(57)【要約】【課題】光学面の精度を維持したまま容易に離型が可能となる光学素子の製造方法及び光学素子を提供する。【解決手段】樹脂３に対してモールド４の光学面形状を転写する転写工程と、樹脂３を硬化させる硬化工程と、樹脂３を、その表面部分のうちモールド４との非接触部の少なくとも一部の膨潤度が１％以上になるまで例えば雰囲気媒体９により膨潤させる膨潤工程と、モールド４から樹脂３を離型させる離型工程と、を含む光学素子の製造方法とする。【選択図】図３
2011051098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー硬化型樹脂に対してモールドの光学面形状を転写する転写工程と、
前記エネルギー硬化型樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記エネルギー硬化型樹脂を、その表面部分のうち前記モールドとの非接触部の少なくとも一部の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程と、
前記モールドから前記エネルギー硬化型樹脂を離型させる離型工程と、
を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記膨潤工程において、前記エネルギー硬化型樹脂を膨潤させる雰囲気媒体を満たした雰囲気に前記離型工程前の前記エネルギー硬化型樹脂を保持する請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記膨潤工程において、前記硬化工程の途中又は前記硬化工程後に前記非接触部の周囲に前記雰囲気媒体を供給することにより前記エネルギー硬化型樹脂を膨潤させる請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記膨潤工程において前記エネルギー硬化型樹脂の前記非接触部の膨潤度を１％以上７％以下とした状態で、前記離型工程において前記モールドから前記エネルギー硬化型樹脂を離型させる請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記雰囲気媒体のＳＰ値と前記エネルギー硬化型樹脂のＳＰ値との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内である請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
光学基材に前記エネルギー硬化型樹脂を供給する樹脂供給工程を更に含み、
前記転写工程において、前記光学基材に供給されたエネルギー硬化型樹脂に対して前記モールドの光学面形状を転写する、
請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項記載の光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー硬化型樹脂を硬化させて光学素子を製造する光学素子の製造方法、及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子の製造方法においては、金型内で光学面形状を転写された樹脂を、硬化させて離型させる。この離型に要する離型力が大きい場合、離型によって樹脂に応力がかかるため、以下のような問題が生じる。
(1)応力により樹脂が破壊されてしまう。
(2)応力により樹脂に歪みが生じるため、製造後の光学素子の光学性能が低下する。
【０００３】
このような樹脂の破壊や歪みを防ぐため、従来から様々な提案がなされている。
例えば、樹脂と金型との間の接着を防ぐ作用を有する離型剤を金型に塗布することで接着力を弱め、離型をしやすくする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、離型する際に離型する力がかかりやすい形状、例えば溝部を樹脂の光学面以外の部分に付与することで、光学面にかかる応力を低減する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−７３８１６号公報
【特許文献２】特開２００３−９４４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、離型剤が金型と樹脂との間の接着界面に存在することにより、樹脂の硬化時に部分的に金型から樹脂が剥離する現象、即ちヒケが発生する。このため、特許文献１に記載の方法では光学素子の持つ光学面を高精度に形成できないという課題があった。
【０００７】
また、上記特許文献２記載の方法では、樹脂に溝部があることにより、温湿度変化時に溝部と、溝部の無い場所で形状の変化に差が発生してしまい、離型後の形状安定性が低下し光学面を高精度に維持できないという課題があった。
本発明の目的は、光学面の精度を維持したまま、容易にエネルギー硬化型樹脂の離型が可能となる、複合光学素子の製造方法及び複合光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学素子の製造方法は、エネルギー硬化型樹脂に対してモールドの光学面形状を転写する転写工程と、上記エネルギー硬化型樹脂を硬化させる硬化工程と、上記エネルギー硬化型樹脂を、その表面部分のうち上記モールドとの非接触部の少なくとも一部の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程と、上記モールドから上記エネルギー硬化型樹脂を離型させる離型工程と、を含むようにする。
【０００９】
また、上記膨潤工程において、上記エネルギー硬化型樹脂を膨潤させる雰囲気媒体を満たした雰囲気に上記離型工程前の上記エネルギー硬化型樹脂を保持するようにするとよい。
また、上記膨潤工程において、上記硬化工程の途中又は上記硬化工程後に上記非接触部の周囲に上記雰囲気媒体を供給することにより上記エネルギー硬化型樹脂を膨潤させるようにするとよい。
【００１０】
また、上記膨潤工程において、上記エネルギー硬化型樹脂の上記非接触部の膨潤度を１％以上７％以下とした状態で、上記離型工程において上記モールドから上記エネルギー硬化型樹脂を離型させるようにするとよい。
【００１１】
また、上記雰囲気媒体のＳＰ値と上記エネルギー硬化型樹脂のＳＰ値との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内であるようにするとよい。
また、光学基材に上記エネルギー硬化型樹脂を供給する樹脂供給工程を更に含み、上記転写工程において、上記光学基材に供給されたエネルギー硬化型樹脂に対して上記モールドの光学面形状が転写されるようにするとよい。
【００１２】
本発明の光学素子は、上記いずれかの構成の光学素子の製造方法により製造された構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学面の精度を維持したまま容易にエネルギー硬化型樹脂の離型が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その１）である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その２）である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その３）である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その４）である。
【図５】本発明の一実施の形態における樹脂の膨潤領域を示す拡大断面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施の形態における複合光学素子を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施の形態における樹脂試験片を示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施の形態の第１実施例における膨潤度を示す図表である。
【図７Ｂ】本発明の一実施の形態の第１実施例における膨潤度と離型力との関係を示す図表である。
【図８Ａ】本発明の一実施の形態の第２実施例における膨潤度を示す図表である。
【図８Ｂ】本発明の一実施の形態の第２実施例における膨潤度と離型力との関係を示す図表である。
【図９Ａ】本発明の一実施の形態の第３実施例における膨潤度を示す図表である。
【図９Ｂ】本発明の一実施の形態の第３実施例における膨潤度と離型力との関係を示す図表である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その１）である。
【図１１】本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その２）である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置を示す要部断面図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る光学素子の製造方法及び光学素子について、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１６】
＜一実施の形態＞
図１〜図４は、本発明の一実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置１を示す要部断面図である。
本実施の形態では、光学基材（以下、単に「基材」と記す）２と、エネルギー硬化型樹脂としての樹脂３とを備える図６Ａに示す複合光学素子１１を製造する例について説明する。なお、樹脂３は、例えば、エネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂である。
【００１７】
本実施の形態では、まず光学素子製造装置１の構成及び複合光学素子１１の製造の流れについて説明した後、膨潤度、ＳＰ値（溶解度パラメータ）及び各実施例について説明する。
光学素子製造装置１は、モールド４と、基材保持ヤトイ５と、雰囲気層形成用部材６と、膨潤手段である雰囲気媒体注入・排出ノズル７と、雰囲気層内圧力調整ノズル８と、エネルギー付与手段である紫外線ランプ１０を備える。
【００１８】
モールド４は、樹脂３に転写する光学面形状を有する凸型の転写面４ａが底面に形成され、図示しないモールド駆動源によって上下に移動する。
なお、モールド４は、セラミックス、金属、樹脂、ガラス等を用いてもよく、基材２は、ガラス、樹脂、セラミックス等を用いてもよい。また、モールド４及び基材２の形状は、曲率等に制限がなく、凸型でも凹型でもよく、球面形状、非球面形状、自由曲面形状、フレネル形状、微細構造を有する形状等としてもよい。これは、他の実施例においても同様である。
【００１９】
基材保持ヤトイ５は、図４に示すように例えば左右２つ（５−１，５−２）に分割可能な、上下に開口した略円筒形状を呈する。また、基材保持ヤトイ５は、中央の開口部側に突出し基材２の底面に当接する基材底面側固定治具５ａと、上部に配置され他の部分よりも小径の円形開口部が形成され基材２の上面に当接する基材上面側固定治具５ｂとを有する。
【００２０】
雰囲気層形成用部材６は、基材保持ヤトイ５の上部に配置されている逆凹形の部材である。また、雰囲気層形成用部材６は、基材上面側固定治具５ｂの上面と当接することにより、内部空間６ａを形成する。また、内部空間６ａに連通するモールド用貫通孔６ｂが上面に設けられている。
【００２１】
雰囲気媒体注入・排出ノズル７は、雰囲気層形成用部材６の側面を貫通して内部空間６ａに連通している。図３に示すように、雰囲気媒体注入・排出ノズル７が、内部空間６ａに雰囲気媒体９を注入することで雰囲気層が形成される。
雰囲気媒体９は、樹脂３を膨潤させるために用いられ、例えば、ヘキサン，ドデカンなどの脂肪族炭化水素や、トルエン，キシレンなどの芳香族炭化水素や、ジクロロメタン，クロロホルムなどの脂肪族塩素系炭化水素や、アセトン，ジアセトンアルコールなどのケトン類や、メチルアルコール，イソブチルアルコールなどのアルコール類や、酢酸エチル，酢酸メチルなどのエステル類や、水や、以上の混合物が挙げられる。なかでも特に、クロロホルム，アセトンなどの揮発性の良好な雰囲気媒体９を用いた場合、樹脂３の内部へ膨潤した溶剤を後述するアニール工程において、揮発性が良好な気体は、樹脂３の内部から蒸発除去することが容易になる。このため、揮発性が良好な気体は製造の際、好適に使用できる。
【００２２】
雰囲気層内圧力調整ノズル８は、雰囲気層形成用部材６の上面端部を貫通して内部空間６ａに連通している。ここで雰囲気層内圧力調整ノズル８が、エア又は雰囲気媒体の吸引・吐出を行うことにより、雰囲気層形成用部材６の内部空間６ａ（雰囲気層）内の圧力を調整する。
【００２３】
以下、光学素子製造装置１を用いた光学素子の製造の流れについて説明する。
まず、図１に示すように、基材保持ヤトイ５により基材２を保持した状態で、図示しない樹脂供給装置は、基材２の凹部２ａに樹脂３を供給する（樹脂供給工程）。
【００２４】
なお、樹脂３との貼り合わせ面である基材２の凹部２ａ及びその周囲には、予め、シランカップリング剤の塗布や大気圧プラズマ処理などの公知となっている種々の表面改質処理を前処理として施すようにする。この表面改質処理により、樹脂３と基材２とは強固な化学結合力を有するため、雰囲気媒体９による後述する膨潤作用が、密着界面には働きにくくなる。
【００２５】
次に、図２に示すように、モールド４を、図示しないモールド駆動源により下降させて樹脂３を押延しながら、所望の中心肉厚になるまで基材２に接近させる。この押延によって、モールド４の転写面４ａの光学面形状を、樹脂３に転写する（転写工程）。なお、基材２をモールド４に対し接近させる構成としてもよい。また、射出成形によって転写工程を行ってもよい。
【００２６】
そして、エネルギー付与手段である紫外線ランプ１０により、基材２の下方から基材２を通して樹脂３に紫外線が照射されることで、樹脂３が、硬化する（硬化工程）。例えば、１５±２ｍＷ／ｃｍ２のほぼ均一な照度分布で紫外線を２分間照射することで、樹脂３が、硬化する。なお、紫外線照射中のエネルギー硬化を促進する目的で、モールド４を、３０〜５０℃程度に加温してもよい。なお、樹脂３が熱硬化型樹脂等の他のエネルギー硬化型樹脂である場合、ヒータ等のエネルギー付与手段が、用いられることになる。
【００２７】
この後、樹脂３の表面部分のうちモールド４との非接触部である、光学有効径外の樹脂の周辺（例えば、表面との距離が１ｍｍ程度の領域）において、樹脂３を、後述する膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる（膨潤工程）。
【００２８】
具体的には、図３に示すように、雰囲気媒体注入・排出ノズル７により雰囲気媒体９を雰囲気層形成用部材６の内部空間６ａに注入することで雰囲気層を形成させる。この雰囲気媒体９を満たした雰囲気層が樹脂３の膨潤度を所望の値にするまで、樹脂３の光学有効径外の樹脂を雰囲気層内に保持する。
【００２９】
この結果、図５に示すように、樹脂３の光学有効径外の樹脂が、膨潤領域３ａとなる。なお、雰囲気媒体９の供給時において、雰囲気層内圧力調整ノズル８が、エア又は雰囲気媒体の吸引・吐出を行い、雰囲気層形成用部材６の内部空間６ａ（雰囲気層）内の圧力を調整する。
【００３０】
なお、光学素子製造装置１では、樹脂３を膨潤させるのをモールド４との非接触部である光学有効径外の樹脂の全体としているが、装置構成によっては光学有効径外の樹脂の一部のみに雰囲気媒体９を接触させるようにして光学有効径外の樹脂の一部のみ膨潤度を１％以上とするようにしてもよい。また、雰囲気媒体９を注入するタイミングは、硬化工程の後ではなく硬化工程の途中に行ってもよい。また、膨潤工程は、雰囲気媒体９の注入に限らず、例えば、雰囲気媒体９の環境下に離型前の樹脂３や基材２を移動させることにより行ってもよい。また、雰囲気媒体９は、液体状であってもガス状であってもよい。例えば、クロロホルムの飽和蒸気状態を作り、樹脂３の光学有効径外の樹脂に接触するように当該蒸気を吹き付けることで、樹脂３の光学有効径外の樹脂を、膨潤させてもよい。
【００３１】
また、更なる膨潤度の進行促進を目的として、雰囲気媒体９並びに、基材２及び樹脂３からなる複合素子に対して、加温、加圧、超音波振動等が、行われてもよい。
【００３２】
その後、雰囲気媒体注入・排出ノズル７により、雰囲気媒体９が、排出される。そして、基材２を基材保持ヤトイ５により保持し、且つ、樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度が１％以上の状態で、モールド４を図示しないモールド駆動源により上昇させて、モールド４から樹脂３を、離型させる（離型工程）。
【００３３】
そして、図４に示すように、基板保持ヤトイ５を例えば２つに分割して左右に退避させることで、基材２及び樹脂３からなる、図６Ａに示す複合光学素子１１が、得られる。
（膨潤度の測定について）
【００３４】
図６Ｂに示すように、互いに平行に配置された２枚の平面部材１２，１２の間に、上述の樹脂３と同一材料の樹脂が積層されるようにし、当該樹脂の樹脂量の制御及び平面部材１２，１２の隙間間隔の制御をしたうえで、当該樹脂を、硬化させる。
【００３５】
これにより、複合光学素子１１の樹脂３の外径Ｄ２及び複合光学素子１１の光学有効径外の樹脂の肉厚ｔ２に近似した樹脂試験片１３を、作製する。この樹脂試験片１３は、平面部材１２，１２の間に配置されるため、平面部材１２，１２との非接触部となる側面を有する樹脂硬化物である。
【００３６】
次に、樹脂試験片１３に対し、上述の膨潤工程と同様の処理を行う。そして、膨潤処理の直後に平面部材１２，１２を、樹脂試験片１３から剥がし、更に、樹脂試験片１３の側面の表面に付着した媒体を、素早く拭き取る。その後に樹脂試験片１３の内、平面部材１２、１２との非接触部、例えば非接触部の内、表面からの距離が１ｍｍ程度までの部分を、所定の形状に切り出す。この切り出した部分を、非接触部樹脂試験片１３ａとする。切り出し方は、例えば、パンチプレスやダイシングなどの種々の切り取り方法により素早く行うことができる。また、この非接触部樹脂試験片１３ａは、複合光学素子１１の光学有効径外の樹脂と同様の条件で膨潤されている。このため、この非接触部樹脂試験片１３ａの膨潤から、複合光学素子１１の光学有効径外の樹脂の膨潤の度合いを予測することが出来る。
【００３７】
そして、切り出した非接触部樹脂試験片１３ａの重量を精秤し、これを「膨潤処理後の重量」とする。その後に、非接触部樹脂試験片１３ａの重量を乾燥させた後に精秤し、これを「乾燥処理後の重量」とする。
【００３８】
次に、下記の式（１）により、上述の雰囲気媒体９や処理時間に起因する膨潤度が求まる。
【数１】
2011051098.tif 000003
【００３９】
詳しくは後述するが、この膨潤度は、１％以上とし、好ましくは１％以上７％以下とする。この膨潤度において、金型と樹脂は、光学面の精度を維持したまま容易に離型が可能となる。
【００４０】
（ＳＰ値について）
雰囲気媒体９のＳＰ値δ１と、樹脂層３のＳＰ値δ２との差であるΔδを±１．１［(cal/cm3)1/2］以内とすることで、離型力を下げるための膨潤処理時間を短くすることができる。なお、Δδは、より好ましくは、±０．８［(cal/cm3)1/2］以内とするとよい。
【００４１】
樹脂３のＳＰ値δ２は、例えば以下の公知の方法により求められる。すなわち、重合物である硬化樹脂物の試験片を既知の異なる数種類の溶剤中に浸漬して、溶解度或いは膨潤度が最大値を示す溶剤のＳＰ値を樹脂３のＳＰ値として定めるものである。
【００４２】
また、雰囲気媒体のＳＰ値は、既知のデータ集や下記（２）のｆｅｄｏｒｓ法により得ることができる。
ＳＰ値  δ＝（ΔＥＶ／Ｖｍ）１／２［（Ｊ／ｃｍ３）１／２］  ・・・式（２）
【００４３】
なお、式中のΔＥＶは、液体１モル当たりの蒸発エネルギー［kJ/mol］である。また、Ｖｍは、液体のモル体積［cm3/mol］）である。
本実施の形態に係る膨潤処理を行った後に、従来から行われている引張り・せん断などの離型荷重をかけることで、離型された複合光学素子１１の樹脂３の膨潤領域３ａには、クレイズと呼ばれるヒビ状の欠陥が発生することがある。これは、膨潤した樹脂３に対して外部から力がかかると、樹脂３の凝集力の低下に伴い樹脂３にひずみができやすくなるためである。
【００４４】
しかし、上述のとおり、膨潤領域３ａを樹脂３の光学有効径外の樹脂とすることにより、仮にクレイズが発生してもその発生箇所は樹脂３の光学有効径外の樹脂の周辺に限定される。そして、この光学有効径外の樹脂の周辺は光学的に影響のない部分であるため、クレイズが光学品質上に影響を与えることはない。
【００４５】
ところで、離型後の成型品においては、後工程で残留応力除去や材料物質の安定化を目的として、従来からアニーリングが行われる。このアニーリング工程は８０℃〜１２０℃の高温乾燥に保持されたオーブン層となっているため、その高温乾燥により、本実施の形態の製造方法による樹脂３内部及び基材２表面に付着した膨潤媒体を蒸発除去することができる。これにより、離型後の樹脂３の物性は、膨潤前の状態に回復するため、複合光学素子１１は、本来の光学性能を発揮することができる。
【００４６】
以下、実施例１〜３について説明する。
［実施例１］
樹脂３として、ビニルカルバゾール６０％，ポリエステルアクリレート３９％と、ベンゾイルラジカル類を発生する反応開始剤として、ビス（2,4,6-トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、長瀬産業社製）１％と、から構成される樹脂を使用した。上述の最大膨潤度の測定により、樹脂硬化物のＳＰ値は９．２であった。
【００４７】
膨潤度を求めるための図６Ｂに示す樹脂試験片１３は、これを挟み込む２枚の平面部材１２，１２をガラス平板とし、樹脂外径Ｄ２＝１３ｍｍ、樹脂肉厚ｔ２＝０．３ｍｍとなるように作製した。
【００４８】
次に、ヘキサン（ＳＰ７．３）、キシレン（ＳＰ８．８）、クロロホルム（ＳＰ９．３）、アセトン（ＳＰ１０）、メタノール（ＳＰ１４．５）、水（ＳＰ２３）をいずれも３０℃の液体状態で使用し、各雰囲気媒体をガラス瓶に入れた後に、樹脂試験片１３を、後述する任意の浸漬時間で液体中に浸漬させた。これにより、モールド４との非接触部分である樹脂３の光学有効径外の樹脂に対する膨潤処理を行った。
【００４９】
膨潤処理後は、平面部材１２，１２を素早く剥がし、その後、樹脂試験片１３から非接触部樹脂試験片１３ａを縦横１ｍｍ×厚さ０．３ｍｍに切り出し、上述の求め方により非接触部樹脂試験片１３ａの膨潤度を求めた。各雰囲気媒体について膨潤処理時間を１分，１５分，１時間とした場合における膨潤結果を、図７Ａに示す。
【００５０】
この結果、雰囲気媒体のＳＰ値δ１と樹脂３のＳＰ値δ２との差が、膨潤を短時間で進めることのできる±１．１［(cal/cm3)1/2］よりも小さい±０．８［(cal/cm3)1/2］以内であるとき、膨潤がより短時間で進むことが、確認できた。
【００５１】
離型力の測定においては、図６Ａに示す複合光学素子１１は、基材２の直径Ｄ１＝１８ｍｍ、樹脂３の直径Ｄ２＝１３ｍｍ、樹脂３の中心肉厚ｔ１＝０．７ｍｍ、樹脂３の外周肉厚ｔ２＝０．３ｍｍとなるもの、として作製された。
【００５２】
なお、基材２と樹脂３との間の密着力を向上させるため、予め基材２の表面にはシランカップリング処理を行っている。
離型工程前に雰囲気媒体注入・排出ノズル７から雰囲気媒体９を注入し、上記の既知となった光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）が得られるまで保持した後に、雰囲気媒体注入・排出ノズル７により雰囲気媒体９を排出し、離型力の測定を行った。光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）と離型力との関係を図７Ｂに示す。
【００５３】
なお、離型力の測定方法は、基材２を基材保持ヤトイ５により保持した後にモールド４を樹脂３から離間させる方向へ移動させて、この離型を行うときのモールド４の引き上げ最大荷重を離型力として、測定を行った。
【００５４】
この結果、膨潤度１％未満のときの離型力は、膨潤させないときと変化しておらず、離型においては、７５Ｎの離型力が、必要であった。また、膨潤度１％未満のものは、基材２が割れることがあったが、膨潤度が１％以上のものは、基材２が割れなかった。
【００５５】
そして、膨潤度の進行に比例して、離型力が低減していることがわかった。但し、膨潤度が７％を超える場合には、離型力は低減したものの樹脂３が離型工程中に破壊されるため、所望の光学品質を得ることができなかった。過度の膨潤は、離型工程において樹脂３の凝集による破壊を誘発してしまうと考えられる。また、膨潤度６％を超えるものにおいては、樹脂３の光学有効径外のうち、面の縁側にクレイズが生じた。但し、上述のように、クレイズは光学的に影響のない光学有効径外で生じているため、光学品質上の問題はない。
【００５６】
［実施例２］
樹脂３として、ＨＤＯＤＡ（ダイセル化学社製）５０％，アロニックスＭ１２１０（東亜合成社製）４９．５％と、実施例１と同一の反応開始剤である、ビス（2,4,6-トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド（商品名：イルガキュア８１９、長瀬産業社製）０．５％と、から構成される樹脂を使用した。上述の最大膨潤度の測定により、樹脂硬化物のＳＰ値は８．９であった。
【００５７】
樹脂３の材料以外は上記実施例１と同様の場合において、樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度を求めたところ、結果は、図８Ａのようになった。
この結果、雰囲気媒体９のＳＰ値δ１と樹脂３のＳＰ値δ２との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内であるとき、膨潤が短時間で進むことが、確認できた。
【００５８】
また、上記実施例１と同様に測定した、光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）と離型力との関係を、図８Ｂに示す。
この結果、膨潤度１％未満のときの離型力は膨潤させないときと変化しておらず、離型においては、６８Ｎの離型力が、必要であった。また、膨潤度１％未満のものは、基材２が割れることがあったが、膨潤度が１％以上のものは、基材２が割れなかった。
【００５９】
そして、膨潤度の進行に比例して、離型力が低減していることがわかった。但し、膨潤度が７％を超える場合には離型力は低減したものの、樹脂３が離型工程中に破壊されるため、所望の光学品質を得ることができなかった。また、膨潤度４％を超えるものにおいては、樹脂３の光学有効径外のうち、面の縁側にクレイズが生じた。但し、上述のように、クレイズは光学的に影響のない光学有効径外で生じているため、光学品質上の問題はない。
【００６０】
［実施例３］
上記実施例１と同一の樹脂３を使用した。樹脂硬化物のＳＰ値は実施例１と同様に９．２である。
【００６１】
本実施例では、雰囲気媒体９として、ヘキサン（ＳＰ７．３）、キシレン（ＳＰ８．８）、クロロホルム（ＳＰ９．３）、アセトン（ＳＰ１０）、メタノール（ＳＰ１４．５）、水（ＳＰ２３）のいずれも３０℃１気圧下における飽和蒸気を作製した。この飽和蒸気を封入したガラス瓶の中に樹脂試験片１３を入れて、樹脂３の膨潤処理を行った。膨潤処理時間を１分，１５分，１時間とした場合における、非接触部樹脂試験片１３ａの膨潤結果を、図９Ａに示す。
【００６２】
この結果、実施例１と同様に、雰囲気媒体のＳＰ値δ１と、樹脂３のＳＰ値δ２との差が、膨潤を短時間で進めることのできる±１．１［(cal/cm3)1/2］よりも小さい、±０．８［(cal/cm3)1/2］以内であるときに、膨潤がより短時間で進むことが確認できた。更には、ガス状の雰囲気媒体であることに起因して、上記実施例１と比べて膨潤の進行が早いことがわかった。
【００６３】
上記実施例１と同様に、測定した光学有効径外の樹脂の膨潤度（予測値）と離型力との関係を図９Ｂに示す。
この結果、膨潤度１％未満のときの離型力は膨潤させないときの離型力と比較して変化しておらず、離型をする際には、７５Ｎの離型力が、必要であった。また、膨潤度１％未満のものは、基材２が割れることがあったが、膨潤度が１％以上のものは、基材２が割れなかった。
【００６４】
そして、膨潤度の進行に比例して、離型力が低減していることがわかった。但し、膨潤度が７％を超える場合、離型力は低減したものの、樹脂３が離型工程中に破壊されるため、所望の光学品質を得ることができなかった。また、膨潤度４％を超えるものにおいては、樹脂３の光学有効径外の内、面の縁側にクレイズが生じた。但し、上述のように、クレイズは光学的に影響のない光学有効径外で生じているため、光学品質上の問題はない。
【００６５】
ところで、一般に、モールド４と樹脂３との間の離型性の悪さは、樹脂３の接着の均一性に起因する。これは、接着力の解除が、外部から荷重を加えた際に、最も接着力の弱い所から開始されるためだと考えられる。
しかしながら、従来の光学素子の製造工程では、光学品質を得るために均質な樹脂硬化を行っているため、モールド４と樹脂３との間の接着力は、密着界面において均一となっている。
【００６６】
ここで、本実施の形態のように、樹脂３の硬化後において樹脂３を部分的に膨潤させた場合、樹脂３の凝集力が低下することにより、樹脂３の光学有効径外の樹脂と、モールド４との間の接着力が弱くなる。この後に、外部から樹脂３を離型させる荷重、即ち離型力をかけると、モールド４と樹脂３との離型の起点を小さい荷重でつくることができる。このように離型のきっかけとなる部分が得られさえすれば、剥離せん断力の進展により、離型工程を小さな離型力の付与で行うことができる。
【００６７】
以上説明した本実施の形態の光学素子（複合光学素子１１）の製造方法は、樹脂３を、その表面部分のうちモールド４との非接触部である、光学有効径外の樹脂の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程を含む。この膨潤工程により、樹脂３の凝集力が低下するため、膨潤した部分とモールド４との間の接着力が弱くなる。
【００６８】
この上記膨潤した部分を離型のきっかけとすることで、モールド４と樹脂３の離型が、容易に可能となる。また、樹脂３に離型する際に、離型力がかかりやすい形状（例えば、外周側面の溝部）を設けることで離型をより容易にしてもよい。しかしながら、本実施の形態では樹脂３を膨潤させて離型しているため、光学素子は、溝部等を設けなくとも離型が容易となり、溝部等の存在により、光学面精度が悪化したり、離型後の形状安定性が悪化するのを防いでいる。また、樹脂３の形状に制約を受けるのを防ぐことができるため、光学素子の回転対称性を維持することもできる。
【００６９】
更には、本実施の形態では、離型剤を用いなくとも離型を容易にすることができるため、離型剤の使用に起因して樹脂３の硬化時に部分的にモールド４から樹脂３が剥離する現象、即ちヒケの発生を防ぐことができる。これにより、本実施の形態によって製造される光学素子は、光学面精度を維持することができる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態によれば、樹脂３の光学面精度を維持したまま容易に離型が可能となる。
また、本実施の形態では、雰囲気媒体９が樹脂３の光学有効径外の樹脂全体に触れるため、樹脂３の光学有効径外の樹脂を均一に膨潤させることができる。これにより、樹脂３の光学有効径外の樹脂において全周から均一に離型が始まるため、離型起点を広範囲とすることができ、離型力を更に低減することができる。
【００７１】
また、本実施の形態では、膨潤工程において、硬化工程の途中又は硬化工程後に、樹脂３の光学有効径外の樹脂の周囲に雰囲気媒体９を供給しているため、膨潤工程を容易に行うことができる。
また、本実施の形態では、膨潤工程において樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度を１％以上７％以下とした状態で、離型工程においてモールド４から樹脂３を離型させることで、膨潤度を高くした場合に発生しやすい樹脂３の凝集破壊による光学的品質の悪化を防ぐことができる。
【００７２】
また、膨潤工程において樹脂３の光学有効径外の樹脂の膨潤度を１％以上４％以下とした状態で、離型工程においてモールド４から樹脂３を離型させることで、クレイズの発生を有効に防ぐことができる。
【００７３】
また、本実施の形態では、雰囲気媒体９のＳＰ値δ１と樹脂３のＳＰ値δ２との差が±１．１［(cal/cm3)1/2］以内、より好ましくは０．８［(cal/cm3)1/2］以内とすることで、膨潤の進行を早めることができ、生産性の悪化を防ぐことができる。
【００７４】
＜他の実施の形態＞
図１０〜図１２は、本発明の他の実施の形態に係る光学素子の製造方法に用いる光学素子製造装置２１を示す要部断面図である。
【００７５】
本実施の形態では、基材２上で樹脂３に膨潤工程を行う上記一実施の形態とは相違し、単体で光学素子として機能するか、或いは複合光学素子の基材となる樹脂２２に膨潤工程を行う例について説明する。なお、樹脂２２は、例えば、上述の樹脂３と同様にエネルギー硬化型樹脂としての紫外線硬化型樹脂である。
【００７６】
光学素子製造装置２１は、光学面形状を有する凸型の転写面２３ａ，２４ａが形成された、モールドとしての上型２３及び下型２４と、これら型２３，２４の周囲を覆う円筒形状のスリーブ２５と、雰囲気媒体注入・排出ノズル２６と、雰囲気層内圧力調整ノズル２７とを備え、上型２３、下型２４及びスリーブ２５で区画されるキャビティ２８において樹脂２２を成形して光学素子を製造する。
【００７７】
雰囲気媒体注入・排出ノズル２６は、スリーブ２５をその径方向に貫通して、キャビティ２８に連通し、図１２に示すように、キャビティ２８に上述の雰囲気媒体９を注入して雰囲気層を形成する。
【００７８】
雰囲気層内圧力調整ノズル２７は、スリーブ２５をその径方向に貫通して、キャビティ２８に連通し、エア又は雰囲気媒体の吸引・吐出によりキャビティ２８内の圧力を調整する。
【００７９】
以下、光学素子製造装置２１を用いた光学素子の製造方法について、上述の一実施の形態と相違する点について説明する。
まず、図１０に示すように、図示しない樹脂供給装置によって、キャビティ２８内に樹脂２２が供給される。
【００８０】
次に、図１１に示すように、上型２３が、図示しないモールド駆動源により下型２４方面に下降する。上型２３は、樹脂を押延しながら、所望の中心肉厚になるまで下型２４に接近させることで、上型２３及び下型２４の転写面２３ａ，２４ａの光学面形状を樹脂２２に転写する（転写工程）。なお、下型２４を上型２３に対し接近させる構成としてもよい。
【００８１】
そして、紫外線ランプ等のエネルギー付与手段により、樹脂２２に例えば紫外線を付与して樹脂２２を硬化させる（硬化工程）。
この後、図１２に示すように、雰囲気媒体注入・排出ノズル２６により、樹脂２２の光学有効径外の樹脂に接触するようにキャビティ２８に雰囲気媒体９を注入することで、雰囲気層が、形成される。そして上述の膨潤度が所望の値になるまで、樹脂２２を、雰囲気媒体９に接触した状態に保持する（膨潤工程）。なお、雰囲気媒体９の供給時には、雰囲気層内圧力調整ノズル２７により、雰囲気層内の圧力を適宜調整する。
【００８２】
その後、雰囲気媒体注入・排出ノズル２６により、雰囲気媒体９を排出する。そして、上型２３を図示しないモールド駆動源により上昇させて、上型２３から樹脂２２を離型させる（離型工程）。そして離型後は、下型２４上の樹脂２２を、図示しない樹脂取出しロボット等により、光学素子製造装置２１から取り出す。
【００８３】
以上により、樹脂２２からなる光学素子が得られる。
なお、膨潤度、ＳＰ値及び離型力並びに各実施例については、上述の一実施の形態と同様のことがいえるため説明を省略する。
【００８４】
本実施の形態の光学素子の製造方法においても、樹脂２２を、その表面部分のうちモールド４との非接触部である光学有効径外の樹脂の膨潤度が１％以上になるまで膨潤させる膨潤工程を含む。よって、本実施の形態によっても、上記一実施の形態と同様に、樹脂２２の光学面精度を維持したまま容易に離型が可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１      光学素子製造装置
２      光学基材
２ａ      凹部
３      樹脂
３ａ      膨潤領域
４      モールド
４ａ      転写面
５      基材保持ヤトイ
５ａ      基材底面側固定治具
５ｂ      基材上面側固定治具
６      雰囲気層形成用部材
６ａ      内部空間
６ｂ      モールド用貫通孔
７      雰囲気媒体注入・排出ノズル
８      雰囲気層内圧力調整ノズル
９      雰囲気媒体
１０      紫外線ランプ
２１      光学素子製造装置
２２      樹脂
２３      上型
２４      下型
２５      スリーブ
２６      雰囲気媒体注入・排出ノズル
２７      雰囲気層内圧力調整ノズル
２８      キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６Ａ】
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【図７Ａ】
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【図８Ａ】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図５】
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【図６Ｂ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ｂ】
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【図１２】
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