JP2007077271A - 熱可塑性複合材料の製造方法及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】光学特性（青色光透過性，耐光性等）や熱安定性、金型転写性に優れた光学素子を提供する。
【解決手段】本発明に係る該熱可塑性複合材料の製造方法は、熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤を添加する第１の添加工程と、前記第１の添加工程後に、前記熱可塑性樹脂に対し無機粒子を添加する第２の添加工程と、前記第２の添加工程後に、前記熱可塑性樹脂に対し耐光安定剤を添加する第３の添加工程と、を備えており、当該製造方法によって製造された熱可塑性複合材料を成型したものが対物レンズ６等の光学素子に適用されている。
【選択図】図１

Description

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、特に熱的に安定で、青色光透過性と耐光性に優れ、金型転写性に優れた熱可塑性複合材料の製造方法及び光学素子に関する。

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。

光ピックアップ装置の光学素子は、射出成型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。

近年、光ピックアップ装置は、記録密度の向上のため、青色光を用いる検討が進められている。ピックアップのような光学素子ユニットにおいては、熱的、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。
特開２００２−２０７１０１号公報 特開２００２−２４１５６０号公報 特開２００２−２４１５６９号公報 特開２００２−２４１５９２号公報 特開２００２−２４１６１２号公報 特開２００４−８３８１３号公報

しかし、プラスチックのように、熱による物性変動が大きい素材は、青色光を使用するピックアップに使用すると、球面収差の温度変動が大きく、安定した工学物性を確保することが困難な場合が多い。更に、環状オレフィンのようなプラスチックは、青色光に対する耐性は必ずしも十分でないのが現状である。

また、ピックアップに用いられる場合、レーザー出力の向上による環境温度の上昇は、樹脂の耐熱性の課題を顕在化させつつある。そのため、樹脂を無機物質と複合化することで、耐熱性を向上させる試みが行われている。更に無機物質の光学物性と樹脂の光学物性の温度依存性が逆であることを利用して、複合材料としての温度特性を相殺する手法も提案されているが、通常熱可塑性樹脂に無機材料を複合化すると、複合材料を溶融した時の流動性が樹脂に比べて低下する場合が多く、金型の微細構造の複合材料への転写性が問題になる場合が多い。これまで提案されている複合材料では金型への転写性が不十分で、複合材料として実用的であるとは言い難かった。

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、特に光学特性（青色光透過性，耐光性等）や熱安定性、金型転写性に優れた熱可塑性複合材料の製造方法及び光学素子を提供することにある。

上記課題を解決するため第１の発明に係る熱可塑性複合材料の製造方法は、
熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤を添加する第１の添加工程と、
前記第１の添加工程後に、前記熱可塑性樹脂に対し無機粒子を添加する第２の添加工程と、
前記第２の添加工程後に、前記熱可塑性樹脂に対し耐光安定剤を添加する第３の添加工程と、
を備えることを特徴としている。

第１の発明に係る熱可塑性複合材料の製造方法においては、
前記第２の添加工程後で前記第３の添加工程前に、前記熱可塑性樹脂、前記酸化防止剤及び前記無機粒子を溶融混練する溶融混練工程を備えるのが好ましい。

第１の発明に係る熱可塑性複合材料の製造方法においては、
前記熱可塑性樹脂がシクロオレフィン樹脂を含むものである。

第１の発明に係る熱可塑性複合材料の製造方法においては、
前記無機粒子の当該熱可塑性複合材料中に占める含有率が３０〜７０重量％であることが好ましい。

第１の発明に係る熱可塑性複合材料の製造方法においては、
前記無機粒子の体積平均分散粒子径が２〜３０ｎｍであることが好ましい。

第２の発明に係る光学素子は、
第１の発明に係る熱可塑性複合材料の製造方法で製造された熱可塑性複合材料を成型したものである。

第１，第２の発明によれば、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、光学特性（青色光透過性，耐光性等）や熱安定性、金型転写性に優れた熱可塑性複合材料及び光学素子を提供することができる（下記実施例参照）。

図１は光ピックアップ装置１の概略構成を示す断面図である。
この図に示す通り、光ピックアップ装置１は、光源としての３種類の半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を有している。

半導体レーザー発振器Ｌ１は、ＢＤ（ブルーレイディスク）１０を記録媒体として情報の記録／再生を行う際に、波長３５０〜４５０ｎｍ中の特定波長（例えば４０５ｎｍ，４０７ｎｍ）の光束を出射するものである。なお、本実施の形態においては、ＢＤ１０の保護層の厚さは０．１ｍｍとなっている。

半導体レーザー発振器Ｌ２は、ＤＶＤ２０を記録媒体として情報の記録／再生を行う際に、波長６２０〜６８０ｎｍ中の特定波長（例えば、６５５ｎｍ）の光束を出射するものであり、半導体レーザー発振器Ｌ３と一体化されて光源ユニットＬ４を形成している。なお、本実施の形態においては、ＤＶＤ２０の保護層の厚さは０．６ｍｍとなっている。また、本明細書において、ＤＶＤとは、ＤＶＤ−ＲＯＭや、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ−Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等、ＤＶＤ系列の光情報記録媒体の総称である。

半導体レーザー発振器Ｌ３は、ＣＤ３０を記録媒体として情報の記録／再生を行う際に、７５０〜８１０ｎｍ中の特定波長（例えば、７８５ｎｍ）の光束を出射するものである。なお、本実施の形態においては、ＣＤ３０の保護層の厚さは１．２ｍｍとなっている。また、本明細書において、ＣＤとは、ＣＤ−ＲＯＭや、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等、ＣＤ系列の光情報記録媒体の総称である。

半導体レーザー発振器Ｌ１から出射される光束の光軸方向には、図１中下側から上側に向けてビームシェイパー４０、ビームスプリッタ４１、コリメートレンズ４２、ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４、絞り部材４５、対物レンズ６が順に並んで配されている。対物レンズ６には、対物レンズ６を図１中上下方向に移動させる２次元アクチュエータ６０が配されている。対物レンズ６との対向位置には、光情報記録媒体としてのＢＤ１０、ＤＶＤ２０又はＣＤ３０が配されるようになっている。

また、ビームスプリッタ４１に対し、図１中右側にはセンサーレンズ４６及び光検出器４７が順に並んで配されている。センサーレンズ４６は、シリンドリカルレンズ４６０及び凹レンズ４６１を備えている。

また、半導体レーザー発振器Ｌ２，Ｌ３から出射される光束の光軸方向には、図１中右側から左側に向けてビームスプリッタ４８，コリメートレンズ４９、ビームスプリッタ４３が順に並んで配されている。ビームスプリッタ４８の図１中上側にはセンサーレンズ５０及び光検出器５１が順に並んで配されている。センサーレンズ５０は、シリンドリカルレンズ５００及び凹レンズ５０１を備えている。

続いて、光ピックアップ装置１における動作・作用を簡単に説明する。
ＢＤ１０への情報の記録時やＢＤ１０中の情報の再生時には、半導体レーザー発振器Ｌ１が光束を出射する。この光束は、図１において実線でその光線経路を示すように、始めにビームシェイパー４０を透過して整形され、ビームスプリッタ４１を透過した後、コリメートレンズ４２で平行光に変換される。次に、この光束は、ビームスプリッタ４３及び１／４波長板４４を透過して絞り部材４５で絞られた後、対物レンズ６で集光されてＢＤ１０の情報記録面１０ａ上に集光スポットを形成する。このとき、対物レンズ６は、その周辺に配置された２次元アクチュエータ６０によってフォーカシングやトラッキングを行う。

次に、集光スポットを形成した光は、ＢＤ１０の情報記録面１０ａで情報ピットにより変調されて反射する。次に、この反射光は、対物レンズ６、１／４波長板４４、ビームスプリッタ４３及びコリメートレンズ４２を透過してビームスプリッタ４１で反射した後、センサーレンズ４６により非点収差が与えられて、光検出器４７に到達する。そして、光検出器４７の出力信号を用いることにより、ＢＤ１０中の情報の再生が行われる。

ＤＶＤ２０への情報の記録時やＤＶＤ２０中の情報の再生時には、半導体レーザー発振器Ｌ２が光を出射する。この光束は、図１において点線でその光線経路を示すように、始めにビームスプリッタ４８を透過した後、コリメートレンズ４９で平行光に変換される。次に、この光束は、ビームスプリッタ４３で反射して、１／４波長板４４を透過して絞り部材４５で絞られた後、対物レンズ６で集光されてＤＶＤ２０の情報記録面２０ａ上に集光スポットを形成する。このとき、対物レンズ６は、その周辺に配置された２次元アクチュエータ６０によってフォーカシングやトラッキングを行う。

次に、集光スポットを形成した光は、ＤＶＤ２０の情報記録面２０ａで情報ピットにより変調されて反射する。次に、この反射光は、対物レンズ６、１／４波長板４４を透過して、ビームスプリッタ４３，４８でそれぞれ反射した後、センサーレンズ５０により非点収差が与えられて、光検出器５１に到達する。そして、光検出器５１の出力信号を用いることにより、ＤＶＤ２０中の情報の再生が行われる。

ＣＤ３０への情報の記録時やＣＤ３０中の情報の再生時には、半導体レーザー発振器Ｌ３が光を出射する。この光束は、図１において２点鎖線でその光線経路を示すように、始めにビームスプリッタ４８を透過した後、コリメートレンズ４９で平行光に変換される。次に、この光束は、ビームスプリッタ４３で反射して、１／４波長板４４を透過して絞り部材４５で絞られた後、対物レンズ６で集光されてＣＤ３０の情報記録面３０ａ上に集光スポットを形成する。このとき、対物レンズ６は、その周辺に配置された２次元アクチュエータ６０によってフォーカシングやトラッキングを行う。

次に、集光スポットを形成した光は、ＣＤ３０の情報記録面２０ａで情報ピットにより変調されて反射する。次に、この反射光は、対物レンズ６、１／４波長板４４を透過して、ビームスプリッタ４３，４８でそれぞれ反射した後、センサーレンズ５０により非点収差が与えられて、光検出器５１に到達する。そして、光検出器５１の出力信号を用いることにより、ＣＤ３０中の情報の再生が行われる。

続いて、対物レンズ６の構成について詳細に説明する。
対物レンズ６は本発明に係る光学素子であり、各半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から出射された光束をＢＤ１０、ＤＶＤ２０，ＣＤ３０の情報記録面１０ａ，２０ａ，３０ａ上に集光する機能を有している。この対物レンズ６は単レンズであり、２つの光学面がともに非球面となっている。対物レンズ６の開口数ＮＡは、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２から出射される光束に対しては０．８５、半導体レーザー発振器Ｌ３から出射される光束に対しては０．４５〜０．５１となっている。また、対物レンズ６の屈折率は、１．５５となっている。

対物レンズ６の２つの光学面のうち、少なくとも光源側の光学面は、図示しない中央側領域及び外周側領域に分割されている。

中央側領域は、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から出射される光束が透過する領域である。この中央側領域には、図示しない回折構造が形成されている。この回折構造は、光路差を発生させることによって半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３からの各光束を、それぞれ対応する光情報記録媒体の情報記録面１０ａ，２０ａ，３０ａに集光させるものである。このような回折構造の形状としては、従来より公知の形状を用いることができる。

外周側領域は、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２から出射される光束が透過する領域である。この外周側領域は、半導体レーザー発振器Ｌ１，Ｌ２の２つの光束が透過する領域と、半導体レーザー発振器Ｌ２から出射される光束のみが透過する領域とに更に分割してもよい。

以上の光ピックアップ装置１では、本発明に係る光学素子が、ビームシェイパー４０、ビームスプリッタ４１、コリメートレンズ４２、ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４、対物レンズ６、シリンドリカルレンズ４６０、凹レンズ４６１、ビームスプリッタ４８、コリメートレンズ４９、シリンドリカルレンズ５００、凹レンズ５０１等に適用されており、これら光学部品を含む当該光学素子は、熱可塑性複合材料（後述参照）を成型したものとなっている。

上記熱可塑性複合材料は、「熱可塑性樹脂」に対し「無機粒子」及び「添加剤」が添加されたものである。以下では、当該熱可塑性複合材料を構成する（１）熱可塑性樹脂、（２）無機粒子（無機粒子の製造方法及び表面修飾を含む。）及び（３）添加剤についてそれぞれ説明し、その後に（４）当該熱可塑性複合材料の製造方法、（５）その製造方法で製造された熱可塑性複合材料を用いた光学素子の製造方法及び（６）その製造方法で製造された熱可塑性複合材料の光学素子への適用例について説明する。

（１）熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂としては、一般的な透明の熱可塑性樹脂であれば特に制限はなく用いることができるが、光学素子としての加工性を考慮すると、アクリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、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、特に好ましくはシクロ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る。好ましい化合物の例を以下の表１に示す。

（２）無機粒子
無機粒子の含有率は、熱可塑性複合材料中で１０重量％以上で９０重量％以下であることが好ましい。無機粒子の含有率が１０重量％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９０重量％以下であれば、必要な熱可塑性樹脂比率を維持すると共に、元来の熱可塑性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。さらに、無機粒子の熱可塑性複合材料中に占める含有率が３０重量％以上で７０重量％以下であると、加工性保持と熱的安定性向上のバランスが取れるため好ましい。

無機粒子は、その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、２ｎｍ以上で３０ｎｍ以下であることがより好ましく、２ｎｍ以上で１５ｎｍ以下であることが更に好ましい。体積平均分散粒径が３０ｎｍ以下であれば、得られる熱可塑性複合材料において良好な透明性を得ることができる。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。また、一次粒子３０ｎｍ以下の粒子が凝集し、凝集粒径が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、一次粒子自体が３０ｎｍ以上であると、それを粉砕し３０ｎｍ以下の粒径の粒子を得ることは困難であるため、一次粒子の大きさが重要である。逆に、無機粒子の一次粒径の体積平均分散粒径が２ｎｍ以下であると、後述するように無機粒子の表面処理が困難になる場合があり好ましくなく、そもそも体積平均分散粒径が２ｎｍ以下といった微小の無機粒子を工学的に安定製造するのも非常に困難である。

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。

無機粒子としては、例えば、酸化物微粒子が挙げられ、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、あるいは、リン酸塩、硫酸塩等、を挙げることができる。

また、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）（ＳｎＯ_２）、硫化錫（II、IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ_３）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ_２）、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（Ａｌ_２Ｓ_３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ_２Ｓｅ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２Ｓ_３）、セレン化ガリウム（Ｇａ_２Ｓｅ_３）、テルル化ガリウム（Ｇａ_２Ｔｅ_３）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、硫化インジウム（Ｉｎ_２Ｓ_３）、セレン化インジウム（Ｉｎ_２Ｓｅ_３）、テルル化インジウム（Ｉｎ_２Ｔｅ_３）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）（Ａｓ_２Ｓ_３）、セレン化砒素（III）（Ａｓ_２Ｓｅ_３）、テルル化砒素（III）（Ａｓ_２Ｔｅ_３）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ_２Ｓ_３）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ_２Ｓｅ_３）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ_２Ｔｅ_３）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ_２Ｓ_３）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ_２Ｓｅ_３）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ_２Ｔｅ_３）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）（Ｃｕ_２Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ_２Ｓｅ）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（Ｆｅ_３Ｏ_４）、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）（ＭｏＳ_２）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ_２）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）（ＶＯ_２）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ_２Ｏ_５）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（ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_５、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔｉ_５Ｏ_９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）（ＣｄＣｒ_２Ｏ_４）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ_２Ｓｅ_４）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ_２Ｓ_４）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ_２Ｓｅ_４）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ_３）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（ＢＦ_２）_１５Ｆ_１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ_１４６Ｓｅ_７３（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。

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。

（２．１）無機粒子の製造方法及び表面修飾
無機粒子の体積平均粒径の下限としては２ｎｍ以上であることが好ましい。２ｎｍ以上であれば、比表面積が大きくなりすぎることがなく、熱可塑性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するので、例えば、平均粒径が３０ｎｍから２ｎｍになると、比表面積は１５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、２ｎｍ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１５倍、すなわち複合材料より多くなり、この実現は不可能となる。

無機粒子の表面処理方法は、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、超微粒子の硫化亜鉛は、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。

使用可能な表面修飾剤としては、例えば、シランカップリング剤：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。

また、チタンカップリング剤：テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート及びビス（ジオクチルパイロフォスフェート）オキシアセテートチタネート等が挙げられる。

その他、アルミネート系カップリング剤や、アミノ酸系分散剤、各種シリコンオイルを表面処理に用いることも可能である。

これら表面処理剤は、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、熱可塑性樹脂と無機粒子との熱可塑性複合材料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。

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重量％であることが好ましく、３０〜９８重量％であることがより好ましい。

（３）添加剤
各種の添加剤の分類については、幾つかの成書があるが、技術の進歩とともに分類自体が変化している。本願の分類は、「月刊ファインケミカル vol.33 NO.5 p.12 シーエムシー出版」の記載を参考にしている。添加剤としては、主に酸化防止剤及び耐光安定剤が用いられ、それ以外の他の添加剤が用いられてもよい。

（３．１）酸化防止剤
酸化防止剤として、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とリン系酸化防止剤の併用が好ましい。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、熱可塑性複合材料１００質量部に対して好ましくは０．００１〜２０質量部、より好ましくは０．０１〜１０質量部である。

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。

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。

あるいは、フェノール基を有するリン系酸化防止剤、６−〔３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロポキシ〕−２，４，８，１０−テトラキス−ｔ−ブチルジベンゾ〔ｄ，ｆ〕〔１．３．２〕ジオキサフォスフェピンのような化合物も好ましい。

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。

そのほか、ジフェニルアミン誘導体などのアミン系酸化防止剤、ニッケルや亜鉛のチオカルバメートなども酸化防止剤として用いることが出来る。

（３．２）耐光安定剤
耐光安定剤は、光安定剤とも呼ばれるが、本明細書では耐光安定剤として記する。耐光安定剤は、クエンチャーと、ラジカル捕捉剤に大きく分けられる。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、トリアジン系の光安定剤はクエンチャーとして分類され、ヒンダードアミン系耐光安定剤はラジカル捕捉剤に分類される。本実施形態においては、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（ＨＡＬＳ）を用いるのが好ましい。このようなＨＡＬＳは具体例には、低分子量のものから中分子量、高分子量の中から選ぶことができる。

例えば、比較的分子量の小さいものとして、ＬＡ−７７（旭電化製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ１２３（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ４４０（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４（ＣＳＣ製）、ＨｏｓｔａｖｉｎＮ２０（ヘキスト社製）中程度の分子量として、ＬＡ−５７（旭電化製）、ＬＡ−５２（旭電化製）、ＬＡ−６７（旭電化製）、ＬＡ−６２（旭電化製）、さらに分子量の大きいものとして、ＬＡ−６８（旭電化製）、ＬＡ−６３（旭電化製）、ＨｏｓｔａｖｉｎＮ３０（ヘキスト社製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ９４４（ＣＳＣ製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ２０２０（ＣＳＣ製）、Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ１１９（ＣＳＣ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２（ＣＳＣ製）、ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３３４６（Ｃｙｔｅｃ製）、ＣｙａｓｏｒｂＵＶ−３５２９（Ｃｙｔｅｃ製）、Ｕｖａｓｉｌ２９９（ＧＬＣ製）などが挙げられる。特に、成型体には、低、中分子量のＨＡＬＳを用いるのが好ましく、膜状の熱可塑性複合材料には高分子量のＨＡＬＳを用いることが好ましい。

ＨＡＬＳは、ベンゾトリアゾール系の耐光安定剤などと組み合わせて用いられることも好ましい。たとえば、アデカスタブＬＡ−３２、ＬＡ−３６、ＬＡ−３１（旭電化工業製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ３２６、Ｔｉｎｕｖｉｎ５７１、Ｔｉｎｕｖｉｎ２３４、Ｔｉｎｕｖｉｎ１１３０（ＣＳＣ製）などが挙げられる。

またＨＡＬＳは、先述の各種酸化防止剤と併用されることが好ましい。ＨＡＬＳと酸化防止剤の組み合わせに特に制約は無く、フェノール系、リン系、硫黄系などとの組み合わせが可能であるが、特にリン系とフェノール系との組み合わせが好ましい。

（３．３）その他の添加剤
熱可塑性複合材料の調製時や成型工程においては、必要に応じて各種添加剤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、先述した酸化防止剤、耐光安定剤以外に、熱安定剤、耐候安定剤、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、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、その配合量は本明細書に記載の効果を損なわない範囲で適宜選択される。また、造核剤の添加は、白濁防止の観点から好ましい。

また、熱可塑性複合材料に、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。

（４）熱可塑性複合材料の製造方法（熱可塑性複合材料の作製法と添加剤の添加法）
始めに、溶媒に溶解させた状態の上記熱可塑性樹脂に対し上記酸化防止剤を添加する（第１の添加工程）。第１の添加工程では、溶融中の熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤を添加してもよい。

第１の添加工程の処理を終えたら、その処理後の生成物（溶融中又は溶媒に溶解させた状態の熱可塑性樹脂や酸化防止剤等の混合物）に対し無機粒子を添加する（第２の添加工程）。

第２の添加工程では、無機粒子は粉体ないし凝集状態のまま添加することが可能である。あるいは、液中に分散した状態で添加することも可能である。液中に分散した状態で添加する場合は、後述の溶融混練工程後に脱揮を行うことが好ましい。

液中に分散した状態で添加する場合、あらかじめ凝集粒子を一次粒子に分散して添加することが好ましい。分散には各種分散機が使用可能であるが、特にビーズミルが好ましい。ビーズは各種の素材があるがその大きさは小さいものが好ましく、特に直径０．１ｍｍ以下、０．００１ｍｍ以上のものが好ましい。無機粒子は表面処理された状態で加えられることが好ましいが、表面処理剤と無機粒子を同時に添加し、熱可塑性樹脂との複合化を行うインテグラルブレンドのような手法がありどのような手法を用いることも可能である。

第２の添加工程の処理を終えたら、その処理後の生成物（溶融中又は溶媒に溶解させた状態の熱可塑性樹脂や酸化防止剤、無機粒子等の混合物）を溶融混練する（第１の溶融混練工程）。熱可塑性樹脂を無機粒子の存在下で重合したり、熱可塑性樹脂存在下で無機粒子を作製することも可能であるが、熱可塑性樹脂の重合や無機粒子の作製において、特殊な条件が必要になるから、溶融混練法を適用するのがよい。溶融混練法では、既成の手法で作製した熱可塑性樹脂や無機粒子を混合することで熱可塑性複合材料を作製できるため、通常安価な熱可塑性複合材料の作製が可能になる。

第１の溶融混練工程においては、有機溶剤の使用も可能である。有機溶剤の使用で、溶融混練の温度を下げることができ、熱可塑性樹脂の劣化が抑制しやすくなる。その場合、溶融混練後に脱揮を行い、熱可塑性樹脂や酸化防止剤、無機粒子等の混合物中から有機溶剤を除去することが好ましい。

第１の溶融混練工程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もよい。

第２の添加工程及び第１の溶融混練工程では、無機粒子を一括で添加し混練してもよいし、無機粒子を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。第１の溶融混練工程で熱可塑性樹脂を加熱する場合、上記の通り、第１の溶融混練工程前の第１の添加工程で熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤を添加すると、熱可塑性樹脂の熱劣化を防止することができ、好ましい。熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤を添加せずに無機粒子を添加すると、熱可塑性樹脂の劣化が顕著になるため、好ましくない。

第１の溶融混練工程では、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの中から選ばれる一種の不活性ガスないしこれらのうち少なくとも一種を含む、二種以上の混合ガス下で処理が行なわれることが好ましい。酸素の含有量は少ないほど好ましく、特に０．１体積％以下が好ましい。炭酸ガスや、エチレンガス、水素ガスなど、他の一般的なガスの中で、熱可塑性複合材料の物性に悪影響を及ぼさないガスの場合は不活性ガスと混合して用いることも可能である。

第１の溶融混練工程の処理を終えたら、その処理後の生成物（溶融中又は溶媒に溶解させた状態の熱可塑性樹脂や酸化防止剤、無機粒子等の溶融混練物）に対し耐光安定剤を添加する（第３の添加工程）。耐光安定剤は熱劣化を起こして着色する場合が多いため、第１の溶融混練工程後の当該第３の添加工程で添加されることが好ましい。

第３の添加工程の処理を終えたら、その処理後の生成物（溶融中又は溶媒に溶解させた状態の熱可塑性樹脂や酸化防止剤、無機粒子、耐光安定剤等の混合物）を溶融混練し（第２の溶融混練工程）、熱可塑性複合材料の製造が完了する。
なお、第２の溶融混練工程の処理は上記第１の溶融混練工程の処理と同様のものであり、熱可塑性樹脂が溶媒に溶解させた状態である場合には、第２の溶融混練工程後にその溶媒を脱気等して除去してもよい。

（５）光学素子（光学用レンズ）の製造方法
次いで、上記（４）の項目で説明した製造方法により熱可塑性複合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。

まず、上記の通りに熱可塑性複合材料を調製し、次いで、得られた熱可塑性複合材料を成型する。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。

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、射出成型における熱可塑性複合材料の温度は、成型時に適度な流動性を熱可塑性樹脂に付与して成型品のヒケやひずみを防止し、熱可塑性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。

射出成型においては、流動性向上のため炭酸ガスを可塑剤として使用する成型法を用いることが可能である。また、金型表面を誘導加熱することで転写性を高める手法も適用可能である。

熱可塑性複合材料は、ＡＭＥＳ試験に陰性であることが好ましい。ＡＭＥＳ試験で陽性になる場合、使用者の健康を損なう可能性があるだけでなく、環境負荷を与える可能性がある。さらに、材料として不安定で、必要な安定性が得られない虞があるからである。

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。

（６）光学素子への適用例
上記では、本発明に係る光学素子をビームシェイパー４０、ビームスプリッタ４１、コリメートレンズ４２、ビームスプリッタ４３、１／４波長板４４、対物レンズ６、シリンドリカルレンズ４６０、凹レンズ４６１、ビームスプリッタ４８、コリメートレンズ４９、シリンドリカルレンズ５００、凹レンズ５０１等に適用した例を示したが、当該光学素子はその他の光学部品にも適用することができる。その具体的な適用例としては、以下のようである。

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。

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。

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。

なお、本発明に係る光学素子は上記（４），（５）の項目の記載の通り製造されるようになっているが、その表面には、無機化合物、シランカップリング剤などの有機シリコン化合物、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂などからなるハードコート層を形成してもよい。ハードコート層の形成手段としては、熱硬化法、紫外線硬化法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの公知の方法を挙げることができる。これによって、光学素子の耐熱性、光学特性、耐薬品性、耐摩耗性および耐水性などを向上させることができる。

なお、本発明に係る光学素子においては、波長４０５ｎｍの光透過率が３ｍｍ厚で７０％以上であることが好ましい。７０％未満であると、データの読み取り精度が下がるからである。無機粒子は、４０５ｎｍの光を吸収しないものが多いが、熱可塑性樹脂は若干吸収する場合がある。このような時、無機粒子の分率を増大させることで、熱可塑性複合材料の４０５ｎｍにおける光透過率を上げることが期待できる。

以下に、本発明の実施例を示すが、これらに限定されるものではない。

（１）試料の作製
（１．１）熱可塑性複合材料１，２の組成物
熱可塑性複合材料１，２の組成物として下記の熱可塑性樹脂、無機粒子及び添加剤を用いた。
熱可塑性樹脂：ＰＭＭＡ（PolyMethylMethAclylate，三菱レーヨン社製アクリペットＶＨ）をＭＩＢＫ（Methyl Isobutyl Ketone）に溶解後、水中で再沈させ、精製したものを用いた。
無機粒子：シリカ（日産化学製 ＭＩＢＫ−ＳＴ，一次粒子径１２ｎｍ）
酸化防止剤：ＩＲＧＡＮＯＸ １１３５（下記参照）
耐光安定剤：ＴＩＮＵＶＩＮ ５７１（下記参照）

（１．１．１）熱可塑性複合材料１の作製
精製した熱可塑性樹脂をＭＩＢＫに溶解し、２０重量％溶液とした。８０℃とした熱可塑性樹脂１００部含む溶液に対して酸化防止剤を２部添加し、５分攪拌した。さらに無機粒子が１００部になるよう分散液を添加し、さらに１０分攪拌した。その後、耐光安定剤１部を加え、さらに５分攪拌した。エバポレータで溶媒を除去した後、さらに１００℃で１２時間真空乾燥し、熱可塑性複合材料１を得た。

（１．１．２）熱可塑性複合材料２の作製
熱可塑性複合材料１の作製で、酸化防止剤と耐光安定剤の添加順を逆にした以外は、すべて同じ手順で熱可塑性複合材料２を得た。

（１．２）熱可塑性複合材料３〜１０の組成物
熱可塑性複合材料３〜１０（熱可塑性複合材料４を除く。）の組成物として下記の熱可塑性樹脂、無機粒子及び添加剤を用いた。
熱可塑性樹脂：シクロオレフィン樹脂（日本ゼオン社製 ゼオネックス３３０Ｒ）をＴＨＦ（TetraHydroFuran）に溶解後、メタノール中で再沈させ、精製したものを用いた。
無機粒子：気相法シリカ（デグサ製 Ｒ８２００，一次粒子径１２ｎｍ）
酸化防止剤：６−〔３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロポキシ〕−２，４，８，１０−テトラキス−ｔ−ブチルジベンゾ〔ｄ，ｆ〕〔１．３．２〕ジオキサフォスフェピン
耐光安定剤：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｝〕
なお、熱可塑性複合材料３〜１０の作製における溶融混練工程では、英弘精機製 ポリラボシステムを用いて行った（後述参照）。

（１．２．１）熱可塑性複合材料３の作製
熱可塑性樹脂１００部に酸化防止剤２部を混合し、窒素下、２４０℃で５分間溶融混練した。その後、１００部の無機粒子を添加し２７０℃まで昇温し、１０分間混練した後、耐光安定剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練し、熱可塑性複合材料３を得た。

（１．２．２）熱可塑性複合材料４の作製
熱可塑性複合材料３の作製で、無機粒子として気相法シリカ（デグサ製 ＯＸ５０，一次粒子径４０ｎｍ）をヘキサメチルジシラザンで疎水化処理したものを用いた以外は、すべて同じ手順で熱可塑性複合材料４を得た。

（１．２．３）熱可塑性複合材料５の作製
熱可塑性樹脂１００部に酸化防止剤１部を混合し、窒素下、２４０℃で５分間溶融混練した。その後、１００部の無機粒子を添加、２７０℃まで昇温し、１０分間混練した後、酸化防止剤１部、耐光安定剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練し、熱可塑性複合材料５を得た。

（１．２．４）熱可塑性複合材料６の作製
熱可塑性樹脂１００部に酸化防止剤１部、耐光安定剤０．５部を混合し、窒素下、２４０℃で５分間溶融混練した。その後、１００部の無機粒子を添加、２７０℃まで昇温し、１０分間混練した後、酸化防止剤１部、耐光安定剤０．５部を添加し、さらに５分間溶融混練し、熱可塑性複合材料６を得た。

（１．２．５）熱可塑性複合材料７の作製
熱可塑性樹脂１００部に耐光安定剤１部を混合し、窒素下、２４０℃で５分間溶融混練した。その後、１００部の無機粒子を添加し２７０℃まで昇温し、１０分間混練した後、酸化防止剤２部を添加し、さらに５分間溶融混練し、熱可塑性複合材料７を得た。

（１．２．６）熱可塑性複合材料８の作製
熱可塑性樹脂１００部に耐光安定剤１部、酸化防止剤１部を混合し、窒素下、２４０℃で５分間溶融混練した。その後、１００部の無機粒子を添加し２７０℃まで昇温し、１０分間混練した後、酸化防止剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練し、熱可塑性複合材料８を得た。

（１．２．７）熱可塑性複合材料９の作製
熱可塑性樹脂１００部を窒素下、２４０℃で５分間溶融混練した。その後、１００部の無機粒子を添加し２７０℃まで昇温し、１０分間混練した後、耐光安定剤１部、酸化防止剤２部を添加し、さらに５分間溶融混練し、熱可塑性複合材料９を得た。

（１．２．８）熱可塑性複合材料１０の作製
熱可塑性樹脂をそのまま熱可塑性複合材料１０とした。

（１．３）熱可塑性複合材料１１〜１７の組成物
熱可塑性複合材料１１〜１７の組成物として下記の熱可塑性樹脂、無機粒子及び添加剤を用いた。
熱可塑性樹脂：シクロオレフィン樹脂（チコナ社製 ＴＯＰＡＳ−５０１３）をシクロヘキサンに溶解後、メタノール中で再沈させ、精製したものを用いた。
無機粒子：アルミナ（大明化学製 ＴＭ−３００，一次粒子径７ｎｍ）
酸化防止剤：４,４’-ブチリデンビス（６-ターシャリーブチル-３-メチルフェノール）
耐光安定剤：ビス（2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル）セバケート

（１．３．１）熱可塑性複合材料１１の作製
熱可塑性樹脂１００部にとキシレン１０部、酸化防止剤２部を混合し、窒素下、１２０℃で５分間溶融混練した。その後、メチルトリメトキシシラン５０部と２００部の無機粒子を添加し１４０℃１０分間混練した後、耐光安定剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練した。その後、２軸押出機で２７０℃で減圧としてキシレンを脱揮し、熱可塑性複合材料１１を得た。

（１．３．２）熱可塑性複合材料１２の作製
熱可塑性樹脂１００部にとキシレン１０部、酸化防止剤１部を混合し、窒素下、１２０℃で５分間溶融混練した。その後、メチルトリメトキシシラン５０部と２００部の無機粒子と酸化防止剤１部混合したものを添加し１４０℃１０分間混練した後、耐光安定剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練した。その後、２軸押出機で２７０℃で減圧とし、キシレンを脱揮し、熱可塑性複合材料１２を得た。

（１．３．３）熱可塑性複合材料１３の作製
熱可塑性樹脂１００部にとキシレン１０部、酸化防止剤2部を混合し、窒素下、１２０℃で５分間溶融混練した。その後、メチルトリメトキシシラン５部と２０部の無機粒子を添加し１４０℃１０分間混練した後、耐光安定剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練した。その後、２軸押出機で２７０℃で減圧とし、キシレンを脱揮し、熱可塑性複合材料１３を得た。

（１．３．４）熱可塑性複合材料１４の作製
熱可塑性樹脂１００部にとキシレン１０部、酸化防止剤２部を混合し、窒素下、１２０℃で５分間溶融混練した。その後、メチルトリメトキシシラン１００部と４００部の無機粒子を添加し１４０℃１０分間混練した後、耐光安定剤１部を添加し、さらに５分間溶融混練した。その後、２軸押出機で２７０℃で減圧とし、キシレンを脱揮し、熱可塑性複合材料１４を得た。

（１．３．５）熱可塑性複合材料１５の作製
熱可塑性樹脂１００部にとキシレン１０部、酸化防止剤２部を混合し、窒素下、１２０℃で５分間溶融混練した。その後、メチルトリメトキシシラン５０部と２００部の無機粒子と耐光安定剤１部混合をしたものを添加し１４０℃１０分間混練した。その後、２軸押出機で２７０℃で減圧とし、キシレンを脱揮し、熱可塑性複合材料１５を得た。

（１．３．６）熱可塑性複合材料１６の作製
熱可塑性樹脂１００部にとキシレン１０部を混合し、窒素下、１２０℃で５分間溶融混練した。その後、メチルトリメトキシシラン５０部と２００部の無機粒子と酸化防止剤２部、耐光安定剤１部混合をしたものを添加し１４０℃１０分間混練した。その後、２軸押出機で２７０℃で減圧とし、キシレンを脱揮し、熱可塑性複合材料１６を得た。

（１．３．７）熱可塑性複合材料１７の作製
熱可塑性樹脂をそのまま熱可塑性複合材料１７とした。

（１．４）試料１〜１７の作製
各熱可塑性複合材料１〜１７を厚み１ｍｍ、縦横各１０ｍｍの金型に射出成型し、試料１〜１７を得た（熱可塑性複合材料１〜１７の数字部分が試料１〜１７の数字部分に対応している）。射出成型時においては、各熱可塑性複合材料１〜１７の温度を２８０℃とし、金型の温度を１５０℃とした。金型の片面には正方形状の面内に、幅、深さとも０．１ｍｍの溝を、側面のゲート側から等間隔に９本設けられている。

（２）試料の評価
（２．１）無機粒子含有率
各試料１〜１７の無機粒子の含有率（重量％）を元素分析で算出した。その算出結果を下記表２に示す。

（２．２）金型転写性
９本の溝を有する金型に各熱可塑性複合材料１〜１７を射出成型した際（上記（１．４）参照）に、それら熱可塑性複合材料１〜１７の表面に溝が転写されたかどうかで各試料１〜１７の金型転写性を判断した。その金型転写性の判断結果を下記表２に示す。表２中、金型転写性の基準は下記の５段階評価とした。
５：９本の溝すべてを転写できた
４：７〜８本の溝を転写できた
３：５〜６本の溝を転写できた
２：３〜４本の溝を転写できた
１：２本以下の溝にしか転写できなかった

（２．３）外観
各試料１〜１７の外観を目視で確認した。その観察結果を下記表２に示す。

（２．４）光学特性（初期透過率，透過率変化）
各試料１〜１７に対して波長４０５ｎｍの光を強度１５０ｍＷ／ｃｍ^２で１０００時間照射し、各試料１〜１７におけるその光の初期透過率（光照射直後の透過率）と透過率変化（（１０００時間経過後の透過率）−（初期透過率））とを測定した。その測定結果を下記表２に示す。
なお、各試料１〜１７の透過率の測定方法はＡＳＴＭ Ｄ １００３に準拠した。

（２．５）熱安定性
室温から１００℃まで昇温してその温度から室温まで降温するという温度環境の変動を１サイクルとして、各試料１〜１７を１００サイクルの温度環境下に供し、各試料１〜１７のひずみの発生の有無を目視で確認した。その確認結果を下記表２に示す。

（３）まとめ
試料１，３〜６，１１〜１４と試料２，７〜１０，１５〜１７とを比較すると、表２に示す通り、熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤、無機粒子及び耐光安定剤をこの順に添加した試料１，３〜６，１１〜１４は、この条件を満たさない（酸化防止剤と耐光安定剤との添加順を逆にしたり、これら添加剤と無機粒子とを同時添加したり、これら添加剤を添加しなかったりした）試料２，７〜１０，１５〜１７に比べて、金型転写性、外観、光学特性及び熱安定性に優れている。以上から、熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤、無機粒子及び耐光安定剤をこの順に添加する製造方法が有用であることがわかる。

この場合において、試料１１，１２と試料１３，１４とを比較すると、無機粒子の含有率が３０〜７０重量％の範囲内に存する試料１１，１２は、この条件を満たさない（無機粒子の含有率が３０〜７０重量％の範囲外に存する）試料１３，１４に比べて、外観や熱安定性に優れており、無機粒子の含有率を３０〜７０重量％の範囲内に収めることが有用であることもわかる。更に、試料３と試料４とを比較すると、無機粒子の一次粒子径が１２ｎｍで２〜３０ｎｍの範囲内の試料３は、この条件を満たさない（一次粒子径が４０ｎｍで２〜３０ｎｍの範囲外の）試料４に比べて、外観や光学特性に優れており、無機粒子の一次粒子径を２〜３０ｎｍの範囲内に収めることが有用であることもわかる。

光ピックアップ装置１の概略構成を示す図面である。

符号の説明

１ 光ピックアップ装置
６ 対物レンズ（光学素子）
４０ ビームシェイパー（光学素子）
４１ ビームスプリッタ（光学素子）
４２，４９ コリメートレンズ（光学素子）
４３，４８ ビームスプリッタ（光学素子）
４４ １／４波長板（光学素子）
４６０，５００ シリンドリカルレンズ（光学素子）
４６１，５０１ 凹レンズ（光学素子）

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂に対し酸化防止剤を添加する第１の添加工程と、
   前記第１の添加工程後に、前記熱可塑性樹脂に対し無機粒子を添加する第２の添加工程と、
   前記第２の添加工程後に、前記熱可塑性樹脂に対し耐光安定剤を添加する第３の添加工程と、
   を備えることを特徴とする熱可塑性複合材料の製造方法。
2. 請求項１に記載の熱可塑性複合材料の製造方法において、
   前記第２の添加工程後で前記第３の添加工程前に、前記熱可塑性樹脂、前記酸化防止剤及び前記無機粒子を溶融混練する溶融混練工程を備えることを特徴とする熱可塑性複合材料の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の熱可塑性複合材料の製造方法において、
   前記熱可塑性樹脂がシクロオレフィン樹脂を含むことを特徴とする熱可塑性複合材料の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱可塑性複合材料の製造方法において、
   前記無機粒子の当該熱可塑性複合材料中に占める含有率が３０〜７０重量％であることを特徴とする熱可塑性複合材料の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱可塑性複合材料の製造方法において、
   前記無機粒子の体積平均分散粒子径が２〜３０ｎｍであることを特徴とする熱可塑性複合材料の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱可塑性複合材料の製造方法で製造された熱可塑性複合材料を成型したものであることを特徴とする光学素子。

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