(57)【要約】【課題】従来の成形方法では、微細な回折構造を有する対物レンズを安定して成形することができなかった。【解決手段】青色レーザを用いた光ピックアップ装置に搭載され、表面に微細構造を有する対物レンズの製造方法であって、二酸化炭素の含浸率が０．５〜１．５ｗｔ％の樹脂材料を射出成形装置に供給する供給工程と、前記供給された樹脂材料を金型内に射出し、レンズ形状に成形する成形工程と、を備える。このような構成により、微細構造を有する対物レンズを安定して成形することができる。【選択図】図１
2012125926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色レーザを用いた光ピックアップ装置に搭載され、表面に微細構造を有する対物レンズの製造方法であって、
二酸化炭素の含浸率が０．５〜１．５ｗｔ％の樹脂材料を射出成形装置に供給する供給工程と、
前記供給された樹脂材料を金型内に射出し、レンズ形状に成形する成形工程と、
を備える、対物レンズの製造方法。
【請求項２】
前記対物レンズは、開口数が０．８５以上である、
請求項１に記載の対物レンズの製造方法。
【請求項３】
前記樹脂材料は、ヒンダードアミン化合物を含むシクロオレフィン系樹脂材料であり、
前記含浸率は、１．０〜１．５ｗｔ％である、
請求項１に記載の対物レンズの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂材料は、ヒンダードアミン化合物及び蛍光増白剤を含有したシクロオレフィン系樹脂材料であり、
前記含浸率は、０．５〜１．０ｗｔ％である、
請求項１に記載の対物レンズの製造方法。
【請求項５】
前記対物レンズは、前記微細構造が形成された光学面を備えており、
前記光学面の曲率半径が１．０ｍｍ以下である、
請求項１に記載の対物レンズの製造方法。
【請求項６】
前記微細構造が形成された面と光軸に垂直な線分とで規定される傾斜角が５５度以上である、
請求項１に記載の対物レンズの製造方法。
【請求項７】
前記微細構造は、ピッチが５μｍ以下の回折構造である、
請求項１に記載の対物レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズの製造方法に関し、特に熱可塑性樹脂の射出成形において、樹脂の金型キャビティへの充填を容易にし、金型表面状態を成形品表面に高度に転写する製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形法を用いて熱可塑性樹脂を成形する際、樹脂中に二酸化炭素を含浸させることで樹脂の流動性を高める技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、樹脂成形体Ｗの表層の全部又は一部に二酸化炭素を含浸させる含浸工程と、前記含浸工程において二酸化炭素が含浸された領域に、所定のパターンを有する金型を押し付けて、そのパターンを転写する転写工程と、を有し、前記含浸工程及び前記転写工程において、前記樹脂成形体Ｗの温度、前記樹脂成形体Ｗに含浸させる二酸化炭素の温度、又は前記金型の温度の少なくとも１つを、二酸化炭素を含浸させた後のガラス転移温度以上二酸化炭素を含浸する前のガラス転移温度未満にしていることを特徴とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３７０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
樹脂中に二酸化炭素等の炭酸ガスを含浸させる場合、成形品によって求められる寸法精度や表面の転写率等が異なるため、成形品に応じて炭酸ガスの含浸率等を調整する必要がある。特に、青色レーザを用いた光ピックアップ用対物レンズでは、表面の微細加工を高い精度で転写する必要がある。
【０００６】
しかし、特許文献１では、青色レーザを用いた光ピックアップ用対物レンズに関しては特に検討されていなかった。
【０００７】
そこで本発明は、光学面に微細構造が形成された対物レンズの転写性を向上させる製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の製造方法は、青色レーザを用いた光ピックアップ装置に搭載され、表面に微細構造を有する対物レンズの製造方法であって、二酸化炭素の含浸率が０．５〜１．５ｗｔ％の樹脂材料を射出成形装置に供給する供給工程と、前記供給された樹脂材料を金型内に射出し、レンズ形状に成形する成形工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、光学面に微細構造が形成された対物レンズの転写性を上げることができる。その結果、所望の光学特性を実現する対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る射出成形システムを示す概略構成図
【図２】（ａ）実施形態に係る対物レンズを示す概略図（ｂ）実施形態に係る対物レンズの部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本実施形態の射出成形システムを示す概略図である。本実施形態の射出成形システムは、成形装置１０と、混合装置２０と、含浸装置３０と、乾燥装置４０とで構成される。
【００１２】
乾燥装置４０は、樹脂ペレット５０を乾燥させるための装置である。含浸装置３０にて含浸材５１を作製する際には、樹脂ペレット５０はあらかじめ乾燥装置４０で乾燥される。
【００１３】
含浸装置３０は、樹脂ペレット５０に二酸化炭素等の炭酸ガスを含浸させる装置であり、炭酸ガスが貯蔵されたボンベ３１と、容器３２とを備える。含浸させる条件は、樹脂ペレット５０の種類、処理量、容器の温度、容器３２内の圧力等に応じて含浸処理にかかる時間を適宜設定できる。
【００１４】
混合装置２０は、樹脂ペレット５０と、樹脂ペレット５０に二酸化炭素が含浸された含浸材５１とを混合する装置である。混合装置２０にて、樹脂ペレット５０と含浸材５１が所定の分量に秤量され、混練される。所定量で混合された樹脂ペレット５０および含浸材５１は、低温保管部２２にて保管される。樹脂ペレット５０と含浸材５１とを混合することで、目的とする樹脂材料の含浸率に調整する。含浸率の好ましい範囲は、０．５〜１．５％である。樹脂材料がヒンダードアミン化合物を含むシクロオレフィン系樹脂材料の場合は、含浸率を１．０〜１．５％とするのが好ましい。また、樹脂材料がヒンダードアミン化合物および蛍光増白剤を含むシクロオレフィン系樹脂材料の場合は、含浸率を０．５〜１．０％とするのが好ましい。
【００１５】
混合装置２０で混合された樹脂ペレット５０および含浸材５１は、ホッパー１２を介して、シリンダー１３内に供給される。シリンダー１３内に供給される量は、供給制御部１１により制御される。具体的には、混合された樹脂ペレット５０および含浸材５１は、成形に必要な量が所定時間ごとにシリンダー１３に供給されるよう、供給制御部１１により制御される。樹脂ペレット５０および含浸材５１は、シリンダー１３の内部に設けられたスクリューにて計量、加熱混練、溶融された後、スクリュー先端のノズルと接続された成形金型１４内に射出される。成形金型１４を保圧、冷却することでレンズが成形される。その後、成形金型１４を開き、成形されたレンズが取り出される。
【００１６】
図２を用いて、本実施形態で成形される対物レンズについて説明する。対物レンズ１００は、波長４００ｎｍ近傍の光を光ディスクの情報記録面上に集光しスポットを形成する。対物レンズ１００の開口数（ＮＡ）は、０．８５以上である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように対物レンズ１００は、両凸形状であり、第１光学面１０１と第２光学面１０２を備える。第１光学面１０１には、ピッチが５μｍ以下の鋸歯形状の回折構造１０３が形成されている。この回折構造１０３は、鋸歯形状だけでなく、階段形状の回折構造であってもよい。また、鋸歯形状の回折構造と階段形状の回折構造が同一面上に形成され構成であってもよい。この階段形状は、位相段差形状やバイナリー形状と称されることもある。第１光学面１０１および第２光学面１０２は非球面形状である。第１光学面１０１における光軸近傍の曲率半径は、１．０ｍｍ以下である。このような、ピッチが５μｍ以下の微細構造や曲率半径が比較的小さな対物レンズであっても、上述した含浸率で成形することにより、金型の転写性を向上させることができる。その結果、所望の光学特性を実現する対物レンズを得ることができる。
【００１８】
また、対物レンズ１００は図２（ｂ）に示すように、第１光学面１０１と光軸Ｘに垂直な線分Ｌとで規定される傾斜角度θが５５°以上に設定されている。このように傾斜角度が大きな対物レンズであっても、上述した含浸率で成形することにより、金型の転写性を向上させることができる。その結果、所望の光学特性を得ることができる対物レンズを得ることができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００２０】
（実施例１−１）
本実施例では、対物レンズの樹脂材料として、ヒンダードアミン化合物を含むシクロオレフィン系樹脂材料である日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ３４０Ｒを用いた。本実施例では、二酸化炭素の含浸率が１ｗｔ％の樹脂材料を用いて、対物レンズの成形を行った。
【００２１】
本実施例の対物レンズの成形において、一回当たりの樹脂材料の使用量は約２ｇであり、一度の成形で４個のレンズが成形できる。まず、成形機１台の生産数に見合う樹脂の使用量に対応した樹脂ペレット５０を乾燥装置４０で乾燥させた。本実施例では成形回数１２０回分に相当する約２４０ｇの樹脂ペレット５０を金属性の受け皿に入れ、乾燥装置４０にて、１００℃で３時間放置して乾燥させた。その後、乾燥させた樹脂ペレット５０を含浸装置３０の容器内に入れ、ふたをして密閉し、ボンベ３１から二酸化炭素を容器３２内に供給した。本実施例では、２MPaで１２時間かけて二酸化炭素を樹脂ペレット５０内に含浸させた。このときの含浸率は２％であった。含浸率は、含浸後の樹脂材料の重量と含浸前の樹脂材料の重量との差分を求め、その差分を含浸後の樹脂材料の重量で割ることで求めた。
【００２２】
その後、含浸材５１を混合装置２０の混合部２１上部に設けた、投入口から全量を投入した。含浸率２ｗｔ％の含浸材５１と、バージン材である樹脂ペレット５０を混ぜて希釈混合して含浸率が1wt％となるようにした。混練後の樹脂材料は、混合装置下部の低温保管部２２に移して保管した。低温保管部２２は-5℃に保たれており、二酸化炭素が、含浸材５１から放出する速度を制御する効果がある。次に、低温保管部２２から搬送路を通して供給制御部１１へ一定量を搬送した。本実施例では、２４０ｇ全量を一度に搬送せず、６０ｇづつを４回に分けて搬送した。なお、搬送路から自動供給する方法以外に、低温保管部から手作業で容器に移して、供給制御部１１へ移しても良い。供給制御部１１に一旦保管された樹脂材料は、ホッパー１２を介して成形装置１０に一定量を供給される。しかし、ホッパー１２の温度が７０度程度になっているため、長時間含浸材５１を停留させると、二酸化炭素の放出が多くなり、所望の含浸率と違った状態になる。従ってその後射出成形して得られる対物レンズの形状転写状態が不良となってしまう。このため、供給制御部１１からホッパー１２に供給される樹脂材料は、成形装置１０のシリンダー１３で溶融する樹脂の許容量と同等分だけ供給する。具体的には、1回の成形で使用する樹脂材料２ｇとし、成形回数１０回分に相当する２０ｇの樹脂材料を供給した。そして、１０回の成形が終了する前に次の１０回分の量の樹脂材料をホッパー１２に供給した。ホッパー１２からシリンダー１３に移動した樹脂材料は、溶融状態となる。シリンダーは、外部にバンドヒーターが設置してあり、所望の温度に昇温が可能である。一旦溶融すると、シリンダー内では、二酸化炭素は超臨界状態となるため、含浸材の中から二酸化炭素は放出されず、一定の含浸率となる。本実施例では、シリンダー温度は、２６０度程度に設定した。ただし、シリンダー１３の先端部の温度は、溶融した樹脂材料がシリンダー１３の先端部からたれるのを防止するため、２４０度とした。そして、シリンダー１３で溶融された樹脂材料を、１２５度に温度管理された金型１４内に射出し、シリンダー１３からの保圧力で一定時間保持し、成形型１４を閉じた状態で４０ｓｅｃ間維持した。その後、成形型１４を開いて、成形品を取り出した。成形したレンズの性能を評価した結果、透過波面のトータル収差スペック４０ｍλ以下に対して２５ｍλであり、青色光の回折効率は６１％と所望の６０％を超える結果であり、光学特性を満足するものであった。
【００２３】
（実施例１−２）
含浸材の製造方法は、実施例１−１と同様にして行った。まず、含浸装置３０で含浸率２ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置で１．３ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率１．３ｗｔ％の樹脂材料を成形装置１０に供給して射出成形を行い、レンズを得た。成形された対物レンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均２０ｍλであり、回折効率６２％であり、良好な結果であった。
【００２４】
（実施例１−３）
含浸材の製造方法は、実施例１−１と同様にして行った。まず、含浸装置で含浸率２ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置２０で１．５ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率１．３ｗｔ％の樹脂材料を成形装置１０に供給して、射出成形を行い、レンズを得た。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均２３ｍλであり、回折効率は６４％であり、良好な結果であった。
【００２５】
（比較例１−１）
含浸材の製造方法は、実施例１−１と同様にして行った。まず、含浸装置２０で含浸率１ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置２０で０．８ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率０．８ｗｔ％の樹脂材料を成形装置１０に供給して、射出成形を行い、レンズを得た。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均２３ｍλで良好な結果だったが、回折効率は５７％であり所望の回折効率を得ることができなかった。回折構造の形状転写性と回折効率は相関があることがわかっている。含浸率０．８ｗｔ％のとき、溶融状態の樹脂材料は、Ｔｇ（カ゛ラス点移転温度）が樹脂材料の元の値とさほど変わらない状態であり、流動性も、二酸化炭素が含浸される前の樹脂材料とほとんど違いの無い流動性であった。そのため、レンズ表面の回折構造の先端部分に樹脂材料が十分入り込むことなく、冷却されたため、回折効率が悪かったと考えられる。
【００２６】
（比較例１−２）
含浸材の製造方法は、実施例１−１と同様にして行った。まず、含浸装置２０で含浸率２ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置２０で１．７ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率１．７ｗｔ％の樹脂材料を成形装置１０に供給して、射出成形を行い、レンズを得た。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均５０ｍλであり、回折効率５０％であった。含浸率１．７ｗｔ％のとき、溶融状態の樹脂材料中には、過剰に二酸化炭素が溶融している。そのため、射出、冷却工程において、余分な二酸化炭素がレンズ表面から成形型１４内に放出される過程で凝集し、発泡状態となってレンズ表面に残留してしまったため、レンズ性能が得られなかったと考えられる。
【００２７】
（実施例２−１）
本実施例では、対物レンズの樹脂材料として、ヒンダードアミン化合物および蛍光像増白材を含む樹脂材料である日本ゼオン製ＺＥＯＮＥＸ３５０Ｒを用いた点で実施例１−１と異なる。本実施例では、実施例１−１と同様の方法を用いて含浸率１．０ｗｔ％の樹脂材料を作成した。含浸率１．０ｗｔ％の樹脂材料を実施例１−１と同様の条件で成形した。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、良好な結果であった。
【００２８】
（実施例２−２）
含浸材の製造方法は、実施例２−１と同様にして行った。まず、含浸装置２０で含浸率１．０ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置３０で０．５ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率０．５ｗｔ％の樹脂材料を供給して、射出成形を行い、レンズを得た。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均２２ｍλであり、回折効率は６２％であり良好な結果であった。
【００２９】
（比較例２−１）
含浸材の製造方法は、実施例２−１と同様にして行った。まず、含浸装置２０で含浸率２．０ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置３０で１．５ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率０．５ｗｔ％の樹脂材料を供給して、射出成形を行い、レンズを得た。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均６０ｍλであり、回折効率６２％であった。含浸率が高いため、比較例１−２と同様に発泡現象が発生し、収差が不良となったと考えられる。
【００３０】
（比較例２−２）
含浸材の製造方法は、実施例２−１と同様にして行った。まず、含浸装置２０で含浸率１．０ｗｔ％の含浸材を作成し、その後、混合装置３０で０．４ｗｔ％に希釈した。そして、成形装置１０の供給制御部１１を介して含浸率０．４ｗｔ％の樹脂材料を供給して、射出成形を行い、レンズを得た。成形されたレンズの光学特性を調べたところ、透過波面収差は平均２５ｍλであり、回折効率５５％であった。含浸率が低いために比較例１−１と同様に、回折効率が不良となったと考えられる。
【００３１】
以上から、ヒンダードアミン化合物を含むシクロオレフィン系樹脂材料（ＺＥＯＮＥＸ３４０Ｒ）と、ヒンダードアミン化合物および蛍光増白剤を含むシクロオレフィン系樹脂材料（ＺＥＯＮＥＸ３５０Ｒ）とで二酸化炭素の含浸率の適正範囲が異なることがわかった。具体的には、ヒンダードアミン化合物を含むシクロオレフィン系樹脂材料（ＺＥＯＮＥＸ３４０Ｒ）では、含浸率が１．０〜１．５ｗｔ％の範囲であれば良好な光学特性を得ることがわかった。また、ヒンダードアミン化合物および蛍光増白剤を含むシクロオレフィン系樹脂材料（ＺＥＯＮＥＸ３５０Ｒ）では、含浸率が０．５〜１．０ｗｔ％の範囲であれば良好な光学特性を得ることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、樹脂の射出成形において、金型表面状態を成形品表面に高度に転写する製造法などに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  成形装置
１１  供給制御部
１２  ホッパー
１３  シリンダー
１４  成形金型
２０  混合装置
２１  混練部
２２  低温保管部
３０  含浸装置
３１  ボンベ
３２  容器
４０  乾燥装置
５０  樹脂ペレット
５１  含浸材
１００  対物レンズ
１０１  第１光学面
１０２  第２光学面
１０３  回折構造
【図１】
2012125926.tif 000003
【図２】
2012125926.tif 000004