(57)【要約】【課題】ナノコンポジット樹脂を用いて光学特性に優れた光学部材を安価に形成することができる光学部材用のプリフォームの製造方法および製造装置ならびに該方法により製造されたプリフォーム、そして該プリフォームから成形された光学部材を提供する。【解決手段】無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって光学面６７ａ、６７ｂが形成される光学部材６７の素材とされるプリフォーム６５の製造方法であって、光学面６７ａ、６７ｂに近似する略光学面６５ａ、６５ｂと、雰囲気開放面１２と、を少なくとも提供する型１１、１３にナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を投入し、略光学面６５ａ、６５ｂの形状を維持して溶液６１の溶媒を蒸発させ、該溶液６１を固化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって光学面が形成される光学部材の素材とされるプリフォームの製造方法であって、
前記光学面に近似する略光学面と、雰囲気開放面と、を少なくとも提供する型に前記ナノコンポジット樹脂を含む溶液を投入し、
前記略光学面の形状を維持して前記溶液の溶媒を蒸発させ、該溶液を固化させることを特徴とするプリフォームの製造方法。
【請求項２】
前記プリフォームを形成可能な量の前記ナノコンポジット樹脂を少なくとも含むように前記溶液を投入することを特徴とする請求項１に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項３】
前記光学部材が、表裏に第１光学面および第２光学面が形成される光学部材であって、
前記型が、下型と、該下型に挿入される上型と、を含んでおり、
前記第１光学面に近似する第１略光学面を形成するための第１略光学面形状を、前記下型の底面に設け、
前記第２光学面に近似する第２略光学面を形成するための第２略光学面形状を、前記下型の底面に対向する前記上型の対向面に設け、
前記溶液を前記下型に投入し、
前記溶液が固化する前に前記上型を前記下型に挿入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項４】
前記第１光学面および前記第２光学面が、いずれも凸曲面であって、
前記第１略光学面形状および前記第２略光学面形状が、いずれも凹曲面形状であることを特徴とする請求項３に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項５】
前記光学部材が、表裏に凸曲面の第１光学面および第２光学面が形成される光学部材であって、
前記第１光学面に近似する第１略光学面を形成するための凹曲面形状を、前記型の表面に設け、
前記凹曲面形状より溢れた溶液と前記型の表面との間に作用する表面張力により該溶液を隆起させ、前記第２光学面に近似する第２略光学面を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項６】
前記第２略光学面の表層の流動性を保ちつつ前記溶媒を蒸発させることを特徴とする請求項５に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項７】
蒸発前の前記溶媒の総量をＭ［ｇ］、前記溶媒の蒸散速度をＥ［ｇ／ｈ］として、Ｅ≦０．００１４Ｍとすることを特徴とする請求項６に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項８】
前記溶液が形状維持可能なゲル状体となるまで前記雰囲気開面から前記溶媒を蒸発させ、
前記ゲル状体を前記型から取り外して、残留溶媒量が５０００ｐｐｍ以下となるまで前記溶媒をさらに蒸発させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項９】
前記型の材料と水との接触角θが、３５°＜θ＜１８０°であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
【請求項１０】
無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって表裏に第１光学面および第２光学面が形成される光学部材の素材とされるプリフォームの製造装置であって、
前記第１光学面に近似する第１略光学面および前記第２光学面に近似する第２略光学面、ならびに雰囲気開放面を提供し、前記ナノコンポジット樹脂を含む溶液が投入される型を備え、
前記型が、下型と、該下型内に挿入される上型と、を含んでおり、
前記第１略光学面を形成するための第１略光学面形状が、前記下型の底面に設けられ、
前記第２略光学面を形成するための第２略光学面形状が、前記下型の底面に対向する前記上型の対向面に設けられていることを特徴とするプリフォームの製造装置。
【請求項１１】
前記第１光学面および前記第２光学面が、いずれも凸曲面であって、
前記第１略光学面形状および前記第２略光学面形状が、いずれも凹曲面形状であることを特徴とする請求項１０に記載のプリフォームの製造装置。
【請求項１２】
無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって表裏に凸曲面の第１光学面および第２光学面が形成される光学部材の素材とされるプリフォームの製造装置であって、
前記第１光学面に近似する第１略光学面および前記第２光学面に近似する第２略光学面、ならびに雰囲気開放面を提供し、前記ナノコンポジット樹脂を含む溶液が投入される型を備え、
前記型が、前記第１略光学面を形成するための凹曲面形状を表面に有し且つ、凹曲面形状より溢れた溶液を隆起させて前記第２略光学面を形成するように該溶液との間に表面張力を作用させることを特長とするプリフォームの製造装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするプリフォーム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプリフォームを熱プレス成形して、光学面が形成されたことを特徴とする光学部材。
【請求項１５】
レンズであることを特徴とする請求項１４に記載の光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材用のプリフォームの製造方法および製造装置ならびに該方法により製造されたプリフォーム、そして該プリフォームから形成された光学部材に関し、より詳細には、無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、光学特性に優れた光学部材を形成することができるプリフォームの製造方法および製造装置ならびに該方法により製造されたプリフォーム、そして該プリフォームから形成された光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯カメラやＤＶＤ，ＣＤ，ＭＯドライブといった光情報記録機器の高性能化、小型化、低コスト化に伴って、これら記録機器に用いられる光学レンズやフィルタ等の光学部材に対しても、優れた材料や工程の開発が強く望まれている。
【０００３】
プラスチックレンズは、ガラスなどの無機材料に比べ軽量で割れにくく、様々な形状に加工でき、また、ガラス製レンズよりもコスト面で有利となるため、眼鏡レンズのみならず、上記の光学レンズとしても急速に普及しつつある。これに伴い、レンズを小型・薄肉化するために素材自体を高屈折率化することや、光学屈折率を熱膨張や温度変化に対して安定させること等が求められるようになっている。その解決策の一つとして、レンズの材料を、熱可塑性樹脂中に金属酸化物微粒子などの無機微粒子を均一に分散させたナノコンポジット樹脂とし、それにより、光学屈折率を向上させ、熱膨張率や光学屈折率の温度変化を抑える試みが種々行われている。
【０００４】
ナノコンポジット樹脂からなる光学部材の屈折率や熱安定性は、典型的には無機微粒子の添加量を増大させることで向上するが、その一方で、ナノコンポジット樹脂の流動性は低下する。特に、屈折率向上のためには多量に無機微粒子を分散させる必要があり、近年の高屈折率化の要望に伴ってナノコンポジット樹脂の流動性の低下は顕著となっている。そのため、ナノコンポジット樹脂では射出成形に必要な樹脂の流動性が得られ難く、射出成形によると微細構造の転写不良が懸念される。そこで従来、ナノコンポジット樹脂からなるプリフォームを熱プレス成形して光学部材を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
そして、ナノコンポジット樹脂からなるプリフォームを製造するには、次の手法が挙げられる。
（ｉ）熱可塑性樹脂と無機微粒子とを溶融して混合し、射出成形する（例えば特許文献１参照）。
（ｉｉ）溶媒中で熱可塑性樹脂と無機微粒子とを混合した溶液を、金属やセラミックなどの型に投入し、溶媒を熱などによって除去する（例えば特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開２００６−３４３３８７号公報
【特許文献２】特開２００３−１４７０９０号公報
【特許文献３】特開２００２−０４７４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、プリフォームを熱プレス成形して、所望の光学部材を形成するようにしている。ここで、ナノコンポジット樹脂は流動性に乏しく、熱プレス成形時にナノコンポジット樹脂同士の接着界面ができてしまった場合に、界面でのナノコンポジット樹脂の混じりあいが不十分となる。その結果、界面には、光学的欠陥となるウェルドラインが生じる虞がある。よって、熱プレス成形時にナノコンポジット樹脂同士の接着界面ができないようにする必要がある。
【０００７】
また、プリフォームを製造する場合に、上記（ｉ）の方法によると、ナノコンポジット樹脂は高温にしても射出成形に必要な樹脂の流動性が得られ難いため成形が困難となる場合がある。また、無機微粒子が局所的に凝集し、分散密度が一定にならず、所望の光学特性（透明性・屈折率など）が得られ難いという問題がある。また、光学部材には高品質が求められ、射出成形でランナーに残った材料は品質低下の虞があるため再利用されずに廃棄される。そのため、ナノコンポジット樹脂材料のロスが比較的多く、プリフォームの製造コストの削減を阻害する要因となる。
【０００８】
キャスト法に代表される上記（ｉｉ）の溶液法によれば、上記（ｉ）の方法に起因する問題を解消することができる。しかしながら、従来の溶液法では、プリフォームの形状を所望の光学部材の形状に近似した形状とすることは考慮されておらず、例えば両面凸曲面のレンズの素材とされるプリフォームであっても、その形状は両面略凸曲面形状とはなっていなかった。両面略凸曲面形状のプリフォームを得るにはバルク材料から削り出す必要があり、プリフォームの製造コストの削減を阻害する要因となる。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、ナノコンポジット樹脂を用いて光学特性に優れた光学部材を安価に形成することができる光学部材用のプリフォームの製造方法および製造装置ならびに該方法により製造されたプリフォーム、そして該プリフォームから成形された光学部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記プリフォームの製造方法によって達成される。
（１）無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって光学面が形成される光学部材の素材とされるプリフォームの製造方法であって、前記光学面に近似する略光学面と、雰囲気開放面と、を少なくとも提供する型に前記ナノコンポジット樹脂を含む溶液を投入し、前記略光学面の形状を維持して前記溶液の溶媒を蒸発させ、該溶液を固化させることを特徴とするプリフォームの製造方法。
（２）前記プリフォームを形成可能な量の前記ナノコンポジット樹脂を少なくとも含むように前記溶液を投入することを特徴とする（１）に記載のプリフォームの製造方法。
（３）前記光学部材が、表裏に第１光学面および第２光学面が形成される光学部材であって、前記型が、下型と、該下型に挿入される上型と、を含んでおり、前記第１光学面に近似する第１略光学面を形成するための第１略光学面形状を、前記下型の底面に設け、前記第２光学面に近似する第２略光学面を形成するための第２略光学面形状を、前記下型の底面に対向する前記上型の対向面に設け、前記溶液を前記下型に投入し、前記溶液が固化する前に前記上型を前記下型に挿入することを特徴とする（１）または（２）に記載のプリフォームの製造方法。
（４）前記第１光学面および前記第２光学面が、いずれも凸曲面であって、前記第１略光学面形状および前記第２略光学面形状が、いずれも凹曲面形状であることを特徴とする（３）に記載のプリフォームの製造方法。
（５）前記光学部材が、表裏に凸曲面の第１光学面および第２光学面が形成される光学部材であって、前記第１光学面に近似する第１略光学面を形成するための凹曲面形状を、前記型の表面に設け、前記凹曲面形状より溢れた溶液と前記型の表面との間に作用する表面張力により該溶液を隆起させ、前記第２光学面に近似する第２略光学面を形成することを特徴とする（１）または（２）に記載のプリフォームの製造方法。
（６）前記第２略光学面の表層の流動性を保ちつつ前記溶媒を蒸発させることを特徴とする（５）に記載のプリフォームの製造方法。
（７）蒸発前の前記溶媒の総量をＭ［ｇ］、前記溶媒の蒸散速度をＥ［ｇ／ｈ］として、Ｅ≦０．００１４Ｍとすることを特徴とする（６）に記載のプリフォームの製造方法。
（８）前記溶液が形状維持可能なゲル状体となるまで前記雰囲気開面から前記溶媒を蒸発させ、前記ゲル状体を前記型から取り外して、残留溶媒量が５０００ｐｐｍ以下となるまで前記溶媒をさらに蒸発させることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のプリフォームの製造方法。
（９）前記型の材料と水との接触角θが、３５°＜θ＜１８０°であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか一項に記載のプリフォームの製造方法。
【００１１】
上記（１）に記載のプリフォームの製造方法によれば、光学部材の光学面に近似する略光学面がプリフォームに形成される。それにより、熱プレス成形時のウェルド不良を回避することができ、形成される光学部材の光学特性の向上を図ることができる。また、溶液法とすることによって、ナノコンポジット樹脂の無機微粒子を熱可塑性樹脂に均一に分散させることができ、プリフォームの光学特性、ひいては光学部材の光学特性の向上を図ることができる。
上記（２）に記載のプリフォームの製造方法によれば、確実に光学部材を成形することができる。
上記（３）に記載のプリフォームの製造方法によれば、表裏に光学面が形成される光学部材の素材として好適なプリフォームを製造することができる。また、上型の挿入前は雰囲気開放面の面積を大きくとることができ、固化までの時間を短縮し、効率化によるコストの削減を図ることができる。
上記（４）に記載のプリフォームの製造方法によれば、プリフォームの表裏に凸曲面の略光学面が形成される。このようなプリフォームが光学部材に熱プレス成形される際には、熱プレス成形用の金型の金型面中央部から熱プレス成形が進行する。そのため、金型の外に空気を押し出しやすく、気泡の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。
上記（５）に記載のプリフォームの製造方法によれば、プリフォームの表裏に凸曲面の略光学面が形成される。このようなプリフォームが光学部材に熱プレス成形される際には、熱プレス成形用の金型の金型面中央部から熱プレス成形が進行する。そのため、金型の外に空気を押し出しやすく、気泡の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。また、一方の第２略光学面は溶液の表面張力で形成することができ、実施する装置の構成を簡素なものとしてコストの削減を図ることができる。
上記（６）に記載のプリフォームの製造方法によれば、第２略光学面が雰囲気開放面を兼ねており、その表層の流動性を保ちつつ溶媒を蒸発させることで、溶媒の蒸発に伴う体積減少に対しても第２略光学面の形状を良好に保つことができる。
上記（７）に記載のプリフォームの製造方法によれば、第２略光学面の表層の流動性を保ちつつ溶媒を蒸発させることができる。より好ましくは、Ｅ≦０．０００７Ｍであり、第２略光学面の表層の流動性を確実に保ちつつ溶媒を蒸発させることができる。
上記（８）に記載のプリフォームの製造方法によれば、寸法変化が所定量以内となる残留溶媒量５０００ｐｐｍ以下まで溶媒を蒸発させており、プリフォームの熱プレス成形により、従来成形が困難であったナノコンポジット樹脂からなる光学部材を成形することができる。尚、残留溶媒量は、より好ましくは３０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１５００ｐｐｍ以下、最も好ましくは１０００ｐｐｍ以下である。３０００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍでは、熱プレス成形時の温度制御により気泡の発生を抑制することができ、１０００ｐｐｍ以下では、温度制御せずとも気泡の発生を抑制することができ、光学部材の光学特性の向上を図ることができる。また、溶液が形状維持可能なゲル状体となった後で型から取り外すことで雰囲気開放面を広くすることができ、固化までの時間を短縮し、効率化によるコストの削減を図ることができる。
上記（９）に記載のプリフォームの製造方法によれば、プリフォームないしゲル状体の離型性を良好なものとすることができる。
【００１２】
（１０）無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって表裏に第１光学面および第２光学面が形成される光学部材の素材とされるプリフォームの製造装置であって、前記第１光学面に近似する第１略光学面および前記第２光学面に近似する第２略光学面、ならびに雰囲気開放面を提供し、前記ナノコンポジット樹脂を含む溶液が投入される型を備え、前記型が、下型と、該下型内に挿入される上型と、を含んでおり、前記第１略光学面を形成するための第１略光学面形状が、前記下型の底面に設けられ、前記第２略光学面を形成するための第２略光学面形状が、前記下型の底面に対向する前記上型の対向面に設けられていることを特徴とするプリフォームの製造装置。
（１１）前記第１光学面および前記第２光学面が、いずれも凸曲面であって、前記第１略光学面形状および前記第２略光学面形状が、いずれも凹曲面形状であることを特徴とする（１０）に記載のプリフォームの製造装置。
（１２）無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有するナノコンポジット樹脂からなり、熱プレス成形によって表裏に凸曲面の第１光学面および第２光学面が形成される光学部材の素材とされるプリフォームの製造装置であって、前記第１光学面に近似する第１略光学面および前記第２光学面に近似する第２略光学面、ならびに雰囲気開放面を提供し、前記ナノコンポジット樹脂を含む溶液が投入される型を備え、前記型が、前記第１略光学面を形成するための凹曲面形状を表面に有し且つ、凹曲面形状より溢れた溶液を隆起させて前記第２略光学面を形成するように該溶液との間に表面張力を作用させることを特長とするプリフォームの製造装置。
【００１３】
上記（１０）に記載のプリフォームの製造装置によれば、表裏に光学面が形成される光学部材の素材として好適なプリフォームを製造することができる。
上記（１１）に記載のプリフォームの製造装置によれば、表裏に凸曲面の略光学面が形成されたプリフォームを製造することができる。このようなプリフォームが光学部材に熱プレス成形される際には、熱プレス成形用の金型の金型面中央部から熱プレス成形が進行する。そのため、金型の外に空気を押し出しやすく、気泡の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。
上記（１２）に記載のプリフォームの製造装置によれば、表裏に凸曲面の略光学面が形成されたプリフォームを製造することができる。このようなプリフォームが光学部材に熱プレス成形される際には、熱プレス成形用の金型の金型面中央部から熱プレス成形が進行する。そのため、金型の外に空気を押し出しやすく、気泡の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。また、一方の第２略光学面は溶液の表面張力で形成することができ、実施する装置の構成を簡素なものとしてコストの削減を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の上記目的は、下記のプリフォームにより達成される。
（１３）上記（１）〜（９）のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするプリフォーム。
【００１５】
上記（１３）に記載のプリフォームによれば、光学部材の光学面に近似する略光学面が形成されている。それにより、光学部材への熱プレス成形時のウェルド不良を回避することができ、形成される光学部材の光学特性の向上を図ることができる。また、ナノコンポジット樹脂の無機微粒子が熱可塑性樹脂に均一に分散しており、光学部材の光学特性の向上を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の上記目的は、下記の光学部材により達成される。
（１４）上記（１３）に記載のプリフォームを熱プレス成形して、光学面が形成されたことを特徴とする光学部材。
（１５）レンズであることを特徴とする上記（１４）に記載の光学部材。
【００１７】
上記（１４）の光学部材によれば、光学特性に優れ、且つ安価に形成することができる。
上記（１５）の光学部材によれば、高屈折率で優れた光学特性を有するレンズを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ナノコンポジット樹脂を用いて光学特性の優れた光学部材を安価に形成することができる光学部材用のプリフォームの製造方法および製造装置ならびに該方法により製造されたプリフォーム、そして該プリフォームから成形された光学部材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るプリフォーム製造方法及び製造装置の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態である光学部材成形装置は、光学部材成形の前半部分（ナノコンポジット樹脂を含む溶液からプリフォーム成形まで）を実施するプリフォーム製造装置と、後半部分（プリフォームから光学部材の成形まで）を実施する圧縮成形装置と、を備える。
【００２０】
図１は本発明の第１実施形態であるプリフォーム製造装置の概略構成を示す縦断面図、図２は本発明の実施形態である圧縮成形装置の概略構成を示す縦断面図、図３は図１におけるプリフォーム製造装置によりナノコンポジット樹脂を含む溶液からプリフォームが製造される工程を模式的に示す説明図、図４は図２における圧縮成形装置によってプリフォームから光学部材を成形する工程を模式的に示す説明図、図５はプリフォームの製造過程における溶液の重量変化を経時的に示すグラフである。
【００２１】
図１に示すように、第１の成形手段であるプリフォーム製造装置１００は、容器状下型１１と、凸状上型１３と、ディスペンサ装置１５を備え、乾燥室９内に配設されている。容器状下型１１は、上方に開放された略円筒容器１７と、円筒容器１７の底面１７ａの中心に設けられたコア穴１７ｂに摺動自在に嵌合するコア１９と、エジェクタピン２１とを備える。また、プリフォームの形状によっては、凸状上型１３の形状を凹状にする場合もあるが、この場合においても本発明は実施可能である。コア穴１７ｂの範囲外である底面１７ａはプリフォームのフランジ部を成形することとなる。
【００２２】
コア１９は、その上面に半球状凹曲面に形成された第１略光学面形状１９ａが形成されている。第１略光学面形状１９ａは、その形状を後述する光透過光学部材プリフォーム６５に転写して、一方の略光学面（第１略光学面）６５ａを形成する（図３（ｄ）参照）。光透過光学部材プリフォーム６５は、後述するように形状が圧縮成形装置２００によって再成形されるので、略光学面６５ａの形状は最終製品である光学部材６７の対応する光学面に近似した形状であればよく、第１略光学面形状１９ａは比較的精度を必要としない。従って、金型の製作費も安価である。また、プリフォームの形状によっては、第１略光学面形状１９ａを凸状にする場合もあるが、この場合においても本発明は実施可能である。
【００２３】
エジェクタピン２１は、図中、上下方向に移動可能な可動板２３に固定されており、円筒容器１７の底面１７ａに設けられたピン穴１７ｃに摺動自在に嵌合する。また、可動板２３の上面には、コア１９が固定されており、可動板２３の移動に伴ってエジェクタピン２１と共に上下方向に移動する。
【００２４】
円筒容器１７は、スペーサ２５を介して基台２７の上面に配置された重量センサ２９上に載置されている。重量センサ２９は、例えば、負荷される重量をセンサ素子の歪みとして精度よく検出可能なロードセルであり、容器状下型１１（スペーサ２５を含む）及び容器状下型１１内に投入されるナノコンポジット樹脂を含む溶液６１の重量を測定する。
【００２５】
可動板２３の下方には、ピストン３３を可動板２３に対向させてシリンダ３１が基台２７に配設されている。ピストン３３がシリンダ３１内に引き込まれたとき、ピストン３３と可動板２３との間には隙間Ｃが形成されて、接触しないようになっている。これにより、重量センサ２９は、容器状下型１１と溶液６１の重量の測定が可能となる。
【００２６】
凸状上型１３は、溶液投入穴４１が形成された板状部材４３と、板状部材４３の下面に下方に突出して固定された略光学面形状面形成部材である略円柱状の上型４５とを有する。凸状上型１３は、容器状下型１１に対して上下方向に移動自在となっている。上型４５は、その下面に半球状凸曲面に形成された第２略光学面形状４５ａが設けられている。第２略光学面形状４５ａは、その形状を後述する光透過光学部材プリフォーム６５に転写して、他方の略光学面（第２略光学面）６５ｂを形成する（図３（ｄ）参照）。尚、第２略光学面形状４５ａの精度も、第１略光学面形状１９ａと同様の理由により比較的ラフな精度でよい。コア１９の軸心と、上型４５の軸心とは、一致して配置される。
【００２７】
容器状下型１１（円筒容器１７、コア１９、エジェクタピン２１）及び凸状上型１３（上型４５）に使用される材料は、必要とされる面粗さ（鏡面とする必要はない）に加工可能な材料であれば特に限定されず、例えば、ステンレス鋼、スタバックスなどの金属材料、セラミック、テフロン（登録商標）などの樹脂材料などが使用可能である。
【００２８】
ディスペンサ装置１５は、その先端部１５ａがノズル状に形成されており、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を貯留する溶液タンク（図示せず）にチューブなどを介して接続されている。先端部１５ａは、板状部材４３に接近または離間する方向に移動自在であり、先端部１５ａを板状部材４３の溶液投入穴４１に当接させて、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を容器状下型１１に供給する。
【００２９】
第２の成形手段である圧縮成形装置２００は、図２に示すように、上型５１と、下型５３と、外型５５の３つの金型を有する。上型５１及び下型５３は、外型５５に嵌合し、図示しない駆動装置によって互いに接近または離間する方向に相対移動自在となっている。下型５３の上面には、光学部材６７へ光学面（第１光学面）６７ａを転写するための鏡面仕上げされた光学機能転写面５３ａが形成されている。また、上型５１の下面には、光学部材６７へ光学面（第２光学面）６７ｂを転写するための鏡面仕上げされた光学機能転写面５１ａが形成されている。また、光学機能転写面５３ａ、光学機能転写面５１ａにおける鏡面の精度は表面粗さＲａ３０ｎｍ以下である。下型５３または外型５５は、その周囲にコイル（図示せず）が取り巻かれており、高周波誘導加熱によって金型温度を、３０〜４００℃の範囲で所定の温度に設定できる。上型５１及び下型５３は、その間に光透過光学部材プリフォーム６５を設置した後、高周波誘導加熱によって金型を加熱し、光透過光学部材プリフォーム６５を所定の温度まで上昇させ、その後に光透過光学部材プリフォーム６５を挟持して加熱しながら圧縮し、最終製品である光学部材６７を成形する。
【００３０】
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本実施形態の作用を説明する。先ず、ナノコンポジット樹脂を含む溶液からプリフォームを成形する前半工程について説明する。
図１及び図３に示すように、シリンダ３１のピストン３３を下降させてピストン３３と可動板２３とを離間した後、重量センサ２９によって空状態の容器状下型１１（スペーサ２５を含む）の重量を測定する。次いで、ディスペンサ装置１５の先端部１５ａを板状部材４３の溶液投入穴４１に当接させて、成形する光学部材６７によって予め決められた重量のナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を容器状下型１１に供給した後、再び、重量センサ２９によって重量を測定して所定重量の溶液６１が供給されたことを確認する（溶液投入行程）。
このとき、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１がエジェクタピン１７ｃと底面１７ａのクリアランスに入り込まないことが好ましく、溶液の濃度を、５ｗｔ．％以上にすることが必要である。さらにハンドリングし易さ、乾燥にかかる時間の観点から溶液の濃度を、好ましくは１０〜６０ｗｔ．％、さらに好ましくは２０〜５０ｗｔ．％にすると製造上有利である。
【００３１】
そして、上型４５を下降させてその先端部を溶液６１中に浸入させ、コア１９の第１略光学面形状１９ａと上型４５の第２略光学面形状４５ａとの距離を、所定距離Ａに設定して固定する。所定距離Ａとは、成形する光学部材６７の厚さによって決まる距離であり、後述する第２蒸発行程での変形、及び圧縮成形装置２００による圧縮量を考慮して、光学部材６７の厚さより若干厚く設定される（図３（ａ）参照）。
【００３２】
次いで、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、プリフォーム製造装置１００が設置されている乾燥室９内の環境を、例えば、投入ナノコンポジット樹脂濃度３６ｗｔ．％、Ａ＝１ｍｍ、上型直径８ｍｍ、円筒容器内径１０ｍｍ、底面１７ａ−液面間距離２．８ｍｍ、温度３０〜８０℃、真空度１００〜１０−１Ｐａとし、６時間以上乾燥すると、溶液６１中の溶媒が、雰囲気開放面１２から蒸発して次第にゲル化し、やがて形状を維持できるゲル状体６５´となる。これにより、コア１９の第１略光学面形状１９ａ及び上型４５の第２略光学面形状４５ａがゲル状体６５´に略光学面６５ａ、６５ｂとして転写される（第１蒸発行程）。形状を維持できる状態までゲル化したかどうかは、目視、指などによる接触以外にも、重量センサ２９によって現在の重量を測定し、第１蒸発行程開始前の重量から減算して求められる減少重量から容易に判断が可能である。
【００３３】
ここで、シリンダ３１を作動させ、ピストン３３により可動板２３を介してコア１９、エジェクタピン２１を押し上げて、図３（ｄ）に示すように、ゲル状体６５´を円筒容器１７から取り出す。そして、温度３０〜１２０℃及び真空度１００〜１０−１Ｐａに維持した乾燥室９内に放置して、寸法変化が所定量以内となるまで、換言すれば残留溶媒量が許容上限値以下となるまで、ゲル状体６５´から溶媒を更に蒸発させ、光透過光学部材プリフォーム６５を得る（第２蒸発行程）。
なお、第２蒸発行程では、残留溶媒量の許容値として５０００ｐｐｍ以下、好ましくは、３０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１５００ｐｐｍ以下、最も好ましくは１０００ｐｐｍ以下である。５０００ｐｐｍ以下ではプレス時の熱により気泡が発生する場合があるが、３０００〜１５００ｐｐｍでは温度制御により気泡発生を抑えられる。１０００以下の場合気泡の発生が抑えられるので安定した品質を得ることが可能になる。
【００３４】
ゲル状体６５´を円筒容器１７から取り出すことにより、外部に露出する面積が大幅に広くなるので、円筒容器１７中に入れたまま蒸発させる場合と比較すると、蒸発時間を飛躍的に短縮することができる。
【００３５】
次に、光透過光学部材プリフォームから最終製品である光学部材を成形する後半工程について図４に基づいて説明する。
図４に示すように、第２蒸発行程で残留溶媒量が許容上限値以下とされた光透過光学部材プリフォーム６５は、圧縮成形装置２００によって最終製品である光学部材６７に成形される。上型５１と下型５３とを互いに離間させた状態で、光透過光学部材プリフォーム６５を外型５５内に配置された下型５３上に投入して加熱しながら、図４（ｂ）に示すように、上型５１を下型５３に向けて移動して上型５１と下型５３との間でプレスして、光透過光学部材プリフォーム６５の略光学面６５ａ、６５ｂを塑性変形させながら完全乾燥する。圧縮成形条件は、例えば、金型温度はナノコンポジット材料のＴｇ〜Ｔｇ＋１５０℃の範囲で設定し、好ましくはＴｇ〜Ｔｇ＋１００℃の範囲である。加圧力は０．００５〜１００ｋｇ／ｍｍ２の範囲で行い、好ましくは０．０１〜５０ｋｇ／ｍｍ２、さらに好ましくは０．０５〜２５ｋｇ／ｍｍ２である。加圧速度は０．１〜１０００ｋｇ／ｓｅｃ、加圧時間は０．１〜９００ｓｅｃで、好ましくは０．５〜６００ｓｅｃ、さらに好ましくは１〜３００ｓｅｃである。また、プレスの開始タイミングは、加熱直後でも良いし、均熱（プリフォーム６５の温度を内部まで均一にすること）のために一定時間を置いた後でも良い。
【００３６】
このとき、金型には光透過光学部材プリフォーム６５が半径方向外方に展開するための空間Ｓが設けられているので（図４（ｂ）参照）、光透過光学部材プリフォーム６５が軸方向（図中上下方向）に圧縮されたことによる体積減少分だけ、半径方向外方に展開することができ、成形を阻害することはない。また、これによって光学部材６７の厚さを、設計値に合わせて精度よく成形することができるので、所望の光学特性が得られる。
【００３７】
そして、図４（ｃ）に示すように、加圧状態のまま光透過光学部材プリフォーム６５を冷却して光学機能転写面５１ａ、５３ａの形状を光学部材６７に転写して略光学面形状面６７ａ、６７ｂを鏡面状に成形した後、上型５１及び下型５３を開き、圧縮成形された製品である光学部材６７を取り出す。
【００３８】
なお、光透過光学部材プリフォーム６５投入時の金型温度はガラス転移点Ｔｇより高くても低くても良いが、高くなっている方が、光透過光学部材プリフォーム６５の加熱が短時間で済むため好ましい。また、冷却時に光透過光学部材プリフォーム６５は収縮するので、この冷却に合わせてプレスを行う方が金型形状（光学機能転写面５１ａ、５３ａ）を高精度で光学部材６７に転写できる。
【００３９】
本発明の目的の１つは、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１から短時間で光学部材６７を形成できるようにすることである。この全工程に要する時間の内、多くの時間が溶液６１から光透過光学部材プリフォーム６５を製造するために費やされる。従って、この光透過光学部材プリフォーム６５を製造するまでの時間を短縮することは、全工程に要する時間を短縮する上で有効である。
【００４０】
図５に示すように、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１の重量は、溶媒の蒸発と共に減少する。図中一点鎖線で示す曲線７１は、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を容器に入れずに（例えば、平板上に流した状態）溶媒を蒸発させたときの、時間と重量の関係を示す。また、実線で示す曲線７３は、溶液６１を容器に入れた状態で溶媒を蒸発させたときの、時間と重量の関係を示す。
【００４１】
溶液６１を容器に入れずに蒸発させたときは、蒸発に寄与する表面積が大きいので、曲線７１で示すように重量は急速に減少し、短い時間ｔ１で略光学面形状を維持できる状態となったときの重量ｍ１となり、更に、時間ｔ２で残溶媒量が許容上限値となったときの重量ｍ２に到達する。
【００４２】
一方、溶液６１を容器に入れた状態で蒸発させると、蒸発に寄与する表面積は容器の横断面積の小さい面積となるので、曲線７３で示すように重量ｍ１となるのに長い時間ｔ３を要し、更に重量ｍ２に到達するには極端に長い時間ｔ５を要し、工業的に光学部材６７を成形する観点からは実用的でない。
【００４３】
そこで、本発明は、溶液６１を容器に入れて、形状を維持できる状態（重量ｍ１）となるまで曲線７３に沿って溶媒を蒸発させて（時間ｔ３）、ゲル状体６５´とした後（第１蒸発行程）、容器から取り出し、破線曲線７５で示すように、溶媒を急速に蒸発させて残溶媒量が許容上限値以下（重量ｍ２）となるまで（時間ｔ４）蒸発させる（第２蒸発行程）。第２蒸発行程が終了する時間ｔ４は、容器に入れた状態のまま蒸発させたときの時間ｔ５と比較して１／１０程度であり、製造時間を大幅に短縮することができる。時間ｔ４で重量ｍ２まで溶媒が蒸発した光透過光学部材プリフォーム６５は、圧縮成形装置２００によって加熱圧縮されて最終製品である光学部材６７とされる。
【００４４】
尚、上記の説明においては、溶液６１を容器１７に供給した直後に、上型４５を下降させて溶液６１中に浸入させるように説明したが、溶液６１の供給と上型４５の下降のタイミングは、これに限定されず、溶液６１を供給した状態（上型４５を下降させない）でしばらく溶媒を蒸発させ、溶液６１が半固形状態となる第１蒸発行程の終了直前で上型４５を下降させるようにしてもよい。こうすることにより、上型４５の面積分だけ広い面積から溶媒が蒸発するので、蒸発時間を更に短縮することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、容器１７内でコア１９に備えられた第１略光学面形状１９ａおよび上型４５に備えられた第２略光学面形状４５ａにより、光透過光学部材プリフォーム６５の表裏に略光学面を形成しているが、レンズの最も基本的な形としては、第１略光学面形状１９ａのみでよく、上型４５を不要とする構成でも良い。
更に、この上型４５に関する他の構成として、溶液６１を容器１７に供給する前から上型４５の位置を容器１７内の所定位置に配置しておき、その後の処理工程は同じである構成とすることもできる。
この場合、乾燥時の雰囲気開放面が狭くなるので、溶媒の蒸発時間が長めになるが、溶液の投入は無理なく実施されるので、雰囲気がトラップされて溶液の中に入り込むことも無く、従って上型４５を溶液の中に移動挿入する上記実施形態に比較して、上型４５の形状の自由度が増すこととなる。
【００４６】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。また、本発明を適用可能な光学部材としては、各種レンズだけでなく、液晶ディスプレイなどの導光板、偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルム、などが挙げられる。
例えば、ディスペンサ１５の代わりにぺリスターポンプなどの送液系で送液してもよい。
また、上記実施形態ではディスペンサ１５による溶液投入量は、重量による調整であるが、これ以外にも体積・容量などで調整しても良い。また、溶液供給ノズルは図１で示した２箇所に制約されることはない。
また、溶液の供給は上型１３の上面からに限らず、上型１３と下型１１のすきま、円筒容器１７の側面、下型１１の底面などから供給してもよい。また、光透過光学部材プリフォーム６５の形状によっては上型１３や下型１１の数は複数であっても良い。
また、図１では上型１３は上から垂直に挿入されているが、この角度は垂直に限らず、どの向きにしても良い。また、下型１１も同様に向きはどの向きでも良い。また、エジェクタ１９，２１はコア１９も含め図１では３箇所あるが、この数は３箇所に規定されない。
また、図１では重量を２箇所のセンサ２９で計測しているが、この数は２箇所に限らない。また、センサは１種類に限らず、複数の種類を組み合わせても良い。
また、シリンダ３１は空圧、電動、油圧などどれでも良い。
また、乾燥雰囲気は真空以外にも、窒素雰囲気下、二酸化炭素雰囲気下、アルゴンなど希ガス雰囲気下などの気体雰囲気下で行っても良い。
また、最良の形態ではプレス金型の加熱方法はコイルによる誘導過熱方式としたが、この他にも、ヒーターによる伝熱や、ハロゲンランプなどによる光加熱、などの方式で加熱を行っても良い。
【００４７】
次に、図６および図７を参照して、本発明の第２実施形態のプリフォームの製造装置を説明する。図６は本発明の第２実施形態であるプリフォーム製造装置の概略構成を示す縦断面図である。尚、上述した第１実施形態のプリフォームの製造装置と共通する要素には同一符号を、また類似する要素には相当符号を付することにより、説明を省略あるいは簡略する。
【００４８】
図６に示すように、本実施形態のプリフォーム製造装置３００は、凸状上型１３に上型１４５を有し、上型１４５の下面には、半球状凹曲面に形成された第２略光学面形状１４５ａが設けられている。その他の要素は、上述したプリフォーム製造装置１００と共通するので説明を省略する。
【００４９】
図７を参照して、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を容器状下型１１に供給した後、上型１４５を下降させてその先端部を溶液６１中に浸入させ、コア１９の第１略光学面形状１９ａと上型１４５の第２略光学面形状１４５ａとの距離を、所定距離Ａに設定して固定する。溶液６１中の溶媒が、雰囲気開放面１２から蒸発して次第にゲル化し、やがて形状を維持できるゲル状体１６５´となる。これにより、コア１９の第１略光学面形状１９ａ及び上型１４５の第２略光学面形状１４５ａがゲル状体１６５´に略光学面１６５ａ、１６５ｂとして転写される（第１蒸発行程）。
【００５０】
次いで、シリンダ３１を作動させ、ピストン３３により可動板２３を介してコア１９、エジェクタピン２１を押し上げて、図７（ｄ）に示すように、ゲル状体１６５´を円筒容器１７から取り出す。そして、乾燥室９内に放置して、寸法変化が所定量以内となるまでゲル状体１６５´から溶媒を更に蒸発させ、光透過光学部材プリフォーム１６５を得る（第２蒸発行程）。
【００５１】
第１実施形態のプリフォーム製造装置１００は、表裏の光学面の一方が凸曲面で他方が凹曲面である光学部材６７の素材として好適な光透過光学部材プリフォーム６５を製造するものであって、光透過光学部材プリフォーム６５の表裏の一方に凸曲面である第１略光学面６５ａを、他方に凹曲面である第２略光学面６５ｂを形成するようにしている。これに対し、本実施形態のプリフォーム製造装置３００は、光透過光学部材プリフォーム１６５の表裏には凸曲面である略光学面１６５ａ、１６５ｂが形成される。このような形状の光透過光学部材プリフォーム１６５は、表裏の光学面のいずれもが凸曲面とされる光学部材の素材として好適である。
【００５２】
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態のプリフォームの製造装置を説明する。図８は本発明の第３実施形態であるプリフォーム製造装置の概略構成を示す縦断面図である。尚、上述した第１実施形態のプリフォームの製造装置と共通する要素には同一符号を、また類似する要素には相当符号を付することにより、説明を省略あるいは簡略する。
【００５３】
図８に示すように、本実施形態のプリフォーム製造装置４００は、乾燥室２０９内に配設された型２１１と、所望の量の溶液６１を滴下できる滴下装置２１５とを備えている。型２１１は、上方に向く略水平な表面を有するものであれば特に限定されず、図示のものは平板とされている。型２１１の表面２１７ａの中央部には、半球状凹曲面に形成された第１略光学面形状２１９ａが形成されている。第１略光学面形状２１９ａは、その形状を後述する光透過光学部材プリフォーム２６５に転写して、凸曲面である一方の略光学面（第１略光学面）２６５ａを形成する。光透過光学部材プリフォーム２６５は、圧縮成形装置によって再成形されるので、略光学面２６５ａの形状は最終製品である光学部材の対応する光学面に近似した形状であればよく、第１略光学面形状２１９ａは比較的精度を必要としない。従って、型の製作費も安価である。
【００５４】
滴下装置２１５としては、例えば液体計量に適した精密ディスペンサ、シリンジ、分注器などを好適に用いることができる。ノズル状に構成された滴下装置２１５の先端部２１５ａは、型２１１の第１略光学面形状２１９ａに対面して乾燥室２０９内に配設されており、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を貯留する溶液タンク（図示せず）にチューブなどを介して接続されている。滴下装置２１５は、ナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を先端部２１５ａから型２１１の第１略光学面形状２１９ａに供給する。
【００５５】
乾燥室２０９には、溶液６１に含まれる溶媒の雰囲気における蒸気濃度を測定するガス濃度計２７０と、室内の雰囲気を排出する排気ダクト２７１と、気化した溶媒を室内に供給する吸気ダクト２７２と、が設けられている。ガス濃度計２７０は、図示しないコントロールユニットに接続されており、このコントロールユニットは、ガス濃度計２７０の検出値に基づいて、排気ダクト２７１および吸気ダクト２７２の開度や、排気ダクト２７１および吸気ダクト２７２に設けられるポンプなどの排気・吸気手段を制御し、乾燥室２０９内の溶媒の蒸気濃度を所定の濃度に保つように構成されている。
【００５６】
図９を参照して、本実施形態のプリフォームの製造方法を説明する。本実施形態のプリフォームの製造方法において、製造される光透過光学部材プリフォーム２６５は、表裏に凸曲面の光学面が形成される光学部材の素材とされる。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、成形する光学部材によって予め決められた量のナノコンポジット樹脂を含む溶液６１を型２１１の第１略光学面形状２１９ａに供給する。供給する溶液６１の量は、凹曲面形状に成形された第１略光学面形状２１９ａの容積よりも多く、第１略光学面形状２１９ａより溢れる溶液６１は、型２１１の表面との間に作用する表面張力によって隆起し、凸曲面形状を呈する。この表面張力により凸曲面形状に隆起した表面２６５ｂ´は、光透過光学部材プリフォーム２６５において第２略光学面２６５ｂとなる面であって、雰囲気開放面を兼ねている。
【００５８】
図９（ｂ）に示すように、表面張力により凸曲面形状に隆起した表面２６５ｂ´の形状を維持し、溶液６１の溶媒を蒸発させて固化させる。そこで、表面２６５ｂ´の表層の流動性を保ちつつ溶媒を蒸発させている。具体的には、乾燥室２０９内の溶媒の蒸気濃度を飽和時濃度より僅かに低くし、溶媒の蒸散速度を抑えている。溶媒の蒸散速度Ｅ［ｇ／ｈ］は、蒸発前の前記溶媒の総量をＭ［ｇ］として、Ｅ≦０．００１４Ｍが好ましく、Ｅ≦０．０００７Ｍがより好ましい。乾燥室２０９内の溶媒の蒸気濃度が飽和時濃度より著しく低いと、表面２６５ｂ´の表層が急速に乾燥してしまい、溶媒の蒸発に伴う体積減少、それによる表面積の縮小に追従できず、例えば中央部が凹むなどして凸曲面形状を維持できない虞がある。
【００５９】
このように溶媒を蒸発させることにより、図１０に示すように、一方の表面に凸曲面である第２略光学面２６５ｂが形成された光透過光学部材プリフォーム２６５が得られる。そして、光透過光学部材プリフォーム２６５の他方の表面にも、型２１１の第１略光学面形状２１９ａの形状が転写されて、凸曲面である第１略光学面２６５ａが形成されている。第１略光学面２６５ａの曲率半径Ｒ１は、型２１１の第１略光学面形状２１９ａの曲率半径で規定される。また、第２略光学面２６５ｂの曲率半径Ｒ２は、光透過光学部材プリフォーム２６５の半径ｒ、溶液６１の体積Ｖ１、型２１１の第１略光学面形状２１９ａの容量Ｖ２、溶液６１に含まれるナノコンポジット樹脂の重量濃度Ｃｗ、溶液６１の密度ρ１、ナノコンポジット樹脂の密度ρ２を用いて、幾何学的に下記数式（ｉ）により近似することができる。
【数１】
2008273194.tif 000003
上記数式（ｉ）によると、密度ρ２のナノコンポジット樹脂について、光透過光学部材プリフォーム２６５の半径ｒ、第１略光学面形状２１９ａの容量Ｖ２を所望の値に設定した場合、第２略光学面２６５ｂの曲率半径Ｒ２は、溶液６１の体積Ｖ１、ナノコンポジット樹脂の重量濃度Ｃｗおよび密度ρ２の値によって規定される。これらの値は、溶液６１の溶媒を選ぶことで調整することができる。
【００６０】
ナノコンポジット樹脂の重量濃度Ｃｗについては、本手法を実施できる限り特に規定は無いが、好ましくは、５ｗｔ．％〜９０ｗｔ．％、より好ましくは、１５ｗｔ．％〜７０ｗｔ．％、最も好ましくは、２０ｗｔ．％〜６０ｗｔ．％である。ナノコンポジット樹脂の重量濃度が５ｗｔ．％よりも小さい場合、実施した限りでは両凸曲面形状を形成するのは困難であった。１５ｗｔ．％以下では、両凸曲面形状を形成するためには、溶媒種が限定され使用できない場合がある。溶媒の選択肢が複数有り、曲率の制御がやりやすい範囲としては、固形分濃度が２０ｗｔ．％以上であることが好ましい。また、溶液のハンドリングの観点から、重量濃度が９０ｗｔ．％以上ではハンドリングが困難であり、７０ｗｔ．％以上ではハンドリングは可能であるがナノコンポジット樹脂内部に泡が残りやすい。ナノコンポジット樹脂の内部に泡が残らずハンドリングできる範囲として、ナノコンポジット樹脂の重量濃度Ｃｗは６０ｗｔ．％以下であることが望ましい。
【００６１】
以上のように成形された光透過性光学部材プリフォーム２６５は、型２１１から取り外されるが、ここで、光透過光学部材プリフォーム２６５を型２１１から取り外す際、離型性が悪いと光透過光学部材プリフォーム２６５が割れる場合がある。そこで、型２１１に撥水性材料を用いると離型性が改善できる利点を得ることができ、例えばＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂を加工して用いることができる。あるいは、金属材料を加工したあとに、Ｎｉ−Ｐ、フッ素含有Ｎｉ−Ｐ、ＤＬＣ、フッ素含有ＤＬＣ、トリアジンチオールやダイキン工業製オプツールコートや３Ｍ製ノベックコートなどのフッ素系化合物などを素材の表面にコートして離型膜を加工しても良い。ただし、使用する材料はこの限りではない。
【００６２】
型２１１の材料や表面処理が光透過光学部材プリフォーム２６５の離型性に及ぼす影響を下記のテストにより確認した。テストは、２枚の平板状基板の間にナノコンポジット樹脂を含む溶液を塗布し、一定荷重をかけながら乾燥し、乾燥後に一定荷重で２枚の基板を引き剥がした。その際、基板にナノコンポジット樹脂が残るか否かにより離型性を判定した。結果を表１に示す。尚、表１において「×」は全て残ったことを示し、「△」は残る場合と残らない場合とがあることを示し、「○」は全て残らないことを示す。また、溶液６１の溶媒には水を用いている。
【表１】
2008273194.tif 000004
表１より、型２１１の材料と水との接触角θは、好ましくは３５°＜θ＜１８０°であり、より好ましくは６０°≦θ＜１８０°、さらに好ましくは１２０°≦θ＜１８０°である。
【００６３】
以上、説明したように、本実施形態のプリフォーム製造装置４００では、光透過光学部材プリフォーム２６５の表裏には凸曲面である略光学面２６５ａ、２６５ｂが形成される。このような形状の光透過光学部材プリフォーム２６５は、表裏の光学面のいずれもが凸曲面とされる光学部材の素材として好適である。
【００６４】
〈ナノコンポジット素材〉
以下に、本発明の光学部材の材料となるナノコンポジット素材（無機微粒子が熱可塑性樹脂に結合されたナノコンポジット素材）について、以下に詳細に説明する。
【００６５】
［無機微粒子］
本発明に用いられる有機無機複合材料には、数平均粒子サイズが１〜１５ｎｍの無機微粒子としている。無機微粒子の数平均粒子サイズは、小さすぎると該微粒子を構成する物質固有の特性が変化する場合があり、逆に大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となり、有機無機複合材料の透明性が極端に低下する場合がある。従って、本発明における無機微粒子の数平均粒子サイズは１〜１５ｎｍにすることが必要であり、好ましくは２〜１３ｎｍであり、より好ましくは３〜１０ｎｍである。
【００６６】
本発明に用いられる無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子等が挙げられる。より具体的には、チタニア微粒子、酸化亜鉛微粒子、ジルコニア微粒子、酸化錫微粒子、硫化亜鉛微粒子等を挙げることができ、好ましくは、チタニア微粒子、ジルコニア微粒子、硫化亜鉛微粒子であり、より好ましくはチタニア微粒子、ジルコニア微粒子であるが、これらに限定されるものではない。本発明では、１種類の無機微粒子を用いてもよいし、複数種の無機微粒子を併用してもよい。
【００６７】
本発明に用いられる無機微粒子の波長５８９ｎｍにおける屈折率は、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることがより好ましく、２．００〜２．７０であることがさらに好ましい。屈折率が１．９０以上である無機微粒子を用いれば屈折率が１．６５より大きい有機無機複合材料を作成しやすくなり、屈折率が３．００以下の無機微粒子を用いれば透過率が８０％以上の有機無機複合材料を作成しやすい傾向がある。なお、本発明における屈折率は、アッベ屈折計（アタゴ社ＤＲ−Ｍ４）にて波長５８９ｎｍの光について２５℃で測定した値である。
【００６８】
［熱可塑性樹脂］
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の構造には特に制限がなく、たとえば、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、ポリビニルエステル、ポリビニルカルバゾール、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリチオエーテ、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等の公知の構造を有する樹脂を例示することができるが、本発明では少なくとも、高分子鎖末端、または側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する熱可塑性樹脂が特に好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、
（１）高分子鎖末端、または側鎖に下記から選ばれる官能基を有する熱可塑性樹脂；
【化１】
2008273194.tif 000005
［Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。］、−ＳＯ３Ｈ、−ＯＳＯ３Ｈ、−ＣＯ２Ｈ、または−Ｓｉ（ＯＲ１５）ｍ１Ｒ１６３−ｍ１［Ｒ１５、Ｒ１６はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、ｍ１は１〜３の整数を表す。］
（２）疎水性セグメントおよび親水性セグメントで構成されるブロック共重合体；
が好ましい例として挙げられる。
【００６９】
［熱可塑性樹脂（１）］
以下、熱可塑性樹脂（１）について、詳細に説明する。本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）は、高分子鎖末端、側鎖に無機微粒子と化学結合を形成しうる官能基を有する。ここで、「化学結合」とは、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等が挙げられ、官能基が複数存在する場合は、それぞれ無機微粒子と異なる化学結合を形成しうるものであってもよい。化学結合を形成しうるか否かは、有機溶媒中において熱可塑性樹脂と無機微粒子とを混合したときに、熱可塑性樹脂の官能基が無機微粒子と化学結合を形成しうるか否かで判定する。熱可塑性樹脂の官能基は、そのすべてが無機微粒子と化学結合を形成していてもよいし、一部が無機微粒子と化学結合を形成していてもよい。
【００７０】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、下記一般式（１）で表される繰り返し単位を有するコポリマーであることが特に好ましい。このようなコポリマーは、下記一般式（２）で表わされるビニルモノマーを共重合することにより得ることができる。
【化２】
2008273194.tif 000006
【化３】
2008273194.tif 000007
【００７１】
一般式（１）および一般式（２）中、Ｒは、水素原子、ハロゲン原子またはメチル基を表し、Ｘは−ＣＯ２−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＯＣＯＮＨ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、および、置換または無置換のアリーレン基からなる群より選ばれる２価の連結基を表し、より好ましくは−ＣＯ２−またはｐ−フェニレン基である。
【００７２】
Ｙは炭素数が１〜３０である２価の連結基を表す。炭素数は１〜２０が好ましく、２〜１０がより好ましく、２〜５がさらに好ましい。具体的には、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アリーレン基、アリーレンオキシ基、アリーレンオキシカルボニル基、およびこれらを組み合わせた基を挙げることができ、好ましくはアルキレン基である。
【００７３】
ｑは０〜１８の整数を表す。より好ましくは０〜１０の整数であり、さらに好ましくは０〜５の整数であり、特に好ましくは０〜１の整数である。
【００７４】
Ｚは、前記[化１]に示される官能基である。
【００７５】
以下に一般式（２）で表されるモノマーの具体例を挙げるが、本発明で用いることができるモノマーはこれらに限定されるものではない。
【化４】
2008273194.tif 000008
【００７６】
本発明において一般式（２）で表わされるモノマーと共重合可能な他の種類のモノマーとしては、Polymer Handbook 2nd ed.,J.Brandrup,Wiley lnterscience (1975) Chapter 2 Page 1〜483に記載のものを用いることができる。
【００７７】
具体的には、例えば、スチレン誘導体、１−ビニルナフタレン、２−ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、イタコン酸ジアルキル類、前記フマール酸のジアルキルエステル類またはモノアルキルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を１個有する化合物等を挙げることができる。
【００７８】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）の重量平均分子量は１，０００〜５００，０００であることが好ましく、３，０００〜３００，０００であることがさらに好ましく、１０，０００〜１００，０００であることが特に好ましい。前記熱可塑性樹脂（１）の重量平均分子量を５００，０００以下とすることにより、成形加工性が向上する傾向にあり、１，０００以上とすることにより力学強度が向上する傾向にある。
【００７９】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）において、無機微粒子と結合する上記官能基はポリマー鎖１本あたり平均０．１〜２０個であることが好ましく、０．５〜１０個であることがより好ましく、１〜５個であることが特に好ましい。前記官能基の含有量がポリマー鎖一本あたり平均２０個以下であれば、熱可塑性樹脂（１）が複数の無機微粒子に配位して溶液状態で高粘度化やゲル化が起こるのを防ぎやすい傾向がある。また、ポリマー鎖一本あたり平均官能基の数が０．１個以上であれば、無機微粒子を安定に分散させやすい傾向がある。
【００８０】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）のガラス転移温度は８０℃〜４００℃であることが好ましく、１３０℃〜３８０℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が８０℃以上の樹脂を用いれば十分な耐熱性を有する光学部品が得られやすくなり、また、ガラス転移温度が４００℃以下の樹脂を用いれば成形加工が行いやすくなる傾向がある。
【００８１】
［溶媒］
本発明で用いられる溶媒の種類として、ナノコンポジット樹脂が溶解するものであることが必要である。溶媒は１種類である必要はなく、複数の溶媒を混合して用いても良い。使用する溶媒としては、例えば、酢酸、アセトン、クロロホルム、ジメチルアセトアミド、ジメチルエーテル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、メタノール、エタノール、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、トルエン、水、などであるがその限りではない。
【００８２】
上記のように、本発明に係る光学部材の材料であるナノコンポジット素材は、特定の構造を有する単位構造を樹脂中にもたせることにより、無機微粒子が分散している有機無機複合材料の高屈折性と高透明性を損なうことなく、成形金型からの離型性を向上させることができる。
【００８３】
上記の材料によれば、優れた離型性と高屈折性と透明性とを併せ持つ有機無機複合材料、およびそれを含んで構成される、高精度と高透明性と高屈折性とを併せ持つ光学部材が提供できる。
【００８４】
以下に、実施例を説明する。本実施例では、図８に示すプリフォーム製造装置を用いてプリフォームを製造した。溶液６１には、溶媒にトルエンを用い、ナノコンポジット樹脂を５０ｗｔ．％で分散させたものを用いた。型２１１の材料にはＰＴＦＥを用い、第１略光学面形状２１９ａの曲率半径を８ｍｍ、プリフォーム２６５の半径ｒを４ｍｍとした。武蔵エンジニアリング製精密計量ディスペンサ「ナノマスター」で上記の溶液６１を１６１．６２μＬ計量して第１略光学面形状２１９ａに滴下した。乾燥室２０９からの平均の溶媒排気量を０．０５５ｍｇ／ｈとして、第１略光学面形状２１９ａに滴下した溶液６１から溶媒を６０日間かけて除去した。即ち、溶媒の蒸散速度Ｅ［ｇ／ｈ］は、蒸発前の前記溶媒の総量をＭ［ｇ］として、Ｅ≦０．０００７Ｍである。この場合に製造されるプリフォーム２６５の第１略光学面２６５ａの曲率半径Ｒ１は８ｍｍ、第２略光学面２６５ｂの曲率半径Ｒ２は７．７ｍｍである。プリフォーム２６５を型２１１から取り出し、加熱圧縮機において、フランジ径８ｍｍ、レンズ面有効径４ｍｍ、レンズ曲率半径ＳＲ９ｍｍの両凹レンズ金型を用い、加熱温度１８０℃、加圧力７０ｋｇｆ、加圧時間２ｍｉｎ．で成形したところ、気泡やウェルドラインのない光学的に良好なレンズが成形できた。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態であるプリフォーム製造装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態である圧縮成形装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】図１におけるプリフォーム製造装置によりナノコンポジット樹脂を含む溶液からプリフォームが製造される工程を模式的に示す説明図である。
【図４】圧縮成形装置によってプリフォームから光学部材が成形される工程を模式的に示す説明図である。
【図５】光学部材成形過程におけるナノコンポジット樹脂を含む溶液の重量変化を経時的に示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態であるプリフォーム製造装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】図６におけるプリフォーム製造装置によりナノコンポジット樹脂を含む溶液からプリフォームが製造される工程を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態であるプリフォーム製造装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図９】図８におけるプリフォーム製造装置によりナノコンポジット樹脂を含む溶液からプリフォームが製造される工程を模式的に示す説明図である。
【図１０】図８におけるプリフォーム製造装置により製造されるプリフォームの断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１１    容器状下型
１２    雰囲気開放面
１３    凸状上型
１７    円筒容器
１７ａ  底面
１９    コア
１９ａ  第１略光学面形状
４５    上型（略光学面形状形成部材）
４５ａ  第２略光学面形状
５１    上型
５１ａ  光学機能転写面
５３    下型
５３ａ  光学機能転写面
６１    溶液
６５    光透過光学部材プリフォーム
６５´  ゲル状体
６５ａ  プリフォームの略光学面
６５ｂ  プリフォームの略光学面
６７    光学部材
６７ａ  光学部材の光学面
６７ｂ  光学部材の光学面
１００  プリフォーム製造装置
２００  圧縮成形装置
【図１】
2008273194.tif 000009
【図２】
2008273194.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008273194.tif 000013
【図６】
2008273194.tif 000014
【図７】
2008273194.tif 000015
【図８】
2008273194.tif 000016
【図９】
2008273194.tif 000017
【図１０】
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