複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子
【課題】 本発明の目的は、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子を提供することにある。
【解決手段】 少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とする複合熱可塑性材料の製造方法。
【解決手段】 少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とする複合熱可塑性材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤといった光情報記録媒体（以下、単に媒体ともいう）に対して、情報の読み取りや記録を行なうプレーヤー、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は、光源から発した所定波長の光を媒体に照射し、反射した光を受光素子で受光する光学素子ユニットを備えており、光学素子ユニットはこれらの光を媒体の反射層や受光素子で集光させるためのレンズ等の光学素子を有している。
【０００３】
光ピックアップ装置の光学素子は、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、プラスチックを材料として適用することが好ましい。光学素子に適用可能なプラスチックとしては、環状オレフィンとα−オレフィンの共重合体等が知られている。
【０００４】
ところで、例えば、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤーのような、複数種の媒体に対して情報の読み書きが可能な情報機器の場合、光ピックアップ装置は、両者の媒体の形状や適用する光の波長の違いに対応した構成とする必要がある。この場合、光学素子ユニットはいずれの媒体に対しても共通とすることがコストやピックアップ特性の観点から好ましい。
【０００５】
一方、プラスチックを材料として適用した光学素子ユニットにおいては、ガラスレンズのような光学的安定性を有する物質であることが求められている。例えば、環状オレフィンのような光学的プラスチック物質は、湿度に関して大幅に改善された屈折率の安定性を有すのに対し、温度に対する屈折率の安定性の改良は未だ十分でないのが現状である。
【０００６】
上記のようなプラスチックレンズの光学的屈折率を修正する方法の１つとして、微細粒子充填材を使用する方法が、種々提案されている。
【０００７】
この微細粒子充填材は、光学的プラスチックの屈折率を修正するために使用され、粒子サイズが十分に小さい充填材を用いることによって、充填材による光散乱を起こさず、充填されたプラスチックは、レンズとしての十分な透明性を維持することができるものである。例えば、プラスチックの屈折率を増加させるための微細粒子の添加を記載する技術文献としては、Ｃ．ＢｅｃｋｅｒとＰ．Ｍｕｅｌｌｅｒ及びＨ．Ｓｃｈｍｉｄｔの編による“シリカ微細粒子で修飾された表面を有する熱可塑性微細合成物質における光学的及び熱力学調査”、ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ第３４６９巻、１９９８年７月、８８−９８ページ、並びにＢ．ＢｒａｕｎｅとＰ．Ｍｕｅｌｌｅｒ及びＨ．Ｓｃｈｍｉｄｔによる“光学的応用のための酸化タンタルナノマー（Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｍｅｒｓ）”、ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ第３４６９巻、１９９８年７月、１２４−１３２ページ等に記載されている。
【０００８】
また、樹脂レンズの屈折率及びその温度依存性の改良を目的として、例えば、感温性を有するポリマー状ホスト物質に、微細粒子物質を２軸押し出し機で混練して分散させて、屈折率の温度依存性を改良した光学製品が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ポリスチレン、メタクリル酸メチル、環状オレフィンあるいはポリスルホンの各樹脂に、微細粒子物質を２軸押し出し機で混練して分散させて、屈折率の温度依存性を改良した光学製品が提案されている（例えば、特許文献２〜５参照。）。
【０００９】
しかしながら、樹脂と微細粒子物質とから構成される複合樹脂剤材料においては、その混練条件によっては、形成した光学製品の透明性を損なう場合や着色を呈するという課題を抱えているが、上記提案されている各方法において、上記の課題に対し、樹脂と微細粒子物質との具体的な混練条件に関しては一切の記載や示唆はなく、透明性が高く、かつ着色のない光学製品を実現するための指針が一切なく、試行錯誤で混練条件を設定しているのが現状である。
【特許文献１】特開２００２−２０７１０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１５６０号公報
【特許文献３】特開２００２−２４１５６９号公報
【特許文献４】特開２００２−２４１５９２号公報
【特許文献５】特開２００２−２４１６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
【００１２】
（請求項１）
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とする複合熱可塑性材料の製造方法。
【００１３】
（請求項２）
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造されたことを特徴とする複合熱可塑性材料。
【００１４】
（請求項３）
前記無機粒子の含有率が、５質量％以上、８０質量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の複合熱可塑性材料。
【００１５】
（請求項４）
前記無機粒子の体積平均分散粒径が、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の複合熱可塑性材料。
【００１６】
（請求項５）
前記熱可塑性樹脂の吸水率が、０．２質量％以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【００１７】
（請求項６）
前記熱可塑性樹脂の少なくとも１種が、環状オレフィン樹脂であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【００１８】
（請求項７）
請求項２〜６のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料を用いて作製されたことを特徴とする光学素子。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子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】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とす複合熱可塑性材料の製造方法により、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。
【００２２】
すなわち、無機粒子と有機材料である熱可塑性樹脂との複合熱可塑性材料の作製において、溶融、混練により熱可塑性樹脂と無機粒子とを混練する方法を適用する場合、混練に要したエネルギーをパラメータとし、単位体積あたりの投入エネルギー量として１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下という特定の範囲に制御することにより、極めて良好な混練条件を見出すことができた。
【００２３】
一般に、混練エネルギーは、混練時のトルクに回転数を乗じて時間で積分した値として得られるが、その単位体積あたりのエネルギーを特定の範囲に規定することにより、極めて良好な混練状態となる。すなわち、熱可塑性樹脂中に無機粒子が均一に分散し、無機粒子の凝集が少なく、熱可塑性樹脂の強度が上昇し、屈折率が無機粒子の性質に従って変化することになる。
【００２４】
この様な良好な混練状態が得られた結果、顕著な効果として、透明性の高い材料を得ることができた。一方、過剰のエネルギー付与による混練では、熱可塑性樹脂にダメージを与え、着色などの悪影響を及ぼすことが判明した。
【００２５】
本発明において、溶融混練に用いることのできる装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置またはバッチ式混練装置を挙げることができる。また、単軸押出機、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いて製造することもできる。
【００２６】
本発明の複合熱可塑性材料の製造方法において、熱可塑性樹脂と無機粒子を一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。この場合、押出機などの溶融混練装置では、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。また、予め混連後、熱可塑性樹脂以外の成分で予め添加しなかった成分を添加して更に溶融混練する際も、これらを一括で添加して、混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。分割して添加する方法も、一成分を数回に分けて添加する方法も採用でき、一成分は一括で添加し、異なる成分を段階的に添加する方法も採用でき、そのいずれもを合わせた方法でも良い。
【００２７】
本発明の複合熱可塑性材料の製造方法においては、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とするが、本発明に係る投入エネルギー量とは、無機粒子が混合された時点から積算される。無機粒子が混合される前に熱可塑性樹脂のみの混練に投入されたエネルギーは、無機粒子の混練状態に直接は関連しないからである。
【００２８】
本発明において、熱可塑性樹脂の吸水率が、無機有機の複合熱可塑性材料の屈折率、およびその温度依存性に大きく影響する観点から、熱可塑性樹脂の吸水率は、０．２質量％以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂の吸水率を上記で規定する条件とすることのより、光学材料として複合材料を使用する場合、環境の変化での屈折率の変化が許容範囲に入ってくる。さらに０．１質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
また、分散されている無機粒子の含有率は、５質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。無機粒子の含有率が５質量％以上であれば、無機粒子混合による物性改良効果を発揮させることができ、また８０質量％以下であれば、必要な樹脂比率を維持すると共に、元来の樹脂の長所である加工性などの特性が損なわれることがない。
【００３０】
熱可塑性樹脂中に分散されている無機粒子の体積平均粒径は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。無機粒子の体積平均粒径が３０ｎｍ以下であれば、無機粒子に起因する光散乱を抑制でき、高い透明性を得ることができる。
【００３１】
また、無機粒子の体積平均粒径の下限としては１ｎｍ以上であることが好ましく、１ｎｍ以上であれば、比表面積が大きくなりすぎることがなく、樹脂との親和性を得るための表面処理に必要な処理剤を適切な範囲に設定することができる。すなわち、無機粒子の形態が球状である場合、総体積が同じであれば、比表面積は平均粒径に反比例し、例えば、平均粒径が３０ｎｍから１ｎｍになると、比表面積は３０倍となる。３０ｎｍの無機粒子を用い、その表面処理剤の必要量が総体積の１０％であったとすると、１ｎｍの粒子を用いた場合には、表面処理にようする表面処理剤の量は３０倍となり、この実現は不可能となる。
【００３２】
次いで、本発明の複合熱可塑性材料の各構成要素の詳細について順次説明する。
【００３３】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明の複合熱可塑性材料は、有機重合体からなる熱可塑性樹脂中に無機粒子が分散されることにより熱可塑性樹脂の持つ屈折率が適度に制御できると共に、温度依存性が改良される。
【００３４】
本発明に係る熱可塑性樹脂材料としては、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表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂材料においては、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。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。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、その平均の吸水率が０．２％以下になればよい。
【００３７】
〔無機粒子〕
本発明において用いられる無機粒子は、そ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言う。
【００３８】
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。
【００３９】
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、シリカ、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、これら酸化物との組み合わせで形成されるリン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
〔無機粒子の製造方法及び表面修飾〕
本発明に係る無機粒子の製造方法は、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。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】
本発明において用いることのできる表面修飾剤としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−メチルフェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルフェノキシシランなどが挙げられる。
【００４４】
これらシラン化合物以外の化合物でも、反応速度などの特性が異なり、表面修飾の条件などに適した化合物を用いることができる。また、１種類のみを用いても、複数種類を併用してもよい。さらに、用いる化合物によって得られる表面修飾微粒子の性状は異なることがあり、材料組成物を得るにあたって用いる熱可塑性樹脂との親和性を、表面修飾する際に用いる化合物を選ぶことによって図ることも可能である。
【００４５】
表面修飾の割合は、特に限定されるものではないが、表面修飾後の微粒子に対して、表面修飾剤の割合が１０〜９９質量％であることが好ましく、３０〜９８質量％であることがより好ましい。
【００４６】
本発明の複合熱可塑性材料は、屈折率が制御されており、屈折率の温度依存性が小さく、かつ透明度が高く、光学的に優れた材料組成物であり、さらには熱可塑性、あるいは射出成形性を有するために、成形加工性に非常に優れた材料組成物である。この優れた光学特性と成形加工性を併せ持った材料は、これまでに開示されている材料では達成することができなかった特性であり、特定の熱可塑性樹脂と特定の無機粒子から成ることが、この特性に寄与していることが考えられる。
【００４７】
〔その他の配合剤〕
本発明の複合熱可塑性材料の調製時や樹脂組成物の成型工程においては、必要に応じて各種添加剤（配合剤ともいう）を添加することができる。添加剤については、格別限定はないが、酸化防止剤、熱安定剤、耐光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤などの安定剤；滑剤、可塑剤などの樹脂改質剤；軟質重合体、アルコール性化合物等の白濁防止剤；染料や顔料などの着色剤；帯電防止剤、難燃剤、フィラーなどが挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができ、その配合量は本発明に記載の効果を損なわない範囲で適宜選択される。本発明においては、特に、重合体が少なくとも可塑剤または酸化防止剤を含有することが好ましい。
【００４８】
（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。
【００４９】
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、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、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、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、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、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。
【００５０】
（酸化防止剤）
本発明に用いられる酸化防止剤について説明する。
【００５１】
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。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が、本発明の複合熱可塑性材料１００質量部に対して好ましくは０．００１〜５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部である。
【００５２】
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、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、テトラキス（メチレン−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））メタン［すなわち、ペンタエリスリメチル−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））］、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。
【００５３】
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、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。
【００５４】
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。
【００５５】
（耐光安定剤）
本発明に用いられる耐光安定剤について説明する。
【００５６】
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を用いるのが好ましい。ヒンダードアミン系耐光安定剤（以下、ＨＡＬＳともいう）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、該ＨＡＬＳを熱可塑性樹脂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なかったり、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、ランプを点灯させた状態でレンズを長時間使用する場合に、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、ブロック共重合体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。
【００５７】
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｝〕、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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明の複合熱可塑性材料に対する上記配合量は、重合体１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２０質量部、より好ましくは０．０２〜１５質量部、特に好ましくは０．０５〜１０質量部である。添加量が少なすぎると耐光性の改良効果が十分に得られず、屋外で長時間使用する場合等に着色が生じる。一方、ＨＡＬＳの配合量が多すぎると、その一部がガスとなって発生したり、樹脂への分散性が低下して、レンズの透明性が低下する。
【００６０】
また、本発明の複合熱可塑性材料に、更に最も低いガラス転移温度が３０℃以下である化合物を配合することにより、透明性、耐熱性、機械的強度などの諸特性を低下させることなく、長時間の高温高湿度環境下での白濁を防止できる。
【００６１】
〔光学素子（光学用樹脂レンズ）の作製方法〕
次いで、上記説明した本発明の複合熱可塑性材料から作製される光学素子の一つである光学用樹脂レンズの作製方法について説明する。
【００６２】
本発明に係る光学用樹脂レンズは、まず、樹脂組成物（樹脂単独の場合もあれば、樹脂と添加剤との混合物の場合もある）を調製し、次いで、得られた樹脂組成物を成型する工程を含む。
【００６３】
本発明に係る光学用樹脂レンズは、まず、樹脂組成物（樹脂単独の場合もあれば、樹脂と添加剤との混合物の場合もある）を調製し、次いで、得られた樹脂組成物を成型する工程を含む。
【００６４】
本発明の熱可塑性樹脂材料の成型物は、前記樹脂組成物からなる成型材料を成型して得られる。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為には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。
【００６５】
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、射出成型における樹脂組成物（樹脂単独の場合または樹脂と添加物との混合物の両方がある）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。
【００６６】
本発明に係る成型物は、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で使用することができ、また、低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性、低吸水性に優れるため、本発明の光学素子の一つである光学用樹脂レンズとして用いられるが、その他の光学部品としても好適である。
【００６７】
（光学用樹脂レンズ）
本発明に係る光学用樹脂レンズは、上記の作製方法により得られるが、光学部品への具体的な適用例としては、以下のようである。
【００６８】
例えば、光学レンズや光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ；顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズなどのレンズ；眼鏡レンズなどの全光線透過型レンズ；ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などの光ディスクのピックアップレンズ；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；カメラのファインダー系のプリズムレンズなどが挙げられる。
【００６９】
光ディスク用途としては、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などが挙げられる。その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板；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；液晶表示素子基板などが挙げられる。
【００７０】
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として好適であり、ピックアップレンズに最も好適に用いられる。
【００７１】
本発明に係る光学用樹脂レンズの用途の一例として、光ディスク用のピックアップ装置に用いる対物レンズとして用いられる例を図２を用いて説明する。
【００７２】
本形態では、使用波長が４０５ｎｍのいわゆる青紫色レーザ光源を用いた「高密度な光ディスク」をターゲットとしている。この光ディスクの保護基板厚は０．１ｍｍであり、記憶容量は約３０ＧＢである。
【００７３】
図１は、本発明の光学素子（光学用樹脂レンズ）を対物レンズとして適用した光ディスク用のピックアップ装置の一例を示す模式図である。
【００７４】
光ピックアップ装置１において、レーザダイオード（ＬＤ）２は、光源であり、波長λが４０５ｎｍの青紫色レーザが用いられるが、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。
【００７５】
ビームスプリッタ（ＢＳ）３はＬＤ２から入射する光源を対物光学素子（ＯＢＬ）４の方向へ透過させるが、光ディスク（光情報記録媒体）５からの反射光（戻り光）について、センサーレンズ（ＳＬ）６を経て受光センサー（ＰＤ）７に集光させる機能を有する。
【００７６】
ＬＤ２から出射された光束は、コリメータ（ＣＯＬ）８に入射し、これによって無限平行光にコリメートされたのち、ビームスプリッタ（ＢＳ）３を介して対物レンズＯＢＬ４に入射する。そして光ディスク（光情報記録媒体）５の保護基板５ａを介して情報記録面５ｂ上に集光スポットを形成する。ついで情報記録面５ｂ上で反射したのち、同じ経路をたどって、１／４波長板（Ｑ）９によって偏光方向を変えられ、ＢＳ３によって進路を曲げられ、センサーレンズ（ＳＬ）６を経てセンサー（ＰＤ）７に集光する。このセンサーによって光電変換され、電気的な信号となる。
【００７７】
なお対物光学素子ＯＢＬ４は、樹脂によって射出成型された単玉の光学用樹脂レンズである。そしてその入射面側に絞り（ＡＰ）１０が設けられており、光束径が定められる。ここでは入射光束は３ｍｍ径に絞られる。そして、アクチュエータ（ＡＣ）１１によって、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００７８】
なお、光情報記録媒体の保護基板厚、更にピットの大きさにより、対物光学素子ＯＢＬ４に要求される開口数も異なる。ここでは、高密度な、光ディスク（光情報記録媒体）５の開口数は０．８５としている。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８０】
実施例１
《樹脂成型試料の作製》
混練装置として、東洋精機製作所製のラボプラストミルＣ型に、セグメントミキサーＫＦ７０を装着し、設定温度２００℃、３００ｒｐｍで、下記の熱可塑性樹脂１を５０．４ｇと無機粒子１を５．６ｇ、同時にミキサーに投入し、表２に記載の投入エネルギー量及び混練時間で混練を行い、混練物１〜１３を作製した。
【００８１】
熱可塑性樹脂１：ゼオネックス４８０Ｒ（日本ゼオン社製、屈折率：１．５２５（ＡＳＴＭＤ５４２による）、吸水率：０．０１％以下（ＡＳＴＭ Ｄ５７０による））
無機粒子１：Ｒ９７６（日本アエロジル社製、シリカ微粒子粉体、一次粒径７ｎｍ）
以上のようにして様にして作製した混練物１〜１３を、それぞれ直径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状に成型し、円盤の両面は鏡面になるようにして、樹脂成型試料１〜１３を作製した。
【００８２】
《樹脂成型試料の評価》
以上の様にして作製した各樹脂成型試料について、下記の方法に従って屈折率、光線透過率、鉛筆硬度の測定および着色耐性の評価を行った。
【００８３】
（屈折率の測定）
ＡＳＴＭ Ｄ５４２に準拠した方法で、アッベ屈折計（アタゴ社製、ＤＲ−Ｍ２）を用いて、屈折率の測定を行った。
【００８４】
（光線透過率の測定）
ＡＳＴＭ Ｄ１００３に準拠した方法で、東京電色（株）製のＴＵＲＢＩＤＩＴＹ ＭＥＴＥＲ Ｔ−２６００ＤＡを用いて光線透過率（％）を測定した。
【００８５】
（鉛筆硬度の測定）
異なる硬度の鉛筆を用い、１ｋｇ荷重下でＪＩＳ Ｋ５４００で示される試験法に基づき硬度試験を行った。なお、ホスト材料であるゼオネックス４８０Ｒの鉛筆硬度はＨであった。
【００８６】
（着色耐性の評価）
上記作製した各樹脂成型試料を、透過光を介してのその色調を目視観察した。
【００８７】
以上により得られた結果を、表２に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
表２に記載の結果より明らかなように、熱可塑性樹脂と無機粒子の構成物を、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下の範囲で製造した本発明の樹脂成型試料は、比較例に対し、光線透過性が高く、樹脂の硬度が高く、更に着色がなく透明性が極めて高いことが分かる。
【００９０】
実施例２
実施例１の樹脂成型試料の作製に使用したのと同様の混練装置を用いて、表３に記載の無機粒子と添加量と熱可塑性樹脂１（ゼオネックス４８０Ｒ、前出）の添加量で、混練時間を適宜変更しながら表３に記載の投入エネルギー量で混練を行って、混練物１４〜２０を作製し、実施例１に記載の方法と同様にして、樹脂成型試料１４〜２０を作製した。なお、表３に記載の無機粒子において、粉体（アルミナＣ：気相法アルミナ、日本アエロジル社製、一次平均粒径１３ｎｍ及びＲ９７６）は粉体のまま添加し、ゾル状のＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ（オルガノシリカゾル、日産化学社製、体積平均分散粒径：７０ｎｍ）は、一旦乾燥してから用いた。
【００９１】
次いで、上記作製した各樹脂成型試料について、実施例１に記載の方法と同様にして、光線透過率、屈折率及び着色耐性の評価を行い、得られた結果を表３に示す。
【００９２】
【表３】
【００９３】
表３に記載の結果より明らかなように、熱可塑性樹脂と無機粒子の構成物を、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下の範囲で製造した本発明の樹脂成型試料は、比較例に対し、光線透過性が高く、更に着色がなく透明性が極めて高いことが分かる。また、本発明の樹脂成型試料の中でも、無機粒子の含有率が５質量％以上、８０質量％以下である試料、あるいは体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機粒子を用いることにより、上記効果がより一層発揮されていることが分かる。
【００９４】
実施例３
実施例１の樹脂成型試料の作製において、セグメントミキサーＫＦ７０に代えて、二軸セグメント押し出し機２Ｄ２５Ｗを用い、窒素雰囲気下で熱可塑性樹脂２と無機粒子２に表４に記載の混練エネルギーを付与して混練物２１〜２４を作製し、実施例１に記載の方法と同様にして、樹脂成型試料２１〜２４を作製した。なお、投入エネルギー量は、定常的に熱可塑性樹脂２と無機粒子２が添加されていて、押出速度が一定となる範囲で求めた。投入エネルギー量の調整は、スクリューのセグメントを組み替えることにより行った。
【００９５】
熱可塑性樹脂２：ゼオネックス３３０Ｒ（日本ゼオン社製）
無機粒子２：ＲＸ３００（日本アエロジル社製）
次いで、上記作製した各樹脂成型試料について、実施例１に記載の方法と同様にして、光線透過率、屈折率及び着色耐性の評価を行い、得られた結果を表４に示す。
【００９６】
【表４】
【００９７】
表４に記載の結果より明らかなように、軸セグメント押し出し機を用い、熱可塑性樹脂と無機粒子の構成物を、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下の範囲で製造した本発明の樹脂成型試料は、比較例に対し、光線透過性が高く、更に着色がなく透明性が極めて高いことが分かる。
【００９８】
実施例４
上記各混練物を用いて、プラスチック製の光学素子を作製して評価した結果、本発明の光学素子は、良好な光学特性を持ち、かつＣＤやＤＶＤの記録、再生に用いられるＢｌｕｅ−Ｒａｙを長時間照射しても、白濁化等の材料変質耐性に優れていることを確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の光学素子（光学用樹脂レンズ）を対物レンズとして適用した光ディスク用のピックアップ装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 光ピックアップ装置
２ レーザダイオード
３ ビームスプリッタ
４ 対物光学素子（対物レンズともいう）
５ 光ディスク
５ａ 保護基板
５ｂ 情報記録面
６ センサーレンズ
７ センサー
８ コリメータ
９ １／４波長板
１０ 絞り
１１ アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤといった光情報記録媒体（以下、単に媒体ともいう）に対して、情報の読み取りや記録を行なうプレーヤー、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は、光源から発した所定波長の光を媒体に照射し、反射した光を受光素子で受光する光学素子ユニットを備えており、光学素子ユニットはこれらの光を媒体の反射層や受光素子で集光させるためのレンズ等の光学素子を有している。
【０００３】
光ピックアップ装置の光学素子は、射出成形等の手段により安価に作製できる等の点で、プラスチックを材料として適用することが好ましい。光学素子に適用可能なプラスチックとしては、環状オレフィンとα−オレフィンの共重合体等が知られている。
【０００４】
ところで、例えば、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤーのような、複数種の媒体に対して情報の読み書きが可能な情報機器の場合、光ピックアップ装置は、両者の媒体の形状や適用する光の波長の違いに対応した構成とする必要がある。この場合、光学素子ユニットはいずれの媒体に対しても共通とすることがコストやピックアップ特性の観点から好ましい。
【０００５】
一方、プラスチックを材料として適用した光学素子ユニットにおいては、ガラスレンズのような光学的安定性を有する物質であることが求められている。例えば、環状オレフィンのような光学的プラスチック物質は、湿度に関して大幅に改善された屈折率の安定性を有すのに対し、温度に対する屈折率の安定性の改良は未だ十分でないのが現状である。
【０００６】
上記のようなプラスチックレンズの光学的屈折率を修正する方法の１つとして、微細粒子充填材を使用する方法が、種々提案されている。
【０００７】
この微細粒子充填材は、光学的プラスチックの屈折率を修正するために使用され、粒子サイズが十分に小さい充填材を用いることによって、充填材による光散乱を起こさず、充填されたプラスチックは、レンズとしての十分な透明性を維持することができるものである。例えば、プラスチックの屈折率を増加させるための微細粒子の添加を記載する技術文献としては、Ｃ．ＢｅｃｋｅｒとＰ．Ｍｕｅｌｌｅｒ及びＨ．Ｓｃｈｍｉｄｔの編による“シリカ微細粒子で修飾された表面を有する熱可塑性微細合成物質における光学的及び熱力学調査”、ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ第３４６９巻、１９９８年７月、８８−９８ページ、並びにＢ．ＢｒａｕｎｅとＰ．Ｍｕｅｌｌｅｒ及びＨ．Ｓｃｈｍｉｄｔによる“光学的応用のための酸化タンタルナノマー（Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｏｘｉｄｅ Ｎａｎｏｍｅｒｓ）”、ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ第３４６９巻、１９９８年７月、１２４−１３２ページ等に記載されている。
【０００８】
また、樹脂レンズの屈折率及びその温度依存性の改良を目的として、例えば、感温性を有するポリマー状ホスト物質に、微細粒子物質を２軸押し出し機で混練して分散させて、屈折率の温度依存性を改良した光学製品が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ポリスチレン、メタクリル酸メチル、環状オレフィンあるいはポリスルホンの各樹脂に、微細粒子物質を２軸押し出し機で混練して分散させて、屈折率の温度依存性を改良した光学製品が提案されている（例えば、特許文献２〜５参照。）。
【０００９】
しかしながら、樹脂と微細粒子物質とから構成される複合樹脂剤材料においては、その混練条件によっては、形成した光学製品の透明性を損なう場合や着色を呈するという課題を抱えているが、上記提案されている各方法において、上記の課題に対し、樹脂と微細粒子物質との具体的な混練条件に関しては一切の記載や示唆はなく、透明性が高く、かつ着色のない光学製品を実現するための指針が一切なく、試行錯誤で混練条件を設定しているのが現状である。
【特許文献１】特開２００２−２０７１０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１５６０号公報
【特許文献３】特開２００２−２４１５６９号公報
【特許文献４】特開２００２−２４１５９２号公報
【特許文献５】特開２００２−２４１６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
【００１２】
（請求項１）
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とする複合熱可塑性材料の製造方法。
【００１３】
（請求項２）
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造されたことを特徴とする複合熱可塑性材料。
【００１４】
（請求項３）
前記無機粒子の含有率が、５質量％以上、８０質量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の複合熱可塑性材料。
【００１５】
（請求項４）
前記無機粒子の体積平均分散粒径が、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の複合熱可塑性材料。
【００１６】
（請求項５）
前記熱可塑性樹脂の吸水率が、０．２質量％以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【００１７】
（請求項６）
前記熱可塑性樹脂の少なくとも１種が、環状オレフィン樹脂であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【００１８】
（請求項７）
請求項２〜６のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料を用いて作製されたことを特徴とする光学素子。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料とその製造方法及びそれを用いた光学素子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】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とす複合熱可塑性材料の製造方法により、レンズ、フィルター、グレーティング、光ファイバー、平板光導波路などとして好適に用いられ、透明性及び着色耐性に優れた複合熱可塑性材料を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。
【００２２】
すなわち、無機粒子と有機材料である熱可塑性樹脂との複合熱可塑性材料の作製において、溶融、混練により熱可塑性樹脂と無機粒子とを混練する方法を適用する場合、混練に要したエネルギーをパラメータとし、単位体積あたりの投入エネルギー量として１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下という特定の範囲に制御することにより、極めて良好な混練条件を見出すことができた。
【００２３】
一般に、混練エネルギーは、混練時のトルクに回転数を乗じて時間で積分した値として得られるが、その単位体積あたりのエネルギーを特定の範囲に規定することにより、極めて良好な混練状態となる。すなわち、熱可塑性樹脂中に無機粒子が均一に分散し、無機粒子の凝集が少なく、熱可塑性樹脂の強度が上昇し、屈折率が無機粒子の性質に従って変化することになる。
【００２４】
この様な良好な混練状態が得られた結果、顕著な効果として、透明性の高い材料を得ることができた。一方、過剰のエネルギー付与による混練では、熱可塑性樹脂にダメージを与え、着色などの悪影響を及ぼすことが判明した。
【００２５】
本発明において、溶融混練に用いることのできる装置としては、ラボプラストミル、ブラベンダー、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等のような密閉式混練装置またはバッチ式混練装置を挙げることができる。また、単軸押出機、二軸押出機等のように連続式の溶融混練装置を用いて製造することもできる。
【００２６】
本発明の複合熱可塑性材料の製造方法において、熱可塑性樹脂と無機粒子を一括で添加し混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。この場合、押出機などの溶融混練装置では、段階的に添加する成分をシリンダーの途中から添加することも可能である。また、予め混連後、熱可塑性樹脂以外の成分で予め添加しなかった成分を添加して更に溶融混練する際も、これらを一括で添加して、混練してもよいし、段階的に分割添加して混練してもよい。分割して添加する方法も、一成分を数回に分けて添加する方法も採用でき、一成分は一括で添加し、異なる成分を段階的に添加する方法も採用でき、そのいずれもを合わせた方法でも良い。
【００２７】
本発明の複合熱可塑性材料の製造方法においては、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とするが、本発明に係る投入エネルギー量とは、無機粒子が混合された時点から積算される。無機粒子が混合される前に熱可塑性樹脂のみの混練に投入されたエネルギーは、無機粒子の混練状態に直接は関連しないからである。
【００２８】
本発明において、熱可塑性樹脂の吸水率が、無機有機の複合熱可塑性材料の屈折率、およびその温度依存性に大きく影響する観点から、熱可塑性樹脂の吸水率は、０．２質量％以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂の吸水率を上記で規定する条件とすることのより、光学材料として複合材料を使用する場合、環境の変化での屈折率の変化が許容範囲に入ってくる。さらに０．１質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
また、分散されている無機粒子の含有率は、５質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。無機粒子の含有率が５質量％以上であれば、無機粒子混合による物性改良効果を発揮させることができ、また８０質量％以下であれば、必要な樹脂比率を維持すると共に、元来の樹脂の長所である加工性などの特性が損なわれることがない。
【００３０】
熱可塑性樹脂中に分散されている無機粒子の体積平均粒径は、３０ｎｍ以下であることが好ましい。無機粒子の体積平均粒径が３０ｎｍ以下であれば、無機粒子に起因する光散乱を抑制でき、高い透明性を得ることができる。
【００３１】
また、無機粒子の体積平均粒径の下限としては１ｎｍ以上であることが好ましく、１ｎｍ以上であれば、比表面積が大きくなりすぎることがなく、樹脂との親和性を得るための表面処理に必要な処理剤を適切な範囲に設定することができる。すなわち、無機粒子の形態が球状である場合、総体積が同じであれば、比表面積は平均粒径に反比例し、例えば、平均粒径が３０ｎｍから１ｎｍになると、比表面積は３０倍となる。３０ｎｍの無機粒子を用い、その表面処理剤の必要量が総体積の１０％であったとすると、１ｎｍの粒子を用いた場合には、表面処理にようする表面処理剤の量は３０倍となり、この実現は不可能となる。
【００３２】
次いで、本発明の複合熱可塑性材料の各構成要素の詳細について順次説明する。
【００３３】
〔熱可塑性樹脂〕
本発明の複合熱可塑性材料は、有機重合体からなる熱可塑性樹脂中に無機粒子が分散されることにより熱可塑性樹脂の持つ屈折率が適度に制御できると共に、温度依存性が改良される。
【００３４】
本発明に係る熱可塑性樹脂材料としては、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表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂材料においては、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。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。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、その平均の吸水率が０．２％以下になればよい。
【００３７】
〔無機粒子〕
本発明において用いられる無機粒子は、そ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言う。
【００３８】
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。
【００３９】
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、シリカ、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、これら酸化物との組み合わせで形成されるリン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
〔無機粒子の製造方法及び表面修飾〕
本発明に係る無機粒子の製造方法は、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。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】
本発明において用いることのできる表面修飾剤としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−メチルフェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルフェノキシシランなどが挙げられる。
【００４４】
これらシラン化合物以外の化合物でも、反応速度などの特性が異なり、表面修飾の条件などに適した化合物を用いることができる。また、１種類のみを用いても、複数種類を併用してもよい。さらに、用いる化合物によって得られる表面修飾微粒子の性状は異なることがあり、材料組成物を得るにあたって用いる熱可塑性樹脂との親和性を、表面修飾する際に用いる化合物を選ぶことによって図ることも可能である。
【００４５】
表面修飾の割合は、特に限定されるものではないが、表面修飾後の微粒子に対して、表面修飾剤の割合が１０〜９９質量％であることが好ましく、３０〜９８質量％であることがより好ましい。
【００４６】
本発明の複合熱可塑性材料は、屈折率が制御されており、屈折率の温度依存性が小さく、かつ透明度が高く、光学的に優れた材料組成物であり、さらには熱可塑性、あるいは射出成形性を有するために、成形加工性に非常に優れた材料組成物である。この優れた光学特性と成形加工性を併せ持った材料は、これまでに開示されている材料では達成することができなかった特性であり、特定の熱可塑性樹脂と特定の無機粒子から成ることが、この特性に寄与していることが考えられる。
【００４７】
〔その他の配合剤〕
本発明の複合熱可塑性材料の調製時や樹脂組成物の成型工程においては、必要に応じて各種添加剤（配合剤ともいう）を添加することができる。添加剤については、格別限定はないが、酸化防止剤、熱安定剤、耐光安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤などの安定剤；滑剤、可塑剤などの樹脂改質剤；軟質重合体、アルコール性化合物等の白濁防止剤；染料や顔料などの着色剤；帯電防止剤、難燃剤、フィラーなどが挙げられる。これらの配合剤は、単独で、あるいは２種以上を組み合せて用いることができ、その配合量は本発明に記載の効果を損なわない範囲で適宜選択される。本発明においては、特に、重合体が少なくとも可塑剤または酸化防止剤を含有することが好ましい。
【００４８】
（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。
【００４９】
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、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、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、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、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、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。
【００５０】
（酸化防止剤）
本発明に用いられる酸化防止剤について説明する。
【００５１】
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。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が、本発明の複合熱可塑性材料１００質量部に対して好ましくは０．００１〜５質量部、より好ましくは０．０１〜１質量部である。
【００５２】
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、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、テトラキス（メチレン−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））メタン［すなわち、ペンタエリスリメチル−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））］、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。
【００５３】
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、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。
【００５４】
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。
【００５５】
（耐光安定剤）
本発明に用いられる耐光安定剤について説明する。
【００５６】
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を用いるのが好ましい。ヒンダードアミン系耐光安定剤（以下、ＨＡＬＳともいう）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、該ＨＡＬＳを熱可塑性樹脂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なかったり、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、ランプを点灯させた状態でレンズを長時間使用する場合に、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、ブロック共重合体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。
【００５７】
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｝〕、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。
【００５８】
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。
【００５９】
本発明の複合熱可塑性材料に対する上記配合量は、重合体１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２０質量部、より好ましくは０．０２〜１５質量部、特に好ましくは０．０５〜１０質量部である。添加量が少なすぎると耐光性の改良効果が十分に得られず、屋外で長時間使用する場合等に着色が生じる。一方、ＨＡＬＳの配合量が多すぎると、その一部がガスとなって発生したり、樹脂への分散性が低下して、レンズの透明性が低下する。
【００６０】
また、本発明の複合熱可塑性材料に、更に最も低いガラス転移温度が３０℃以下である化合物を配合することにより、透明性、耐熱性、機械的強度などの諸特性を低下させることなく、長時間の高温高湿度環境下での白濁を防止できる。
【００６１】
〔光学素子（光学用樹脂レンズ）の作製方法〕
次いで、上記説明した本発明の複合熱可塑性材料から作製される光学素子の一つである光学用樹脂レンズの作製方法について説明する。
【００６２】
本発明に係る光学用樹脂レンズは、まず、樹脂組成物（樹脂単独の場合もあれば、樹脂と添加剤との混合物の場合もある）を調製し、次いで、得られた樹脂組成物を成型する工程を含む。
【００６３】
本発明に係る光学用樹脂レンズは、まず、樹脂組成物（樹脂単独の場合もあれば、樹脂と添加剤との混合物の場合もある）を調製し、次いで、得られた樹脂組成物を成型する工程を含む。
【００６４】
本発明の熱可塑性樹脂材料の成型物は、前記樹脂組成物からなる成型材料を成型して得られる。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為には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。
【００６５】
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、射出成型における樹脂組成物（樹脂単独の場合または樹脂と添加物との混合物の両方がある）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。
【００６６】
本発明に係る成型物は、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で使用することができ、また、低複屈折性、透明性、機械強度、耐熱性、低吸水性に優れるため、本発明の光学素子の一つである光学用樹脂レンズとして用いられるが、その他の光学部品としても好適である。
【００６７】
（光学用樹脂レンズ）
本発明に係る光学用樹脂レンズは、上記の作製方法により得られるが、光学部品への具体的な適用例としては、以下のようである。
【００６８】
例えば、光学レンズや光学プリズムとしては、カメラの撮像系レンズ；顕微鏡、内視鏡、望遠鏡レンズなどのレンズ；眼鏡レンズなどの全光線透過型レンズ；ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などの光ディスクのピックアップレンズ；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；カメラのファインダー系のプリズムレンズなどが挙げられる。
【００６９】
光ディスク用途としては、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ（追記型光ディスク）、ＭＯ（書き変え可能な光ディスク；光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などが挙げられる。その他の光学用途としては、液晶ディスプレイなどの導光板；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；液晶表示素子基板などが挙げられる。
【００７０】
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として好適であり、ピックアップレンズに最も好適に用いられる。
【００７１】
本発明に係る光学用樹脂レンズの用途の一例として、光ディスク用のピックアップ装置に用いる対物レンズとして用いられる例を図２を用いて説明する。
【００７２】
本形態では、使用波長が４０５ｎｍのいわゆる青紫色レーザ光源を用いた「高密度な光ディスク」をターゲットとしている。この光ディスクの保護基板厚は０．１ｍｍであり、記憶容量は約３０ＧＢである。
【００７３】
図１は、本発明の光学素子（光学用樹脂レンズ）を対物レンズとして適用した光ディスク用のピックアップ装置の一例を示す模式図である。
【００７４】
光ピックアップ装置１において、レーザダイオード（ＬＤ）２は、光源であり、波長λが４０５ｎｍの青紫色レーザが用いられるが、波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍである範囲のものを適宜採用することができる。
【００７５】
ビームスプリッタ（ＢＳ）３はＬＤ２から入射する光源を対物光学素子（ＯＢＬ）４の方向へ透過させるが、光ディスク（光情報記録媒体）５からの反射光（戻り光）について、センサーレンズ（ＳＬ）６を経て受光センサー（ＰＤ）７に集光させる機能を有する。
【００７６】
ＬＤ２から出射された光束は、コリメータ（ＣＯＬ）８に入射し、これによって無限平行光にコリメートされたのち、ビームスプリッタ（ＢＳ）３を介して対物レンズＯＢＬ４に入射する。そして光ディスク（光情報記録媒体）５の保護基板５ａを介して情報記録面５ｂ上に集光スポットを形成する。ついで情報記録面５ｂ上で反射したのち、同じ経路をたどって、１／４波長板（Ｑ）９によって偏光方向を変えられ、ＢＳ３によって進路を曲げられ、センサーレンズ（ＳＬ）６を経てセンサー（ＰＤ）７に集光する。このセンサーによって光電変換され、電気的な信号となる。
【００７７】
なお対物光学素子ＯＢＬ４は、樹脂によって射出成型された単玉の光学用樹脂レンズである。そしてその入射面側に絞り（ＡＰ）１０が設けられており、光束径が定められる。ここでは入射光束は３ｍｍ径に絞られる。そして、アクチュエータ（ＡＣ）１１によって、フォーカシングやトラッキングが行われる。
【００７８】
なお、光情報記録媒体の保護基板厚、更にピットの大きさにより、対物光学素子ＯＢＬ４に要求される開口数も異なる。ここでは、高密度な、光ディスク（光情報記録媒体）５の開口数は０．８５としている。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８０】
実施例１
《樹脂成型試料の作製》
混練装置として、東洋精機製作所製のラボプラストミルＣ型に、セグメントミキサーＫＦ７０を装着し、設定温度２００℃、３００ｒｐｍで、下記の熱可塑性樹脂１を５０．４ｇと無機粒子１を５．６ｇ、同時にミキサーに投入し、表２に記載の投入エネルギー量及び混練時間で混練を行い、混練物１〜１３を作製した。
【００８１】
熱可塑性樹脂１：ゼオネックス４８０Ｒ（日本ゼオン社製、屈折率：１．５２５（ＡＳＴＭＤ５４２による）、吸水率：０．０１％以下（ＡＳＴＭ Ｄ５７０による））
無機粒子１：Ｒ９７６（日本アエロジル社製、シリカ微粒子粉体、一次粒径７ｎｍ）
以上のようにして様にして作製した混練物１〜１３を、それぞれ直径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状に成型し、円盤の両面は鏡面になるようにして、樹脂成型試料１〜１３を作製した。
【００８２】
《樹脂成型試料の評価》
以上の様にして作製した各樹脂成型試料について、下記の方法に従って屈折率、光線透過率、鉛筆硬度の測定および着色耐性の評価を行った。
【００８３】
（屈折率の測定）
ＡＳＴＭ Ｄ５４２に準拠した方法で、アッベ屈折計（アタゴ社製、ＤＲ−Ｍ２）を用いて、屈折率の測定を行った。
【００８４】
（光線透過率の測定）
ＡＳＴＭ Ｄ１００３に準拠した方法で、東京電色（株）製のＴＵＲＢＩＤＩＴＹ ＭＥＴＥＲ Ｔ−２６００ＤＡを用いて光線透過率（％）を測定した。
【００８５】
（鉛筆硬度の測定）
異なる硬度の鉛筆を用い、１ｋｇ荷重下でＪＩＳ Ｋ５４００で示される試験法に基づき硬度試験を行った。なお、ホスト材料であるゼオネックス４８０Ｒの鉛筆硬度はＨであった。
【００８６】
（着色耐性の評価）
上記作製した各樹脂成型試料を、透過光を介してのその色調を目視観察した。
【００８７】
以上により得られた結果を、表２に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
表２に記載の結果より明らかなように、熱可塑性樹脂と無機粒子の構成物を、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下の範囲で製造した本発明の樹脂成型試料は、比較例に対し、光線透過性が高く、樹脂の硬度が高く、更に着色がなく透明性が極めて高いことが分かる。
【００９０】
実施例２
実施例１の樹脂成型試料の作製に使用したのと同様の混練装置を用いて、表３に記載の無機粒子と添加量と熱可塑性樹脂１（ゼオネックス４８０Ｒ、前出）の添加量で、混練時間を適宜変更しながら表３に記載の投入エネルギー量で混練を行って、混練物１４〜２０を作製し、実施例１に記載の方法と同様にして、樹脂成型試料１４〜２０を作製した。なお、表３に記載の無機粒子において、粉体（アルミナＣ：気相法アルミナ、日本アエロジル社製、一次平均粒径１３ｎｍ及びＲ９７６）は粉体のまま添加し、ゾル状のＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ（オルガノシリカゾル、日産化学社製、体積平均分散粒径：７０ｎｍ）は、一旦乾燥してから用いた。
【００９１】
次いで、上記作製した各樹脂成型試料について、実施例１に記載の方法と同様にして、光線透過率、屈折率及び着色耐性の評価を行い、得られた結果を表３に示す。
【００９２】
【表３】
【００９３】
表３に記載の結果より明らかなように、熱可塑性樹脂と無機粒子の構成物を、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下の範囲で製造した本発明の樹脂成型試料は、比較例に対し、光線透過性が高く、更に着色がなく透明性が極めて高いことが分かる。また、本発明の樹脂成型試料の中でも、無機粒子の含有率が５質量％以上、８０質量％以下である試料、あるいは体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下の無機粒子を用いることにより、上記効果がより一層発揮されていることが分かる。
【００９４】
実施例３
実施例１の樹脂成型試料の作製において、セグメントミキサーＫＦ７０に代えて、二軸セグメント押し出し機２Ｄ２５Ｗを用い、窒素雰囲気下で熱可塑性樹脂２と無機粒子２に表４に記載の混練エネルギーを付与して混練物２１〜２４を作製し、実施例１に記載の方法と同様にして、樹脂成型試料２１〜２４を作製した。なお、投入エネルギー量は、定常的に熱可塑性樹脂２と無機粒子２が添加されていて、押出速度が一定となる範囲で求めた。投入エネルギー量の調整は、スクリューのセグメントを組み替えることにより行った。
【００９５】
熱可塑性樹脂２：ゼオネックス３３０Ｒ（日本ゼオン社製）
無機粒子２：ＲＸ３００（日本アエロジル社製）
次いで、上記作製した各樹脂成型試料について、実施例１に記載の方法と同様にして、光線透過率、屈折率及び着色耐性の評価を行い、得られた結果を表４に示す。
【００９６】
【表４】
【００９７】
表４に記載の結果より明らかなように、軸セグメント押し出し機を用い、熱可塑性樹脂と無機粒子の構成物を、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下の範囲で製造した本発明の樹脂成型試料は、比較例に対し、光線透過性が高く、更に着色がなく透明性が極めて高いことが分かる。
【００９８】
実施例４
上記各混練物を用いて、プラスチック製の光学素子を作製して評価した結果、本発明の光学素子は、良好な光学特性を持ち、かつＣＤやＤＶＤの記録、再生に用いられるＢｌｕｅ−Ｒａｙを長時間照射しても、白濁化等の材料変質耐性に優れていることを確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の光学素子（光学用樹脂レンズ）を対物レンズとして適用した光ディスク用のピックアップ装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 光ピックアップ装置
２ レーザダイオード
３ ビームスプリッタ
４ 対物光学素子（対物レンズともいう）
５ 光ディスク
５ａ 保護基板
５ｂ 情報記録面
６ センサーレンズ
７ センサー
８ コリメータ
９ １／４波長板
１０ 絞り
１１ アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とする複合熱可塑性材料の製造方法。
【請求項２】
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造されたことを特徴とする複合熱可塑性材料。
【請求項３】
前記無機粒子の含有率が、５質量％以上、８０質量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項４】
前記無機粒子の体積平均分散粒径が、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂の吸水率が、０．２質量％以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂の少なくとも１種が、環状オレフィン樹脂であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料を用いて作製されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１】
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料の製造方法であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造することを特徴とする複合熱可塑性材料の製造方法。
【請求項２】
少なくとも熱可塑性樹脂と無機粒子とから構成される複合熱可塑性材料であって、溶融混練法を用いて、単位体積あたりの投入エネルギー量を１００ＭＪ／ｍ3以上、１００００００ＭＪ／ｍ3以下で製造されたことを特徴とする複合熱可塑性材料。
【請求項３】
前記無機粒子の含有率が、５質量％以上、８０質量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項４】
前記無機粒子の体積平均分散粒径が、３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂の吸水率が、０．２質量％以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂の少なくとも１種が、環状オレフィン樹脂であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の複合熱可塑性材料を用いて作製されたことを特徴とする光学素子。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１３１７３６（Ｐ２００６−１３１７３６Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２１８３３（Ｐ２００４−３２１８３３）
【出願日】平成１６年１１月５日（２００４．１１．５）
【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１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月５日（２００４．１１．５）
【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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