专利名称：光学部件用树脂组合物及光学部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学部件用树脂组合物及光学部件。更具体而言，涉及一种光学拾波器(optical pickup devices)等的光学系统封装(optical housings)的成型原料适用的光学部件用树脂组合物，及使之成型为一种光轴偏差小的光学部件。
背景技术：
从来，信息在光盘(密纹光盘、数字多用光盘等)的记录面上记录或再生之际，照射光束用的光学拾波器、激光打印机、复印机，特别是高速采色复印机的光学系统封装，一直在用铝、锌等金属模铸来制造。可是，近年减轻这类器械重量的要求在提高，正在研究向合成树脂制品转换。例如，特开平10-293940中建议，采用一种含聚亚芳基硫和无机填充剂、导热率高的树脂组合物作成型原料制成一种耐热性、尺寸稳定性等优良，且能抑制光轴偏差的光学拾波器用保持容器。
但是，由于此类光盘的记录容量增大，且还要用在可写入的可记录密纹光盘(CD-R)和可重写密纹光盘(CD-RW)、数字光盘一随机存取存储器(DVD-RAM)等中记录，就要求在提高记录密度的同时进一步提高照射激光的输出，光学拾波器多在更高温度，例如50℃以上，特别在70℃以上使用。在这么高的温度下，用过去的聚亚芳基硫树脂组合物形成的光学系统封装，由于随温度变化的光轴偏差大，就发生在光盘上记录或再生出现故障的问题。
因此，要求研制出一种用作光学拾波器等光学系统封装的成型原料，在比以往更高的温度范围，例如70-110℃，也能抑制光学系统光轴偏差加大的成形材料，以及一种由其成型而成的光学部件。
本发明的目的在于提供一种作为光学系统的光轴偏差随温度变化小的光学部件的成型原料使用价值高的树脂组合物，以及一种由该成型原料成型的光学部件。
本发明人为解决上述课题，反复研究，结果发现，通过使光学部件用树脂组合物的树脂成分的线膨胀系数的各向异性降低，就能够有效地达到上述目的。基于上述实践中的认识和经验完成本发明。
发明内容
就是说，本发明的要点如下〔1〕一种光学部件用树脂组合物，该组合物包含(A)树脂温度300℃、剪切速度1000sec-1的熔体粘度为50-350泊的聚亚芳基硫，(B)玻璃转化温度在180℃以上的非晶态树脂，(C)非纤维状无机填充剂，以及(D)纤维状无机填充剂，(A)成分与(B)成分合计占树脂组合物全体的体积百分率为30-70容量％，含(A)成分与(B)成分的质量比，(A)成分∶(B)成分＝65-95∶35-5，同时(D)成分占树脂组合物全体的体积百分率为3-25容量％。
〔2〕上述〔1〕的光学部件用树脂组合物，其中(B)成分是选自聚苯撑醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺及聚芳酯的一种或两种以上的非晶态树脂。
〔3〕上述〔1〕的光学部件用树脂组合物，其中(C)成分是二氧化硅或碳酸钙中的任一种，或者是它们的混合物。
〔4〕上述〔1〕的光学部件用树脂组合物，其中(D)成分是选自玻璃纤维、碳纤维及须状填充剂的一种或两种以上的纤维状无机填充剂。
〔5〕由上述〔1〕-〔4〕记载的光学部件用树脂组合物成型而成的光学部件。
〔6〕上述〔5〕的光学部件是光学拾波器、激光打印机或复印机的光学系统封装。
附图简单说明
图1实施例1中安装有成型光学拾波底盘的光学拾波器的侧断面略图
具体实施例方式
本发明的光学部件用树脂组合物包含(A)树脂温度300℃、剪切速度1000sec-1的熔体粘度为50-350泊的聚亚芳基硫、(B)玻璃转化温度在180℃以上的非晶态树脂、(C)非纤维状无机填充剂、以及(D)一种纤维状无机填充剂；(A)成分与(B)成分合计占树脂组合物全体的体积百分率为30-70容量％，含(A)成分与(B)成分的质量比，(A)成分∶(B)成分＝65-95∶35-5，同时(D)成分占树脂组合物全体的体积百分率为3-25容量％。以下，就组成此光学部件用树脂组合物的(A)成分一聚亚芳基硫、(B)成分—非晶态树脂、(C)成分—非纤维状无机填充剂以及(D)成分—纤维状无机填充剂做具体说明。
(A)成分聚亚芳基硫用作本发明树脂组合物(A)成分的聚亚芳基硫可以使用含有70mol％以上的下面通式〔1〕—Ar—S— 〔1〕〔式中Ar为芳撑基〕表示的重复单元的聚合物。因为此重复单元不足70mol％时，聚亚芳基硫的耐热性和机械强度不充分。而且，作为此芳撑基，可以举出苯撑基、联苯撑基、各种萘撑基，优选的是苯撑基(聚苯撑硫)。
合适的聚苯撑硫，可以举出含有70mol％以上的下面通式〔2〕 〔式中R1为卤原子、C1-6烷基、C1-6烷氧基、苯基、羧基、氨基或硝基，m为0-4的整数。同时，n是平均聚合度为10以上的自然数〕表示的重复单元的聚合物。作为C1-6烷基，可以举出甲基、乙基及各种丙基、丁基、戊基、己基，作为C1-6烷氧基，可以举出甲氧基、乙氧基以及各种丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基。
同时，此种聚苯撑硫优选是以对苯撑硫单元作为基本的重复单元，进而可含有间苯撑硫单元、邻苯撑硫单元、P，P’-二苯撑酮-硫单元、P，P’-二苯撑砜-硫单元、P，P’-联苯撑-硫单元、P，P’-二苯撑-醚硫单元、P，P’-二苯撑甲撑-硫单元、P，P’-二苯撑枯烯基-硫单元、各种萘基-硫单元等重复单元的聚合物。
此种聚亚芳基硫，可通过使通常的二卤芳族化合物与硫源在有机极性溶剂中起缩聚反应的方法来制造。而其聚合物链的形态既可实际上是直链的、没有支链和交联结构，也可在其制造中少量添加有3个官能团以上的单体而导入支链结构或交联结构。
而且，此种聚亚芳基硫，虽能使用具有上述各种结构的聚合物，但无论用哪一种聚合物时，其树脂温度300℃、剪切速度1000sec-1的熔体粘度必须为50-350泊。熔体粘度不足50泊时机械强度低，而超过350泊时该组合物成型时流动性下降而成形体的尺寸精度降低，从而导致光学系统的光轴偏差加大。这种聚亚芳基硫的熔体粘度，较优选为50-300泊，更优选为50-250泊。
(B)成分非晶态树脂用作本发明光学部件用组合物(B)成分的非晶态树脂的玻璃转化温度必须在180℃以上。如果其玻璃转化温度不足180℃时，由该组合物注塑成的光学部件从模型脱模时就有招致光学部件变形的危险。并且，如果该非晶态树脂的玻璃转化温度在约280℃(聚亚芳基硫的熔点)以下时，当配制树脂组合物之际就易于熔融混炼，这是更优选的。
另外，这种非晶态树脂，以结晶度低者为宜，可以使用不足20％，优选不足10％的。这种树脂的结晶度超过20％，其熔融和凝固时的体积变化加大，所以收缩率加大，将其用作为(B)成分的树脂组合物所形成的光学部件其尺寸精度因而降低。并且，这种非晶态树脂的组合物成型时的熔融粘度与聚亚芳基硫的熔融粘度大致相同时，分散性极好，这是优选的。
作为这种非晶态树脂的例子可以举出聚砜、聚苯撑醚、聚醚砜、改性聚苯撑醚、聚芳酯(Polyarylate)、聚醚酰亚胺，以及它们的混合物，其中的聚砜及聚苯撑醚是特别适用的。
(C)成分非纤维状无机填充剂用作本发明光学部件用组合物中(C)成分的非纤维状无机填充剂的例子可以举出绢云母、高岭土、云母、白土、膨润土、滑石粉、水合硅酸铝等硅酸盐，氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化铁等金属化合物，碳酸钙、碳酸镁、白云石等碳酸盐，硫酸钙、硫酸钡等硫酸盐，玻璃珠、陶瓷珠、氮化硼、碳化硅、磷酸钙、二氧化硅、石墨及炭黑等。这类非纤维状无机填充剂中的二氧化硅，具有能够使配混了它的光学部件用组合物的线膨胀和各向异性降低的优良特性，是特别优选的。
于是，这类非纤维状无机填充剂通常可用作树脂增强用的配混料。而且，当把这类非纤维状无机填充剂与上述(A)成分或(B)成分配混之际，最好事先用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂加以预处理，使所得树脂组合物的机械强度得以提高。
(D)成分纤维状无机填充剂用作本发明光学部件用组合物(D)成分的纤维状无机填充剂的例子可以举出玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、陶瓷纤维、石棉纤维、石膏纤维、金属纤维、钛酸钾须、氧化锌须、碳酸钙须、硅灰石、石棉等。这类纤维状无机填充剂中的玻璃纤维、碳纤维及须状填充剂是特别优选的。并且，在玻璃纤维的场合，其纤维直径优选5-20μm，在用须状填充剂的场合，特别优选的是氧化锌须。
其次，就上述各成分的配混比而言，(A)成分与(B)成分合计占树脂组合物全体的体积百分率，即〔(A)+(B)〕/〔树脂组合物〕为30-70容量％，含(A)成分与(B)成分的质量比，(A)成分∶(B)成分＝65-95∶35-5，而(C)成分占树脂组合物全体的体积百分率为5-67容量％，(D)成分占树脂组合物全体的体积百分率为3-25容量％。
此处，(A)成分与(B)成分合计占树脂组合物全体的体积百分率为30-70容量％是因为，当此树脂组合物的树脂成分-〔(A)+(B)〕成分的体积百分率不足30容量％时，就不能确保适于该树脂组合物成型的流动性；而当超出70容量％时，其成型所得的光学部件的光轴偏差就会加大。本发明光学部件用树脂组合物的树脂成分〔(A)+(B)〕成分，与填充剂成分〔(C)+(D)〕成分之比规定为体积百分率是因为，此两成分的比率和此树脂组合物成型所得光学部件的光轴偏差，不是与两成分的质量比，而是与体积比的相关性高。而且，此体积百分率是由(A)成分、(B)成分的质量除以各成分在25℃、大气压下的密度算出的值。
并且，含(A)成分与(B)成分的质量比的(A)成分∶(B)成分＝65-95∶35-5是因为，当(A)成分的分量不足65质量％时，树脂组合物的流动性降低，当(A)成分超过95质量％时，树脂组合物成型所得光学部件的光轴偏差就会加大。
还有，此树脂组合物的填充剂成分〔(C)+(D)〕成分占树脂组合物全体的体积百分率为70-30容量％。而其中，(D)成分的纤维状无机填充剂必须配混成占此树脂组合物全体的3-25容量％。此(D)成分的配混比，当不足树脂组合物全体体积百分率的3容量％时，该树脂组合物成型所得的光学部件的机械强度就不充分；而当此体积百分率超过25容量％时，该树脂组合物成型所得光学部件的光轴偏差就会加大。此光学部件的光轴偏差，例如基于光学拾波器的光学架构构成部件的热膨胀绝对值及其各向异性，由于各部件随温度变化的位置关系的偏差而导致激光光轴偏差的出现。所以，在此光学部件光轴偏差的抑制方面，重要的是使光学构架构成部件的热膨胀绝对值及其各向异性降低。
因此，根据如上观点，重要的是(D)成分的纤维状无机填充剂种类及其配混比的选定。例如，由于配混玻璃纤维的树脂组合物其线膨胀的各向异性较小，提高其配混比就易于获得机械强度优良的光学部件用树脂组合物，而配混碳纤维的树脂组合物其线膨胀的各向异性较大，最好使配混比在15容量％以内，以便抑制所得光学部件光轴偏差的加大。由于此碳纤维对树脂组合物的物性尤其是刚性的改善效果好，所以即使降低其配混比，也能够制成一种具有实用上十分优良的机械强度的能形成光学部件的树脂组合物。这样，如要决定(D)成分的配混比，把填充剂成分全体的配混比和(D)成分的配混比之差作为(C)成分的配混比，通过把(C)成分的配混比定在5～67容量％范围内，就可以决定。
再者，在本发明的光学部件用组合物中，除上述(A)-(D)成分之外，作为添加剂还可配混受阻酚、对苯二酚、亚磷酸酯等抗氧化剂或热稳定剂，间苯二酚、水杨酸酯、苯并三唑、二苯甲酮等紫外线吸收剂。而且，也可适量配混一般合成树脂用的抗静电剂、阻燃剂、成核剂、脱模剂、颜料等各种添加剂。
下面，就本发明光学部件用组合物的制造方法而言，用聚亚芳基硫等的混合或熔融混练常用的混合机和混炼机，通过把上述(A)-(D)成分及添加剂成分熔融混炼能够制得均相树脂组合物。并且，就所得树脂组合物成型为光学部件的方法而言，可以通过已知的注塑、挤塑、溶剂成型、压机成型、热成型等来成型。这些成型方法中，注塑法的生产率和注塑件的尺寸精度优良，所以优选。
这样成形所得的本发明的光学部件可以举出用于在CD、CD-R、CD-ROM、CD-RW、DVD、DVD-R、DVD-ROM、DVD-RAM等记录面上的信息记录或再生的光学拾波的光学系统封装，激光打印机、复印机的光学系统封装、底盘(chassis)等。这些本发明的光学部件，由于用上述树脂组合物来成型，这些部件即使在高于以往的环境温度，如有必要超过70℃的环境温度下，也能把激光的光轴偏差尽量控制在容许界限内。
实施例下面，用实施例对本发明做更具体的说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1-11、比较例1-3〔1〕作为各成分使用的材料(A)成分(a-1)聚苯撑硫〔东曹公司制；B100〕1)交联型2)熔体粘度〔300℃、1000sec-1〕100泊3)密度〔25℃、大气压〕1.35(a-2)聚苯撑硫〔Tohpren公司制；LR01〕1)线型
2)熔体粘度〔300℃、1000sec-1〕100泊3)密度〔25℃、大气压〕1.35(B)成分(b-1)聚苯撑醚〔三菱Engineering-Plastic公司制〕1)原料2，6-二甲基-1，4-苯撑醚2)玻璃转化温度220℃3)密度〔25℃、大气压〕1.06(b-2)聚砜〔帝人Amoco公司制；Udel P1700〕1)玻璃转化温度190℃2)密度〔25℃、大气压〕1.24(比较品)聚碳酸酯〔出光石油化学公司；Tarflon A2200〕1)玻璃转化温度150℃2)密度〔25℃、大气压〕1.20(C)成分(c-1)碳酸钙〔白石钙公司制；Whiton P30〕1)密度〔25℃、大气压〕2.75(c-2)二氧化硅〔电化学工业公司制；FB650〕1)密度〔25℃、大气压〕2.21(D)成分(d-1)玻璃纤维〔旭Fiber Glass公司制；JAFT591〕1)纤维直径10μm2)密度〔25℃、大气压〕2.55(d-2)碳纤维〔东邦Rayon公司制；HTA-C6-SRS〕1)纤维直径6μm2)密度〔25℃、大气压〕1.80〔2〕光学部件用树脂组合物的制造把上述〔1〕中所示的各成分，以示于表1及表2的配混比(质量比)干混后，用双螺杆挤塑机〔东芝机械公司制；TEM35〕在330℃熔融混炼，制得光学部件用树脂组合物的粒料。
这里所得的光学部件用树脂组合物中所含〔(A)+(B)〕树脂成分占树脂组合物全体的体积百分率、(A)成分(B)成分的质量比、以及〔(C)+(D)〕填充剂成分占树脂组合物全体的体积百分率，由上述原料成分的密度及配混比计算出的结果示于表1及表2。
〔3〕光学部件的制造上述〔2〕所得的光学部件用树脂组合物的粒料，通过50吨注塑机〔日本制铜所公司制〕作为成型机，在其模具温度140℃、注塑温度330℃的条件下，成型为密纹光盘用光学拾波底盘。
〔4〕光学部件的评价①成型性(尺寸精度)的评价对上述〔3〕成型的光学拾波底盘的变形大小进行目视视察，用下述评价标准评价其尺寸精度。
○几乎看不到变形×能看到变形，难以安装在光学拾波器上②光轴偏差的评价光学拾波底盘的评价，是把上述〔3〕所得的光学拾波底盘安装在图1所示光学拾波器上后进行的。
这个光学拾波器是在保持容器9内装有的光学拾波底盘6上保持固定着半导体激光光源1、半透明反射镜(half mirror)2、物镜3及受光部分5。于是，从半导体激光光源1输出的激光，通过半透明反射镜2及平行光管透镜4，由物镜3聚束在光盘7的记录面8上，使来自记录面8的反射光，通过物镜3、平行光管透镜4及半透明反射镜2，入射到受光部分5，得以获得信息信号以及聚焦误差信号等误差信号。还有，对误差信号，备有物镜3的位置调整机构。并且，这个光学拾波底盘6在保持容器9内装配成与传动轴联动，能够边移动边使激光的照射范围涉及光盘7的整个记录面8。
于是，用这个光学拾波器的密纹光盘光轴偏差(角度)的测定是，先把半透明反射镜面2水平固定，在23℃下激光照射，测出其反射角；接着，升温到80℃保持10分钟后，再次照射激光，测出其反射角。然后把80℃的反射角和23℃的反射角的差数作为光轴偏差(角度，分)。再者，此反射角的测定用备有无接触角度测定机构的测定装置进行。此测定机构的分辨能力为0.08分。
③在数字通用光盘上记录的实机评价上述〔4〕的光学拾波器上放置数字通用光盘，使该光学拾波器的曝光温度为70℃，对用激光的数字通用光盘的记录再生做出实机评价。此处的评价标准如下。
○能够准确再生×不能再生这些光学部件的评价结果示于表1及表2表1
表2
按照本发明，能够提供一种光学系统的光轴偏差随温度变化小、作为光学部件的成型原料使用价值高的树脂组合物，以及由该成型原料成型的光轴偏差小的光学部件。
权利要求
1.一种光学部件用树脂组合物，该组合物包含(A)树脂温度300℃、剪切速度1000sec-1的熔体粘度为50-350泊的聚亚芳基硫，(B)玻璃转化温度在180℃以上的非晶态树脂，(C)非纤维状无机填充剂，以及(D)纤维状无机填充剂，(A)成分与(B)成分合计占树脂组合物全体的体积百分率为30-70容量％，(A)成分与(B)成分的含量质量比，(A)成分∶(B)成分＝65-95∶35-5，同时(D)成分占树脂组合物全体的体积百分率为3-25容量％。
2.按照权利要求1的光学部件用树脂组合物，其中(B)成分是选自聚苯撑醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺及聚芳酯的一种或两种以上的非晶态树脂。
3.按照权利要求1的光学部件用树脂组合物，其中(C)成分是二氧化硅或碳酸钙中的任一种，或者是它们的混合物。
4.按照权利要求1的光学部件用树脂组合物，其中(D)成分是选自玻璃纤维、碳纤维及须状填充剂的一种或两种以上的纤维状无机填充剂。
5.由权利要求1-4任一项的光学部件用树脂组合物成型而成的光学部件。
6.按照权利要求5的光学部件是光学拾波器、激光打印机或复印机的光学系统封装。
7.按照权利要求5的光学部件是光学拾波底盘。
全文摘要
一种光学部件用树脂组合物及由其成型的光学部件。该组合物的随温度变化的光学系统光轴偏差小，用作光学部件的成型原料，使用价值高。该组合物包含(A)聚亚芳基硫、(B)非晶态树脂，(C)非纤维状无机填充剂、以及(D)纤维状无机填充剂。(A)成分与(B)成分合计占树脂组合物全体的体积百分率为30－70容量％，(A)成分与(B)成分的含量质量比为0.65－0.95∶0.35－0.05，且(D)成分占树脂组合物全体的体积百分率为3－25容量％。
文档编号G11B7/12GK1585803SQ0281081
公开日2005年2月23日 申请日期2002年5月24日 优先权日2001年5月29日
发明者奥山一广 申请人:出光兴产株式会社