JPH04254801A - 光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂、ゴム等の流動性の
ある原料を型内に流し込んで、紫外線により硬化させて
成形品母材の表面に所望の形状の樹脂層を有する光学素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラスなどの母材上に紫外線硬化
型樹脂を硬化させることにより所望の形状を有する樹脂
層を持つ成形品を製造する成形方法において、型内で樹
脂モノマーの重合硬化した後の離型は、樹脂表面が型表
面に密着あるいは接着してしまい成形品を離型するのが
容易ではないため、熱ショック法、超音波脱型法や機械
的に引き離す方法により行なわれてきた。

【０００３】また、樹脂層と接する成形型は、ガラス、
金属、金属酸化物あるいは合金等を材料として作られて
いる。これらの成形型の表面は空気中では酸化物で覆わ
れており、その表面に水分子や有機化合物分子が結合・
吸着していると考えられている。そして、この結合・吸
着物が、樹脂中にあるカルボキシル基、シアノ基、アミ
ノ基等の極性基と水素結合などの結合を形成するため、
成形型と樹脂層の接着力は大きく、成形型への樹脂残り
による不良品の発生を引き起こしていた。そこで、成形
型と樹脂層の接着力を弱め離型性を向上させるため、フ
ッ素樹脂、シリコーン樹脂やエステル系の界面活性剤な
どの離型剤を塗布していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱ショ
ック法では、冷却、加熱を繰り返すため成形品の変形、
変質、割れ等の問題があった。超音波脱型法では成形品
の割れがしばしば発生し、良品率が低いという問題があ
った。また、機械的な引き離しでは、成形品の一部に大
きな力がかかるため成形品に変形が生じたり、また成形
品を型から取り出し易すくするため成形品にテーパー形
状をつけなければならず、成形品形状に制約を受けると
いう問題があった。

【０００５】また、樹脂層に接する成形型にフッ素樹脂
、シリコーン樹脂、脂肪酸エステル等の離型剤をディッ
ピング等により塗布して離型性を向上させる方法は、成
形品表面の汚染や成形回数が増えるに従い離型剤が型表
面から失われ離型効果が減少するので、度々離型剤を塗
布しなければならない等の問題があった。

【０００６】また、樹脂中に離型剤を混合して型と樹脂
層の離型性を向上させる場合でも、樹脂と離型剤の相溶
性が良くなければ、成形品中の離型剤による曇りが発生
したりする問題があった。

【０００７】従って、本発明の目的は、度々離型剤を塗
布することなく離型性が良好なため製造が容易であり、
しかも製品形状に制約を受けず曇りのない光学素子を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、ガラス
母材上に、ウレタン変性（メタ）アクリレート及び（メ
タ）アクリレートをモノマー成分とする紫外線硬化型樹
脂に、有機リン酸エステルもしくはその塩、有機亜リン
酸エステル及びヒドロキシアルキルアミンを総量で該樹
脂に対して０．００５〜１．０重量％含有させてなる樹
脂層が形成された光学素子が提供される。

【０００９】本発明の紫外線硬化型樹脂中のウレタン変
性（メタ）アクリレートとは、多価アルコールと多塩基
酸より得られるポリエステルオリゴマーの主鎖及び側鎖
の末端部分のヒドロキシル基に、ジイソシアネートの一
端のイソシアネート基が結合し、該ジイソシアネートの
他の一端のイソシアネート基に、ヒドロキシル基を有す
る（メタ）アクリレートが結合したものである。

【００１０】（メタ）アクリレートとしては、前記ポリ
エステルオリゴマーの主鎖及び側鎖の末端部分のヒドロ
キシル基に、（メタ）アクリル基を有するモノカルボン
酸のカルボキシル基が結合したポリエステル（メタ）ア
クリレート；及び（メタ）アクリレート、メチル（メタ
）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレートなどの
アルキル又はアリール（メタ）アクリレート等が挙げら
れる。

【００１１】重合開始剤としては、紫外線照射によりラ
ジカル種の発生するベンゾフェノン誘導体、アセトフェ
ノン誘導体、オキシム化合物のうちから選ばれた１種又
は、２種以上を組み合わせたものが用いられる。

【００１２】また、本発明で用いられる離型剤中の有機
リン酸エステルもしくはその塩としては、２−エチルフ
ェニルフォスフェイトなどの２−アルキルフォスフェイ
トやＣａ，Ｋ，Ｎａ，Ｍｇなどの金属イオンを含有する
飽和又は不飽和アルキルポリオールリン酸エステルなど
が挙げられる。

【００１３】有機亜リン酸エステルとしては、亜リン酸
モノ又はジフェニルエステル、亜リン酸モノ又はジアル
キルエステル、亜リン酸モノ又はジアルコキシアルキル
エステルや２−アルキルフェニルフォスファイトなどが
挙げられる。

【００１４】また、ヒドロキシアルキルアミンとしては
、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシ
エチル）アミン、Ｎ−ヒドロキシブチル−Ｎ，Ｎ−ジ（
２−ヒドロキシプロペニル）アミン等のＮ−ヒドロキシ
アルキル−Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシアルキル又はア
ルケニル）アミンなどが挙げられる。

【００１５】樹脂中の成分組成は、光学特性、耐熱性、
耐環境性、加工性等により種々の組成比が考えられるが
、ウレタン変性（メタ）アクリレート１０〜９０重量％
程度好ましくは２５〜７０重量％であり、（メタ）アク
リレート５〜８０重量％程度好ましくは２０〜７０重量
％であり、光重合開始剤０．５〜１０重量％程度である
。

【００１６】離型剤中の成分組成は、有機リン酸エステ
ル（塩）１５〜３０重量％程度好ましくは２０〜２８重
量％であり、有機亜リン酸エステルが１０〜７０重量％
程度好ましくは２０〜６０重量％であり、ヒドロキシア
ルキルアミン５〜２５重量％程度好ましくは１０〜２０
重量％である。また、他成分として脂肪酸アルキルエス
テル、脂肪酸モノ又はジアルカノールアミドを加えるこ
とも可能である。

【００１７】紫外線硬化型樹脂に対する離型剤の混合比
は、離型剤によるブリード、曇り、コーティング膜（反
射防止膜等）の剥離等がなく、かつ成形型からの樹脂の
離型性を向上させるために、樹脂に対して０．００５〜
１．０重量％であることが必要であり、好ましくは０．
００７〜０．５重量％である。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を示して具体的に本発明を説明
する。

【００１９】［実施例１］図１はガラス表面に非球面樹
脂層を形成するレプリカ法を示す模式断面図である。１
は型ホルダー、２は成形型、３はガスケットであり、成
形型２とガラスレンズの空隙部に樹脂を注入し、レンズ
側から光を照射して樹脂を硬化させ、光学ガラスレンズ
５上に樹脂層４を形成する。

【００２０】ポリウレタンアクリレート４０重量％、ト
リス（２−アクリロキシ）イソシアヌレート２０重量％
及びジシクロペンチルオキシエチルアクリレート４０重
量％に光重合開始剤としてヒドロキシヘキシルフェニル
ケトン２重量％を加えて得られる紫外線硬化性樹脂に対
して、２−エチルフェニルフォスファイト５５重量％、
エチレングリコールリン酸エステルカルシウム２５重量
％、亜リン酸フェニルジオクチルエステル１０重量％及
びＮ−ヒドロキシ−Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシオクチ
ル）アミン１０重量％からなる組成の離型剤を０．００
５重量％混合した樹脂組成物を、直径３０ｍｍ，参照曲
率半径４５ｍｍ，最大厚み偏差７０μｍの非球面凹状に
鏡面加工した成形型（ウデホルム社製スタバックス）２
にディスペンサーにより滴下し、その上からガラス母材
として光学ガラスレンズ（直径３３ｍｍ、曲率半径Ｒ１
　＝１５．８ｍｍ，Ｒ２　＝４１．３ｍｍ、光線有効径
３０ｍｍの凸レンズ）５を載せて固定した。次いでガラ
ス母材側より４０Ｗ／ｃｍの超高圧水銀灯を１０分間照
射して、ガラス母材の片側（Ｒ１　）に非球面樹脂層４
を有するレンズを形成した。

【００２１】成形後のレンズの離型性は非常に良く、型
への樹脂残りはなく、型表面は成形前の状態を保ってい
た。引き続き５００回の成形を行なったが、レンズの表
面は充分な光学精度を保っており、型表面への樹脂の付
着も発生しなかった。

【００２２】また、成形後のレンズに反射防止膜を蒸着
し、環境試験｛７０℃，８５％，５００時間；−３０℃
（１時間）と６０℃，６０％（１時間）を２０サイクル
）実施後、レンズの光学特性、反射防止膜の密着性、強
度、耐溶媒性等の評価試験を行なったが、膜剥離、ブリ
ード等の異常は認められず、離型剤を混合しない樹脂と
同等であった。

【００２３】また、シランカップリング処理を施したガ
ラスと上記型材を用い、また同一条件で樹脂層を成形し
、ＪＩＳ　　Ｋ６８４９により樹脂層とスタバック成形
型との接着破壊力を測定したところ、６．７ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　であった。

【００２４】［比較例１］離型材の混合量を０．００４
重量％とした他は、実施例１と同じ条件で成形を行なっ
たところ、３回目の成形で型表面への樹脂残りが発生し
た。

【００２５】また、実施例１と同じ方法で樹脂層を形成
し、ＪＩＳ　　Ｋ６８４９により樹脂層と成形型との接
着破壊力を測定したところ、１９．２ｋｇｆ／ｃｍ２　
であった。

【００２６】［比較例２］離型材の混合量を１．５重量
％とした他は、実施例１と同じ条件で成形を行なったと
ころ、成形中に型から樹脂層の剥離が発生し、成形品の
光学面精度が著しく悪化した。

【００２７】［比較例３］離型材の混合量を１．０５重
量％とした他は、実施例１と同じ条件で成形を行なった
。成形後のレンズの離型性は良く、型表面への樹脂残り
は認められなかったが、反射防止膜を蒸着し実施例１と
同じ条件で環境試験を行なったところ、レンズ表面に微
小な斑点が発生した。この斑点を顕微鏡で観察したとこ
ろ、樹脂層と反射防止膜との剥離によるものであった。

【００２８】［実施例２］ウレタン変性アクリレート５
０重量％、ポリエステルメタアクリレート２０重量％及
びシクロヘキシルアクリレート３０重量％に光重合開始
剤としてベンジルジメチルケタール１重量％加えて得ら
れる紫外線硬化性樹脂に対して、２−ヘキシルフェニル
フォスファイト４０重量％、亜リン酸ジフェニルドデコ
キシエチル２０重量％、ブテンジオールリン酸エステル
マグネシウム２０重量％、Ｎ−ヒドロキシ−Ｎ及びＮ−
ジ（ヒドロキシヘキサデシル）アミン２０重量％からな
る組成の離型剤を１．０重量％混合した樹脂組成物を、
実施例１と同じ成形型を用いて同じ条件で成形を行ない
、非球面樹脂層を有するレンズを形成した。

【００２９】成形後のレンズの離型性は非常に良く、型
への樹脂残りはなく、型表面は成形前の状態を保ってい
た。引き続き５００回の成形を行なったが、レンズの表
面は充分な光学精度を保っており、型表面への樹脂の付
着も発生しなかった。

【００３０】また成形後のレンズに反射防止膜を蒸着し
、実施例１と同じ条件で環境試験を行なった。試験後も
、レンズの光学特性、反射防止膜の密着性、強度、耐溶
剤性等の評価試験を行なった結果は、離型剤を混合しな
い樹脂と同等であり、またブリード、剥離は認められな
かった。

【００３１】また、樹脂が異なる他は、実施例１と同じ
条件で、ＪＩＳ　　Ｋ６８４９により樹脂層と成形型と
の接着破壊力を測定したところ、３．１ｋｇｆ／ｃｍ２
　であった。

【００３２】［実施例３］図２はガラス板表面に凹凸形
状の樹脂層を形成するレプリカ法を示す模式断面図であ
る。平面精度に優れた石英ガラス基板をフォトリソグラ
フィーによりピッチ長１．６μｍ，溝深さ０．１３μｍ
，の凹凸形状に加工した成形型１０上に、ウレタン変性
アクリレート５０重量％、トリメチロールプロパントリ
メタアクリレート２０重量％及びベンジルアクリレート
３０重量％に光重合開始剤としてベンジルジメチルケタ
ール１重量％を加えて得られる紫外線硬化性樹脂に対し
て、実施例１で用いたのと同じ組成の離型材を０．０１
重量％混合した樹脂組成物を滴下し、その上に平面精度
がニュートン５本以内の充分に洗浄した石英ガラス板１
３を載せ、上から４０Ｗ／ｃｍの超高圧水銀灯で２分間
照射して、樹脂の硬化を行なった。１１はスペーサーで
ある。

【００３３】成形後の樹脂層１２よりなる回折格子は、
ピッチ長１．６±０．０５μｍ，溝深さ０．１３±０．
０２μｍと優れた成形精度を持っていた。

【００３４】次に、反射膜としてＣｕを０．１５μｍ、
保護層としてＳｉＯ２　を０．２μｍ成膜した後、実施
例１と同じ条件の環境試験を行なった。

【００３５】評価結果は、離型剤を混合しない樹脂と同
じで、光学式精密スケーラーとしての使用が可能であっ
た。

【００３６】［比較例４］離型剤をポリジメチルシロキ
サン０．０５重量％とした他は、実施例１と同じ紫外線
硬化型樹脂を用いて混合したところ、離型剤の相分離に
よる曇り（白濁）が発生し、光学用途には不適であった
。

【００３７】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ガラス母材上に
、ウレタン変性（メタ）アクリレート及び（メタ）アク
リレートをモノマー成分とする紫外線硬化型樹脂に、有
機リン酸エステルもしくはその塩、有機亜リン酸エステ
ル及びヒドロキシアルキルアミンを総量で該樹脂に対し
て０．００５〜１．０重量％含有させてなる樹脂層が形
成された光学素子により、離型剤による樹脂の曇り、ブ
リード、コーティング膜等の剥離等を生じることなく、
また成形型に離型処理を施さなくても成形品の離型が容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】レンズ上に樹脂層を形成する際の状態を示す模
式断面図である。

【図２】ガラス板表面に凹凸形状の樹脂層を形成する際
の状態を示す模式断面図である。

【符合の説明】

１　　型ホルダー ２　　成形型 ３　　ガスケット ４　　樹脂層 ５　　光学ガラスレンズ １０　　成形型 １１　　スペーサー １２　　樹脂層 １３　　石英ガラス板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガラス母材上に、ウレタン変性（メタ
   ）アクリレート及び（メタ）アクリレートをモノマー成
   分とする紫外線硬化型樹脂に、有機リン酸エステルもし
   くはその塩、有機亜リン酸エステル及びヒドロキシアル
   キルアミンを総量で該樹脂に対して０．００５〜１．０
   重量％含有させてなる樹脂層が形成された光学素子。