無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物、光学素子及び無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法
【課題】透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保することができる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物、光学素子及び無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供すること。
【解決手段】光学素子として対物レンズ１５の製造に用いられる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物は、(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られる。
【解決手段】光学素子として対物レンズ１５の製造に用いられる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物は、(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子用途として用いられる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物と、この無機微粒子熱可塑性樹脂組成物を用いた光学素子と、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯやＣＤ、ＤＶＤといった光情報記録媒体（以下、単に媒体という。）に対して、情報の読み取りや記録を行うプレーヤー、レコーダー、ドライブといった情報機器には、光ピックアップ装置が備えられている。光ピックアップ装置には、光源から発した所定波長の光を媒体に照射させたり、媒体から反射された光を受光素子で受光させるためのレンズ等の光学素子が具備されている。
【０００３】
このような光学素子の材料としては、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体等のプラスチックが用いられている。
【０００４】
ここで、光学素子に適用されるプラスチック材料としては、ガラス材料と同様に光学的安定性を有することが求められている。それゆえ、例えば、環状オレフィンのようなプラスチック材料では、従来用いられてきたプラスチック材料であるＰＭＭＡに比べて吸水率が極めて低く、吸水による屈折率の変化が大幅に改善されている。しかしながら、屈折率の温度依存性については未だ解決されておらず、無機ガラスより一桁以上大きいのが現状であった。
【０００５】
そこで、このようなプラスチック材料の短所を改善するために、従来では、樹脂に対して無機微粒子等のフィラーを混合したフィラー充填樹脂組成物とすることで、剛性、耐熱性等の物性改良が行われている（特許文献１〜特許文献３参照）。そして、この場合、同時に透明性を確保する必要もあり、そのためにフィラー径を十分に小さくする検討もなされていた。
【特許文献１】特開平３−５７６１５号公報
【特許文献２】特開平１０−６００４８号公報
【特許文献３】特開２００５−１５４６６１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、特許文献１では、光学レンズ用の樹脂を成形する際に使用する射出成型機に用いられる鋼材の組成を規定するとともに、当該射出成型機に用いる樹脂中の異物量を規定して（０．５〜１．０μｍの異物が５．０×１０４個／ｇ以下）樹脂組成物を製造する方法が開示されているものの、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには不十分である。また、樹脂へのフィラー充填に関して特に記載されていない。
【０００７】
一方、特許文献２では、異物量の少ない環状オレフィン系重合体として、０．５μｍ以上の異物の含有量が３×１０４個／ｇ以下である環状オレフィン系重合体及びその製造方法が開示されているものの、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには不十分であり、また、特許文献１と同様、フィラー充填に関して特に記載されていない。
【０００８】
また、特許文献３では、熱可塑性樹脂に数平均粒子径が５０ｎｍ以下である無機微粒子を０．１〜３０重量％配合して分散させてなる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法が開示されており、当該製造方法は、無機微粒子、熱可塑性樹脂及び溶剤を含む分散液（１）を得る工程（I）と、分散液（１）を濾過する工程（II）と、分散液（１）から溶剤を除去する工程（III）とを含んでおり、工程（II）で、凝集粒子の除去を目的として１〜５０μｍの機械的フィルターを用いて無機微粒子含有熱可塑性樹脂溶液を濾過するものの、当該樹脂組成物の透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには未だ不十分であった。また、ここでいう凝集粒子とは、いわゆる欠陥粒子であり、無機微粒子と熱可塑性樹脂とを混合させる際に、均一に混合させることができずに生じてしまう無機微粒子の凝集物をさしており、熱可塑性樹脂の重合時に発生してしまうゲル状化物とは異なるものであると解される。
【０００９】
このように、特許文献１〜特許文献３の技術では、フィラーを充填させた際に、これら樹脂組成物等の透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには不十分であり、更なる改善が求められていた。
【００１０】
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保することができる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物、光学素子及び無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物であって、
(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物において、
前記無機微粒子が少なくとも酸化珪素を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物において、
請求項１又は請求項２に記載の異物が前記熱可塑性樹脂のゲル化分であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、光学素子であって、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物を用いて作成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する除去工程と、前記除去工程後の熱可塑性樹脂と、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子とを混合する混合工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明によれば、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下といった粒径の小さい無機微粒子を熱可塑性樹脂組成物中に均一に分散させることができ、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保された無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物、光学素子及び無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
本発明に係る無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物（以下、無機微粒子含有樹脂組成物という）は、(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られるものであり、少なくとも無機微粒子及び熱可塑性樹脂を含むものである。以下、この無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法について説明した後、この無機微粒子含有樹脂組成物が適用された光学素子について説明する。
【００１８】
（１）無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法
まず、無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法で使用される材料である熱可塑性樹脂及び無機微粒子について説明する。
【００１９】
（１．１）熱可塑性樹脂
本発明に係る熱可塑性樹脂としては、光学材料として一般的に用いられる透明の熱可塑性樹脂材料であれば特に制限はないが、光学素子としての加工性を考慮すると、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂であることが好ましく、特に好ましくは環状オレフィン樹脂であり、例えば、特開２００３−７３５５９号公報等に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表１に示す。
【表１】
【００２０】
また、これら熱可塑性樹脂は、寸法安定性の観点から吸水率が０．２質量％以下であることが好ましい。吸水率が０．２質量％以下の樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製）、サイトップ（旭硝子社製）等）、環状オレフィン樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン社製）、アートン（ＪＳＲ社製）、アペル（三井化学社製）、ＴＯＰＡＳ（ポリプラスチック社製）等）、インデン／スチレン系樹脂、ポリカーボネートなどが好適であるが、これらに限るものではない。
【００２１】
また、これら熱可塑性樹脂においては、粒子分散性の観点から酸変性されたものを含んでもよく、例えば極性基を持つ不飽和単量体をオレフィン系樹脂と共重合させる方法等公知の技術で作成されたものも好適に用いられる。
【００２２】
また、これらの樹脂と相溶性のある他の樹脂を併用することも好ましい。本発明内で用いられる相溶性とは任意の割合で分子状態に溶け合う完全相溶と任意の組成や温度等条件下で相溶する部分相溶の状態をいう。また、２成分以上樹脂を相溶化する場合、相溶化後の樹脂は各成分の物理的及び化学的性質の平均であるか、両者の最善の特性が示される物理的及び化学的性質を有する。例えば２種以上の樹脂を用いる場合、その吸水率は、個々の樹脂の吸水率の平均値にほぼ等しいと考えられ、その平均の吸水率が０．２％以下になればよい。
【００２３】
また、かかる熱可塑性樹脂には、その生成過程において形成された異物が通常含まれており、本発明者は、この異物の存在により樹脂材料中に均一に無機微粒子を分散しようとしても、該異物中には無機微粒子を分散することができず、そのため十分な光線透過率が得られないことを見出した。これは、無機フィラー等屈折率の異なる物質を、異物を含んだ熱可塑性樹脂中に分散させると、フィラーが均一に充填した部分とフィラーを充填することができない異物とが海島構造のようになるためであり、本発明者は、この異物を除去した熱可塑性樹脂に無機微粒子を分散させることにより樹脂組成物の透明性を向上させることが可能なことを見出して、本発明の完成に至った。すなわち、本発明に係る熱可塑性樹脂には、後述する除去工程が施されている。
【００２４】
ここで、熱可塑性樹脂中の異物について説明すると、本発明における熱可塑性樹脂中の異物とは、重合体と相溶化しない微小な不純物や残留している触媒及びゲル化物であり、本発明の目的、すなわち、剛性や耐熱性等の機能改善を実現するために意図的に熱可塑性樹脂中に充填される無機微粒子は異物に該当しない。
【００２５】
また、熱可塑性樹脂中の異物の量は、所望の光線透過率とするために熱可塑性樹脂１００重量部に対して５重量部以下が望ましく、ピックアップレンズ等に用いられる場合０．５重量部以下さらに好ましくは０．０５重量部以下である。
【００２６】
なお、熱可塑性樹脂中の異物量及び異物の粒径の測定に際しては、十分な量の溶媒を用いて溶解した熱可塑性樹脂溶液から遠心分離機で沈殿物を取り出す工程を数回行った後、取り出された沈殿物に対し、樹脂中に溶解しているその他の添加物を除去するためにアセトン及びメタノールで複数回洗浄を行ってから各測定に使用する。異物量は、洗浄後の沈殿物を乾燥させた後、測定を行い、異物の粒径は、洗浄後の沈殿物を溶液中に超音波分散機等を用いて分散させた後、粒度分布測定器（例えばParticle Sizing Systems社製AccuSizer 780）を用いて測定を行うものとする。
【００２７】
次に、除去工程について説明する。除去工程は、熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する工程であり、具体的には、熱可塑性樹脂を溶解させた溶液を（１）各種フィルター通すことにより異物除去する方法や、（２）遠心分離機を用いて分離する方法などをあげることができる。
【００２８】
（１）の方法では、フィルターの種類については特に制限はなく、機械フィルターや電荷的粒子除去フィルター等が好適に用いられる。機械フィルターの濾材についてはセルロース製の繊維材や、ガラス繊維製の無機材等が挙げられるが、耐溶媒性などからガラス繊維無機フィルターが好適に用いられる。
【００２９】
特に機械フィルターの場合、体積平均換算０．５μｍ以下のサブミクロン粒子は目詰まりを起こしやすいので、濾過圧力やメッシュ径を溶液粘度や異物の量に応じて適宜最適化することが望ましい。機械的濾過フィルターの口径が０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下のものを用いて２回以上濾過操作を繰り返すことで熱可塑性樹脂中の異物の除去が達成される。また、この場合、熱可塑性樹脂溶液の濃度としては生産性と濾過圧力の関係より１〜４０ｗt％程度が望ましく、５〜２０ｗt％がさらに望ましい。
【００３０】
電荷的粒子除去フィルターは、一般的なゼータ電位を制御したゼータ電位濾過フィルターが好適に用いられるが、生産性の観点から異物の量が非常に少ない場合に限られる。また、陽電荷変性剤を付与したフィルターなども好適に用いられる。
【００３１】
本発明において除去しようとする異物の粒径は、通常体積平均５０ｎｍ以上であるが、充填する無機微粒子との屈折率を考えると、光線透過率の維持の観点から粒径が３０ｎｍ以上の異物の除去が望ましい。
【００３２】
一方、（２）の方法は、サブミクロン以上の異物が多量にある場合好ましく用いられ、通常１０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで操作を行う。特にコンタミの影響を避けるためには有用な方法である。
【００３３】
（１．２）無機微粒子
本発明において用いられる無機粒子は、一次粒径の体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であることがより好ましく、更に好ましくは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である。体積平均分散粒径が１ｎｍ以上であれば、無機粒子の分散性を確保することができ、所望の性能を得ることができ、また体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であれば、得られる熱可塑性材料組成物の良好な透明性を得ることができ、光線透過率として７０％以上を達成することができる。ここでいう体積平均分散粒径とは、分散状態にある無機粒子を、同体積の球に換算した時の直径をいう。また、一次粒子が凝集したものの粒径が３０ｎｍ以上であっても、凝集物を解凝集させ分散させることで所望の透明性を確保することが可能であるが、一次粒子を粉砕し３０ｎｍ以下の粒径の粒子を得ることは困難であり、一次粒子の大きさが重要である。
【００３４】
本発明において用いることのできる無機粒子の形状は、特に限定されるものではないが、好適には球状の微粒子が用いられる。また、粒径の分布に関しても特に制限されるものではないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。
【００３５】
本発明で用いることのできる無機粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、あるいは、リン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。
【００３６】
また、本発明に係る無機粒子として、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。該半導体結晶組成には、特に制限はないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては、例えば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（ＩＶ）（ＳｎＯ２）、硫化錫（ＩＩ、ＩＶ）（Ｓｎ（ＩＩ）Ｓｎ（ＩＶ）Ｓ３）、硫化錫（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化錫（ＩＩ）（ＳｎＳ）、セレン化錫（ＩＩ）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（ＩＩ）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＩＩ）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ２Ｓｅ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、セレン化ガリウム（Ｇａ２Ｓｅ３）、テルル化ガリウム（Ｇａ２Ｔｅ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、テルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはＩＩ〜ＶＩ族化合物半導体）、硫化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｓ３）、セレン化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｓｅ３）、テルル化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｔｅ３）、硫化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｓ３）、セレン化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｓｅ３）、テルル化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｔｅ３）、硫化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｓ３）、セレン化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｓｅ３）、テルル化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｔｅ３）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、硫化鉄（ＩＩ）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＳ２）、酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ２）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（ＩＩ）（ＶＯ）、酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯ２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ２Ｏ５）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ５、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ５Ｏ９等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ２Ｏ４）、セレン化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ２Ｓｅ４）、硫化銅（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｕＣｒ２Ｓ４）、セレン化水銀（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＨｇＣｒ２Ｓｅ４）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ３）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ２）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ１４６Ｓｅ７３（トリエチルホスフィン）２２のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
【００３７】
これらの中でも特に酸化珪素は気相法、液相法及びゾルゲル法で作成された微粒子が市販されており安価で手に入るため好ましく用いられる。この中には各種微粒子の表面に酸化珪素膜を持つものも含む。例えば酸化チタンのような光触媒能を持つ無機微粒子をシリカコートすることで樹脂組成物中に含有する技術も好ましく用いられる。（特開２００４−５９４２１）
【００３８】
また表面処理が困難な微小粒子も、表面に緻密な酸化珪素膜を作成することで樹脂に適した表面処理が可能になる。
【００３９】
なお、これらの無機粒子は、１種類の無機粒子を用いてもよく、また複数種類の無機粒子を併用してもよい。また、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。複数種類の無機微粒子は混合型、コアシェル（積層）型、化合物型及び複合型（１つの母材無機微粒子中にもう１つの無機微粒子が存在する形）等のどれでもよい。
【００４０】
また、最終的な光学素子用無機微粒子含有樹脂組成物に含まれる無機微粒子体積比率は１〜７０ｖｏｌ％であり、好ましくは１０〜５０ｖｏｌ％である。光学素子用無機微粒子含有樹脂組成物の無機微粒子含有量が１ｖｏｌ％以下の場合、所望の物性向上効果が得られない可能性がある。また、光学素子用無機微粒子含有樹脂組成物の無機微粒子含有量が７０ｖｏｌ％以上の場合、経済性や成形性において問題となる。
【００４１】
次に、このような無機微粒子の製造方法について説明する。
本発明に係る無機微粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料に用い、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望の酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や有機アミンなどを併用する方法も用いられる。より具体的には、例えば、二酸化チタン微粒子の場合、ジャーナル・オブ・ケミカルエンジニアリング・オブ・ジャパン第３１巻１号２１−２８頁（１９９８年）や、硫化亜鉛の場合は、ジャーナル・オブ・フィジカルケミストリー第１００巻４６８−４７１頁（１９９６年）に記載された公知の方法を用いることができる。例えば、これらの方法に従えば、体積平均分散粒径が５ｎｍの酸化チタンは、チタニウムテトライソプロポキサイドや四塩化チタンを原料として、適当な溶媒中で加水分解させる際に適当な表面修飾剤を添加することにより容易に製造することができる。
【００４２】
また、体積平均分散粒径が４０ｎｍの硫化亜鉛は、ジメチル亜鉛や塩化亜鉛を原料とし、硫化水素あるいは硫化ナトリウムなどで硫化する際に、表面修飾剤を添加することにより製造することができる。表面修飾する方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、水が存在する条件下で加水分解により微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では、酸またはアルカリなどの触媒が好適に用いられ、微粒子表面の水酸基と、表面修飾剤が加水分解して生じる水酸基とが、脱水して結合を形成することが一般に考えられている
【００４３】
本発明に係る無機微粒子は表面処理を施されていることが好ましい。無機微粒子の表面処理の方法としては、カップリング剤等の表面修飾剤による表面処理、ポリマーグラフト、メカノケミカルによる表面処理などが挙げられる。
【００４４】
ここで、無機微粒子の表面処理に適用可能な表面修飾剤の種類について説明する。
無機微粒子に適用される表面修飾剤としてはシランカップリング剤、アルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノ酸系分散剤及び各種シリコーンオイル等が挙げられる。これらは使用する上記微粒子によって適宜選択される。また、各種表面処理を二つ以上同時又は異なる時に行っても良い。
【００４５】
シランカップリング剤の具体例として、ビニルシラザントリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等公知のものが使用できるが、微粒子の表面を広く覆うためにヘキサメチルジシラザン等が好ましく用いられる。
【００４６】
シリコーンオイル系処理剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルといったストレートシリコーンオイルやアミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、片末端反応性変性シリコーンオイル、異種官能基変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、親水性特殊変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイルを用いることができる。
【００４７】
また、これらの処理剤は、ヘキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン水等で適宜希釈して用いても良い。
【００４８】
次に、前述の表面処理剤による無機微粒子の表面改質方法について説明する。
表面処理剤による表面改質方法としては、そのほかに湿式加熱法、湿式濾過法インテグラルブレンド法等があるが、本発明においては特に限定されない。本発明のマスターバッチ作成時前にこれらの方法で無機微粒子を予め表面処理を行っておいても良い。
その際の表面処理剤の添加量は、使用される無機微粒子がナノサイズであり比表面積が大きいため比較的多量に用いられる。具体的な量としては、無機微粒子１００重量部に対して５重量部以上が必要である。これにより、期待する表面処理効果が得られずに粒子の凝集の発生を防止するとともに、熱可塑性材料中にボイド（空隙）を発生させ、これに伴う線膨張係数の増大や光線透過率の低下を防止することができる。なお、コストの増加や使用する樹脂との可溶化量の観点からは、表面処理剤の添加量は、無機微粒子１００重量部に対して１００重量部以下に抑えることが望ましい。
【００４９】
なお、本発明においては、予め熱可塑性樹脂及び無機微粒子を混合することでマスターバッチを作成する方法も好ましく用いられる。
すなわち、予め、無機微粒子の濃度が所望の無機微粒子含有樹脂組成物より高濃度に調節された無機微粒子組成物を作成し、これをマスターバッチとして使用すればよい。この場合、無機微粒子組成物は、熱可塑性樹脂又は適当な分散媒に無機微粒子を混合して、無機微粒子が高濃度に分散されたものとすればよい。
【００５０】
マスターバッチを作成する場合、ローラーコンパクターといった乾式混合やタンブラーミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリューブレンダー、リボンブレンダーといった湿式混合など公知の方法が適応できるが、特に混合トルクが大きく残留物の影響の少ないスーパーミキサー等が好適に用いられる。
【００５１】
ここで、熱可塑性樹脂１００体積部に対する無機微粒子の配合量は、２５体積部以上３００体積部以下であることが好ましい。２５体積部より小さいと無機微粒子を添加することで得られる効果が十分に発揮されない。また、３００体積部より大きいと、結着剤としての樹脂が不足し、均一な組成ができず、無機微粒子と熱可塑性樹脂との間の界面の密着が不十分となり、空隙を発生する。このように空隙を含んだマスターバッチを使用して光学素子用に無機微粒子含有樹脂組成物を製造した場合、空隙に含まれる酸素による樹脂劣化を発生させたり、空隙内の水分が気泡として樹脂組成物中に存在することで光線透過率を低下させるため光学素子として欠陥となる。
【００５２】
また、本発明で熱可塑性樹脂及び体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子を上記方法で湿式混合する場合、溶媒を使用することで均一に混合することができる。
【００５３】
湿式混合時に使用する溶媒は、上記組成物が溶解するものであれば良く、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−ｔ−ブチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸−ｎ−ヘキシル等のエステル類、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン等のエーテル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。また、これらの溶媒は、単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。
【００５４】
使用する溶媒の大気圧時の沸点に関して、好ましくは３０〜２００℃であり、より好ましくは５０〜１５０℃である。沸点が３０℃より低いと、取り扱い上危険である。また、沸点が１５０℃より高いと、溶媒除去が困難であるばかりか、分解物の残留や加熱の影響で最終生成物に悪影響を与える。
【００５５】
マスターバッチ作成時に使用される溶媒量は、熱可塑性樹脂が溶解する範囲内であれば特に制限されないが、樹脂１００重量部に対して溶媒５００〜２０００重量部が好ましい。溶媒が５００重量部より少ない場合、樹脂がすべて溶解せずマスターバッチ組成が不均一になる恐れがある。また、２０００重量部以上の場合、生産性が低下するとともに湿式混合時に十分なトルクが得られず作成したマスターバッチ組成が不均一になる恐れがある。
【００５６】
なお、湿式混合に使用する溶媒等の揮発残留分は、最終的な無機微粒子含有樹脂組成物への悪影響や経済性の観点から、総体積の２％以下であるのが好ましい。
【００５７】
また、本発明の無機微粒子含有樹脂組成物には、一般に常用される酸化防止剤、中和剤、滑剤、帯電防止剤、白化剤、熱安定剤、耐光安定剤、可塑剤、着色剤、耐衝撃性改良剤、増量剤、離型剤、発泡剤、加工助剤などの樹脂添加剤を必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。これらの各種添加剤は一般に用いられており、当業者に公知である。また、樹脂添加剤は、様々な種類の添加剤を単独で又は組み合わせて使用してもよい。
【００５８】
なお、マスターバッチを用いて無機微粒子含有樹脂組成物を作成する場合には、樹脂添加剤をマスターバッチに添加することで、マスターバッチ作成時の粒子の分散化効果や、バインダ機能を持たせることも可能である。これらの樹脂添加剤は使用される各材料と相溶化できる範囲で適宜使用される。
【００５９】
かかる添加剤の具体例は、Ｒ．Ｇａｃｈｔｅｒ及びＨ．Ｍｕｌｌｅｒ， Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ， ４ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ， １９９３に記載されている他、以下に具体例を挙げるが、樹脂添加剤はこれらに限定されない。
【００６０】
（１．３）樹脂添加剤
（１．３．１）可塑剤
可塑剤としては、特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を挙げることができる。
【００６１】
リン酸エステル系可塑剤では、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等を挙げることができる。
【００６２】
また、フタル酸エステル系可塑剤では、例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフェニルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等を挙げることができる。
【００６３】
また、トリメリット酸系可塑剤では、例えば、トリブチルトリメリテート、トリフェニルトリメリテート、トリエチルトリメリテート等を挙げることができる。
また、ピロメリット酸エステル系可塑剤では、例えば、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等を挙げることができる。
【００６４】
また、グリコレート系可塑剤では、例えば、トリアセチン、トリブチリン、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等を挙げることができる。
【００６５】
また、クエン酸エステル系可塑剤では、例えば、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリ−ｎ−（２−エチルヘキシル）シトレート等を挙げることができる。
【００６６】
（１．３．２）酸化防止剤
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤が好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。なお、これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
【００６７】
ここで、フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ペンタエリトリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、チオジエチレンビス[3-（3,5-ジ-ｔ-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオート]、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。
【００６８】
また、リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、トリス−（２，６−ジメチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′−イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。
【００６９】
また、イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート）、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。
【００７０】
（１．３．３）耐光安定剤
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ヒンダードアミン系耐光安定剤などが挙げられるが、本発明においては、レンズの透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤（以下、ＨＡＬＳとする）を用いるのが好ましい。
【００７１】
特に、ＨＡＬＳの中でも、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として用いたＧＰＣにより測定したポリスチレン換算のＭｎが１，０００〜１０，０００であるものが好ましく、２，０００〜５，０００であるものがより好ましく、２，８００〜３，８００であるものが特に好ましい。Ｍｎが小さすぎると、ＨＡＬＳを無機微粒子含有樹脂組成物に加熱溶融混練して配合する際に、揮発のため所定量を配合できず、射出成型等の加熱溶融成型時に発泡やシルバーストリークが生じるなど加工安定性が低下する。また、この無機微粒子含有樹脂組成物からレンズを成型した場合に、ランプを点灯させた状態で当該レンズを長時間使用すると、レンズから揮発性成分がガスとなって発生する。逆にＭｎが大き過ぎると、ＨＡＬＳの無機微粒子含有樹脂組成物への分散性が低下して、レンズの透明性が低下し、耐光性改良の効果が低減する。したがって、本発明においては、ＨＡＬＳのＭｎを上記範囲とすることにより加工安定性、低ガス発生性、透明性に優れたレンズが得られる。
【００７２】
このようなＨＡＬＳの具体例としては、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ′″−テトラキス−〔４，６−ビス−｛ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ｝−トリアジン−２−イル〕−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン、ジブチルアミンと１，３，５−トリアジンとＮ，Ｎ′−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔｛（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝〕、ビス（２，２，６，６-テトラメチル-４-ピペリジル）セバケート、１，６−ヘキサンジアミン−Ｎ，Ｎ′−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）とモルフォリン−２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔（６−モルフォリノ−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル）（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕−ヘキサメチレン〔（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量ＨＡＬＳ；コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールとの重合物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸と１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジノールと３，９−ビス（２−ヒドロキシ−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量ＨＡＬＳ等が挙げられる。
【００７３】
これらの中でも、ジブチルアミンと１，３，５−トリアジンとＮ，Ｎ′−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔｛（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝〕、コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールとの重合物などのＭｎが２，０００〜５，０００のものが好ましい。
【００７４】
本発明に係る無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法は、前述のようにして、熱可塑性樹脂、無機微粒子、マスターバッチ、樹脂添加剤等を準備した後、無機微粒子又はマスターバッチと、熱可塑性樹脂とを混合させる方法であり、少なくとも、熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する除去工程と、前記除去工程後の熱可塑性樹脂と、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子とを混合する混合工程とを含むものである。
ここで、ナノ粒子である無機微粒子を熱可塑性樹脂中に高度に分散させる観点から、無機微粒子又はマスターバッチと、ホスト材である熱可塑性樹脂とを混合しながら溶融混練装置で剪断力を与えて製造する方法が好ましく用いられる。
【００７５】
具体的な混練機としては、ＫＲＣニーダー（栗本鉄工所社製）；ポリラボシステム（HAAKE社製）；ラボプラストミル（東洋精機製作所社製）；ナウターミキサーブス・コ・ニーダー（Ｂｕｓｓ社製）；ＴＥＭ型押し出し機（東芝機械社製）；ＴＥＸ二軸混練機（日本製鋼所社製）；ＰＣＭ混練機（池貝鉄工所社製）；三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー（井上製作所社製）；ニーデックス（三井鉱山社製）；ＭＳ式加圧ニーダー、ニダールーダー（森山製作所社製）；バンバリーミキサー（神戸製鋼所社製）が挙げられる。
【００７６】
なお、樹脂添加剤は、どのタイミングで添加されても良く、マスターバッチ作成した場合には、マスターバッチ作成時を含むどのタイミングで添加されても良い。
【００７７】
また、最終的に作成される無機微粒子含有樹脂組成物に含まれる無機微粒子の割合としては、通常５〜５０ｗt％程度である。無機微粒子含有樹脂組成物中に含まれる無機微粒子の割合が大幅に少ない場合、無機微粒子を含有させることによる物性改善効果が期待できない。また、上記割合が大幅に大きい場合、混練装置中で均一な混合に時間がかかり樹脂の劣化を招くほか、混練装置内壁面への無機微粒子の付着が問題となる。
【００７８】
また上記樹脂との混合は、酸化による機能低下を防ぐため、大気中ではなくＡｒ、Ｎ２等の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
【００７９】
また、無機微粒子と熱可塑性樹脂の混合に際しては、その程度への配慮が必要である。無機微粒子と熱可塑性樹脂の混合の程度が不十分の場合には、特に屈折率やアッベ数、光線透過率などの光学特性に影響を及ぼすことが懸念され、また熱可塑性や溶融成形性などの樹脂加工性にも悪影響する恐れがあることから、十分な混合を行う方が望ましいが、混合の程度は、用いる熱可塑性樹脂及び無機微粒子の特性を十分に勘案して選択することが重要である。
【００８０】
したがって、前述のように作成された無機微粒子含有樹脂組成物では、(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを含んでおり、分散媒である熱可塑性樹脂中に大きさが０．０５μｍ以上であるゲル化分等の異物が極めて少ないため、体積平均粒径３０ｎｍ以下の無機微粒子を均一に分散させることができる。したがって、樹脂組成物の組成を均一にすることができ、透明性を維持しつつ、寸法安定性に優れた無機微粒子含有樹脂組成物が作成される。
【００８１】
また、無機微粒子含有樹脂組成物は、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルムまたはシート形状など種々の形態に成型させることができ、成型物の低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性、低吸水性を向上させることができる。そのため、本発明に係る光学素子に好適に用いられる。
【００８２】
（２）光学素子
前述の製造方法により得られる無機微粒子含有樹脂組成物が適用された光学素子としては、例えば、光学レンズや光学プリズムとして、顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズなどのレンズや、レーザビームプリンターのｆθレンズ、センサー用レンズなどのレーザ走査系レンズ、カメラの撮像系レンズ、ファインダー系のプリズムレンズ、眼鏡レンズなどの全光線透過型レンズ、光ディスクのピックアップレンズなどが挙げられる。
【００８３】
なお、光ディスクとしては、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blu-ray Disc）、ＡＯＤ（advanced optical disc）などが挙げられる。
【００８４】
また、光学素子の他の例としては、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムなどの光学フィルム、光拡散板、光カード、液晶表示素子基板、液晶ディスプレイなどの導光板などが挙げられる。
【００８５】
これらの中でも、低複屈折性が要求されるピックアップレンズやレーザ走査系レンズが好適であり、ピックアップレンズが最も好適である。本発明に係る無機微粒子含有樹脂組成物を用いて作成された光学素子では、優れた温度特性を有し、青紫色レーザ光源を用いた高密度な光ディスク用のピックアップレンズとして好適に用いられる。
【００８６】
以下、図１を参照しながら、本実施形態における光学素子が対物レンズとして用いられた光ピックアップ装置１について説明する。
【００８７】
図１に示すように、本実施形態における光ピックアップ装置１には、光源としての３種類の半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤが具備されている。このうち、半導体レーザ発振器ＬＤ１は、ＢＤ（又はＡＯＤ）１０用として波長３５０〜４５０ｎｍ中の特定波長、例えば４０５ｎｍ，４０７ｎｍの波長の光束を出射するようになっている。また、半導体レーザ発振器ＬＤ２は、ＤＶＤ２０用として波長６２０〜６８０ｎｍ中の特定波長の光束を出射するようになっている。さらに、半導体レーザＬＤ３は、ＣＤ３０用として７５０〜８１０ｎｍ中の特定波長の光束を出射するようになっている。
【００８８】
半導体レーザ発振器ＬＤ１から出射される青色光の光軸方向には、図１中下方から上方に向かって、シェイバＳＨ１、スプリッタＢＳ１、コリメータＣＬ、スプリッタＢＳ４，ＢＳ５及び対物レンズ１５が順次配設されており、対物レンズ１５と対向する位置には、光情報記録媒体であるＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０が配置されるようになっている。また、スプリッタＢＳ１の図１中右方には、シリンドリカルレンズＬ１１、凹レンズＬ１２及び光検出器ＰＤ１が順次配設されている。
【００８９】
半導体レーザ発振器ＬＤ２から出射される赤色光の光軸方向には、図１中左方から右方に向けてスプリッタＢＳ２，ＢＳ４が順次配設されている。また、スプリッタＢＳ２の図１中下方にはシリンドリカルレンズＬ２１、凹レンズＬ２２及び光検出器ＰＤ２が順次配設されている。
【００９０】
半導体レーザ発振器ＬＤ３から出射される光の光軸方向には、図１中右方から左方に向けてスプリッタＢＳ３，ＢＳ５が順次配設されている。また、スプリッタＢＳ３の図１中下方にはシリンドリカルレンズＬ３１、凹レンズＬ３２及び光検出器ＰＤ３が順次配設されている。
【００９１】
本発明に係る光学素子としての対物レンズ１５は、光情報記録媒体としてのＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に対向配置されるものであり、各半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から出射された光を、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に集光するようになっている。このような対物レンズ１５には、２次元アクチュエータ２が具備されており、この２次元アクチュエータ２の動作により、対物レンズ１５は、上下方向に移動自在となっている。
【００９２】
次に、光ピックアップ装置１の作用について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置１は、光情報記録媒体の種類よってそれぞれ異なる動作をするため、以下において、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０及びＣＤ３０に対する動作態様の詳細について、それぞれ説明する。
【００９３】
まず始めに、ＢＤ１０に対する光ピックアップ装置１の動作について説明する。
ＢＤ１０への情報の記録動作時や、ＢＤ１０に記録された情報の再生動作時には、半導体レーザ発振器ＬＤ１が光を出射する。その光は、図１に示すように、光線Ｌ１となって、シェイバＳＨ１を透過して整形され、スプリッタＢＳ１を透過して、コリメータＣＬで平行光とされる。そして、各スプリッタＢＳ４，ＢＳ５及び対物レンズ１５を透過し、ＢＤ１０の記録面１０ａに集光スポットを形成する。
【００９４】
集光スポットを形成した光は、ＢＤ１０の記録面１０ａで情報ピットにより変調され、記録面１０ａによって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ１５、スプリッタＢＳ５，ＢＳ４及びコリメータＣＬを透過し、スプリッタＢＳ１で反射した後、シリンドリカルレンズＬ１１を透過して、非点収差が与えられる。その後、この光は凹レンズＬ１２を透過して、光検出器ＰＤ１で受光される。以後、このような動作が繰り返し行われ、ＢＤ１０に対する情報の記録動作や、ＢＤ１０に記録された情報の再生動作が完了する。
【００９５】
次に、ＤＶＤ２０に対する光ピックアップ装置１の動作について説明する。
ＤＶＤ２０への情報の記録動作時や、ＤＶＤ２０に記録された情報の再生動作時には、半導体レーザ発振器ＬＤ２が光を出射する。その光は、図１に示すように、光線Ｌ２となって、スプリッタＢＳ２を透過し、スプリッタＢＳ４によって反射される。反射された光線Ｌ２は、スプリッタＢＳ５及び対物レンズ１５を透過し、ＤＶＤ２０の記録面２０ａに集光スポットを形成する。
【００９６】
集光スポットを形成した光は、ＤＶＤ２０の記録面２０ａで情報ピットにより変調されて、記録面２０ａによって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ１５及びスプリッタＢＳ５を透過し、各スプリッタＢＳ４，ＢＳ２で反射した後、シリンドリカルレンズＬ２１を透過して、非点収差が与えられる。その後、この光は凹レンズＬ２２を透過して、光検出器ＰＤ２で受光される。以後、このような動作が繰り返し行われ、ＤＶＤ２０に対する情報の記録動作や、ＤＶＤ２０に記録された情報の再生動作が完了する。
【００９７】
最後に、ＣＤ３０に対する光ピックアップ装置１の動作について説明する。
ＣＤ３０への情報の記録時や、ＣＤ３０に記録された情報の再生時には、半導体レーザ発振器ＬＤ３から光が出射される。出射された光は、図１に示すように、光線Ｌ３となって、スプリッタＢＳ３を通過し、スプリッタＢＳ５によって反射される。反射された光線Ｌ３は、対物レンズ１５を透過し、ＣＤ３０の記録面３０ａに集光スポットを形成する。
【００９８】
集光スポットを形成した光は、ＣＤ３０の記録面３０ａで情報ピットにより変調されて、記録面３０ａによって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ１５を透過し、各スプリッタＢＳ５，ＢＳ３で反射した後、シリンドリカルレンズＬ３１を透過して、非点収差が与えられる。その後、この光は凹レンズＬ３２を透過して、光検出器ＰＤ３で受光される。以後、このような動作が繰り返し行われ、ＣＤ３０に対する情報の記録動作や、ＣＤ３０に記録された情報の再生動作が完了する。
【００９９】
なお、この光ピックアップ装置１は、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に対する情報の記録動作時や、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に記録された情報の再生動作時には、各光検出器ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３でのスポットの形状変化又は位置変化による光量変化を検出して、合焦検出又はトラック検出を行うようになっている。そして、このような光ピックアップ装置１は、各光検出器ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３の検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ２が半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３からの光をＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０の記録面１０ａ，２０ａ，３０ａに結像するように対物レンズ１５を移動させるとともに、半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３からの光を各記録面１０ａ，２０ａ，３０ａの所定のトラックに結像させるように対物レンズ１５を移動させるようになっている。
【０１００】
以上の光ピックアップ装置１における対物レンズ１５によれば、本発明の無機微粒子含有樹脂組成物を成型して形成されており、無機微粒子の体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であるので、３０ｎｍより大きい従来の場合と比較して、対物レンズの透明性を高めることができる。
また、対物レンズ１５に対する無機微粒子含有樹脂組成物の製造工程において、分散媒である熱可塑性樹脂中に０．０５μｍ以上の大きさのゲル化分等の異物の含有量を５ｗt％以下にして、当該樹脂中の異物を極めて少ない状態にさせているので、無機微粒子を熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができ、無機微粒子含有樹脂組成物を成型して得られる対物レンズ１５の組成を均一化し、寸法安定性を維持することができる。
【０１０１】
なお、本発明の無機微粒子含有樹脂組成物を用いた光学素子の成型方法としては、格別制限されるものはないが、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れた成型物を得る観点から、溶融成型が好ましい。
溶融成型法としては、例えば、市販のプレス成型、市販の押し出し成型、市販の射出成型等が挙げられるが、射出成型が成型性、生産性の観点から好ましい。
【０１０２】
また、成型条件は使用目的、または成型方法により適宜選択されるが、例えば、射出成型における前記樹脂組成物の温度は、成型時に適度な流動性を樹脂に付与して成型品のヒケやひずみを防止し、樹脂の熱分解によるシルバーストリークの発生を防止し、更に、成型物の黄変を効果的に防止する観点から１５０℃〜４００℃の範囲が好ましく、更に好ましくは２００℃〜３５０℃の範囲であり、特に好ましくは２００℃〜３３０℃の範囲である。
【実施例】
【０１０３】
以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明に係る光学素子をさらに具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０１０４】
＜実施例1＞
実施例１の作成に際しては、まず、異物が除去された熱可塑性樹脂１を作成した後、当該熱可塑性樹脂と無機微粒子との混合を行う。
【０１０５】
（熱可塑性樹脂１の作成）
すなわち、先ず、熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部とシクロヘキサン（関東化学製） ２０００重量部とを８０℃に加熱しながら２４ｈｒ混合した後、遠心分離機にて１５０００ｒｐｍで３０ｍｉｎ操作を行い、不溶分を完全に分離させた。次いで、分離した不溶分を除去し、この樹脂溶液を１９０℃で減圧乾燥を行い、不溶分のきわめて少ない熱可塑性樹脂１を得た。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液において、当該樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０１重量部であった。
【０１０６】
（無機微粒子との混合）
次に、T.K.ハイビスディスパーミックス3D-20（特殊機化工業製）を用いて、前記熱可塑性樹脂１ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製）５００重量部を８５℃で湿式混合した後、脱揮・乾燥を行ってマスターバッチ１を得た。
【０１０７】
その後、ラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度２００℃として、マスターバッチ１と熱可塑性樹脂１とをSiO2粒子の比率が３０ｖｏｌ％となるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物１を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物１を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例１を作成した。
【０１０８】
＜実施例２＞
（熱可塑性樹脂２の作成）
まず、実施例１の（熱可塑性樹脂１の作成）において、「ZEONEX340R」 １００重量部を、熱可塑性樹脂「APEL5014」（三井化学製） １００重量部に変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られる熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂２とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０５重量部であった。
【０１０９】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂２ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ） １００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製） ５００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ２を得た。
その後、ポリラボシステム（製品名、HAAKE製）を用いて、このマスターバッチ２と熱可塑性樹脂２をSiO2粒子が３０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物２を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物２を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例２を作成した。
【０１１０】
＜実施例３＞
（熱可塑性樹脂３の作成）
まず、実施例１の（熱可塑性樹脂１の作成）において、「ZEONEX340R」 １００重量部を、熱可塑性樹脂「Topas-5013」（製品名、チコナ製） １００重量部に変更した以外は実施例１と同様の操作を行い、得られる熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂３とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．２０重量部であった。
【０１１１】
（無機微粒子との混合）
０２７モルのリン酸水素二ナトリウムを含有する水溶液３リットルに、３．５３モルの硫酸アルミニウム水溶液と、７．０６モルのリン酸水素二ナトリウム水溶液のそれぞれ２リットルを、ダブルジェット法で１０分間かけて添加した。微粒子形成中のｐＨは硫酸を用いて３．０に、温度は３０℃に制御した。
【０１１２】
添加終了後、限外濾過法により可溶性塩類を脱塩除去し、１０質量％のリン酸アルミニウム分散液を得た。得られた粒子の組成分析を行ったところ、アルミニウムに対するリンのモル比が１．０５であるナトリウムを少量含有するリン酸アルミニウムであった。また、Ｘ線回折の結果、明確な結晶構造がない非晶質粒子であることを確認した。
【０１１３】
さらに、この分散液１００ｇに、メタノール３００ｇと１モル％の硝酸水溶液を添加した。この液を５０℃で撹拌しながら、メタノール１００ｇとシクロペンチルトリメトキシシラン６ｇの混合液を６０分かけて添加し、その後２４時間撹拌して表面処理を行った。得られた透明な分散液を酢酸エチルに懸濁させ、遠心分離を行い白色の微粒粉末（リン酸アルミニウム微粒子）を得た。ＴＥＭ観察によれば、この粉末は平均粒径約１６ｎｍであった。
【０１１４】
このリン酸アルミニウム微粒子（体積１６ｎｍ） １００重量部と前記熱可塑性樹脂３ １００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ３を得た。
【０１１５】
その後、ラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度を１００℃として、前記マスターバッチ３と熱可塑性樹脂３をリン酸アルミニウム粒子が３０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物３を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物３を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例３を作成した。
【０１１６】
＜実施例４＞
（熱可塑性樹脂４の作成）
熱可塑性樹脂「APEL5014」（製品名、三井化学製） １００重量部とシクロヘキサン（関東化学製） ２０００重量部を８０℃に加熱しながら２４ｈｒ混合した後、十分な量のメタノール溶液中に滴下した。析出してきた樹脂を再度シクロヘキサンに溶解した後、１９０℃にて減圧乾燥を行い熱可塑性樹脂４を得た。なお、再溶解処理した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０３重量部であった。
【０１１７】
（無機微粒子との混合）
前記熱可塑性樹脂４及び気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径 ７ｎｍ）をラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度を２３０℃としてSiO2粒子が２０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物４を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物４を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例４を作成した。
【０１１８】
＜実施例５＞
（熱可塑性樹脂５の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部とシクロヘキサン（関東化学製） ２０００重量部とを８０℃に加熱しながら２４ｈｒ混合した後、ガラス繊維フィルター（口径４７．５ｍｍ、メッシュ径０．２μｍ）を用いて数回吸引濾過を行った。そして、濾過後の樹脂溶液を１９０℃で減圧乾燥を行い、不溶分のきわめて少ない熱可塑性樹脂５を得た。なお、濾過した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．５０重量部であった。
【０１１９】
（無機微粒子との混合）
次に、T.K.ハイビスディスパーミックス3D-20（特殊機化工業製）を用いて、前記熱可塑性樹脂５ １００重量部、気相法Al2O3粒子「Alu-C」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製） ５００重量部を８５℃で湿式混合を行い、スラリー５を得た。
その後、ラボプラストミル（東洋精機製）を用い、装置温度を１２０℃として、前記スラリー５と熱可塑性樹脂５をAl2O3粒子が２０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物５を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物５を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例５を作成した。
【０１２０】
＜実施例６＞
（熱可塑性樹脂６の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部をポリラボシステム（製品名、HAAKE製）を用いて、２３０℃に加熱しながら１０ｍｉｎ溶融混練を行い、熱可塑性樹脂６を得た。なお、熱可塑性樹脂６に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して２．００重量部であった。
【０１２１】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂６ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製）５００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ６を得た。
【０１２２】
その後、マスターバッチ６と熱可塑性樹脂６とを用い、SiO2粒子の比率が３０ｖｏｌ％となるような比率で実施例１と同様の方法で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物６を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物６を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例６を作成した。
【０１２３】
＜実施例７＞
（熱可塑性樹脂７の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部をポリラボシステム（製品名、HAAKE製）を用いて、２４０℃に加熱しながら１５ｍｉｎ溶融混練を行い、熱可塑性樹脂７を得た。なお、熱可塑性樹脂７に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して４．５０重量部であった。
【０１２４】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂７ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製）５００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ７を得た。
【０１２５】
その後、マスターバッチ７と熱可塑性樹脂７とを用い、SiO2粒子の比率が３０ｖｏｌ％となるような比率で実施例１と同様の方法で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物７を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物７を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例７を作成した。
【０１２６】
＜比較例１＞
（熱可塑性樹脂８の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部をポリラボシステム（製品名、HAAKE製）で２５０℃に加熱しながら３０ｍｉｎ溶融混練を行い、熱可塑性樹脂８を得た。得られた熱可塑性樹脂８ １００重量部に対し、シクロヘキサン溶液 ２０００重量部とを混合させ、溶解された樹脂溶液中に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量を測定したところ、異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して６．５０重量部であった。
【０１２７】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂８ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製体積平均分散粒径 ７ｎｍ） １００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製） ５００重量部をT.K.ハイビスディスパーミックス3D-20（製品名、特殊機化工業製）を用いて８５℃で湿式混合を行った後、脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ８を得た。
その後、ラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度を２００℃として前記マスターバッチ８と熱可塑性樹脂８をSiO2粒子が３０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物８を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物８を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として比較例１を作成した。
【０１２８】
＜比較例２＞
（熱可塑性樹脂９の作成）
比較例１の（熱可塑性樹脂８の作成）において、熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部を、熱可塑性樹脂「APEL5014」（製品名、三井化学製） １００重量部に変更した以外は、比較例１と同様の操作を行い、得られる熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂９とした。なお、熱可塑性樹脂９に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０．００重量部であった。
【０１２９】
（無機微粒子との混合）
次に、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ） １００重量部を気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）１００重量部に変更した以外は、比較例１の（無機微粒子との混合）における操作と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例２とした。
【０１３０】
＜比較例３＞
実施例１の（無機微粒子との混合）において、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ） １００重量部を、気相法SiO2「A50」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径４０ｎｍ） １００重量部に変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例３とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液において、当該樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０１重量部であった。
【０１３１】
＜比較例４＞
実施例２の（無機微粒子との混合）において、気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）を添加しない以外は、実施例２と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例４とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０５重量部である。
【０１３２】
＜比較例５＞
比較例２の（無機微粒子との混合）において、気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）を添加しない以外は、比較例２と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例５とした。なお、熱可塑性樹脂９に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０．００重量部である。
【０１３３】
以上の実施例１〜実施例７，比較例１〜比較例５に対し、以下の通り光線透過率及び線膨張係数の測定を行った。結果を下記表２に示す。
【表２】
【０１３４】
（光線透過率の測定）
（株）島津製作所製の分光光度計ＵＶ−３１５０を測定装置として用い、実施例１〜実施例９，比較例１〜比較例５の厚さ方向（１ｍｍ厚）に対する波長４０５ｎｍの光線の透過率をASTM D-1003に従って測定した。
【０１３５】
（線膨張係数の測定）
（株）リガク製のＣＮ８０９８Ｆ１を測定装置として用い、実施例１〜実施例９，比較例１〜比較例５の平均線膨張係数をJIS R3102に従って測定した。
【０１３６】
表２に記載の結果より明らかなように、実施例１〜実施例７の光学素子は、比較例１〜比較例３の光学素子に対し、波長４０５ｎｍの青色光線に対する透明性が高いことがわかる。また、６０〜８０℃における線膨張係数が小さいことから、温度依存性による屈折率の変化が少なく、寸法安定性に優れていることがわかり、樹脂組成が均一化されていることがわかる。
なお、比較例４及び比較例５の光学素子は、６０〜８０℃における線膨張係数が大き過ぎて実用に適していないため、実施例１〜実施例７に対する比較対照として不適当となっている。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明に係る光学素子が用いられた光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１５ 対物レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子用途として用いられる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物と、この無機微粒子熱可塑性樹脂組成物を用いた光学素子と、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯやＣＤ、ＤＶＤといった光情報記録媒体（以下、単に媒体という。）に対して、情報の読み取りや記録を行うプレーヤー、レコーダー、ドライブといった情報機器には、光ピックアップ装置が備えられている。光ピックアップ装置には、光源から発した所定波長の光を媒体に照射させたり、媒体から反射された光を受光素子で受光させるためのレンズ等の光学素子が具備されている。
【０００３】
このような光学素子の材料としては、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、環状オレフィンとα−オレフィンとの共重合体等のプラスチックが用いられている。
【０００４】
ここで、光学素子に適用されるプラスチック材料としては、ガラス材料と同様に光学的安定性を有することが求められている。それゆえ、例えば、環状オレフィンのようなプラスチック材料では、従来用いられてきたプラスチック材料であるＰＭＭＡに比べて吸水率が極めて低く、吸水による屈折率の変化が大幅に改善されている。しかしながら、屈折率の温度依存性については未だ解決されておらず、無機ガラスより一桁以上大きいのが現状であった。
【０００５】
そこで、このようなプラスチック材料の短所を改善するために、従来では、樹脂に対して無機微粒子等のフィラーを混合したフィラー充填樹脂組成物とすることで、剛性、耐熱性等の物性改良が行われている（特許文献１〜特許文献３参照）。そして、この場合、同時に透明性を確保する必要もあり、そのためにフィラー径を十分に小さくする検討もなされていた。
【特許文献１】特開平３−５７６１５号公報
【特許文献２】特開平１０−６００４８号公報
【特許文献３】特開２００５−１５４６６１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、特許文献１では、光学レンズ用の樹脂を成形する際に使用する射出成型機に用いられる鋼材の組成を規定するとともに、当該射出成型機に用いる樹脂中の異物量を規定して（０．５〜１．０μｍの異物が５．０×１０４個／ｇ以下）樹脂組成物を製造する方法が開示されているものの、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには不十分である。また、樹脂へのフィラー充填に関して特に記載されていない。
【０００７】
一方、特許文献２では、異物量の少ない環状オレフィン系重合体として、０．５μｍ以上の異物の含有量が３×１０４個／ｇ以下である環状オレフィン系重合体及びその製造方法が開示されているものの、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには不十分であり、また、特許文献１と同様、フィラー充填に関して特に記載されていない。
【０００８】
また、特許文献３では、熱可塑性樹脂に数平均粒子径が５０ｎｍ以下である無機微粒子を０．１〜３０重量％配合して分散させてなる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法が開示されており、当該製造方法は、無機微粒子、熱可塑性樹脂及び溶剤を含む分散液（１）を得る工程（I）と、分散液（１）を濾過する工程（II）と、分散液（１）から溶剤を除去する工程（III）とを含んでおり、工程（II）で、凝集粒子の除去を目的として１〜５０μｍの機械的フィルターを用いて無機微粒子含有熱可塑性樹脂溶液を濾過するものの、当該樹脂組成物の透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには未だ不十分であった。また、ここでいう凝集粒子とは、いわゆる欠陥粒子であり、無機微粒子と熱可塑性樹脂とを混合させる際に、均一に混合させることができずに生じてしまう無機微粒子の凝集物をさしており、熱可塑性樹脂の重合時に発生してしまうゲル状化物とは異なるものであると解される。
【０００９】
このように、特許文献１〜特許文献３の技術では、フィラーを充填させた際に、これら樹脂組成物等の透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保するには不十分であり、更なる改善が求められていた。
【００１０】
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保することができる無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物、光学素子及び無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物であって、
(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物において、
前記無機微粒子が少なくとも酸化珪素を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物において、
請求項１又は請求項２に記載の異物が前記熱可塑性樹脂のゲル化分であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、光学素子であって、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物を用いて作成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する除去工程と、前記除去工程後の熱可塑性樹脂と、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子とを混合する混合工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明によれば、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下といった粒径の小さい無機微粒子を熱可塑性樹脂組成物中に均一に分散させることができ、透明性を維持しつつ、寸法安定性を確保された無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物、光学素子及び無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
本発明に係る無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物（以下、無機微粒子含有樹脂組成物という）は、(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られるものであり、少なくとも無機微粒子及び熱可塑性樹脂を含むものである。以下、この無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法について説明した後、この無機微粒子含有樹脂組成物が適用された光学素子について説明する。
【００１８】
（１）無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法
まず、無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法で使用される材料である熱可塑性樹脂及び無機微粒子について説明する。
【００１９】
（１．１）熱可塑性樹脂
本発明に係る熱可塑性樹脂としては、光学材料として一般的に用いられる透明の熱可塑性樹脂材料であれば特に制限はないが、光学素子としての加工性を考慮すると、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、またはポリイミド樹脂であることが好ましく、特に好ましくは環状オレフィン樹脂であり、例えば、特開２００３−７３５５９号公報等に記載の化合物を挙げることができ、その好ましい化合物を下記表１に示す。
【表１】
【００２０】
また、これら熱可塑性樹脂は、寸法安定性の観点から吸水率が０．２質量％以下であることが好ましい。吸水率が０．２質量％以下の樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）ＡＦ（デュポン社製）、サイトップ（旭硝子社製）等）、環状オレフィン樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（日本ゼオン社製）、アートン（ＪＳＲ社製）、アペル（三井化学社製）、ＴＯＰＡＳ（ポリプラスチック社製）等）、インデン／スチレン系樹脂、ポリカーボネートなどが好適であるが、これらに限るものではない。
【００２１】
また、これら熱可塑性樹脂においては、粒子分散性の観点から酸変性されたものを含んでもよく、例えば極性基を持つ不飽和単量体をオレフィン系樹脂と共重合させる方法等公知の技術で作成されたものも好適に用いられる。
【００２２】
また、これらの樹脂と相溶性のある他の樹脂を併用することも好ましい。本発明内で用いられる相溶性とは任意の割合で分子状態に溶け合う完全相溶と任意の組成や温度等条件下で相溶する部分相溶の状態をいう。また、２成分以上樹脂を相溶化する場合、相溶化後の樹脂は各成分の物理的及び化学的性質の平均であるか、両者の最善の特性が示される物理的及び化学的性質を有する。例えば２種以上の樹脂を用いる場合、その吸水率は、個々の樹脂の吸水率の平均値にほぼ等しいと考えられ、その平均の吸水率が０．２％以下になればよい。
【００２３】
また、かかる熱可塑性樹脂には、その生成過程において形成された異物が通常含まれており、本発明者は、この異物の存在により樹脂材料中に均一に無機微粒子を分散しようとしても、該異物中には無機微粒子を分散することができず、そのため十分な光線透過率が得られないことを見出した。これは、無機フィラー等屈折率の異なる物質を、異物を含んだ熱可塑性樹脂中に分散させると、フィラーが均一に充填した部分とフィラーを充填することができない異物とが海島構造のようになるためであり、本発明者は、この異物を除去した熱可塑性樹脂に無機微粒子を分散させることにより樹脂組成物の透明性を向上させることが可能なことを見出して、本発明の完成に至った。すなわち、本発明に係る熱可塑性樹脂には、後述する除去工程が施されている。
【００２４】
ここで、熱可塑性樹脂中の異物について説明すると、本発明における熱可塑性樹脂中の異物とは、重合体と相溶化しない微小な不純物や残留している触媒及びゲル化物であり、本発明の目的、すなわち、剛性や耐熱性等の機能改善を実現するために意図的に熱可塑性樹脂中に充填される無機微粒子は異物に該当しない。
【００２５】
また、熱可塑性樹脂中の異物の量は、所望の光線透過率とするために熱可塑性樹脂１００重量部に対して５重量部以下が望ましく、ピックアップレンズ等に用いられる場合０．５重量部以下さらに好ましくは０．０５重量部以下である。
【００２６】
なお、熱可塑性樹脂中の異物量及び異物の粒径の測定に際しては、十分な量の溶媒を用いて溶解した熱可塑性樹脂溶液から遠心分離機で沈殿物を取り出す工程を数回行った後、取り出された沈殿物に対し、樹脂中に溶解しているその他の添加物を除去するためにアセトン及びメタノールで複数回洗浄を行ってから各測定に使用する。異物量は、洗浄後の沈殿物を乾燥させた後、測定を行い、異物の粒径は、洗浄後の沈殿物を溶液中に超音波分散機等を用いて分散させた後、粒度分布測定器（例えばParticle Sizing Systems社製AccuSizer 780）を用いて測定を行うものとする。
【００２７】
次に、除去工程について説明する。除去工程は、熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する工程であり、具体的には、熱可塑性樹脂を溶解させた溶液を（１）各種フィルター通すことにより異物除去する方法や、（２）遠心分離機を用いて分離する方法などをあげることができる。
【００２８】
（１）の方法では、フィルターの種類については特に制限はなく、機械フィルターや電荷的粒子除去フィルター等が好適に用いられる。機械フィルターの濾材についてはセルロース製の繊維材や、ガラス繊維製の無機材等が挙げられるが、耐溶媒性などからガラス繊維無機フィルターが好適に用いられる。
【００２９】
特に機械フィルターの場合、体積平均換算０．５μｍ以下のサブミクロン粒子は目詰まりを起こしやすいので、濾過圧力やメッシュ径を溶液粘度や異物の量に応じて適宜最適化することが望ましい。機械的濾過フィルターの口径が０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下のものを用いて２回以上濾過操作を繰り返すことで熱可塑性樹脂中の異物の除去が達成される。また、この場合、熱可塑性樹脂溶液の濃度としては生産性と濾過圧力の関係より１〜４０ｗt％程度が望ましく、５〜２０ｗt％がさらに望ましい。
【００３０】
電荷的粒子除去フィルターは、一般的なゼータ電位を制御したゼータ電位濾過フィルターが好適に用いられるが、生産性の観点から異物の量が非常に少ない場合に限られる。また、陽電荷変性剤を付与したフィルターなども好適に用いられる。
【００３１】
本発明において除去しようとする異物の粒径は、通常体積平均５０ｎｍ以上であるが、充填する無機微粒子との屈折率を考えると、光線透過率の維持の観点から粒径が３０ｎｍ以上の異物の除去が望ましい。
【００３２】
一方、（２）の方法は、サブミクロン以上の異物が多量にある場合好ましく用いられ、通常１０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍで操作を行う。特にコンタミの影響を避けるためには有用な方法である。
【００３３】
（１．２）無機微粒子
本発明において用いられる無機粒子は、一次粒径の体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上、３０ｎｍ以下であることがより好ましく、更に好ましくは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である。体積平均分散粒径が１ｎｍ以上であれば、無機粒子の分散性を確保することができ、所望の性能を得ることができ、また体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であれば、得られる熱可塑性材料組成物の良好な透明性を得ることができ、光線透過率として７０％以上を達成することができる。ここでいう体積平均分散粒径とは、分散状態にある無機粒子を、同体積の球に換算した時の直径をいう。また、一次粒子が凝集したものの粒径が３０ｎｍ以上であっても、凝集物を解凝集させ分散させることで所望の透明性を確保することが可能であるが、一次粒子を粉砕し３０ｎｍ以下の粒径の粒子を得ることは困難であり、一次粒子の大きさが重要である。
【００３４】
本発明において用いることのできる無機粒子の形状は、特に限定されるものではないが、好適には球状の微粒子が用いられる。また、粒径の分布に関しても特に制限されるものではないが、本発明の効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。
【００３５】
本発明で用いることのできる無機粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等、あるいは、リン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。
【００３６】
また、本発明に係る無機粒子として、半導体結晶組成の微粒子も好ましく利用できる。該半導体結晶組成には、特に制限はないが、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものが望ましい。具体的な組成例としては、例えば、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（ＩＶ）（ＳｎＯ２）、硫化錫（ＩＩ、ＩＶ）（Ｓｎ（ＩＩ）Ｓｎ（ＩＶ）Ｓ３）、硫化錫（ＩＶ）（ＳｎＳ２）、硫化錫（ＩＩ）（ＳｎＳ）、セレン化錫（ＩＩ）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（ＩＩ）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＩＩ）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＩＩ）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ２Ｓｅ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、セレン化ガリウム（Ｇａ２Ｓｅ３）、テルル化ガリウム（Ｇａ２Ｔｅ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、テルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはＩＩ〜ＶＩ族化合物半導体）、硫化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｓ３）、セレン化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｓｅ３）、テルル化砒素（ＩＩＩ）（Ａｓ２Ｔｅ３）、硫化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｓ３）、セレン化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｓｅ３）、テルル化アンチモン（ＩＩＩ）（Ｓｂ２Ｔｅ３）、硫化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｓ３）、セレン化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｓｅ３）、テルル化ビスマス（ＩＩＩ）（Ｂｉ２Ｔｅ３）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（ＩＩ）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、硫化鉄（ＩＩ）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＳ２）、酸化タングステン（ＩＶ）（ＷＯ２）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（ＩＩ）（ＶＯ）、酸化バナジウム（ＩＶ）（ＶＯ２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ２Ｏ５）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ５、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ５Ｏ９等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ２Ｏ４）、セレン化カドミウム（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｄＣｒ２Ｓｅ４）、硫化銅（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＣｕＣｒ２Ｓ４）、セレン化水銀（ＩＩ）クロム（ＩＩＩ）（ＨｇＣｒ２Ｓｅ４）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ３）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ２）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ１４６Ｓｅ７３（トリエチルホスフィン）２２のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
【００３７】
これらの中でも特に酸化珪素は気相法、液相法及びゾルゲル法で作成された微粒子が市販されており安価で手に入るため好ましく用いられる。この中には各種微粒子の表面に酸化珪素膜を持つものも含む。例えば酸化チタンのような光触媒能を持つ無機微粒子をシリカコートすることで樹脂組成物中に含有する技術も好ましく用いられる。（特開２００４−５９４２１）
【００３８】
また表面処理が困難な微小粒子も、表面に緻密な酸化珪素膜を作成することで樹脂に適した表面処理が可能になる。
【００３９】
なお、これらの無機粒子は、１種類の無機粒子を用いてもよく、また複数種類の無機粒子を併用してもよい。また、複合組成の無機粒子を用いることも可能である。複数種類の無機微粒子は混合型、コアシェル（積層）型、化合物型及び複合型（１つの母材無機微粒子中にもう１つの無機微粒子が存在する形）等のどれでもよい。
【００４０】
また、最終的な光学素子用無機微粒子含有樹脂組成物に含まれる無機微粒子体積比率は１〜７０ｖｏｌ％であり、好ましくは１０〜５０ｖｏｌ％である。光学素子用無機微粒子含有樹脂組成物の無機微粒子含有量が１ｖｏｌ％以下の場合、所望の物性向上効果が得られない可能性がある。また、光学素子用無機微粒子含有樹脂組成物の無機微粒子含有量が７０ｖｏｌ％以上の場合、経済性や成形性において問題となる。
【００４１】
次に、このような無機微粒子の製造方法について説明する。
本発明に係る無機微粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、ハロゲン化金属やアルコキシ金属を原料に用い、水を含有する反応系において加水分解することにより、所望の酸化物微粒子を得ることができる。この際、微粒子の安定化のために有機酸や有機アミンなどを併用する方法も用いられる。より具体的には、例えば、二酸化チタン微粒子の場合、ジャーナル・オブ・ケミカルエンジニアリング・オブ・ジャパン第３１巻１号２１−２８頁（１９９８年）や、硫化亜鉛の場合は、ジャーナル・オブ・フィジカルケミストリー第１００巻４６８−４７１頁（１９９６年）に記載された公知の方法を用いることができる。例えば、これらの方法に従えば、体積平均分散粒径が５ｎｍの酸化チタンは、チタニウムテトライソプロポキサイドや四塩化チタンを原料として、適当な溶媒中で加水分解させる際に適当な表面修飾剤を添加することにより容易に製造することができる。
【００４２】
また、体積平均分散粒径が４０ｎｍの硫化亜鉛は、ジメチル亜鉛や塩化亜鉛を原料とし、硫化水素あるいは硫化ナトリウムなどで硫化する際に、表面修飾剤を添加することにより製造することができる。表面修飾する方法は、特に限定されるものではなく、公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、水が存在する条件下で加水分解により微粒子の表面に修飾する方法が挙げられる。この方法では、酸またはアルカリなどの触媒が好適に用いられ、微粒子表面の水酸基と、表面修飾剤が加水分解して生じる水酸基とが、脱水して結合を形成することが一般に考えられている
【００４３】
本発明に係る無機微粒子は表面処理を施されていることが好ましい。無機微粒子の表面処理の方法としては、カップリング剤等の表面修飾剤による表面処理、ポリマーグラフト、メカノケミカルによる表面処理などが挙げられる。
【００４４】
ここで、無機微粒子の表面処理に適用可能な表面修飾剤の種類について説明する。
無機微粒子に適用される表面修飾剤としてはシランカップリング剤、アルミネート系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アミノ酸系分散剤及び各種シリコーンオイル等が挙げられる。これらは使用する上記微粒子によって適宜選択される。また、各種表面処理を二つ以上同時又は異なる時に行っても良い。
【００４５】
シランカップリング剤の具体例として、ビニルシラザントリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等公知のものが使用できるが、微粒子の表面を広く覆うためにヘキサメチルジシラザン等が好ましく用いられる。
【００４６】
シリコーンオイル系処理剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルといったストレートシリコーンオイルやアミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、片末端反応性変性シリコーンオイル、異種官能基変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、親水性特殊変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイルを用いることができる。
【００４７】
また、これらの処理剤は、ヘキサン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトン水等で適宜希釈して用いても良い。
【００４８】
次に、前述の表面処理剤による無機微粒子の表面改質方法について説明する。
表面処理剤による表面改質方法としては、そのほかに湿式加熱法、湿式濾過法インテグラルブレンド法等があるが、本発明においては特に限定されない。本発明のマスターバッチ作成時前にこれらの方法で無機微粒子を予め表面処理を行っておいても良い。
その際の表面処理剤の添加量は、使用される無機微粒子がナノサイズであり比表面積が大きいため比較的多量に用いられる。具体的な量としては、無機微粒子１００重量部に対して５重量部以上が必要である。これにより、期待する表面処理効果が得られずに粒子の凝集の発生を防止するとともに、熱可塑性材料中にボイド（空隙）を発生させ、これに伴う線膨張係数の増大や光線透過率の低下を防止することができる。なお、コストの増加や使用する樹脂との可溶化量の観点からは、表面処理剤の添加量は、無機微粒子１００重量部に対して１００重量部以下に抑えることが望ましい。
【００４９】
なお、本発明においては、予め熱可塑性樹脂及び無機微粒子を混合することでマスターバッチを作成する方法も好ましく用いられる。
すなわち、予め、無機微粒子の濃度が所望の無機微粒子含有樹脂組成物より高濃度に調節された無機微粒子組成物を作成し、これをマスターバッチとして使用すればよい。この場合、無機微粒子組成物は、熱可塑性樹脂又は適当な分散媒に無機微粒子を混合して、無機微粒子が高濃度に分散されたものとすればよい。
【００５０】
マスターバッチを作成する場合、ローラーコンパクターといった乾式混合やタンブラーミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、スクリューブレンダー、リボンブレンダーといった湿式混合など公知の方法が適応できるが、特に混合トルクが大きく残留物の影響の少ないスーパーミキサー等が好適に用いられる。
【００５１】
ここで、熱可塑性樹脂１００体積部に対する無機微粒子の配合量は、２５体積部以上３００体積部以下であることが好ましい。２５体積部より小さいと無機微粒子を添加することで得られる効果が十分に発揮されない。また、３００体積部より大きいと、結着剤としての樹脂が不足し、均一な組成ができず、無機微粒子と熱可塑性樹脂との間の界面の密着が不十分となり、空隙を発生する。このように空隙を含んだマスターバッチを使用して光学素子用に無機微粒子含有樹脂組成物を製造した場合、空隙に含まれる酸素による樹脂劣化を発生させたり、空隙内の水分が気泡として樹脂組成物中に存在することで光線透過率を低下させるため光学素子として欠陥となる。
【００５２】
また、本発明で熱可塑性樹脂及び体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子を上記方法で湿式混合する場合、溶媒を使用することで均一に混合することができる。
【００５３】
湿式混合時に使用する溶媒は、上記組成物が溶解するものであれば良く、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸−ｔ−ブチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸−ｎ−ヘキシル等のエステル類、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン等のエーテル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。また、これらの溶媒は、単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。
【００５４】
使用する溶媒の大気圧時の沸点に関して、好ましくは３０〜２００℃であり、より好ましくは５０〜１５０℃である。沸点が３０℃より低いと、取り扱い上危険である。また、沸点が１５０℃より高いと、溶媒除去が困難であるばかりか、分解物の残留や加熱の影響で最終生成物に悪影響を与える。
【００５５】
マスターバッチ作成時に使用される溶媒量は、熱可塑性樹脂が溶解する範囲内であれば特に制限されないが、樹脂１００重量部に対して溶媒５００〜２０００重量部が好ましい。溶媒が５００重量部より少ない場合、樹脂がすべて溶解せずマスターバッチ組成が不均一になる恐れがある。また、２０００重量部以上の場合、生産性が低下するとともに湿式混合時に十分なトルクが得られず作成したマスターバッチ組成が不均一になる恐れがある。
【００５６】
なお、湿式混合に使用する溶媒等の揮発残留分は、最終的な無機微粒子含有樹脂組成物への悪影響や経済性の観点から、総体積の２％以下であるのが好ましい。
【００５７】
また、本発明の無機微粒子含有樹脂組成物には、一般に常用される酸化防止剤、中和剤、滑剤、帯電防止剤、白化剤、熱安定剤、耐光安定剤、可塑剤、着色剤、耐衝撃性改良剤、増量剤、離型剤、発泡剤、加工助剤などの樹脂添加剤を必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。これらの各種添加剤は一般に用いられており、当業者に公知である。また、樹脂添加剤は、様々な種類の添加剤を単独で又は組み合わせて使用してもよい。
【００５８】
なお、マスターバッチを用いて無機微粒子含有樹脂組成物を作成する場合には、樹脂添加剤をマスターバッチに添加することで、マスターバッチ作成時の粒子の分散化効果や、バインダ機能を持たせることも可能である。これらの樹脂添加剤は使用される各材料と相溶化できる範囲で適宜使用される。
【００５９】
かかる添加剤の具体例は、Ｒ．Ｇａｃｈｔｅｒ及びＨ．Ｍｕｌｌｅｒ， Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ， ４ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ， １９９３に記載されている他、以下に具体例を挙げるが、樹脂添加剤はこれらに限定されない。
【００６０】
（１．３）樹脂添加剤
（１．３．１）可塑剤
可塑剤としては、特に限定はないが、リン酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、トリメリット酸エステル系可塑剤、ピロメリット酸系可塑剤、グリコレート系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤等を挙げることができる。
【００６１】
リン酸エステル系可塑剤では、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等を挙げることができる。
【００６２】
また、フタル酸エステル系可塑剤では、例えば、ジエチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、ジメチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジ−２−エチルヘキシルフタレート、ブチルベンジルフタレート、ジフェニルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート等を挙げることができる。
【００６３】
また、トリメリット酸系可塑剤では、例えば、トリブチルトリメリテート、トリフェニルトリメリテート、トリエチルトリメリテート等を挙げることができる。
また、ピロメリット酸エステル系可塑剤では、例えば、テトラブチルピロメリテート、テトラフェニルピロメリテート、テトラエチルピロメリテート等を挙げることができる。
【００６４】
また、グリコレート系可塑剤では、例えば、トリアセチン、トリブチリン、エチルフタリルエチルグリコレート、メチルフタリルエチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等を挙げることができる。
【００６５】
また、クエン酸エステル系可塑剤では、例えば、トリエチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、アセチルトリ−ｎ−ブチルシトレート、アセチルトリ−ｎ−（２−エチルヘキシル）シトレート等を挙げることができる。
【００６６】
（１．３．２）酸化防止剤
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などが挙げられ、これらの中でもフェノール系酸化防止剤、特にアルキル置換フェノール系酸化防止剤が好ましい。これらの酸化防止剤を配合することにより、透明性、耐熱性等を低下させることなく、成型時の酸化劣化等によるレンズの着色や強度低下を防止できる。なお、これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
【００６７】
ここで、フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ペンタエリトリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、チオジエチレンビス[3-（3,5-ジ-ｔ-ブチル-4-ヒドロキシフェニル）プロピオート]、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。
【００６８】
また、リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、トリス−（２，６−ジメチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′−イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。
【００６９】
また、イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ−プロピオネート）、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。
【００７０】
（１．３．３）耐光安定剤
耐光安定剤としては、ベンゾフェノン系耐光安定剤、ベンゾトリアゾール系耐光安定剤、ヒンダードアミン系耐光安定剤などが挙げられるが、本発明においては、レンズの透明性、耐着色性等の観点から、ヒンダードアミン系耐光安定剤（以下、ＨＡＬＳとする）を用いるのが好ましい。
【００７１】
特に、ＨＡＬＳの中でも、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として用いたＧＰＣにより測定したポリスチレン換算のＭｎが１，０００〜１０，０００であるものが好ましく、２，０００〜５，０００であるものがより好ましく、２，８００〜３，８００であるものが特に好ましい。Ｍｎが小さすぎると、ＨＡＬＳを無機微粒子含有樹脂組成物に加熱溶融混練して配合する際に、揮発のため所定量を配合できず、射出成型等の加熱溶融成型時に発泡やシルバーストリークが生じるなど加工安定性が低下する。また、この無機微粒子含有樹脂組成物からレンズを成型した場合に、ランプを点灯させた状態で当該レンズを長時間使用すると、レンズから揮発性成分がガスとなって発生する。逆にＭｎが大き過ぎると、ＨＡＬＳの無機微粒子含有樹脂組成物への分散性が低下して、レンズの透明性が低下し、耐光性改良の効果が低減する。したがって、本発明においては、ＨＡＬＳのＭｎを上記範囲とすることにより加工安定性、低ガス発生性、透明性に優れたレンズが得られる。
【００７２】
このようなＨＡＬＳの具体例としては、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ′″−テトラキス−〔４，６−ビス−｛ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ｝−トリアジン−２−イル〕−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン、ジブチルアミンと１，３，５−トリアジンとＮ，Ｎ′−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔｛（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝〕、ビス（２，２，６，６-テトラメチル-４-ピペリジル）セバケート、１，６−ヘキサンジアミン−Ｎ，Ｎ′−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）とモルフォリン−２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジンとの重縮合物、ポリ〔（６−モルフォリノ−ｓ−トリアジン−２，４−ジイル）（２，２，６，６，−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕−ヘキサメチレン〔（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ〕などの、ピペリジン環がトリアジン骨格を介して複数結合した高分子量ＨＡＬＳ；コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールとの重合物、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸と１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジノールと３，９−ビス（２−ヒドロキシ−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンとの混合エステル化物などの、ピペリジン環がエステル結合を介して結合した高分子量ＨＡＬＳ等が挙げられる。
【００７３】
これらの中でも、ジブチルアミンと１，３，５−トリアジンとＮ，Ｎ′−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンとの重縮合物、ポリ〔｛（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝〕、コハク酸ジメチルと４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジンエタノールとの重合物などのＭｎが２，０００〜５，０００のものが好ましい。
【００７４】
本発明に係る無機微粒子含有樹脂組成物の製造方法は、前述のようにして、熱可塑性樹脂、無機微粒子、マスターバッチ、樹脂添加剤等を準備した後、無機微粒子又はマスターバッチと、熱可塑性樹脂とを混合させる方法であり、少なくとも、熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する除去工程と、前記除去工程後の熱可塑性樹脂と、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子とを混合する混合工程とを含むものである。
ここで、ナノ粒子である無機微粒子を熱可塑性樹脂中に高度に分散させる観点から、無機微粒子又はマスターバッチと、ホスト材である熱可塑性樹脂とを混合しながら溶融混練装置で剪断力を与えて製造する方法が好ましく用いられる。
【００７５】
具体的な混練機としては、ＫＲＣニーダー（栗本鉄工所社製）；ポリラボシステム（HAAKE社製）；ラボプラストミル（東洋精機製作所社製）；ナウターミキサーブス・コ・ニーダー（Ｂｕｓｓ社製）；ＴＥＭ型押し出し機（東芝機械社製）；ＴＥＸ二軸混練機（日本製鋼所社製）；ＰＣＭ混練機（池貝鉄工所社製）；三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー（井上製作所社製）；ニーデックス（三井鉱山社製）；ＭＳ式加圧ニーダー、ニダールーダー（森山製作所社製）；バンバリーミキサー（神戸製鋼所社製）が挙げられる。
【００７６】
なお、樹脂添加剤は、どのタイミングで添加されても良く、マスターバッチ作成した場合には、マスターバッチ作成時を含むどのタイミングで添加されても良い。
【００７７】
また、最終的に作成される無機微粒子含有樹脂組成物に含まれる無機微粒子の割合としては、通常５〜５０ｗt％程度である。無機微粒子含有樹脂組成物中に含まれる無機微粒子の割合が大幅に少ない場合、無機微粒子を含有させることによる物性改善効果が期待できない。また、上記割合が大幅に大きい場合、混練装置中で均一な混合に時間がかかり樹脂の劣化を招くほか、混練装置内壁面への無機微粒子の付着が問題となる。
【００７８】
また上記樹脂との混合は、酸化による機能低下を防ぐため、大気中ではなくＡｒ、Ｎ２等の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
【００７９】
また、無機微粒子と熱可塑性樹脂の混合に際しては、その程度への配慮が必要である。無機微粒子と熱可塑性樹脂の混合の程度が不十分の場合には、特に屈折率やアッベ数、光線透過率などの光学特性に影響を及ぼすことが懸念され、また熱可塑性や溶融成形性などの樹脂加工性にも悪影響する恐れがあることから、十分な混合を行う方が望ましいが、混合の程度は、用いる熱可塑性樹脂及び無機微粒子の特性を十分に勘案して選択することが重要である。
【００８０】
したがって、前述のように作成された無機微粒子含有樹脂組成物では、(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを含んでおり、分散媒である熱可塑性樹脂中に大きさが０．０５μｍ以上であるゲル化分等の異物が極めて少ないため、体積平均粒径３０ｎｍ以下の無機微粒子を均一に分散させることができる。したがって、樹脂組成物の組成を均一にすることができ、透明性を維持しつつ、寸法安定性に優れた無機微粒子含有樹脂組成物が作成される。
【００８１】
また、無機微粒子含有樹脂組成物は、球状、棒状、板状、円柱状、筒状、チューブ状、繊維状、フィルムまたはシート形状など種々の形態に成型させることができ、成型物の低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性、低吸水性を向上させることができる。そのため、本発明に係る光学素子に好適に用いられる。
【００８２】
（２）光学素子
前述の製造方法により得られる無機微粒子含有樹脂組成物が適用された光学素子としては、例えば、光学レンズや光学プリズムとして、顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズなどのレンズや、レーザビームプリンターのｆθレンズ、センサー用レンズなどのレーザ走査系レンズ、カメラの撮像系レンズ、ファインダー系のプリズムレンズ、眼鏡レンズなどの全光線透過型レンズ、光ディスクのピックアップレンズなどが挙げられる。
【００８３】
なお、光ディスクとしては、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blu-ray Disc）、ＡＯＤ（advanced optical disc）などが挙げられる。
【００８４】
また、光学素子の他の例としては、偏光フィルム、位相差フィルム、光拡散フィルムなどの光学フィルム、光拡散板、光カード、液晶表示素子基板、液晶ディスプレイなどの導光板などが挙げられる。
【００８５】
これらの中でも、低複屈折性が要求されるピックアップレンズやレーザ走査系レンズが好適であり、ピックアップレンズが最も好適である。本発明に係る無機微粒子含有樹脂組成物を用いて作成された光学素子では、優れた温度特性を有し、青紫色レーザ光源を用いた高密度な光ディスク用のピックアップレンズとして好適に用いられる。
【００８６】
以下、図１を参照しながら、本実施形態における光学素子が対物レンズとして用いられた光ピックアップ装置１について説明する。
【００８７】
図１に示すように、本実施形態における光ピックアップ装置１には、光源としての３種類の半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤが具備されている。このうち、半導体レーザ発振器ＬＤ１は、ＢＤ（又はＡＯＤ）１０用として波長３５０〜４５０ｎｍ中の特定波長、例えば４０５ｎｍ，４０７ｎｍの波長の光束を出射するようになっている。また、半導体レーザ発振器ＬＤ２は、ＤＶＤ２０用として波長６２０〜６８０ｎｍ中の特定波長の光束を出射するようになっている。さらに、半導体レーザＬＤ３は、ＣＤ３０用として７５０〜８１０ｎｍ中の特定波長の光束を出射するようになっている。
【００８８】
半導体レーザ発振器ＬＤ１から出射される青色光の光軸方向には、図１中下方から上方に向かって、シェイバＳＨ１、スプリッタＢＳ１、コリメータＣＬ、スプリッタＢＳ４，ＢＳ５及び対物レンズ１５が順次配設されており、対物レンズ１５と対向する位置には、光情報記録媒体であるＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０が配置されるようになっている。また、スプリッタＢＳ１の図１中右方には、シリンドリカルレンズＬ１１、凹レンズＬ１２及び光検出器ＰＤ１が順次配設されている。
【００８９】
半導体レーザ発振器ＬＤ２から出射される赤色光の光軸方向には、図１中左方から右方に向けてスプリッタＢＳ２，ＢＳ４が順次配設されている。また、スプリッタＢＳ２の図１中下方にはシリンドリカルレンズＬ２１、凹レンズＬ２２及び光検出器ＰＤ２が順次配設されている。
【００９０】
半導体レーザ発振器ＬＤ３から出射される光の光軸方向には、図１中右方から左方に向けてスプリッタＢＳ３，ＢＳ５が順次配設されている。また、スプリッタＢＳ３の図１中下方にはシリンドリカルレンズＬ３１、凹レンズＬ３２及び光検出器ＰＤ３が順次配設されている。
【００９１】
本発明に係る光学素子としての対物レンズ１５は、光情報記録媒体としてのＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に対向配置されるものであり、各半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３から出射された光を、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に集光するようになっている。このような対物レンズ１５には、２次元アクチュエータ２が具備されており、この２次元アクチュエータ２の動作により、対物レンズ１５は、上下方向に移動自在となっている。
【００９２】
次に、光ピックアップ装置１の作用について説明する。
本実施形態における光ピックアップ装置１は、光情報記録媒体の種類よってそれぞれ異なる動作をするため、以下において、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０及びＣＤ３０に対する動作態様の詳細について、それぞれ説明する。
【００９３】
まず始めに、ＢＤ１０に対する光ピックアップ装置１の動作について説明する。
ＢＤ１０への情報の記録動作時や、ＢＤ１０に記録された情報の再生動作時には、半導体レーザ発振器ＬＤ１が光を出射する。その光は、図１に示すように、光線Ｌ１となって、シェイバＳＨ１を透過して整形され、スプリッタＢＳ１を透過して、コリメータＣＬで平行光とされる。そして、各スプリッタＢＳ４，ＢＳ５及び対物レンズ１５を透過し、ＢＤ１０の記録面１０ａに集光スポットを形成する。
【００９４】
集光スポットを形成した光は、ＢＤ１０の記録面１０ａで情報ピットにより変調され、記録面１０ａによって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ１５、スプリッタＢＳ５，ＢＳ４及びコリメータＣＬを透過し、スプリッタＢＳ１で反射した後、シリンドリカルレンズＬ１１を透過して、非点収差が与えられる。その後、この光は凹レンズＬ１２を透過して、光検出器ＰＤ１で受光される。以後、このような動作が繰り返し行われ、ＢＤ１０に対する情報の記録動作や、ＢＤ１０に記録された情報の再生動作が完了する。
【００９５】
次に、ＤＶＤ２０に対する光ピックアップ装置１の動作について説明する。
ＤＶＤ２０への情報の記録動作時や、ＤＶＤ２０に記録された情報の再生動作時には、半導体レーザ発振器ＬＤ２が光を出射する。その光は、図１に示すように、光線Ｌ２となって、スプリッタＢＳ２を透過し、スプリッタＢＳ４によって反射される。反射された光線Ｌ２は、スプリッタＢＳ５及び対物レンズ１５を透過し、ＤＶＤ２０の記録面２０ａに集光スポットを形成する。
【００９６】
集光スポットを形成した光は、ＤＶＤ２０の記録面２０ａで情報ピットにより変調されて、記録面２０ａによって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ１５及びスプリッタＢＳ５を透過し、各スプリッタＢＳ４，ＢＳ２で反射した後、シリンドリカルレンズＬ２１を透過して、非点収差が与えられる。その後、この光は凹レンズＬ２２を透過して、光検出器ＰＤ２で受光される。以後、このような動作が繰り返し行われ、ＤＶＤ２０に対する情報の記録動作や、ＤＶＤ２０に記録された情報の再生動作が完了する。
【００９７】
最後に、ＣＤ３０に対する光ピックアップ装置１の動作について説明する。
ＣＤ３０への情報の記録時や、ＣＤ３０に記録された情報の再生時には、半導体レーザ発振器ＬＤ３から光が出射される。出射された光は、図１に示すように、光線Ｌ３となって、スプリッタＢＳ３を通過し、スプリッタＢＳ５によって反射される。反射された光線Ｌ３は、対物レンズ１５を透過し、ＣＤ３０の記録面３０ａに集光スポットを形成する。
【００９８】
集光スポットを形成した光は、ＣＤ３０の記録面３０ａで情報ピットにより変調されて、記録面３０ａによって反射される。そして、この反射光は、対物レンズ１５を透過し、各スプリッタＢＳ５，ＢＳ３で反射した後、シリンドリカルレンズＬ３１を透過して、非点収差が与えられる。その後、この光は凹レンズＬ３２を透過して、光検出器ＰＤ３で受光される。以後、このような動作が繰り返し行われ、ＣＤ３０に対する情報の記録動作や、ＣＤ３０に記録された情報の再生動作が完了する。
【００９９】
なお、この光ピックアップ装置１は、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に対する情報の記録動作時や、ＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０に記録された情報の再生動作時には、各光検出器ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３でのスポットの形状変化又は位置変化による光量変化を検出して、合焦検出又はトラック検出を行うようになっている。そして、このような光ピックアップ装置１は、各光検出器ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３の検出結果に基づいて、２次元アクチュエータ２が半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３からの光をＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０の記録面１０ａ，２０ａ，３０ａに結像するように対物レンズ１５を移動させるとともに、半導体レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３からの光を各記録面１０ａ，２０ａ，３０ａの所定のトラックに結像させるように対物レンズ１５を移動させるようになっている。
【０１００】
以上の光ピックアップ装置１における対物レンズ１５によれば、本発明の無機微粒子含有樹脂組成物を成型して形成されており、無機微粒子の体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であるので、３０ｎｍより大きい従来の場合と比較して、対物レンズの透明性を高めることができる。
また、対物レンズ１５に対する無機微粒子含有樹脂組成物の製造工程において、分散媒である熱可塑性樹脂中に０．０５μｍ以上の大きさのゲル化分等の異物の含有量を５ｗt％以下にして、当該樹脂中の異物を極めて少ない状態にさせているので、無機微粒子を熱可塑性樹脂中に均一に分散させることができ、無機微粒子含有樹脂組成物を成型して得られる対物レンズ１５の組成を均一化し、寸法安定性を維持することができる。
【０１０１】
なお、本発明の無機微粒子含有樹脂組成物を用いた光学素子の成型方法としては、格別制限されるものはないが、低複屈折性、機械強度、寸法精度等の特性に優れた成型物を得る観点から、溶融成型が好ましい。
溶融成型法としては、例えば、市販のプレス成型、市販の押し出し成型、市販の射出成型等が挙げられるが、射出成型が成型性、生産性の観点から好ましい。
【０１０２】
また、成型条件は使用目的、または成型方法により適宜選択されるが、例えば、射出成型における前記樹脂組成物の温度は、成型時に適度な流動性を樹脂に付与して成型品のヒケやひずみを防止し、樹脂の熱分解によるシルバーストリークの発生を防止し、更に、成型物の黄変を効果的に防止する観点から１５０℃〜４００℃の範囲が好ましく、更に好ましくは２００℃〜３５０℃の範囲であり、特に好ましくは２００℃〜３３０℃の範囲である。
【実施例】
【０１０３】
以下、実施例および比較例を挙げることにより、本発明に係る光学素子をさらに具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０１０４】
＜実施例1＞
実施例１の作成に際しては、まず、異物が除去された熱可塑性樹脂１を作成した後、当該熱可塑性樹脂と無機微粒子との混合を行う。
【０１０５】
（熱可塑性樹脂１の作成）
すなわち、先ず、熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部とシクロヘキサン（関東化学製） ２０００重量部とを８０℃に加熱しながら２４ｈｒ混合した後、遠心分離機にて１５０００ｒｐｍで３０ｍｉｎ操作を行い、不溶分を完全に分離させた。次いで、分離した不溶分を除去し、この樹脂溶液を１９０℃で減圧乾燥を行い、不溶分のきわめて少ない熱可塑性樹脂１を得た。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液において、当該樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０１重量部であった。
【０１０６】
（無機微粒子との混合）
次に、T.K.ハイビスディスパーミックス3D-20（特殊機化工業製）を用いて、前記熱可塑性樹脂１ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製）５００重量部を８５℃で湿式混合した後、脱揮・乾燥を行ってマスターバッチ１を得た。
【０１０７】
その後、ラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度２００℃として、マスターバッチ１と熱可塑性樹脂１とをSiO2粒子の比率が３０ｖｏｌ％となるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物１を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物１を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例１を作成した。
【０１０８】
＜実施例２＞
（熱可塑性樹脂２の作成）
まず、実施例１の（熱可塑性樹脂１の作成）において、「ZEONEX340R」 １００重量部を、熱可塑性樹脂「APEL5014」（三井化学製） １００重量部に変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られる熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂２とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０５重量部であった。
【０１０９】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂２ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ） １００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製） ５００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ２を得た。
その後、ポリラボシステム（製品名、HAAKE製）を用いて、このマスターバッチ２と熱可塑性樹脂２をSiO2粒子が３０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物２を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物２を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例２を作成した。
【０１１０】
＜実施例３＞
（熱可塑性樹脂３の作成）
まず、実施例１の（熱可塑性樹脂１の作成）において、「ZEONEX340R」 １００重量部を、熱可塑性樹脂「Topas-5013」（製品名、チコナ製） １００重量部に変更した以外は実施例１と同様の操作を行い、得られる熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂３とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．２０重量部であった。
【０１１１】
（無機微粒子との混合）
０２７モルのリン酸水素二ナトリウムを含有する水溶液３リットルに、３．５３モルの硫酸アルミニウム水溶液と、７．０６モルのリン酸水素二ナトリウム水溶液のそれぞれ２リットルを、ダブルジェット法で１０分間かけて添加した。微粒子形成中のｐＨは硫酸を用いて３．０に、温度は３０℃に制御した。
【０１１２】
添加終了後、限外濾過法により可溶性塩類を脱塩除去し、１０質量％のリン酸アルミニウム分散液を得た。得られた粒子の組成分析を行ったところ、アルミニウムに対するリンのモル比が１．０５であるナトリウムを少量含有するリン酸アルミニウムであった。また、Ｘ線回折の結果、明確な結晶構造がない非晶質粒子であることを確認した。
【０１１３】
さらに、この分散液１００ｇに、メタノール３００ｇと１モル％の硝酸水溶液を添加した。この液を５０℃で撹拌しながら、メタノール１００ｇとシクロペンチルトリメトキシシラン６ｇの混合液を６０分かけて添加し、その後２４時間撹拌して表面処理を行った。得られた透明な分散液を酢酸エチルに懸濁させ、遠心分離を行い白色の微粒粉末（リン酸アルミニウム微粒子）を得た。ＴＥＭ観察によれば、この粉末は平均粒径約１６ｎｍであった。
【０１１４】
このリン酸アルミニウム微粒子（体積１６ｎｍ） １００重量部と前記熱可塑性樹脂３ １００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ３を得た。
【０１１５】
その後、ラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度を１００℃として、前記マスターバッチ３と熱可塑性樹脂３をリン酸アルミニウム粒子が３０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物３を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物３を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例３を作成した。
【０１１６】
＜実施例４＞
（熱可塑性樹脂４の作成）
熱可塑性樹脂「APEL5014」（製品名、三井化学製） １００重量部とシクロヘキサン（関東化学製） ２０００重量部を８０℃に加熱しながら２４ｈｒ混合した後、十分な量のメタノール溶液中に滴下した。析出してきた樹脂を再度シクロヘキサンに溶解した後、１９０℃にて減圧乾燥を行い熱可塑性樹脂４を得た。なお、再溶解処理した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０３重量部であった。
【０１１７】
（無機微粒子との混合）
前記熱可塑性樹脂４及び気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径 ７ｎｍ）をラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度を２３０℃としてSiO2粒子が２０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物４を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物４を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例４を作成した。
【０１１８】
＜実施例５＞
（熱可塑性樹脂５の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部とシクロヘキサン（関東化学製） ２０００重量部とを８０℃に加熱しながら２４ｈｒ混合した後、ガラス繊維フィルター（口径４７．５ｍｍ、メッシュ径０．２μｍ）を用いて数回吸引濾過を行った。そして、濾過後の樹脂溶液を１９０℃で減圧乾燥を行い、不溶分のきわめて少ない熱可塑性樹脂５を得た。なお、濾過した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．５０重量部であった。
【０１１９】
（無機微粒子との混合）
次に、T.K.ハイビスディスパーミックス3D-20（特殊機化工業製）を用いて、前記熱可塑性樹脂５ １００重量部、気相法Al2O3粒子「Alu-C」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製） ５００重量部を８５℃で湿式混合を行い、スラリー５を得た。
その後、ラボプラストミル（東洋精機製）を用い、装置温度を１２０℃として、前記スラリー５と熱可塑性樹脂５をAl2O3粒子が２０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物５を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物５を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例５を作成した。
【０１２０】
＜実施例６＞
（熱可塑性樹脂６の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部をポリラボシステム（製品名、HAAKE製）を用いて、２３０℃に加熱しながら１０ｍｉｎ溶融混練を行い、熱可塑性樹脂６を得た。なお、熱可塑性樹脂６に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して２．００重量部であった。
【０１２１】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂６ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製）５００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ６を得た。
【０１２２】
その後、マスターバッチ６と熱可塑性樹脂６とを用い、SiO2粒子の比率が３０ｖｏｌ％となるような比率で実施例１と同様の方法で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物６を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物６を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例６を作成した。
【０１２３】
＜実施例７＞
（熱可塑性樹脂７の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部をポリラボシステム（製品名、HAAKE製）を用いて、２４０℃に加熱しながら１５ｍｉｎ溶融混練を行い、熱可塑性樹脂７を得た。なお、熱可塑性樹脂７に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量をAccuSizer 780（製品名、Particle Sizing Systems社製）を用いて測定したところ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して４．５０重量部であった。
【０１２４】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂７ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ）１００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製）５００重量部を実施例１と同様の方法で湿式混合及び脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ７を得た。
【０１２５】
その後、マスターバッチ７と熱可塑性樹脂７とを用い、SiO2粒子の比率が３０ｖｏｌ％となるような比率で実施例１と同様の方法で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物７を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物７を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として実施例７を作成した。
【０１２６】
＜比較例１＞
（熱可塑性樹脂８の作成）
熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部をポリラボシステム（製品名、HAAKE製）で２５０℃に加熱しながら３０ｍｉｎ溶融混練を行い、熱可塑性樹脂８を得た。得られた熱可塑性樹脂８ １００重量部に対し、シクロヘキサン溶液 ２０００重量部とを混合させ、溶解された樹脂溶液中に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量を測定したところ、異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して６．５０重量部であった。
【０１２７】
（無機微粒子との混合）
次に、前記熱可塑性樹脂８ １００重量部、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製体積平均分散粒径 ７ｎｍ） １００重量部及びシクロヘキサン（関東化学製） ５００重量部をT.K.ハイビスディスパーミックス3D-20（製品名、特殊機化工業製）を用いて８５℃で湿式混合を行った後、脱揮・乾燥を行い、マスターバッチ８を得た。
その後、ラボプラストミル（製品名、東洋精機製）を用い、装置温度を２００℃として前記マスターバッチ８と熱可塑性樹脂８をSiO2粒子が３０ｖｏｌ％になるような比率で溶融混練を行い、無機微粒子含有樹脂組成物８を得た。得られた無機微粒子含有樹脂組成物８を射出成形機にて成形を行い、光学評価用の光学素子として比較例１を作成した。
【０１２８】
＜比較例２＞
（熱可塑性樹脂９の作成）
比較例１の（熱可塑性樹脂８の作成）において、熱可塑性樹脂「ZEONEX340R」（製品名、日本ゼオン製） １００重量部を、熱可塑性樹脂「APEL5014」（製品名、三井化学製） １００重量部に変更した以外は、比較例１と同様の操作を行い、得られる熱可塑性樹脂を熱可塑性樹脂９とした。なお、熱可塑性樹脂９に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０．００重量部であった。
【０１２９】
（無機微粒子との混合）
次に、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ） １００重量部を気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）１００重量部に変更した以外は、比較例１の（無機微粒子との混合）における操作と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例２とした。
【０１３０】
＜比較例３＞
実施例１の（無機微粒子との混合）において、気相法SiO2粒子「RX300」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径７ｎｍ） １００重量部を、気相法SiO2「A50」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径４０ｎｍ） １００重量部に変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例３とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液において、当該樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０１重量部であった。
【０１３１】
＜比較例４＞
実施例２の（無機微粒子との混合）において、気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）を添加しない以外は、実施例２と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例４とした。なお、不溶分を除去した段階の樹脂溶液に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して０．０５重量部である。
【０１３２】
＜比較例５＞
比較例２の（無機微粒子との混合）において、気相法SiO2粒子「RX200」（製品名、日本アエロジル製、体積平均分散粒径１２ｎｍ）を添加しない以外は、比較例２と同様の操作を行い、得られる光学評価用の光学素子を比較例５とした。なお、熱可塑性樹脂９に含まれるサイズが０．０５μｍ以上の異物量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１０．００重量部である。
【０１３３】
以上の実施例１〜実施例７，比較例１〜比較例５に対し、以下の通り光線透過率及び線膨張係数の測定を行った。結果を下記表２に示す。
【表２】
【０１３４】
（光線透過率の測定）
（株）島津製作所製の分光光度計ＵＶ−３１５０を測定装置として用い、実施例１〜実施例９，比較例１〜比較例５の厚さ方向（１ｍｍ厚）に対する波長４０５ｎｍの光線の透過率をASTM D-1003に従って測定した。
【０１３５】
（線膨張係数の測定）
（株）リガク製のＣＮ８０９８Ｆ１を測定装置として用い、実施例１〜実施例９，比較例１〜比較例５の平均線膨張係数をJIS R3102に従って測定した。
【０１３６】
表２に記載の結果より明らかなように、実施例１〜実施例７の光学素子は、比較例１〜比較例３の光学素子に対し、波長４０５ｎｍの青色光線に対する透明性が高いことがわかる。また、６０〜８０℃における線膨張係数が小さいことから、温度依存性による屈折率の変化が少なく、寸法安定性に優れていることがわかり、樹脂組成が均一化されていることがわかる。
なお、比較例４及び比較例５の光学素子は、６０〜８０℃における線膨張係数が大き過ぎて実用に適していないため、実施例１〜実施例７に対する比較対照として不適当となっている。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明に係る光学素子が用いられた光ピックアップ装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１５ 対物レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られたことを特徴とする無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
前記無機微粒子が少なくとも酸化珪素を含むことを特徴とする請求項１に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の異物が前記熱可塑性樹脂のゲル化分であることを特徴とする無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物を用いて作成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項５】
熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する除去工程と、前記除去工程後の熱可塑性樹脂と、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子とを混合する混合工程とを含むことを特徴とする無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項１】
(a)体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子と、(b)０．０５μｍ以上の異物の含有量が５ｗt％以下である熱可塑性樹脂とを混合して得られたことを特徴とする無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】
前記無機微粒子が少なくとも酸化珪素を含むことを特徴とする請求項１に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の異物が前記熱可塑性樹脂のゲル化分であることを特徴とする無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物を用いて作成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項５】
熱可塑性樹脂から０．０５μｍ以上の異物の含有量を５ｗt％以下まで異物を除去する除去工程と、前記除去工程後の熱可塑性樹脂と、体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機微粒子とを混合する混合工程とを含むことを特徴とする無機微粒子含有熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００７−１６１７６３（Ｐ２００７−１６１７６３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５６３１０（Ｐ２００５−３５６３１０）
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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