(57)【要約】【課題】環境変化による寸法変化の小さい光学部品を提供する。【解決手段】空隙率が０．０２〜０．５であり、３次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）の熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下である光学部品。好ましくは、この光学部品は、（Ａ）熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂と、（Ｂ）無機充填剤及び／又は（Ｃ）繊維状フィラーを含む組成物から構成されるガスインジェクション成形品、化学発泡成形品又はマイクロセルラー発泡成形品等のガス発泡成形品である。この光学部品は、光ピックアップ装置１０の光ピックアップ基盤６として好適に使用できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙率が０．０２〜０．５であり、３次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）の熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下である光学部品。
【請求項２】
前記光学部品が、以下の（Ａ）、（Ｂ）及び／又は（Ｃ）とを含む樹脂組成物からなる請求項１に記載の光学部品。
（Ａ）熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂
（Ｂ）無機充填剤
（Ｃ）繊維状フィラー
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂が、ポリアリーレンスルフィド、ポリカーボネート、シンジオタクチックポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、液晶樹脂及びポリスチレンからなる群から選択される少なくとも１種である請求項２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度が８０℃以上である請求項２又は３に記載の光学部品。
【請求項５】
前記光学部品が、ガス発泡成形品である請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項６】
前記ガス発泡成形品が、ガスインジェクション成形品、化学発泡成形品又はマイクロセルラー発泡成形品である請求項５項に記載の光学部品。
【請求項７】
前記光学部品が、光ピックアップ、光学ハウジング、ハードディスクドライブアーム又はハードディスクドライブキャリッジの少なくとも一部である請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学部品。
【請求項８】
前記光学部品が、光ピックアップ基盤である請求項７に記載の光学部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部品に関し、特に、環境変化による寸法変化の小さい光学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンパクトディスク（ＣＤ）やデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等の光ディスクの記録面に情報を記録あるいは再生する際、光ビームを照射するために光ピックアップ装置を用いる。この光ピックアップ装置や、高速カラーレーザー・プリンター、高速カラー複写機の光学系ハウジングは、アルミニウムや亜鉛等の金属ダイキャストにより製造されてきた。
また、装置の軽量化のため、合成樹脂製品、例えば、ポリアリーレンスルフィドからなる光学部品も製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、光ディスクの記録容量の増大、書き込み可能なコンパクトディスク・レコーダブル（ＣＤ−Ｒ）やコンパクトディスク・リライタブル（ＣＤ−ＲＷ）、デジタルバーサタイルディスク・ランダムアクセスメモリー（ＤＶＤ−ＲＡＭ）等への記録、記録及び読み出し速度の高速化等により、記録密度を高くすると同時に、照射レーザーの出力をさらに高めることが必要となってきた。
このため、光ピックアップ装置を、より高温において、例えば５０℃以上、特に７０℃以上の温度において使用することが多くなり、光学部品の高温における寸法安定性、特に温度変化に対する光学系の光軸ズレが小さいことが要求されている。
また、ハードディスクドライブ装置に関しても、高密度化、高速化に対応するため、ディスク部と読み取り部（アーム）の相対位置が、より一定であることが要求されている。
【０００４】
これらの要求に対し、特開平１０−２９３９４０号公報には、光軸特性を改良するためには、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上の光ピックアップ容器が有用であると記載されている。しかし、このように高い熱伝導率では、レーザー発光時の放熱でピックアップ自体の温度が高くなり、光軸特性が逆に悪化してしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、環境変化による寸法変化の小さい光学部品を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従来、光ピックアップ装置に用いる寸法変化の少ない部材として、機械強度、弾性率、靭性、軽量化又は絶縁性等、様々な観点から研究開発が行われていたが、本発明者は、光学部品の空隙率が０．０２〜０．５であり、３次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）の熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下であれば、寸法安定性を大幅に改善できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明によれば、空隙率が０．０２〜０．５であり、３次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）の熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫ以下である光学部品が提供される。
【０００８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明について説明する。
本発明の光学部品は、３次元方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向）の熱伝導率が、０．４５Ｗ／ｍＫ以下、好ましくは、０．４０Ｗ／ｍＫ以下、特に好ましくは、０．２５Ｗ／ｍＫ以下である。３次元方向のいずれか１方向の熱伝導率が０．４５Ｗ／ｍＫを超えると、レーザ発光時にピックアップ自体の温度が上昇し、光軸ズレが大きくなる。
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向とは、互いに直角に交差する３方向を意味する。
【０００９】
また、本発明の光学部品は、空隙率が０．０２〜０．５、好ましくは、０．１〜０．５、特に好ましくは、０．２〜０．５である。空隙率が０．０２未満になると、熱伝導率が下がらなくなる。一方、０．５を超えると、成形が困難になる。
尚、空隙率は、発泡部分の体積分率を意味し、（発泡体積）÷（理論体積）、即ち、１−（相対密度）＝１―（発泡品密度／理論密度）より求めることができる。
【００１０】
このような光学部品を構成する材料としては、例えば、以下の（Ａ）、（Ｂ）及び／又は（Ｃ）とを含む樹脂組成物が挙げられる。
（Ａ）熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂（以下、樹脂成分という）
（Ｂ）無機充填剤
（Ｃ）繊維状フィラー
【００１１】
樹脂成分（Ａ）のうち、熱可塑性樹脂としては、耐熱性の点から、好ましくは、ガラス転移温度が８０℃以上、特に好ましくは９０℃以上のものがよい。
このような熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアリーレンスルフィド、ポリカーボネート、シンジオタクチックポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、液晶樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等が挙げられる。このうち、好ましくは、ポリアリーレンスルフィド、ポリカーボネート、シンジオタクチックポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、液晶樹脂、又はポリスチレンであり、特に好ましくは、耐熱性、高剛性、低線膨張の点から、ポリアリーレンスルフィド、ポリカーボネートである。
【００１２】
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エキポシ樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステル、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂等が使用できる。このうち、好ましくはフェノール樹脂、エキポシ樹脂、不飽和ポリエステルである。
【００１３】
樹脂成分（Ａ）は、上記の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を、それぞれ一種単独で用いてもよく、又は二種以上を組み合わせたポリマーアロイとして用いてもよい。また、熱可塑性樹脂及び熱可塑性樹脂のポリマーアロイとして用いてもよい。ポリマーアロイとしては、例えば、ポリアリーレンスルフィドと、ポリフェニレンエーテル、シンジオタクチックポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリアリレートとのアロイが挙げられる。
【００１４】
無機充填剤（Ｂ）は、樹脂組成物の線膨張を低下させるために添加される。また、無機充填剤（Ｂ）は、樹脂組成物が異方性を生じないように、好ましくは、等方性のものを使用する。このような無機充填剤（Ｂ）としては、例えば、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、ベントナイト、タルク、アルミナシリケート等の珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄等の金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、燐酸カルシウム、シリカ、黒鉛、カーボンブラック、金属紛等が挙げられる。このうち、好ましくは、シリカ、炭酸カルシウム、金属粉であり、特に好ましくは、炭酸カルシウムである。
【００１５】
無機充填剤（Ｂ）は、樹脂成分（Ａ）との界面密着性を改良し、樹脂組成物の機械的強度を維持するために、シラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等により予備処理をすることが好ましい。
【００１６】
繊維状フィラー（Ｃ）は、光学部品の機械的強度、例えば、引張り強度、曲げ強度、衝撃強度、弾性率等を維持するために添加される。このような繊維状フィラー（Ｃ）としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石こう繊維、金属繊維、チタン酸カリウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、炭酸カルシウムウィスカー、ワラステナイト、アスベスト等が挙げられる。このうち、好ましくは、ガラス繊維、炭素繊維及びウィスカー状充填剤であり、特に好ましくは、ガラス繊維である。
繊維状フィラー（Ｃ）は、無機充填剤（Ｂ）と同様に、シラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等により表面処理をして使用してもよい。
【００１７】
樹脂組成物には、さらに、添加剤として、ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、フォスファイト等の酸化防止剤や熱安定剤、レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等の紫外線吸収剤を配合することができる。また、一般に合成樹脂用として使用されている帯電防止剤、難燃剤、核剤、離型剤、顔料（カーボンブラック等）、溶融張力向上剤、接着性向上剤等各種添加剤を適量配合してもよい。
【００１８】
樹脂成分（Ａ）の樹脂組成物全体に占める配合量は、好ましくは、３０〜７０容積％、特に好ましくは、４０〜６０容積％である。３０容積％未満では、成形できない場合がある。一方、７０容積％を超えると、光軸ズレが大きくなる場合がある。
無機充填剤（Ｂ）の、樹脂組成物全体に占める配合量は、好ましくは、０〜７０容積％、特に好ましくは、１５〜７０容積％である。１５容積％未満では、光軸ズレが大きい場合がある。一方、７０容積％を超えると、成形不可場合がある。
繊維状フィラー（Ｃ）の、樹脂組成物全体に占める配合量は、好ましくは、０〜２５容積％、特に好ましくは、３〜２５容積％である。３容積％未満では、強度が不足する場合がある。一方、２５容積％を超えると、光軸のズレが大きくなる場合がある。
【００１９】
熱可塑性樹脂組成物の調製方法としては、予め上記成分を所定の配合比で混合し、この混合物を混練機に投入し、樹脂の溶融温度で混練する方法が挙げられる。混練機としては、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、各種ニーダー等がある。この際、後に続く光学部品の成形工程のため、造粒（ペレット化）しておくことが、ハンドリング性の点から好ましい。
また、熱硬化性樹脂組成物の調製方法としては、予め、上記成分及び硬化剤、反応促進剤等を混練する方法が挙げられる。
【００２０】
本発明の光学部品の成形方法については、得られる光学部品の空隙率及び熱伝導率が上記の要件を満たすものであれば特に限定されない。
例えば、樹脂成分（Ａ）が熱可塑性樹脂組成物の場合は、射出成形、押出成形、溶媒成形、プレス成形、熱成形等によって製造できる。これら成形法の中でも、射出成形が生産性や成形品の寸法精度に優れることから好ましい。また、熱硬化性樹脂組成物の場合は、トランスファー成形等の方法が利用できる。
尚、熱可塑性樹脂組成物の構成成分を混合して、直接、成形機に投入してもよく、また、上記のように予め溶融混練したものを投入してもよい。
【００２１】
熱伝導率を０．４５Ｗ／ｍＫ以下とするためには、樹脂組成物の成形時に、光学部品に空隙部分を形成することが有効である。このような方法としては、好ましくは、ガスインジェクション、化学発泡又はマイクロセルラー発泡等のガス発泡処理がある。これらの発泡処理は、光学部品に、耐熱性、剛性その他の特性を付与する樹脂成分（Ａ）の種類に応じて適宜変更することができる。例えば、樹脂成分（Ａ）が結晶性樹脂であるポリアリーレンスルフィド等の場合には、耐熱性の点から、化学発泡は適さないため、好ましくは、マイクロセルラー発泡を行う。樹脂成分（Ａ）の種類に関わらず、マイクロセルラー発泡は、機械強度低下が小さいという（微細発泡のため）点で、最も好ましい発泡方法である。尚、発泡の際には、空隙率が０．０２〜０．５となるように発泡条件を適宜調節する。従って、本発明の光学部品は、上記の成形方法によるガスインジェクション成形品、化学発泡成形品又はマイクロセルラー発泡成形品等のガス発泡成形品が好ましく、より好ましくは、マイクロセルラー発泡射出成形品である。
【００２２】
本発明の光学部品は、上述したように、特定の空隙率及び熱伝導率を有しているため、環境変化における寸法変化が小さく、特に高温環境での使用、例えば最高温度１１０℃の高温においても、光軸ズレが非常に少ない。本発明の光学部品の具体例として、レーザーを用いた光学部品、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイ用の光ピックアップ、レーザービームプリンタ、複写機及び液晶プロジェクタの光学ハウジング、ハードディスクドライブのアーム又はキャリッジ等、特に、高倍速ＤＶＤ装置用の光ピックアップ、高速カラーレーザービームプリンタ等があり、寸法安定性が要求される機器の全部又は一部が挙げられる。特に、本発明の光学部品は、光ピックアップ基盤として有用である。
【００２３】
本発明の光学部品である光ピックアップ基盤を図を参照して説明する。
図１は、ＤＶＤ用光ピックアップ基盤を装着した光ピックアップ装置の概略を示す側断面図である。
この光ピックアップ装置１０は、保持容器９内に装着された光ピックアップ基盤６に、半導体レーザー光源１、ハーフミラー２、対物レンズ３及び受光部５が保持されている。そして、この半導体レーザー光源１から出力されたレーザー光は、ハーフミラー２及びコリメーターレンズ４を介して、対物レンズ３により、光ディスク７の記録面８に収束され、この記録面８からの反射光を、対物レンズ３、コリメーターレンズ４及びハーフミラー２を介して受光部５に入射させて、データ信号及びフォーカスエラー信号等のエラー信号を得る。エラー信号に対しては、対物レンズ３の位置等の調整が行われる機構を有している。また、この光ピックアップ基盤６は、保持容器９内において、シャフトと連動して移動しながら、光ディスク７の記録面８の全面にわたってレーザー光の照射を行うことができる。
光ピックアップ基盤６は、約−２０℃から約８０℃までの温度環境に晒されるが、３次元方向の熱伝導率が小さく、光ピックアップ基盤６自体の温度が上昇し難いため、光軸ズレが少なく、正確に各部材が作用機能する。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例１
樹脂温度３００℃、せん断速度１，０００ｓｅｃ−１における溶融粘度が１００ｐｏｉｓｅである、架橋タイプのポリアリーレンスルフィド（以下、ＰＡＳという）（東ソー製、Ｂ１００、ガラス転移温度：９０℃）３０容積％、ポリフェニレンエーテル（以下ＰＰＥという）（三菱エンプラ製、１００Ｌ、ガラス転移温度：２３０℃）２０容積％、炭酸カルシウム（白石カルシウム製、ホワイトンＰ３０）２５容積％及びガラス繊維（旭ファイバーグラス社製、商品名：ＪＡＦＴ５９１）２５容積％を、２軸押出機（東芝機械製、ＴＥＭ３５Ｂ）に投入し、３２０℃で溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを作製した。
このペレットを、射出成形機（日本製鋼所製、マイクロセルラー発泡用５０トン射出成形機）に投入し、ＤＶＤ用光ピックアップ基盤の金型を使用して、光学部品を製造した。発泡倍率は補圧切替値を変更することで制御した。
【００２５】
実施例２
マイクロセルラー成形時の発泡体積（空隙率）を０．１５にした他は、実施例１と同様にして光学部品を製造した。
【００２６】
実施例３
マイクロセルラー成形時の発泡体積（空隙率）を０．４０にした他は、実施例１と同様にして光学部品を製造した。
【００２７】
実施例４
ＰＡＳの配合量を５０容積％とし、ＰＰＥを使用しなかった他は、実施例１と同様にして光学部品を製造した。
【００２８】
実施例５
ＰＡＳ及びＰＰＥを使用せず、ポリカーボネート（出光石油化学社製、商品名：Ａ１９００）を７０容積％使用し、炭酸カルシウムを使用せず、ガラス繊維を３０容積％使用した他は、実施例１と同様にして光学部品を製造した。
【００２９】
比較例１
通常の射出成形により成形した他は、実施例１と同様にして光学部品を製造した。
【００３０】
比較例２
マイクロセルラー成形時の発泡体積（空隙率）を０．５５とした他は、実施例１と同様にして光学部品を製造した。
上記実施例及び比較例で製造した光学部品の成形条件を表１に示す。表１における樹脂温度はホッパー下からシリンダー先端部までの各部の値である。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
［光学部品の評価］
１．光軸ズレ量の測定
上記実施例及び比較例により製造した光学部品（ＤＶＤピックアップ部）に、レーザーダイオード（ＬＤ）及びハーフミラーをＵＶ硬化接着剤（協立化学産業、ワールドロック８０００シリーズ）で固定した。
この部品を治具に固定し、−４０〜８０℃以上の温度で制御、保持可能なオーブンに設置し、レーザーを発光させてハーフミラーからの反射光をオートコリメーターで角度を測定した。この際、室温２３℃で０点調整を行い原点を決めた。次に、オーブンを８０℃に加熱し、１０分保持後にレーザーのズレ量を角度（分）で測定し、この値を光軸ズレ量とした。
尚、ハーフミラーの位置が、温度による線膨張の影響を受けてずれるため、光軸のズレが起こると推定される。
２．実機による評価
製造した光学部品を、３２倍速のＣＤ−ＲＷドライブに組み込み、４０℃で書き込みを行い、−２０℃〜８０℃の使用環境における、読み取りエラーの発生の有無で判定した。読み取りエラーの発生が無い場合は○、有る場合は×で評価した。
尚、出光法の測定で、４０℃における光軸ズレが０．１０以下の場合、実機評価でも使用することが可能で、それ以上の場合は使用できないことが確認されている。
３．熱伝導率
製造した光学部品の一部から、３次元方向（ＭＤ方向ｘ、ＴＤ方向ｙ、厚さ方向ｚ）について試験片を切削して３０℃で測定した。試験片の形状は５ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍであり、測定は、円板熱流計法（ＡＳＴＭ　Ｅ１５３０に準拠）により行った。
４．空隙率
１−（相対密度）により求めた。
５．成形性
成形加工時において、実機評価可能な成形品が得られたときは○、実機評価不可な成形品が得られたときは×として評価した。
光学部品のこれらの評価結果を表２に示す。尚、表中の熱伝導率の値は、３次元方向全てに共通した値である。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、環境変化による寸法変化の小さい光学部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＶＤ用光ピックアップ基盤の側断面図である。
【符号の説明】
１　半導体レーザー光源
２　ハーフミラー
３　対物レンズ
４　コリメーターレンズ
５　受光部
６　光ピックアップ基盤（光学部品）
７　光ディスク
８　光ディスク記録面
９　保持容器
１０　光ピックアップ装置
【図１】
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