置，具體涉及適用于激光數(shù)碼復印機、激光打印機或傳真裝置等光掃描系統(tǒng)、攝像機等光學器械、光碟等設備的薄型塑料成型品。

背景技術

目前，塑料成型品的制造一般采用射出成型方法，即當模具溫度被加熱到成型用樹脂的熱變形溫度左右后，將樹脂母材插入具有一定容積的空腔或向該空腔射出填充熔融樹脂，一邊控制保壓一邊逐漸冷卻，而后，打開模具取出成型品。

利用上述射出成型方法，即使對于特殊形狀的塑料成型品，也能夠用按照該塑料成型品形狀形成的模具，來廉價地批量生產(chǎn)。例如，對于透鏡或棱鏡等光學元件，出于其光學表面的形狀精度要求，或者為了減少內(nèi)部的雙折射而要求具有良好的精度，以往普遍采用玻璃產(chǎn)品，但是，為了降低產(chǎn)品成本，逐漸趨于用塑料制造如塑料透鏡、塑料反射鏡等光學元件。

塑料成型品根據(jù)用途，要求具有各種形狀，例如對以厚度較薄的部分為轉(zhuǎn)印區(qū)域的成型品，要求該轉(zhuǎn)印部具有細微的凹凸形狀，或者要求高精度模具形狀的轉(zhuǎn)印性。尤其是用于激光打印機等掃描光學系統(tǒng)中的透鏡，因需要用最小的元件來兼?zhèn)涠喾N功能，為此，其鏡面形狀不僅是單純的球面形，而是被形成為復雜的非球面形，而且出于節(jié)省空間要求，通常被設計為厚度較薄的薄型。

在上述薄型塑料成型品的成型加工中的模具腔內(nèi)熔融樹脂的冷卻凝固工序中，要求腔內(nèi)的樹脂壓力或樹脂溫度均勻，以按要求形成具有良好精度的塑料成型品。但是，例如如圖1所示，當設定在轉(zhuǎn)印面11的垂直方向的截面14上，垂直于轉(zhuǎn)印面方向的厚度為a，平行于轉(zhuǎn)印面方向的厚度為b時，在長寬比為(a/b)＜1的較薄部分中，a方向冷卻速度較b方向冷卻速度快，因此樹脂是在樹脂壓力殘留在轉(zhuǎn)印面上的狀態(tài)下冷卻凝固，這造成成型品在取出時會因內(nèi)部應力而粘貼在模具上或發(fā)生脫模不良，從而使得被取出后的成型品的外形等產(chǎn)生變形。在塑料光學元件中尤其容易發(fā)生因內(nèi)部應變引起雙折射問題。在以下的本說明書中，當設定垂直于轉(zhuǎn)印面方向厚度為a，平行于轉(zhuǎn)印面方向厚度為b時，將滿足(a/b)＜1關系的塑料成型品稱為薄型塑料成型品或具有厚度較薄部分的塑料成型品。

對于如圖4所示的在轉(zhuǎn)印面上具有細微凹凸的薄型塑料成品，由于凹凸形狀中的樹脂填充需要將填充樹脂壓力設定得較高，為此，冷卻凝聚所造成的殘留內(nèi)部應力將變得顯著，容易發(fā)生形狀變形以及光學元件內(nèi)部變形引起的雙折射。為了降低該殘留壓力，必須進行低壓射出成型，也就是說，在射出成型時需要將樹脂壓力控制得較低。但是，低壓成型中填充的樹脂量相對于空腔容積較少，因此成型品中容易發(fā)生凹陷，并且存在收縮量增大引起的模具形狀轉(zhuǎn)印精度變差的缺點。

針對上述低壓射出成型中的凹陷問題，專利文獻1(JP特開平6-304973號公報)公開了以下解決方案。即從通氣口向非轉(zhuǎn)印部施加空氣壓力，使其與轉(zhuǎn)印部之間發(fā)生壓力差，從而將凹陷引向非轉(zhuǎn)印部，防止轉(zhuǎn)印面上發(fā)生凹陷。

專利文獻2(JP特開平11-28745號公報)公開了以下方案，即在成型過程中讓構(gòu)成模具空腔的部分型芯滑動，使得非轉(zhuǎn)印面的樹脂發(fā)生剝離，從而在射出填充引起空腔內(nèi)發(fā)生樹脂內(nèi)壓，當該壓力成為能夠維持轉(zhuǎn)印面粘合程度大小的情況下，使型芯動作，強制性地制作空隙，并將凹陷引導到該部分。

專利文獻3(JP特開2000-84945號公報)公開了以下方案，即對于厚型以及厚度不均形狀的塑料成型品，通過不完全轉(zhuǎn)印模具的空腔形狀，使得轉(zhuǎn)印面以外的面中具有被形成為凹形或凸形的不完全轉(zhuǎn)印部，從而消除殘留的樹脂內(nèi)壓或內(nèi)部變形。

但是，如果填充后的樹脂冷卻所引起的樹脂內(nèi)壓為非轉(zhuǎn)印部上所受到的空氣壓以下，則不會發(fā)生凹陷，為此，根據(jù)專利文獻1公開的發(fā)明，在薄型塑料成型品的成型中，厚度較薄部分的樹脂在初期的高壓下冷卻凝固，造成殘留內(nèi)部應力和殘留內(nèi)部變形，因而該發(fā)明存在轉(zhuǎn)印面精度降低以及雙折射惡化的問題。

專利文獻2公開的技術方案也存在以下問題，在薄型塑料成型品的成型過程中，需要在轉(zhuǎn)印面部分的樹脂發(fā)生冷卻凝固之前實行分離動作，而隨著分離動作的發(fā)生，空腔容積增大，為此空腔內(nèi)的樹脂壓力成為負壓力。在形成負壓力之際，由于轉(zhuǎn)印面的粘合作用力下降，因而引起轉(zhuǎn)印面上出現(xiàn)凹陷的問題。對此，雖然可以考慮跟隨樹脂的體積收縮來移動可動型芯，但是實際上，既要保持可動型芯的穩(wěn)定性，同時又要以良好的精度進行跟隨是十分困難的。