(57)【要約】【課題】  耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材であっても吸湿変形が少ないプラスチック光学部材を提供する。【解決手段】  第一のプラスチックからなる部材と前記部材の表面に形成される被覆部を有し、前記被覆部は、第二のプラスチックによって形成され、前記第一のプラスチックの吸水率は、前記第二のプラスチックより低いことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のプラスチックからなる部材と前記部材の表面に形成される被覆部を有し、前記被覆部の少なくとも一部は、第二のプラスチックにより形成され、前記第一のプラスチックの吸水率は、前記第二のプラスチックより低く、前記第二のプラスチックの硬さは、前記第一のプラスチックより硬いことを特徴とするプラスチック光学部材。
【請求項２】
前記第二のプラスチックは、ポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学部材。
【請求項３】
前記被覆部は、前記部材の第一の表面に形成される第一の被覆部と、前記部材の第二の表面に形成される第二の被覆部とを有することを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光学部材。
【請求項４】
前記第一の被覆部および前記第二の被覆部のいずれかは、第三のプラスチックからなり、前記第一のプラスチックの吸水率は、前記第三のプラスチックより低いことを特徴とする請求項３記載のプラスチック光学部材。
【請求項５】
前記第一の被覆部と前記第二の被覆部を連結するリブを有することを特徴とする請求項３または４記載のプラスチック光学部材。
【請求項６】
前記第一の被覆部に接する前記リブの幅は、前記第一の被覆部の外周に対して、１／１２以上４／１２以下であり、前記第二の被覆部に接する前記リブの幅は、前記第二の被覆部の外周に対して、１／１２以上４／１２以下であることをすることを特徴とする請求項５記載のプラスチック光学部材。
【請求項７】
前記第一のプラスチックからなる部材は鍔部を有していることを特徴とする請求項５または６記載のプラスチック光学部材。
【請求項８】
前記鍔部の一部が、前記リブから露出していることを特徴とする請求項７記載のプラスチック光学部材。
【請求項９】
前記第一のプラスチックはスチレンとメタクリル酸メチルの共重合体であることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載のプラスチック光学部材。
【請求項１０】
前記第一のプラスチックの吸水率は、０．０１％以上０．２％以下であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか一項記載のプラスチック光学部材。
【請求項１１】
前記第一のプラスチックと前記第二のプラスチックの吸水率の差が、０．３％以下であることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか一項記載のプラスチック光学部材。
【請求項１２】
前記第二のプラスチックの鉛筆硬度は、２Ｈ以上であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれか一項記載のプラスチック光学部材。
【請求項１３】
前記被覆部の厚みが、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか一項記載のプラスチック光学部材。
【請求項１４】
第一のプラスチックからなる部材を金型に挿入し、前記部材の表面に第二のプラスチックを溶融し流し込む工程を有し、前記第一のプラスチックは、吸水率が前記第二のプラスチックより低く、前記第二のプラスチックは、鉛筆硬度が第一のプラスチックより高いことを特徴とするプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１５】
前記部材の第一の表面に流し込まれた前記第二のプラスチックによる第一の被覆部と、前記部材の第二の表面に流し込まれた第三のプラスチックによる第二の被覆部を形成することを特徴とする請求項１４記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１６】
前記第二のプラスチックと前記第三のプラスチックは同じ材料であることを特徴とする請求項１５記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１７】
前記部材は第一の表面と第二の表面を有し、前記第二のプラスチックは、第一の表面に形成される第一の被覆部および第二の表面に形成される第二の被覆部とがリブで連結されるように、ゲートから第一の表面および第二の表面に流し込むことを特徴とする請求項１４記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１８】
前記部材は、鍔部を有し、前記第一の表面および第二の表面に前記ゲートから前記第二のプラスチックを流し込んだのち、ゲートカット時に前記リブを切断すると共に前記鍔部の一部を露出させることを特徴とする請求項１７記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラや複写機等の光学機器に使用されるプラスチック光学部材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、射出成形法を用いた厚肉の光学部材を製造する需要が高まっている。しかし光学部材の厚さが増加するに伴って、成形中に先に硬化する表面プラスチック層と遅れて硬化する内部プラスチック部との間の硬化収縮の差による応力の増加がみられる。そのことで光学部材内部に真空泡（ボイド）の発生や、内部応力の残留という問題点がある。また、このような厚肉の光学部材については、金型内における冷却時間が厚さの増加により急激に長くなるため、成形サイクルが著しく増大するという問題点もある。
【０００３】
そこでこのような問題点を解決するためにプラスチック製の部材が内部に収容され、該部材の第一、第二の表面を被覆プラスチックで一体化するという発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８‐１８７７９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
厚肉のプラスチック光学部材はプラスチック自身の吸湿による変形に考慮しなければならず、そのためには吸水率の低いプラスチックを用いる必要がある。吸湿によって表面形状が変形してしまい、その結果、ピント位置がずれる等光学性能が満足できなくなる懸念がある。しかし、射出成形に用いられる吸水率の低いプラスチックは表面硬度が低い。そのことで、デジタルカメラにおいては表に露出する部分に用いる為の耐擦過性能を満足することができない場合がある。また、複写機等においても、製造時やメンテナンス時に厚肉のプラスチック光学部材に傷をつけてしまうことが懸念される。上記の特許文献１に記載の従来例においても、部材と被覆プラスチックが同材質であるため、この課題は避けられない。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材であっても吸湿変形が少ないプラスチック光学部材およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラスチック光学部材は、第一のプラスチックからなる部材と前記部材の表面に形成される被覆部を有し、前記被覆部は、第二のプラスチックにより形成され、前記第一のプラスチックの吸水率は、前記第二のプラスチックより低く、前記第二のプラスチックの硬さは、前記第一のプラスチックより硬いことを特徴とする。
【０００８】
本発明のプラスチック光学部材の製造方法は、第一のプラスチックからなる部材を金型に挿入し、前記部材の表面に第二のプラスチックを溶融し流し込む工程を有し、前記第一のプラスチックは、吸水率が前記第二のプラスチックより低く、前記第二のプラスチックは、鉛筆硬度が第一のプラスチックより高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材であっても吸湿変形が少ないプラスチック光学部材およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図２】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図３】本発明の実施する形態に係る金型を説明する図
【図４】本発明の実施する形態に係る金型を説明する図
【図５】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図６】本発明の実施例に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図７】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図８】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図９】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図１０】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【図１１】本発明の実施する形態に係る第一のプラスチックによる部材を説明する図
【図１２】本発明の実施する形態に係るプラスチック光学部材を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の第一の実施形態に係るプラスチック光学部材の断面図である。図１において、１は第一のプラスチックによる部材、２は第二のプラスチックによる被覆部、３はプラスチック光学部材、４は部材の第一の表面、５は部材の第二の表面を示す。また、６はプラスチック光学部材の第一の表面、７はプラスチック光学部材の第二の表面を示す。本発明は、部材を構成する第一のプラスチックの吸水率を、被覆部を構成する第二のプラスチックより低くする。また、第二のプラスチックの硬さは第一のプラスチックより硬い。部材１はレンズであることが好ましい。本明細書において、プラスチックの硬さが硬いとは、ＪＩＳ  Ｋ５４０１に記載された試験方法を用いて試験された鉛筆硬度が高い値（硬い値）であることを示す。第二のプラスチックの硬さを硬くすることで、プラスチック光学部材３の第一、第二の表面６、７の耐擦過性能を向上させることができる。また、第一のプラスチックの吸水率を低くすることで、部材１自体の吸湿変形を少なくすることができる。さらに、部材１の第一、第二の表面４、５の両面を第二のプラスチックによる被覆部２で被覆することで、第一のプラスチックと第二のプラスチックの吸水率が異なることによる吸湿変形を少なくすることができる。その結果、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材を得ることができる。第一のプラスチックからなる部材１の第一、第二の表面４、５のどちらが第一、第二かは特に限定されない。またプラスチック光学部材３の第一、第二の表面６、７のどちらが第一、第二かも特に限定されない。またレンズ形状はメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等特に限定されない。また、表面形状も、球面、非球面、自由曲面等特に限定されない。本明細書において、鉛筆硬度は、ＪＩＳ  Ｋ５４０１に記載された試験方法を用いて試験された数値である。また、吸水率とは、ＪＩＳ  Ｋ７２０９に記載された試験方法を用いて試験された数値である。第一のプラスチックおよび第二のプラスチックは透明であることが好ましい。透明とは、無色透明のみならず、有色透明も含むものであり、少なくとも可視光線の透過率が８０％以上であることが好ましい。
【００１２】
また、第一のプラスチックの吸水率は、０．０１％以上０．２％以下であることが好ましい。また、第二のプラスチックの鉛筆硬度は２Ｈ以上であることが望ましい。また、第一のプラスチックと第二のプラスチックの吸水率の差が、０．３％以下であることが好ましい。これによりさらに吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となる。第一のプラスチックの吸水率が０．２％より大きいと、部材１自体の吸湿変形がより大きくなってしまい、表面形状の変形がより大きくなり、光学性能の悪化が懸念される。第二のプラスチックの鉛筆硬度を２Ｈより柔らかくしてしまうと、表面に傷が付きやすく、耐擦過性能を満足できないこともあり得る。第一のプラスチックとして、例えばポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンとα−オレフィンの共重合体、スチレン、ポリスチレン、スチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体、フルオレン系ポリエステルのいずれかを含む樹脂等が上げられる。しかし、吸水率が０．２％以下であれば特に限定されない。また、第二のプラスチックとしてポリメタクリル酸メチル、高硬度シリコーン樹脂等が上げられる。しかし、鉛筆硬度が２Ｈ以上であれば、特に限定されない。また、第二のプラスチックに紫外線吸収特性を有する添加剤を少なくとも１種類以上添加してもよい。その結果、紫外線透過防止特性にも優れた厚肉のプラスチック光学部材とすることができる。紫外線吸収特性を有する添加剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物等が上げられるが、特に限定されない。また添加量については第二のプラスチック２の物性に影響を与えない量とし、０．１重量部以上５重量部以下が好ましい。
【００１３】
また、被覆部２の厚みが０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが望ましい。上記構成を図２に示す。図１と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図２において、８はプラスチック光学部材の光学有効領域、９は第二のプラスチックによる被覆部２の第一の厚み、１０は第二のプラスチックによる被覆部２の第二の厚み、１１は部材１の厚みである。本発明は、第二のプラスチックの被覆部の第一の厚み９、及び第二の厚み１０を第一、第二のそれぞれ０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とする。この結果、より吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となる。第二のプラスチックによる被覆部の第一の厚み９及び、第二の厚み１０を０．５ｍｍより小さくしてしまうと、第二のプラスチックを溶融させ金型に流し込む際の応力が大きくなり、ひけや残留応力の増大の懸念が生じてしまう。また、第二のプラスチックによる被覆部の第一の厚み９及び、第二の厚み１０を３ｍｍより大きくしてしまうと、第二のプラスチック自体の吸湿による変形が生じることが懸念される。ここでいう第二のプラスチックによる第一の被覆部の厚み９とは、プラスチック光学部材３の第一の表面６と部材の第一の表面４との光学有効領域８における距離の平均である。第二のプラスチックによる被覆部の第二の厚み１０とは、第二の表面７と部材１の第二の表面５との光学有効領域８における距離の平均である。部材の厚み１１は光学有効領域８内での最大厚みである。また部材の第一の表面とプラスチック光学部材の第一の表面はほぼ相似であることが好ましく、部材の第二の表面とプラスチック光学部材の第二の表面はほぼ相似であることが好ましい。第二のプラスチックによる被覆部の第一の厚み９の変化量（プラスチック光学部材３の第一の表面６と部材の第一の表面４との光学有効領域８における距離の変化量）及び第二のプラスチックによる被覆部の第二の厚み１０の変化量（第二の表面７と部材１の第二の表面５との光学有効領域８における距離の変化量）は少ないことが好ましい。また、第二のプラスチックによる被覆部の第一の厚み９と第二の厚み１０はほぼ同じであることが好ましい。
【００１４】
本実施形態のプラスチック光学部材の製造方法の一例を次に説明する。第二のプラスチックの鉛筆硬度が第一のプラスチックより高く、且第一のプラスチックの吸水率が第二のプラスチックより低いプラスチックを選定する。そして、第一のプラスチックからなる部材を射出成形法、押し出し成形法あるいはプレス法等によって製造する。そして当該部材を射出成形用金型のキャビティに挿入し第一、第二の表面に第二のプラスチックを流し込むことで被覆一体化する。
【００１５】
プラスチック光学部材の製造方法の一例を図３に示す。図３は（芯部材および部材１からなる）レンズを形成する工程を示す断面図（ａ）〜（ｄ）である。図１、図２と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。２０は部材用金型、２１は部材用金型２０のキャビティ、３０はプラスチック光学部材用金型、３１は被覆部を成形するためのキャビティを示す。本発明は、まず部材用金型２０のキャビティ２１に第二のプラスチックより吸水率の低い第一のプラスチック２７をスプルー２２、ランナー２３、ゲート２４を介して射出し、成形することで部材１を製造する。次に当該部材１をプラスチック光学部材用金型３０のキャビティ３１にインサートする。そして、キャビティ３１に第一のプラスチックより鉛筆硬度の高い第二のプラスチック２９をスプール３２、ランナー３３、ゲート３４を介して射出する。そして被覆部を形成し、プラスチック光学部材３を製造する。この結果、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材を製造することができる。この際、部材１と第二のプラスチック２９との密着性を向上させる為、部材１の第一の表面４および／または第二の表面５に高エネルギー線を照射しても良い。高エネルギー線をしては、紫外線、コロナ放電、プラズマ放電等上げられるが、これらに限定されない。また本実施形態において、部材１の製造方法が、部材用金型に芯部材をインサートし、当該芯部材の第一、第二の表面に第一のプラスチックを流しこむことで被覆一体化する部材１の製造方法であっても良い。芯部材および部材はレンズであることが好ましい。これを図４に示す。図４は本発明の実施する形態に係る金型の断面図（ａ）〜（ｄ）である。図１、図２、図３と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図４において、４５は部材１の内部に収容されたレンズ、４６はレンズ４５の第一の表面、４７はレンズ４５の第二の表面、５０はレンズ４５を成形する金型、５１はレンズ４５を成形する金型のキャビティを示す。また、図中６０は部材用金型、６１は部材用金型のキャビティを示す。まずレンズ４５を成形する金型５０のキャビティ５１に第一のプラスチック５７をスプール５４、ランナー５５、ゲート５６を介して射出し、成形することでレンズ４５を製造する。次に当該レンズ４５を部材用金型６０のキャビティ６１にインサートする。そしてキャビティ６１に第一のプラスチック６７をスプール６４、ランナー６５、ゲート６６を介して射出し、成形することで部材１を製造する。その結果、部材の厚みが増加するに伴って、成形中に先に硬化する表面プラスチック層と遅れて硬化する内部プラスチック部との間の硬化収縮の差による応力の増加を防止することができる。
【００１６】
この際、レンズ４５の第一、第二の表面４６、４７のどちらが第一、第二かは特に限定されない。またレンズ４５の形状はメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等特に限定されない。また、表面形状も、球面、非球面、自由曲面等特に限定されない。部材１の表面とレンズ４５の表面はほぼ相似であることが好ましい。また、部材１の第一、第二の表面４、５とレンズ４５の第一、第二の表面４６、４７との光学有効領域における距離は各々ほぼ同じであることが好ましい。
【００１７】
（第二の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るプラスチック光学部材及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明において、上述の第１の実施形態に係るプラスチック光学部材及びその製造方法と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、第一の実施形態における第一の被覆部および第二の被覆部のいずれか一方が、第三のプラスチックからなり、前記第一のプラスチックの吸水率が、前記第三のプラスチックより低いことを特徴とするものである。
【００１８】
図７は本発明の第二の実施形態に係るプラスチック光学部材を示す概略図であって、図７（ａ）は上面図であり、図７（ｂ）はその断面図である。１は第一のプラスチックからなる部材、１２１は第二のプラスチックによる第一の被覆部、１２２は第三のプラスチックによる第二の被覆部、３はプラスチック光学部材、４は部材の第一の表面、５は部材の第二の表面を示す。６はプラスチック光学部材の第一の表面、７はプラスチック光学部材の第二の表面を示す。部材１はレンズであることが好ましい。本実施形態は、図７に示された部材１の吸水率を第二、第三のプラスチックより低くし、且第二、第三のプラスチックの鉛筆硬度を部材１より高くする。第二、第三のプラスチックの吸水率は同じであることが好ましい。部材１の吸水率を低くすることで、部材１自体の吸湿変形を少なくすることができる。また、第二、第三のプラスチックの鉛筆硬度を高くすることで、プラスチック光学部材３の第一、第二の表面６、７の耐擦過性能を向上させることができる。また、第二、第三のプラスチックの吸水率を同じとすることで、吸湿差によるソリを抑制できる。また、部材の側面７１を第二のプラスチックおよび第三のプラスチックで覆わないことで、プラスチック光学部材３の外周に生じる吸湿変形を少なくすることができる。その結果、吸湿変形の少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材とすることができる。この際、第一のプラスチックからなる部材１の第一の表面４、第二の表面５のどちらが第一の表面か第二の表面かは特に限定されない。またプラスチック光学部材３の第一の表面６、第二の表面７のどちらが第一の表面か第二の表面かも特に限定されない。また、第一の被覆部１２１、第二の被覆部１２２のどちらが第一のか第二のかは特に限定されない。またレンズ形状はメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等特に限定されない。第一のプラスチック、第二のプラスチックおよび第三のプラスチックは透明であることが好ましい。透明とは、無色透明のみならず、有色透明も含むものであり、少なくとも可視光線の透過率が８０％以上であることが好ましい。
【００１９】
また、部材１の吸水率を０．０１％以上０．２％以下とし、且第二、第三のプラスチックの鉛筆硬度を２Ｈ以上とすることが好ましい。また、第一のプラスチックと第二、第三のプラスチックの吸水率の差が、０．３％以下であることが好ましい。その結果、より吸湿変形の少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となる。部材１の吸水率が０．２％より大きいと、部材１自体の吸湿変形が大きくなってしまう。また、第二、第三のプラスチックの鉛筆硬度を２Ｈより柔らかくしてしまうと、表面の耐擦過性能を満足できない。第一のプラスチックとして、例えばポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンとα−オレフィンの共重合体、スチレン、ポリスチレン、スチレンとメタクリル酸メチルとの共重合体、フルオレン系ポリエステル等が上げられる。しかし、吸水率が０．２％以下であれば特に限定されない。また、第二、第三のプラスチックとしてポリメタクリル酸メチル、高硬度シリコーン樹脂等が上げられる。しかし、鉛筆硬度が２Ｈ以上であれば、特に限定されない。第二、第三のプラスチックは同じ材料であることが好ましい。また、第二、第三のプラスチック１２１、１２２に紫外線吸収特性を有する添加剤を少なくても１種類以上添加してもよい。その結果、紫外線特性にも優れた厚肉のプラスチック光学部材とすることができる。紫外線吸収特性を有する添加剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物等が上げられるが、特に限定されない。また添加量については第二、第三のプラスチックの物性に影響を与えない量とし、０．１重量部以上５重量部以下が好ましい。
【００２０】
また、第二、第三のプラスチックによるそれぞれの被覆部の厚みが０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。図７において、８はプラスチック光学部材３の光学有効領域、９は第一の被覆部１２１の厚み、１０は第二の被覆部１２２の厚み、１１は部材１の厚みを示す。本実施形態は、第二、第三のプラスチックの被覆部の厚み９、１０をそれぞれ０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とする。この結果、より吸湿変形の少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となる。第二、第三のプラスチックの被覆部の厚み９、１０を０．５ｍｍより小さくしてしまうと、第二、第三のプラスチックの被覆部１２１、１２２においては、第二、第三のプラスチックを溶融させ金型に流し込む際の応力が大きくなってしまう。これにより、ひけや残留応力の増大が懸念される。また、第二、第三のプラスチックの被覆部の厚み９、１０を３ｍｍより大きくしてしまうと、第二、第三のプラスチック自体の吸湿による変形が生じることが懸念される。ここでいう第二、第三のプラスチックの被覆部の厚みとは、プラスチック光学部材３の第一の表面６と部材１の第一の表面４との光学有効領域８における距離の平均である。また、プラスチック光学部材３の第二の表面７と部材１の第二の表面５との光学有効領域８における距離の平均である。部材の厚み１１は光学有効領域８内での最大厚みである。また部材の表面と第二、第三のプラスチックで形成されるプラスチック光学部材の表面はほぼ相似であることが好ましい。また、プラスチック光学部材３の第一の表面６、と部材１の第一の表面４との光学有効領域８における距離の変化量は少ないことが好ましい。プラスチック光学部材３の第二の表面７、と部材１の第二の表面５との光学有効領域８における距離の変化量は少ないことが好ましい。また、第二のプラスチックの被覆部の厚み９と第三のプラスチックの被覆部の厚み１０はほぼ同じであることが好ましい。
【００２１】
本実施形態のプラスチック光学部材を製造するための製造方法の一例を次に説明する。第一のプラスチックの吸水率が第二、第三のプラスチックより低く、第二、第三のプラスチックの鉛筆硬度が第一のプラスチックより高いプラスチックを選定する。さらに第二、第三のプラスチックの吸水率が同じプラスチックを選定する。そして、第一のプラスチックからなる部材を射出成形法、押し出し成形法、プレス法等によって製造する。そして当該部材を射出成形用金型のキャビティに挿入し当該部材の第一、第二の表面に第二、第三のプラスチックを流し込むことで被覆部を形成する。
【００２２】
図９（ａ）はプラスチック光学部材を製造するための金型の一例を示す断面図である。１３０はプラスチック光学部材用金型、１３１はプラスチック光学部材用金型１３０のキャビティを示す。部材１をプラスチック光学部材用金型１３０のキャビティ１３１にインサートする。そして、キャビティ１３１に部材の材料である第一のプラスチックより鉛筆硬度が高い第二、第三のプラスチックを個々のスプール１３２、１３５、ランナー１３３、１３６、ゲート１３４、１３７を介して射出する。そして、第一の被覆部１２１、第二の被覆部１２２を成形することでプラスチック光学部材３を製造する。別の実施形態に係る構成を図９（ｂ）に示す。１４０はプラスチック光学部材用金型、１４１はキャビティを示す。本発明は、部材１をプラスチック光学部材用金型１４０のキャビティ１４１にインサートする。そして、キャビティに部材の材料である第一のプラスチックより鉛筆硬度が高いプラスチックをスプール１４２から分岐した個々のランナー１４３、１４５、ゲート１４４、１４６を介して射出し被覆部１２１，１２２を成形することでプラスチック光学部材３を製造する。この結果、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材を製造することができる。この製造方法を用いた場合は、第二、第三のプラスチックは同じプラスチック（第二のプラスチック）となる。また、部材１と第二、第三のプラスチックによる被覆部１２１、１２２との密着性を向上させる為、部材１の第一、第二の表面４、５に高エネルギー線を照射しても良い。高エネルギー線としては、紫外線、コロナ放電、プラズマ放電等上げられるが、これらに限定されない。また、部材１は、部材用金型にレンズをインサートし、当該レンズの第一、第二の表面に第一のプラスチックを流しこむことで被覆一体化された部材１であっても良い。この製造方法を図９（ｃ）で説明する。１７０は部材１の内部に収容されたレンズ、１７３はレンズ１７０の第一の表面、１７４はレンズ１７０の第二の表面、１６０は部材用金型を示す。レンズ１７０を部材用金型１６０のキャビティにインサートする。そしてキャビティに第一のプラスチックをスプール１６２、スプールから分岐した個々のランナー１６３、１６５、ゲート１６４、１６６を介して射出し成形することで部材１を製造する。その結果、部材の厚みが増加するに伴って、成形中に先に硬化する表面プラスチック層１７１、１７２と遅れて硬化する内部プラスチック部との間の硬化収縮の差による応力の増加を防止することができる。
【００２３】
この際、レンズ１７０の第一、第二の表面１７３、１７４のどちらが第一、第二のかは特に限定されない。またレンズ１７０の形状はメニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等特に限定されない。また、表面形状も、球面、非球面、自由曲面等特に限定されない。但し、部材１の表面とレンズ１７０の表面はほぼ相似であることが好ましい。また、部材１の第一、第二の表面４、５とレンズ１７０の第一、第二の表面１７３、１７４との光学有効領域における距離は各々ほぼ同じであることが好ましい。
【００２４】
（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態に係るプラスチック光学部材及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明において、上述の第一、第二の実施形態に係るプラスチック光学部材及びその製造方法と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
第三の実施形態は、第二の実施形態の第二、第三のプラスチックを連結させるリブを有するものである。図８は第三の実施形態を説明する概略図である。図８において、１１５はリブを示す。ここで、リブ１１５に第二のプラスチックの流入口であるゲート（不図示）を設ける。これにより第二のプラスチックによる被覆部１２１、１２２を形成する際に使用する不図示の射出成形機のシリンダーを少なくすることができ、また金型構造も簡易となる。また、リブが形成された部分以外の部材側面は、第二のプラスチックで覆わないことで、プラスチック光学部材の外周に生じる吸湿変形を少なくすることができる。その結果、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材をより安価に供給することができる。被覆部の外周２１４、に対するリブの幅２１５の割合を１／１２以上４／１２以下とすることが好ましい。被覆部の外周２１４に対するリブの幅２１５の割合を１／１２以上４／１２以下とするとは、具体的には、第一の被覆部１２１の外周（表側被覆部側の部材の外周と等しい）に対する、前記被覆部の外周に接するリブの幅の割合を１／１２以上４／１２以下とする。また、第二の被覆部１２２の外周（裏側被覆部側の部材の外周と等しい）に対する、前記被覆部の外周に接するリブの幅の割合を１／１２以上４／１２以下とする。前記割合を１／１２以上とすることで、部材のＴｇが第二のプラスチックのＴｇより小さく、耐熱に乏しくても、リブにかかる被覆部からの応力を低減できる。その結果外観異常を抑制できる。また、前記割合を４／１２以下とすることで、リブの幅２１５が増加することによる吸湿変形を抑制することができる。この結果、さらに、吸湿変形が少なく且耐擦過性能に優れ、外観異常のないプラスチック光学部材を安価に供給することができる。
【００２６】
本実施形態に係るプラスチック光学部材の製造方法は、第二のプラスチックを連結させるリブ形状が金型に形成されている製造方法である。本構成を図９（ｄ）に示す。図９（ｄ）は本発明の実施する形態に係る金型の断面図である。部材１をプラスチック光学部材用金型１８０のキャビティにインサートする。そして、キャビティに第一のプラスチックより鉛筆硬度が高い第二のプラスチックによる第一の被覆部１２１、第二の被覆部１２２をスプール１８２、ランナー１８３、ゲート１８４、リブ形状１８７を介して射出成形することでプラスチック光学部材３を製造する。この際、リブ１８７に第一の被覆部１２１、第二の被覆部１２２の流入口たるゲート１８４を設けることが好ましい。この結果、第一の被覆部１２１、第二の被覆部１２２を積層する際に使用する不図示の射出成形機のシリンダーを少なくすることができ、また金型構造も簡易となる。よって、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材をより安価に製造することができる。また本発明において、部材１は、部材用金型にレンズをインサートし、当該レンズの第一、第二の表面に第一のプラスチックを流しこむことで被覆一体化する部材を用いても良い。またその際、当該レンズの第一、第二の表面に第一のプラスチックを流しこむ為の凹形状を設けても良い。
【００２７】
（第四の実施形態）
本発明の第四の実施形態に係るプラスチック光学部材及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明において、上述の第三の実施形態に係るプラスチック光学部材及びその製造方法と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
第四の実施形態は、第一のプラスチックによる部材が第三の実施形態のリブを分割する鍔形状（鍔部）を有するものである。第三の実施形態では、第二のプラスチックを連結するリブが形成されているが、吸湿によりリブの根元に変形が生じてしまう場合がある。
そこで、本実施形態の形態は、第二のプラスチックを連結するリブの少なくとも一部を切断することで、第一のプラスチックによる部材１の鍔部を露出させて、第二のプラスチックを分断する例を示したものである。これによりリブの根元に生じることのある変形を抑えることが可能となる。
【００２９】
図１１（ａ）〜図１１（ｂ）は、第一のプラスチックによる部材の形態の例をそれぞれ示したものである。９１は第一のプラスチックからなる第一のプラスチックによる部材、９１３、９１４は鍔部（鍔形状）を表し、第二のプラスチックによる被覆部を形成後、鍔部(鍔形状)の一部分９１４を残して、鍔部（鍔形状）の一部９１３を切断することで、リブから、鍔部（鍔形状）を露出させることができる。このようにすることで、第二のプラスチックによる被覆部によるリブ９１５を分割することができ、リブの根元に生じる変形を抑えることができる。このように、第二のプラスチックによる第一の被覆部、第二の被覆部を連結するリブを分離するために鍔部（鍔形状）９１３，９１４を第一のプラスチックによる部材に設けておく。説明のため、９１３、９１４は別の符号を付したが、鍔部（鍔形状）は一体で成形されていることが望ましい。
【００３０】
図１２は、第四の実施形態に係るプラスチック光学部材を示した図である。リブ９１５の少なくとも一部が切断され、第一のプラスチックによる部材の鍔部（鍔形状）の一部をリブから露出させる。このようにすることでリブの周辺に生じる吸湿変形を少なくすることができる。
【００３１】
本実施形態に係るプラスチック光学部材の製造方法は、第三の実施形態とほぼ同じであるが、異なる部分について次に説明する。図９（ｄ）において、部材１をプラスチック光学部材用金型１８０のキャビティにインサートする際、鍔部（鍔形状）をゲート１８４の位置に配置させておく。リブ１８７に第一の被覆部１２１、第二の被覆部１２２の流入口たるゲート１８４を設けておく。ゲート１８４から第二のプラスチックを流し込んだのち、第二のプラスチックを冷却し固化させ、プラスチック光学部材を成形する。その後、ゲート部分に固化した第二のプラスチックから、成形されたプラスチック光学部材を切り離す（ゲートカット）。この時、前記リブの少なくとも一部を一緒に切断する。そして、部材１の鍔部の一部を成形され固化されたプラスチック光学部材の表面に露出させる。この方法により簡単に、リブ９１５の少なくとも一部が切断され、第一のプラスチックによる部材の鍔部（鍔形状）の一部をリブから露出させることができる。
【実施例】
【００３２】
（実施例１〜６、比較例１、２）
図５に本発明の実施例１〜６、比較例１，２の構成を示す。図５は実施例１〜６、比較例１，２として製造したプラスチック光学部材の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。前述した図１、図２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。４０はプラスチック光学部材３の外形高さ、４１はプラスチック光学部材３の外形幅を示す。外形が、高さ４０が１６ｍｍ、幅６１が１８ｍｍの小判形状とし、内部に高さ１２ｍｍ高さ１４ｍｍの小判形状の光学有効領域８を設け、側面に不図示の抜き勾配を持ったメニスカスレンズをプラスチック光学部材として製造した。また、部材１の厚み１１は６ｍｍ、第二のプラスチックの厚み９、１０をそれぞれ１ｍｍとした。第一のプラスチックは、表１に記載した材料を用いた。第二のプラスチックは、紫外線吸収特性を有する１．  ２−ヒドロキシ−５−メチル−１−ベンゾトリアゾールを１．０重量部含有させたポリメタクリル酸メチルとして実施例１〜６及び比較例１のプラスチック光学部材を製造した。また、第二のプラスチック２をポリカーボネートとして比較例２のプラスチック光学部材を製造した。さらに、密着性向上のため実施例１、２、３、６については部材１へのコロナ放電の照射を行った。そして、図３（ｃ）、（ｄ）に示す金型を用いて、プラスチック光学部材を製造した。表１に、実施例１〜６及び比較例１、２の結果を示す。結果から、実施例１〜６において、鉛筆硬度が高く、吸湿変形量の少ない厚肉のプラスチック光学部材となることが判った。結果、得られたプラスチック光学部材３は、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となった。しかし、比較例１の光学部材は吸湿変形量が大きく、比較例２の光学部材は硬度が低く、所望の性能が得られなかった。なお、吸湿変形量は、表面形状測定器にて表面形状を測定した後、湿度９５％の環境下に２４０Ｈｒ放置し、取出し直後に再度測定した表面形状との差を吸湿変形量とした。
【００３３】
【表１】
2014002362.tif 000003
【００３４】
（実施例７〜１４、比較例３、４）
図６に実施例７〜１４、比較例３、４の構成を示す。前述した図１、図２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。４８は有効領域８内でのレンズ４５の最大厚みを示す。外形は高さ４０が１６ｍｍ、幅４１が１８ｍｍの小判形状とし、内部に高さ１２ｍｍ高さ１４ｍｍの小判形状の光学有効領域８を設け、側面に不図示の抜き勾配を持ったメニスカスレンズを製造した。また、部材は、図４に示す金型を用いて、第一のプラスチックによるレンズの表面に第一のプラスチックを被覆し一体化したものを用いた。部材１の厚み１１は１２ｍｍ、レンズの厚み４８は６ｍｍとした。４６はレンズ４５の表側表面、４７は裏側表面を示す。そして、第一のプラスチックは表２の実施例７〜１４及び比較例３、４に示す材料を用いた。第二のプラスチックは、ポリメタクリル酸メチルとした。また、比較例４における第二のプラスチックはポリカーボネートとした。さらに、密着性向上のため実施例７、８、９、１２、１３については部材１へのコロナ放電の照射を行った。そして、図４に示す金型を用いて、部材を作製した後、図３に示す金型を用いてプラスチック光学部材を製造した。表２に、第一のプラスチック、第二のプラスチックの厚み、及び鉛筆硬度、吸湿変形量の結果を示す。本結果より、組合せ７〜１４において、鉛筆硬度が高く、吸湿変形量の少ない厚肉のプラスチック光学部材となることが判った。結果、得られた複合プラスチック光学部材３は、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となった。しかし、比較例３の光学部材は吸湿変形量が大きく、比較例４の光学部材は硬度が低く、所望の性能が得られなかった。
【００３５】
【表２】
2014002362.tif 000004
【００３６】
（実施例１５〜２０、比較例５，６）
高さが１６ｍｍ、幅が１８ｍｍの小判形状とし、内部に高さ１２ｍｍ幅１４ｍｍの小判形状の光学有効領域を設け、側面に抜き勾配を持ったメニスカスレンズをプラスチック光学部材として製造した。また、第一のプラスチックによる部材１の厚みは６ｍｍ、第二のプラスチックによる第一の被覆部の厚みを１ｍｍ、第三のプラスチックによる第二の被覆部の厚みを１ｍｍとした。そして、第一のプラスチックを表３に記載した材料を用いた。実施例１５〜２０、比較例５における第二、第三のプラスチックは、紫外線吸収特性を有する１．２−ヒドロキシ−５−メチル−１−ベンゾトリアゾールを１．０重量部含有させたポリメタクリル酸メチルとした。また、比較例６における第二、第三のプラスチックはポリカーボネートとした。さらに、密着性向上のため実施例１５、１６、１７、１８については部材へのコロナ放電の照射を行った。そして、図９（ｂ）に示す金型を用いて、プラスチック光学部材を製造した。表３に、プラスチック光学部材の鉛筆硬度、吸湿変形量を示す。本結果より、実施例１５〜２０において、鉛筆硬度が高く、吸湿変形量の少ない厚肉のプラスチック光学部材となることが判った。結果、得られたプラスチック光学部材は、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となった。しかし、比較例５の光学部材は吸湿変形量が大きく、比較例６の光学部材は硬度が低く、所望の性能が得られなかった。
【００３７】
【表３】
2014002362.tif 000005
【００３８】
（実施例２１〜２４、比較例７〜１０）
高さが１６ｍｍ、幅が１８ｍｍの小判形状とし、内部に高さ１２ｍｍ幅１４ｍｍの小判形状の光学有効領域を設け、側面に不図示の抜き勾配を持ったメニスカスレンズを製造した。部材は、部材用金型にレンズをインサートし、レンズの第一、第二の表面に第一のプラスチックを流しこむことで被覆一体化された部材（図９（ｃ）参照）を用いた。部材の厚みは１２ｍｍ、レンズの厚みは６ｍｍとし、第二のプラスチックによる第一の被覆部の厚み及び第三のプラスチックによる第二の被覆部の厚みを同じとした。そして、第一のプラスチックは、表４に示す材料を用い、実施例２１〜２４及び比較例７、９における第二、第三のプラスチックは、ポリメタクリル酸メチルとした。また、比較例８、１０における第二、第三のプラスチックはシクロオレフィンポリマーとした。さらに、密着性向上のため実施例２１、２３については部材へのコロナ放電の照射を行った。そして、図９（ｂ）に示す金型を用いて、プラスチック光学部材を製造した。表４に、吸水率及び、第二、第三のプラスチックによる被覆部の厚み、鉛筆硬度、吸湿変形量を示す。本結果より、実施例２１〜２４において、鉛筆硬度が高く、吸湿変形量の少ない厚肉のプラスチック光学部材となることが判った。得られたプラスチック光学部材は、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となった。しかし、比較例７、９の光学部材は吸湿変形量が大きく、比較例８、１０の光学部材は硬度が低く、所望の性能が得られなかった。
【００３９】
【表４】
2014002362.tif 000006
【００４０】
（実施例２５〜３０、比較例１１〜１２）
高さが１６ｍｍ、幅が１８ｍｍの小判形状で、そこにリブ幅が９ｍｍのリブを設けた第三の実施形態によるプラスチック光学部材を製造した。また、内部に高さ１２ｍｍ幅１４ｍｍの小判形状の光学有効領域を設け、側面に抜き勾配を持ったメニスカスレンズとした。部材の厚みは１２ｍｍ、レンズの厚みは６ｍｍ、第一の被覆部の厚みを１ｍｍ、第二の被覆部の厚みを１ｍｍとした。第一のプラスチックは表５に記載の材料を用いた。実施例２５〜３０及び比較例１１における第二のプラスチックは、ポリメタクリル酸メチルとした。また、比較例１２における第二のプラスチックはポリカーボネートとした。さらに、密着性向上のため実施例２５、２６、２７、３０については部材１へのコロナ放電の照射を行った。そして、図９（ｄ）に示す金型でプラスチック光学部材を製造した。表５に、吸水率及び、鉛筆硬度、吸湿変形量を示す。本結果より、実施例２５〜３０において、鉛筆硬度が高く、吸湿変形量の少ない厚肉のプラスチック光学部材となることが判った。得られたプラスチック光学部材は、吸湿変形が少なく、且耐擦過性能に優れた厚肉のプラスチック光学部材となった。しかし、比較例１１の光学部材は吸湿変形量が大きく、比較例１２の光学部材は硬度が低く、所望の性能が得られなかった。
【００４１】
【表５】
2014002362.tif 000007
【００４２】
（実施例３１〜４０、比較例１３〜１６）
図１０に示す形状のプラスチック光学部材を製造した。５１６は第一の被覆部の外周、５１７は第一の被覆部と接合しているリブの幅、５１８は第二の被覆部の外周、５１９は第二の被覆部と接合しているリブの幅を示す。また、図中５２０はリブ高さを示し、ここでは１ｍｍとした。被覆部を形成する第二のプラスチックは、紫外線吸収特性を有する１．２−ヒドロキシ−５−メチル−１−ベンゾトリアゾールを１．０重量部含有させたポリメタクリル酸メチルとした。また、実施例３１〜３８及び比較例１３、１４における部材１の材質はポリメタクリル酸メチルよりＴｇの低いスチレンとメタクリル酸メチルの共重合体とした。実施例３９、４０及び比較例１５、１６における部材１の材質はポリメタクリル酸メチルよりＴｇの低いスチレンとした。表６に今回実験を行った第二のプラスチックの厚み５１０、５１１、部材の厚み５１２を示す。また、第一の被覆部の外周５１６、第一の被覆部と接合しているリブの幅５１７、第二の被覆部の外周５１８、第二の被覆部と接合しているリブの幅５１９とそれぞれの長さの割合も合わせて示す。また、表６に実験結果である外観異常の有無と吸湿変形量も合わせて示す。本結果より、実施例３１〜４０において、外観異常の無い、吸湿変形量の少ないプラスチック光学部材となることが判った。比較例１３、１５は、リブ部に外観異常が認められた。図１０において、６００、６０１はリブから表面に樹脂が屈曲して流れる部分である。部材１へリブを介して溶融樹脂を流入させ、固化させてプラスチック光学部材を作製する。溶融樹脂が固化する時、リブから光学部材の表面に樹脂が屈曲して流れる部分６００、６０１に最も高い応力が発生する。その為、リブから光学部材の表面に樹脂が屈曲して流れる部分６００、６０１の部材１が変形してしまい、外観異常が発生したと考えられる。比較例１４、１６は、リブ部には外観の異常は認められなかったが、吸湿変形量が大きかった。表７に環境試験による実施例３１及び実施例３９での接合強度の実験結果を示す。実施例３９での環境試験Ｂにおいて問題のない範囲ではあったが少し剥離が見られた。本結果より実施例３１での材料構成の方が、より接合強固なプラスチック光学部材となることが判った。この際の環境試験条件は環境試験Ａ：８０℃２４０時間放置、環境試験Ｂ：８０℃湿度９５％２４０時間とした。
【００４３】
【表６】
2014002362.tif 000008
【００４４】
【表７】
2014002362.tif 000009
【符号の説明】
【００４５】
１  部材
２  第二のプラスチック
３  複合プラスチック光学部材
４  部材の表面（第一）
５  部材の表面（第二）
６  プラスチック光学部材の表面（第一）
７  プラスチック光学部材の表面（第二）
８  光学有効領域
９  第一の被覆部の厚み
１０  第二の被覆部の厚み
１１  部材の厚み
２０  部材用金型
２１  キャビティ
３０  プラスチック光学部材用金型
３１  キャビティ
４０  プラスチック光学部材外形高さ
４１  プラスチック光学部材外形幅
４５  レンズ
４６  レンズの表面（第一）
４７  レンズの表面（第二）
４８  レンズの厚み
５０  レンズを成形する金型
５１  キャビティ
６０  部材用金型
６１  キャビティ
【図１】
2014002362.tif 000010
【図２】
2014002362.tif 000011
【図３】
2014002362.tif 000012
【図４】
2014002362.tif 000013
【図５】
2014002362.tif 000014
【図６】
2014002362.tif 000015
【図７】
2014002362.tif 000016
【図８】
2014002362.tif 000017
【図９】
2014002362.tif 000018
【図１０】
2014002362.tif 000019
【図１１】
2014002362.tif 000020
【図１２】
2014002362.tif 000021