(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水状態のポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体の群から選択される１種または２種以上の樹脂からなる吸水性高分子樹脂を成形型に入れ、該成形型の形状が付与された該吸水性高分子樹脂を前記成形型内で室温にて放置または加熱して第１のゲル状物を得る工程と、内面に任意形状の加工が施された成形型内に水を注入し、前記第１のゲル状物を該成形型内に配置して、前記第１のゲル状物を吸水膨潤させて、成形型の形状に沿わせる工程と、前記成形型内で形状を付与された第１のゲル状物を室温にて放置して放水させて、前記成形型の形状が付与された第２のゲル状物を形成する工程と、該第２のゲル状物を離型した後、室温にて放置または加熱して相似的に収縮させる工程とを備えたことを特徴とする体積変化樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
吸水状態のポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体の群から選択される１種または２種以上の樹脂からなる吸水性高分子樹脂を容器に入れる工程と、該吸水性高分子樹脂を室温にて放置または加熱して第１のゲル状物を形成する工程と、内部に任意形状の表面加工が施された物品を配置した成形型内に水を注入し、前記第１のゲル状物を該成形型内に配置して、前記第１のゲル状物を吸水膨潤させて、前記物品と成形型の形状に沿わせる工程と、前記成形型内で形状を付与された第１のゲル状物を室温にて放置して放水させて、前記成形型の形状が付与された第２のゲル状物を形成する工程と、該第２のゲル状物を離型した後、室温にて放置または加熱して相似的に収縮させる工程とを備えたことを特徴とする体積変化樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
吸水状態のポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体の群から選択される１種または２種以上の樹脂からなる吸水性高分子樹脂を、パターン成形した第１の成形型に入れ、放水により該パターンが付与されたゲル状物とした後、該ゲル状物を離型した後、室温にて放置または加熱して相似的に収縮させて体積変化樹脂成形体を得、該体積変化樹脂成形体を第２の成形型内に配置し、該成形型に樹脂を流し込んで前記相似的に収縮したパターンを前記樹脂に転写することを特徴とする微細パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸水性高分子樹脂を含む体積変化樹脂成形体の製造方法、微細パターンの形成方に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光部品、例えば、数十μｍ以下の一定間隔をおいて、多数条の溝などを有する光学素子を得るには、微細加工を必要とする。この光学素子を形成するには、光の損失の問題から、高精度の加工が要求される。
【０００３】
一方、吸水性高分子樹脂が吸水して体積が増加する現象と、吸水状態の吸水性高分子樹脂が放水して体積が減少する現象を利用して、吸水性高分子樹脂を含んだ材料を成形することにより、成形体を得る方法が知られている。
【０００４】
吸水性高分子樹脂を用いた成形体を成形する方法としては、以下のようなものがある。
例えば、特開平８−７３７５７号公報には、吸水状態の吸水性高分子樹脂と、無機質粉末と、水溶性接着剤粉末とからなる混合物を、セメントや石膏のように水を加えて硬化する水硬性材料に混合した後、加熱して、吸水性高分子樹脂に含まれている水を蒸発放出させ、この水と水硬性材料とからなる水和物を形成して、混合物を硬化し、軽量成形体を成形する方法が提案されている。
【０００５】
特開平１０−３３０１４５号公報には、セメントを主成分とする水硬性材料を型に流し込んで成形する注型成形法において、水硬性材料中に水溶性の材料で被覆した吸水性高分子樹脂と水との混合物を型に注入して、建築材料として用いられる無機硬化体を成形する方法が提案されている。
この成形方法は、吸水性高分子樹脂が水を吸収して、無機硬化体が短時間で離型することを可能としている。
【０００６】
特開平１０−１６７８５６号公報には、水膨潤性吸水性樹脂の微粒子に水を吸わせてゲル化し、このゲルとセラミックス粉末を混合して成形して成形体とし、この成形体を焼成して、多孔質セラミックスを成形する方法が提案されている。この成形方法では、水膨潤性吸水性樹脂微粒子が、成形体中に独立した粒子状で点在し、成形体の焼成後、吸水した水膨潤性吸水性樹脂微粒子があった部分が独立気孔をなし、多孔質セラミックスが得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、数十μｍ以下の微細加工を行なう場合、従来の機械加工では、光学素子を形成するのは非常に困難であった。したがって、このような微細加工を行なう場合、専用の加工装置が必要となり、非常に膨大な費用が掛かる上に、加工時間が長くなるという問題があった。また、このようなことから、光学素子の大面積化も困難であった。
また、光の波長領域付近の１×１０-1μｍ〜数μｍ程度の微細加工法は、現在検討されているが、これ以下の領域の微細加工は、事実上存在しない。
【０００８】
また、吸水性高分子樹脂を用いた成形体を形成する方法では、吸水性高分子樹脂あるいは吸水性高分子樹脂と高分子化合物からなる成形体は、ゲル状であり、体積変化（膨潤増大）するが、その体積変化率（収縮率）は小さかった。また、上記の成形方法は、吸水性高分子樹脂を用いて、成形体に気孔を作製することによる軽量化を目的とするものであった。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、型取りや成型加工が容易で、微細加工を可能とする、吸水性高分子樹脂を含む体積変化率の大きい体積変化樹脂成形体およびその製造方法、微細パターンの形成方法、これらを用いて製造された光学素子を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、吸水状態のポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体の群から選択される１種または２種以上の樹脂からなる吸水性高分子樹脂を成形型に入れ、該成形型の形状が付与された該吸水性高分子樹脂を前記成形型内で室温にて放置または加熱して第１のゲル状物を得る工程と、内面に任意形状の加工が施された成形型内に水を注入し、前記第１のゲル状物を該成形型内に配置して、前記第１のゲル状物を吸水膨潤させて、成形型の形状に沿わせる工程と、前記成形型内で形状を付与された第１のゲル状物を室温にて放置して放水させて、前記成形型の形状が付与された第２のゲル状物を形成する工程と、該第２のゲル状物を離型した後、室温にて放置または加熱して相似的に収縮させる工程とを備えた体積変化樹脂成形体の製造方法によって解決できる。
【００１１】
前記課題は、吸水状態のポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体の群から選択される１種または２種以上の樹脂からなる吸水性高分子樹脂を容器に入れる工程と、該吸水性高分子樹脂を室温にて放置または加熱して第１のゲル状物を形成する工程と、内部に任意形状の表面加工が施された物品を配置した成形型内に水を注入し、前記第１のゲル状物を該成形型内に配置して、前記第１のゲル状物を吸水膨潤させて、前記物品と成形型の形状に沿わせる工程と、前記成形型内で形状を付与された第１のゲル状物を室温にて放置して放水させて、前記成形型の形状が付与された第２のゲル状物を形成する工程と、該第２のゲル状物を離型した後、室温にて放置または加熱して相似的に収縮させる工程とを備えた体積変化樹脂成形体の製造方法によって解決できる。
【００１２】
また、前記課題は、吸水状態のポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体の群から選択される１種または２種以上の樹脂からなる吸水性高分子樹脂を、パターン成形した第１の成形型に入れ、放水により該パターンが付与されたゲル状物とした後、該ゲル状物を離型した後、室温にて放置または加熱して相似的に収縮させて体積変化樹脂成形体を得、該体積変化樹脂成形体を第２の成形型内に配置し、該成形型に樹脂を流し込んで前記相似的に収縮したパターンを前記樹脂に転写する微細パターンの形成方法によって解決できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の体積変化樹脂成形体は、吸水状態の吸水性高分子樹脂を放水によりゲル状物とした後、このゲル状物を加熱して相似的に収縮させて得られたものである。
【００１５】
本発明で用いられる吸水性高分子樹脂としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体、これらの２種以上で構成される混合物、側鎖に親水性基を有する化学合成により得られたもの、主鎖に親水性基を有する化学合成により得られたものなどが挙げられる。
これらの中でも、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムとポリマレイン酸ナトリウムの共重合体、これらの２種以上で構成される混合物が好ましく用いられる。
【００１６】
側鎖に親水性基を有する化学合成により得られた吸水性高分子樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリ（Ｎ−アルキル）アクリルアミド、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ポリビニルメチルエーテルなどのナトリウム塩などのノニオン系樹脂、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、ポリ（イソブチレン−マレイン酸）、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパン−スルホン酸）、ポリ（メタアクリロイロキシプロパンスルホン酸）、ポリビニルホスホン酸などのナトリウム塩などのアニオン系樹脂、ポリメタクリロイロキシエチル四級化アンモニウムクロリドのナトリウム塩、Ｎ，Ｎ´−ジメチル−Ｎ−（３−アクリルアミドプロピル）−Ｎ−（カルボキシルメチル）アンモニウム塩などのカチオン系樹脂などが挙げられる。
【００１７】
主鎖に親水性基を有する化学合成により得られた吸水性高分子樹脂としては、ポリエチレングリコール、ポリジオキソランなどのナトリウム塩などのノニオン系樹脂、ポリエチレンイミンなどのナトリウム塩などのカチオン系樹脂などが挙げられる。
なお、本発明で用いられる吸水性高分子樹脂として、各種高分子樹脂のナトリウム塩を例示したが、本発明で用いられる吸水性高分子樹脂はこれらに制限されるものではなく、ナトリウム塩以外の塩も用いられる。また、部分的に塩とならず、酸（H+）が残存していても、収縮状態で形状保持できれば使用可能である。
【００１８】
本発明で用いられる吸水性高分子樹脂の重量平均分子量は、１０００以上が好ましく、より好ましくは１００万以上、さらに好ましくは５００万以上である。吸水性高分子樹脂の重量平均分子量が上記範囲内であれば、この吸水性高分子樹脂は吸水状態であっても、形状保持性に優れている。したがって、吸水状態の吸水性高分子樹脂に、数十μｍ以下の一定間隔をおいて、多数条の溝が形成された微細な光学素子パターンを転写しても、この光学素子パターンが崩壊することなく、そのまま保持される。
【００１９】
本発明で用いられる吸水性高分子樹脂の粒径は、水への溶解性の点で小さいほどよく、体積変化樹脂成形体に施される微細加工の大きさ程度が好ましく、より好ましくは微細加工の大きさの１／１０程度であるが、最終的に水への溶解が達成される大きさであればよい。
また、本発明で用いられる吸水性高分子樹脂は、吸水状態の体積が、乾燥状態の１００〜１０００％程度膨張するものが好ましい。
【００２０】
また、本発明で用いられる吸水性高分子樹脂は、エポキシ主剤、エポキシ主剤および硬化剤などからなる架橋剤が添加されていてもよい。
エポキシ主剤としては、無溶剤タイプの親水性エポキシ剤などが好ましく用いられる。
硬化剤としては、無溶剤タイプで、室温での反応性が遅く、加熱により硬化する変性アミン硬化剤などが好ましく用いられる。
架橋剤を添加すれば、体積変化樹脂成形体の硬化が促進され、硬化時間が短縮されるので好ましい。
【００２１】
本発明の体積変化樹脂成形体は、流動性がなくなり、形状保持性が付与された状態で放置されると、水を放出して相似的に収縮する。また、本発明の体積変化樹脂成形体は、水を吸収または放出することにより、可逆的に体積が増加、減少する。
また、本発明の体積変化樹脂成形体は、吸水性高分子樹脂と水とからなり、多成分で構成されるものではない。したがって、本発明の体積変化樹脂成形体は、吸水性高分子樹脂と水とが均一に混合された均質な成形体である。
また、このような体積変化樹脂成形体は、いかなる物品の形状も高精度に転写することができるから、１μｍ以下の微細加工に好適に用いられる。
【００２２】
次に、図１および図２を用いて、本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法およびこれを用いた光学素子の製造方法の第１の例を説明する。
まず、上述の吸水性高分子樹脂を粉砕機にかけて、粒径１００μｍ以下の微粒子とする。
次に、任意の容器内に吸水性高分子樹脂と水を入れて、両者を攪拌、混合し、吸水性高分子樹脂を膨潤させて、吸水状態の吸水性高分子樹脂を作製する。このとき、水５００ｍｌに対して、吸水性高分子樹脂を１〜５０ｇ添加する。
次に、図１（ａ）に示すように、表面に多数の微細な光学素子パターンを有するレンズ１などの光学素子を成形型２内の底部に載置し、レンズ１の外形を完全に包囲するように、成形型２内に吸水状態の吸水性高分子樹脂３を流し込む。
次に、この状態で吸水性高分子樹脂３を１２時間以上放置するか、または、吸水性高分子樹脂３を成形型２ごと乾燥機内に静置して、４０〜６０℃で、６時間以上乾燥し、図１（ｂ）に示すように、吸水性高分子樹脂３の体積を減少させて、レンズ１の外形形状が、そのまま転写されたゲル状物である体積変化樹脂成形体４を得る。
次に、図１（ｃ）に示すように、ゲル状物である体積変化樹脂成形体４を成形型２から離型する。
次に、ゲル状物である体積変化樹脂成形体４を、ポリ四フッ化エチレンなどの疎水性かつ離型性のよい材料からなる板上に載置し、１２〜２４時間放置するか、または、この板上に載置したゲル状物である体積変化樹脂成形体４を乾燥機内に静置して、４０〜６０℃で、１２時間乾燥する。すると、ゲル状物である体積変化樹脂成形体４から水が蒸発し、ゲル状物である体積変化樹脂成形体４の体積が相似的に収縮し、図１（ｄ）に示すように、レンズ１の外形形状を相似的に収縮した体積変化樹脂成形体５を得る。このとき、体積変化樹脂成形体５の体積は、ゲル状物である体積変化樹脂成形体４の体積の０．１〜０．７倍となる。
【００２３】
次に、図２（ａ）に示すように、体積変化樹脂成形体５を成形型６内の底部に載置し、体積変化樹脂成形体５の外形を完全に包囲するように、成形型６内にレンズを形成する紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などの樹脂７を流し込み、この樹脂７を硬化させる。ここで用いられる紫外線硬化型樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、熱硬化型樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
次に、硬化した樹脂７を成形型６から離型する。
次に、離型した樹脂７の余分な部分を除去して、レンズ１の外形形状、すなわち、光学素子パターンを相似的に収縮したプラスチックレンズ８を得る。
【００２４】
上記一連の工程を繰り返し行なうことにより、レンズ１を相似的に収縮した、任意の大きさの体積変化樹脂成形体５およびプラスチックレンズ８を得ることができる。例えば、レンズ１の表面に一定間隔をおいて、多数条の溝を形成しておけば、上記一連の工程を繰り返すことにより、任意の形状、間隔、深さの微細な溝（光学素子パターン）を有する体積変化樹脂成形体５およびプラスチックレンズ８を容易に形成することができる。
【００２５】
次に、図３および図４を用いて、本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法およびこれを用いた光学素子の製造方法の第２の例を説明する。
まず、上述の吸水性高分子樹脂を粉砕機にかけて、粒径１００μｍ以下の微粒子とする。
次に、任意の容器１０内に吸水性高分子樹脂と水を入れて、両者を攪拌、混合し、吸水性高分子樹脂を膨潤させて、図３（ａ）に示すように、吸水状態の吸水性高分子樹脂１１を作製する。このとき、水５００ｍｌに対して、吸水性高分子樹脂を１〜５０ｇ添加する。
次に、この状態で吸水性高分子樹脂１１を１２時間以上放置するか、または、吸水性高分子樹脂１１を容器１０ごと乾燥機内に静置して、４０〜６０℃で、６時間以上乾燥し、図３（ｂ）に示すように、吸水性高分子樹脂１１の体積を減少させて、非流動性の第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体シート１２を得る。
次に、図３（ｃ）に示すように、あらかじめレンズなどの光学素子の外形形状を型取りしたシリコン樹脂などからなる成形型１３内に水１４を注入し、この水１４を覆うように、第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体シート１２を成形型１３内に配置し、このままの状態で４〜５時間放置する。このとき、水０．２ｍｌに対して、第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体シート１２を０．１〜１ｇ程度の割合で用いる。
【００２６】
次に、図４（ａ）に示すように、前段の状態で４〜５時間放置された第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体シート１２が、水１４を吸収して膨潤し、成形型１３内の形状が、そのまま転写された第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５を得る。
次に、図４（ｂ）に示すように、第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５を成形型１３から離型して、体積変化樹脂成形体１５を、ポリ四フッ化エチレンなどの疎水性かつ離型性のよい材料からなる板１６上に載置する。
次に、第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５を、板１６上に載置した状態で、１２〜２４時間放置するか、または、この板上に載置した第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５を乾燥機内に静置して、４０〜６０℃で、１２時間乾燥する。すると、体積変化樹脂成形体１５から水が蒸発し、第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５の体積が相似的に収縮し、図４（ｃ）に示すように、成形型１３内の形状を相似的に収縮した外形形状を有する体積変化樹脂成形体１７を得る。このとき、体積変化樹脂成形体１７の体積は、第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５の体積の０．１〜０．７倍となる。
次に、図４（ｄ）に示すように、体積変化樹脂成形体１７を成形型１８内の底部に載置し、体積変化樹脂成形体１７の外形を完全に包囲するように、成形型１８内にレンズを形成する紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などの樹脂１９を流し込み、この樹脂１９を硬化させる。
次に、硬化した樹脂１９を成形型１８から離型する。
次に、離型した樹脂１９の余分な部分を除去して、成形型１３内に転写されたレンズの外形形状、すなわち、光学素子パターンを相似的に収縮したプラスチックレンズ２０を得る。
【００２７】
上記一連の工程を繰り返し行なうことにより、成形型１３内に転写されたレンズを相似的に収縮した、任意の大きさの体積変化樹脂成形体１７およびプラスチックレンズ２０を得ることができる。例えば、レンズの表面に一定間隔をおいて、多数条の溝を形成しておけば、上記一連の工程を繰り返すことにより、任意の形状、間隔、深さの微細な溝（回折パターン）を有する体積変化樹脂成形体１７およびプラスチックレンズ２０を容易に形成することができる。
また、この例の体積変化樹脂成形体の製造方法によれば、第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体シート１２を水で膨潤させれば、成形型１３内の形状が転写された第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体１５を容易に得ることができる。
【００２８】
また、本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法において、吸水性高分子樹脂に水を加えて攪拌する工程に先だって、吸水性高分子樹脂または水に消泡剤を添加してもよい。
ここで、消泡剤は、体積変化樹脂成形体の発泡を防止するために用いられる。本発明の体積変化樹脂成形体は、微細加工を目的とする成形型を形成するために用いられるから、寸法精度が高くなければならない。体積変化樹脂成形体内に気泡ができると、体積変化樹脂成形体を体積収縮させたときに、気泡の部分は収縮せずに残留する。このような気泡が残留していると、体積変化樹脂成形体が収縮するときにむらが生じ、結果として、体積変化樹脂成形体に歪みが生じ、寸法精度が低下する。したがって、形成時に消泡剤を添加することにより、体積変化樹脂成形体内に気泡ができることを防止することが好ましい。
【００２９】
また、本発明の体積変化樹脂成形体を用いて製造される光学素子は、この光学素子の原形となったレンズの形状および光学素子パターンを相似的に収縮したものである。また、本発明の体積変化樹脂成形体を用いれば、得られる光学素子は、高い寸法精度で形成されたものとなる。
また、光学素子の原形となったレンズがプラスチックレンズであっても、ガラスレンズであっても、本発明の光学素子を製造する際に、本発明の体積変化樹脂成形体を適用可能である。
また、本発明の体積変化樹脂成形体およびその製造方法は、光学素子に限らず、回転センサなどに用いられる歯車やスイッチ素子などのマイクロマシンなどにも応用することができる。
【００３０】
以下、具体的な実施例を示して本発明の効果を明らかにする。
（実施例１）
まず、ポリアクリル酸ナトリウム系の吸水性高分子樹脂（商品名：ＰＧＧ．Ｎｏ．１００−ＩＨＦ、スマートゲルジャパン社製）を粉砕機にかけて、粒径を１００μｍ以下にした。
次に、吸水性高分子樹脂５重量部を容器内に入れ、ここに精製水５００重量部を加えて、攪拌機を用いて均一になるまで充分に攪拌し、吸水性高分子樹脂の水溶液を得た。得られた吸水性高分子樹脂の水溶液は、流動性のあるゲル状水溶液であった。
次に、角度４５°、５２．８μｍピッチで一定間隔に形成された多数条の溝からなる光学素子パターンを有するレンズを、容積５００ｍｌの容器内の底部に載置し、このレンズの外形を完全に包囲するように、容器内に上記の吸水性高分子樹脂の水溶液を流し込んだ。
次に、容器に入れたままの状態で、吸水性高分子樹脂の水溶液を室温で１週間放置し、体積を充分に減少させて、ゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ａ）を得た。
次に、このゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ａ）を容器内から取り出して、レンズと分離させた。このゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ａ）の表面には、レンズの光学素子パターンが、そのまま転写されていた。
次に、このゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ａ）を疎水性かつ離型性のよい材料からなる板に載置して、このままの状態で乾燥機内に入れ、温度８０℃で、８時間加熱したところ、ゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ａ）の体積が相似的に収縮したシート状の体積変化樹脂成形体（Ｂ）を得た。
次に、シート状の体積変化樹脂成形体（Ｂ）を容器内の底部に載置し、このシート状の体積変化樹脂成形体（Ｂ）の外形を完全に包囲するように、容器内にアクリル系樹脂（商品名：アクリシラップ、長瀬カラーケミカル社製）を流し込んで、室温で１２時間放置し、アクリル系樹脂を硬化させて、光学素子の前駆体を得た。
次に、この光学素子の前駆体を容器内から取り出して、余分な部分を除去して、光学素子を得た。
次に、光学素子の表面写真および断面写真を、電子顕微鏡を用いて撮影し、光学素子の形状を観察した。
その結果、得られた光学素子の形状は、その原形となったレンズが相似的に収縮した形状をなしていることが確認された。すなわち、得られた光学素子には、原形となったレンズの光学素子パターンを相似的に収縮した光学素子パターンが形成されていた。
【００３１】
（実施例２）
まず、ポリアクリル酸ナトリウム系の吸水性高分子樹脂（商品名：ＰＧＧ．Ｎｏ．１００−ＩＨＦ、スマートゲルジャパン社製）を粉砕機にかけて、粒径を１００μｍ以下にした。
次に、吸水性高分子樹脂５０重量部を容器内に入れ、ここに精製水５００重量部を加えて、攪拌機を用いて均一になるまで充分に攪拌し、吸水性高分子樹脂の水溶液を得た。得られた吸水性高分子樹脂の水溶液は、流動性のあるゲル状水溶液であった。
次に、吸水性高分子樹脂の水溶液を容器ごと、乾燥機に入れ、温度７０℃で、流動性が消失するまで水を除去し、体積を充分に減少させて、第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｃ）を得た。
次に、０．３ｍｍピッチで一定間隔に形成された多数状の鋸歯状の溝からなる光学素子パターンを有するレンズを、容器内の底部に載置し、このレンズの光学素子パターンを完全に覆うように、容器内に精製水を流し込んだ。
次に、精製水を覆うように上記の第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｃ）を容器内に配置し、室温で３〜６時間放置したところ、第１のゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｃ）は水を吸収して膨潤し、上記レンズの形状が、そのまま転写された第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｄ）を得た。
次に、第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｄ）を疎水性かつ離型性のよい材料からなる板に載置して、このままの状態で乾燥機内に入れ、温度９０℃で、６〜９時間放置したところ、第２のゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｄ）の体積が相似的に収縮したシート状の体積変化樹脂成形体（Ｅ）を得た。このとき、収縮率は４０％であった。
次に、シート状の体積変化樹脂成形体（Ｅ）を容器内の底部に載置し、このシート状の体積変化樹脂成形体（Ｅ）の外形を完全に包囲するように、容器内にシリコン型取り材（商品名：ＫＥ１３００、信越シリコン社製）を流し込んで硬化し、シート状の体積変化樹脂成形体（Ｅ）の形状がそのまま転写された、シリコン型を得た。
次に、シリコン型を容器内の底部に載置し、このシリコン型の外形を完全に包囲するように、容器内にアクリル系樹脂（商品名：アクリシラップ、長瀬カラーケミカル社製）を流し込んで、室温で１２時間放置し、アクリル系樹脂を硬化させて、光学素子の前駆体を得た。
次に、この光学素子の前駆体を容器内から取り出して、余分な部分を除去して、光学素子を得た。
次に、光学素子の表面写真および断面写真を、電子顕微鏡を用いて撮影し、光学素子の形状を観察した。
その結果、得られた光学素子の形状は、その原形となったレンズが相似的に収縮した形状をなしており、原形となったレンズの光学素子パターンを相似的に収縮した光学素子パターンが形成されていた。
【００３２】
（実施例３）
実施例１で得られた光学素子を原形のレンズとして、実施例１と同様な操作を繰り返し行なって、光学素子を得た。
得られた光学素子の表面写真および断面写真を、電子顕微鏡を用いて撮影し、光学素子の形状を観察した。その結果、得られた光学素子の形状は、その原形となった実施例１で得られた光学素子が相似的に収縮した形状をなしており、実施例１で得られた光学素子の光学素子パターンを相似的に収縮した光学素子パターンが形成されていた。このとき、収縮率は４４％であった。
【００３３】
（実施例４）
まず、ポリアクリル酸ナトリウム系の吸水性高分子樹脂（Ｆ）（商品名：ＰＧＧ．Ｎｏ．１００−ＩＨＦ、スマートゲルジャパン社製）、ポリマレイン酸ナトリウム系の吸水性高分子樹脂（Ｇ）（商品名：ＰＧＧ．Ｎｏ．１００−ＤＬ、スマートゲルジャパン社製）を粉砕機にかけて、粒径を１００μｍ以下にした。
次に、吸水性高分子樹脂（Ｆ）１重量部と吸水性高分子樹脂（Ｇ）２５重量部を容器内に入れ、ここに精製水５００重量部を加えて、攪拌機を用いて均一になるまで充分に攪拌し、吸水性高分子樹脂の水溶液を得た。得られた吸水性高分子樹脂の水溶液は、流動性のあるゲル状水溶液であった。
次に、０．３ｍｍピッチで一定間隔に形成された多数状の鋸歯状の溝からなる光学素子パターンを有するレンズを、容器内の底部に載置し、このレンズの光学素子パターンを完全に覆うように、容器内に上記の吸水性高分子樹脂の水溶液を流し込んだ。
次に、容器に入れたままの状態で、吸水性高分子樹脂の水溶液を乾燥機内に入れ、温度６０で、２４〜９６時間放置し、水を除去して体積を充分に減少させ、ゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｈ）を得た。
次に、このゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｈ）を容器内から取り出して、レンズと分離させた。このゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｈ）の表面には、レンズの光学素子パターンが、そのまま転写されていた。
次に、このゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｈ）を疎水性かつ離型性のよい材料からなる板に載置して、このままの状態で乾燥機内に入れ、温度８０℃で、１２時間加熱したところ、ゲル状物である体積変化樹脂成形体（Ｈ）の体積が相似的に収縮したシート状の体積変化樹脂成形体（Ｉ）を得た。
次に、シート状の体積変化樹脂成形体（Ｉ）を容器内の底部に載置し、このシート状の体積変化樹脂成形体（Ｉ）の外形を完全に包囲するように、容器内にアクリル系樹脂（商品名：アクリシラップ、長瀬カラーケミカル社製）を流し込んで、室温で１２時間放置し、アクリル系樹脂を硬化させて、光学素子の前駆体を得た。
次に、この光学素子の前駆体を容器内から取り出して、余分な部分を除去して、光学素子を得た。
次に、光学素子の表面写真および断面写真を、電子顕微鏡を用いて撮影し、光学素子の形状を観察した。
その結果、得られた光学素子の形状は、その原形となったレンズが相似的に収縮した形状をなしており、原形となったレンズの光学素子パターンを相似的に収縮した光学素子パターンが形成されていた。
【００３４】
（比較例１）
まず、アクリル酸塩（アクリル酸重合体部分ナトリウム塩）系の吸水性高分子樹脂（商品名：サンフレッシュＳＴ−５００Ｄ、三洋化成社製）を粉砕機にかけて、粒径を１００μｍ以下にした。
次に、吸水性高分子樹脂５ｇを容器内に入れ、ここに精製水５００ｍｌを加えて、攪拌機を用いて均一になるまで攪拌し、吸水性高分子樹脂の水溶液を得た。得られた吸水性高分子樹脂の水溶液は、流動性のあるゲル状水溶液であった。
（比較例２）
アクリル酸塩（アクリル酸重合体部分ナトリウム塩）系の吸水性高分子樹脂（商品名：サンフレッシュＳＴ−５００Ｄ、三洋化成社製）２５ｇを用いた以外は、比較例１と同様にして、吸水性高分子樹脂の水溶液を得た。
【００３５】
比較例１および２で得られた吸水性高分子樹脂の水溶液の入った容器を傾けると、これらの吸水性高分子樹脂の水溶液は次第に流動し、形状を保つことは不可能であった。
また、実施例１ないし４と同様に、容器内にレンズを載置し、比較例１および２で得られた吸水性高分子樹脂の水溶液を入れ、乾燥機で乾燥させて、水分を除去し、体積を減少させても、吸水性高分子樹脂が形状保持性を示すことはなく、レンズの光学素子パターンが転写されることはなかった。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の体積変化樹脂成形体は、吸水状態の吸水性高分子樹脂を放水によりゲル状物とした後、該ゲル状物を室温で放置または加熱して相似的に収縮させて得られたものであるから、流動性がなくなり、形状保持性が付与された状態で放置されると、水を放出して相似的に収縮する。また、本発明の体積変化樹脂成形体は、水を吸収または放出することにより、可逆的に体積が増加、減少する。さらに、本発明の体積変化樹脂成形体は、１μｍ以下の微細加工に好適に用いられる。
また、本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法によれば、レンズなどの光学素子を相似的に収縮した、寸法精度の高い体積変化樹脂成形体を容易に得ることができる。また、任意の形状、大きさの微細加工を容易に行なうことができ、製造工程を簡略化できるから、製造コストの削減をすることができる。
また、本発明の光学素子は、吸水状態の吸水性高分子樹脂を光学素子パターンの形成された第１の成形型に入れて、放水によりゲル状物とした後、該ゲル状物を加熱して相似的に収縮させて得られた体積変化樹脂成形体を第２の成形型内に配置し、該第２の成形型に紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂を流し込んで硬化し、該紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂に前記体積変化樹脂成形体の光学素子パターンを転写して得られたものであるから、光学素子の原形となったレンズなどの形状およびパターンを相似的に収縮したものとなる。また、光学素子は、高い寸法精度で形成されたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法の第1の例を示す断面図である。
【図２】  本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法の第1の例を示す断面図である。
【図３】  本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法の第２の例を示す断面図である。
【図４】  本発明の体積変化樹脂成形体の製造方法の第２の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・レンズ、２，６，１３，１８・・・成形型、３，１１・・・吸水性高分子樹脂、４，５，１５，１７・・・体積変化樹脂成形体、７，１９・・・樹脂、８，２０・・・プラスチックレンズ、１０・・・容器、１２・・・体積変化樹脂成形体シート、１４・・・水、１６・・・板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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