JP2009083326A - Manufacturing method of optical member and optical member formed by the same - Google Patents

Manufacturing method of optical member and optical member formed by the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an optical member, which does not require the time and the cost spent on the manufacture of a mold, highly precisely and inexpensively manufactures optical members in the production of many kinds of products each in a small quantity. <P>SOLUTION: In the manufacturing method of an optical member 11, based on the profile data of the optical member 11, a solution of a thermoplastic resin is discharged as droplets and solidified to shape the optical member 11. Reference being made to the profile date, there is repeated in a plurality of times the process of discharging droplets on different positions on the flat surface and solidifying until each reaches a predetermined height, and thereby the transparent thermoplastic resin is stacked on the substrate and shaped. This shaping is realized by repetition of measuring the height formed when the droplets hit the substrate and are stacked, by discharging the droplets until the measured height reaches the one corresponding to the profile date of the optical member 11, and also by repetition of solidifying by drying. The measurement of the height is performed by utilizing the phase difference of a laser beam. The droplets are discharged from the nozzle 15 of the inkjet type head. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学部材の製造方法およびこの製造方法により形成された光学部材に関し、より詳細には、ナノコンポジット材料を用いて光学部材を形成する技術に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical member and an optical member formed by the manufacturing method, and more particularly to a technique for forming an optical member using a nanocomposite material.

近年、例えば携帯型カメラのような光学機器や、DVD,CD,MOドライブのような光情報記録機器の高性能化、小型化、低コスト化に伴って、これらの機器に用いられる光学レンズやフィルタ等の光学部材に対しても、優れた材料や工程の開発が強く望まれている。   In recent years, as optical devices such as portable cameras and optical information recording devices such as DVDs, CDs, and MO drives increase in performance, size, and cost, optical lenses used in these devices The development of excellent materials and processes is also strongly desired for optical members such as filters.

特にプラスチックレンズは、ガラスなどの無機材料に比べ軽量で割れにくく、様々な形状に加工できるため、さらに低コストで生産できるため、眼鏡レンズのみならず、上記の光学レンズとしても急速に普及しつつある。これに伴い、レンズを薄肉化するために素材自体を高屈折率化することや、光学屈折率を熱膨張や温度変化に対して安定化させること等が求められている。
一般に、このようなプラスチックレンズは、金型に樹脂材料を充填して形成したり、高精度なレンズを形成する場合には、金型で熱プレスして高精度なレンズ形状にしている。また、プラスチック樹脂中に金属微粒子などの無機微粒子を分散させたナノコンポジット材料をレンズ材料として用いることで、光学屈折率を向上させたり、熱膨張率や光学屈折率の温度変化を抑える試みが種々行われている(例えば特許文献1〜3参照)。
In particular, plastic lenses are lighter and harder to break than inorganic materials such as glass, and can be processed into various shapes, so that they can be produced at a lower cost. is there. Accordingly, it is required to increase the refractive index of the material itself and to stabilize the optical refractive index against thermal expansion and temperature change in order to reduce the thickness of the lens.
In general, such a plastic lens is formed by filling a mold with a resin material, or when a highly accurate lens is formed, it is hot-pressed with a mold to obtain a highly accurate lens shape. In addition, various attempts have been made to improve the optical refractive index and suppress the temperature change of the thermal expansion coefficient and optical refractive index by using a nanocomposite material in which inorganic fine particles such as metal fine particles are dispersed in a plastic resin as a lens material. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3).

このようなナノコンポジット材料を用いて光学部材を形成する場合、高度の透明性を要求される光学部材に対しては、無機微粒子をプラスチック樹脂中に分散させる際、光散乱を低減させるために無機微粒子の粒径を少なくとも使用する光の波長よりも小さくする必要があった。さらに、レイリー散乱による透過光強度の減衰を低減するためには、粒子サイズが15nm以下に揃ったナノ粒子を調製して分散する必要があった。
特開2006−343387号公報 特開2002−47425号公報 特開2003−155415号公報 特開2006−146063号公報 特開2005−59289号公報 特開2000−67449号公報 特開2006−54489号公報 特開2005−88502号公報 特開2005−92049号公報
When an optical member is formed using such a nanocomposite material, an inorganic material is used to reduce light scattering when dispersing inorganic fine particles in a plastic resin for an optical member that requires a high degree of transparency. It was necessary to make the particle size of the fine particles smaller than at least the wavelength of light to be used. Furthermore, in order to reduce the attenuation of transmitted light intensity due to Rayleigh scattering, it was necessary to prepare and disperse nanoparticles having a particle size of 15 nm or less.
JP 2006-343387 A JP 2002-47425 A JP 2003-155415 A JP 2006-146063 A JP 2005-59289 A JP 2000-67449 A JP 2006-54489 A JP 2005-88502 A JP 2005-92049 A

プラスチック樹脂中に無機微粒子を分散させたナノコンポジット材料を作製するには、次のような手法が挙げられる。
(1)プラスチック樹脂に無機微粒子を直接投入して混ぜ込む。
(2)溶媒となる液中で無機微粒子を混合させた後、溶媒を加熱して取り除く。
(3)モノマーと無機微粒子を混合させた後、モノマーを重合させて無機微粒子を含有させる。
In order to produce a nanocomposite material in which inorganic fine particles are dispersed in a plastic resin, the following method can be mentioned.
(1) Inject and mix inorganic fine particles directly into plastic resin.
(2) After mixing the inorganic fine particles in a liquid serving as a solvent, the solvent is removed by heating.
(3) After mixing the monomer and inorganic fine particles, the monomer is polymerized to contain inorganic fine particles.

しかしながら、(1)の方法では、粒子濃度が高い場合に粒子が凝集してしまい、透明にならない、(3)の方法では、重合時の収縮が大きく、形状の制御が困難で、例えば、
携帯用小型カメラの撮影レンズやピックアップレンズなどに必要な精度で成形できないという問題があった。(2)の方法が最も品質の高いレンズを作ることができる方法だが、これまでの方法では溶媒の除去に時間がかかるという問題が残されていた。
また、プラスチックレンズは、金型に樹脂材料を充填して形成したり、金型で熱プレスして形成するため、製品の形状変更に伴って、新たに金型を用意する必要があり、この金型の製作に多大な時間と費用を要することから、多品種少量製品や、試作品を作製する場合等の頻繁な設計変更に対応できないという問題があった。
However, in the method (1), when the particle concentration is high, the particles are aggregated and are not transparent. In the method (3), the shrinkage during polymerization is large and the shape control is difficult.
There has been a problem that molding cannot be performed with the accuracy required for a photographing lens or a pickup lens of a portable small camera. The method (2) is a method that can produce a lens having the highest quality, but the conventional method still has a problem that it takes time to remove the solvent.
In addition, plastic lenses are formed by filling a resin material into a mold or by hot pressing with a mold, so it is necessary to prepare a new mold as the shape of the product changes. Since a lot of time and money is required to manufacture the mold, there is a problem that it is not possible to cope with frequent design changes such as when producing a variety of small-quantity products and prototypes.

これに対し、特許文献4に開示される3次元形状の形成方法は、インクジェット法を用い、有機材料の収縮を利用して微細なサイズの3次元の凹凸形状を付与する。すなわち、基板上に順次吐出される複数の吐出流体材料は、完全には混合しない不完全な混合状態にて基板上に液滴を形成する。そして、この複数の吐出流体材料が不完全に混合した状態の液滴を硬化させると、その硬化処理における収縮率の違いによって、硬化される吐出流体材料の液滴の表面に微細な凹凸が形成される。これにより、上記吐出流体材料の液滴によって形成される大きなうねりの凸形状に加えて、該液滴の表面に小さなうねりを有する微細な凹凸が形成される。   On the other hand, the method for forming a three-dimensional shape disclosed in Patent Document 4 uses an inkjet method to give a three-dimensional uneven shape with a fine size by utilizing the shrinkage of an organic material. That is, the plurality of ejected fluid materials that are sequentially ejected onto the substrate form droplets on the substrate in an incompletely mixed state that is not completely mixed. When the droplets in which the plurality of discharge fluid materials are incompletely mixed are cured, fine irregularities are formed on the surface of the droplets of the discharge fluid material to be cured due to the difference in shrinkage rate in the curing process. Is done. Thereby, in addition to the convex shape of the large undulation formed by the droplets of the discharge fluid material, fine irregularities having small undulations are formed on the surface of the droplet.

また、特許文献5に開示される三次元造形装置は、貯留タンクから供給される溶液をドロップオンデマンド型インクジェット式ヘッドより液滴として吐出した後に、吐出した溶液を乾燥により固化する工程を複数回繰り返して積層し3次元造形物を形成する3次元造形機を用い、インクジェット式ヘッドより吐出される液滴を、ノズル面から距離1mmを通過する間で平均速度7m/s以下4m/s以上に設定することで、液滴の飛翔速度を抑え、造形ステージに到達する時に、限りなく球形に近づけると共に衝突エネルギーを小さくすることで成形品の品質向上を図っている。
さらに、インクジェット式ヘッドにより樹脂溶液を液滴として吐出してレンズ形状を形成するレンズ製造方法としては、上記の他にも例えば特許文献6〜9に開示されたものがある。これらのレンズ成形は、樹脂溶液を同一位置に着弾させて、着弾した樹脂溶液を積み重ねて所望の大きさのレンズを形成するものである。
Further, the three-dimensional modeling apparatus disclosed in Patent Document 5 discharges a solution supplied from a storage tank as droplets from a drop-on-demand ink jet head and then solidifies the discharged solution by drying a plurality of times. Using a three-dimensional modeling machine that repeatedly laminates and forms a three-dimensional modeled object, droplets discharged from the ink jet head are average speeds of 7 m / s or less and 4 m / s or more while passing a distance of 1 mm from the nozzle surface. By setting, the flying speed of the liquid droplets is suppressed, and when reaching the modeling stage, the quality of the molded product is improved by making it as close to a sphere as possible and reducing the collision energy.
Further, as a lens manufacturing method for forming a lens shape by discharging a resin solution as droplets using an ink jet head, there are those disclosed in Patent Documents 6 to 9, for example. In these lens moldings, a resin solution is landed at the same position, and the landed resin solutions are stacked to form a lens of a desired size.

しかしながら、特許文献4や特許文献6〜9に開示されたレンズ製造方法は、いずれも液滴のレベリングにより光学面を形成するため、形状の設計自由度が著しく低い問題があった。つまり、レベリングを利用してレンズ形状を形成する場合には、マイクロレンズ等の小型のレンズに対しては大略的なレンズ形状が容易に得られる利点があるものの、一般的なカメラレンズ程度の大きさのレンズ、凹レンズ、高精度なレンズ形状の形成に適用することは困難となる。また、樹脂溶液の粘度や表面張力によって表面の曲率半径は一義的に決定され、かつ変動が生じやすい。この点も所望の形状に仕上げることを困難にしている。すなわち、上記のレベリングを利用したレンズ製造方法は、光を投射する光学系等の単に集光作用を得ることを目的としたレンズに対しては有効であるが、撮影光学系で高い解像力が要されるレンズに対しては、必要とする解像力を維持するための面精度は得られない。
また、特許文献5に開示された三次元造形装置は、熱可塑性樹脂の溶融体を液滴にしているが、樹脂は粘度が高く、分子も長いため、液滴化に適さない問題があった。
However, the lens manufacturing methods disclosed in Patent Document 4 and Patent Documents 6 to 9 all have a problem that the degree of freedom in designing the shape is extremely low because the optical surface is formed by leveling the droplets. In other words, when forming a lens shape using leveling, although there is an advantage that a rough lens shape can be easily obtained for a small lens such as a microlens, it is as large as a general camera lens. It is difficult to apply the lens to a lens, a concave lens, and a highly accurate lens shape. Further, the radius of curvature of the surface is uniquely determined by the viscosity and surface tension of the resin solution and is likely to vary. This also makes it difficult to finish the desired shape. In other words, the above-described lens manufacturing method using leveling is effective for a lens that simply obtains a condensing function, such as an optical system that projects light, but requires a high resolving power in an imaging optical system. For such a lens, the surface accuracy for maintaining the necessary resolving power cannot be obtained.
Further, the three-dimensional modeling apparatus disclosed in Patent Document 5 uses a thermoplastic resin melt as droplets, but the resin has a high viscosity and a long molecule, and thus there is a problem that it is not suitable for droplet formation. .

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、金型を必要とすることなく高精度な光学部材の製造方法を提供することを第1の目的とし、また、ナノコンポジット材料を含む樹脂溶液を均一な液滴にすることで、溶媒を短時間に除去させながら所望の光学形状に安定して成形できる光学部材の製造方法およびこの製造方法により形成された光学部材を提供することを第2の目的としている。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its first object to provide a method for producing a highly accurate optical member without the need for a mold, and a nanocomposite material. A method for producing an optical member that can be stably molded into a desired optical shape while removing the solvent in a short time by forming the resin solution containing the liquid into uniform droplets and an optical member formed by this production method This is the second purpose.

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 光学部材の形状データに基づいて、熱可塑性樹脂の溶液を液滴として吐出し成形基板上で固化させ、前記光学部材を造形する光学部材の製造方法であって、
前記形状データを参照して、成形基板の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を複数回繰り返すことで、透明な前記熱可塑性樹脂を前記成形基板上に積層し、該積層完了後に前記成形基板から前記光学部材を分離することを特徴とする光学部材の製造方法。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) Based on the shape data of the optical member, a method for producing an optical member for forming a thermoplastic optical solution by discharging a thermoplastic resin solution as droplets and solidifying the solution on a molded substrate,
With reference to the shape data, the transparent thermoplastic resin is obtained by repeating the process of discharging the droplets to different positions on the molded substrate until they reach a predetermined height and solidifying by drying a plurality of times. A method for producing an optical member, comprising: laminating on the molded substrate, and separating the optical member from the molded substrate after completion of the lamination.

この光学部材の製造方法によれば、熱可塑性樹脂の溶液が吐出され、乾燥により固化されて光学部材が造形されるに際し、多数部位が厚み制御され、所望形状の凹凸光学面が形成される。つまり、多数部位の吐出厚が確定されながら、所望形状の光学部材が造形される。これにより、製品の形状が変更されても、新たに金型を用意する必要がなく、高い設計自由度で高精度な光学部材が製造可能となる。   According to this method for producing an optical member, when a solution of a thermoplastic resin is discharged and solidified by drying to form an optical member, the thickness of many portions is controlled, and an uneven optical surface having a desired shape is formed. That is, an optical member having a desired shape is formed while the discharge thicknesses at a plurality of sites are determined. Thereby, even if the shape of the product is changed, it is not necessary to prepare a new mold, and a highly accurate optical member can be manufactured with a high degree of design freedom.

(2) (1)記載の光学部材の製造方法であって、前記液滴が前記基板上に着弾して積層した高さを計測し、該測定高さが前記光学部材の形状データに応じた高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す光学部材の製造方法。 (2) In the method for manufacturing an optical member according to (1), the height at which the droplets land on the substrate and are stacked is measured, and the measured height corresponds to the shape data of the optical member. A method for producing an optical member, wherein the step of discharging the liquid droplets until the height is reached and solidifying by drying is repeated.

この光学部材の製造方法によれば、繰り返し基板上に着弾され積層されて行く熱可塑性樹脂の高さが順次検出されることで、形状データに対し誤差の無い形成、すなわち、高精度な造形が可能となる。   According to this method of manufacturing an optical member, the height of the thermoplastic resin repeatedly landed and laminated on the substrate is sequentially detected, so that there is no error with respect to the shape data, that is, high-precision modeling. It becomes possible.

(3) (1)または(2)記載の光学部材の製造方法であって、
前記液滴の吐出は、前記光学部材を前記成形基板に対して平行な方向にスライスした各断層を、前記成形基板上で最下層から順次積層するように実施することを特徴とする請求項1または請求項2記載の光学部材の製造方法。
(3) A method for producing an optical member according to (1) or (2),
2. The liquid droplet ejection is performed such that each slice obtained by slicing the optical member in a direction parallel to the molding substrate is sequentially stacked on the molding substrate from the lowest layer. Or the manufacturing method of the optical member of Claim 2.

この光学部材の製造方法によれば、各断層を順次積層することにより、複雑な形状であっても簡単にして造形することができる。   According to this method of manufacturing an optical member, even if the shape is complicated, it is possible to easily form a model by laminating the respective slices sequentially.

(4) (2)記載の光学部材の製造方法であって、前記高さ計測は、レーザ光の位相差を利用して測定する光学部材の製造方法。 (4) The method for manufacturing an optical member according to (2), wherein the height measurement is performed using a phase difference of laser light.

この光学部材の製造方法によれば、基板上に着弾した直後の完全に固化する前の軟弱な熱可塑性樹脂に対し、非接触で高精度な高さ検出が可能となり、高さ計測に伴う光学部材への傷つきが生じない。   According to this method of manufacturing an optical member, it is possible to detect the height of a soft thermoplastic resin that has not been completely solidified immediately after landing on a substrate in a non-contact manner with high accuracy, and optically associated with height measurement. There is no damage to the member.

(5) (1)〜(4)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記液滴は、ノズルから液滴を吐出するインクジェット式ヘッドにより生成する光学部材の製造方法。
(5) The method for producing an optical member according to any one of (1) to (4),
The method for producing an optical member, wherein the droplet is generated by an ink jet head that discharges the droplet from a nozzle.

この光学部材の製造方法によれば、インクジェット式ヘッドにより、液滴のサイズを精度良く均一に設定することができる。   According to this method of manufacturing an optical member, it is possible to accurately and uniformly set the size of the liquid droplets by the ink jet head.

(6) (5)記載の光学部材の製造方法であって、
前記インクジェット式ヘッドが、ノズルと、該ノズルに連通する加圧室と、該加圧室に配された加圧用の圧電素子とを備え、前記圧電素子への電圧印加により前記加圧室内を加圧することで、前記溶液を液滴として前記ノズルから吐出させる光学部材の製造方法。
(6) The method for producing an optical member according to (5),
The ink jet head includes a nozzle, a pressurizing chamber communicating with the nozzle, and a pressurizing piezoelectric element disposed in the pressurizing chamber, and the pressurizing chamber is applied by applying a voltage to the piezoelectric element. A method of manufacturing an optical member that discharges the solution as droplets from the nozzle by pressing.

この光学部材の製造方法によれば、加圧室の圧電素子に電圧を印加することで、圧電素
子を伸張させ、この伸張動作により加圧室内が加圧されて、溶液を液滴としてノズルから吐出させることができる。
According to this method for manufacturing an optical member, a voltage is applied to the piezoelectric element in the pressurizing chamber to expand the piezoelectric element, and the pressurizing chamber is pressurized by this stretching operation, and the solution is dropped as a droplet from the nozzle. Can be discharged.

(7) (5)記載の光学部材の製造方法であって、前記インクジェット式ヘッドが、ノズルと、該ノズルに連通する流路と、該流路の一部に配された加熱手段とを備え、前記加熱手段からの熱供給によって前記流路に気泡を発生させ、前記溶液を液滴として前記ノズルから吐出する光学部材の製造方法。 (7) The method for manufacturing an optical member according to (5), wherein the ink jet head includes a nozzle, a flow path communicating with the nozzle, and a heating unit disposed in a part of the flow path. A method for producing an optical member, wherein bubbles are generated in the flow path by supplying heat from the heating means, and the solution is discharged as droplets from the nozzle.

この光学部材の製造方法によれば、加熱手段から流路に熱供給することで、溶液中に気泡が発生して体積膨張し、これにより溶液を液滴としてノズルから吐出させることができる。   According to this method for manufacturing an optical member, by supplying heat from the heating means to the flow path, bubbles are generated in the solution and the volume expands, whereby the solution can be discharged as droplets from the nozzle.

(8) (1)〜(7)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、前記溶液の液滴の直径が0.005mm以上、0.1mm以下である光学部材の製造方法。 (8) The method for manufacturing an optical member according to any one of (1) to (7), wherein the droplet diameter of the solution is 0.005 mm or more and 0.1 mm or less. .

この光学部材の製造方法によれば、液滴の直径が一定の範囲(0.005mm以上、0.1mm以下)に設定されることで、着弾した液滴から溶媒が蒸発して乾燥が早められ、吐出された熱可塑性樹脂溶液が短い時間で且つ安定して所望の光学形状に造形される。しかも、造形される光学部材の光学面精度も向上する。なお、液滴の直径が大きすぎると、乾燥に時間がかかり、形状が粗くなる。また、直径が小さすぎると、成形に時間がかかり、着弾前に乾燥してしまい溶着しなくなる。特に、液滴が小さすぎる場合は光学部材の形状に仕上げることが困難となるばかりか、着弾位置を制御することも困難となる。   According to this optical member manufacturing method, the droplet diameter is set within a certain range (0.005 mm or more and 0.1 mm or less), so that the solvent evaporates from the landed droplet and drying is accelerated. The discharged thermoplastic resin solution is formed into a desired optical shape stably in a short time. Moreover, the optical surface accuracy of the optical member to be shaped is also improved. If the diameter of the droplet is too large, drying takes time and the shape becomes rough. On the other hand, if the diameter is too small, it takes a long time to mold, and it dries before landing and does not weld. In particular, when the droplet is too small, it is difficult not only to finish the shape of the optical member, but also to control the landing position.

(9) (1)〜(8)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、前記造形された光学部材に対してラピッドサーマルアニール処理を行い、前記光学部材表面をレベリングする光学部材の製造方法。 (9) The optical member manufacturing method according to any one of (1) to (8), wherein a rapid thermal annealing process is performed on the shaped optical member to level the surface of the optical member. Manufacturing method of member.

この光学部材の製造方法によれば、ラピッドサーマルアニール処理が施されることで、瞬間的な溶融又は半溶融によって、光学部材表面の微細凹凸が除去され、光学部材表面が所望形状の凹凸光学面に応じ滑らかに調製される。   According to this method of manufacturing an optical member, a rapid thermal annealing process is performed, whereby fine irregularities on the surface of the optical member are removed by instantaneous melting or semi-melting, and the optical member surface has an irregular optical surface with a desired shape. To be prepared smoothly.

(10) (1)〜(9)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、予め用意した球面レンズ状の透明体に、透明な前記熱可塑性樹脂を積層する光学部材の製造方法。 (10) The method for manufacturing an optical member according to any one of (1) to (9), wherein the transparent thermoplastic resin is laminated on a spherical lens-shaped transparent body prepared in advance. Method.

この光学部材の製造方法によれば、成形基板上に最初から熱可塑性樹脂を積層する場合に比べ、透明体の体積分だけ液滴を吐出し、乾燥により固化させる繰り返し工程が減り、少ない吐出量で高速な造形が可能となる。   According to this method of manufacturing an optical member, compared to the case where a thermoplastic resin is laminated from the beginning on a molded substrate, the number of repeated steps of discharging droplets by the volume of the transparent body and solidifying by drying is reduced, and the discharge amount is small. Enables high-speed modeling.

(11) (10)記載の光学部材の製造方法であって、
前記球面レンズ状の透明体の上に、前記熱可塑性樹脂溶液により非球面表面層を形成する光学部材の製造方法。
(11) The method for producing an optical member according to (10),
A method for producing an optical member, comprising forming an aspheric surface layer with the thermoplastic resin solution on the spherical lens-shaped transparent body.

この光学部材の製造方法によれば、非球面レンズを非球面表面層の形成だけで高速に造形できる。   According to this method of manufacturing an optical member, an aspheric lens can be formed at high speed only by forming an aspheric surface layer.

(12) (1)〜(11)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、底面を平面状に形成した2つの前記光学部材の底面同士を接合し、1つの光学部材を形成する光学部材の製造方法。 (12) The method for manufacturing an optical member according to any one of (1) to (11), wherein bottom surfaces of the two optical members each having a bottom surface formed in a planar shape are joined to each other. Manufacturing method of optical member to be formed.

この光学部材の製造方法によれば、成形基板上に液滴を吐出し、乾燥により固化させる
工程が繰り返されることで、底面が平面状で表面が所望の凹凸光学面となった半割の光学部材が造形され、2つの半割光学部材の底面同士が接合されることで、金型を使用せずに、表裏両面が所望の凹凸光学面となった光学部材が形成可能となる。
According to this method of manufacturing an optical member, the process of discharging droplets onto a molded substrate and solidifying by drying is repeated, so that half of the optical surfaces have a flat bottom surface and a desired uneven optical surface. By forming the member and joining the bottom surfaces of the two halved optical members, it is possible to form an optical member in which both the front and back surfaces are the desired concavo-convex optical surfaces without using a mold.

(13) (1)〜(12)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、前記液滴の吐出を真空中、二酸化炭素雰囲気中、窒素雰囲気中、のいずれかで行う光学部材の製造方法。 (13) The optical member manufacturing method according to any one of (1) to (12), wherein the droplet is discharged in any one of a vacuum, a carbon dioxide atmosphere, and a nitrogen atmosphere. Manufacturing method of member.

この光学部材の製造方法によれば、液滴を真空中で吐出させることで、熱可塑性樹脂中に空気が閉じこめられて残存することがなくなる。また、液滴を酸化炭素雰囲気中、窒素雰囲気中で吐出させることで、各気体の熱可塑性樹脂溶液に対する溶解性が高いため、熱可塑性樹脂中に気体が閉じこめられて残存することがなくなる。これにより、ピンホールや微細中空部、積層境界等の発生による製品不良を抑制できる。   According to this method for manufacturing an optical member, air is not trapped and left in the thermoplastic resin by discharging the droplets in a vacuum. Further, by discharging the droplets in a carbon oxide atmosphere or a nitrogen atmosphere, the solubility of each gas in the thermoplastic resin solution is high, so that the gas does not remain trapped in the thermoplastic resin. Thereby, the product defect by generation | occurrence | production of a pinhole, a fine hollow part, a lamination | stacking boundary, etc. can be suppressed.

(14) (1)〜(13)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、前記熱可塑性樹脂は、透明熱可塑性樹脂に粒径が20nm以下の微粒子を含有させたナノコンポジット材料である光学部材の製造方法。 (14) The method for producing an optical member according to any one of (1) to (13), wherein the thermoplastic resin is a nanocomposite in which a transparent thermoplastic resin contains fine particles having a particle size of 20 nm or less. The manufacturing method of the optical member which is material.

この光学部材の製造方法によれば、熱可塑性樹脂中に金属酸化物微粒子などの無機微粒子を均一に分散させることで、高屈性率を有し光学特性の優れた光学部材が安定して形成可能となる。   According to this method for producing an optical member, by uniformly dispersing inorganic fine particles such as metal oxide fine particles in a thermoplastic resin, an optical member having a high refractive index and excellent optical characteristics can be stably formed. It becomes possible.

(15) (1)〜(14)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記光学部材がレンズである光学部材の製造方法。
(15) The method for producing an optical member according to any one of (1) to (14),
The manufacturing method of the optical member whose said optical member is a lens.

この光学部材の製造方法によれば、成形基板上に液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程が繰り返されることで、表面が所望の凹凸光学面となったレンズが造形可能となり、任意形状のレンズが金型作製なしで製造でき、レンズユニット開発期間が短縮される。   According to this method of manufacturing an optical member, by repeating the steps of discharging droplets on a molded substrate and solidifying by drying, it becomes possible to form a lens whose surface has a desired concavo-convex optical surface, and an arbitrary shape The lens can be manufactured without making a mold, and the lens unit development period is shortened.

(16) (15)記載の光学部材の製造方法であって、前記微粒子の含有率が異なる複数種の樹脂溶液を、レンズの径方向、厚み方向の少なくともいずれかの方向に対応して所定の割合で混合させて前記レンズを形成することで、前記レンズの径方向、厚み方向の少なくともいずれかの方向に対して屈折率分布を付与する光学部材の製造方法。 (16) The method for manufacturing an optical member according to (15), wherein a plurality of types of resin solutions having different fine particle contents are provided in a predetermined manner corresponding to at least one of a radial direction and a thickness direction of the lens. A method of manufacturing an optical member, which forms a refractive index distribution in at least one of a radial direction and a thickness direction of the lens by forming the lens by mixing at a ratio.

この光学部材の製造方法によれば、複数種の樹脂溶液をレンズの径方向、厚み方向、あるいは両方向に対して、所定の割合で混合(吐出面上で混合)させることで、径方向、厚み方向、あるいは両方向に屈折率分布を付与したレンズを形成できる。通常、屈折率の異なる樹脂同士を混ぜ合わせると、完全に混合しないために界面ができ、その界面で光が反射するために白濁する。しかし、微粒子の含有率が異なる樹脂溶液であれば、均一に混合するため、任意の屈折率に調節することが可能となる。   According to this method for producing an optical member, a plurality of types of resin solutions are mixed (mixed on the discharge surface) in a predetermined ratio with respect to the radial direction, the thickness direction, or both directions of the lens. A lens having a refractive index distribution in one or both directions can be formed. Usually, when resins having different refractive indexes are mixed, an interface is formed because they are not completely mixed, and light is reflected at the interface, resulting in white turbidity. However, if the resin solution has a different content of fine particles, it can be adjusted to an arbitrary refractive index because it is uniformly mixed.

(17) (15)記載の光学部材の製造方法であって、
ノズルから吐出される前記樹脂溶液の液滴を、回転駆動された前記成形基板の所定位置に着弾させ、前記レンズを前記成形基板上に造形する場合に、
造形途中の前記レンズの高さ情報を検出し、
前記高さ情報に基づいて前記ノズルの高さ位置から前記液滴の着弾予定位置までの到達時間を求め、
前記成形基板が前記到達時間回転した後の前記着弾予定位置からの着弾位置のずれ量を求め、
該ずれ量をキャンセルするように前記ノズルからの液滴の吐出タイミングを補正し、前
記液滴の着弾位置を前記所定位置に一致させる光学部材の製造方法。
(17) The method for producing an optical member according to (15),
When the droplet of the resin solution discharged from the nozzle is landed on a predetermined position of the rotationally driven molded substrate, and the lens is formed on the molded substrate,
Detect the height information of the lens in the middle of modeling,
Obtaining the arrival time from the height position of the nozzle to the expected landing position of the droplet based on the height information,
Obtain the amount of deviation of the landing position from the expected landing position after the molded substrate has rotated the arrival time,
A method for manufacturing an optical member, wherein the ejection timing of droplets from the nozzle is corrected so as to cancel the deviation amount, and the landing position of the droplets is made coincident with the predetermined position.

この光学部材の製造方法によれば、ノズルから液滴を吐出させてから着弾するまでの間に、着弾予定位置が移動する場合に、その移動量分をずれ量としてキャンセルするように、ノズルから液滴の吐出タイミングを補正する(早める)。これにより、液滴の着弾位置を正確に合わせることができ、光学部材を高精度で造形できる。   According to this method of manufacturing an optical member, when the expected landing position moves from when the droplet is ejected from the nozzle to when it is landed, the amount of movement is canceled as a deviation amount from the nozzle. The ejection timing of the droplet is corrected (accelerated). Thereby, the landing position of a droplet can be matched correctly and an optical member can be modeled with high precision.

(18) 光学部材の形状データに基づいて、熱可塑性樹脂の溶液を液滴として吐出し、乾燥により固化させ、前記光学部材を造形する光学部材の製造装置であって、
前記光学部材が形成される成形基板と、
前記熱可塑性樹脂の液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルが搭載され前記成形基板に対面して移動自在な吐出ヘッドと、
前記形状データを参照して、前記成形基板平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を複数回繰り返す制御部と、
を備えた光学部材の製造装置。
(18) Based on the optical member shape data, a thermoplastic resin solution is ejected as droplets, solidified by drying, and an optical member manufacturing apparatus for modeling the optical member,
A molded substrate on which the optical member is formed;
A nozzle for discharging droplets of the thermoplastic resin;
An ejection head that is mounted with the nozzle and is movable facing the molding substrate;
With reference to the shape data, a controller that repeatedly discharges the liquid droplets to different positions on the molding substrate plane until they reach a predetermined height and solidifies by drying a plurality of times, and
An optical member manufacturing apparatus comprising:

この光学部材の製造装置によれば、吐出ヘッドが移動されながら成形基板に熱可塑性樹脂溶液が吐出され、この吐出が成形基板平面上の異なる位置で所定の高さになるまで繰り返され、多数部位で厚み制御された所望形状の凹凸光学面が形成可能となる。これにより、少量多品種製品や試作品等、頻繁な設計変更の必要とされる光学部材が金型を使用せずに製造可能となる。   According to this optical member manufacturing apparatus, the thermoplastic resin solution is discharged onto the molded substrate while the discharge head is moved, and this discharge is repeated until it reaches a predetermined height at different positions on the plane of the molded substrate. It is possible to form a concavo-convex optical surface having a desired shape whose thickness is controlled in (1). This makes it possible to manufacture optical members that require frequent design changes, such as small-quantity products and prototypes, without using a mold.

(19) (18)記載の光学部材の製造装置であって、
前記成形基板が回転自在に支持され、
前記吐出ヘッドの吐出点が少なくとも前記成形基板の回転中心を通る直線に沿って移動自在な光学部材の製造装置。
(19) The optical member manufacturing apparatus according to (18),
The molded substrate is rotatably supported,
An apparatus for manufacturing an optical member, wherein a discharge point of the discharge head is movable along at least a straight line passing through a rotation center of the molded substrate.

この光学部材の製造装置によれば、吐出点が成形基板の回転中心を通ることで、円形内方の全ての位置への吐出が可能となり、半径方向の移動で点対称形状の光学部材が簡単に造形可能となる。   According to this optical member manufacturing apparatus, the discharge point passes through the center of rotation of the molded substrate, so that it is possible to discharge to all positions inside the circle, and the optical member having a point-symmetric shape can be easily obtained by moving in the radial direction. It becomes possible to form.

(20) (18)又は(19)記載の光学部材の製造装置であって、
前記成形基板と前記吐出ヘッドとを任意方向に相対移動させる相対移動手段を備えた光学部材の製造装置。
(20) The optical member manufacturing apparatus according to (18) or (19),
An apparatus for manufacturing an optical member, comprising: a relative movement unit that relatively moves the molded substrate and the ejection head in an arbitrary direction.

この光学部材の製造装置によれば、軸対称形状以外の光学部材、例えば成形基板と吐出ヘッドとがX方向に繰り返し相対移動されながら、Y方向に順次移動されることで、X方向が軸線方向となる円筒面を有した円筒レンズ(シリンドリカルレンズ)等の造形が可能となる。   According to this optical member manufacturing apparatus, an optical member other than an axially symmetric shape, for example, a molded substrate and a discharge head are repeatedly moved relative to each other in the X direction and sequentially moved in the Y direction. It becomes possible to form a cylindrical lens (cylindrical lens) having a cylindrical surface.

(21) (18)〜(20)のいずれか1項記載の光学部材の製造装置であって、
前記ノズルから吐出された液滴が前記成形基板上に着弾して積層した高さを計測する高さ測定手段を備え、
前記制御部が、前記計測した高さが前記光学部材の形状データに応じた高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す光学部材の製造装置。
(21) The optical member manufacturing apparatus according to any one of (18) to (20),
A height measuring means for measuring the height at which the liquid droplets ejected from the nozzle landed and laminated on the molded substrate;
An apparatus for manufacturing an optical member, wherein the controller repeats a step of discharging the droplets and solidifying them by drying until the measured height reaches a height corresponding to the shape data of the optical member.

この光学部材の製造装置によれば、成形基板上に着弾され積層されて行く熱可塑性樹脂の高さが順次計測されながら形状データに応じた高さになるまで繰り返され、形状データに対し誤差の無い高精度な造形が可能となる。   According to this optical member manufacturing apparatus, the height of the thermoplastic resin that is landed and laminated on the molded substrate is sequentially measured until the height corresponding to the shape data is reached, and an error is detected with respect to the shape data. Highly accurate modeling is possible.

(22) (1)〜(15)のいずれか1項記載の光学部材の製造方法により形成された光学部材。 (22) An optical member formed by the method for manufacturing an optical member according to any one of (1) to (15).

この光学部材によれば、造形に際し多数部位が厚み制御され、凹凸光学面が所望の形状で形成される。これにより、頻繁な設計変更の必要とされる少量多品種製品や試作品等への適用が可能となる。   According to this optical member, the thickness of many parts is controlled during modeling, and the concave-convex optical surface is formed in a desired shape. As a result, it is possible to apply to small-quantity multi-product products and prototypes that require frequent design changes.

本発明に係る光学部材の製造方法によれば、光学部材の形状データを参照して、平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返すことで、透明な熱可塑性樹脂を基板上に積層して造形するので、光学部材を多数部位の厚みで造形制御でき、製品の形状が変更されても、新たに金型を用意する必要がなく、金型の製作に費やされていた時間と費用を不要にし、少量多品種の光学部材を高精度に且つ安価に製造できる。   According to the method for manufacturing an optical member according to the present invention, with reference to the shape data of the optical member, a step of discharging droplets to different positions on a plane until they reach a predetermined height, and solidifying by drying By repeating the process, a transparent thermoplastic resin is laminated on the substrate for modeling, so the modeling of optical members can be controlled with the thickness of many parts, and it is necessary to prepare a new mold even if the shape of the product is changed Therefore, it is possible to eliminate the time and cost spent on the production of the mold, and to manufacture a small amount of various types of optical members with high accuracy and at low cost.

本発明に係る光学部材の製造装置によれば、光学部材が形成される成形基板と、熱可塑性樹脂溶液の液滴を吐出するノズルと、成形基板に対面して移動自在な吐出ヘッドと、成形基板平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す制御部とを備えたので、金型を使用せずに、異なる位置を所定の高さで高精度に造形した光学部材を製造でき、少量製品や試作品等、頻繁な設計変更が必要となる光学部材を迅速、高精度、且つ安価に製造することができる。   According to the optical member manufacturing apparatus of the present invention, a molded substrate on which the optical member is formed, a nozzle that ejects droplets of a thermoplastic resin solution, an ejection head that is movable facing the molded substrate, and a molding A controller that repeats the process of discharging droplets to different positions on the substrate plane until they reach a predetermined height and solidifying them by drying is provided. An optical member shaped with high accuracy at a height of 5 mm can be manufactured, and optical members that require frequent design changes, such as a small amount of products and prototypes, can be manufactured quickly, accurately, and inexpensively.

本発明に係る光学部材によれば、上記の光学部材の製造方法により形成されたので、造形に金型が不要となり、金型の製作に費やされていた時間と費用が削減されて、短時間、安価での製造が可能となる。   According to the optical member of the present invention, since it is formed by the above-described optical member manufacturing method, a mold is not required for modeling, and the time and cost spent for manufacturing the mold are reduced, and the optical member is shortened. Manufacturing at a low cost is possible.

以下、本発明に係る光学部材の製造方法およびこの製造方法により形成された光学部材の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光学部材の製造装置を表す概略の構成図、図2は成形基板の平面図、図3はノズルからの液滴の吐出状況を(a),(b),(c)で表した吐出ヘッドの断面図である。
本実施の形態による光学部材の製造装置100は、光学部材の形状データに基づいて、熱可塑性樹脂の溶液を液滴として吐出し、乾燥により固化させ、光学部材を造形する。なお、本実施の形態では、光学部材が凸レンズ11である場合を例に説明するが、レンズ形状は適宜変更が可能である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an optical member manufacturing method according to the invention and an optical member formed by the manufacturing method will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical member manufacturing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of a molded substrate, and FIG. 3 shows droplet discharge conditions from nozzles (a), (b), (c It is sectional drawing of the discharge head represented by).
The optical member manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment discharges a thermoplastic resin solution as droplets based on the shape data of the optical member, solidifies it by drying, and forms the optical member. In this embodiment, the case where the optical member is the convex lens 11 will be described as an example. However, the lens shape can be changed as appropriate.

製造装置100は、凸レンズ11が形成される基板となる成形基板13と、熱可塑性樹脂溶液の液滴を吐出するノズル15と、ノズル15が搭載され成形基板13に対面して移動自在な吐出ヘッド17と、凸レンズ11の形状データを記憶部19で参照して、成形基板平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を複数回繰り返す制御部21とを基本構成として備える。   The manufacturing apparatus 100 includes a molding substrate 13 on which a convex lens 11 is formed, a nozzle 15 that ejects droplets of a thermoplastic resin solution, and an ejection head that is mounted with the nozzle 15 and is movable facing the molding substrate 13. 17 and the shape data of the convex lens 11 are referred to in the storage unit 19, and the process of ejecting liquid droplets to different positions on the plane of the molding substrate until reaching a predetermined height and solidifying by drying is repeated a plurality of times. A control unit 21 is provided as a basic configuration.

成形基板13は、昇降機構25によって、吐出ヘッド17に対し接近離反する方向に昇降移動自在に支持される。昇降機構25の上部には電動モータを内蔵した回転駆動手段27が固定され、回転駆動手段27は駆動軸27aに固定された成形基板13を回転させる。吐出ヘッド17は、リニアモータ、或いはボールネジ機構等を備えた直線移動手段29によって、往復移動自在に支持される。   The molded substrate 13 is supported by an elevating mechanism 25 so as to be movable up and down in a direction approaching and separating from the ejection head 17. A rotation driving means 27 incorporating an electric motor is fixed to the upper part of the elevating mechanism 25, and the rotation driving means 27 rotates the molded substrate 13 fixed to the driving shaft 27a. The discharge head 17 is supported so as to be reciprocally movable by a linear moving means 29 including a linear motor or a ball screw mechanism.

図2に示すように、吐出ヘッド17は、直線移動手段29によって、成形基板13の回転中心31から半径方向に沿った直線33に沿って移動される。これにより、所望半径rの凸レンズ11が造形可能となっている。このように、ノズル15の吐出点35が成形基板13の回転中心31を通ることで、円形内方の全ての位置への吐出が可能となり、半径方向の移動で点対称形状の凸レンズ11が簡単に造形可能となっている。この吐出ヘッド17は、ノズル15から液滴を吐出するインクジェット式ヘッドで構成される。   As shown in FIG. 2, the ejection head 17 is moved by a linear moving means 29 along a straight line 33 along the radial direction from the rotation center 31 of the molded substrate 13. Thereby, the convex lens 11 having a desired radius r can be formed. As described above, the discharge point 35 of the nozzle 15 passes through the rotation center 31 of the molded substrate 13, so that it is possible to discharge to all positions inside the circle, and the point-symmetrical convex lens 11 can be easily obtained by moving in the radial direction. Can be shaped. The discharge head 17 is an ink jet head that discharges droplets from the nozzle 15.

また、吐出ヘッド17に隣接して、ノズル15から吐出された液滴が成形基板13上に着弾して積層した高さを計測する高さ測定手段37が設けられている。この高さ測定手段37は、成形基板13に対面して移動自在なセンサヘッド18に搭載され、測定方向を吐出ヘッド17による液滴の着弾位置11Aに向けて傾斜して取り付けられている。センサヘッド18は、吐出ヘッド17と同様に、リニアモータ、或いはボールネジ機構等を備えた直線移動手段30によって、往復移動自在に支持される。また、図2に示すように、センサヘッド18は、直線移動手段30によって、成形基板13の回転中心31から半径方向に沿った直線33に沿って移動される。また、場合によっては、液滴が着弾した後、成形基板13を半回転させた位置36で高さ測定を行うように直線33とは反対方向に移動させてもよい。   Further, adjacent to the ejection head 17 is provided a height measuring means 37 for measuring the height at which the droplets ejected from the nozzle 15 land on the molded substrate 13 and are stacked. The height measuring means 37 is mounted on a sensor head 18 that is movable so as to face the molding substrate 13, and is attached with the measurement direction inclined toward the droplet landing position 11 </ b> A by the discharge head 17. Similar to the ejection head 17, the sensor head 18 is supported by a linear moving means 30 including a linear motor or a ball screw mechanism so as to be reciprocally movable. As shown in FIG. 2, the sensor head 18 is moved by the linear moving means 30 along a straight line 33 along the radial direction from the rotation center 31 of the molded substrate 13. In some cases, after the droplets have landed, they may be moved in the direction opposite to the straight line 33 so that the height is measured at a position 36 where the molded substrate 13 is half-rotated.

高さ測定手段37としては、レーザ光の位相差を利用して測定するもの等、非接触型のものを好適に用いることができる。レーザ光による高さ測定手段37を用いることにより、成形基板13上に着弾した直後の完全に固化する前の軟弱な熱可塑性樹脂に対し、非接触でかつリアルタイムで高精度な高さ検出が可能となり、高さ計測に伴う凸レンズ11への傷つきが生じることがない。
なお、図2においては、吐出ヘッド17と高さ測定手段37が別々に支持されているが、これに限らず、吐出ヘッド17と高さ測定手段37とを一体にして移動させる構成としてもよい。また、吐出ヘッド17とセンサヘッド18の移動方向は、図示例に限らず、半径方向であれば任意に設定できる。
As the height measuring means 37, a non-contact type one such as one using a phase difference of laser light can be preferably used. By using the height measuring means 37 by laser light, it is possible to detect the height of the soft thermoplastic resin that has not completely solidified immediately after landing on the molded substrate 13 in a non-contact and real-time manner. Thus, the convex lens 11 is not damaged due to the height measurement.
In FIG. 2, the ejection head 17 and the height measuring means 37 are supported separately. However, the present invention is not limited to this, and the ejection head 17 and the height measuring means 37 may be moved together. . Further, the moving direction of the ejection head 17 and the sensor head 18 is not limited to the illustrated example, and can be arbitrarily set as long as it is in the radial direction.

制御部21は、高さ測定手段37によって計測した高さが、凸レンズ11の形状データに応じた高さになるまで、液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す。このように、成形基板13上に着弾され積層されて行く熱可塑性樹脂の高さが、順次計測されながら形状データに応じた高さになるまで繰り返されることで、形状データに対する誤差の無い高精度な造形が可能となる。   The control unit 21 repeats the process of discharging droplets and solidifying them by drying until the height measured by the height measuring unit 37 reaches the height corresponding to the shape data of the convex lens 11. In this way, the height of the thermoplastic resin that is landed and laminated on the molded substrate 13 is repeated until it reaches a height corresponding to the shape data while being measured in sequence, so that there is no error with respect to the shape data. Modeling becomes possible.

図3に示すように、液滴は、この液滴を吐出するノズル15と、このノズル15に連通する加圧室39と、加圧室39に対応して配された圧電素子41とを備えた吐出ヘッド17により、圧電素子41に電圧を印加することによって生じる撓みを利用してノズル15から吐出する。熱可塑性樹脂溶液は、タンク43から供給チューブ45を介して吐出ヘッド17の加圧前室47に供給される。ノズル15に対面する加圧室39の内壁はダイヤフラム49によって形成され、ダイヤフラム49は圧電素子41に固着されている。したがって、圧電素子41に電圧が印加されることによって生じる変位でダイヤフラム49が撓み、加圧室39の内容積が可変することで、液滴51がノズル15から吐出される。   As shown in FIG. 3, the droplet includes a nozzle 15 that discharges the droplet, a pressurizing chamber 39 that communicates with the nozzle 15, and a piezoelectric element 41 that is disposed corresponding to the pressurizing chamber 39. The discharge head 17 discharges from the nozzle 15 by utilizing the bending caused by applying a voltage to the piezoelectric element 41. The thermoplastic resin solution is supplied from the tank 43 through the supply tube 45 to the pre-pressurization chamber 47 of the discharge head 17. An inner wall of the pressurizing chamber 39 facing the nozzle 15 is formed by a diaphragm 49, and the diaphragm 49 is fixed to the piezoelectric element 41. Therefore, the diaphragm 49 bends due to the displacement caused by applying a voltage to the piezoelectric element 41, and the internal volume of the pressurizing chamber 39 is varied, whereby the droplet 51 is ejected from the nozzle 15.

これにより、ノズル15から微小な液滴51が、加圧室39と連通した密閉流路を介し、乾燥に有利な状態で安定して吐出される。また、液滴51は、成形基板13上への着弾時には乾燥しておらず、着弾後に乾燥する。つまり、1層目は成形基板に着弾して、その後に乾燥するが、2層目以降は、下層と溶着して界面が消滅してから乾燥する。なお、液滴は小さいので着弾後すぐに固化し、高さHが測定可能となる。   As a result, minute droplets 51 are stably ejected from the nozzle 15 through a sealed channel communicating with the pressurizing chamber 39 in a state advantageous for drying. Further, the droplet 51 is not dried at the time of landing on the molded substrate 13, but is dried after landing. That is, the first layer is landed on the molded substrate and then dried, but the second and subsequent layers are dried after the interface with the lower layer disappears and disappears. Since the droplet is small, it solidifies immediately after landing and the height H can be measured.

ここで、溶液の液滴51は、直径が0.005mm以上、0.1mm以下であることが
好ましい。液滴51の直径が一定の範囲(0.005mm以上、0.1mm以下)に設定されることで、着弾した液滴51から溶媒が蒸発して乾燥が早められ、吐出された熱可塑性樹脂溶液が短い時間で且つ安定して所望の光学形状に造形される。しかも、造形される光学部材の光学面精度も向上する。なお、液滴の直径が大きすぎると、乾燥に時間がかかり、形状が粗くなる。また、直径が小さすぎると、成形に時間がかかり、着弾前に乾燥してしまい溶着しなくなる。特に、液滴が小さすぎる場合は光学部材の形状に仕上げることが困難となるばかりか、着弾位置を制御することも困難となる。
Here, the droplet 51 of the solution preferably has a diameter of 0.005 mm or more and 0.1 mm or less. By setting the diameter of the droplet 51 within a certain range (0.005 mm or more and 0.1 mm or less), the solvent is evaporated from the landed droplet 51 and drying is accelerated, and the discharged thermoplastic resin solution Is formed into a desired optical shape stably in a short time. Moreover, the optical surface accuracy of the optical member to be shaped is also improved. If the diameter of the droplet is too large, drying takes time and the shape becomes rough. On the other hand, if the diameter is too small, it takes a long time to mold, and it dries before landing and does not weld. In particular, when the droplet is too small, it is difficult not only to finish the shape of the optical member, but also to control the landing position.

また、液滴51の吐出は、真空中、二酸化炭素雰囲気中、窒素雰囲気中、のいずれかで行うことが好ましい。すなわち、液滴51から凸レンズ11に造形する際に、液滴51間に残留する空気が材料内に閉じこめられ、光学歪み等の不良の発生を防止できる。液滴を真空中で吐出させる場合には、熱可塑性樹脂中に空気が閉じこめられることを確実に防止でき、液滴を二酸化炭素雰囲気中、窒素雰囲気中で吐出させる場合には、各気体の熱可塑性樹脂溶液に対する溶解性が高いため、熱可塑性樹脂中に気体が閉じこめられて残存することがなくなる。これにより、ピンホールや微細中空部、積層境界等の発生による製品不良をなくすことができる。    Further, it is preferable that the droplets 51 be discharged in any one of a vacuum, a carbon dioxide atmosphere, and a nitrogen atmosphere. That is, when modeling from the droplet 51 to the convex lens 11, the air remaining between the droplets 51 is confined in the material, and the occurrence of defects such as optical distortion can be prevented. When discharging droplets in a vacuum, it is possible to reliably prevent air from being trapped in the thermoplastic resin. When discharging droplets in a carbon dioxide atmosphere or a nitrogen atmosphere, the heat of each gas Since the solubility in the plastic resin solution is high, the gas is not trapped in the thermoplastic resin and does not remain. As a result, it is possible to eliminate product defects due to the occurrence of pinholes, fine hollow portions, lamination boundaries, and the like.

上記例では、圧電素子を利用したピエゾ方式のインクジェット式ヘッドであるが、この構成の他に、例えば、ノズルと、該ノズルに連通する流路と、該流路の一部に配された加熱手段とを備え、加熱手段からの熱供給によって流路に気泡を発生させ、熱可塑性樹脂の溶液を液滴としてノズルから吐出する、所謂、サーマル方式のインクジェット式ヘッドとしてもよい。   In the above example, a piezo-type ink jet head using a piezoelectric element is used, but in addition to this configuration, for example, a nozzle, a flow path communicating with the nozzle, and heating disposed in a part of the flow path And a so-called thermal ink jet head in which bubbles are generated in the flow path by supplying heat from the heating means, and a solution of the thermoplastic resin is discharged from the nozzle as droplets.

このように、上記の製造装置100では、吐出ヘッド17が移動されながら成形基板13に熱可塑性樹脂溶液が吐出され、この吐出が成形基板平面上の異なる位置で所定の高さになるまで繰り返され、多数部位で厚み制御された所望形状の凹凸光学面で凸レンズ11の形成が可能となる。なお、インクジェット方式で無く、非接触ディスペンサタイプでも良い。   Thus, in the manufacturing apparatus 100 described above, the thermoplastic resin solution is discharged onto the molded substrate 13 while the discharge head 17 is moved, and this discharge is repeated at different positions on the plane of the molded substrate until a predetermined height is reached. In addition, the convex lens 11 can be formed with a concave-convex optical surface having a desired shape whose thickness is controlled at a number of sites. In addition, a non-contact dispenser type may be used instead of the inkjet method.

したがって、この光学部材の製造装置によれば、凸レンズ11が形成される成形基板13と、熱可塑性樹脂溶液の液滴を吐出するノズル15と、成形基板13に対面して移動自在な吐出ヘッド17と、成形基板平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで液滴51を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す制御部21とを備えたので、金型を使用せずに、異なる位置を所定の高さで高精度に造形した凸レンズ11を製造でき、少量製品や試作品等、頻繁な設計変更が必要となる凸レンズ11を迅速、高精度、且つ安価に製造することができる。   Therefore, according to this optical member manufacturing apparatus, the molding substrate 13 on which the convex lens 11 is formed, the nozzle 15 that ejects droplets of the thermoplastic resin solution, and the ejection head 17 that is movable facing the molding substrate 13. And a control unit 21 that repeats a process of discharging droplets 51 to different positions on the molding substrate plane until they reach a predetermined height and solidifying them by drying, without using a mold. It is possible to manufacture a convex lens 11 that is shaped with high accuracy at a predetermined height at different positions, and to manufacture a convex lens 11 that requires frequent design changes, such as a small amount of products and prototypes, quickly, with high accuracy, and at low cost. it can.

次に、光学部材の製造方法について説明する。
図4は本発明に係る製造方法の手順を説明したフローチャート、図5は形状データに基づいて得られる積層高さ別の吐出領域を表す説明図、図6は光学部材の造形過程を(a)〜(e)で表した製造工程図である。
製造装置100を使用して光学部材としての凸レンズ11を製造するには、先ず、制御部21が、凸レンズ11の形状データを記憶部19から取り込み(s1)、三次元CAD等で設計されたモデルとしてデータ化し、図5に示すように、それを成形基板と平行な方向に複数の薄い断面にスライスして得られる各層h1,h2,…hn-1,hnの吐出マップ23として出力する(s2)。制御部21は、目標高さを、成形基板13からの吐出マップ23から設定する(s3)。
Next, the manufacturing method of an optical member is demonstrated.
FIG. 4 is a flowchart explaining the procedure of the manufacturing method according to the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram showing discharge areas according to stacking heights obtained on the basis of shape data, and FIG. 6 shows a molding process of an optical member (a). It is a manufacturing-process figure represented by-(e).
In order to manufacture the convex lens 11 as an optical member using the manufacturing apparatus 100, first, the control unit 21 takes in the shape data of the convex lens 11 from the storage unit 19 (s1), and is a model designed by three-dimensional CAD or the like. As shown in FIG. 5, as a discharge map 23 of each layer h 1 , h 2 ,... H n−1 , h n obtained by slicing it into a plurality of thin sections in a direction parallel to the molded substrate. Output (s2). The control unit 21 sets the target height from the discharge map 23 from the molded substrate 13 (s3).

次いで、制御部21は、直線移動手段29を駆動し、吐出ヘッド17のノズル位置を回転中心31にセットし(s4)、回転駆動手段27を駆動して成形基板13を回転させる
(s5)。制御部21は、半径rが漸増するように直線移動手段29を駆動制御しながら、液滴51を吐出する(s6)。このとき制御部21は、半径rの増加に伴い、成形基板13の回転速度を低下させたり、吐出ヘッド17からの吐出タイミングの間隔を長くすることで、着弾点の密度を一定に保つ。なお、半径rの漸増は、渦巻き状に半径rを少しずつ大きくしていく方法が吐出ヘッド17を滑らかな動作にでき、連続的な積層処理が行えて、形状乱れの発生を防止できる。また、同一半径で一周してから半径rをステップ状に大きくする方法であってもよい。その場合には、半径rが正確に位置決めされるので、造形精度を高め易い。
そして、上記のように吐出ヘッド17から液滴の吐出を行なうと同時に、センサヘッド18に取付けられた高さ測定手段37によって、着弾高さが計測される(s7)。センサヘッド18は、吐出ヘッド17の半径方向への移動と同期して吐出ヘッド17と同方向へ移動される。即ち、吐出ヘッド17による液滴の着弾位置と高さ測定手段37の高さ測定位置とが一致するように双方のヘッドを協動して動作させる。
Next, the controller 21 drives the linear moving means 29, sets the nozzle position of the ejection head 17 to the rotation center 31 (s4), and drives the rotation driving means 27 to rotate the molded substrate 13 (s5). The controller 21 discharges the droplet 51 while driving and controlling the linear moving means 29 so that the radius r gradually increases (s6). At this time, the controller 21 keeps the density of the landing points constant by decreasing the rotation speed of the molded substrate 13 or increasing the interval of the ejection timing from the ejection head 17 as the radius r increases. As for the gradual increase of the radius r, the method of increasing the radius r little by little in a spiral manner can make the ejection head 17 operate smoothly, perform continuous lamination processing, and prevent the occurrence of shape disorder. Alternatively, the radius r may be increased stepwise after making a round with the same radius. In that case, since the radius r is accurately positioned, it is easy to improve the modeling accuracy.
Then, at the same time as droplets are ejected from the ejection head 17 as described above, the landing height is measured by the height measuring means 37 attached to the sensor head 18 (s7). The sensor head 18 is moved in the same direction as the ejection head 17 in synchronization with the movement of the ejection head 17 in the radial direction. That is, both heads are operated in cooperation so that the landing position of the droplet by the ejection head 17 and the height measurement position of the height measuring means 37 coincide.

制御部21は、形状データを参照して、成形基板13上の異なる位置に対し、各層がそれぞれ所定の高さに達したか否かを判断しながら(s8)、所定の高さになるまで液滴51を吐出し、乾燥により固化させる工程を複数回繰り返す。すなわち、液滴51が成形基板13上に着弾して積層した高さが計測され、この測定高さが凸レンズ11の形状データに応じた高さになるまで、液滴51の吐出し、乾燥により固化させる工程が繰り返される。このように、繰り返し成形基板13上に着弾され積層されて行く熱可塑性樹脂の高さが順次検出されることで、形状データに対し誤差の無い形成、すなわち、高精度な造形が可能となる。このような動作によって一層毎に断面体すなわち層体が正確な高さで順次積層される。   The control unit 21 refers to the shape data and determines whether or not each layer has reached a predetermined height at different positions on the molded substrate 13 (s8) until the predetermined height is reached. The process of discharging the droplet 51 and solidifying it by drying is repeated a plurality of times. That is, the height at which the droplet 51 landed on the molded substrate 13 is measured, and the droplet 51 is discharged and dried until the measured height reaches a height corresponding to the shape data of the convex lens 11. The solidification process is repeated. As described above, the height of the thermoplastic resin that is repeatedly landed and laminated on the repetitively molded substrate 13 is sequentially detected, so that formation without error with respect to the shape data, that is, high-precision modeling is possible. By such an operation, the cross-sectional bodies, that is, the layer bodies are sequentially stacked at an accurate height for each layer.

高さ計測によって、形成している層が所定の高さに達したことを確認できたなら、目標高さを次層の吐出マップ23から設定する(s10)。これらの工程を、最終層(最上層)であることが検出される(s9)まで繰り返し、図6(a)〜(d)に示すように、凸状積層体11a,11b,11cを順次積層して造形する。最終層の積層工程が完了した後は、回転駆動手段27を停止し(s11)、吐出ヘッド17を退避させ(s12)、図6(e)に示すように、成形基板13から凸レンズ11を取り出してレンズの製造を終了する。
なお、凸レンズ11に残存する溶媒を完全に除去するために、さらに乾燥処理を施しても良い。この場合、熱可塑性樹脂のガラス転移点以下で真空乾燥することが望ましい。この時、残存溶媒量は少ないため、形状変化は無視できる程度である。
If it is confirmed by the height measurement that the layer being formed has reached the predetermined height, the target height is set from the discharge map 23 of the next layer (s10). These steps are repeated until the final layer (uppermost layer) is detected (s9), and as shown in FIGS. 6A to 6D, the convex laminates 11a, 11b, and 11c are sequentially laminated. And then modeling. After the final layer stacking process is completed, the rotation driving means 27 is stopped (s11), the ejection head 17 is retracted (s12), and the convex lens 11 is taken out from the molded substrate 13 as shown in FIG. 6 (e). To complete the lens manufacturing.
In addition, in order to completely remove the solvent remaining on the convex lens 11, a drying process may be further performed. In this case, it is desirable to vacuum dry below the glass transition point of the thermoplastic resin. At this time, since the amount of residual solvent is small, the shape change is negligible.

この凸レンズ11の製造方法では、熱可塑性樹脂溶液を吐出し、乾燥により固化されて凸レンズ11が造形されるに際し、多数部位が厚み制御され、所望形状の凹凸光学面が形成される。つまり、多数部位の吐出厚が確定されながら、所望形状の凸レンズ11が造形される。これにより、熱可塑性樹脂溶液が固化する際の体積変化による誤差を生じさせることなく、正確な形状を生成できる。また、製品の形状が変更されても、新たに金型を用意する必要がなく、高い設計自由度で高精度な凸レンズ11が製造可能となる。   In this method of manufacturing the convex lens 11, when the convex lens 11 is formed by discharging a thermoplastic resin solution and solidifying by drying, the thickness of many portions is controlled, and a concave / convex optical surface having a desired shape is formed. That is, the convex lens 11 having a desired shape is formed while the discharge thicknesses at a plurality of sites are determined. Thus, an accurate shape can be generated without causing an error due to a volume change when the thermoplastic resin solution is solidified. Further, even if the shape of the product is changed, it is not necessary to prepare a new mold, and the convex lens 11 with high design freedom and high accuracy can be manufactured.

上記説明に用いた熱可塑性樹脂は、透明熱可塑性樹脂に粒径が20nm以下の微粒子を含有させたナノコンポジット材料である。ナノコンポジット材料は、熱可塑性樹脂中に金属酸化物微粒子などの無機微粒子を均一に分散させたもので、高屈性率を有し光学特性の優れた光学部材が安定して形成可能となる。なお、その詳細については後述する。   The thermoplastic resin used in the above description is a nanocomposite material in which fine particles having a particle size of 20 nm or less are contained in a transparent thermoplastic resin. The nanocomposite material is a material in which inorganic fine particles such as metal oxide fine particles are uniformly dispersed in a thermoplastic resin, and an optical member having a high refractive index and excellent optical characteristics can be stably formed. Details thereof will be described later.

したがって、この光学部材の製造方法によれば、凸レンズ11の形状データを参照して、平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで液滴51を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返すことで、透明な熱可塑性樹脂を成形基板13上に積層して造形するので、凸レンズ11を多数部位の厚みで造形制御でき、製品の形状が変更されても、新たに金型を用意する必要がなく、金型の製作に費やされていた時間と費用を不要にし、少量多品種の凸レンズ11を高精度に且つ安価に製造できる。そして、成形基板13上に液滴51を吐出し、乾燥により固化させる工程が繰り返されることで、表面が所望の凹凸光学面となった凸レンズ11が造形可能となり、任意形状の凸レンズ11が金型作製なしで容易に製造でき、レンズ設計の自由度が向上する。   Therefore, according to this method of manufacturing an optical member, the process of discharging the droplets 51 to different positions on the plane with reference to the shape data of the convex lens 11 until reaching respective predetermined heights and solidifying by drying. By repeating the above, a transparent thermoplastic resin is laminated on the molded substrate 13 for modeling, so that the convex lens 11 can be modeled with a large number of thicknesses, and a new mold is prepared even if the shape of the product is changed This eliminates the need for the time and expense required to manufacture the mold, and makes it possible to manufacture a small amount of various types of convex lenses 11 with high accuracy and at low cost. Then, by repeating the steps of discharging the droplets 51 onto the molded substrate 13 and solidifying by drying, it becomes possible to form the convex lens 11 whose surface is a desired concavo-convex optical surface, and the convex lens 11 having an arbitrary shape is a mold. It can be easily manufactured without fabrication, and the degree of freedom in lens design is improved.

また、この製造方法によって製造された凸レンズ11によれば、金型の製作に費やされていた時間と費用が削減されて、多品種少量生産のレンズを短時間でかつ低コストで提供することが可能となる。   Further, according to the convex lens 11 manufactured by this manufacturing method, the time and cost spent on the production of the mold can be reduced, and a lens of high-mix low-volume production can be provided in a short time and at a low cost. Is possible.

また、無機微粒子の含有率の相違などにより互いに異なる屈折率を有する複数種の樹脂溶液を、レンズの径方向、厚み方向の少なくともいずれかの方向に対応して所定の割合で混合させ、レンズを形成することもできる。その場合には、レンズの径方向、厚み方向の少なくともいずれかの方向に対して屈折率分布を付与することができ、多様な光学部材を自在に作製することができる。   Further, a plurality of types of resin solutions having different refractive indexes due to differences in the content of inorganic fine particles are mixed at a predetermined ratio corresponding to at least one of the radial direction and the thickness direction of the lens, and the lens It can also be formed. In that case, a refractive index distribution can be given to at least one of the radial direction and the thickness direction of the lens, and various optical members can be freely produced.

ここで、上記のような複数の異なる屈折率を有する樹脂溶液を選択的に切り換えてレンズを製造する方法を説明する。
図7に複数種の樹脂溶液を吐出する吐出ヘッドの一構成例(a)と、屈折率分布を有するレンズ(b)とを示した。
図7(a)に示すように、吐出ヘッド17Aは、異なる屈折率を有する樹脂溶液A,Bを貯留するタンク43A,43Bに供給チューブ45を介して接続され、図示しない制御部により吐出タイミングや吐出量などがヘッド毎に制御される。その他の構成については図1に示す構成と同様であるのでその説明は省略する。
Here, a method for manufacturing a lens by selectively switching a plurality of resin solutions having different refractive indexes as described above will be described.
FIG. 7 shows a configuration example (a) of a discharge head that discharges a plurality of types of resin solutions, and a lens (b) having a refractive index distribution.
As shown in FIG. 7A, the discharge head 17A is connected to tanks 43A and 43B for storing resin solutions A and B having different refractive indexes via supply tubes 45, and discharge timing and The discharge amount and the like are controlled for each head. The other configuration is the same as the configuration shown in FIG.

この吐出ヘッド17Aに搭載されるノズル15A,15Bは、例えば、樹脂溶液Aが屈折率1.4、樹脂溶液Bが屈折率1.6の各樹脂溶液を用い、屈折率分布を有するレンズ11を造形する。図7(b)に示すように、レンズ11は、レンズ中心部11aでは樹脂溶液Aのみ吐出させ、レンズ外周部11bでは樹脂溶液Bのみを吐出させて形成する。また、レンズ中心部11aとレンズ外周部11bとの間の領域11cでは樹脂溶液A、Bを、例えば径rの関数として樹脂溶液A:Bの混合割合を変化させて吐出して形成する。このような径rの関数などの制御関数については、レンズの厚みの関数にしてもよく、光学設計の内容により自由に設定が可能で、任意の屈折率分布を自在に形成することができる。
以上のように、吐出ヘッド17Aの各ノズル15A,15Bから異なる種類の樹脂溶液を選択的に吐出させることで、レンズの設計自由度をより向上させることができる。なお、ノズル15A,15Bは、図示例のように一体に搭載されて可動となるものであってもよいが、これに限らず、各々が別々に可動となる構成としてもよい。
The nozzles 15A and 15B mounted on the discharge head 17A include, for example, a lens 11 having a refractive index distribution using a resin solution A having a refractive index of 1.4 and a resin solution B having a refractive index of 1.6. Model. As shown in FIG. 7B, the lens 11 is formed by discharging only the resin solution A at the lens central portion 11a and discharging only the resin solution B at the lens outer peripheral portion 11b. Further, in the region 11c between the lens center portion 11a and the lens outer peripheral portion 11b, the resin solutions A and B are formed, for example, by changing the mixing ratio of the resin solutions A: B as a function of the diameter r. Such a control function such as a function of the diameter r may be a function of the lens thickness, and can be freely set according to the contents of the optical design, and an arbitrary refractive index distribution can be freely formed.
As described above, by selectively discharging different types of resin solutions from the nozzles 15A and 15B of the discharge head 17A, the degree of freedom in lens design can be further improved. The nozzles 15A and 15B may be integrally mounted and movable as in the illustrated example. However, the nozzles 15A and 15B are not limited to this and may be configured to be movable separately.

ここで、ノズルから吐出される樹脂溶液の液滴を、回転駆動された成形基板の所定位置に着弾させ、成形基板上に光学部材を造形する場合は、液滴が吐出されてから着弾するまでの間に成形基板が回転駆動されて、液滴の着弾位置が変化する。そこで、この着弾位置のずれを補正しつつ吐出を行うことが好ましい。   Here, when the droplet of the resin solution discharged from the nozzle is landed on a predetermined position of the rotationally driven molded substrate and the optical member is formed on the molded substrate, the droplet is ejected after being ejected. During this period, the molding substrate is driven to rotate, and the landing position of the droplet changes. Therefore, it is preferable to perform ejection while correcting the deviation of the landing position.

着弾位置のずれを補正するためには、まず、造形途中のレンズの高さ情報を検出し、この高さ情報に基づいて、ノズルの配置される高さ位置情報と、予め設定されている液滴の吐出速度とから成形基板13上における液滴の着弾予定位置までの到達時間を求める。そして、この到達時間、成形基板13が回転した後の着弾予定位置からの着弾位置のずれ量を求める。このずれ量がキャンセルされるようにノズル15からの液滴の吐出タイミング
を早めるように補正し、液滴の着弾位置を設計通りの所定位置に一致させる。これにより、液滴の着弾位置を正確に合わせることができ、光学部材を高精度で造形できる。
また、着弾位置のずれ量については、成形基板13の回転による位置ずれの補正以外にも、回転動作によって生じる遠心力によって、液滴の着弾後に受ける遠心力相当分のずれ(回転中心から放射方向のずれ)を補正するものであってもよい。
In order to correct the displacement of the landing position, first, the height information of the lens in the middle of modeling is detected, and based on this height information, the height position information where the nozzle is arranged and the preset liquid The arrival time from the droplet discharge speed to the planned landing position of the droplet on the molded substrate 13 is determined. Then, the arrival time and the deviation amount of the landing position from the planned landing position after the molded substrate 13 rotates are obtained. Correction is made so that the discharge timing of the droplet from the nozzle 15 is advanced so that the deviation amount is canceled, and the landing position of the droplet is made to coincide with a predetermined position as designed. Thereby, the landing position of a droplet can be matched correctly and an optical member can be modeled with high precision.
As for the amount of deviation of the landing position, in addition to the correction of the positional deviation due to the rotation of the forming substrate 13, a deviation corresponding to the centrifugal force received after the droplets land due to the centrifugal force generated by the rotating operation (radiation direction from the rotation center) May be corrected.

次に、上記の凸レンズ11を2枚貼り合わせて光学部材を形成する例を説明する。
図8は半割光学部材同士を貼り合わせて得られる光学部材の製造工程図である。
凸レンズ11は、単体でも光学部材として使用されるが、より光学設計自由度を高めるために、底面53を平面状に形成した2つの光学部材11の底面53,53同士を接合し、1つの光学部材11Aに形成することができる。底面53,53同士は、例えば前述の熱可塑性樹脂溶液を用いることで、同一材料からなる接着層55によって溶着することができる。このように、成形基板13上に液滴51を吐出し、乾燥により固化させる工程が繰り返されることで、底面53が平面状で表面が所望の凹凸光学面となった半割の凸レンズ11が造形された場合、2つの半割凸レンズ11の底面53,53同士が接合されることで、金型を使用せずに、表裏両面が所望の凹凸光学面となった光学部材11Aが容易に形成可能となる。なお、接着層55としては熱可塑性樹脂の他にも、凸レンズ11の屈折率と同じか、あるいは近似範囲となる他の透明接着剤を用いることができる。さらに、接着層55は、半割凸レンズ11同士を、熱をかけて表面を溶かして接合してもよく、超音波溶着してもよい。なお、接合する半割凸レンズ11は、目的とする光学性能を得るために互いに異なる材質のレンズであってもよい。
Next, an example in which an optical member is formed by bonding two convex lenses 11 will be described.
FIG. 8 is a manufacturing process diagram of an optical member obtained by bonding halved optical members together.
The convex lens 11 is used as an optical member by itself, but in order to further increase the degree of freedom in optical design, the bottom surfaces 53 and 53 of the two optical members 11 having the bottom surface 53 formed in a planar shape are joined to each other. It can be formed on the member 11A. The bottom surfaces 53 and 53 can be welded together by the adhesive layer 55 made of the same material, for example, by using the above-described thermoplastic resin solution. In this way, the process of discharging the droplets 51 onto the molded substrate 13 and solidifying by drying is repeated, so that the half-convex convex lens 11 whose bottom surface 53 is flat and whose surface is a desired uneven optical surface is formed. In this case, the bottom surfaces 53 and 53 of the two half-convex lenses 11 are joined to each other, so that an optical member 11A in which both the front and back surfaces become desired concave and convex optical surfaces can be easily formed without using a mold. It becomes. In addition to the thermoplastic resin, other transparent adhesives having the same refractive index as the convex lens 11 or an approximate range can be used as the adhesive layer 55. Furthermore, the adhesive layer 55 may be bonded to the half-convex lenses 11 by applying heat to melt the surfaces, or by ultrasonic welding. Note that the half-convex lens 11 to be joined may be lenses made of different materials in order to obtain a desired optical performance.

次に、上記の各レンズの表面を平滑化処理する方法を説明する。
図9はラピッドサーマルアニール処理を施す照射手段の一例を示す断面図、図10はラピッドサーマルアニール処理にて微小凹凸が除去されて平滑化される光学部材表面の説明図である。
上記した光学部材の製造方法では、造形された凸レンズ11に対してラピッドサーマルアニール処理を行い、凸レンズ11の表面をレベリングすることが好ましい。ラピッドサーマルアニール処理を行う熱処理装置61は、複数のランプ63、反射部材65が筐体67内に収容され、反射集光されたフラッシュ照射光及び前方へのフラッシュ照射光が集光レンズ69又は光整形器を通して導かれる。
Next, a method for smoothing the surface of each lens will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of irradiation means for performing a rapid thermal annealing process, and FIG. 10 is an explanatory view of the surface of an optical member to be smoothed by removing minute irregularities by the rapid thermal annealing process.
In the manufacturing method of the optical member described above, it is preferable to perform a rapid thermal annealing process on the shaped convex lens 11 and level the surface of the convex lens 11. A heat treatment apparatus 61 that performs a rapid thermal annealing process includes a plurality of lamps 63 and a reflecting member 65 housed in a casing 67, and the flash irradiation light reflected and collected and the flash irradiation light forward are collected by a condensing lens 69 or light. Guided through a shaper.

具体的には、帯状のフラッシュ光で照射する場合は、複数のフラッシュランプ63の後方に循環冷媒(純水など)で冷却された凹状集光反射部材65を配置し、反射集光させたフラッシュ照射光及び前方フラッシュ照射光をさらに集光レンズ69で絞って照度の向上した帯状のフラッシュ照射光とする。また、正方形状又は長方形状のフラッシュ照射光で大面積一括照射する場合は、複数のフラッシュランプ後方に循環冷媒(純水など)で冷却された反射部材を配置し、反射させたフラッシュ照射光及び前方フラッシュ照射光を光整形器(ビームホモジナイザーなど)で整形して照度均一性を向上させる。この時、必要に応じて熱線低減フィルタ70又は熱線遮断フィルタを介して所定方向へ投光してもよい。   Specifically, when irradiating with a belt-like flash light, a concave condensing reflecting member 65 cooled with a circulating refrigerant (pure water or the like) is disposed behind the plurality of flash lamps 63, and the reflected and condensed flash. The irradiation light and the front flash irradiation light are further squeezed by the condenser lens 69 to obtain a belt-like flash irradiation light with improved illuminance. In addition, when large area batch irradiation is performed with a square or rectangular flash irradiation light, a reflecting member cooled with a circulating refrigerant (such as pure water) is arranged behind the plurality of flash lamps, and the reflected flash irradiation light and The front flash irradiation light is shaped by a light shaper (such as a beam homogenizer) to improve illuminance uniformity. At this time, the light may be projected in a predetermined direction via the heat ray reducing filter 70 or the heat ray blocking filter as necessary.

このラピッドサーマルアニール処理が施されることで、瞬間的な溶融又は半溶融によって、図10に示した凸レンズ11表面の微細凹凸が除去され、凸レンズ11表面が所望形状の凹凸光学面に応じ滑らかに調整(平滑化)される。   By performing this rapid thermal annealing treatment, the fine unevenness on the surface of the convex lens 11 shown in FIG. 10 is removed by instantaneous melting or semi-melting, and the surface of the convex lens 11 is made smooth according to the uneven optical surface of the desired shape. It is adjusted (smoothed).

なお、この光学部材の表面平滑化は熱プレスにより行うこともできる。
図11は造形された光学部材表面の熱プレスによる追加調整の製造工程図である。
この光学部材の製造方法では、造形した凸レンズ11の光学表裏面を、押圧型71,73によって加熱押圧することで、最終的なレンズ形状の調整を行うことができる。押圧型71,73の対向面には凸レンズ11の光学表裏面に対応した調整面71a,73aが形成される。押圧型71,73は、ガイド治具75a,75bによって位置決めされ、凸レンズ11を表裏から加熱しつつ押圧可能としている。
The surface smoothing of this optical member can also be performed by hot pressing.
FIG. 11 is a manufacturing process diagram of additional adjustment by hot pressing of the surface of the optical member that has been shaped.
In this optical member manufacturing method, the final lens shape can be adjusted by heating and pressing the optical front and back surfaces of the shaped convex lens 11 with the pressing dies 71 and 73. Adjusting surfaces 71 a and 73 a corresponding to the optical front and back surfaces of the convex lens 11 are formed on the opposing surfaces of the pressing dies 71 and 73. The pressing dies 71 and 73 are positioned by the guide jigs 75a and 75b so that the convex lens 11 can be pressed while being heated from the front and back.

次に、光学部材を予め用意した透明体(ガラス体)を用いて形成する例を説明する。
図12にガラス体を用い嵩上げされて形成される光学部材の断面図を示した。
上記した光学部材の製造方法では、予め用意した球面レンズ状のガラス体81に、透明な熱可塑性樹脂83を積層し、凸レンズ11Bを造形する。
このようなガラス体81を用いた製造方法によれば、成形基板13上に最初から熱可塑性樹脂83を積層する場合に比べ、ガラス体81の体積分だけ液滴51を吐出し、乾燥により固化させる繰り返し工程が減り、少ない吐出量で高速な造形が可能となる。これにより、レンズ成形のための加工時間が短縮される。そして、球面レンズ状のガラス体81の上に、熱可塑性樹脂溶液により非球面表面層を形成することで、非球面レンズを非球面表面層の形成だけで高速に造形できる。なお、ガラス体81と熱可塑性樹脂とは、屈折率が同じであれば通常の非球面レンズと同等の屈折性能が得られ、相互に異なっていれば屈折率の組み合わせによりそれぞれ異なる光学性能を発揮できる。
Next, an example in which an optical member is formed using a transparent body (glass body) prepared in advance will be described.
FIG. 12 shows a cross-sectional view of an optical member formed by raising a glass body.
In the manufacturing method of the optical member described above, a transparent thermoplastic resin 83 is laminated on a spherical lens-shaped glass body 81 prepared in advance to form the convex lens 11B.
According to such a manufacturing method using the glass body 81, compared to the case where the thermoplastic resin 83 is laminated on the molded substrate 13 from the beginning, the droplet 51 is ejected by the volume of the glass body 81 and solidified by drying. This reduces the number of repetitive steps to be performed, and enables high-speed modeling with a small discharge amount. Thereby, the processing time for lens molding is shortened. Then, by forming the aspheric surface layer with the thermoplastic resin solution on the spherical lens-shaped glass body 81, the aspheric lens can be formed at high speed only by forming the aspheric surface layer. If the refractive index is the same, the glass body 81 and the thermoplastic resin can obtain the same refractive performance as a normal aspheric lens, and if they are different from each other, they exhibit different optical performance depending on the combination of refractive indexes. it can.

次に、光学部材の製造装置の他の実施形態を説明する。
図13に相対移動手段を備えた光学部材の製造装置の要部構成図を示した。
この製造装置においては、成形基板13と吐出ヘッド17とを任意方向に相対移動させる相対移動手段91を備えている。相対移動手段91は、例えば、吐出ヘッド17をX方向に移動自在に支持する直線移動手段29を、さらに直線移動手段93によってY方向に移動自在に支持することで構成される。
このような相対移動手段91によって吐出ヘッド17を移動自在に支持すれば、軸対称形状以外の光学部材、例えば成形基板13と吐出ヘッド17とがX方向に繰り返し相対移動されながら、Y方向に順次移動されることで、X方向が軸線方向となる円筒面を有した円筒レンズ(シリンドリカルレンズ)11C等の造形が可能となる。
Next, another embodiment of the optical member manufacturing apparatus will be described.
The principal part block diagram of the manufacturing apparatus of the optical member provided with the relative displacement means was shown in FIG.
This manufacturing apparatus is provided with relative movement means 91 for relatively moving the molding substrate 13 and the discharge head 17 in an arbitrary direction. The relative moving unit 91 is configured, for example, by supporting a linear moving unit 29 that supports the ejection head 17 so as to be movable in the X direction, and further supports the linear moving unit 93 so as to be movable in the Y direction.
If the discharge head 17 is movably supported by the relative moving means 91, optical members other than the axially symmetric shape, for example, the molded substrate 13 and the discharge head 17 are repeatedly moved relative to each other in the X direction, and sequentially in the Y direction. By being moved, it becomes possible to form a cylindrical lens (cylindrical lens) 11C having a cylindrical surface whose X direction is the axial direction.

さらに、レンズ材料としてエネルギー硬化型樹脂を用いることもできる。その場合の光学部材の製造装置を説明する。
図14にUVランプが設けられた吐出ヘッドによる製造工程図を示した。
この製造装置においては、吐出ヘッド17Aに、エネルギー照射手段としてのUVランプ101が設けられている。UVランプ101は、吐出ヘッド17の往復移動によってX方向に一緒に移動される。ノズル15から吐出され成形基板13上に着弾したエネルギー硬化型樹脂84は、その直後に上を通過するUVランプ101のエネルギー照射によって固化が促進され、凸レンズ11Dに形成される。
Further, an energy curable resin can be used as the lens material. An optical member manufacturing apparatus in that case will be described.
FIG. 14 shows a manufacturing process diagram of an ejection head provided with a UV lamp.
In this manufacturing apparatus, a UV lamp 101 serving as an energy irradiation unit is provided in the ejection head 17A. The UV lamp 101 is moved together in the X direction by the reciprocating movement of the discharge head 17. The energy curable resin 84 ejected from the nozzle 15 and landed on the molded substrate 13 is immediately solidified by the energy irradiation of the UV lamp 101 passing therethrough, and formed on the convex lens 11D.

エネルギー源としては、水銀ランプやガス・固体レーザ等が利用できる。紫外線光硬化型樹脂を使用する場合には、水銀ランプ、メタルハライドランプが使用できる。また、環境的にも有用なGaN系半導体紫外発光デバイスを用いてもよい。さらに、LED(UV−LED),LD(UV−LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、エネルギー硬化型樹脂用放射源として好適に用いることができる。   As an energy source, a mercury lamp, a gas / solid laser, or the like can be used. When using an ultraviolet light curable resin, a mercury lamp or a metal halide lamp can be used. A GaN-based semiconductor ultraviolet light emitting device that is also environmentally useful may be used. Furthermore, LED (UV-LED) and LD (UV-LD) are small in size, have a long life, have high efficiency, and are low in cost, and can be suitably used as a radiation source for energy curable resins.

このようなエネルギー照射手段(UVランプ101等)を吐出ヘッド17Aに備えた製造装置によれば、エネルギー照射手段が吐出ヘッド17Aの往復移動と一緒に移動し、各ノズル15から吐出され成形基板13上に着弾するエネルギー硬化型樹脂84にエネルギーが照射されるので、エネルギー硬化型樹脂84の固化を促進させて、凸レンズ11Dの迅速な造形を可能にすることができる。   According to the manufacturing apparatus provided with such an energy irradiation means (UV lamp 101 or the like) in the ejection head 17A, the energy irradiation means moves together with the reciprocating movement of the ejection head 17A, and is ejected from each nozzle 15 to be molded substrate 13. Since energy is irradiated to the energy curable resin 84 that lands on the top, solidification of the energy curable resin 84 can be promoted, and rapid modeling of the convex lens 11D can be achieved.

次に、底面が規定のレンズ形状にされた光学部材に対して、所望のレンズ性能を得るために表面に追加加工する場合の例を説明する。
図15に底面のみが金型で成形される光学部材に対するレンズの製造工程図を示した。
この製造装置においては、成形基板13Aの基板面に一定の成形面111が形成されており、この成形面で凸レンズ11Eの底面を造形する。そして、凸レンズ11Eの表面は、前述と同様の方法で任意のレンズ形状に加工する。
このような成形面111を備えた成形基板13Aでは、凸レンズ11Eの成形基板13Aに対向する面を一定の光学部材表面113に形成できるので、2つの半割凸レンズ11,11を貼り合わせることなく、表裏両面が凸曲面で形成された高屈折率の凸レンズ11Eを簡単に得ることができる。
Next, an example will be described in which an optical member having a bottom surface with a specified lens shape is additionally processed on the surface in order to obtain desired lens performance.
FIG. 15 shows a manufacturing process diagram of a lens for an optical member in which only the bottom surface is molded by a mold.
In this manufacturing apparatus, a fixed molding surface 111 is formed on the substrate surface of the molding substrate 13A, and the bottom surface of the convex lens 11E is formed by this molding surface. Then, the surface of the convex lens 11E is processed into an arbitrary lens shape by the same method as described above.
In the molding substrate 13A provided with such a molding surface 111, the surface facing the molding substrate 13A of the convex lens 11E can be formed on the fixed optical member surface 113, so that the two half-convex lenses 11, 11 are not bonded together. It is possible to easily obtain a convex lens 11E having a high refractive index in which both front and back surfaces are formed as convex curved surfaces.

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良等が可能である。例えば、レンズは凸レンズに限らず、凹レンズであってもよく、複数の変曲点があるカモメ型のレンズであってもよい。   In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, the lens is not limited to a convex lens but may be a concave lens or a gull-type lens having a plurality of inflection points.

次に、本発明の光学部材の製造方法に用いるナノコンポジット材料(無機微粒子が熱可塑性樹脂に含有された材料)について、以下に詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
Next, a nanocomposite material (a material in which inorganic fine particles are contained in a thermoplastic resin) used in the method for producing an optical member of the present invention will be described in detail below.
The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

[一般式(1)で表される化合物]
本発明のナノコンポジット材料は、無機微粒子とともに、下記一般式(1)で表される化合物を含む。
[Compound represented by general formula (1)]
The nanocomposite material of the present invention contains a compound represented by the following general formula (1) together with inorganic fine particles.

Figure 2009083326
Figure 2009083326

一般式(1)中、R1およびR2はそれぞれ独立に置換基を表す。R1およびR2が採りうる置換基としては特に制限はないが、例えば、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、アルキル基(例えばメチル基、エチル基)、アリール基(例えばフェニル基、ナフチル基)、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(例えばフェノキシカルボニル基)、置換または無置換のカルバモイル基(例えばカルバモイル基、N−フェニルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル基)、アルキルカルボニル基(例えばアセチル基)、アリールカルボニル基(例えばベンゾイル基)、ニトロ基、アシルアミノ基(例えばアセトアミド基、エトキシカルボニルアミノ基)、スルホンアミド基(例えばメタンスルホンアミド基)、イミド基(例えばスクシンイミド基、フタルイミド基)、イミノ基(例えばベンジリデンアミノ基)、アルコキシ基(例えばメトキシ基)、アリールオキシ基(例えばフェノキシ基)、アシルオキシ基(例えばアセトキシ基、ベンゾイルオキシ基)、アルキルスルホニルオキシ基(例えばメタンスルホニリオキシ基)、アリールスルホニルオキシ基(例えばベンゼンスルホニルオキシ基)、スルホ基、置換または無置換のスルファモイル基(例えばスルファモイル基、N−フェニルスルファモイル基)、アルキルチオ基(例えばメチルチオ基)、アリールチオ基(例えばフェニルチオ基)アルキルスルホニル基(例えばメタンスルホニル基)、アリールスルホニル基(例えばベンゼンスルホニル基)、ホルミル基、ヘテロ環類などを挙げることができる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。一般式(1)で表される分子内に置換基が複数ある場合は、各置換基は同じでも異なってもよい。また、置換基がベンゼン環と縮環構造を形成してもよい。R1およびR2の置換基として好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、置換または無置換のカルバモイル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、スルホンアミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、置換または無置換のスルファモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基であり、より好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールスルホニル基であり、特に好ましくは、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アリールオキシ基である。   In general formula (1), R1 and R2 each independently represent a substituent. The substituent that R1 and R2 can adopt is not particularly limited, and examples thereof include a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom), an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group), and an aryl group (for example, Phenyl group, naphthyl group), alkenyl group, alkynyl group, cyano group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group (eg methoxycarbonyl group), aryloxycarbonyl group (eg phenoxycarbonyl group), substituted or unsubstituted carbamoyl group (eg carbamoyl) Group, N-phenylcarbamoyl group, N, N-dimethylcarbamoyl group), alkylcarbonyl group (eg acetyl group), arylcarbonyl group (eg benzoyl group), nitro group, acylamino group (eg acetamido group, ethoxycarbonylamino group) , Sul Amide group (eg methanesulfonamide group), imide group (eg succinimide group, phthalimide group), imino group (eg benzylideneamino group), alkoxy group (eg methoxy group), aryloxy group (eg phenoxy group), acyloxy group ( For example, acetoxy group, benzoyloxy group), alkylsulfonyloxy group (for example, methanesulfonyloxy group), arylsulfonyloxy group (for example, benzenesulfonyloxy group), sulfo group, substituted or unsubstituted sulfamoyl group (for example, sulfamoyl group, N -Phenylsulfamoyl group), alkylthio group (eg methylthio group), arylthio group (eg phenylthio group) alkylsulfonyl group (eg methanesulfonyl group), arylsulfonyl group (eg benzenesulfo group) Le group), a formyl group, and the like heterocyclic compounds. These substituents may be further substituted. When there are a plurality of substituents in the molecule represented by the general formula (1), each substituent may be the same or different. The substituent may form a condensed ring structure with the benzene ring. As the substituent for R1 and R2, a halogen atom, alkyl group, aryl group, cyano group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, substituted or unsubstituted carbamoyl group, alkylcarbonyl group, arylcarbonyl group, sulfonamide group are preferable. , Alkoxy group, aryloxy group, acyloxy group, substituted or unsubstituted sulfamoyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, more preferably halogen atom, alkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, aryl A sulfonyl group, particularly preferably a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, or an aryloxy group.

m1およびm2はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。m1およびm2は好ましくは0〜3であり、より好ましくは0〜2であり、さらに好ましく0〜1である。m1およびm2が2以上の整数の場合、同一のベンゼン環上の置換基はそれぞれ同じでも異なってもよい。   m1 and m2 each independently represents an integer of 0 to 5. m1 and m2 are preferably 0-3, more preferably 0-2, and even more preferably 0-1. When m1 and m2 are integers of 2 or more, the substituents on the same benzene ring may be the same or different.

aは0もしくは1を表す。aが0の場合にはベンゼン環同士が単結合していることを意味する。aが1であるとき、ベンゼン環同士がLで連結される。Lはオキシ基またはメチレン基を表す。このように一般式(1)で表される化合物のベンゼン環同士は、単結合、オキシ基またはメチレン基で結合されるが、好ましいのは単結合もしくはオキシ基である。   a represents 0 or 1; When a is 0, it means that the benzene rings are single-bonded. When a is 1, the benzene rings are connected by L. L represents an oxy group or a methylene group. As described above, the benzene rings of the compound represented by the general formula (1) are bonded to each other by a single bond, an oxy group or a methylene group, but a single bond or an oxy group is preferable.

一般式(1)で表される化合物の分子量は2000未満であることが好ましく、より好ましくは1000未満であり、さらに好ましくは700未満である。   The molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is preferably less than 2000, more preferably less than 1000, and still more preferably less than 700.

以下に一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明で用いることができる一般式(1)の化合物はこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of a compound represented by General formula (1) below is shown, the compound of General formula (1) which can be used by this invention is not limited to these.

Figure 2009083326
Figure 2009083326

Figure 2009083326
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一般式(1)で表される化合物は、当業者に周知の方法にしたがって合成してもよいし、市場から入手してもよい。例えば、(株)村松石油研究所製S−3101、S−3103、S−3105、S−3230などを用いることができる。   The compound represented by the general formula (1) may be synthesized according to a method well known to those skilled in the art or may be obtained from the market. For example, S-3101, S-3103, S-3105, S-3230 manufactured by Muramatsu Oil Research Co., Ltd. can be used.

一般式(1)で表される化合物の有機無機複合組成物への添加量は、好ましくは0.1〜30質量%であり、より好ましくは0.3〜25質量%であり、さらに好ましくは0.5〜20質量%である。添加量が30質量%以下であれば成形中や保存中の泣き出しを防ぎやすくなる傾向があり、添加量が0.1質量%以上であれば添加することによる効果が得られやすくなる傾向がある。なお、ここでいう泣き出しとは、添加した化合物が成形体表面に滲み出す現象を意味する。   The amount of the compound represented by the general formula (1) added to the organic-inorganic composite composition is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.3 to 25% by mass, and further preferably It is 0.5-20 mass%. If the addition amount is 30% by mass or less, there is a tendency to prevent crying during molding or storage, and if the addition amount is 0.1% by mass or more, the effect of adding tends to be easily obtained. is there. In addition, crying out here means the phenomenon in which the added compound oozes out on the surface of a molded object.

[無機微粒子]
本発明のナノコンポジット材料は、一般式(1)で表される化合物とともに無機微粒子を含む。本発明に用いられる無機微粒子としては特に制限はなく、例えば特開2002−241612号公報、特開2005−298717号公報、特開2006−70069号公報等に記載の微粒子を用いることができる。
[Inorganic fine particles]
The nanocomposite material of the present invention contains inorganic fine particles together with the compound represented by the general formula (1). The inorganic fine particles used in the present invention are not particularly limited, and for example, fine particles described in JP-A Nos. 2002-241612, 2005-298717, 2006-70069 and the like can be used.

具体的には、酸化物微粒子(酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化テルル、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化錫等)、複酸化物微粒子(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など)、硫化物微粒子(硫化亜鉛、硫化カドミウム等)、その他半導体結晶微粒子(セレン化亜鉛、セレン化カドミウム、テルル化亜鉛、テルル化カドミウム等)、あるいはLiAlSiO、PbTiO、Sc12、ZrW、AlPO、Nb,LiNOなどを用いることができる。 Specifically, fine oxide particles (aluminum oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, tellurium oxide, yttrium oxide, indium oxide, tin oxide, etc.), double oxide fine particles (lithium niobate, Potassium niobate, lithium tantalate, etc.), sulfide fine particles (zinc sulfide, cadmium sulfide, etc.), other semiconductor crystal fine particles (zinc selenide, cadmium selenide, zinc telluride, cadmium telluride, etc.), or LiAlSiO 4 , PbTiO 3 , Sc 2 W 3 O 12 , ZrW 2 O 8 , AlPO 4 , Nb 2 O 5 , LiNO 3 and the like can be used.

これらの中でも特に、金属酸化物微粒子が好ましく、中でも酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫および酸化チタンからなる群より選ばれるいずれか一つであることが好ましく、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛および酸化チタンからなる群より選ばれるいずれか一つであることがより好ましく、さらには可視域透明性が良好で光触媒活性の低い酸化ジルコニウム微粒子を用いることが特に好ましい。   Among these, metal oxide fine particles are particularly preferable, and among these, any one selected from the group consisting of zirconium oxide, zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide is preferable, and includes zirconium oxide, zinc oxide, and titanium oxide. More preferably, it is any one selected from the group, and it is particularly preferable to use zirconium oxide fine particles having good visible range transparency and low photocatalytic activity.

本発明で用いられる無機微粒子は、屈折率、透明性、安定性などの観点から、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には、光触媒活性低減、吸水率低減など種々の目的から、異種元素をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、有機酸(カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等)などで表面修飾しても良い。さらに目的に応じて、これらの2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   The inorganic fine particles used in the present invention may be a composite of a plurality of components from the viewpoints of refractive index, transparency, stability, and the like. In addition, for various purposes such as reducing photocatalytic activity and water absorption, the inorganic fine particles are doped with different elements, the surface layer is coated with different metal oxides such as silica and alumina, silane coupling agents, titanate cups. The surface may be modified with a ring agent, an aluminate coupling agent, an organic acid (such as a carboxylic acid, a sulfonic acid, a phosphoric acid, or a phosphonic acid). Furthermore, these two or more types may be used in combination depending on the purpose.

本発明で用いられる無機微粒子の屈折率に特に制限はないが、本発明のようにナノコンポジット材料が高屈折率を必要とする光学部材に用いられる場合には、無機微粒子は上記熱温度依存性に加えて高屈折率特性を併せ持つことが好ましい。この場合、用いられる無機微粒子の屈折率は22℃、589nmの波長において1.9〜3.0であることが好ましく、より好ましくは2.0〜2.7であり、特に好ましくは2.1〜2.5である。微粒子の屈折率が3.0以下であれば、樹脂との屈折率差が比較的小さいためレイリー散乱を抑制しやすくなる傾向がある。また、屈折率が1.9以上であれば高屈折率化の効果が得られやすくなる傾向がある。   The refractive index of the inorganic fine particles used in the present invention is not particularly limited. However, when the nanocomposite material is used for an optical member that requires a high refractive index as in the present invention, the inorganic fine particles have the above-described thermal temperature dependency. In addition, it is preferable to have a high refractive index characteristic. In this case, the refractive index of the inorganic fine particles used is preferably 1.9 to 3.0 at 22 ° C. and a wavelength of 589 nm, more preferably 2.0 to 2.7, and particularly preferably 2.1. ~ 2.5. If the refractive index of the fine particles is 3.0 or less, the difference in refractive index from the resin is relatively small, so that Rayleigh scattering tends to be easily suppressed. If the refractive index is 1.9 or more, the effect of increasing the refractive index tends to be easily obtained.

無機微粒子の屈折率は、例えば本発明で用いる熱可塑性樹脂と複合化した複合物を透明フィルムに成形して、アッベ屈折計(例えば、アタゴ社製「DM−M4」)で屈折率を測定し、別途測定した樹脂成分のみの屈折率から計算する方法、あるいは濃度の異なる微粒子分散液の屈折率を測定することにより微粒子の屈折率を算出する方法などによって見積もることができる。   The refractive index of the inorganic fine particles is obtained by, for example, molding a composite compounded with the thermoplastic resin used in the present invention into a transparent film, and measuring the refractive index with an Abbe refractometer (for example, “DM-M4” manufactured by Atago Co., Ltd.). It can be estimated by a method of calculating from the refractive index of only the resin component separately measured or a method of calculating the refractive index of the fine particles by measuring the refractive index of the fine particle dispersion having different concentrations.

本発明で用いられる無機微粒子の数平均粒子サイズは、小さすぎると該微粒子を構成する物質固有の特性が変化する場合があり、逆に該数平均粒子サイズが大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となり、有機無機複合組成物の透明性が極端に低下する場合がある。従って、本発明で用いられる無機微粒子の数平均粒子サイズの下限値は、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、さらに好ましくは3nm以上であり、上限値は好ましくは15nm以下、より好ましくは10nm以下、さらに好ましくは7nm以下である。すなわち、本発明における無機微粒子の数平均粒子サイズとしては、1nm〜15nmが好ましく、2nm〜10nmがさらに好ましく、3nm〜7nmが特に好ましい。   If the number average particle size of the inorganic fine particles used in the present invention is too small, the characteristics specific to the substance constituting the fine particles may change. Conversely, if the number average particle size is too large, the influence of Rayleigh scattering is significant. Thus, the transparency of the organic-inorganic composite composition may be extremely reduced. Therefore, the lower limit of the number average particle size of the inorganic fine particles used in the present invention is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, further preferably 3 nm or more, and the upper limit is preferably 15 nm or less, more preferably 10 nm. Hereinafter, it is more preferably 7 nm or less. That is, the number average particle size of the inorganic fine particles in the present invention is preferably 1 nm to 15 nm, more preferably 2 nm to 10 nm, and particularly preferably 3 nm to 7 nm.

また本発明に用いられる無機微粒子は上記の平均粒子サイズを満たし、かつ粒子径分布が狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば特開2006−160992号公報に記載されるような数値規定範囲が、本発明で用いられる微粒子の好ましい粒径分布範囲にも当てはまる。
ここで、上述の数平均粒子サイズとは例えば、X線回折(XRD)装置あるいは透過型電子顕微鏡(TEM)などで測定することができる。
The inorganic fine particles used in the present invention desirably satisfy the above average particle size and have a narrow particle size distribution. There are various ways of defining such monodisperse particles. For example, the numerical value ranges described in JP-A-2006-160992 also apply to the preferable particle size distribution range of the fine particles used in the present invention. .
Here, the above-mentioned number average particle size can be measured by, for example, an X-ray diffraction (XRD) apparatus or a transmission electron microscope (TEM).

本発明に用いられ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。この方法の詳細は、例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス第37巻4603〜4608頁(1998年)、あるいは、ラングミュア第16巻第1号241〜246頁(2000年)等に記載されている。
The method for producing inorganic fine particles used in the present invention is not particularly limited, and any known method can be used.
For example, desired oxide fine particles can be obtained by using a metal halide or an alkoxy metal as a raw material and hydrolyzing in a reaction system containing water. Details of this method are described in, for example, Japanese Journal of Applied Physics, 37, 4603-4608 (1998), or Langmuir, 16: 1, 241-246 (2000). ing.

また、水中で加水分解させる方法以外の方法として、有機溶媒中や本発明における熱可塑性樹脂が溶解した有機溶媒中で無機微粒子を作製する方法を採用してもよい。この際、必要に応じて各種表面処理剤(シランカップリング剤類、アルミネートカップリング剤類、チタネートカップリング剤類、有機酸類(カルボン酸類、スルホン類、ホスホン酸類など))を共存させてもよい。
これらの方法に用いられる溶媒としては、アセトン、2−ブタノン、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサノン、アニソール等が例として挙げられる。これらは、1種類を単独で使用してもよく、また複数種を混合して使用してもよい。
Further, as a method other than the method of hydrolyzing in water, a method of preparing inorganic fine particles in an organic solvent or an organic solvent in which the thermoplastic resin in the present invention is dissolved may be employed. In this case, various surface treatment agents (silane coupling agents, aluminate coupling agents, titanate coupling agents, organic acids (carboxylic acids, sulfones, phosphonic acids, etc.)) may be allowed to coexist as necessary. Good.
Examples of the solvent used in these methods include acetone, 2-butanone, dichloromethane, chloroform, toluene, ethyl acetate, cyclohexanone, anisole and the like. These may be used alone or as a mixture of two or more.

無機微粒子の合成法としては、上記以外に、分子ビームエピタキシー法やCVD法のような真空プロセスで作製する方法など、例えば特開2006−70069号公報等に記載される各種一般的な微粒子合成法を挙げることができる。   As a method for synthesizing inorganic fine particles, in addition to the above, various general fine particle synthesizing methods described in, for example, JP-A-2006-70069 and the like, such as a method of producing by a vacuum process such as a molecular beam epitaxy method or a CVD method. Can be mentioned.

本発明のナノコンポジット材料における無機微粒子の含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、20〜95質量%が好ましく、25〜70質量%がさらに好ましく、30〜60質量%が特に好ましい。また、本発明における無機微粒子と熱可塑性樹脂(分散ポリマー)との質量比は、分散性の点から、1:0.01〜1:100が好ましく、1:0.05〜1:10がさらに好ましく、1:0.05〜1:5が特に好ましい。   The content of the inorganic fine particles in the nanocomposite material of the present invention is preferably 20 to 95% by mass, more preferably 25 to 70% by mass, and particularly preferably 30 to 60% by mass from the viewpoint of transparency and high refractive index. . In addition, the mass ratio of the inorganic fine particles and the thermoplastic resin (dispersed polymer) in the present invention is preferably 1: 0.01 to 1: 100, more preferably 1: 0.05 to 1:10, from the viewpoint of dispersibility. A ratio of 1: 0.05 to 1: 5 is particularly preferable.

[熱可塑性樹脂]
本発明のナノコンポジット材料は、熱可塑性樹脂を含有する。特に、本発明のナノコンポジット材料は、少なくとも高分子鎖末端または側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。ここでいう化学結合は、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合を含むものと定義する。このような熱可塑性樹脂の好ましい例としては、以下の3種の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
(1)側鎖に下記から選ばれる官能基を有する熱可塑性樹脂
[Thermoplastic resin]
The nanocomposite material of the present invention contains a thermoplastic resin. In particular, the nanocomposite material of the present invention preferably contains a thermoplastic resin having a functional group capable of forming an arbitrary chemical bond with inorganic fine particles at least at the terminal or side chain of the polymer chain. The chemical bond here is defined to include a covalent bond, an ionic bond, a hydrogen bond, and a coordination bond. Preferred examples of such thermoplastic resins include the following three types of thermoplastic resins.
(1) Thermoplastic resin having a functional group selected from the following in the side chain

Figure 2009083326
Figure 2009083326

[R11、R12、R13、R14は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表す。]、−SOH、−OSOH、−COH、または−Si(OR15m116 3−m1[R15、R16はそれぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは、置換または無置換のアリール基を表し、m1は1〜3の整数を表す。]; [R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted group. Represents an aryl group. ], - SO 3 H, -OSO 3 H, -CO 2 H or -Si (OR 15) m1 R 16 3-m1 [R 15, R 16 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, Represents a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and m1 represents an integer of 1 to 3. ];

(2)高分子末端の少なくとも1箇所に、下記から選ばれる官能基を有する熱可塑性樹脂 (2) A thermoplastic resin having a functional group selected from the following at least at one end of the polymer end

Figure 2009083326
Figure 2009083326

〔R21、R22、R23、R24は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは置換または無置換のアリール基を表す。〕、−SOH、−OSOH、−COH、および、−Si(OR25m226 3−m2〔R25、R26は、それぞれ独立に水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは置換または無置換のアリール基を表す。m2は1〜3の整数を表す。〕; [R 21 , R 22 , R 23 and R 24 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted group. Represents an aryl group. ], -SO 3 H, -OSO 3 H , -CO 2 H, and, -Si (OR 25) m2 R 26 3-m2 [R 25, R 26 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted An alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group is represented. m2 represents an integer of 1 to 3. ];

(3)疎水性セグメントおよび親水性セグメントで構成されるブロック共重合体
以下、特に熱可塑性樹脂(3)について、詳細に説明する。
(3) Block copolymer composed of hydrophobic segment and hydrophilic segment Hereinafter, the thermoplastic resin (3) will be described in detail.

<熱可塑性樹脂(3)>
本発明で用いられる熱可塑性樹脂(3)は、疎水性セグメントおよび親水性セグメントで構成されるブロック共重合体である。
<Thermoplastic resin (3)>
The thermoplastic resin (3) used in the present invention is a block copolymer composed of a hydrophobic segment and a hydrophilic segment.

ここで、疎水性セグメント(A)とは、セグメント(A)のみからなるポリマーが水またはメタノールに溶解しない特性を有するセグメントをいい、親水性セグメント(B)とは、セグメント(B)のみからなるポリマーが水またはメタノールに溶解する特性を有するセグメントをいう。前記ブロック共重合体の型としては、AB型、BAB型(2つの親水性セグメントBとBとは同じでも異なっていてもよい)およびABA型(2つの疎水性セグメントAとAとは同じでも異なっていてもよい)が挙げられ、分散特性が良好な点から、AB型あるいはABA型のブロック共重合体が好ましく、製造適性の点から、AB型あるいはABA型(ABA型の2つの疎水性セグメントが同じ型)がより好ましく、AB型が特に好ましい。 Here, the hydrophobic segment (A) refers to a segment having a characteristic that a polymer composed only of the segment (A) does not dissolve in water or methanol, and the hydrophilic segment (B) includes only the segment (B). A segment in which the polymer has the property of being dissolved in water or methanol. The block copolymer types include AB type, B 1 AB 2 type (two hydrophilic segments B 1 and B 2 may be the same or different) and A 1 BA 2 type (two hydrophobic types). Segments A 1 and A 2 may be the same or different), and from the viewpoint of good dispersion characteristics, AB type or A 1 BA 2 type block copolymers are preferable, from the viewpoint of production suitability, AB type or ABA type (a type in which two hydrophobic segments of A 1 BA 2 type are the same) is more preferable, and AB type is particularly preferable.

前記疎水性セグメントおよび前記親水性セグメントは、各々、ビニルモノマーの重合によって得られるビニルポリマー、ポリエーテル、開環メタセシス重合ポリマーおよび縮合ポリマー(ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホンなど)など従来公知のポリマーのいずれからでも選択可能であるが、ビニルポリマー、開環メタセシス重合ポリマー、ポリカーボネート、ポリエステルが好ましく、製造適性の点からビニルポリマーがより好ましい。   The hydrophobic segment and the hydrophilic segment are each a vinyl polymer, polyether, ring-opening metathesis polymer, and condensation polymer (polycarbonate, polyester, polyamide, polyetherketone, polyethersulfone, etc.) obtained by polymerization of vinyl monomers. However, vinyl polymers, ring-opening metathesis polymerization polymers, polycarbonates, and polyesters are preferable, and vinyl polymers are more preferable from the viewpoint of production suitability.

前記疎水性セグメント(A)を形成するビニルモノマー(A)としては、例えば、以下のものが挙げられる。
アクリル酸エステル類やメタクリル酸エステル類(エステル基は置換または無置換の脂肪族エステル基、置換または無置換の芳香族エステル基であり、例えば、メチル基、フェニル基、ナフチル基など);
As a vinyl monomer (A) which forms the said hydrophobic segment (A), the following are mentioned, for example.
Acrylic acid esters and methacrylic acid esters (the ester group is a substituted or unsubstituted aliphatic ester group, a substituted or unsubstituted aromatic ester group, such as a methyl group, a phenyl group, or a naphthyl group);

アクリルアミド類、メタクリルアミド類、具体的には、N−モノ置換アクリルアミド、N−ジ置換アクリルアミド、N−モノ置換メタクリルアミド、N−ジ置換メタクリルアミド(モノ置換体およびジ置換体の置換基は、置換または無置換の脂肪族基、置換または無置換の芳香族基であり、前記置換基としては、例えば、メチル基、フェニル基、ナフチル基など);   Acrylamides, methacrylamides, specifically, N-monosubstituted acrylamides, N-disubstituted acrylamides, N-monosubstituted methacrylamides, N-disubstituted methacrylamides (substituents of mono- and di-substituted products are A substituted or unsubstituted aliphatic group, a substituted or unsubstituted aromatic group, and examples of the substituent include a methyl group, a phenyl group, and a naphthyl group);

オレフィン類、具体的には、ジシクロペンタジエン、ノルボルネン誘導体、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、イソプレン、クロロプレン、ブタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、ビニルカルバゾールなど;スチレン類、具体的には、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、アセトキシスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、トリブロモスチレン、ビニル安息香酸メチルエステルなど;   Olefins, specifically, dicyclopentadiene, norbornene derivatives, ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, vinyl chloride, vinylidene chloride, isoprene, chloroprene, butadiene, 2,3-dimethylbutadiene, vinylcarbazole and the like; Styrenes, specifically styrene, methyl styrene, dimethyl styrene, trimethyl styrene, ethyl styrene, isopropyl styrene, chloromethyl styrene, methoxy styrene, acetoxy styrene, chloro styrene, dichloro styrene, bromo styrene, tribromo styrene, vinyl benzoate Acid methyl ester, etc .;

ビニルエーテル類、具体的には、メチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテルなど;その他のモノマーとして、クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジブチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジブチル、メチルビニルケトン、フェニルビニルケトン、メトキシエチルビニルケトン、N−ビニルオキサゾリドン、N−ビニルピロリドン、ビニリデンクロライド、メチレンマロンニトリル、ビニリデン、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、ジブチル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジオクチル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェートなどが挙げられる。   Vinyl ethers, specifically methyl vinyl ether, butyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, etc .; other monomers include butyl crotonate, hexyl crotonate, dimethyl itaconate, dibutyl itaconate, diethyl maleate, dimethyl maleate , Dibutyl maleate, diethyl fumarate, dimethyl fumarate, dibutyl fumarate, methyl vinyl ketone, phenyl vinyl ketone, methoxyethyl vinyl ketone, N-vinyl oxazolidone, N-vinyl pyrrolidone, vinylidene chloride, methylene malononitrile, vinylidene, diphenyl 2-acryloyloxyethyl phosphate, diphenyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate, dibutyl-2-acryloyloxy Chiruhosufeto, dioctyl-2-methacryloyloxyethyl phosphate.

中でも、エステル基が無置換の脂肪族基、置換または無置換芳香族基であるアクリル酸エステル類およびメタクリル酸エステル類;置換基が無置換の脂肪族基、置換または無置換芳香族基であるN−モノ置換アクリルアミド、N−ジ置換アクリルアミド、N−モノ置換メタクリルアミドおよびN−ジ置換メタクリルアミド;スチレン類;が好ましく、エステル基が置換または無置換芳香族基であるアクリル酸エステル類およびメタクリル酸エステル類;スチレン類;がより好ましい。   Among them, acrylic esters and methacrylic esters in which the ester group is an unsubstituted aliphatic group, substituted or unsubstituted aromatic group; the substituent is an unsubstituted aliphatic group, substituted or unsubstituted aromatic group N-monosubstituted acrylamides, N-disubstituted acrylamides, N-monosubstituted methacrylamides and N-disubstituted methacrylamides; styrenes; preferred are acrylic esters and methacrylic esters in which the ester group is a substituted or unsubstituted aromatic group Acid esters; styrenes are more preferred.

前記親水性セグメント(B)を形成するビニルモノマー(B)としては、例えば、以下のものが挙げられる。
アクリル酸、メタクリル酸、エステル部位に親水性の置換基を有するアクリル酸エステル類およびメタクリル酸エステル類;芳香環部に親水性の置換基を有するスチレン類;親水性の置換基を有するビニルエーテル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−モノ置
換アクリルアミド、N−ジ置換アクリルアミド、N−モノ置換メタクリルアミドならびにN−ジ置換メタクリルアミドなどが挙げられる。
親水性の置換基としては、
As a vinyl monomer (B) which forms the said hydrophilic segment (B), the following are mentioned, for example.
Acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters and methacrylic acid esters having a hydrophilic substituent at the ester moiety; styrenes having a hydrophilic substituent at the aromatic ring portion; vinyl ethers having a hydrophilic substituent, acrylamide , Methacrylamide, N-monosubstituted acrylamide, N-disubstituted acrylamide, N-monosubstituted methacrylamide and N-disubstituted methacrylamide.
As the hydrophilic substituent,

Figure 2009083326
Figure 2009083326

〔但し、R31、R32、R33、R34は、それぞれ独立に、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは置換または無置換のアリール基を表す。〕、−SOH、−OSOH、−COH、−OH、および、−Si(OR35m336 3−m3〔但し、R35、R36は、それぞれ独立に、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは置換または無置換のアリール基を表す。m3は1〜3の整数を表す。〕からなる群より選ばれる官能基を有するのが好ましい。
31、R32、R33、R34、R35、R36が、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルケニル基、置換または無置換のアルキニル基、あるいは置換または無置換のアリール基である場合、これらの好ましい範囲は、R11、R12、R13、R14の好ましい範囲として述べたものと同様である。また、m3は、3であることが好ましい。
前記官能基としては、
[However, R 31 , R 32 , R 33 , R 34 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or An unsubstituted aryl group is represented. ], -SO 3 H, -OSO 3 H , -CO 2 H, -OH, and, -Si (OR 35) m3 R 36 3-m3 [However, R 35, R 36 are each independently a hydrogen atom Represents a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. m3 represents an integer of 1 to 3. It preferably has a functional group selected from the group consisting of
R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 are a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkynyl group, or a substituted or unsubstituted aryl When it is a group, these preferable ranges are the same as those described as the preferable ranges of R 11 , R 12 , R 13 , and R 14 . M3 is preferably 3.
As the functional group,

Figure 2009083326
Figure 2009083326

−COH、もしくは、−Si(OR35m336 3−m3が好ましく、 -CO 2 H or,, -Si (OR 35) m3 R 36 3-m3 is preferred,

Figure 2009083326
Figure 2009083326

および−COHがより好ましく、 And -CO 2 H are more preferable,

Figure 2009083326
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が特に好ましい。
本発明では特に、前記ロック共重合体が、
Is particularly preferred.
In the present invention, in particular, the lock copolymer is

Figure 2009083326
Figure 2009083326

−SOH、−OSOH、−COH、−OH、および、−Si(OR35m336 3−m3から選ばれる官能基を有し、該官能基の含有量が0.05mmol/g以上5.0mmol/g以下であることが好ましい。 It has a functional group selected from —SO 3 H, —OSO 3 H, —CO 2 H, —OH, and —Si (OR 35 ) m3 R 36 3-m3, and the content of the functional group is 0.00. It is preferable that they are 05 mmol / g or more and 5.0 mmol / g or less.

中でも、親水性セグメント(B)としては、アクリル酸、メタクリル酸、エステル部位に親水性の置換基を有するアクリル酸エステル類およびメタクリル酸エステル類、芳香環部に親水性の置換基を有するスチレン類が好ましい。   Among them, as the hydrophilic segment (B), acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid esters and methacrylic acid esters having a hydrophilic substituent at the ester site, and styrenes having a hydrophilic substituent at the aromatic ring portion Is preferred.

前記疎水性セグメント(A)を形成するビニルモノマー(A)は疎水性の特性を妨げない範囲で、前記ビニルモノマー(B)を含有していてもよい。前記疎水性セグメント(A)に含有される前記ビニルモノマー(A)と前記ビニルモノマー(B)とのモル比は、100:0〜60:40であるのが好ましい。   The vinyl monomer (A) forming the hydrophobic segment (A) may contain the vinyl monomer (B) as long as the hydrophobic properties are not hindered. The molar ratio of the vinyl monomer (A) and the vinyl monomer (B) contained in the hydrophobic segment (A) is preferably 100: 0 to 60:40.

前記親水性セグメント(B)を形成するビニルモノマー(B)は親水性の特性を妨げない範囲で、前記ビニルモノマー(A)を含有していてもよい。前記親水性セグメント(B)に含有される前記ビニルモノマー(B)と前記ビニルモノマー(A)とのモル比は、100:0〜60:40であるのが好ましい。   The vinyl monomer (B) forming the hydrophilic segment (B) may contain the vinyl monomer (A) as long as the hydrophilic property is not hindered. The molar ratio of the vinyl monomer (B) and the vinyl monomer (A) contained in the hydrophilic segment (B) is preferably 100: 0 to 60:40.

前記ビニルモノマー(A)および前記ビニルモノマー(B)は各々、1種類を単独で用いても、2種類以上を用いてもよい。前記ビニルモノマー(A)および前記ビニルモノマー(B)は、種々の目的(例えば、酸含量調節やガラス転移点(Tg)の調節、有機溶剤や水への溶解性調節、分散物安定性の調節)に応じて選択される。   Each of the vinyl monomer (A) and the vinyl monomer (B) may be used alone or in combination of two or more. The vinyl monomer (A) and the vinyl monomer (B) are used for various purposes (for example, adjustment of acid content, adjustment of glass transition point (Tg), adjustment of solubility in organic solvents and water, and adjustment of dispersion stability. ).

前記官能基の含有量は前記ブロック共重合体の全体に対して0.05〜5.0mmol/gであるのが好ましく、0.1〜4.5mmol/gであるのがさらに好ましく、0.15〜3.5mmol/gであるのが特に好ましい。前記官能基の含有量が少なすぎると分散適性が小さくなる場合があり、多すぎると水溶性が高くなりすぎたり、有機無機複合組成物がゲル化したりする場合がある。尚、前記ブロック共重合体において、前記官能基はアルカリ金属イオン(例えば、Na、Kなど)またはアンモニウムイオンなどカチオン性のイオンと塩を形成していてもよい。 The content of the functional group is preferably 0.05 to 5.0 mmol / g, more preferably 0.1 to 4.5 mmol / g, based on the entire block copolymer. It is particularly preferably 15 to 3.5 mmol / g. If the content of the functional group is too small, the dispersibility may be reduced. If the content is too large, the water solubility may be too high, or the organic-inorganic composite composition may be gelled. In the block copolymer, the functional group may form a salt with a cationic ion such as an alkali metal ion (for example, Na + or K + ) or an ammonium ion.

前記ブロック共重合体の分子量(Mn)としては、1000〜100000が好ましく、2000〜80000であることがより好ましく、3000〜50000であることが特に好ましい。ブロック共重合体の分子量を1000以上とすることにより、安定な分散物を得やすくなる傾向にあり、100000以下とすることにより、有機溶剤への溶解性が向上する傾向にあり好ましい。   The molecular weight (Mn) of the block copolymer is preferably 1000 to 100,000, more preferably 2000 to 80000, and particularly preferably 3000 to 50000. When the molecular weight of the block copolymer is 1000 or more, a stable dispersion tends to be easily obtained, and when it is 100000 or less, the solubility in an organic solvent tends to be improved.

本発明で用いられるブロック共重合体は、屈折率が1.50より大きいことが好ましく、1.55以上であることがより好ましく、1.60より大きいことがさらに好ましく、
1.65より大きいことが特に好ましい。なお、ここでいう、屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ社「DR−M4」)にて波長589nmの光について測定した値である。
The block copolymer used in the present invention preferably has a refractive index of more than 1.50, more preferably 1.55 or more, further preferably more than 1.60,
It is particularly preferred that it is greater than 1.65. Here, the refractive index is a value measured with respect to light having a wavelength of 589 nm using an Abbe refractometer (Atago "DR-M4").

本発明において用いられるブロック共重合体は、ガラス転移温度が80℃〜400℃であることが好ましく、130℃〜380℃であることがより好ましい。ガラス転移温度を80℃以上とすることにより、耐熱性が向上する傾向にあり、ガラス転移温度を400℃以下とすることにより、成形加工性が向上する傾向にある。   The block copolymer used in the present invention preferably has a glass transition temperature of 80 ° C to 400 ° C, more preferably 130 ° C to 380 ° C. When the glass transition temperature is 80 ° C. or higher, the heat resistance tends to be improved, and when the glass transition temperature is 400 ° C. or lower, the moldability tends to be improved.

本発明において用いられるブロック共重合体は、波長589nmにおける厚さ1mm換算の光線透過率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。   The block copolymer used in the present invention preferably has a light transmittance in terms of 1 mm thickness at a wavelength of 589 nm of 80% or more, and more preferably 85% or more.

前記ブロック共重合体の具体例(例示化合物Q−1〜Q−20)を以下に列挙する。尚、本発明に用いられるブロック共重合体は、これらの具体例に何ら限定されるものではない。   Specific examples of the block copolymer (Exemplary Compounds Q-1 to Q-20) are listed below. In addition, the block copolymer used for this invention is not limited to these specific examples at all.

Figure 2009083326
Figure 2009083326

Figure 2009083326
Figure 2009083326

前記ブロック共重合体は、必要に応じてカルボキシル基などを保護したり、ポリマーに官能基を導入する手法を用いてリビングラジカル重合およびリビングイオン重合を利用して合成することができる。また、末端官能基ポリマーからのラジカル重合および末端官能基ポリマー同士の連結によって合成することができる。中でも、分子量制御やブロック共重合体の収率の点から、リビングラジカル重合およびリビングイオン重合を利用するのが好ましい。前記ブロック共重合体の製造方法については、例えば、「高分子の合成と反応(1)(高分子学会編、共立出版(株)発行(1992))」、「精密重合(日本化学会編、学会出版センター発行(1993))」、「高分子の合成・反応(1)(高分子学会編、共立出版(株)発行(1995))」、「テレケリックポリマー:合成と性質、応用(R.Jerome他、Prog.Polym.Sci.Vol16.837−906頁(1991))」、「光によるブロック,グラフト共重合体の合成(Y.Yagch他、Prog.Polym.Sci.Vol15.551−601頁(1990))」、米国特許5085698号明細書などに記載されている。   The block copolymer can be synthesized using living radical polymerization and living ion polymerization using a technique for protecting a carboxyl group or the like as required or introducing a functional group into the polymer. Moreover, it can synthesize | combine by the radical polymerization from a terminal functional group polymer, and the connection of terminal functional group polymers. Among them, it is preferable to use living radical polymerization and living ion polymerization from the viewpoint of molecular weight control and the yield of the block copolymer. As for the production method of the block copolymer, for example, “Synthesis and Reaction of Polymer (1) (Edited by Polymer Society, Kyoritsu Publishing Co., Ltd. (1992))”, “Precision Polymerization (Edited by Chemical Society of Japan, (Published by Academic Publishing Center (1993)) ”,“ Synthesis and Reaction of Polymers (1) (Edited by Polymer Society, Kyoritsu Publishing Co., Ltd. (1995)) ”,“ Telechelic Polymers: Synthesis, Properties, Applications (R) Jerome et al., Prog. Polym. Sci. Vol 16.837-906 (1991)), “Synthesis of block and graft copolymers by light (Y. Yagch et al., Prog. Polym. Sci. Vol 15.551-601). Page (1990)), US Pat. No. 5,085,698 and the like.

これらの樹脂は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。   These resins may be used alone or in combination of two or more.

[他の添加剤]
本発明のナノコンポジット材料には、上記の前記一般式(1)で表される化合物、無機微粒子、熱可塑性樹脂以外に、均一分散性、離型性、耐候性等の観点から適宜各種添加剤を配合してもよい。例えば、表面処理剤、帯電防止剤、分散剤、可塑剤、離型剤等を挙げることができる。また前記樹脂以外に前記官能基を有さない樹脂を添加しても良く、このような樹脂の種類に特に制限はないが、前記熱可塑性樹脂と同様の光学物性、熱物性、分子量を有するものが好ましい。
これら添加剤の配合割合は目的に応じて異なるが、前記無機微粒子および熱可塑性樹脂の合計量に対して、0〜50質量%であることが好ましく、0〜30質量%であることがより好ましく、0〜20質量%であることが特に好ましい。
[Other additives]
In addition to the compound represented by the above general formula (1), the inorganic fine particles, and the thermoplastic resin, the nanocomposite material of the present invention may appropriately include various additives from the viewpoint of uniform dispersibility, releasability, weather resistance, and the like. May be blended. For example, a surface treatment agent, an antistatic agent, a dispersant, a plasticizer, a release agent, and the like can be given. In addition to the resin, a resin having no functional group may be added, and there is no particular limitation on the kind of the resin, but the resin has the same optical properties, thermophysical properties, and molecular weight as the thermoplastic resin. Is preferred.
Although the blending ratio of these additives varies depending on the purpose, it is preferably 0 to 50% by mass and more preferably 0 to 30% by mass with respect to the total amount of the inorganic fine particles and the thermoplastic resin. 0 to 20% by mass is particularly preferable.

<表面処理剤>
本発明では、後述するように水中またはアルコール溶媒中に分散された無機微粒子を熱可塑性樹脂と混合する際に、有機溶媒への抽出性または置換性を高める目的、熱可塑性樹脂への均一分散性を高める目的、微粒子の吸水性を下げる目的、あるいは耐候性を高める目的など種々目的に応じて、上記熱可塑性樹脂以外の微粒子表面修飾剤を添加してもよい。該表面処理剤の重量平均分子量は50〜50,000であることが好ましく、より好ましくは100〜20,000、さらに好ましくは200〜10,000である。
<Surface treatment agent>
In the present invention, as described later, when inorganic fine particles dispersed in water or an alcohol solvent are mixed with a thermoplastic resin, the objective is to improve the extractability or substitution into an organic solvent, and the uniform dispersibility to the thermoplastic resin. Depending on various purposes such as increasing the water absorption, decreasing the water absorption of the fine particles, or increasing the weather resistance, a fine particle surface modifier other than the thermoplastic resin may be added. The surface treatment agent preferably has a weight average molecular weight of 50 to 50,000, more preferably 100 to 20,000, and still more preferably 200 to 10,000.

前記表面処理剤としては、下記一般式(2)で表される構造を有するものが好ましい。一般式(2)
A−B
As said surface treating agent, what has a structure represented by following General formula (2) is preferable. General formula (2)
AB

一般式(2)中、Aは本発明で用いられる無機微粒子の表面と化学結合を形成しうる官能基を表し、Bは本発明で用いられる熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂マトリックスに対する相溶性または反応性を有する炭素数1〜30の1価の基またはポリマーを表す。ここで、「化学結合」とは、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等をいう。   In the general formula (2), A represents a functional group capable of forming a chemical bond with the surface of the inorganic fine particles used in the present invention, and B is compatible with the resin matrix mainly composed of the thermoplastic resin used in the present invention. Alternatively, it represents a monovalent group or polymer having 1 to 30 carbon atoms having reactivity. Here, “chemical bond” refers to, for example, a covalent bond, an ionic bond, a coordinate bond, a hydrogen bond, and the like.

Aで表わされる基の好ましい例は、本発明で用いられる熱可塑性樹脂の官能基として前記したものと同じである。
一方、Bで表される基の化学構造は、相溶性の観点から該樹脂マトリックスの主体である熱可塑性樹脂の化学構造と同一または類似するものであることが好ましい。本発明では特に高屈折率化の観点から、前記熱可塑性樹脂とともにBの化学構造が芳香環を有していることが好ましい。
Preferred examples of the group represented by A are the same as those described above as the functional group of the thermoplastic resin used in the present invention.
On the other hand, the chemical structure of the group represented by B is preferably the same as or similar to the chemical structure of the thermoplastic resin that is the main component of the resin matrix from the viewpoint of compatibility. In the present invention, particularly from the viewpoint of increasing the refractive index, it is preferable that the chemical structure of B together with the thermoplastic resin has an aromatic ring.

本発明で好ましく用いられる、表面処理剤の例としては例えば、p−オクチル安息香酸、p−プロピル安息香酸、酢酸、プロピオン酸、シクロペンタンカルボン酸、燐酸ジベンジル、燐酸モノベンジル、燐酸ジフェニル、燐酸ジ−α−ナフチル、フェニルホスホン酸、フェニルホスホン酸モノフェニルエステル、KAYAMER PM−21(商品名;日本化薬社製)、KAYAMER PM−2(商品名;日本化薬社製)、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、パラオクチルベンゼンスルホン酸、あるいは特開平5−221640号、特開平9−100111号、特開2002−187921号各公報記載のシランカップリング剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the surface treatment agent preferably used in the present invention include, for example, p-octylbenzoic acid, p-propylbenzoic acid, acetic acid, propionic acid, cyclopentanecarboxylic acid, dibenzyl phosphate, monobenzyl phosphate, diphenyl phosphate, diphosphate phosphate. -Α-naphthyl, phenylphosphonic acid, phenylphosphonic acid monophenyl ester, KAYAMER PM-21 (trade name; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), KAYAMER PM-2 (trade name; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), benzenesulfonic acid, Naphthalenesulfonic acid, paraoctylbenzenesulfonic acid, or silane coupling agents described in JP-A-5-221640, JP-A-9-100111, JP-A-2002-187721, and the like, are limited thereto. It is not a thing.

これらの表面処理剤は1種類を単独で用いてもよく、また複数種を併用してもよい。
これら表面処理剤の添加量の総量は無機微粒子に対して、質量換算で0.01〜2倍で
あることが好ましく、0.03〜1倍であることがより好ましく、0.05〜0.5倍であることが特に好ましい。
These surface treatment agents may be used alone or in combination of two or more.
The total amount of addition of these surface treatment agents is preferably 0.01 to 2 times, more preferably 0.03 to 1 time, and more preferably 0.05 to 0. A ratio of 5 times is particularly preferable.

<帯電防止剤>
本発明のナノコンポジット材料の帯電圧を調節するために、帯電防止剤を添加することができる。本発明のナノコンポジット材料では、光学特性改良の目的で添加した無機微粒子自体が別の効果である帯電防止効果にも寄与する場合がある。帯電防止剤を添加する場合には、アニオン性帯電防止剤、カチオン性帯防止剤、ノ二オン性帯電防止剤、両性イオン性帯電防止剤、高分子帯電防止剤、あるいは帯電性微粒子などが挙げられ、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの例としては、特開2007−4131号公報、特開2003−201396号公報に記載された化合物を挙げることができる。
帯電防止剤の添加量はまちまちであるが、全固形分の0.001〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01〜30質量%であり、特に好ましくは0.1〜10質量%である。
<Antistatic agent>
In order to adjust the charged voltage of the nanocomposite material of the present invention, an antistatic agent can be added. In the nanocomposite material of the present invention, the inorganic fine particles added for the purpose of improving optical properties may contribute to the antistatic effect, which is another effect. In the case of adding an antistatic agent, an anionic antistatic agent, a cationic antistatic agent, a nonionic antistatic agent, a zwitterionic antistatic agent, a polymeric antistatic agent, or a charging fine particle may be mentioned. Two or more types may be used in combination. Examples thereof include compounds described in JP2007-4131A and JP2003201396A.
The addition amount of the antistatic agent varies, but is preferably 0.001 to 50% by mass, more preferably 0.01 to 30% by mass, and particularly preferably 0.1 to 10% by mass of the total solid content. % By mass.

<その他>
前記化合物以外に、離型効果を高めたり、成形時の流動性をさらに向上させたりする目的で、カルナバワックス、ライスワックス、綿ロウ、木ロウ等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セレシン等の鉱物系ワックス、およびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等の天然ワックスの外、フィッシャ・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、ステアリン酸アミド、塩素化炭化水素等の長鎖脂肪族アミド、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス、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等のシリコーンオイル類、および、デュポン社製のゾニルFSN、ゾニルFSO等のフッ素テロマー類を添加することもできる。また耐光性や熱劣化を改良する目的で、ヒンダードフェノール系、アミン系、リン系、チオエーテル系等の公知の劣化防止剤を適宜添加してもよく、これらを配合する場合には樹脂組成物の全固形分に対して0.1〜5質量%程度が好ましい。
<Others>
Other than the above compounds, animal waxes such as carnauba wax, rice wax, cotton wax, and wood wax, beeswax, lanolin, etc. for the purpose of enhancing the mold release effect and further improving the fluidity during molding. In addition to mineral waxes such as wax, ozokerite, and ceresin, and natural waxes such as paraffin, microcrystalline, and petrolatum, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, stearamide, and chlorinated carbonization Synthetic waxes such as long-chain aliphatic amides such as hydrogen, esters, ketones and ethers, silicone oils such as dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil, and fluorine telomers such as Zonyl FSN and Zonyl FSO manufactured by DuPont It can also be added That. In addition, for the purpose of improving light resistance and thermal degradation, known degradation inhibitors such as hindered phenols, amines, phosphoruss, and thioethers may be appropriately added. When these are blended, the resin composition About 0.1-5 mass% is preferable with respect to the total solid of.

[有機無機複合組成物の製造方法]
本発明のナノコンポジット材料は、好ましくは無機微粒子を前記官能基を有する熱可塑性樹脂と化学結合して該樹脂中に分散することにより製造する。このとき、一般式(1)で表される化合物を存在させておく。
本発明に用いられる無機微粒子は粒子サイズが小さく、表面エネルギーが高いため、固体で単離すると再分散させることが難しい。よって、無機微粒子は溶液中に分散された状態で熱可塑性樹脂と混合し安定分散物とすることが好ましい。ナノコンポジット材料の好ましい製造方法としては、
[1]無機粒子を上記表面処理剤の存在下にて表面処理し、表面処理された無機微粒子を有機溶媒中に抽出し、抽出した該無機微粒子を前記熱可塑性樹脂および前記一般式(1)で表される化合物と均一混合して無機微粒子と熱可塑性樹脂の複合物を製造する方法、
[2]無機微粒子と熱可塑性樹脂および一般式(1)で表される化合物および他の添加剤を均一分散あるいは溶解できる溶媒を用いて全ての成分を均一混合して無機微粒子と熱可塑性樹脂の複合物を製造する方法が挙げられる。
[Method for producing organic-inorganic composite composition]
The nanocomposite material of the present invention is preferably produced by chemically bonding inorganic fine particles with the thermoplastic resin having the functional group and dispersing in the resin. At this time, the compound represented by the general formula (1) is allowed to exist.
Since the inorganic fine particles used in the present invention have a small particle size and high surface energy, it is difficult to re-disperse when isolated as a solid. Therefore, it is preferable that the inorganic fine particles are mixed with the thermoplastic resin in a state dispersed in a solution to form a stable dispersion. As a preferred method for producing the nanocomposite material,
[1] Inorganic particles are surface-treated in the presence of the surface treatment agent, the surface-treated inorganic fine particles are extracted into an organic solvent, and the extracted inorganic fine particles are extracted from the thermoplastic resin and the general formula (1). A method for producing a composite of inorganic fine particles and a thermoplastic resin by uniformly mixing with a compound represented by
[2] Inorganic fine particles and thermoplastic resin and the compound represented by the general formula (1) and other additives are uniformly mixed or mixed using a solvent capable of uniformly dispersing or dissolving the inorganic fine particles and the thermoplastic resin. A method for producing a composite is mentioned.

上記[1]の方法によって無機微粒子と熱可塑性樹脂の複合物を製造する場合には、有機溶媒としてトルエン、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、メトキシベンゼン等の非水溶性の溶媒が用いられる。微粒子の有機溶剤への抽出に用いられる表面処理剤と前記熱可塑性樹脂は同種のものであっても異種のものであってもよいが、好ましく用いられる表面処理剤については、前述<表面処理剤>の欄で述べたものが挙げられる。
有機溶媒中に抽出された無機微粒子と熱可塑性樹脂を混合する際に、前記一般式(1)で表される化合物も添加し、さらに可塑化剤、離型剤、あるいは別種のポリマー等の添加剤を必要に応じて添加してもよい。
In the case of producing a composite of inorganic fine particles and a thermoplastic resin by the method of [1] above, water-insoluble such as toluene, ethyl acetate, methyl isobutyl ketone, chloroform, dichloroethane, dichloroethane, chlorobenzene, methoxybenzene and the like as an organic solvent. These solvents are used. The surface treatment agent used for extraction of the fine particles into the organic solvent and the thermoplastic resin may be the same or different, but the surface treatment agent preferably used is described above Those described in the column of> are mentioned.
When mixing the inorganic fine particles extracted into the organic solvent and the thermoplastic resin, the compound represented by the general formula (1) is also added, and further, a plasticizer, a release agent, or another kind of polymer is added. You may add an agent as needed.

上記[2]の方法を採用する場合は、溶剤として、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシー2−プロパノール、tert−ブタノール、酢酸、プロピオン酸等の親水的な極性溶媒の単独または混合溶媒、あるいはクロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、クロロベンゼン、メトキシベンゼン等の非水溶性溶媒と上記極性溶媒との混合溶媒が好ましく用いられる。この際、前述の熱可塑性樹脂とは別に分散剤、可塑化剤、離型剤、あるいは別種のポリマーを必要に応じて添加してもよい。水/メタノールに分散された微粒子を用いる際には、水/メタノールより高沸点で熱可塑性樹脂を溶解する親水的な溶媒を添加した後、水/メタノールを濃縮留去することによって、微粒子の分散液を極性有機溶媒に置換した後、樹脂と混合することが好ましい。このとき、前記表面処理剤を添加してもよい。   When the method [2] is employed, dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, benzyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol monomethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, tert-butanol, acetic acid, propionic acid are used as the solvent. A hydrophilic polar solvent such as a single solvent or a mixed solvent, or a mixed solvent of a water-insoluble solvent such as chloroform, dichloroethane, dichloromethane, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, chlorobenzene, methoxybenzene and the above polar solvent. Preferably used. In this case, a dispersant, a plasticizer, a mold release agent, or another type of polymer may be added as necessary in addition to the above-described thermoplastic resin. When using fine particles dispersed in water / methanol, after adding a hydrophilic solvent which has a higher boiling point than water / methanol and dissolves the thermoplastic resin, the water / methanol is concentrated and distilled to disperse the fine particles. After replacing the liquid with a polar organic solvent, it is preferable to mix with the resin. At this time, the surface treatment agent may be added.

以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

[微粒子分散液の調製]
(1)酸化ジルコニウム微粒子の合成
50g/Lの濃度のオキシ塩化ジルコニウム溶液を48%水酸化ナトリウム水溶液で中和し、水和ジルコニウム懸濁液を得た。この懸濁液をろ過した後、イオン交換水で洗浄し、水和ジルコニウムケーキを得た。このケーキを、イオン交換水で溶媒として酸化ジルコニウム換算で濃度15質量%に調整して、オートクレーブに入れ、圧力150気圧、150℃で24時間水熱処理して酸化ジルコニウム微粒子懸濁液を得た。TEMより数平均粒子サイズが5nmの酸化ジルコニウム微粒子の生成を確認した。微粒子の屈折率は2.1であった。
[Preparation of fine particle dispersion]
(1) Synthesis of zirconium oxide fine particles A zirconium oxychloride solution having a concentration of 50 g / L was neutralized with a 48% aqueous sodium hydroxide solution to obtain a hydrated zirconium suspension. The suspension was filtered and then washed with ion exchanged water to obtain a hydrated zirconium cake. This cake was adjusted to a concentration of 15% by mass in terms of zirconium oxide using ion-exchanged water as a solvent, placed in an autoclave, and hydrothermally treated at 150 ° C. and 150 ° C. for 24 hours to obtain a zirconium oxide fine particle suspension. Formation of zirconium oxide fine particles having a number average particle size of 5 nm was confirmed by TEM. The refractive index of the fine particles was 2.1.

(2)酸化ジルコニウムジメチルアセトアミド分散液の調製
前記(1)で調製した酸化ジルコニウム微粒子懸濁液(濃度15質量%)500gに500gのN,N’−ジメチルアセトアミドを加え約500g以下になるまで減圧濃縮して溶媒置換を行った後、N,N’−ジメチルアセトアミドの添加で濃度調整をすることによって15質量%の酸化ジルコニウムジメチルアセトアミド分散液を得た。
(2) Preparation of Zirconium Oxide Dimethylacetamide Dispersion Add 500 g of N, N′-dimethylacetamide to 500 g of the zirconium oxide fine particle suspension (concentration: 15% by mass) prepared in (1) above, and reduce the pressure to about 500 g or less. After concentration and solvent replacement, the concentration was adjusted by adding N, N′-dimethylacetamide to obtain a 15 mass% zirconium oxide dimethylacetamide dispersion.

[熱可塑性樹脂の合成]
熱可塑性樹脂Q−1の合成
tert−ブチルアクリレート2.1g、2−ブロモプロピオン酸tert−ブチルエステル0.72g、臭化銅(I)0.46g、N,N,N’,N’,N”,N” −ペンタメチルジエチレンテトラミン0.56g、メチルエチルケトン9mlからなる混合液を調製し、窒素置換した。油浴温度80℃で1時間攪拌し、スチレン136.2gを窒素気流下添加した。油浴温度90℃で16時間攪拌し、室温に戻してから酢酸エチル100ml、アルミナ30gを加え30分攪拌した。この反応液をろ過し、濾液を過剰のメタノールに滴下した。生じた沈殿を濾取、メタノール洗浄、乾燥し、樹脂を61g得た。この樹脂をトルエン300mlに溶解し、p−トルエンスルホン酸一水和物6gを添加し、3時間加熱還流した。この反応液を過剰のメタノールに滴下した。生じた沈殿を濾取、メタノール洗浄、乾燥し、表1に示すブロック共重合体Q−1を55g得た。GPCで測定した該樹脂の数平均分子量は32000、重量平均分子量は35000であった。またアッベ屈折計で測定した該樹脂の屈折率は1.59であった。
[Synthesis of thermoplastic resin]
Synthesis of thermoplastic resin Q-1
2.1 g of tert-butyl acrylate, 0.72 g of 2-bromopropionic acid tert-butyl ester, 0.46 g of copper (I) bromide, N, N, N ′, N ′, N ″, N ″ -pentamethyldiethylene A liquid mixture consisting of 0.56 g of tetramine and 9 ml of methyl ethyl ketone was prepared and purged with nitrogen. The mixture was stirred for 1 hour at an oil bath temperature of 80 ° C., and 136.2 g of styrene was added under a nitrogen stream. The mixture was stirred at an oil bath temperature of 90 ° C. for 16 hours, and after returning to room temperature, 100 ml of ethyl acetate and 30 g of alumina were added and stirred for 30 minutes. The reaction solution was filtered, and the filtrate was added dropwise to excess methanol. The resulting precipitate was collected by filtration, washed with methanol, and dried to obtain 61 g of resin. This resin was dissolved in 300 ml of toluene, 6 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added, and the mixture was heated to reflux for 3 hours. The reaction solution was added dropwise to excess methanol. The resulting precipitate was collected by filtration, washed with methanol, and dried to obtain 55 g of a block copolymer Q-1 shown in Table 1. The number average molecular weight of the resin measured by GPC was 32,000, and the weight average molecular weight was 35,000. The refractive index of the resin measured with an Abbe refractometer was 1.59.

[ナノコンポジット材料の溶液の生成]
前記酸化ジルコニウムジメチルアセトアミド分散液に熱可塑性樹脂Q−1、化合物PL−1、および表面処理剤(4−プロピル安息香酸)を質量比が、ZrO固形分/PL−1/4−プロピル安息香酸安息香酸=41.7/8.3/8.3となるように添加して均一に攪拌混合した後、加熱減圧下ジメチルアセトアミド溶媒を濃縮した。この濃縮溶液をナノコンポジット材料の樹脂溶液として、前述したインクジェット式ヘッドによりレンズを形成した。
なお、インクジェットにより液滴を形成する際に、樹脂溶液の前処理として、伝熱乾燥方式・内部発熱乾燥方式・非加熱乾燥方式など各種の乾燥方法が適用可能である。具体的には、箱形乾燥・トンネルおよびバンド乾燥、回転乾燥、通気回転乾燥、溝型攪拌乾燥、流動層乾燥、噴霧乾燥層装置、気流乾燥、真空凍結乾燥、真空乾燥、赤外線乾燥、内部発熱乾燥、円筒乾燥装置、等を施しておいてもよい。また、上記乾燥方式を2つ以上組み合わせても良い。
[Production of nanocomposite solution]
The mass ratio of the thermoplastic resin Q-1, compound PL-1, and surface treatment agent (4-propylbenzoic acid) to the zirconium oxide dimethylacetamide dispersion is ZrO 2 solid content / PL-1 / 4-propylbenzoic acid. After adding benzoic acid = 41.7 / 8.3 / 8.3 and stirring and mixing uniformly, the dimethylacetamide solvent was concentrated under heating and reduced pressure. Using this concentrated solution as a resin solution of the nanocomposite material, a lens was formed by the ink jet head described above.
In addition, when forming droplets by inkjet, various drying methods such as a heat transfer drying method, an internal heat generation drying method, and a non-heating drying method can be applied as a pretreatment of the resin solution. Specifically, box drying, tunnel and band drying, rotary drying, aeration rotary drying, grooved stirring drying, fluidized bed drying, spray drying layer equipment, airflow drying, vacuum freeze drying, vacuum drying, infrared drying, internal heat generation You may give drying, a cylindrical drying apparatus, etc. Two or more of the above drying methods may be combined.

また、上記インクジェットによりレンズを造形する前に材料を濃縮する場合、噴霧乾燥時の液体粘度としては300cP以下が好ましく、より好ましくは100cP以下、さらに好ましくは50cP以下である(液粘度は溶液の濃度により調整可能)。   When the material is concentrated before forming the lens by the inkjet, the liquid viscosity at the time of spray drying is preferably 300 cP or less, more preferably 100 cP or less, further preferably 50 cP or less (the liquid viscosity is the concentration of the solution Can be adjusted by).

樹脂溶液の乾燥収縮率90%、ノズルからの出射サイクル20回/秒、ノズル数20個として、直径φ5mm、厚み1mmのレンズを成形した。
液滴のサイズを直径0.1mmとすることで、最短で15.6分で成形を完了させることができた。
A lens having a diameter of 5 mm and a thickness of 1 mm was molded using a resin solution having a drying shrinkage ratio of 90%, an ejection cycle from the nozzle of 20 times / second, and 20 nozzles.
By setting the droplet size to a diameter of 0.1 mm, molding could be completed in 15.6 minutes at the shortest.

以上のように、本発明の光学部材の製造方法では、屈折率の大きいナノコンポジット材料を用いて高品質の光学材料を、任意の形状、任意の光学特性として短時間で製造できるので、例えば携帯型のカメラや、DVD,CD,MOドライブのような光情報記録機器などに利用可能な小型のレンズなどの光学部材を製造する際に極めて利用価値が高い。   As described above, in the method for manufacturing an optical member of the present invention, a high-quality optical material can be manufactured in a short time as an arbitrary shape and arbitrary optical characteristics using a nanocomposite material having a large refractive index. When manufacturing optical members such as small lenses that can be used in optical information recording devices such as type cameras, DVDs, CDs, and MO drives, they are extremely useful.

本発明に係る光学部材の製造装置を表す概略の構成図である。It is a schematic block diagram showing the manufacturing apparatus of the optical member which concerns on this invention. 成形基板の平面図である。It is a top view of a shaping | molding board | substrate. ノズルからの液滴の吐出状況を(a),(b),(c)で表した吐出ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the discharge head which represented the discharge condition of the droplet from a nozzle by (a), (b), (c). 本発明に係る製造方法の手順を説明したフローチャートである。It is the flowchart explaining the procedure of the manufacturing method which concerns on this invention. 形状データに基づいて得られる積層高さ別の吐出領域を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the discharge area according to lamination | stacking height obtained based on shape data. 光学部材の造形過程を(a)〜(e)で表した製造工程図である。It is a manufacturing-process figure which represented the modeling process of the optical member by (a)-(e). 複数種の樹脂溶液を吐出する吐出ヘッドの一構成例(a)と、屈折率分布を有するレンズ(b)とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one structural example (a) of the discharge head which discharges multiple types of resin solutions, and the lens (b) which has refractive index distribution. 半割光学部材同士を貼り合わせて得られる光学部材の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the optical member obtained by bonding together half-split optical members. サーマルラピッドアニール処理を施す照射手段の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the irradiation means to perform a thermal rapid annealing process. サーマルラピッドアニール処理にて微小凹凸が除去されて平滑化される光学部材表面の説明図である。It is explanatory drawing of the optical member surface by which a micro unevenness | corrugation is removed and smooth | blunted by a thermal rapid annealing process. 造形された光学部材表面の熱プレスによる追加調整の製造工程図(a),(b),(c)である。It is manufacturing process figure (a), (b), (c) of the additional adjustment by the hot press of the shape | molded optical member surface. ガラス体を用い嵩上げされて形成される光学部材の断面図(a),(b)である。It is sectional drawing (a), (b) of the optical member formed by raising using a glass body. 相対移動手段を備えた光学部材の製造装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the manufacturing apparatus of the optical member provided with the relative movement means. UVランプが設けられた吐出ヘッドによる製造工程図(a),(b)である。It is manufacturing process figure (a), (b) by the discharge head provided with UV lamp. 底面のみが金型で成形される光学部材の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the optical member by which only a bottom face is shape | molded with a metal mold | die.

符号の説明Explanation of symbols

11 凸レンズ(光学部材)
11A 1つの光学部材
13 成形基板
15 ノズル
17 吐出ヘッド
21 制御部
31 成形基板の回転中心
33 成形基板の回転中心を通る直線
35 吐出点
37 高さ測定手段
39 加圧室
41 圧電素子
51 液滴
53 底面
81 球面レンズ状のガラス体
83 熱可塑性樹脂
91 相対移動手段
100 光学部材の製造装置
11 Convex lens (optical member)
11A One optical member 13 Molded substrate 15 Nozzle 17 Discharge head 21 Control unit 31 Rotation center of molded substrate 33 Straight line passing through the rotation center of molded substrate 35 Discharge point 37 Height measuring means 39 Pressurizing chamber 41 Piezoelectric element 51 Droplet 53 Bottom surface 81 Spherical lens-shaped glass body 83 Thermoplastic resin 91 Relative moving means 100 Optical member manufacturing apparatus

Claims (22)

光学部材の形状データに基づいて、熱可塑性樹脂の溶液を液滴として吐出し成形基板上で固化させ、前記光学部材を造形する光学部材の製造方法であって、
前記形状データを参照して、成形基板の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を複数回繰り返すことで、透明な前記熱可塑性樹脂を前記成形基板上に積層し、該積層完了後に前記成形基板から前記光学部材を分離することを特徴とする光学部材の製造方法。
Based on the optical member shape data, a thermoplastic resin solution is discharged as droplets and solidified on a molded substrate.
With reference to the shape data, the transparent thermoplastic resin is obtained by repeating the process of discharging the droplets to different positions on the molded substrate until they reach a predetermined height and solidifying by drying a plurality of times. A method for producing an optical member, comprising: laminating on the molded substrate, and separating the optical member from the molded substrate after completion of the lamination.
請求項1記載の光学部材の製造方法であって、
前記液滴が前記基板上に着弾して積層した高さを計測し、該測定高さが前記光学部材の形状データに応じた高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 1, Comprising:
A step of measuring the height at which the droplets land on the substrate and stacking the droplets, discharging the droplets until the measured height is a height corresponding to the shape data of the optical member, and solidifying by drying The manufacturing method of the optical member which repeats.
請求項1または請求項2記載の光学部材の製造方法であって、
前記液滴の吐出は、前記光学部材を前記成形基板に対して平行な方向にスライスした各断層を、前記成形基板上で最下層から順次積層するように実施することを特徴とする請求項1または請求項2記載の光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 1 or 2,
2. The liquid droplet ejection is performed such that each slice obtained by slicing the optical member in a direction parallel to the molding substrate is sequentially stacked on the molding substrate from the lowest layer. Or the manufacturing method of the optical member of Claim 2.
請求項2記載の光学部材の製造方法であって、
前記高さ計測は、レーザ光の位相差を利用して測定する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 2,
The height measurement is a method of manufacturing an optical member that uses a phase difference of laser light to measure.
請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記液滴は、ノズルから液滴を吐出するインクジェット式ヘッドにより生成する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 4,
The method for producing an optical member, wherein the droplet is generated by an ink jet head that discharges the droplet from a nozzle.
請求項5記載の光学部材の製造方法であって、
前記インクジェット式ヘッドが、ノズルと、該ノズルに連通する加圧室と、該加圧室に配された加圧用の圧電素子とを備え、前記圧電素子への電圧印加により前記加圧室内を加圧することで、前記熱可塑性樹脂の溶液を液滴として前記ノズルから吐出させる光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 5,
The ink jet head includes a nozzle, a pressurizing chamber communicating with the nozzle, and a pressurizing piezoelectric element disposed in the pressurizing chamber, and the pressurizing chamber is applied by applying a voltage to the piezoelectric element. A method for producing an optical member, wherein the thermoplastic resin solution is ejected as droplets from the nozzle by pressing.
請求項5記載の光学部材の製造方法であって、
前記インクジェット式ヘッドが、ノズルと、該ノズルに連通する流路と、該流路の一部に配された加熱手段とを備え、前記加熱手段からの熱供給によって前記流路に気泡を発生させ、前記熱可塑性樹脂の溶液を液滴として前記ノズルから吐出する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 5,
The inkjet head includes a nozzle, a flow path communicating with the nozzle, and a heating unit disposed in a part of the flow path, and generates bubbles in the flow path by supplying heat from the heating unit. A method for producing an optical member, wherein the solution of the thermoplastic resin is ejected as droplets from the nozzle.
請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記溶液の液滴の直径が0.005mm以上、0.1mm以下である光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 7,
A method for producing an optical member, wherein the droplet of the solution has a diameter of 0.005 mm or more and 0.1 mm or less.
請求項1〜請求項8のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記造形された光学部材に対してラピッドサーマルアニール処理を行い、前記光学部材表面をレベリングする光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 8,
A method of manufacturing an optical member, which performs a rapid thermal annealing process on the shaped optical member and leveles the surface of the optical member.
請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
予め用意した球面レンズ状の透明体に、透明な前記熱可塑性樹脂を積層する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 9,
A method for producing an optical member, in which a transparent thermoplastic resin is laminated on a spherical lens-shaped transparent body prepared in advance.
請求項10記載の光学部材の製造方法であって、
前記球面レンズ状の透明体の上に、前記熱可塑性樹脂の溶液により非球面表面層を形成する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 10,
A method of manufacturing an optical member, wherein an aspheric surface layer is formed on the spherical lens-shaped transparent body with a solution of the thermoplastic resin.
請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
底面を平面状に形成した2つの前記光学部材の底面同士を接合し、1つの光学部材を形成する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 11,
A method of manufacturing an optical member, wherein the bottom surfaces of two optical members each having a flat bottom surface are joined together to form one optical member.
請求項1〜請求項12のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記液滴の吐出を真空中、二酸化炭素雰囲気中、窒素雰囲気中、のいずれかで行う光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 12,
A method for manufacturing an optical member, wherein the droplets are discharged in a vacuum, in a carbon dioxide atmosphere, or in a nitrogen atmosphere.
請求項1〜請求項13のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂は、透明熱可塑性樹脂に粒径が20nm以下の微粒子を含有させたナノコンポジット材料である光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 13,
The said thermoplastic resin is a manufacturing method of the optical member which is a nanocomposite material which made the transparent thermoplastic resin contain the microparticles | fine-particles with a particle size of 20 nm or less.
請求項1〜請求項14のいずれか1項記載の光学部材の製造方法であって、
前記光学部材がレンズである光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to any one of claims 1 to 14,
The manufacturing method of the optical member whose said optical member is a lens.
請求項15記載の光学部材の製造方法であって、
前記微粒子の含有率が異なる複数種の樹脂溶液を、レンズの径方向、厚み方向の少なくともいずれかの方向に対応して所定の割合で混合させて前記レンズを形成することで、前記レンズの径方向、厚み方向の少なくともいずれかの方向に対して屈折率分布を付与する光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 15,
A plurality of types of resin solutions having different fine particle contents are mixed at a predetermined ratio corresponding to at least one of a radial direction and a thickness direction of the lens to form the lens, thereby forming the lens diameter. The manufacturing method of the optical member which provides refractive index distribution with respect to at least any one of a direction and a thickness direction.
請求項15記載の光学部材の製造方法であって、
ノズルから吐出される前記樹脂溶液の液滴を、回転駆動された前記成形基板の所定位置に着弾させ、前記レンズを前記成形基板上に造形する場合に、
造形途中の前記レンズの高さ情報を検出し、
前記高さ情報に基づいて前記ノズルの高さ位置から前記液滴の着弾予定位置までの到達時間を求め、
前記成形基板が前記到達時間回転した後の前記着弾予定位置からの着弾位置のずれ量を求め、
該ずれ量をキャンセルするように前記ノズルからの液滴の吐出タイミングを補正し、前記液滴の着弾位置を前記所定位置に一致させる光学部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the optical member according to claim 15,
When the droplet of the resin solution discharged from the nozzle is landed on a predetermined position of the rotationally driven molded substrate, and the lens is formed on the molded substrate,
Detect the height information of the lens in the middle of modeling,
Obtaining the arrival time from the height position of the nozzle to the expected landing position of the droplet based on the height information,
Obtain the amount of deviation of the landing position from the expected landing position after the molded substrate has rotated the arrival time,
A method for manufacturing an optical member, wherein the ejection timing of droplets from the nozzle is corrected so as to cancel the deviation amount, and the landing position of the droplets is made coincident with the predetermined position.
光学部材の形状データに基づいて、熱可塑性樹脂の溶液を液滴として吐出し、乾燥により固化させ、前記光学部材を造形する光学部材の製造装置であって、
前記光学部材が形成される成形基板と、
前記熱可塑性樹脂の溶液の液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルが搭載され前記成形基板に対面して移動自在な吐出ヘッドと、
前記形状データを参照して、前記成形基板平面上の異なる位置に対し、それぞれ所定の高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を複数回繰り返す制御部と、
を備えた光学部材の製造装置。
Based on the shape data of the optical member, a thermoplastic resin solution is ejected as droplets, solidified by drying, and an optical member manufacturing apparatus for shaping the optical member,
A molded substrate on which the optical member is formed;
A nozzle for discharging droplets of the thermoplastic resin solution;
An ejection head that is mounted with the nozzle and is movable facing the molding substrate;
With reference to the shape data, a controller that repeatedly discharges the liquid droplets to different positions on the molding substrate plane until they reach a predetermined height and solidifies by drying a plurality of times, and
An optical member manufacturing apparatus comprising:
請求項18記載の光学部材の製造装置であって、
前記成形基板が回転自在に支持され、
前記吐出ヘッドの吐出点が少なくとも前記成形基板の回転中心を通る直線に沿って移動自在な光学部材の製造装置。
The apparatus for manufacturing an optical member according to claim 18,
The molded substrate is rotatably supported,
An apparatus for manufacturing an optical member, wherein a discharge point of the discharge head is movable along a straight line passing through at least the rotation center of the molded substrate.
請求項18又は請求項19記載の光学部材の製造装置であって、
前記成形基板と前記吐出ヘッドとを任意方向に相対移動させる相対移動手段を備えた光学部材の製造装置。
The optical member manufacturing apparatus according to claim 18 or 19,
An apparatus for manufacturing an optical member, comprising: a relative movement unit that relatively moves the molded substrate and the ejection head in an arbitrary direction.
請求項18〜請求項20のいずれか1項記載の光学部材の製造装置であって、
前記ノズルから吐出された液滴が前記成形基板上に着弾して積層した高さを計測する高さ測定手段を備え、
前記制御部が、前記計測した高さが前記光学部材の形状データに応じた高さになるまで前記液滴を吐出し、乾燥により固化させる工程を繰り返す光学部材の製造装置。
An apparatus for manufacturing an optical member according to any one of claims 18 to 20,
A height measuring means for measuring the height at which the liquid droplets ejected from the nozzle landed and laminated on the molded substrate;
An apparatus for manufacturing an optical member, wherein the controller repeats a step of discharging the droplets and solidifying them by drying until the measured height reaches a height corresponding to the shape data of the optical member.
請求項1〜請求項15のいずれか1項記載の光学部材の製造方法により形成された光学部材。   The optical member formed by the manufacturing method of the optical member of any one of Claims 1-15.
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