(57)【要約】      （修正有）【課題】芯部材が内部に収容されたプラスチック光学部材において、有機溶剤を塗布し、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒しても芯レンズのクラックの発生を抑制することができるプラスチック光学部材を提供する。【解決手段】芯部材１はポリカーボネートを含み、ポリカーボネートの粘度の平均分子量は２３０００以上３１０００以下であること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部材と、前記芯部材とは材質の異なる被覆プラスチックが前記芯部材の表裏面に被覆されたプラスチック光学部材において、
前記芯部材はポリカーボネートを含み、前記ポリカーボネートの粘度の平均分子量は２３０００以上３１０００以下であることを特徴とするプラスチック光学部材。
【請求項２】
前記被覆プラスチックはメタクリル酸メチルを含むことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学部材。
【請求項３】
前記被覆プラスチックは、紫外線の吸収特性を有する添加剤を含むことを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光学部材。
【請求項４】
前記紫外線の吸収特性を有する添加剤は、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物またはトリアジン系化合物を含むことを特徴とする請求項３記載のプラスチック光学部材。
【請求項５】
前記被覆プラスチックには、前記被覆プラスチックの重量に対して０．１重量部以上５重量部以下の前記添加剤が含まれることを特徴とする請求項３または４記載のプラスチック光学部材。
【請求項６】
前記芯部材の側面の一部分に形成されたリブを有することを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項記載のプラスチック光学部材。
【請求項７】
前記リブの厚みは、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のプラスチック光学部材。
【請求項８】
前記芯部材は、芯部と被覆部からなることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載のプラスチック光学部材。
【請求項９】
粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下のポリカーボネートを含む樹脂を用いて射出成形により芯部材を成形する工程と、
前記芯部材の表裏面に、溶融させた被覆プラスチックをリブを介して注入する工程と、を有することを特徴とするプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１０】
前記芯部材は、芯部と被覆部とを有し、
前記芯部は、粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下のポリカーボネートを含む樹脂を用いて射出成形により芯部を成形され、
前記被覆部は、前記芯部の表裏面に粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下のポリカーボネートを含む樹脂をリブを介して注入することによって成形されることを特徴とする請求項９記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の光学機器に使用されるプラスチック光学部材の特にファインダーレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、射出成形法を用いた厚肉の光学部材を製造する需要が高まっている。しかし光学部材の厚さが増加するに伴って、成形中に先に硬化する表面プラスチック層と遅れて硬化する内部プラスチック部との間の硬化収縮の差による応力の増加がみられる。そのことで光学部材内部に真空泡（ボイド）の発生や、内部応力の残留という問題点がある。また、このような厚肉の光学部材については、金型内における冷却時間が厚さの増加により急激に長くなるため、成形サイクルが著しく増大するという問題点もある。
【０００３】
そこでこのような問題点を解決するためにプラスチック製の芯レンズが内部に収容され、該芯レンズの表裏光学面に同時に被覆プラスチックで一体化するという発明が提案されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８‐１８７７９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
厚肉のプラスチック光学部材はプラスチック自身の吸湿による変形に考慮しなければならず、そのためには吸水率の低いプラスチックを用いる必要がある。しかし、射出成形に用いられる吸水率の低いプラスチックに表面硬度の高いプラスチックが無いのが現状である。よって、デジタルカメラにおいては表に露出する部分に用いる為の耐擦過性能を満足することができず、また、複写機等においても、製造時やメンテナンス時に厚肉のプラスチック光学部材に傷をつけてしまうことが懸念される。前記の特許文献１に記載の従来例においても、芯レンズと被覆プラスチックが同材質であるため、この課題は避けられない。そこで、吸水率は高いが表面硬度の高い材質を吸湿変形の少ない領域の厚みで芯レンズに被覆させることで課題の解決が見込まれる。
【０００６】
しかし、表に露出する部分に使用される光学部材においては、使用者が光学部材に付着した汚れを有機溶剤で拭取る事が想定される。その為、表に露出するプラスチック材質はもちろん、芯レンズの材質においても耐有機溶剤性の優れた材質を用いる必要がある。しかし、単純に耐有機溶剤性に優れた材質を用いても、その光学部材に有機溶剤を塗布し、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒してしまうと、芯レンズにクラックが生じてしまうことがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプラスチック光学部材は、芯部材と、前記芯部材とは材質の異なる被覆プラスチックが前記芯部材の表裏面に被覆されたプラスチック光学部材において、
前記芯部材はポリカーボネートを含み、前記ポリカーボネートの粘度の平均分子量は２３０００以上３１０００以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のプラスチック光学部材の製造方法は、粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下のポリカーボネートを含む樹脂を用いて射出成形により芯部材を成形する工程と、
前記芯部材の表裏面に、溶融させた被覆プラスチックをリブを介して注入する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプラスチック光学部材は、有機溶剤を塗布したプラスチック光学部材を、経年劣化を想定した恒温高湿試験環境に晒しても、芯レンズ（芯部材）のクラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施する形態に係るプラスチック部材の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）、他の実施形態の断面図（ｃ）
【図２】本発明の実施する形態に係る金型断面図（ａ）〜（ｄ）
【図３】本発明の実施例１に係るプラスチック部材の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）
【図４】本発明の実施例２に係るプラスチック部材の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）
【図５】本発明の実施例２に係る金型断面図（ａ）〜（ｆ）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明のプラスチック光学部材の一例を示した図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図を示す。図１（ｃ）は、図１（ｂ）とは異なる他の実施形態を示す図である。図中、１は芯レンズ（以降、芯部材と称する）、２は被覆プラスチック、３はプラスチック光学部材、４はプラスチック光学部材のリブ、５はリブ４の厚みを示す。リブは、芯部材１の側面の一部分に形成される。リブ４を、側面の一部分にだけ形成することで、被覆プラスチックを金型内で成形する際、リブが形成されていない側面を、金型に当接し、しっかり固定させることができる。２１１、２１２はプラスチック光学部材の光学面を示す。本発明は、図１に示された芯部材１の材質がポリカーボネートを含み、その粘度の平均分子量を２３０００以上３１０００以下とした。これにより、有機溶剤が塗布されたプラスチック光学部材３であっても、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒すことで生じる芯部材１のクラックの発生を抑制することができる。従来、光学部材用途として用いられるポリカーボネートの粘度の平均分子量は１５０００〜２１０００程度であった。これは分子量が低いものの方が成形時の流動性が良く、低い圧力で成形することが可能で有る為、高精度な光学面精度を得ることが出来ることによる。しかし、本実施形態のプラスチック光学部材にあっては、芯部材と被覆プラスチックとの収縮差や吸湿差による応力が生じやすい。特に有機溶剤が塗布されたプラスチック光学部材を、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒すことで芯部材にクラックが生じてしまう場合がある。これは、応力が生じた状態に有機溶剤塗布の刺激と恒温恒湿の刺激による応力解放力が分子間力を超えてしまうこと、及び芯部材に含まれるポリカーボネートの加水分解によって生じていることをつきとめた。そして、芯部材の分子量を上げることでその解決策を見出したものである。芯部材の分子量を上げることによる弊害として、高精度な光学面精度を得ることが難しくなることが考えられるが、芯部材の表面は被覆プラスチックに覆われる為、分子量が高い材質を用いても問題はない。分子量は２３０００以上３１０００以下が望ましい。これは、２３０００より小さいと、有機溶剤が塗布されたプラスチック光学部材を、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒すことで生じる芯部材のクラック抑制が望めない。また３１０００より大きい値であると成形がしづらくなる。この粘度の平均分子量は、ＪＩＳ Ｋ  ７２５２−４「プラスチック−サイズ排除クロマトグラフィーによる高分子の平均分子量及び分子量」に記載の測定方法により導出した値とする。
【００１２】
また芯部材１は、図１（ｃ）に示すように、芯部２７と芯部２７の表裏面に被覆部２８が形成された３層構造にすることも可能である。３１は芯部材１のリブであり、芯部２７の側面の一部分に形成される。リブ３１を、芯部２７の側面の一部分にだけ形成することで、被覆部２８を金型内で成形する際、リブ３１が形成されていない側面を、金型に当接し、しっかり固定させることができる。
【００１３】
また、３層構造にすると、優れた光学特性を維持しつつ、より厚いプラスチック光学部材を得ることが可能となる。より厚いプラスチック光学部材を一度に成形しようとすると、成形中に先に硬化する表面プラスチック層と遅れて硬化する内部プラスチック部との間の硬化収縮の差による応力が増加してしまう場合がある。これによって、光学部材内部に、応力の残留や、真空泡（ボイド）が発生し、光学特性に影響を与えてしまうことがある。また、金型内における冷却時間が厚さの増加により急激に長くなるため、成形サイクルが著しく増大してしまう。３層構造にすると、より厚いプラスチック光学部材であっても一度に成形する光学部材の厚さを薄くすることができるため、光学部材内部の、応力の残留や、真空泡（ボイド）の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
本実施形態は、少なくとも被覆部２８は、ポリカーボネートを含み、その粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下である材料を用いる。これにより、有機溶剤が塗布されたプラスチック光学部材３であっても、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒すことで生じる芯部材１のクラックの発生を抑制することができる。さらに、芯部２７と被覆部２８は同じ材料であることが好ましい。同じ材料であると、芯部２７と被覆部２８との界面での屈折が無くなり、芯部２７の光学面に要求される精度が緩和される為、成形サイクルを短縮することが出来る。
【００１５】
芯部材１の形状はメニスカスレンズ形状、両凸レンズ形状、両凹レンズ形状、平凸レンズ形状、平凹レンズ形状等特に限定されない。
【００１６】
光学面形状２１１、２１２は、球面、非球面、自由曲面等特に限定されない。
【００１７】
被覆プラスチック２は、シクロオレフィン樹脂等を用いることができるが、メタクリル酸メチルを含む樹脂を用いることがより好ましい。メタクリル酸メチルを含む樹脂を用いると、より表面の耐擦過性能に優れたプラスチック光学部材３を提供することができる。また、被覆プラスチックに紫外線の吸収特性を有する添加剤を少なくとも１種類以上添加することが好ましい。これにより、さらに紫外線特性に優れたプラスチック光学部材３を提供することができる。紫外線の吸収特性を有する添加剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、またはトリアジン系化合物を含むことが好ましいが、特に限定されるものではない。また添加量については、被覆プラスチック２の物性に影響を与えない量とし、被覆プラスチック２全体の重量に対して、０．１重量部以上５重量部以下が好ましい。
【００１８】
また、図２は本実施形態に係るプラスチック光学部材の製造方法を示す図であり、図２（ａ）〜（ｄ）はプラスチック光学部材を製造するための金型断面図である。図２（ａ）、（ｂ）において、１０は芯部材を射出成形するための芯部材用金型、１１は芯部材用金型１０の固定型、１２は芯部材用金型１０の可動型を示す。また図２（ｃ）、（ｄ）において、１３は被覆プラスチックを射出成形により被覆するための被覆プラスチック用金型、１４は被覆プラスチック用金型１３の固定型、１５は被覆プラスチック用金型１３の可動型を示す。また、１６は被覆プラスチック２のゲートを示す。本実施形態は、まず図２（ａ）に示す、芯部材用金型１０にて芯部材１を成形する。ポリカーボネートを含む溶融樹脂を芯部材用金型１０に注入し成形する。ポリカーボネートを含む溶融樹脂は、ポリカーボネートの他、紫外線吸収剤、離型剤を含んでいてもよい。ポリカーボネートを含む溶融樹脂の粘度の平均分子量は、２３０００以上３１０００以下とする。
【００１９】
次に得られた芯部材１を被覆プラスチック用金型１３の可動型１５にインサートする。この時、被覆プラスチック用金型には、芯部材１の表裏面に被覆される被覆プラスチック２、および芯部材の側面上に形成されるリブ４を成形するための空間が形成される。リブ４を成形するための空間は、芯部材１の側面の一部分にしか形成されない。よって、空間が形成されない側面は被覆プラスチック用金型１３に当接させることができる。よって、芯部材１を被覆プラスチック用金型１３内にしっかり固定することができる。そして、樹脂を空間に注入するための穴であるゲート１６が、リブ４を成形するための空間にあけられている。そして、溶融した被覆プラスチック材料２を、ゲート１６からリブ４を介して芯部材１の表裏面に形成された空間に同時に流入させる。リブ４を設けることにより、芯部材１の表面、裏面、別々に、溶融した被覆プラスチック２を流入させる為の流路（スプル、ランナー、ゲート）を設ける必要が無くなる。その結果、被覆プラスチック２を成形する際に使用する不図示の射出成形機のシリンダーを少なくすることができ、また金型構造も簡易となる。
【００２０】
リブの厚み５は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とする。リブの厚み５を０．５ｍｍより小さくしてしまうと、被覆プラスチック２を溶融させ金型に流し込む際の応力が大きくなり、ひけや残留応力の増大が懸念される。また、リブの厚み５を３ｍｍより大きくしてしまうと、被覆プラスチック２を成形する際に必要とする成形圧力が大きくなり、芯部材１に変形が生じることが懸念される。
【００２１】
以上述べてきた製造方法により製造されたプラスチック光学部材は、有機溶剤が塗布されても、経年劣化を想定した恒温恒湿試験環境に晒すことで生じる芯部材１のクラックの発生を抑制することができる。
【００２２】
（実施例１）
次に本発明の実施例１について説明する。
【００２３】
図３に実施例１の構成を示す。図３（ａ）は実施例１に係るプラスチック光学部材の平面図であり、図３（ｂ）は断面図である。図３（ａ）において、２０は、プラスチック光学部材の横最大外形寸法を示し、２１は、リブを含まない縦最大外形寸法を示す。ここでは横最大外形寸法２０を２０ｍｍ、縦最大外形寸法２１を１５ｍｍとした。また、２２は、リブ４の最大幅を示し、ここでは１８ｍｍとした。またリブ４の厚み５は１ｍｍとした。また図３（ｂ）において、２４は芯部材の中心厚み、２５、２６は被覆プラスチックの表裏それぞれの中心軸（光軸）上の厚みを示し、２４は１０ｍｍ、２５は１ｍｍ、２６は１ｍｍとした。
【００２４】
まず芯部材１の材料であるポリカーボネートを含む樹脂をペレット状態で複数種類準備した。準備したポリカーボネートを含む樹脂について粘度の平均分子量を測定した。粘度の平均分子量の測定は、成形前のペレットを用いて測定を行った。具体的な導出方法は、ＪＩＳ  Ｋ７２５２−４記載の方法で、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）の検出器に粘度検出器を用い、極限粘度を計測することで導出した。
粘度の平均分子量が２３０００であったポリカーボネートを実施例１−１の芯部材１の材料とした。
粘度の平均分子量が２４０００であったポリカーボネートを実施例１−２の芯部材１の材料とした。
粘度の平均分子量が２６０００であったポリカーボネートを実施例１−３の芯部材１の材料とした。
粘度の平均分子量が３１０００であったポリカーボネートを実施例１−４の芯部材１の材料とした。
粘度の平均分子量が１５０００であったポリカーボネートを比較例１−１の芯部材１の材料とした。
粘度の平均分子量が２００００であったポリカーボネートを比較例１−２の芯部材１の材料とした。
粘度の平均分子量が２１０００であったポリカーボネートを比較例１−３の芯部材１の材料とした。
【００２５】
次に被覆プラスチックを準備した。被覆プラスチックは、ポリメタクリル酸メチルを用いた。また、被覆プラスチック全体に対して紫外線の吸収特性を有する１．２−ヒドロキシ−５−メチル−１−ベンゾトリアゾールを１．０重量部となるように含有させた。
【００２６】
次に、プラスチック光学部材３を製造した。製造方法は、まず図２（ａ）、（ｂ）に示す芯部材用金型１０を用いて、準備したポリカーボネートを含む樹脂を溶融させて金型に注入することにより芯部材１を成形した。次に、図２（ｃ）に示すように被覆プラスチック用金型１３の可動側１５に芯部材１をインサートする。そして、ゲート４２から、リブ４を介して準備した被覆プラスチック２を溶融させて芯部材１の表裏面に形成された空間に同時に注入し固化させた。これにより、プラスチック光学部材３を得た。
【００２７】
得られたそれぞれのプラスチック光学部材３を有機溶剤に約１秒液浸させた後、常温にて乾燥後、温度６０℃、湿度９０％環境下に２００時間放置した後に、プラスチック光学部材３の外観を確認した。各実施例、比較例とも２０回ずつ行い、結果判定は１回でも発生した場合をＮＧとした。使用有機溶剤はイソヘキサン（８０％）とエタノール（１４％）の混合液（オリンパス社製レンズ拭取り溶剤  商品名ＥＥ６３１０）を用いた。本結果より、実施例１−１〜１−４において、クラックの発生を抑制することができた。つまり、芯部材１の材質に用いたポリカーボネートを含む材料の粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下において、芯部材１に発生するクラックの発生を抑制できる事が判った。
【００２８】
表１に今回実験を行った結果を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
（実施例２）
次に実施例２について説明する。
【００３１】
図４、５に本発明の実施例２の構成を示す。図４（ａ）は実施例２に係るプラスチック光学部材の平面図であり、図４（ｂ）は断面図である。図４（ａ）において、２０は、プラスチック光学部材の横最大外形寸法を示し、２１は、リブを含まない縦最大外形寸法を示す。ここでは横最大外形寸法２０を２０ｍｍ、縦最大外形寸法２１を１５ｍｍとした。また、２２はリブ４の最大幅を示し、１８ｍｍとした。またリブ４の厚み５は１ｍｍとした。また図４（ｂ）において、２４は芯部材の中心厚み、２５、２６は被覆プラスチックの表裏それぞれの中心軸（光軸）上の厚みを示し、２４は１０ｍｍ、２５は１ｍｍ、２６は１ｍｍとした。また、図４（ｂ）において、２７は芯部材１を構成する芯部を示し、２８は芯部の表裏に被覆される被覆部を示す。また、２９、３０は被覆部２８の表裏それぞれの中心軸（光軸）上の厚みであり、２９は１ｍｍ、３０は１ｍｍとした。また３１は芯部材１に形成されたリブ、３２はリブ３１の最大幅を示し、３ｍｍとした。また３３はリブ３１の厚みを示し、１ｍｍとした。
【００３２】
本実施例２では芯部２７と被覆部２８は同じ材料であるポリカーボネートを含む樹脂を用いた。
【００３３】
まず芯部２７、被覆部２８の材料であるポリカーボネートを含む樹脂を複数準備した。
粘度の平均分子量が２３０００であったポリカーボネートを実施例２−１の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
粘度の平均分子量が２４０００であったポリカーボネートを実施例２−２の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
粘度の平均分子量が２６０００であったポリカーボネートを実施例２−３の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
粘度の平均分子量が３１０００であったポリカーボネートを実施例２−４の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
粘度の平均分子量が１５０００であったポリカーボネートを比較例２−１の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
粘度の平均分子量が２００００であったポリカーボネートを比較例２−２の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
粘度の平均分子量が２１０００であったポリカーボネートを比較例２−３の芯部２７、被覆部２８の材料とした。
【００３４】
次に被覆プラスチックを準備した。被覆プラスチックは、ポリメタクリル酸メチルを用いた。また、被覆プラスチック全体に対して紫外線の吸収特性を有する１．２−ヒドロキシ−５−メチル−１−ベンゾトリアゾールを１．０重量部となるように含有させた。
【００３５】
次に、プラスチック光学部材３を製造した。
【００３６】
図５は実施例２に係るプラスチック光学部材を製造する金型断面図である。図５（ａ）（ｂ）は、３４は芯部２７を成形する金型である。図５（ｃ）、（ｄ）において、３５は芯部の表裏面の空間にリブ３１を介して材料を注入して被覆部２８を成形する被覆部用金型である。３６は被覆部用金型３５の固定型、３７は被覆部用金型３５の可動型、３８は被覆部を形成する材料を空間に注入するためのリブ３１にあけられたゲートである。図５（ｅ）、（ｆ）において、３９は被覆プラスチック用金型、４０は被覆プラスチック用金型３９の固定型、４１は被覆プラスチック用金型３９の可動型を示す。また、４２は被覆プラスチック２のゲートを示す。これらの金型を用いてプラスチック光学部材を製造した。製造方法は、まず図５（ａ）、（ｂ）に示す芯部用金型３７を用いて、準備したポリカーボネートを含む樹脂を溶融させて金型に注入することにより芯部２７を成形した。次に、図５（ｃ）、（ｄ）に示す被覆部用金型３５の可動型３７に芯部２７をインサートした。そして準備したポリカーボネートを含む樹脂を溶融させてゲート３８からリブ３１を介して被覆部を形成するための空間に樹脂を注入することにより被覆部２８を成形し、芯部材１を成形した。そして図５（ｅ）、（ｆ）に示す被覆プラスチック用金型３９の可動型４１に芯部材１をインサートする。そして、ゲート４２から、リブ４を介して準備した被覆プラスチック２を溶融させて芯部材１の表裏面に形成された空間に同時に注入し固化させた。これにより、プラスチック光学部材３を得た。
【００３７】
得られたそれぞれのプラスチック光学部材３を有機溶剤に約１秒液浸させた後、常温にて乾燥後、温度６０℃、湿度９０％環境下に２００時間放置した後に、プラスチック光学部材３の外観を目視により確認した。各実施例、比較例とも２０回ずつ行い、結果判定は１回でも発生した場合をＮＧとした。使用有機溶剤はイソヘキサン（８０％）とエタノール（１４％）の混合液（オリンパス社製レンズ拭取り溶剤  商品名ＥＥ６３１０）を用いた。本結果より、実施例１−１〜１−４において、クラックの発生を抑制することができた。つまり、芯部材１の材質に用いたポリカーボネートを含む材料の粘度の平均分子量が２３０００以上３１０００以下において、芯部材１に発生するクラックの発生を抑制できる事が判った。
【００３８】
表２に今回実験を行った結果を示す。
【００３９】
【表２】
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【符号の説明】
【００４０】
１  芯部材
２  被覆プラスチック
３  プラスチック光学部材
４  リブ
５  リブ厚み
１０  芯部材用金型
１３  被覆プラスチック用金型
【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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