(57)【要約】【課題】所望の特性、形状を有するＳＷＳ型反射防止層を光入射面に備えた光学部品を確実に成形することを可能とする射出成形方法を提供する。【解決手段】光学部品の射出成形方法は、第１の金型部１０及び第２の金型部１３から成る金型、並びに、高さ２．２×１０-7（ｍ）乃至６．０×１０-7（ｍ）、ピッチ１×１０-7（ｍ）乃至３×１０-7（ｍ）のＳＷＳ型反射防止層として機能する凹凸部が光入射面に設けられた透明な熱可塑性樹脂から成る光学部品の該光入射面を成形するために凸凹部が配された、ジルコニアセラミックスから成る入れ子２０を備え、金型組立体を型締めしてキャビティ１８を形成した後、キャビティ１８内に溶融樹脂射出部１９から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出し、キャビティ１８内の熱可塑性樹脂が冷却、固化した後、金型組立体を型開きし、光学部品を取り出す各工程から成る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第１の金型部及び第２の金型部から成る金型、
（Ｂ）第１の金型部及び／又は第２の金型部に配置され、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を導入するための溶融樹脂射出部、並びに、
（Ｃ）第１の金型部に配設された、ジルコニアセラミックスから成る入れ子、
を備えた金型組立体であって、
高さ２．２×１０-7（ｍ）乃至６．０×１０-7（ｍ）、ピッチ１×１０-7（ｍ）乃至３×１０-7（ｍ）の凹凸部が光入射面に設けられた透明な熱可塑性樹脂から成る光学部品の該光入射面を成形するために、該入れ子は用いられ、
光入射面の凹凸部を形成するために、キャビティに対向する該入れ子の表面には凸凹部が配されている金型組立体を用いた光学部品の射出成形方法であって、
（ａ）第１の金型部と第２の金型部とを型締めして、キャビティを形成した後、
（ｂ）キャビティ内に溶融樹脂射出部から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出し、
（ｃ）キャビティ内の熱可塑性樹脂が冷却、固化した後、第１の金型部と第２の金型部とを型開きし、光学部品を取り出す、
各工程から成ることを特徴とする光学部品の射出成形方法。
【請求項２】
（Ａ）第１の金型部及び第２の金型部から成る金型、
（Ｂ）第１の金型部及び／又は第２の金型部に配置され、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を導入するための溶融樹脂射出部、並びに、
（Ｃ）第１の金型部に配設された、ジルコニアセラミックスから成る入れ子、
を備えた金型組立体であって、
高さ２．２×１０-7（ｍ）乃至６．０×１０-7（ｍ）、ピッチ１×１０-7（ｍ）乃至３×１０-7（ｍ）の凹凸部が光入射面に設けられた透明な熱可塑性樹脂から成る光学部品の該光入射面を成形するために、該入れ子は用いられ、
該入れ子は、ジルコニアセラミックスから成り、
光入射面の凹凸部を形成するために、キャビティに対向する該入れ子の表面には凸凹部が配されている金型組立体を用いた光学部品の射出成形方法であって、
（ａ）第１の金型部と第２の金型部とを型締め力Ｆ0にて型締めして、キャビティを形成した後、
（ｂ）キャビティ内に溶融樹脂射出部から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出し、
（ｃ）キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了からｔ秒が経過した後、若しくは、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程及びそれに続く保圧工程の完了からｔ秒が経過した後（但し、０秒≦ｔ≦８．０秒）、型締め力を０．５Ｆ0以下とし、
（ｄ）キャビティ内の熱可塑性樹脂が冷却、固化した後、第１の金型部と第２の金型部とを型開きし、光学部品を取り出す、
各工程から成ることを特徴とする光学部品の射出成形方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）において、溶融熱可塑性樹脂を射出する前のキャビティ内を圧力Ｐ0（但し、圧力Ｐ0は大気圧よりも低く、且つ、大気圧との差は５×１０4Ｐａ以上である）とし、その後、キャビティ内に溶融樹脂射出部から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学部品の射出成形方法。
【請求項４】
光入射面に形成された凹凸部によって反射防止層が構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学部品の射出成形方法。
【請求項５】
光学部品の光透過率が９４％以上であることを特徴とする請求項４に記載の光学部品の射出成形方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂のＱ値は、０．１ｃｍ3・秒-1以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学部品の射出成形方法。
【請求項７】
熱可塑性樹脂は、粘度平均分子量が１．０×１０4乃至２．０×１０4の芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学部品の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品の射出成形方法に関し、より具体的には、反射防止層を備えた光学部品の射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空気中を進行する光が媒質に入射したとき、媒質の光入射面にあっては反射が生じる。この反射は、空気の屈折率ｎ0と媒質の屈折率ｎ1との間の差によって生じ、フレネル反射と呼ばれている。そして、このようなフレネル反射を低減させる手段として、真空蒸着法等を用いて単層膜あるいは多層膜から成る反射防止層を媒質の光入射面、例えば、レンズや反射鏡といった種々の光学部品の光入射面に設ける技術が採用されている。
【０００３】
また、このような単層膜あるいは多層膜から成る反射防止層を設ける代わりに、光の波長よりも短い周期的構造を有するサブ波長格子（ＳＷＳ，SubWavelength Surface）から構成された反射防止層（便宜上、ＳＷＳ型反射防止層と呼ぶ）が、近年、半導体装置の製造技術やマイクロマシーン製造技術を応用することで作製が可能となり、種々の開発が進められている。このＳＷＳ型反射防止層は、例えば、光学部品の光入射面に設けられた多数の周期的構造を有するピラミッド状の凸部から構成されている。そして、このような構造を採用することで、凸部の底部に向かう方向に沿って徐々に凸部の体積が増加し、これに対応して反射防止層の有効屈折率が、空気の屈折率ｎ0から媒質の屈折率ｎ1へと徐々に増加する。その結果、空気中を進行する光が光学部品の光入射面に入射したとき、急減な屈折率の変化が生じることがなくなり、光は、殆ど反射されず、光学部品の内部に侵入する。
【０００４】
このようなＳＷＳ型反射防止層は、表面に凸凹部が形成された金型を使用した射出成形方法に基づき成形される（例えば、特開２００２−２８６９０６参照）。あるいは又、表面に凸凹部が形成された金属層を内部に配置した金型を使用した射出成形方法に基づき成形される（例えば、特開２００４−２８７２３８参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８６９０６
【特許文献２】特開２００４−２８７２３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＳＷＳ型反射防止層は光の波長よりも短い周期的構造を有するが故に、金型あるいは金属層に設けるべき凸凹部も非常に微細にする必要がある。そして、上述した特許公開公報に開示された技術を用いてＳＷＳ型反射防止層を有する光学部品を射出成形方法にて成形しようと試みた場合、実際のところ、金型あるいは金属層に設けられた凸凹部の形状が光学部品の光入射面に正確に転写されず、所望の性能を有するＳＷＳ型反射防止層を成形することは困難である。
【０００７】
従って、本発明の目的は、所望の特性、形状を有するＳＷＳ型反射防止層を光入射面に備えた光学部品を確実に成形することを可能とする射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る光学部品の射出成形方法は、
（Ａ）第１の金型部及び第２の金型部から成る金型、
（Ｂ）第１の金型部及び／又は第２の金型部に配置され、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を導入するための溶融樹脂射出部、並びに、
（Ｃ）第１の金型部に配設された、ジルコニアセラミックスから成る入れ子、
を備えた金型組立体であって、
高さ２．２×１０-7（ｍ）乃至６．０×１０-7（ｍ）、ピッチ１×１０-7（ｍ）乃至３×１０-7（ｍ）の凹凸部が光入射面に設けられた透明な熱可塑性樹脂から成る光学部品の該光入射面を成形するために、該入れ子は用いられ、
光入射面の凹凸部を形成するために、キャビティに対向する該入れ子の表面には凸凹部が配されている金型組立体を用いた光学部品の射出成形方法である。
【０００９】
そして、本発明の第１の態様に係る光学部品の射出成形方法は、
（ａ）第１の金型部と第２の金型部とを型締めして、キャビティを形成した後、
（ｂ）キャビティ内に溶融樹脂射出部から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出し、
（ｃ）キャビティ内の熱可塑性樹脂が冷却、固化した後、第１の金型部と第２の金型部とを型開きし、光学部品を取り出す、
各工程から成ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法は、
（ａ）第１の金型部と第２の金型部とを型締め力Ｆ0にて型締めして、キャビティを形成した後、
（ｂ）キャビティ内に溶融樹脂射出部から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出し、
（ｃ）キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了からｔ秒が経過した後、若しくは、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程及びそれに続く保圧工程の完了からｔ秒が経過した後（但し、０秒≦ｔ≦８．０秒）、型締め力を０．５Ｆ0以下とし、
（ｄ）キャビティ内の熱可塑性樹脂が冷却、固化した後、第１の金型部と第２の金型部とを型開きし、光学部品を取り出す、
各工程から成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る光学部品の射出成形方法にあっては、前記工程（ｂ）において、溶融熱可塑性樹脂を射出する前のキャビティ内を圧力Ｐ0（但し、圧力Ｐ0は大気圧よりも低く、且つ、大気圧との差は５×１０4Ｐａ以上である）とし、その後、キャビティ内に溶融樹脂射出部から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出する形態とすることができる。このような形態を採用することで、工程（ｂ）において、キャビティ内に溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂を射出したとき、キャビティ内における溶融熱可塑性樹脂の流動性がキャビティ内に存在する気体（例えば空気）によって阻害されることを防止することができ、入れ子の表面に配された凸凹部を、光学部品の光入射面に、一層確実に、しかも、一層正確に、高い精度にて転写することができる。
【００１２】
上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る光学部品の射出成形方法にあっては、光入射面に形成された凹凸部によって反射防止層（より具体的には、ＳＷＳ型反射防止層）が構成されることが好ましく、更には、この場合、光学部品の光透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１に基づいた全光線透過率として９４％以上であることが好ましい。
【００１３】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る光学部品の射出成形方法にあっては、熱可塑性樹脂のＱ値は、０．１ｃｍ3・秒-1以上、好ましくは０．２ｃｍ3・秒-1以上、より好ましくは０．３ｃｍ3・秒-1以上であることが望ましい。ここで、熱可塑性樹脂のＱ値は、高化式フローテスター（島津製作所株式会社製）を用い、２８０゜Ｃに加熱した溶融熱可塑性樹脂に荷重１．５７×１０7Ｐａ（１６０ｋｇｆ／ｃｍ2）を加えた状態で、直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのノズルから流出させたときの溶融熱可塑性樹脂の流出量（単位：ｃｍ3・秒-1）である。Ｑ値が高い程、溶融熱可塑性樹脂の流動性が良いと云える。尚、Ｑ値が余りに高いと、熱可塑性樹脂の靱性が無くなり、光学部品が割れ易くなる傾向にあるので、現実的なＱ値の上限値として、１．５ｃｍ3・秒-1を挙げることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法にあっては、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了と同時に（即ちｔ＝０）、あるいは、８．０秒が経過するまでに（即ち、０＜ｔ≦８．０秒）、若しくは、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程及びそれに続く保圧工程（保圧工程の時間をｔ’秒とする）の完了と同時に（即ちｔ＝０）、あるいは、８．０秒が経過するまでに（即ち、０＜ｔ≦８．０秒）、型締め力Ｆ1を０．５Ｆ0以下とするが、好ましくは、０．５秒≦ｔ≦６秒、より好ましくは、１秒≦ｔ≦４秒とすることが望ましく、より現実的には、成形された光学部品の変形状態等を観察して、時間ｔを設定すればよい。尚、ｔの値が８秒を超えると、通常、キャビティ内の熱可塑性樹脂の冷却による収縮が完了し、歪みが熱可塑性樹脂内に残留した状態となってしまうので、光学部品に捩れや膨れが発生したり、平面度が低下する虞がある。また、０≦Ｆ1／Ｆ0≦０．５、より好ましくは、０≦Ｆ1／Ｆ0≦０．４、より一層好ましくは、０≦Ｆ1／Ｆ0≦０．３を満足することが望ましく、より現実的には、成形された光学部品の変形状態等を観察して、Ｆ0の値、Ｆ1の値を設定すればよい。尚、型締め力Ｆ1を０．５Ｆ0以下にしないと、キャビティ内の熱可塑性樹脂の内部に発生した歪みが開放され難く、光学部品に捩れや膨れが発生したり、平面度が低下する虞がある。
【００１５】
また、型締め力Ｆ0の値は、型締め力Ｆ0が加わる方向に垂直な仮想平面で光学部品を切断したときの光学部品の最大断面積をＳMAX（ｃｍ2）としたとき、
Ｆ0≧９．８×１０3×ＳMAX（Ｎ）（＝ＳMAX×１０3ｋｇｆ）
を満足することが望ましい。型締め力Ｆ0の上限値として、使用する射出成形装置に依存するが、例えば、２．９×１０4×ＳMAX（Ｎ）（＝ＳMAX×３×１０3ｋｇｆ）を挙げることができる。型締め力Ｆ0の値が小さすぎる場合には、光学部品にバリが発生する虞があるし、大きすぎると、パーティングラインからの空気や樹脂から発生したガスの排気を促すことができなくなり、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の流動性が若干劣るようになり、光学部品内部に歪みが残留する虞が生じるので、型締め力Ｆ0の値は適宜調整する必要がある。
【００１６】
通常、射出成形装置に備えられた射出シリンダーにおいて計量、可塑化され、溶融された熱可塑性樹脂が、射出シリンダーから射出され、固定金型部と可動金型部とから構成された金型組立体に設けられたスプルー及び溶融樹脂射出部（ゲート部）を介して、キャビティ内に導入（射出）され、保圧される。保圧工程においては、射出圧力とは別の任意に調整可能な圧力（二次射出圧力）に切り替えることによって、溶融熱可塑性樹脂の逆流防止、及び、キャビティ内の熱可塑性樹脂の冷却、固化による成形収縮を防ぐための溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への補充がなされる。溶融樹脂射出部（ゲート部）が固化した後には、保圧は必要なくなるので、通常、溶融樹脂射出部（ゲート部）が固化するまでの時間を対象として保圧工程の時間（保圧時間）ｔ’を決定する。本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法にあっては、光学部品の肉厚に応じて保圧時間ｔ’を適宜変更することが望ましく、例えば、光学部品の肉厚が３ｍｍ程度の場合、保圧圧力として１×１０8Ｐａ以下の圧力を加える保圧時間ｔ’を、好ましくは５秒≦ｔ’≦２０秒、より好ましくは８秒≦ｔ’≦１５秒とすることが望ましい。一般的には、光学部品の肉厚が厚いほど、保圧時間ｔ’を長い時間に設定することが望ましく、光学部品の肉厚によって、保圧時間ｔ’を、例えば、以下のとおりに設定することができる。保圧工程における圧力（保圧圧力）が高すぎたり、保圧時間は長すぎると、光学部品が変形する原因となる。キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了からｔ秒が経過した後、型締め力を０．５Ｆ0以下とするが、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了からｔ秒が経過するまでの間は、型締め力をＦ0に保持したまま、しかも、保圧は行わない（即ち、射出シリンダーからキャビティ内の熱可塑性樹脂へ圧力を加えない）。あるいは又、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程及びそれに続く保圧工程の完了からｔ秒が経過した後、型締め力を０．５Ｆ0以下とするが、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の保圧工程の完了からｔ秒が経過するまでの間は、型締め力をＦ0に保持したままとする。尚、保圧工程が完了しているので、射出シリンダーからキャビティ内の熱可塑性樹脂へ圧力を加えない。
【００１７】
光学部品の肉厚が０．３ｍｍ程度である場合：  ０秒    ≦ｔ’≦１秒
光学部品の肉厚が０．５ｍｍ程度である場合：  ０．５秒≦ｔ’≦２秒
光学部品の肉厚が１ｍｍ程度である場合    ：  １．５秒≦ｔ’≦５秒
光学部品の肉厚が２ｍｍ程度である場合    ：  ４秒    ≦ｔ’≦１２秒
光学部品の肉厚が４ｍｍ程度である場合    ：１５秒    ≦ｔ’≦３０秒
【００１８】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る光学部品の射出成形方法（以下、これらを総称して、単に、本発明の光学部品の射出成形方法と呼ぶ場合がある）においては、必要により、型開き前にキャビティ内をエアーブローしてキャビティ面から光学部品を離型させて離型抵抗を減らしたり、型開き中あるいはエジェクト前にエアーブローを併用することで、特に転写性を高めた光学部品の離型時の変形を抑制することが可能となり、転写性の向上を一層効果的に達成することができる。
【００１９】
本発明の光学部品の射出成形方法にあっては、例えば、肉厚が０．３ｍｍ以下であるような光学部品においては、Ｑ値が０．６０である熱可塑性樹脂を使用して、樹脂温度３３０゜Ｃの射出条件下、溶融熱可塑性樹脂を溶融樹脂射出部を介してキャビティ内に射出することで光学部品を成形する場合の樹脂射出速度は、１．２ｍ・秒-1以上、好ましくは１．５ｍ・秒-1以上、一層好ましくは２．０ｍ・秒-1以上であることが望ましい。一般に、通常の射出成形法にあっては、溶融熱可塑性樹脂を溶融樹脂射出部を介してキャビティ内に射出するときの樹脂射出速度は、０．１ｍ・秒-1乃至０．３ｍ・秒-1程度である。本発明の光学部品の射出成形方法におけるこのような肉厚の薄い光学部品の射出成形といった好ましい形態にあっては、樹脂射出速度は、従来の射出成形法と比較して、２０倍以上も高速である。このように、従来の技術とは比較にならない高速の樹脂射出速度にて透明な溶融熱可塑性樹脂を溶融樹脂射出部を介してキャビティ内に射出することで、溶融熱可塑性樹脂を、確実に、且つ、完全に充填させることができる。樹脂温度を３６０゜Ｃ以上にすることで、０．１ｍ・秒-1乃至０．３ｍ・秒-1程度の従来の射出成形法に基づく成形が可能となるが、成形条件に依っては、熱可塑性樹脂が熱分解によって黄変し、光学部品の品質低下を招くといった問題が生じる虞がある。
【００２０】
本発明の光学部品の射出成形方法において、熱可塑性樹脂として、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ノルボルネン系の重合体樹脂である日本ゼオン株式会社製「ゼオノア」（ＺＥＯＮＯＲ）等のシクロオレフィン樹脂、透明ポリイミド樹脂、脂環式アクリル樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂といった透明性熱可塑性樹脂を例示することができ、好ましくは芳香族ポリカーボネート樹脂を挙げることができる。
【００２１】
本発明の光学部品の射出成形方法での使用に適したポリカーボネートは、公知の方法に基づき製造することができ、例えば、界面重合法、ピリジン法、エステル交換法、環状カーボネート化合物の開環重合法をはじめとする各種製造方法を挙げることができる。具体的には、芳香族ジヒドロキシ化合物又はこれと少量のポリヒドロキシ化合物と、一般にホスゲンとして知られている塩化カルボニル、又は、ジメチルカーボネートやジフェニルカーボネートに代表される炭酸ジエステル、一酸化炭素や二酸化炭素と言ったカルボニル系化合物とを、反応させることによって得られる、直鎖状、又は、分岐していても良い熱可塑性芳香族ポリカーボネートの重合体又は共重合体である。
【００２２】
原料の芳香族ジヒドロキシ化合物として、例えば、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン［＝ビスフェノールＡ］、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジエチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−（３，５−ジフェニル）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ペンタン、２，４’−ジヒドロキシ−ジフェニルメタン、ビス−（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス−（４−ヒドロキシ−５−ニトロフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、３，３−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、２，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルフィド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジクロロジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−２，５−ジエトキシジフェニルエーテル等を挙げることができるが、好ましくは、ビス（４−ヒドロキシフェニル）アルカン類であり、特に好ましくは、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン［ビスフェノールＡと呼ばれる］である。これらの芳香族ジヒドロキシ化合物は、単独で、又は、２種以上を混合して使用することができる。
【００２３】
分岐したポリカーボネートを得るには、フロログルシン、４，６−ジメチル−２，４，６−トリス（４−ヒドロキシフェニル）ヘプテン−２、４，６−ジメチル−２，４，６−トリス（４−ヒドロキシフェニル）ヘプタン、２，６−ジメチル−２，４，６−トリス（４−ヒドロキシフェニル）ヘプテン−３、１，３，５−トリス（４−ヒドロキシフェニル）ベンゼン、１，１，１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン等で示されるポリヒドロキシ化合物、あるいは、３，３ビス（４−ヒドロキシアリール）オキシインドール（＝イサチンビスフェノール）、５−クロルイサチンビスフェノール、５，７−ジクロルイサチンビスフェノール、５−ブロムイサチンビスフェノール等を上述した芳香族ジヒドロキシ化合物の一部として用いればよく、使用量は、０．０１〜１０モル％、好ましくは、０．１〜２モル％である。
【００２４】
界面重合法による反応にあっては、反応に不活性な有機溶媒、アルカリ水溶液の存在下で、通常ｐＨを１０以上に保ち、芳香族ジヒドロキシ化合物及び適宜分子量調整剤（末端停止剤）、必要に応じて芳香族ジヒドロキシ化合物の酸化防止のための酸化防止剤を用い、ホスゲンと反応させた後、第三級アミン若しくは第四級アンモニウム塩等の重合触媒を添加し、界面重合を行うことによってポリカーボネートを得ることができる。分子量調節剤の添加は、ホスゲン化時から重合反応開始時までの間であれば、特に限定されない。尚、反応温度は０〜３５゜Ｃであり、反応時間は数分〜数時間である。
【００２５】
ここで、反応に不活性な有機溶媒として、ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム、モノクロルベンゼン、ジクロルベンゼン等の塩素化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等を挙げることができる。分子量調節剤あるいは末端停止剤として、一価のフェノール性水酸基を有する化合物を挙げることができ、具体的には、ｍ−メチルフェノール、ｐ−メチルフェノール、ｍ−プロピルフェノール、ｐ−プロピルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−長鎖アルキル置換フェノール等を挙げることができる。分子量調節剤の使用量は、芳香族ジヒドロキシ化合物１００モルに対して、５０〜０．５モル、好ましくは、３０〜１モルである。重合触媒として、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリヘキシルアミン、ピリジン等の第三級アミン類；トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等を挙げることができる。
【００２６】
エステル交換法による反応は、炭酸ジエステルと芳香族ジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応である。通常、炭酸ジエステルと芳香族ジヒドロキシ化合物との混合比率を調整したり、反応時の減圧度を調整したりすることによって、所望のポリカーボネートの分子量と末端ヒドロキシル基量が決められる。より積極的な方法として、反応時に、別途、末端停止剤を添加する調整方法も周知である。この際の末端停止剤として、一価フェノール類、一価カルボン酸類、炭酸ジエステル類を挙げることができる。末端ヒドロキシル基量は、ポリカーボネートの熱安定性、加水分解安定性、色調等に大きな影響を及ぼし、実用的な物性を持たせるためには、好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、７００ｐｐｍ以下が特に好ましい。また、エステル交換法で製造するポリカーボネートでは、末端ヒドロキシル基量が少なくなりすぎると、分子量が上がらず、色調も悪くなるので、１００ｐｐｍ以上が好ましい。従って、芳香族ジヒドロキシ化合物１モルに対して炭酸ジエステルを等モル量以上用いることが一般的であり、好ましくは１．０１〜１．３０モルの量で用いられる。
【００２７】
エステル交換法によりポリカーボネートを製造する際には、通常、エステル交換触媒が使用される。エステル交換触媒としては、特に制限はないが、主としてアルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物が使用され、補助的に塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、あるいは、アミン系化合物等の塩基性化合物を併用することも可能である。このような原料を用いたエステル交換反応では、１００〜３２０゜Ｃの温度で反応を行い、最終的には２．７×１０2Ｐａ（２ｍｍＨｇ）以下の減圧下、芳香族ヒドロキシ化合物等の副生成物を除去しながら溶融重縮合反応を行う方法が挙げられる。溶融重縮合は、バッチ式、又は、連続的に行うことができるが、本発明での使用に適したポリカーボネートにあっては、安定性等の観点から、連続式で行うことが好ましい。エステル交換法において、ポリカーボネート中の触媒の失活剤として、触媒を中和する化合物、例えばイオウ含有酸性化合物、又は、それより形成される誘導体を使用することが好ましく、その量は、触媒のアルカリ金属に対して０．５〜１０当量、好ましくは１〜５当量の範囲であり、ポリカーボネートに対して通常１〜１００ｐｐｍ、好ましくは１〜２０ｐｐｍの範囲で添加する。
【００２８】
本発明の光学部品の射出成形方法において、熱可塑性樹脂は、粘度平均分子量（Ｍｖ）が１．０×１０4乃至２．０×１０4、好ましくは１．１×１０4乃至１．９×１０4、より好ましくは１．２×１０4乃至１．８×１０4の芳香族ポリカーボネート樹脂であることが望ましい。尚、芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が１．０×１０4未満であると、光学部品の機械的強度が低下し、光学部品の要求性能を満たさなくなる虞がある。一方、芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が２．０×１０4を超える場合、溶融した芳香族ポリカーボネート樹脂の流動性が劣り、成形性に問題が生じ、所望の光学部品を得ることが困難となる。
【００２９】
尚、粘度平均分子量（Ｍｖ）は、塩化メチレンを溶媒として、ウベローデ粘度計によって２５゜Ｃの温度で測定した溶液粘度より求めた極限粘度［η］を用い、次式により算出した。
【００３０】
η＝１．２３×１０-4×Ｍｖ0.83
【００３１】
本発明の光学部品の射出成形方法において、「透明な熱可塑性樹脂」とは、ＪＩＳ  Ｋ  ７１０５−１９８１  の第５．５．２項（測定法Ａ）に基づき測定された平行光線透過率が８５％以上の熱可塑性樹脂を指す。尚、測定においては、樹脂試験片の厚さを３．０ｍｍとする。
【００３２】
光学部品の光入射面に設けられた凹凸部の高さや深さ、ピッチ、形状を、一定としてもよいし、変化させてもよい。また、凹凸部と凹凸部との間に位置する光学部品の光入射面に平坦部が存在してもよいし、存在していなくともよいが、前者の場合、平坦部の面積をできるだけ少なくすると光学特性が向上する傾向にある。ここで、光学部品の光入射面と垂直な仮想平面で光学部品を切断したときの凹凸部の断面形状として、三角形；正方形、長方形、台形を含む任意の丸みを帯びた四角形；任意の多角形を例示することができる。あるいは又、凹凸部の立体形状として、円錐；頂点が丸みを帯びた三角錐、四角錐、六角錐を含む多角錐；切頭多角錐；円柱；頂面が丸みを帯びた三角柱、四角柱、六角柱を含む多角柱を例示することができる。
【００３３】
光学部品の光入射面以外の面（便宜上、その他の面と呼ぶ）の形状、表面の状態は、光学部品に要求される仕様に基づき決定すればよい。
【００３４】
尚、光学部品のその他の面を成形するために、金型組立体の内部に配設された第２の入れ子を更に備えた構成とすることができる。そして、この場合、その他の面の形状に依存して、第２の入れ子は入れ子と同じ構成、構造を有していてもよいし、キャビティに対向する第２の入れ子の表面は鏡面であってもよいし、ブラスト面とすることもできる。ここで、キャビティに対向する第２の入れ子の表面を鏡面とする場合、キャビティに対向する第２の入れ子の表面の表面粗さＲZは、０．０１μｍ乃至０．１μｍ、好ましくは０．０１μｍ乃至０．０８μｍ、一層好ましくは０．０１μｍ乃至０．０５μｍとすることが望ましい。尚、第２の入れ子は、ジルコニアセラミックスから構成することもできるし、あるいは又、ジルコニアセラミックス（後述する導電性ジルコニアセラミックスを含む）と、金属層から構成することもできる。前者の場合、ジルコニアセラミックスの表面粗さＲZが上記の値を満足していればよく、後者の場合、金属層表面の表面粗さＲZが上記の値を満足していればよい。尚、これらの構成の第２の入れ子を、便宜上、セラミックス製の第２の入れ子と呼ぶ場合がある。場合によっては、第２の入れ子を金属から構成してもよい。更には、入れ子とセラミックス製の第２の入れ子とを総称して、「入れ子等」と呼ぶ場合がある。表面粗さＲZは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１の規定に基づく。
【００３５】
以下、入れ子等についての説明を行う。
【００３６】
入れ子等を構成するジルコニアセラミックス（後述する導電性ジルコニアセラミックスを含む）は、部分安定化ジルコニアセラミックスから構成されていることが好ましい。入れ子等を部分安定化ジルコニアセラミックスから構成する場合、部分安定化ジルコニアセラミックスにおける部分安定化剤は、カルシア（酸化カルシウム，ＣａＯ）、イットリア（酸化イットリウム，Ｙ2Ｏ3）、マグネシア（酸化マグネシウム，ＭｇＯ）、シリカ（酸化珪素，ＳｉＯ2）及びセリア（酸化セリウム，ＣｅＯ2）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成ることが好ましい。ジルコニアセラミックスあるいは導電性ジルコニアセラミックス中に含有される部分安定化剤の割合は、部分安定化剤がカルシアの場合、３モル％乃至１５モル％、好ましくは６モル％乃至１０モル％、イットリアの場合、１モル％乃至８モル％、好ましくは２モル％乃至５モル％、マグネシアの場合、４モル％乃至１５モル％、好ましくは８モル％乃至１０モル％、セリアの場合、３モル％乃至１８モル％、好ましくは６モル％乃至１２モル％であることが望ましい。
【００３７】
入れ子等において、入れ子の厚さは、０．１ｍｍ乃至１０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ乃至１０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ乃至７ｍｍ、一層好ましくは２ｍｍ乃至５ｍｍであることが望ましい。入れ子の厚さが０．１ｍｍ未満の場合、入れ子等による断熱効果が少なくなり、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の急冷を招き、光学部品の光入射面に凹凸部が形成され難くなる虞がある。また、金属若しくは合金製の金型組立体に入れ子等を固定する際には、例えば熱硬化性接着剤を用いて入れ子等を金型組立体の内部に接着すればよいが、入れ子の厚さが０．１ｍｍ未満の場合、接着剤の膜厚が不均一になると入れ子等に不均一な応力が残るために、光学部品表面がうねる現象が生じたり、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の圧力によって入れ子等が破損することがある。一方、入れ子の厚さが１０ｍｍを越える場合、入れ子等による断熱効果が大きくなり過ぎ、キャビティ内の樹脂の冷却時間を延長しないと、光学部品の取り出し後に光学部品が変形することがある。それ故、成形サイクルの延長といった問題が発生することがある。
【００３８】
入れ子等を構成するジルコニアセラミックス、導電性ジルコニアセラミックスあるいは部分安定化ジルコニアセラミックスの熱伝導率は、８．５Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）以下［８．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、あるいは、２×１０-2ｃａｌ／（ｃｍ・ｓ・Ｋ）以下］、具体的には、約３．５〜６Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）である。８．５Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）を越える熱伝導率を有する無機材料を用いて入れ子等を作製した場合、成形条件にも依るが、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂が入れ子等によって急冷されるために、入れ子等を備えていない通常の炭素鋼等から作製された金型組立体を用いて成形された光学部品と同程度の外観しか得られない場合がある。
【００３９】
入れ子等によって金型組立体に設けられたキャビティの一部が構成されるが、ここで、キャビティの一部を構成するとは、光学部品の外形を規定するキャビティ面の一部を構成することを意味する。より具体的には、キャビティは、例えば、金型組立体を構成する第１の金型部あるいは第２の金型部に形成されたキャビティを構成する面（金型部のキャビティ面）と、入れ子に形成されたキャビティの一部を構成する表面（入れ子のキャビティ面）とから構成されている。以下の説明においても同様である。
【００４０】
光入射面の凹凸部を形成するために、キャビティに対向する入れ子の表面には凸凹部が配されているが、キャビティに対向する入れ子の表面に凸凹部を配する方法として、凸凹部が表面に設けられた金属層を入れ子の表面に配する方法を挙げることができる。尚、凸凹部が設けられた金属層もキャビティ面を構成する。そして、この場合、入れ子等のキャビティ面の全て、あるいは、所望の部位は、凸凹部を有する金属層から構成されている。後者の場合、所望の部位以外の入れ子のキャビティ面は、例えば、平坦な金属層から構成されている。
【００４１】
より具体的には、入れ子等の表面に金属層を配する方法として、ジルコニアセラミックスから成る入れ子に、着脱自在に取り付け可能な金属層を、所謂スタンパとして載置する方法を挙げることができる。尚、このような構成を、便宜上、入れ子等の第１の構成と呼ぶ。着脱自在な金属層の作製方法として、例えばシリコン半導体基板や石英基板の表面に電子線にて感光するレジスト層を塗布し、電子線描画法にてレジスト層にパターンを形成し、次いで、係るレジスト層をエッチング用マスクとしてシリコン半導体基板や石英基板をエッチングすることで、シリコン半導体基板や石英基板の表面に凹凸部を形成した後、シリコン半導体基板や石英基板の表面に凹凸部を覆うように無電解金属メッキ層及び電界金属メッキ層から成る金属層を形成し、次いで、金属層をシリコン半導体基板や石英基板の表面から剥離するといった、所謂電鋳法により作製する方法を挙げることができる。あるいは又、基板の表面に形成された被エッチング層（例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等から成る）上に電子線にて感光するレジスト層を塗布し、電子線描画法にてレジスト層にパターンを形成し、次いで、係るレジスト層をエッチング用マスクとして被エッチング層をエッチングすることで、被エッチング層の表面に凹凸部を形成した後、被エッチング層の表面に凹凸部を覆うように無電解金属メッキ層及び電界金属メッキ層から成る金属層を形成し、次いで、金属層を被エッチング層の表面から剥離するといった電鋳法により作製する方法を挙げることができる。金属層を入れ子に着脱自在に載置する場合、成形時、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の流動によって金属層が動かないように、金属層を、入れ子の周辺部における真空吸着によって入れ子に固定する構成とするか、あるいは又、入れ子の外周部と共に別の金属ブロックで押さえ込むことが好ましいが、これらに限定されるものではなく、単に金属層を入れ子に載置してもよい。
【００４２】
入れ子等の第１の構成において、金属層は、Ｃｒ、Ｃｒ化合物、Ｃｕ、Ｃｕ化合物、Ｎｉ及びＮｉ化合物から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、金属層の厚さＴM（単位：ｍ）は、５×１０-5（ｍ）≦ＴM≦５×１０-4（ｍ）、好ましくは、１×１０-4（ｍ）≦ＴM≦３×１０-4（ｍ）を満足することが望ましい。これによって、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂が金属層と接触した場合でも、溶融熱可塑性樹脂が急冷されることを防止し得る。尚、金属層は、１層から構成してもよいし、複数層から構成してもよい。Ｃｒ化合物として、具体的には、ニッケル−クロム合金を挙げることができる。また、Ｃｕ化合物として、具体的には、銅−亜鉛合金、銅−カドミウム合金、銅−錫合金を挙げることができる。更には、Ｎｉ化合物として、具体的には、ニッケル−リン合金（Ｎｉ−Ｐ系合金）、ニッケル−鉄合金、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−錫合金、ニッケル−鉄−リン合金（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ系合金）、ニッケル−コバルト−リン合金（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ系合金）を挙げることができる。金属層に高い耐擦傷性が要求される場合には、例えば、金属層をクロム（Ｃｒ）から構成することが好適である。一方、金属層に耐擦傷性は左程要求されないが、厚さが必要とされる場合には、例えば、金属層を銅（Ｃｕ）から構成することが好適である。更には、金属層に耐擦傷性も或る程度要求され、しかも、厚さも必要な場合には、例えば、金属層をニッケル（Ｎｉ）から構成することが好適である。更に、金属層に厚さが必要とされ、しかも、表面硬度が必要とされる場合には、金属層を２層構成とし、例えば、下層を銅（Ｃｕ）あるいはニッケル（Ｎｉ）から構成して所望の厚さとし、厚さの調整を行い、一方、上層を薄いクロム（Ｃｒ）から構成することが好ましい。
【００４３】
代替的に、入れ子等の表面に金属層を配する方法として、入れ子等の表面に、直接、金属層を形成する方法を挙げることができる。ここで、入れ子等において、金属層は、例えば、少なくとも入れ子のキャビティ面に設けられていればよく、入れ子等の全表面に設けられていてもよい。
【００４４】
そして、この場合、入れ子等の金属層における凸凹部の形成は、物理的方法あるいは化学的方法によって行うことができる。即ち、ダイヤモンドバイトを用いた機械加工によって、金属層に凸凹部を形成することができる。あるいは又、凸凹部を化学的な方法にて形成する場合、レジスト層を金属層の表面に塗布し、例えば、電子線描画法に基づきレジスト層にパターンを形成し、次いで、係るレジスト層をエッチング用マスクとして金属層をエッチングすることで、金属層に凸凹部を形成することができる。
【００４５】
入れ子等の表面に、直接、金属層を設ける方法、具体的には、入れ子等の表面に金属層を形成する方法として、電気メッキ法、無電解メッキ法、無電解メッキ法と電気メッキ法の組合せを挙げることができる。尚、電気メッキ法を適用する場合、後述する活性金属膜を形成することは必須ではないが、キャビティに対向する入れ子等の表面を粗面化した後、無電解メッキを行い、次いで、電気メッキを行う必要がある。
【００４６】
入れ子等を構成するジルコニアセラミックスは、導電性を有していないもの、即ち、体積固有抵抗値が１×１０9Ω・ｃｍを越えるものを指す。そして、このような入れ子等において、入れ子等はジルコニアセラミックスから成り、入れ子等と金属層との間に活性金属膜が形成されている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、入れ子等の第２の構成と呼ぶ。
【００４７】
入れ子等の第２の構成において、活性金属膜は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＢｅから成る群から選択された金属（活性金属）と、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＦｅから成る群から選択された金属との共晶組成物から成り、活性金属膜の厚さは１×１０-6ｍ乃至５×１０-5ｍ、望ましくは、３×１０-6ｍ乃至４×１０-5ｍであることが好ましい。共晶組成物として、より具体的には、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｇ、Ｚｒ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｂｅ−Ｃｕ、Ｂｅ−Ｎｉを挙げることができる。活性金属膜の厚さを１×１０-6ｍ乃至５×１０-5ｍとすることによって、高い導電性を有する活性金属膜を得ることができ、即ち、非導電性のジルコニアセラミックスに対して導電性を付与することができ、金属層を例えば電気メッキ法にて形成することが可能となる。
【００４８】
活性金属膜を形成する方法として、活性金属ソルダー法を挙げることができる。活性金属ソルダー法を採用することによって、活性金属膜は、入れ子等の表面に対して高い密着性を得ることができる。また、入れ子等に対して金属層が高い密着力を得られるようになる。ここで、活性金属ソルダー法とは、活性金属膜を構成する金属材料から成るペーストを、例えばスクリーン印刷法によって入れ子等の表面に塗布し、真空中あるいは不活性ガス中で約８００゜Ｃ〜１０００゜Ｃの高温で焼き付ける方法を指す。
【００４９】
あるいは又、入れ子等は、体積固有抵抗値が１×１０9Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０4Ω・ｃｍ以下の導電性ジルコニアセラミックスから成る構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、入れ子等の第３の構成と呼ぶ。導電性ジルコニアセラミックスの体積固有抵抗値が１×１０9Ω・ｃｍを越えると、ジルコニアセラミックスが絶縁体となるため、入れ子等の表面に金属層を直接形成することが困難となる。導電性ジルコニアセラミックスの体積固有抵抗値の下限値は、１×１０-4Ω・ｃｍであることが望ましい。
【００５０】
入れ子等の第３の構成において、ジルコニアセラミックスを導電性とするためには、ジルコニアセラミックスに導電性付与剤を添加すればよい。導電性付与剤として、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｏ3Ｏ4、Ｃｒ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＴｉＮの内の少なくとも１種類を挙げることができ、あるいは又、導電性付与剤として、ＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣ等の炭化物の内の少なくとも１種類を挙げることもできる。導電性ジルコニアセラミックスにおける導電性付与剤の含有量は、１０重量％以上であることが望ましい。１０重量％未満では、体積固有抵抗値を１×１０9Ω・ｃｍ以下とすることが困難な場合がある。一方、導電性付与剤を多量に添加すれば、ジルコニアセラミックスの体積固有抵抗値は下がるが、得られた焼結体である入れ子等の強度が損なわれてしまう。それ故、４０重量％以下とすることが望ましい。
【００５１】
入れ子等の第３の構成において、焼結温度抑制剤を３重量％以下の範囲で導電性ジルコニアセラミックスに含有させてもよい。導電性付与剤としてＦｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｏ3Ｏ4、Ｃｒ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＴｉＮを用いる場合、焼結温度抑制剤としてＣａ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｃ等の酸化物を挙げることができ、導電性付与剤としてＴｉＣ、ＷＣ、ＴａＣ等の炭化物を用いる場合、焼結温度抑制剤としてＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2を挙げることができる。これらの焼結温度抑制剤を３重量％以下の範囲で含有させれば、焼成温度を下げて、ジルコニア及び導電性付与剤の粒成長を抑えることができるため、入れ子等の曲げ強度や硬度といった機械的特性を高めることができる。
【００５２】
入れ子等の第２の構成において、活性金属膜の形成に活性金属ソルダー法を採用すれば、活性金属膜が入れ子等の表面に対して高い密着性を得ることができるし、入れ子等に対して金属層が高い密着力を得られるようになる。更には、入れ子等の第２の構成において、活性金属膜を設ければ、入れ子等の表面は導電性を有することになり、金属層を例えば電気メッキ法にて形成することが可能となる。あるいは又、キャビティに対向する入れ子等の表面の表面粗さを規定することによっても、入れ子等に対して無電解メッキ法に基づき金属層を形成することができ、しかも、入れ子等に対して金属層が高い密着力を得られるようになる。一方、入れ子等の第３の構成においては、入れ子等を導電性ジルコニアセラミックスから構成することによって、入れ子等の表面に金属層を直接形成することが可能となる。しかも、入れ子等の最表面に金属層が設けられているので、キャビティに対向する入れ子等の表面における金属層に凸凹部を各種の加工方法で形成することが可能となるし、高い耐擦傷性や表面硬度を得ることができる。また、入れ子等の加工時に入れ子等の外周部に発生した微細なクラックを金属層で被覆すれば、係るクラックが溶融熱可塑性樹脂が接触しなくなるために入れ子等が破損し難い。
【００５３】
入れ子等の第２の構成あるいは第３の構成にあっては、キャビティに対向する入れ子等の表面の表面粗さＲZは、０．１μｍ乃至１０μｍ、好ましくは０．１μｍ乃至８μｍ、一層好ましくは０．１μｍ乃至５μｍであることが望ましい。キャビティに対向する入れ子等の表面の表面粗さＲZを０．１μｍ以上とすることによって、係る表面に無電解メッキ法にて金属層を形成するときアンカー効果を得ることができる結果、係る表面に無電解メッキ法にて金属層を形成することが可能となる。一方、キャビティに対向する入れ子等の表面の表面粗さＲZが１０μｍを越えると、入れ子等の表面に、直接、金属層を形成したとき、金属層の表面の粗さが粗くなり、金属層の表面研磨に要する時間が増大したり、金属層のピンホールが発生し易くなる。キャビティに対向する入れ子等の表面を、ブラスト処理によって、あるいは、エッチング処理によって荒らすことができる。
【００５４】
また、入れ子等の第２の構成あるいは第３の構成にあっては、入れ子等において、金属層は、Ｃｒ、Ｃｒ化合物、Ｃｕ、Ｃｕ化合物、Ｎｉ及びＮｉ化合物から成る群から選択された少なくとも１種類の材料から成り、金属層に設けられた凸凹部の深さ（あるいは高さ）をｄとしたとき、金属層の厚さＴM（単位：ｍ）は、
（ｄ＋５）×１０-6ｍ≦ＴM≦５×１０-4ｍ、
好ましくは、（ｄ＋１０）×１０-6ｍ≦ＴM≦１×１０-4ｍ
を満足することが望ましい。これによって、金属層に各種の方法で凸凹部を形成することができる。しかも、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂が金属層と接触した場合でも、溶融熱可塑性樹脂が急冷されることを防止し得る。更には、金型部（場合によっては入れ子装着部や入れ子装着用中子）に対する入れ子の微調整を容易に行うことができる。しかも、高い耐擦傷性や表面硬度を得ることができる。ここで、金属層の厚さＴMとは、金属層に設けられた凸凹部の先端部から、入れ子等の表面（後述する活性金属膜が形成されている場合には、活性金属膜と金属層との界面）までの距離を意味する。尚、入れ子等において、金属層は、１層から構成してもよいし、複数層から構成してもよい。Ｃｒ化合物として、具体的には、ニッケル−クロム合金を挙げることができる。また、Ｃｕ化合物として、具体的には、銅−亜鉛合金、銅−カドミウム合金、銅−錫合金を挙げることができる。更には、Ｎｉ化合物として、具体的には、ニッケル−リン合金（Ｎｉ−Ｐ系合金）、ニッケル−鉄合金、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−錫合金、ニッケル−鉄−リン合金（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ系合金）、ニッケル−コバルト−リン合金（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ系合金）を挙げることができる。金属層に高い耐擦傷性が要求される場合には、例えば、金属層をクロム（Ｃｒ）から構成することが好適である。一方、金属層に耐擦傷性は左程要求されないが、厚さが必要とされる場合には、例えば、金属層を銅（Ｃｕ）から構成することが好適である。更には、金属層に耐擦傷性も或る程度要求され、しかも、厚さも必要な場合には、例えば、金属層をニッケル（Ｎｉ）から構成することが好適である。更に、金属層に厚さが必要とされ、しかも、表面硬度が必要とされる場合には、金属層を２層構成とし、例えば、下層を銅（Ｃｕ）あるいはニッケル（Ｎｉ）から構成して所望の厚さとし、厚さの調整を行い、一方、上層を薄いクロム（Ｃｒ）から構成することが好ましい。
【００５５】
入れ子等のエッジ部に発生した微細なクラックが溶融熱可塑性樹脂と接触して入れ子等が破損することを防止するために、場合によっては、入れ子等のエッジ部をダイヤモンド砥石で研磨して応力が集中しないようにすることが好ましい。あるいは又、場合によっては、半径０．３ｍｍ以下の曲率面やＣ面カットを設け、入れ子等のエッジ部への応力集中を避けることが好ましい。
【００５６】
場合によっては、入れ子等を構成する入れ子本体を金属製とし、金属製の入れ子本体にジルコニアセラミックス層を形成してもよい。ジルコニアセラミックス層の形成方法として、溶射法を挙げることもできる。即ち、溶射ガンを用いて上述したジルコニア組成物から成る粉体を金属製の入れ子本体に対して高温で吹き付ける方法であり、アーク溶射、プラズマ溶射等があるが、ジルコニア組成物を溶射する場合、融点が高いので、高温を発生させることができるプラズマ溶射法が有効である。ジルコニアセラミックス層の厚さは、０．５ｍｍ乃至２ｍｍとすることが好ましく、あまり厚くすると、ジルコニアセラミックス層が歪によって割れる虞がある。金属製の入れ子本体とジルコニアセラミックス層との間の密着性を高めるために、Ｎｉ−Ｃｒ等の金属を溶射した後、ジルコニア組成物を溶射することが好ましい。得られたジルコニアセラミックス層の表面に金属層を設ける場合、上述した方法に基づき行えばよい。
【００５７】
尚、本発明の光学部品の射出成形方法においては、金型組立体をキャビティの容積を可変とし得る構造とし、成形すべき光学部品の容積（ＶM）よりもキャビティの容積（ＶC）が大きくなるように、第１の金型部と第２の金型部とを型締めし、該キャビティ（容積：ＶC）内に溶融熱可塑性樹脂を射出し、溶融熱可塑性樹脂の射出開始前、開始と同時に、射出中に、あるいは射出完了後、キャビティの容積を成形すべき光学部品の容積（容積：ＶM）まで減少させる方法（射出圧縮成形法）とすることもできる。尚、キャビティの容積が成形すべき光学部品の容積（ＶM）となる時点を、溶融熱可塑性樹脂の射出中、あるいは射出完了後（射出完了と同時を含む）とすることができる。係る金型組立体の構造として、第１の金型部と第２の金型部とによって印籠構造が形成される構造や、キャビティの容積を可変とし得る、キャビティ内で可動の中子を金型組立体が更に備えている構造を挙げることができる。中子の移動の制御は、例えば油圧シリンダーで行うことができる。射出圧縮成形法においては、型締め時、成形すべき光学部品の容積（ＶM）とキャビティの容積（ＶC）の関係は、成形すべき光学部品の厚さをＴ0とし、型締め時における光学部品の厚さ方向のキャビティの距離をＴ1とし、ΔＴ＝Ｔ1−Ｔ0としたとき、０．０５ｍｍ≦ΔＴ≦２ｍｍとなるような関係であることが好ましい。
【００５８】
溶融樹脂射出部としては、例えば、サイドゲート構造やタブゲート構造、フィルムゲート構造を挙げることができる。溶融樹脂射出部は、光学部品のいずれかの側面に対応するキャビティ面においてキャビティに開口していればよい。
【００５９】
本発明の光学部品の射出成形方法によって製造される光学部品として、各種のレンズ、カメラ等の光学レンズ、マイクロレンズアレイ、ファインダーレンズ、プロジェクターレンズ、眼鏡レンズ、ｆシーターレンズ、コリメートレンズ、ヘッドランプ、ターンランプ、サーチライト、回転灯、液晶表示装置等の表示装置のフロント・パネルやフロント・カバー、各種レンズ用やＣＣＤカメラ用のカバーやフィルター、光ピックアップ、例えば液晶表示装置等のバックライトに用いられる導光板、太陽電池の光入射部、ＬＥＤやレーザ装置の光出射部を覆うカバー、各種の窓ガラスを含むグレージング類を例示することができる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明の光学部品の射出成形方法においては、入れ子をジルコニアセラミックスといった低熱伝導率の材料から構成することによって、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の急冷を防ぐことができる結果、溶融熱可塑性樹脂の流動性が向上し、入れ子のキャビティ面と接触した溶融熱可塑性樹脂に固化層が形成されることを回避でき、キャビティ内を、溶融熱可塑性樹脂で、確実に、且つ、完全に充填させることができる。そして、その結果、キャビティに対向する入れ子の表面に配された凸凹部を、光学部品の光入射面に、確実に、しかも、正確に、高い精度にて転写することができる。
【００６１】
また、本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法においては、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了からｔ秒が経過した後、若しくは、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程及びそれに続く保圧工程の完了からｔ秒が経過した後（但し、０秒≦ｔ≦８．０秒）、型締め力を０．５Ｆ0以下とすることによって、キャビティ内の熱可塑性樹脂の冷却時に発生する歪み、あるいは、収縮によって発生する歪みを低減することができるため、光学部品内部の歪みが減少され、光学部品に捩れや膨れが発生せず、例えば高い平面度を有する光学部品を成形することができる。尚、本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法は、射出成形装置の作動を制御するソフトウエアの改造を行うことで達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００６３】
実施例１は、本発明の第１の態様に係る光学部品の射出成形方法に関する。実施例１の光学部品４０の模式的な断面図を図１の（Ａ）に示し、模式的な斜視図を図１の（Ｂ）に示す。
【００６４】
実施例１の光学部品４０は、光を通過させるための平板（縦×横×厚さ＝３０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍ）から成り、例えば、カメラ部品であるファインダーレンズのカバーにおいて使用されるものである。そして、この光学部品４０は、透明な熱可塑性樹脂、より具体的には、芳香族ポリカーボネート樹脂から成り、光入射面（第１面）４１、この光入射面４１と対向した第２面４３、第１側面４５、第２側面４６、第１側面４５と対向した第３側面４７、及び、第２側面４６と対向した第４側面４８を有する。そして、光入射面４１には、凹凸部４２が設けられている。この光学部品４０においては、光入射面４１から光が入射し、第２面４３から光が射出する。光入射面４１に設けられた凹凸部４２を、具体的には、平均高さ４．０×１０-7（ｍ）、平均ピッチ２．０×１０-7（ｍ）とし、四角錐状（ピラミッド状）の凹凸部４２が形成されるように、キャビティ１８に対向する入れ子２０の表面には凸凹部が配されている。尚、凹凸部４２と凹凸部４２との間の光入射面４１には平坦部は存在しない。また、光入射面４１に形成された凹凸部４２によって反射防止層（より具体的には、ＳＷＳ型反射防止層）が構成されている。第２面４３にも、第１面４１における凹凸部４２と同様の凹凸部４４が設けられており、この凹凸部４４によって反射防止層（より具体的には、ＳＷＳ型反射防止層）が構成されている。
【００６５】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例４にあっては、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に模式図を示すように、キャビティ１８、及び、光学部品４０の第３側面４７に対応するキャビティ面から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ１８内に射出するための溶融樹脂射出部１９（サイドゲート構造を有する）を備えた金型組立体を用いて、光学部品を製造する。この金型組立体は、より具体的には、第１の金型部１０（可動金型部）と第２の金型部（固定金型部）１３とを備え、第１の金型部１０と第２の金型部１３とを型締めすることでキャビティ１８が形成される。尚、図２の（Ｂ）は、キャビティ１８内に射出された溶融熱可塑性樹脂の流動方向に沿った模式的な端面図であり、図２の（Ｂ）において、キャビティ１８の左手側が光学部品４０の第３側面４７を形成する部分に相当し、キャビティ１８の右手側が光学部品４０の第１側面４５を形成する部分に相当する。一方、図２の（Ａ）は、キャビティ１８内に射出された溶融熱可塑性樹脂の流動方向と直角の方向に沿った模式的な端面図であり、図２の（Ａ）において、キャビティ１８の右手側が光学部品４０の第２側面４６を形成する部分に相当し、キャビティ１８の左手側が光学部品４０の第４側面４８を形成する部分に相当する。
【００６６】
図４に概念図を示すように、射出成形装置は、溶融熱可塑性樹脂を供給するためのスクリュー２０１を内部に有する射出シリンダー２００、固定プラテン２１０、可動プラテン２１１、タイバー２１２、型締め用油圧シリンダー２１３、及び、油圧ピストン２１４を具備している。可動プラテン２１１は、型締め用油圧シリンダー２１３内の油圧ピストン２１４の作動によってタイバー２１２上を平行移動できる。第２の金型部（固定金型部）１３は固定プラテン２１０に取り付けられており、第１の金型部（可動金型部）１０は可動プラテン２１１に取り付けられている。図４の矢印「Ａ」方向への可動プラテン２１１の移動によって第１の金型部（可動金型部）１０が第２の金型部（固定金型部）１３と係合し、第２の金型部（固定金型部）１３と第１の金型部（可動金型部）１０とが型締め力Ｆ0にて型締めされ、キャビティ１８が形成される。型締め力Ｆ0は、型締め用油圧シリンダー２１３によって制御される。また、例えば、本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法においては、型締め用油圧シリンダー２１３の制御に基づき型締め力がＦ0からＦ1へと低下させられ、更には、図４の矢印「Ｂ」方向への第１の金型部（可動金型部）１０の移動によって、第１の金型部（可動金型部）１０が第２の金型部（固定金型部）１３との係合を解かれ、第１の金型部（可動金型部）１０と第２の金型部（固定金型部）１３とは型開きされる。
【００６７】
実施例１の金型組立体において、入れ子２０はジルコニアセラミックスから成る。また、光学部品４０の光入射面４１の凹凸部４２を形成するために、キャビティ１８に対向する入れ子２０の表面には凸凹部が配されている。より具体的には、入れ子２０の表面には凸凹部が設けられた金属層２２が配されており、係る入れ子２０が金型組立体の内部に配設されている。即ち、実施例１における入れ子２０は、第１の構成を有する。入れ子２０の模式的な斜視図を図３の（Ａ）に示し、金属層２２の模式的な斜視図を図３の（Ｂ）に示す。
【００６８】
更には、第２の入れ子３０が、金型組立体の内部に配設されている。この第２の入れ子３０は、ジルコニアセラミックスから成り、更には、光学部品４０の第２面４３の凹凸部４４を形成するために、キャビティ１８に対向する第２の入れ子３０の表面には凸凹部が配されている。より具体的には、第２の入れ子３０の表面には凸凹部が設けられた金属層３２が配されており、係る第２の入れ子３０が金型組立体の内部に配設されている。即ち、実施例１における第２の入れ子３０も、第１の構成を有する。
【００６９】
入れ子２０は、入れ子取付け部材１１に取り付けられ、入れ子取付け部材１１は、ボルト１６によって第１の金型部１０に固定されている。一方、第２の入れ子３０は、第２の入れ子取付け部材１４に取り付けられ、第２の入れ子取付け部材１４は、ボルト１７によって第２の金型部１３に固定されている。
【００７０】
入れ子２０の入れ子取付け部材１１への具体的な取付け方法として、入れ子２０の対向する２つの側面に溝部２３を形成し、この溝部２３と対向する入れ子取付け部材１１の部分にも溝部を形成し、これらの溝部内に、銅、真鍮、ゴム等の柔らかな素材から成る係止部材１２を配する方法を挙げることができる。第２の入れ子３０の第２の入れ子取付け部材１４への具体的な取付け方法も、第２の入れ子３０の対向する２つの側面に溝部を形成し、この溝部と対向する第２の入れ子取付け部材１４の部分にも溝部を形成し、これらの溝部内に、銅、真鍮、ゴム等の柔らかな素材から成る係止部材１５を配する方法とすることができる。このような取付け方法を採用することで、入れ子２０や第２の入れ子３０の縁部分に損傷が発生することを確実に防止することができる。
【００７１】
入れ子２０は、光学部品４０の光入射面４１を成形するために用いられ、部分安定化剤としてイットリア（Ｙ2Ｏ3）を含有した部分安定化ジルコニアセラミックス（部分安定化された酸化ジルコニウム，ＺｒＯ2）から成り、厚さは５．０ｍｍである。ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3という組成を有する部分安定化ジルコニアセラミックス中に含有される部分安定化剤の割合を３モル％とした。部分安定化ジルコニアセラミックスの熱伝導率は約３．８Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）である。そして、光学部品４０の光入射面４１の凹凸部４２を形成するために、キャビティ１８に対向する入れ子２０の表面には凸凹部が配されている。より具体的には、入れ子２０の表面には凸凹部が設けられた金属層２２が配されている。金属層２２に設けられた凸凹部は、光学部品４０の光入射面４１における凹凸部４２と相補的な形状を有する。第２の入れ子３０も、入れ子２０と同様の構成、構造を有する。
【００７２】
実施例１にあっては、入れ子２０の表面（キャビティ面２１）に金属層２２を配する方法として、入れ子２０のキャビティ面２１に、着脱自在に取り付け可能な金属層２２を載置する方法を採用した。尚、金属層２２は、入れ子２０のキャビティ面２１に載置され、端部は入れ子取付け部材１１の一部分によって押され込まれている。例えばシリコン半導体基板の表面に電子線にて感光するレジスト層を塗布し、電子線描画法にてレジスト層にパターンを形成し、次いで、係るレジスト層をエッチング用マスクとしてシリコン半導体基板をエッチングすることで、シリコン半導体基板の表面に凹凸部を形成した後、シリコン半導体基板の表面に凹凸部を覆うように無電解金属メッキ層及び電界金属メッキ層から成る金属層２２（より具体的には、総厚さ０．２ｍｍのニッケル層）を形成し、次いで、金属層２２をシリコン半導体基板の表面から剥離するといった、所謂電鋳法により、金属層２２を作製した。尚、このような金属層２２は、スタンパとも呼ばれる。ここで、金属層２２に形成された凸凹部の高さ、ピッチを、凸凹部形成上のバラツキの範囲内で実質的に均一とした。
【００７３】
第２の入れ子３０、金属層３２も、入れ子２０、金属層２２と同様の方法で作製した。尚、金属層３２は、第２の入れ子３０のキャビティ面３１に載置され、端部は入れ子取付け部材１４の一部分によって押され込まれている。
【００７４】
一方、第１の金型部（可動金型部）１０及び第２の金型部（固定金型部）１３を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製し、切削加工を行い、入れ子装着部を設けた。そして、入れ子装着部に入れ子２０及び第２の入れ子３０を、先に説明した方法に基づき、装着した。
【００７５】
このように作製した第１の金型部（可動金型部）１０と第２の金型部（固定金型部）１３とを組み付けて実施例１の金型組立体を得た。完成した金型組立体を成形装置に取り付けた後、金型組立体を金型温調機を用いて１３０゜Ｃまで加熱後、４０゜Ｃまで急冷しても、入れ子２０や第２の入れ子３０に割れ等の損傷は発生しなかった。また、金属層２２，３２にも損傷は生じなかった。
【００７６】
成形装置として株式会社ゾディックプラスチック製、ＴＲ１００ＥＨ射出成形機を用いた。また、透明な熱可塑性樹脂として表１に粘度平均分子量及びＱ値を示す芳香族ポリカーボネート樹脂を使用して、射出成形を行なった。樹脂温度、金型温度、樹脂射出速度、射出圧力、型締め力Ｆ0といった成形条件を表１のとおりとした。そして、第１の金型部１０と第２の金型部１３とを型締めして、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す状態とした後、射出シリンダー２００内で計量、溶融された透明な溶融熱可塑性樹脂を、溶融樹脂射出部１９を介してキャビティ１８へ射出した。所定量（キャビティ１８を完全に充填する量）の溶融ポリカーボネート樹脂を溶融樹脂射出部１９を介してキャビティ１８内に射出した後、キャビティ１８内の芳香族ポリカーボネート樹脂を冷却、固化させ、３０秒後に金型組立体の型開きを行い、光学部品４０を金型組立体から取り出した。尚、実施例１にあっては、光学部品を本発明の第１の態様に係る光学部品の射出成形方法に基づき製造した。即ち、第１の金型部１０と第２の金型部１３の型締め時から型開きまでの間、型締め力を値Ｆ0に保持し続けた。尚、冷却中の型締め力をＦ2で表したとき、この場合には、Ｆ0＝Ｆ2である。
Ｆ0＝９．８×１０5（Ｎ）
（＝１００トン・ｆ）
とした。また、保圧圧力、保圧時間を以下のとおりとした。
保圧圧力＝３５×１０6Ｐａ
保圧時間＝１０秒
【００７７】
得られた光学部品４０の光入射面４１における転写率（以下、単に、光学部品の転写率と呼ぶ）、及び、入射波長５５０ｎｍにおける光学部品の光透過率（以下、単に、光学部品の光透過率と呼ぶ）の測定結果を表１に示す。ここで、転写率とは、入れ子の表面に配された凸凹部の高さに対する、成形された光学部品の凹凸部の高さの比を意味し、（光学部品の凹凸部の高さ）／（入れ子の表面に配された凸凹部の高さ）×１００（％）で表され、ＳＥＭあるいはＡＦＭで測定された高さから求めることができる。尚、ＳＥＭを用いる場合、入れ子の表面に配された凸凹部や光学部品の端面から撮影したＳＥＭ写真から平均高さ測定を行うか、あるいは又、切断、電子ビームによる研磨によって得られた入れ子の表面に配された凸凹部や光学部品の断面を撮影したＳＥＭ写真から平均高さ測定を行えばよい。今回の試験では、後者の方法を採用した。また、光透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１に基づいた測定を行い、全光線透過率の値で判断する。尚、今回の試験では、濁度計 ＮＤＨ−２０００(日本電色工業株式会社製）を用いた。
【００７８】
比較のために、入れ子を、厚さ５．０ｍｍの炭素鋼製（熱伝導率：約４６Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ））に交換して、実施例１と同じ方法に基づき光学部品を成形した。得られた光学部品の転写率及び光透過率の測定結果を表１に「比較例１」として示す。尚、実施例１と同じ樹脂温度、金型温度で成形したところ、キャビティ１８内の溶融熱可塑性樹脂の流動性が悪く、キャビティ１８内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填することができなかったため、実施例１よりも樹脂温度、金型温度を高くした。しかしながら、得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも、実施例１の光学部品におけるこれらの値よりも低い値であり、光学部品に要求される特性を満足するものではなかった。
【実施例２】
【００７９】
実施例２は、本発明の第２の態様に係る光学部品の射出成形方法に関する。実施例２あるいは後述する実施例３〜実施例４においても、実施例１と同じ射出成形機、金型組立体を用いた。また、実施例２にあっては実施例１と同じ入れ子２０を用い、透明な熱可塑性樹脂として実施例１と同じ芳香族ポリカーボネート樹脂を使用して、射出成形を行なった。実施例２における樹脂温度、金型温度、樹脂射出速度、型締め力Ｆ0、型締め力Ｆ1、時間ｔの値といった成形条件を表１のとおりとした。更には、得られた光学部品の転写率及び光透過率の値を表１に示す。
【００８０】
実施例２にあっては、第２の金型部（固定金型部）１３と第１の金型部（可動金型部）１０とを型締め力Ｆ0にて型締めして、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示す状態とした後、射出シリンダー２００内で計量、可塑化され、溶融された溶融熱可塑性樹脂を、スプルー２１５及び溶融樹脂射出部１９を介してキャビティ１８へ射出した。所定量（キャビティ１８を完全に充填する量）の溶融熱可塑性樹脂を溶融樹脂射出部１９を介してキャビティ１８内に射出し、キャビティ１８内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程の完了からｔ秒が経過した後、若しくは、キャビティ１８内への溶融熱可塑性樹脂の射出工程及びそれに続く保圧工程の完了からｔ秒が経過した後、型締め力を０．５Ｆ0以下とし、キャビティ１８内の熱可塑性樹脂が冷却、固化した後、第２の金型部（固定金型部）１３と第１の金型部（可動金型部）１０とを型開きし、光学部品を取り出した。
【００８１】
表１から、実施例２の光学部品の射出成形方法を採用することで、実施例１によって得られた光学部品と比較して、一層優れた転写率の値及び光透過率の値を有する光学部品を成形することができることが判る。
【００８２】
比較のために、入れ子を、比較例１にて説明した入れ子に交換して、実施例２と同じ方法に基づき光学部品を成形した。得られた光学部品の転写率及び光透過率の測定結果を表１に「比較例２」として示す。得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも、実施例２の光学部品におけるこれらの値よりも低い値であり、光学部品に要求される特性を満足するものではなかった。
【実施例３】
【００８３】
実施例３は実施例２の変形である。実施例３が実施例２と相違する点は、第２の構成を有する入れ子を用いた点にある。具体的には、金属層２２は、電気メッキ法によって入れ子２０のキャビティ面２１上に形成された厚さ５μｍのＮｉ層と、その上に形成された厚さ１００μｍのＮｉ化合物層（無電解メッキによって形成されたＮｉ−Ｐ層）の２層から成る。即ち、金属層２２の厚さｔは１０５μｍである。キャビティ１８に対向する入れ子２０のキャビティ面２１の表面粗さＲZは０．５μｍである。また、入れ子２０と金属層２２との間には、厚さ１０μｍのＴｉ−Ｃｕ−Ａｇ共晶組成物から成る活性金属膜が形成されている。この活性金属膜は、活性金属ソルダー法によって形成されている。
【００８４】
具体的には、入れ子２０を、ジルコニア（ＺｒＯ2）粉末及びＹ2Ｏ3粉末の混合品をプレス成形した後、焼成して作製した。その後、キャビティ１８に対向する入れ子２０のキャビティ面２１に対してダイヤモンド砥石を用いた研磨及び仕上げを行ない、係る表面の表面粗さＲZを０．５μｍとした。次に、入れ子２０の全面に、活性金属ソルダー法に基づき活性金属膜を形成した。具体的には、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇ共晶組成物から成るペーストを入れ子２０の全面に塗布し、真空中で約８００゜Ｃの高温で焼き付けることによって、活性金属膜を形成した。その後、電気メッキ法にて、活性金属膜上にニッケル層を形成し、更にその上に無電解メッキ法にてＮｉ−Ｐ層を形成した。その後、Ｎｉ−Ｐ層に、ピラミッド状の凸凹部が形成されたダイヤモンドバイトを用いた機械加工を施し、金属層２２にピラミッド状の凸凹部を形成した。金属層に形成された凸凹部を、平均高さ５．８×１０-7（ｍ）、平均ピッチ３．０×１０-7（ｍ）の凹凸部４２が光学部品４０の光入射面４１に設けられるような大きさ、ピッチとした。ここで、金属層２２に形成された凸凹部の高さ、ピッチを、凸凹部形成上のバラツキの範囲内で実質的に均一とした。
【００８５】
第２の入れ子３０、金属層３２も、入れ子２０、金属層２２と同様の方法で作製した。第２の入れ子３０も、入れ子２０と同様の構成、構造を有する。
【００８６】
尚、実施例３においても、透明な熱可塑性樹脂として、実施例１と同じ芳香族ポリカーボネート樹脂を使用して、射出成形を行なった。また、実施例３における樹脂温度、金型温度、樹脂射出速度、型締め力Ｆ0、型締め力Ｆ1、時間ｔの値といった成形条件を表１のとおりとした。更には、得られた光学部品の転写率及び光透過率の値を表２に示す。実施例２と異なり、実施例３にあっては、型締め力Ｆ1の値を「０」としている。
【００８７】
実施例３において得られた光学部品の転写率及び光透過率の値を表２に示す。得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも優れた値であり、型締め力Ｆ1の値を実施例２よりも低くすることで、実施例２よりも一層優れた転写率及び光透過率を達成することができた。
【００８８】
尚、実施例３において説明した入れ子を用いて、実施例１と同様の光学部品の射出成形方法を実施したところ、得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも、優れた値であり、光学部品に要求される特性を十分に満足していた。
【実施例４】
【００８９】
実施例４も、実施例２の変形である。実施例４が実施例２と相違する点は、溶融熱可塑性樹脂を射出する前のキャビティ１８内を圧力Ｐ0（但し、圧力Ｐ0は大気圧よりも低く、且つ、大気圧との差は５×１０4Ｐａ以上であり、より具体的には、大気圧との差は５×１０4Ｐａである）とし、その後、キャビティ１８内に溶融樹脂射出部１９から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出した点にある。
【００９０】
実施例４における樹脂温度、金型温度、樹脂射出速度、型締め力Ｆ0、型締め力Ｆ1、時間ｔの値といった成形条件を表２のとおりとした。更には、得られた光学部品の転写率及び光透過率の値を表２に示す。得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも、優れた値であり、光学部品に要求される特性を十分に満足していた。
【００９１】
尚、実施例４において使用した芳香族ポリカーボネート樹脂のＱ値は、実施例１において使用した芳香族ポリカーボネート樹脂のＱ値よりも低く、また、粘度平均分子量の値は、実施例１において使用した芳香族ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量の値よりも高い。即ち、実施例４において使用した芳香族ポリカーボネート樹脂の流動性は、実施例１において使用した芳香族ポリカーボネート樹脂よりも悪い。それにも拘わらず、溶融熱可塑性樹脂を射出する前のキャビティ１８内を大気圧よりも低い圧力Ｐ0としたが故に、十分に満足すべき特性を有する光学部品を成形することができた。
【００９２】
比較のために、入れ子を、比較例１にて説明した入れ子に交換して、実施例４と同じ方法に基づき光学部品を成形した。得られた光学部品の転写率及び光透過率の測定結果を表２に「比較例４」として示す。得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも、実施例４の光学部品におけるこれらの値よりも低い値であり、光学部品に要求される特性を満足するものではなかった。
【００９３】
尚、実施例３において説明した入れ子を用いて、実施例４と同様の光学部品の射出成形方法を実施したところ、得られた光学部品の転写率及び光透過率の値は、いずれも、優れた値であり、光学部品に要求される特性を十分に満足していた。また、実施例１と同様の光学部品の射出成形方法において、溶融熱可塑性樹脂を射出する前のキャビティ１８内を圧力Ｐ0（但し、圧力Ｐ0は大気圧よりも低く、且つ、大気圧との差は５×１０4Ｐａ以上であり、より具体的には、大気圧との差は５×１０4Ｐａである）とし、その後、キャビティ１８内に溶融樹脂射出部１９から透明な溶融熱可塑性樹脂を射出したところ、この場合にも、十分に満足すべき特性を有する光学部品を成形することができた。
【００９４】
2007237445.tif 000003
【００９５】
2007237445.tif 000004
【００９６】
以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例における金型組立体の構造、使用した透明な熱可塑性樹脂、射出成形条件、入れ子や第２の入れ子の構成、構造、光学部品の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。
【００９７】
代替的に、入れ子２０は、以下に説明する方法で作製することもできる。尚、第２の入れ子３０も同様の方法で作製することができる。
【００９８】
先ず、部分安定化ジルコニアをプレス成形した後、焼成することで、入れ子２０を得る。その後、キャビティ１８に対向する入れ子２０のキャビティ面２１に対してアルミナ粒子を用いたブラスト処理を行ない、係る表面の表面粗さＲZを２μｍとする。次に、無電解メッキ法にて、入れ子２０のキャビティ面２１に厚さ２μｍのＮｉ−Ｐ層を形成した後、電気メッキ法にて、その上に厚さ５μｍのＮｉ層を形成し、更に、その上に無電解メッキ法にて厚さ１００μｍのＮｉ−Ｐ層を形成する。その後、Ｎｉ−Ｐ層に凹凸部が形成されたダイヤモンドバイトを用いた機械加工を施し、金属層２２に凸凹部を形成する。
【００９９】
あるいは又、入れ子２０を、部分安定化された導電性ジルコニアセラミックスから構成することもできる。尚、キャビティ１８に対向する入れ子２０のキャビティ面２１に金属層２２を形成する。即ち、入れ子２０は、具体的には、部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2−Ｙ2Ｏ3）セラミックスから成り、導電性付与剤として、Ｆｅ2Ｏ3が８重量％含有されている。また、部分安定化ジルコニアセラミックス中に含有される部分安定化剤であるＹ2Ｏ3の割合を、３ｍｏｌ％とする。係る導電性ジルコニアセラミックスの熱伝導率は約３．８Ｊ／（ｍ・ｓ・Ｋ）であり、体積固有抵抗値は１×１０8Ω・ｃｍである。金属層２２はクロム（Ｃｒ）から成る。尚、入れ子２０の全面に電気メッキ法にて金属層２２を形成する。
【０１００】
入れ子２０や第２の入れ子３０の第１の金型部１０（可動金型部）及び第２の金型部（固定金型部）１３への固定方法として、実施例１に説明した固定方法以外にも、例えば、以下に説明する方法を挙げることができる。即ち、図５の（Ａ）には金型組立体を型締めした状態を示し、図６の（Ａ）には金型組立体を型開きした状態を示すが、これらの図５の（Ａ）及び図６の（Ａ）に模式的な断面図を示す金型組立体は、
（Ａ）第１の金型部（可動金型部）１１０及び第２の金型部（固定金型部）１１３から成り、型締め時、キャビティ１１８が形成される、光学部品を成形するための金型組立体と、
（Ｂ）キャビティ１１８内に溶融熱可塑性樹脂を導入するためのサイドゲート方式の溶融樹脂射出部（図示せず）と、
（Ｃ）第１の金型部１１０に配設され、キャビティ１１８の一部を構成する入れ子１２０と、
（Ｄ）第２の金型部１１３に配設され、キャビティ１１８の一部を構成する第２の入れ子１３０、
を備えている。
【０１０１】
金型組立体には、ボルト１１６によって第１の金型部１１０に取り付けられ、キャビティ１１８の一部を構成し、入れ子１２０の端面を被覆する被覆プレート１１１が更に備えられている。尚、被覆プレート１１１は入れ子１２０の全周の端面を被覆している。更には、ボルト１１７によって第２の金型部１１３に取り付けられ、キャビティ１１８の一部を構成し、第２の入れ子１３０の端面を被覆する第２の被覆プレート１１４が更に備えられている。尚、第２の被覆プレート１１４は第２の入れ子１３０の全周の端面を被覆している。被覆プレート１１１及び第２の被覆プレート１１４には溶融樹脂射出部（図示せず）が設けられている。
【０１０２】
図６の（Ｂ）に模式的な拡大した断面図を示し、図５の（Ｂ）に模式的な拡大された一部断面図を示す入れ子１２０（厚さ３．０ｍｍ）は、光学部品の光入射面を成形するために用いられ、部分安定化剤としてイットリア（Ｙ2Ｏ3）を含有した部分安定化ジルコニアセラミックス（部分安定化された酸化ジルコニウム，ＺｒＯ2）から成る入れ子１２０と、光学部品の光入射面を形成するために、キャビティ１１８に対向する入れ子１２０のキャビティ面１２１に形成され、凸凹部１２２Ａが設けられた金属層１２２から成る。尚、入れ子１２０の模式的な断面図を図５の（Ｃ）に示す。金属層１２２に設けられた凸凹部１２２Ａは、光学部品４０の光入射面４１に形成された凹凸部４２と相補的な形状を有する。
【０１０３】
金属層１２２は、電気メッキによって形成された厚さ５μｍのＮｉ層と、その上に形成された厚さ１００μｍのＮｉ化合物層（無電解メッキによって形成されたＮｉ−Ｐ層）の２層から成る。即ち、金属層１２２の厚さｔは１０５μｍである。尚、図面においては、金属層１２２を１層で表した。尚、キャビティ１１８に対向する入れ子１２０のキャビティ面１２１の表面粗さＲZは０．５μｍである。また、入れ子１２０と金属層１２２との間には、厚さ１０μｍのＴｉ−Ｃｕ−Ａｇ共晶組成物から成る活性金属膜１２４が形成されている。この活性金属膜１２４は、活性金属ソルダー法によって形成されている。
【０１０４】
第１の金型部１１０と第２の金型部１１３とを型締めした状態において被覆プレート１１１と対向する入れ子１２０の部分の表面には、表面が平坦な金属層１２２Ｂ（図６の（Ｂ）参照）が形成されている。尚、この金属層１２２Ｂは、金属層１２２と同時に形成され、金属層１２２Ｂの下には活性金属膜１２４が形成されている。
【０１０５】
具体的には、入れ子１２０を、ジルコニア（ＺｒＯ2）粉末及びＹ2Ｏ3粉末の混合品をプレス成形した後、焼成して作製した（図５の（Ｃ）の模式的な断面図参照）。その後、キャビティ１１８に対向する入れ子１２０のキャビティ面１２１及び被覆プレート１１１と対向する入れ子１２０の表面（表面１２０Ａと呼ぶ）に対してダイヤモンド砥石を用いた研磨及び仕上げを行ない、かかる表面１２１，１２０Ａの表面粗さＲZを０．５μｍとした。次に、入れ子１２０のキャビティ面１２１及び表面１２０Ａに、活性金属ソルダー法に基づき活性金属膜１２４を形成した。具体的には、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇ共晶組成物から成るペーストをこれらの表面１２１，１２０Ａに塗布し、真空中で約８００゜Ｃの高温で焼き付けることによって、活性金属膜１２４を形成した。その後、活性金属膜１２４が形成された部分以外の入れ子１２０の部分をマスキングして、電気メッキ法にて、ニッケル層を形成し、更にその上に無電解メッキ法にてＮｉ−Ｐ層を形成した。その後、Ｎｉ−Ｐ層に、凹凸部が形成されたダイヤモンドバイトを用いた機械加工を施し、金属層１２２に凸凹部１２２Ａを形成した。
【０１０６】
第２の入れ子１３０も、入れ子１２０と同様の構成、構造を有する。
【０１０７】
第１の金型部（可動金型部）１１０を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製し、切削加工を行い、入れ子装着部を設けた。表面１２０Ａ上に形成された金属層１２２Ｂを金属加工用の平面切削機を用いて切削した。そして、入れ子装着部に入れ子１２０を装着し、入れ子１２０の端面を被覆プレート１１１で被覆し、被覆プレート１１１をボルト１１６で第１の金型部１１０に固定した。
【０１０８】
また、第２の金型部（固定金型部）１１３を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製し、切削加工を行い、入れ子装着部を設けた。そして、入れ子装着部に第２の入れ子１３０を装着し、第２の入れ子１３０の端面を第２の被覆プレート１１４で被覆し、第２の被覆プレート１１４をボルト１１７で第２の金型部１１３に固定した。
【０１０９】
こうして得られた金型組立体を用いて、実施例１〜実施例４にて説明したと同様の方法で光学部品を射出成形することができる。
【０１１０】
また、入れ子のキャビティ面に、例えばプラズマＣＶＤ法に基づき、セラミックスを化学的気相成長させることで、光入射面の凹凸部を形成するために、キャビティに対向する入れ子の表面に凸凹部を配してもよい。尚、この場合には、通常、入れ子の表面に形成された凸凹部の高さ、ピッチは、不均一になる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１における光学部品の模式的な断面図、及び、模式的な斜視図である。
【図２】図２の（Ａ）は、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の流動方向と直角の方向に沿った金型組立体の模式的な端面図であり、図２の（Ｂ）は、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の流動方向に沿った金型組立体の模式的な端面図である。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１における入れ子及び金属層の模式的な斜視図である。
【図４】図４は、実施例１〜実施例４の実施に適した射出成形装置の概念図である。
【図５】図５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のそれぞれは、金型組立体の変形例の型締めした状態を示す模式的な断面図、入れ子の変形例の模式的な一部断面図、及び、入れ子の変形例の模式的な断面図である。
【図６】図６の（Ａ）及び（Ｂ）のそれぞれは、図５に示した金型組立体の変形例の型開きした状態を示す模式的な断面図、及び、入れ子の変形例の模式的な拡大された断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０，１１０・・・第１の金型部（可動金型部）、１１・・・入れ子取付け部材、１２，１５・・・係止部材、１３，１１３・・・第２の金型部（固定金型部）、１４・・・第２の入れ子取付け部材、１６，１７，１１６，１１７・・・ボルト、１８，１１８・・・キャビティ、１９・・・溶融樹脂射出部、１１１・・・被覆プレート、１１４・・・第２の被覆プレート、２０，１２０・・・入れ子、２１，１２１・・・入れ子のキャビティ面、２２，３２，１２２，１３２・・・金属層、１２２Ａ・・・凸凹部、１２４・・・活性金属膜、２３・・・溝部、３０，１３０・・・第２の入れ子、４０・・・光学部品、４１・・・光入射面（第１面）、４２・・・凹凸部、４３・・・第２面、４４・・・凹凸部、４５・・・第１側面、４６・・・第２側面、４７・・・第３側面、４８・・・第４側面、２００・・・射出シリンダー、２０１・・・スクリュー、２１０・・・固定プラテン、２１１・・・可動プラテン、２１２・・・タイバー、２１３・・・型締め用油圧シリンダー、２１４・・・油圧ピストン
【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５】
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【図６】
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