JP2002348471A - 光学部品用樹脂組成物および光学部品 - Google Patents
光学部品用樹脂組成物および光学部品Info
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Abstract
光学部品の成形素材として有用性の高い樹脂組成物と、
その成形素材で成形された光学部品を提供する。 【解決手段】(A)ポリアリーレンスルフィド(B)非
結晶性樹脂(C)非繊維状無機質充填剤および(D)繊
維状無機質充填剤からなり、(A)成分と(B)成分の
合計の樹脂組成物全体に対する体積分率が30〜70容
量%であり、(A)成分:(B)成分の含有割合が質量
比で0.65〜0.95:0.35〜0.05であり、
かつ(D)成分の樹脂組成物全体に対する体積分率が3
〜25容量%である光学部品用樹脂組成物と、それを成
形してなる光学部品。
Description
成物および光学部品に関する。さらに詳しくは、光ピッ
クアップ装置などの光学系ハウジングの成形素材として
好適な光学部品用樹脂組成物と、それを成形してなる光
軸ズレの少ない光学部品に関する。
ーサタイルディスクなどの光ディスクの記録面に情報を
記録あるいは再生する際、光ビームを照射するために用
いる光ピックアップ装置や、レーザー・プリンター、複
写機、特に高速カラー複写機の光学系ハウジングは、ア
ルミニウムや亜鉛などの金属ダイキャストにより製造さ
れてきた。ところで、近年、これら機器類においては、
軽量化の要請が高まり、合成樹脂製品への転換が検討さ
れている。例えば、特開平10−293940号公報に
おいては、ポリアリーレンスルフィドと無機質充填剤か
らなり、熱伝導率の高い樹脂組成物を成形素材とするこ
とにより、耐熱性や寸法安定性などに優れ、しかも光軸
ズレを抑制することのできる光ピックアップ装置用保持
容器が提案されている。
量が増大し、また、書き込み可能なコンパクトディスク
・レコーダブル(CD−R)やコンパクトディスク・リ
ライタブル(CD−RW)、デジタルビデオディスク・
ランダムアクセスメモリー(DVD−RAM)などへの
記録にも使用する必要が生じたことから、記録密度を高
くすると同時に、照射レーザーの出力をさらに高めるこ
とが必要となり、光ピックアップ装置をより高温におい
て、例えば50℃以上、特に70℃以上の温度において
使用されることが多い。このような高い温度では、従来
のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物で形成された光
学系ハウジングにおいては、温度変化による光軸ズレが
大きいため、光ディスクへの記録や再生に支障をきたす
という問題がある。
ハウジングの成形素材として、従来よりも高い温度領
域、例えば、70〜110℃においても、光学系の光軸
ズレの増大を抑制することのできる成形材料と、それを
成形してなる光学部品の開発が要望されていた。
よる光学系の光軸ズレの小さい光学部品の成形素材とし
て有用性の高い樹脂組成物と、その成形素材で成形され
た光学部品を提供することを目的とする。
解決するため、鋭意検討を重ねた結果、光学部品用樹脂
組成物における樹脂成分の線膨張係数の異方性を低減さ
せることにより、上記目的を効果的に達成することがで
きることを見出し、これら知見に基づいて本発明を完成
するに至った。
ある。 〔1〕(A)樹脂温度300℃、せん断速度1000s
ec-1における溶融粘度が50〜350ポイズのポリア
リーレンスルフィド、(B)ガラス転移温度が180℃
以上の非結晶性樹脂、(C)非繊維状無機質充填剤、お
よび(D)繊維状無機質充填剤からなる樹脂組成物であ
って、(A)成分と(B)成分との合計の樹脂組成物全
体に対する体積分率が30〜70容量%であり、(A)
成分と(B)成分の含有割合が質量比において、(A)
成分:(B)成分=65〜95:35〜5であるととも
に、(D)成分の樹脂組成物全体に対する体積分率が3
〜25容量%である光学部品用樹脂組成物。 〔2〕(B)成分が、ポリフェニレンエーテル、ポリス
ルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドお
よびポリアリレートの群から選択される1種または2種
以上の非結晶性樹脂である前記〔1〕に記載の光学部品
用樹脂組成物。 〔3〕前記〔1〕または〔2〕に記載の光学部品用樹脂
組成物を成形してなる光学部品。 〔4〕光学部品が、光ピックアップ装置、レーザー・プ
リンターまたは複写機の光学系ハウジングである前記
〔3〕に記載の光学部品。
成物は、(A)樹脂温度300℃、せん断速度1000
sec-1における溶融粘度が50〜350ポイズのポリ
アリーレンスルフィド、(B)ガラス転移温度が180
℃以上の非結晶性樹脂、(C)非繊維状無機質充填剤、
および(D)繊維状無機質充填剤からなる樹脂組成物で
あって、(A)成分と(B)成分との合計の樹脂組成物
全体に対する体積分率が30〜70容量%であり、
(A)成分と(B)成分の含有割合が質量比において、
(A)成分:(B)成分=65〜95:35〜5である
とともに、(D)成分の樹脂組成物全体に対する体積分
率が3〜25容量%である光学部品用樹脂組成物であ
る。以下に、この光学部品用樹脂組成物を構成する
(A)成分のポリアリーレンスルフィド、(B)成分の
非結晶性樹脂、(C)成分の非繊維状無機質充填剤およ
び(D)成分の繊維状無機質充填剤について具体的に説
明する。
るポリアリーレンスルフィドは、下記一般式〔1〕
で表される繰返し単位を70モル%以上含有する重合体
を用いることができる。この繰り返し単位が70モル%
未満のポリアリーレンスルフィドは、耐熱性や機械的強
度が充分でないからである。そして、このアリーレン基
としては、フェニレン基や、ビフェニレン基、各種ナフ
チレン基が挙げられるが、好ましいのはフェニレン基
(ポリフェニレンスルフィド)である。
般式〔2〕
〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェ
ニル基、カルボキシル基、アミノ基またはニトロ基であ
り、mは、0〜4の整数である。また、nは、平均重合
度を示し10以上の自然数である。〕で表される繰り返
し単位を70モル%以上有するものが好適なものとして
挙げられる。この炭素数1〜6のアルキル基としては、
メチル基、エチル基および各種のプロピル基、ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、炭素数1〜6
のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基およ
び各種のプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ
基、ヘキシルオキシ基が挙げられる。
p−フェニレンスルフィド単位を基本的な繰返し単位と
するものが好ましいが、さらに、m−フェニレンスルフ
ィド単位、o−フェニレンスルフィド単位、p,p’−
ジフェニレンケトン−スルフィド単位、p,p’−ジフ
ェニレンスルホン−スルフィド単位、p,p’−ビフェ
ニレン−スルフィド単位、p,p’−ジフェニレンエー
テル−スルフィド単位、p,p’−ジフェニレンメチレ
ン−スルフィド単位、p,p’−ジフェニレンクメニル
−スルフィド単位、各種ナフチル−スルフィド単位など
の繰返し単位を含有するものであってもよい。
ジハロゲノ芳香族化合物と硫黄源とを有機極性溶媒中で
縮重合反応させる方法によって製造されたものを用いる
ことができる。そして、その重合体鎖の形態は、実質的
に線状であって、分岐構造や架橋構造を有しないもので
あってもよいし、その製造の途上で3つ以上の官能基を
有するモノマーを少量添加して、分岐構造や架橋構造を
導入したものであってもよい。
は、上記のように様々な化学構造を有するものを用いる
ことができるが、いずれの化学構造を有するものを用い
る場合においても、その樹脂温度300℃、せん断速度
1000sec-1における溶融粘度が50〜350ポイ
ズであることが必要である。この溶融粘度が50ポイズ
未満のものでは機械的強度が低く、また、350ポイズ
を超えるものでは、これを用いた樹脂組成物の成形時の
流動性が低下して成形体の寸法精度が低くなり、これに
伴って、光学系の光軸ズレが大きくなるからである。こ
のポリアリーレンスルフィドの溶融粘度は、より好まし
くは、50〜300ポイズであり、さらに好ましくは5
0〜250ポイズのものである。
いる非結晶性樹脂は、そのガラス転移温度が180℃以
上であるものを用いる必要がある。それは、この(B)
成分として、ガラス転移温度が180℃未満の樹脂を用
いると、その樹脂を用いた組成物からの光学部品の射出
成形時の金型からの光学部品の離型時に、その光学部品
の変形を招くおそれがあるからである。また、この非結
晶性樹脂のガラス転移温度は、ポリアリーレンスルフィ
ドの融点である約280℃以下であるものが、樹脂組成
物の調製に際して、その溶融混練が容易であることから
より好ましい。
が低いものが好ましく、20%未満、好ましくは10%
未満であるものを用いることができる。この非結晶性樹
脂の結晶化度が20%を超えるものでは、その溶融時と
固化時とでの体積変化が大きくなるため収縮率が大きく
なり、これを(B)成分として用いた樹脂組成物からな
る光学部品ではその寸法精度が低下するからである。さ
らに、この非結晶性樹脂は、その樹脂組成物の成形時の
溶融粘度がポリアリーレンスルフィドの溶融粘度とほぼ
同等であるものが分散性に優れることから好ましい。そ
して、この非結晶性樹脂としては、例えば、ポリスルホ
ン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルホン、
変成ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリエ
ーテルイミドおよびこれらの混合物が挙げられる。これ
らの中でも、ポリスルホンおよびポリフェニレンエーテ
ルが特に好適に用いられる。
いる非繊維状無機質充填剤としては、例えば、セリサイ
ト、カオリン、マイカ、クレー、ベントナイト、タル
ク、アルミナシリケートなどの珪酸塩、アルミナ、酸化
珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタ
ン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、ガラスビーズ、セラミ
ックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、燐酸カルシウム、
シリカ、黒鉛およびカーボンブラックなどが挙げられ
る。これら非繊維状無機質充填剤の中でも、シリカはこ
れを配合した光学部品用組成物の線膨張やその異方性を
低下させる特性に優れることから特に好ましい。
一般に樹脂強化用として配合されているものを用いるこ
とができる。また、この非繊維状無機質充填剤を、上記
(A)成分や(B)成分に配合するに際しては、シラン
系カップリング剤やチタネート系カップリング剤などに
より予備処理したものを使用することにより、得られる
樹脂組成物の機械的強度を高めるようにするのが望まし
い。
いる繊維状無機質充填剤としては、例えば、ガラス繊
維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミッ
ク繊維、アスベスト繊維、石こう繊維、金属繊維、チタ
ン酸カリウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー、炭酸カルシ
ウムウィスカー、ワラステナイト、アスベストなどが挙
げられる。これら繊維状無機質充填剤の中でも、ガラス
繊維、炭素繊維およびウィスカー状充填剤が特に好まし
い。そして、ガラス繊維の場合には、その繊維径が5〜
20μmのものが好ましく、ウィスカー状充填剤を用い
る場合には、酸化亜鉛ウィスカーが特に好ましい。
は、(A)成分と(B)成分との合計の樹脂組成物全体
に対する体積分率、すなわち、〔(A)+(B)〕/
〔樹脂組成物〕を30〜70容量%とし、(A)成分と
(B)成分の含有割合を、質量比において(A)成分:
(B)成分=65〜95:35〜5、さらに、(C)成
分の樹脂組成物全体に対する体積分率を5〜67容量
%、(D)成分の樹脂組成物全体に対する体積分率を3
〜25容量%となるようにする。
の合計の樹脂組成物全体に対する体積分率を30〜70
容量%とするのは、この樹脂組成物の樹脂成分である
〔(A)+(B)〕成分の体積分率が30容量%未満で
あると、その樹脂組成物の成形に適した流動性を確保す
ることができないからである。また、この体積分率が7
0容量%を越えると、その樹脂組成物を成形して得られ
る光学部品の光軸ズレが大きくなるからである。本発明
における光学部品用樹脂組成物におけるこれら樹脂成分
である〔(A)+(B)〕成分と、充填剤成分である
〔(C)+(D)〕成分との組成比を体積分率で規定し
ているのは、これら両成分の比率と、この樹脂組成物を
成形して得られる光学部品における光軸ズレとが、両成
分の質量比ではなく、体積比と相関性を高いことに基づ
くものである。なお、この体積分率は、(A)成分、
(B)成分の質量を、それぞれの成分の25℃、大気圧
下での密度で除することにより算出した値である。
を、質量比において(A)成分:(B)成分=65〜9
5:35〜5とするのは、(A)成分の分量が65質量
%未満であると、その樹脂組成物の流動性が低下するこ
とがあり、この(A)成分の分量が95質量%を越える
と、その樹脂組成物を成形して得られる光学部品の光軸
ズレが大きくなることがあるからである。
分である〔(C)+(D)〕成分は、樹脂組成物全体に
対する体積分率の合計を70〜30容量%とする。そし
て、このうち、(D)成分の繊維状無機質充填剤は、こ
の樹脂組成物全体に対する体積分率が3〜25容量%と
なるように配合する必要がある。この(D)成分の配合
割合が、樹脂組成物全体に対する体積分率において3容
量%未満であると、その樹脂組成物を成形して得られる
光学部品の機械的強度が不充分になることがあり、ま
た、この体積分率が25容量%を超えるものでは、その
樹脂組成物を成形して得られる光学部品の光軸ズレが大
きくなるからである。この光学部品の光軸ズレは、例え
ば、光ピックアップ装置の光学ハウジングの構成部材の
熱膨張の絶対値およびその異方性に基づいて、温度変化
に伴って生ずる各部材の位置関係のズレにより、レーザ
ーの光軸ズレとなって現れるのである。したがって、こ
の光学部品の光軸ズレの抑制には、光学ハウジングの構
成部材の熱膨張の絶対値およびその異方性を低減化する
ことが重要である。
繊維状無機質充填剤の種類やその配合割合を選定するこ
とが重要であり、例えば、ガラス繊維を配合した樹脂組
成物においては線膨張の異方性が比較的小さいため、そ
の配合割合を高めて機械的強度に優れた光学部品用樹脂
組成物が得やすいのであるが、炭素繊維を配合した樹脂
組成物においては線膨張の異方性が比較的大きく、その
配合割合を15容量%以内として、得られる光学部品の
光軸ズレの増大を抑制するようにするのが望ましい。こ
の炭素繊維は、樹脂組成物の物性、ことにその剛性の向
上効果が大きいことから、その配合割合を低減させて
も、実用上充分に優れた機械的強度を有する光学部品に
成形することのできる樹脂組成物とすることができる。
このようにして、(D)成分の配合割合を決定すれば、
充填剤成分全体の配合割合と(D)成分の配合割合との
差として(C)成分を5〜67容量%の範囲内において
配合割合を決定することができる。
ては、上記(A)〜(D)成分の他に、添加剤として、
ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、フォスファイト
などの酸化防止剤や熱安定剤、レゾルシノール、サリシ
レート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなどの紫
外線吸収剤を配合することができる。また、一般に合成
樹脂用として使用されている帯電防止剤、難燃剤、核
剤、離型剤、顔料など各種添加剤を適量配合してもよ
い。
する方法については、上記(A)〜(D)成分および添
加剤成分を、ポリアリーレンスルフィドなどの混合や溶
融混練に用いられている通常の混合機や混練機により、
溶融混練することによって均質な樹脂組成物を得ること
ができる。また、このようにして得られた樹脂組成物を
用いて、光学部品を成形する方法については、公知の射
出成形や、押出成形、溶媒成形、プレス成形、熱成形な
どによって成形すればよい。これら成形法の中でも、射
出成形が生産性や成形品の寸法精度に優れることから好
ましい。
る本発明の光学部品は、CD、CD−R、CD−RO
M、CD−RW、DVD、DVD−R、DVD−RO
M、DVD−RAMなどの記録面への情報の記録や再生
に用いる光ピックアップの光学系ハウジングや、レーザ
ー・プリンター、複写機の光学系ハウジング、シャーシ
ーなどが挙げられる。これら本発明の光学部品は、上記
の樹脂組成物で成形されているため、これら部品が従来
よりも高い環境温度、例えば70℃を超える環境温度と
する必要のある場合においても、レーザーの光軸ズレを
充分に許容限度内に抑制することができる。
B100〕 1)架橋タイプ 2)溶融粘度〔300℃、1000sec-1〕:100
ポイズ 3)密度〔25℃、大気圧〕:1.35 (a−2) ポリフェニレンスルフィド〔トープレン社
製;LR01〕 1)リニアータイプ 2)溶融粘度〔300℃、1000sec-1〕:100
ポイズ 3)密度〔25℃、大気圧〕:1.35 (B)成分 (b−1) ポリフェニレンエーテル〔三菱エンプラ社
製〕 1)原料:2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエー
テル 2)ガラス転移温度:220℃ 3)密度〔25℃、大気圧〕:1.06 (b−2) ポリスルフォン〔帝人アモコ社製;ユーデ
ルP1700〕 1)ガラス転移温度:190℃ 2)密度〔25℃、大気圧〕:1.24 (比較品)ポリカーボネート〔出光石油化学社製;タフ
ロンA2200〕 1)ガラス転移温度:150℃ 2)密度〔25℃、大気圧〕:1.20 (C)成分 (c−1) 炭酸カルシウム〔白石カルシウム社製;ホ
ワイトンP30〕 1)密度〔25℃、大気圧〕:2.75 (c−2) シリカ〔電気化学工業社製;FB650〕 1)密度〔25℃、大気圧〕:2.21 (D)成分 (d−1) ガラス繊維〔旭ファイバーグラス社製;J
AFT591〕 1)繊維直径:10μm 2)密度〔25℃、大気圧〕:2.55 (d−2) 炭素繊維〔東邦レーヨン社製;HTA−C
6−SRS〕 1)繊維直径:6μm 2)密度〔25℃、大気圧〕:1.80
す配合割合(質量比)においてドライブレンドした後、
二軸押出機〔東芝機械社製;TEM35〕を用い、33
0℃において溶融混練し、光学部品用樹脂組成物のペレ
ットを得た。ここで得られた光学部品用樹脂組成物は、
これに含有される〔(A)+(B)〕の樹脂成分の樹脂
組成物全体に対する体積分率、(A)成分:(B)成分
の質量比、および〔(C)+(D)〕の充填剤成分の樹
脂組成物全体に対する体積分率を、上記原料成分の密度
および配合割合より算出した結果、第1表および第2表
に示すとおりであった。
レットを用い、成形機として、50トン射出成形機〔日
本製鋼所社製〕を用いて、その金型温度を140℃、射
出成形温度を330℃の条件下に、コンパクトディスク
用光ピックアップ基盤を成形した。
さを目視観察し、その寸法精度を下記の評価基準により
評価した。 ○:変形が殆ど認められない ×:変形が認められ、光ピックアップ装置へ装着が困難
プ装置に、上記〔3〕において得られた光ピックアップ
基盤を装着して行った。この光ピックアップ装置は、保
持容器9内に装着された光ピックアップ基盤6に、半導
体レーザー光源1、ハーフミラー2、対物レンズ3およ
び受光部5が保持されている。そして、この半導体レー
ザー光源1から出力されたレーザー光は、ハーフミラー
2およびコリメーターレンズ4を介して、対物レンズ3
により、光ディスク7の記録面8に収束され、この記録
面8からの反射光を、対物レンズ3、コリメーターレン
ズ4およびハーフミラー2を介して受光部5に入射させ
て、データ信号およびフォーカスエラー信号などのエラ
ー信号を得るようにしてある。なお、エラー信号に対し
ては、対物レンズ3の位置などの調整が行われる機構を
有している。また、この光ピックアップ基盤6は、保持
容器9内において、シャフトと連動して移動しながら、
光ディスク7の記録面8の全面にわたってレーザー光の
照射を行うことができる構成としてある。
ンパクトディスクの光軸ズレ(角度)の測定は、ハーフ
ミラー2面を水平にして固定し、23℃においてレーザ
ー光を照射し、その反射角を測定した。ついで、80℃
に昇温して10分間保持した後、再度レーザー光を照射
して、その反射角を測定した。そして、80℃における
反射角と23℃における反射角の差を、光軸ズレ(角
度、分)とした。なお、この反射角の測定は、非接触角
度測定機構を備えた測定装置を用いて行った。この測定
機構の分解能は、0.08分である。
機評価 上記〔4〕の光ピックアップ装置に、デジタルビデオデ
ィスクをセットし、光ピックアップ装置が曝される温度
を70℃として、レーザー光によるデジタルビデオディ
スクの記録再生につき実機評価をした。ここでの評価基
準は、下記のとおりとした。 ○:正確な再生が可能 ×:再生が不可能 これら光学部品の評価結果を第1表および第2表に示
す。
の光軸ズレの小さい光学部品の成形素材として有用性の
高い樹脂組成物と、その成形素材で成形された光軸ズレ
の小さい光学部品を提供することができる。
基盤を装着した光ピックアップ装置の概略を示す側断面
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】(A)樹脂温度300℃、せん断速度10
00sec-1における溶融粘度が50〜350ポイズの
ポリアリーレンスルフィド、(B)ガラス転移温度が1
80℃以上の非結晶性樹脂、(C)非繊維状無機質充填
剤、および(D)繊維状無機質充填剤からなる樹脂組成
物であって、(A)成分と(B)成分との合計の樹脂組
成物全体に対する体積分率が30〜70容量%であり、
(A)成分と(B)成分の含有割合が質量比において
(A)成分:(B)成分=65〜95:35〜5である
とともに、(D)成分の樹脂組成物全体に対する体積分
率が3〜25容量%である光学部品用樹脂組成物。 - 【請求項2】(B)成分が、ポリフェニレンエーテル、
ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイ
ミドおよびポリアリレートの群から選択される1種また
は2種以上の非結晶性樹脂である請求項1に記載の光学
部品用樹脂組成物。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の光学部品用樹脂
組成物を成形してなる光学部品。 - 【請求項4】光学部品が、光ピックアップ装置、レーザ
ー・プリンターまたは複写機の光学系ハウジングである
請求項3に記載の光学部品。
Priority Applications (7)
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