(57)【要約】【課題】成形品の形状及び重量を高精度に安定して提供可能で、特に、加熱流動性が低い樹脂を用いて成形することも可能とする加圧成形装置及び加圧成形方法ならびにその成形品を提供すること。【解決手段】対向する２つのプレス駒１１，１３と、該プレス駒１１，１３との間で成形用キャビティを形成する外駒１５と、キャビティと外駒外部とを連通して外駒１５に設けられる少なくとも１つの連通口１７と、該連通口１７の閉鎖手段とを備える加圧成形装置により、２つのプレス駒１１，１３間の押圧力により、キャビティと外部とを連通して外駒１５に設けられる少なくとも１つの連通口１７から不要となった樹脂材料が押し出され、２つのプレス駒１１，１３がキャビティ寸法位置に到達した時点で、連通口閉鎖手段により閉鎖することで、投入された樹脂材料にキャビティで設定されている寸法を正確に与える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料の加圧成形装置であって、
対向する２つのプレス駒と、該プレス駒との間で成形用キャビティを形成する外駒と、前記キャビティと外駒外部とを連通して前記外駒に設けられる少なくとも１つの連通口と、該連通口の閉鎖手段とを備えることを特徴とする加圧成形装置。
【請求項２】
前記閉鎖手段が、前記キャビティの寸法に対応した外駒での連通口位置であり、対向する２つのプレス駒の圧縮過程での前記キャビティ寸法の位置で前記プレス駒が連通口を閉鎖する請求項１記載の加圧成形装置。
【請求項３】
前記閉鎖手段が、前記キャビティを維持しつつ前記連通口を前記プレス駒位置に移動可能の前記外駒と、前記連通口を閉鎖する前記プレス駒とから成る請求項１記載の加圧成形装置。
【請求項４】
少なくとも前記外駒の外周に配置されて前記キャビティ内の樹脂材料を加熱可能の加熱手段を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の加圧成形装置。
【請求項５】
樹脂材料の加圧成形方法であって、
プレス駒対の内の重力方向下側プレス駒と外駒により出来た空間にキャビティに対応する量を越える樹脂材料を投入する工程と、プレス駒対によるキャビティ形成過程で樹脂材料を加圧しながら過剰な樹脂材料を外駒に設けた連通口を通して溢れさせる加圧行程と、樹脂材料がキャビティの寸法となる位置で連通口を閉鎖手段により閉じる形状決定工程と、を有する加圧成形方法。
【請求項６】
少なくとも前記加圧工程以降に於いて加熱手段により加熱を実施し、前記形状決定工程で所定圧力を維持しつつ樹脂材料をキャビティ寸法とし、形状決定工程後にプレス駒対の位置を一定に保持することによって金型の形状を転写させる形状固定行程を備える請求項５記載の加圧成形方法。
【請求項７】
前記樹脂材料がナノコンポジット樹脂を含む請求項５又は６記載の加圧成形方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項記載の加圧成形方法により成形された成形品。
【請求項９】
請求項８記載の成形品であって、前記成形が光学部材である成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧成形装置及び加圧成形方法ならびに成形品に関し、特に、加熱流動性が低い樹脂を成形することができる加圧成形装置及び加圧成形方法ならびに成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯カメラやＤＶＤ，ＣＤ，ＭＯドライブといった光情報記録機器の高性能化、小型化、低コスト化に伴って、これら記録機器に用いられる光学レンズやフィルタ等の光学部材に対しても、優れた材料や工程の開発が強く望まれている。
【０００３】
プラスチックレンズは、ガラスなどの無機材料に比べ軽量で割れにくく、様々な形状に加工でき、また、ガラス製レンズよりもコスト面で有利となるため、眼鏡レンズのみならず、上記の光学部材としても急速に普及しつつある。これに伴い、レンズを小型・薄肉化するために素材自体を高屈折率化することや、光学屈折率を熱膨張や温度変化に対して安定化させること、更には、量産するに当たって、均一の寸法と重量、光学特性を歩留まり良く生産できる体制等が求められるようになっている。
【０００４】
プラスチック樹脂からレンズを大量生産する場合には、大きく分けて、射出成形と加圧成形が利用されている。射出成形では、十分な加熱流動性を備える樹脂が使用され、金型内空間の隅々まで行き渡らせることで、均一の寸法と重量、光学特性を比較的容易に得ることができる。一方、加熱流動性が比較的低い樹脂を使用する場合、金型内空間に十分に行き渡らせづらいので、安定した光学特性を与えられない。そこで、加圧成形が提案されているが、やはり、微細構造には対応しきれていない。
【０００５】
このような、加熱流動性が比較的低い樹脂の中で、光学屈折率を向上させ、熱膨張率や光学屈折率の温度変化を抑える材料として、プラスチック樹脂中に金属酸化物微粒子などの無機微粒子を均一に分散させたナノコンポジット樹脂が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３４３３８７号公報
【特許文献２】特開平７−１３３１１９号公報
【特許文献３】特開平８−１９５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加熱流動性が低いナノコンポジット樹脂に対して、加圧成形型の金型に投入する前に、予めある程度の形を与えることが提案されているが（例えば、特許文献１参照）、工程が増え、しかも、予めある程度の形を与えるためには、その成形品となる前に正確な計量が必要となる。特に、光情報記録機器の小型化に伴い、例えば、近年急激な需要の増加が激しい、携帯電話用レンズの場合、直径6mm、レンズ厚1mmのレンズでは中心厚精度を±0.001mmの精度で成形する場合、成形時に投入する材料の重量は概ね±０．１ｍｇ以下の精度であり、これを満たす提案はなされていない。
【０００７】
更に、加熱流動性の悪い材料の成形方法として、粉末を加熱プレスする方法も知られている(特許文献２)。しかし、例えば、小型撮像レンズの場合、上述のように重量精度を０．１ｍｇ以下で計量することが必要であるが、それが示されていない。粉体を高精度に充填する方法として、粉を升に多量に入れた後、加圧してすり切るといった、方法が知られているが(特許文献３)、こうした粉体状態での体積計量では目的精度を満たせない。一方、０．１ｍｇ精度を重量で計量(秤量)すると、非常に時間がかかりかつ設備が高額なため、大量生産にはなじまない。しかも粉体の性質によってはそもそも秤量できないため材料物性に制約がある、といった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、成形品の形状及び重量を高精度に安定して提供可能で、特に、加熱流動性が低い樹脂を用いて成形することも可能とする加圧成形装置及び加圧成形方法ならびにその成形品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記光学部材成形方法によって達成される。
（１）  樹脂材料の加圧成形装置であって、対向する２つのプレス駒と、該プレス駒との間で成形用キャビティを形成する外駒と、前記キャビティと外駒外部とを連通して前記外駒に設けられる少なくとも１つの連通口と、該連通口の閉鎖手段とを備えることを特徴とする加圧成形装置。
【００１０】
上記の加圧成形装置によれば、対向する２つのプレス駒と外駒とにより設定されるキャビティに対して、２つのプレス駒間の押圧力により、キャビティと外部とを連通して外駒に設けられる少なくとも１つの連通口から不要となった樹脂材料が押し出され、２つのプレス駒がキャビティ寸法位置に到達した時点で、連通口閉鎖手段により閉鎖することで、投入された樹脂材料にキャビティで設定されている寸法を正確に与えることができる。この連通口の大きさはキャビティ内の圧力が投入される樹脂の要求程度に対して十分に高く維持できる程度の大きさであり、投入される樹脂の温度・粘度と相関を有する。
【００１１】
（２）  前記閉鎖手段が、前記キャビティの寸法に対応した外駒での連通口位置であり、対向する２つのプレス駒の圧縮過程での前記キャビティ寸法の位置で前記プレス駒が連通口を閉鎖する上記（１）記載の加圧成形装置。
【００１２】
上記の加圧成形装置によれば、閉鎖手段がキャビティの寸法に対応した外駒での連通口位置である構成により、前記プレス駒の加圧移動の過程で連通口が閉鎖されるタイミングが、キャビティ寸法の位置に前記プレス駒が到達するタイミングであり、連通口閉鎖のための特別な部材を配置することなく、キャビティ寸法として位置設定された連通口から押し出されている樹脂材料を切断するので、正確なキャビティ寸法を樹脂材料に提供すると同時に余分の樹脂材料を排出することができる。
【００１３】
（３）  前記閉鎖手段が、前記キャビティを維持しつつ前記連通口を前記プレス駒位置に移動可能の前記外駒と、前記連通口を閉鎖する前記プレス駒とから成る上記（１）記載の加圧成形装置。
【００１４】
上記の加圧成形装置の構成によれば、閉鎖手段が、キャビティを維持しつつ連通口をプレス駒位置方向へ移動可能としている外駒と、この移動により連通口を閉鎖するプレス駒とから成る構成であり、前記プレス駒をキャビティ位置まで圧縮移動して、キャビティ位置に到達と同時に、外駒がキャビティ寸法を維持しつつ、連通口をプレス駒位置方向へ移動することで、連通口のエッジとプレス駒とが協業して連通口から押し出されている樹脂材料を切断する。これにより、キャビティ寸法を維持しつつ、余分の樹脂材料を排出することができる。
【００１５】
（４）  少なくとも前記外駒の外周に配置されて前記キャビティ内の樹脂材料を加熱可能の加熱手段を備える（１）〜（３）のいずれか１項に記載の加圧成形装置。
【００１６】
上記の加圧成形装置の構成によれば、少なくとも外駒の外周に配置された加熱手段により、キャビティ内の樹脂材料を加熱することで、加熱圧縮成形を実施し、樹脂材料の可塑性を利用することで、より正確な樹脂材料寸法を実現することができる。加熱手段はプレス駒外周に配置することもできる。
【００１７】
（５）  樹脂材料の加圧成形方法であって、プレス駒対の内の重力方向下側プレス駒と外駒により出来た空間にキャビティに対応する量を越える樹脂材料を投入する工程と、プレス駒対によるキャビティ形成過程で樹脂材料を加圧しながら過剰な樹脂材料を外駒に設けた連通口を通して溢れさせる加圧行程と、樹脂材料がキャビティの寸法となる位置で連通口を閉鎖手段により閉じる形状決定工程と、を有する加圧成形方法。
【００１８】
上記の加圧成形方法によれば、重力方向上側のプレス駒でキャビティ用の空間を閉じる前にキャビティの所定量を越える樹脂材料を投入し、圧縮行程の過程で過剰な樹脂材料を外駒に設けた連通口へ溢れさせ、対向する２つのプレス駒と外駒とがキャビティ空間位置となったときに連通口を閉鎖手段により閉じることで、投入された樹脂材料に設定されたキャビティ寸法を正確に与えることができる。この連通口の大きさはキャビティ内の圧力が投入される樹脂の要求程度に対して十分に高く維持できる程度の大きさであり、投入される樹脂の温度・粘度と相関関係を有する。
【００１９】
（６）  少なくとも前記加圧工程以降に於いて加熱手段により加熱を実施し、前記形状決定工程で所定圧力を維持しつつ樹脂材料をキャビティ寸法とし、形状決定工程後にプレス駒対の位置を一定に保持することによって金型の形状を転写させる形状固定行程を備える上記（５）記載の加圧成形方法。
【００２０】
上記の加圧成形方法によれば、形状決定工程後にプレス駒対の位置を一定に保持することによって金型の形状を転写させる形状固定行程を備えることにより、樹脂材料の熱可塑性を利用して金型で設定された形状に隅々まで樹脂材料を行き渡らせた上で、その形状を維持し、より正確な形状を与えることができる。
【００２１】
（７）  前記樹脂材料がナノコンポジット樹脂を含む上記（５）又は（６）記載の加圧成形方法。
（８）  請求項５〜７のいずれか１項記載の加圧成形方法により成形された成形品。
（９）  請求項８記載の成形品であって、前記成形品が光学部材である成形品。
【００２２】
上記の加圧成形方法によれば、樹脂材料にナノコンポジット樹脂が含まれていることで、光学屈折率を向上させ、熱膨張率や光学屈折率の温度変化を抑えることのできる光学部材を提供することができる。そして、光学部材がレンズ基材であるので、高屈折率で優れた光学特性を有するレンズ基材を容易に作成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、成形品の形状及び重量を高精度に安定して提供可能で、特に、加熱流動性が低い樹脂を用いても光学特性の安定した光学部材を成形することができる加圧成形装置及び加圧成形方法ならびにその成形品を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る加圧成形方法を実施する加圧成形装置及び成形方法に好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００２５】
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第１の実施形態である加圧成形装置の概略構成と加圧成形方法の工程を模式的に示す断面図である。本実施形態では粉末状としたナノコンポジット樹脂を加熱圧縮することにより、成形品（光学部材）を得るものである。なお、ナノコンポジット粉体とは、熱可塑性樹脂中に平均粒子サイズが１〜３００ｎｍ、レンズの場合は１〜１５ｎｍの無機微粒子を分散させた材料であり、その詳細については後述する。
【００２６】
図１に示すように、加圧成形装置１００は、上駒１１及び下駒１３のプレス駒対と、外駒１５の３つの金型を有する。上駒１１及び下駒１３は、外駒１５に嵌入し、図示しない駆動装置によって互いに接近または離間する方向に相対移動自在となっている。下駒１３の上面には、成形品となる光学部材Ｓに略光学面形状面（最終面）Ｓａを転写するための鏡面仕上げされた光学機能転写面１３ａが形成されている。上駒１１、下駒１３及び外駒１５からなるキャビティと外駒１５外部とを連通する少なくとも１つの連通口１７が外駒１５に設けられている。また、上駒１１の下面には、光学部材Ｓへ略光学面形状面（最終面）Ｓｂを転写するための鏡面仕上げされた光学機能転写面１１ａが形成されている。また、光学機能転写面１３ａ、光学機能転写面１１ａにおける鏡面の精度は表面粗さＲａ３０ｎｍ以下である。下駒１３、上駒１１または外駒１５の少なくとも一方は、その周囲にコイル（図示せず）が取り巻かれており、高周波誘導加熱によって金型温度を、３０〜４００℃の範囲で導入する樹脂材料と成形品で特定される所定の温度に設定できる。
【００２７】
次に、加圧成形方法の工程を説明する。
図１（ａ）では、樹脂材料投入工程を示しており、上駒１１が外駒１５に嵌入される前に、下駒１３と外駒１５により出来た空間に、成形品寸法に対応するキャビティの内容量を越える量の樹脂材料Ｓ１を投入した状態を示している。本実施形態では、樹脂材料Ｓ１はナノコンポジット樹脂を粉体として供給されている。この後、上駒１１を外駒１５に嵌合し、上駒１１と下駒１３との間でのプレスを開始する。また、金型自体が高周波誘導によって加熱されているので、投入された樹脂材料Ｓ１は粉体状体のまま可塑化する。
【００２８】
次に、図１（ｂ）では加圧成形工程を示しており、上駒１１と下駒１３とのプレスによるキャビティ形成過程で樹脂材料Ｓ１を加圧しながら過剰な樹脂材料を外駒に設けた連通口１７を通して溢れ出させる。前述のように粉体状体で可塑化している樹脂材料Ｓ１は、この加圧により粉粒子同士に繋がりが発生して塊化樹脂Ｓ２となる。ナノコンポジット樹脂の場合、加熱流動性が低いため自重で流れ出すことはなく、適度な口径を連通口１７に与えることで、連通口１７付近でも粉粒子同士の繋がりが発生する。連通口１７へ溢れ押し出される余分樹脂Ｓ２ａは粉状態と不完全に塊化した状態とが入り交じっている。
【００２９】
図１（ｃ）では形状決定工程を示しており、塊化樹脂Ｓ２が成形品の寸法となるキャビティ位置で上駒１１の端部が連通口１７を閉鎖する。つまり、外駒１５における連通口１７の位置は、キャビティの寸法を決定している。連通口１７の閉鎖後はある程度の圧力を保ちつつ、冷却し、樹脂製品Ｓを取り出す。
【００３０】
このように、キャビティと外駒１５外部とを連通して外駒１５に設けられる少なくとも１つの連通口１７から不要となった樹脂材料Ｓ２ａが押し出され、２つのプレス駒である上駒１１，下駒１３がキャビティ寸法位置に到達した時点で、上駒１１の端部が連通口閉鎖手段として、連通口１７を閉鎖することで、投入された樹脂材料Ｓ１に対してキャビティで設定されている最終的な製品としての寸法を正確に与えることができる。このように、連通口閉鎖のための特別な部材を配置することなく、キャビティ寸法として位置設定された連通口から押し出されている樹脂材料を切断するので、正確なキャビティ寸法を樹脂材料に提供すると同時に余分の樹脂材料を排出することができる。この連通口の大きさはキャビティ内の圧力が投入される樹脂の要求程度に対して十分に高く維持できる程度の大きさであり、投入される樹脂の温度・粘度と相関を有する。
【００３１】
連通口１７の断面形状は、円形、多角形、星形など押し出し可能であれば、限定はない。そして、円形の場合、その断面積としては、粉体のナノコンポジット樹脂で光学レンズを成形する場合、φ０．０１〜φ３．０ｍｍ、望ましくはφ０．０５〜φ１．５ｍｍ、さらに望ましくはφ０．１〜φ１．０ｍｍである。この場合、径がφ０．１ｍｍ以下となって小さすぎると、粉が連通口１７へ逃げることができず、形状決定前の塊化樹脂Ｓ２内部に応力歪みが発生するなどして厚み精度が不足する。また、反対に径がφ３．０ｍｍ以上となって大きすぎると、連通口入り口近傍で樹脂材料に十分な圧力がかからなくなり、塊化が抑制される。
【００３２】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第２の実施形態である加圧成形装置の概略構成と加圧成形方法の工程を模式的に示す断面図である。ここで、加圧成形装置２００の連通口２１７の長手方向の形状としては、図１のように、断面形状を及び面積をそのまま伸ばした形態でも良いが、図２（ａ）では、キャビティ側の開口断面積を小さくしたくさび形の形状としている。このようなくさび形の場合、樹脂材料は押し出されやすくなり、逆に押し出しにくくするには、キャビティ側の断面積を大きくすれば良く、材料や目的などにより適宜に選択可能である。
【００３３】
以下、第２実施形態の加圧成形方法の工程を説明する。
図２（ａ）では、樹脂材料投入工程を示しており、図１（ａ）と同様の樹脂材料を使用し、構成としてもほぼ同様に、上駒２１１が外駒２１５に嵌入される前に、下駒２１３と外駒２１５により出来た空間に、成形品寸法に対応するキャビティの内容量を越える量の樹脂材料Ｓ１を投入した状態を示している。この後、上駒２１１を外駒２１５に嵌入し、上駒２１１と下駒２１３との間でのプレスを開始する。ここで、図１（ａ）と異なるのは、外駒２１５が上駒２１１と協働し、下駒２１３方向へ移動する構成である。外駒２１５は上駒２１１が外駒２１５に嵌入されると、外駒２１５に備えられた連通口２１７がキャビティ位置となるまで、同じ方向へ移動する。また、金型自体が高周波誘導によって加熱されているのも第１実施形態と同様である。
【００３４】
次に、図２（ｂ）では加圧成形工程を示しており、余分樹脂Ｓ２ａが粉状態と不完全に塊化した状態とが入り交じっている状態で連通口２１７から押し出されるのも第１実施形態と同様であるが、異なっている構成としては、連通口２１７の位置が成形品の寸法内位置となるまで外駒２１５が移動して停止し、その後上駒２１１のプレス移動は塊化樹脂Ｓ２が成形品の寸法となるまで行われる。つまり、この間外駒２１５は連通口２１７をキャビティ位置に停止させた閉鎖しない状態となる。
なお、外駒２１５の動きとしては、上駒２１１が塊化樹脂Ｓ２を成形品寸法とするプレス移動の完了停止後に開始する構成としても良い。
【００３５】
図２（ｃ）では形状決定工程を示しており、上駒２１１のプレス移動が塊化樹脂Ｓ２を成形品の寸法とするキャビティ位置まで至るとき、外駒２１５は上駒２１１方向へ移動し、連通口２１７を上駒２１１による閉鎖位置まで移動させ、連通口２１７内の余分樹脂Ｓ２ａをキャビティ内の樹脂から切断する。この連通口２１７の閉鎖後はある程度の圧力を保ちつつ、冷却し、樹脂製品Ｓを取り出す。
【００３６】
第１および第２実施形態では、説明の便宜上、連通口が１つの構成としているが、これに制約されることはなく、連通口を複数とする事ができる。
図３は、外駒に複数の連通口の設けた場合の構成を示す概略図である。プレス駒対は図示していない。
略円筒形状の外駒５５の内側面はプレス駒対の嵌入方向Ｘに延びるＤカット面５２と案内面形成面５４からなる。本実施形態ではＤカット部５２と案内面形成面５４とは３面づつ設けられている。各Ｄカット面５２には外駒５５の内側と外部とを繋ぐ連通口５７が合計３個設けられている。案内面形成面５４は、成形品がレンズである場合には組み立て時の案内面を提供し、また、Ｄカット面５２に連通口５７が設けられことで、連通口５７のバリ等が残っても組み立てに影響を与えることが無い。外駒５５は便宜上円筒形状としているが、その外側面において、これに拘束されること無く、どのような形状を与えても良い。また、連通口は何個設けても良いが、配置に偏りがあると応力のバランスが崩れ、多すぎると構造が複雑化する。
【００３７】
上記図１から図３の構成の加圧成形装置には、加熱手段を設けない構成とすることもできる。この場合、粉体による樹脂供給では、押し固める程度であり、連通口とプレス駒との協業は主にスリきり的な計量が中心となり、その後の硬化処理としては、光硬化などの利用が可能である。
また、ペレット（１粒から数粒）による供給でも可能であり、予め作成したプリフォーム樹脂を投入し、より正確な寸法と重量を提供する事もできる。
本実施形態では、樹脂材料Ｓ１はナノコンポジット樹脂の粉体として供給しているが、通常の熱流動性を備える樹脂の利用も可能である。
更に、上記実施形態では閉鎖手段には特別な部材を配置していないが、バルブゲート方式に採用されているような金属ピンなどで連通口を開閉動作する構成を与えることもできる。更に、余分樹脂Ｓ２ａを取り除くために、連通口の部分の外駒を分割可能とすることもできる。
【００３８】
ここで、プレス成形時のナノコンポジット樹脂の温度は、ガラス転移温度Ｔｇ〜Ｔｇ＋２５０℃の範囲が好ましく、Ｔｇ〜Ｔｇ＋２００℃がより好ましく、Ｔｇ＋２０℃〜Ｔｇ＋１５０℃がさらに好ましい。ナノコンポジット樹脂の温度が高いと冷却に時間がかかり生産性が低下するだけでなく、材料が熱により劣化して着色・透明性低下などの問題が発生する。逆に温度が低すぎるとプレスにより複屈折が発生し、レンズとしての品質が低下する。プレス成形時の加圧力は０．００５〜１００ｋｇ／ｍｍ2の範囲で行い、好ましくは０．０１〜５０ｋｇ／ｍｍ2、さらに好ましくは０．０５〜２５ｋｇ／ｍｍ2である。加圧速度は０．１〜１０００ｋｇ／ｓｅｃ、加圧時間は０．１〜９００ｓｅｃで、好ましくは０．５〜６００ｓｅｃ、さらに好ましくは１〜３００ｓｅｃである。
【００３９】
なお、ナノコンポジット樹脂投入時の金型温度はガラス転移温度Ｔｇより高くても低くても良いが、高くなっている方が、ナノコンポジット樹脂の加熱が短時間で済むため好ましい。また、冷却時にナノコンポジット樹脂の塊は収縮するので、この冷却進行度合いに合わせてプレスを行う方が金型形状（光学機能転写面１１ａ，１３ａ）をより高精度で転写できる。例えば、金型又はナノコンポジット樹脂の温度を検出し、この検出温度に応じてプレス速度を制御すればよい。
【００４０】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。また、本発明を適用可能な光学部材としては、各種レンズだけでなく、液晶ディスプレイなどの導光板、偏光フィルムや位相差フィルムなどの光学フィルム、などが挙げられる。
【００４１】
更に、工業的にレンズを製造する場合、容器を大量に並べて時間当たりのレンズ製造数を稼ぐことが考えられるが、光学機能転写面を提供する基部を金属等で大量に作ると光学研磨などがかさみコストがかかる。そこで、上駒・下駒の光学機能転写面部分をガラス製とすることで、光学面形状部分を研磨を省いて低コストで作ることができる。この場合、光学面形状をガラスモールドにより作成することができ、大量且つ低コストに成形装置を製造することができる。
【００４２】
また、上記実施形態ではプレス金型の加熱方法はコイルによる誘導過熱方式としたが、この他にも、ヒーターによる伝熱や、ハロゲンランプなどによる光加熱、などの方式で加熱を行っても良い。
【００４３】
〈ナノコンポジット素材〉
次に、本発明の光学部材に用いるナノコンポジット素材（無機微粒子が熱可塑性樹脂に結合されたナノコンポジット素材）について、以下に詳細に説明する。
【００４４】
［無機微粒子］
本発明に用いられる有機無機複合材料には、数平均粒子サイズが１〜１５ｎｍの無機微粒子としている。無機微粒子の数平均粒子サイズは、小さすぎると該微粒子を構成する物質固有の特性が変化する場合があり、逆に大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となり、有機無機複合材料の透明性が極端に低下する場合がある。従って、本発明における無機微粒子の数平均粒子サイズは１〜１５ｎｍにすることが必要であり、好ましくは２〜１３ｎｍであり、より好ましくは３〜１０ｎｍである。
【００４５】
本発明に用いられる無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子等が挙げられる。より具体的には、チタニア微粒子、酸化亜鉛微粒子、ジルコニア微粒子、酸化錫微粒子、硫化亜鉛微粒子等を挙げることができ、好ましくは、チタニア微粒子、ジルコニア微粒子、硫化亜鉛微粒子であり、より好ましくはチタニア微粒子、ジルコニア微粒子であるが、これらに限定されるものではない。本発明では、１種類の無機微粒子を用いてもよいし、複数種の無機微粒子を併用してもよい。
【００４６】
本発明に用いられる無機微粒子の波長５８９ｎｍにおける屈折率は、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることがより好ましく、２．００〜２．７０であることがさらに好ましい。屈折率が１．９０以上である無機微粒子を用いれば屈折率が１．６５より大きい有機無機複合材料を作成しやすくなり、屈折率が３．００以下の無機微粒子を用いれば透過率が８０％以上の有機無機複合材料を作成しやすい傾向がある。なお、本発明における屈折率は、アッベ屈折計（アタゴ社ＤＲ−Ｍ４）にて波長５８９ｎｍの光について２５℃で測定した値である。
【００４７】
［熱可塑性樹脂］
本発明で用いられる熱可塑性樹脂の構造には特に制限がなく、たとえば、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、ポリビニルエステル、ポリビニルカルバゾール、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリイミド、ポリエーテル、ポリチオエーテ、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等の公知の構造を有する樹脂を例示することができるが、本発明では少なくとも、高分子鎖末端、または側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する熱可塑性樹脂が特に好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、
【００４８】
（１）高分子鎖末端、または側鎖に下記から選ばれる官能基を有する熱可塑性樹脂
【００４９】
【化１】
2009096169.tif 000003
【００５０】
［Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。］、−ＳＯ3Ｈ、−ＯＳＯ3Ｈ、−ＣＯ2Ｈ、または−Ｓｉ（ＯＲ15）m1Ｒ163-m1［Ｒ15、Ｒ16はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、ｍ１は１〜３の整数を表す。］；
【００５１】
（２）疎水性セグメントおよび親水性セグメントで構成されるブロック共重合体；
が好ましい例として挙げられる。
以下、熱可塑性樹脂（１）について、詳細に説明する。
【００５２】
熱可塑性樹脂（１）
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）は、高分子鎖末端、側鎖に無機微粒子と化学結合を形成しうる官能基を有する。ここで、「化学結合」とは、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等が挙げられ、官能基が複数存在する場合は、それぞれ無機微粒子と異なる化学結合を形成しうるものであってもよい。化学結合を形成しうるか否かは、有機溶媒中において熱可塑性樹脂と無機微粒子とを混合したときに、熱可塑性樹脂の官能基が無機微粒子と化学結合を形成しうるか否かで判定する。熱可塑性樹脂の官能基は、そのすべてが無機微粒子と化学結合を形成していてもよいし、一部が無機微粒子と化学結合を形成していてもよい。
【００５３】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、下記一般式（１）で表される繰り返し単位を有するコポリマーであることが特に好ましい。このようなコポリマーは、下記一般式（２）で表わされるビニルモノマーを共重合することにより得ることができる。
【００５４】
一般式（１）
【００５５】
【化２】
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【００５６】
一般式（２）
【００５７】
【化３】
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【００５８】
一般式（１）および一般式（２）中、Ｒは、水素原子、ハロゲン原子またはメチル基を表し、Ｘは−ＣＯ2−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＯＣＯＮＨ−、−ＯＣＯＯ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、および、置換または無置換のアリーレン基からなる群より選ばれる２価の連結基を表し、より好ましくは−ＣＯ2−またはｐ−フェニレン基である。
【００５９】
Ｙは炭素数が１〜３０である２価の連結基を表す。炭素数は１〜２０が好ましく、２〜１０がより好ましく、２〜５がさらに好ましい。具体的には、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アリーレン基、アリーレンオキシ基、アリーレンオキシカルボニル基、およびこれらを組み合わせた基を挙げることができ、好ましくはアルキレン基である。
【００６０】
ｑは０〜１８の整数を表す。より好ましくは０〜１０の整数であり、さらに好ましくは０〜５の整数であり、特に好ましくは０〜１の整数である。
【００６１】
Ｚは、前記[化１]に示される官能基である。
【００６２】
以下に一般式（２）で表されるモノマーの具体例を挙げるが、本発明で用いることができるモノマーはこれらに限定されるものではない。
【００６３】
【化４】
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【００６４】
本発明において一般式（２）で表わされるモノマーと共重合可能な他の種類のモノマーとしては、Polymer Handbook 2nd ed.,J.Brandrup,Wiley lnterscience (1975) Chapter 2 Page 1〜483に記載のものを用いることができる。
【００６５】
具体的には、例えば、スチレン誘導体、１−ビニルナフタレン、２−ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、イタコン酸ジアルキル類、前記フマール酸のジアルキルエステル類またはモノアルキルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽和結合を１個有する化合物等を挙げることができる。
【００６６】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）の重量平均分子量は１，０００〜５００，０００であることが好ましく、３，０００〜３００，０００であることがさらに好ましく、１０，０００〜１００，０００であることが特に好ましい。前記熱可塑性樹脂（１）の重量平均分子量を５００，０００以下とすることにより、成形加工性が向上する傾向にあり、１，０００以上とすることにより力学強度が向上する傾向にある。
【００６７】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）において、無機微粒子と結合する上記官能基はポリマー鎖１本あたり平均０．１〜２０個であることが好ましく、０．５〜１０個であることがより好ましく、１〜５個であることが特に好ましい。前記官能基の含有量がポリマー鎖一本あたり平均２０個以下であれば、熱可塑性樹脂（１）が複数の無機微粒子に配位して溶液状態で高粘度化やゲル化が起こるのを防ぎやすい傾向がある。また、ポリマー鎖一本あたり平均官能基の数が０．１個以上であれば、無機微粒子を安定に分散させやすい傾向がある。
【００６８】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂（１）のガラス転移温度は８０℃〜４００℃であることが好ましく、１３０℃〜３８０℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が８０℃以上の樹脂を用いれば十分な耐熱性を有する光学部品が得られやすくなり、また、ガラス転移温度が４００℃以下の樹脂を用いれば成形加工が行いやすくなる傾向がある。
【００６９】
上記のように、本発明に係る光学部材の材料であるナノコンポジット素材は、特定の構造を有する単位構造を樹脂中にもたせることにより、無機微粒子が分散している有機無機複合材料の高屈折性と高透明性を損なうことなく、成形金型からの離型性を向上させることができる。
【００７０】
上記の材料によれば、優れた離型性と高屈折性と透明性とを併せ持つ有機無機複合材料、およびそれを含んで構成される、高精度と高透明性と高屈折性とを併せ持つ光学部材が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第１の実施形態である加圧成形装置の概略構成と加圧成形方法の工程を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第２の実施形態である加圧成形装置の概略構成と加圧成形方法の工程を模式的に示す断面図である。
【図３】外駒に複数の連通口の設けた場合の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１         上駒
１３         下駒
１５         外駒
１７         連通口
１１ａ       光学適用形状面
１３ａ       光学適用形状面
Ｓ           成形品である光学部材
Ｓ１         樹脂材料
Ｓ２         塊化樹脂
Ｓ２ａ       余分樹脂
１００       加圧成形装置
Ｘ           プレス駒嵌入方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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