JP2001288289A

JP2001288289A - コーティング膜の硬化方法およびこれを用いたプラスチックレンズの製造方法

Info

Publication number: JP2001288289A
Application number: JP2000102542A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hosoda; 隆志細田; Keisuke Takada; 敬介高田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチックレンズにコーティング膜を形成
する際、加熱や紫外線での硬化がされているが、熱の場
合、硬化に時間がかかり、不良の発生やエネルギーの消
費が課題となっている。【解決手段】コーティング膜を電子ビームにより硬化
することにより短時間で硬化することが可能となり、不
良の発生防止やエネルギーの消費が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチックレンズ
の製造方法に関する。詳しくは、プラスチックレンズの
コーティング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックレンズは、高精度研削加工
技術や超精密切削加工技術の進歩により、従来までの球
面のレンズに加え、非球面(自由曲面)の形状を有するレ
ンズも一般的に製造されるようになってきた。プラスチ
ックレンズの中でも、眼鏡レンズにおいても、このよう
な切削・研削を行い、研磨によって製造されるため、以
降眼鏡レンズを例に挙げて説明していく。

【０００３】プラスチック眼鏡レンズの製造方法として
は、図３に示すように２枚のガラスモールド１を向き合
わせて、粘着テープ２等で保持し、キャビティを形成さ
せる。このキャビティ内に、レンズ原料を注入し、熱も
しくは光などのエネルギーで硬化させる。硬化後、ガラ
スモールドを剥離し、レンズ生地が完成する。レンズ生
地には、この成形の時点で凸面および凹面共にガラスモ
ールド面の転写によって光学的に仕上げられ、所望の度
数にあわせて成形されるフィニッシュレンズと凸面のみ
フィニッシュレンズと同様に光学的に仕上げられ、後に
受注等による所望の度数に合わせて凹面側を光学的に仕
上げるセミフィニッシュレンズがある。セミフィニッシ
ュレンズは、必要な凹面加工に合わせて、カーブジェネ
レータもしくはＮＣ制御されたバイト等によって研削も
しくは切削され、必要に応じて平滑処理(ファイニング)
が施される。この切削もしくは研削、平滑化(ファイニ
ング)された面を、研磨剤および研磨布を介在させた研
磨皿や柔軟性を有する研磨工具等を用いて研磨加工し、
鏡面化させ光学的に仕上げられる。

【０００４】その後、フィニッシュレンズも研磨された
セミフィニッシュレンズも、洗浄し、検査を行い、さら
に、レンズに所望に応じた色を付ける染色工程、プラス
チックレンズのキズ付易さをカバーするための硬化膜を
形成するハードコート処理工程、レンズの表面反射を低
減し透過率を向上させる反射防止膜の成膜工程などを行
って完成品として出荷される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプラスチック眼鏡レンズの製造方法には、いくつかの
問題がある。まず、ハードコート処理工程において、従
来のコーティング膜の硬化方法は、従来、熱や紫外線等
で硬化している場合が多い。これらの方法でコーティン
グする場合、有機ケイ素化合物を含むコーティング液を
比較的低温で硬化させるために必要な加水分解のためや
粘度をコントロールするために溶媒が必要であるが、こ
れらの溶媒となる有機溶剤による環境や人体への影響が
懸念される。また、硬化を開始、促進するために触媒、
開始剤等が必要となるがこれらの存在によりコーティン
グ液自体の反応による劣化も進めてしまい、液の管理が
大変となる。

【０００６】熱による硬化の場合、硬化のスピードが遅
く、硬化が完了するまでの間に異物の付着による不良が
発生しやすい。硬化姿勢にかかる熱もしくは熱風や重力
等により、膜の均一性が損なわれたり、レンズ自身が変
形してしまうと言った問題もある。また、長時間温度を
コントロールするために費やされるエネルギーも莫大に
なる。

【０００７】紫外線で硬化する場合には、コーティング
剤の種類が限定され、基材との密着性が得られ難く、屈
折率のコントロールが難しいため、膜剥がれや干渉縞の
発生があり、コーティング膜としての十分な性能が得ら
れないといった問題がある。

【０００８】一方、研磨工程において、研磨皿を用いる
研磨方法では、研磨皿の持つ面精度をレンズ凹面側に転
写させて、度数精度を得る。眼鏡レンズに要求される度
数は、何千万種類にもおよび研磨皿が研磨で形成するカ
ーブの形状の数だけ必要であり、その数は膨大である。
このため、研磨皿の作製、保管および管理が製造コスト
を上昇させる原因にもなっている。さらに、工程上同じ
度数のレンズを連続で流動することはなく、レンズの度
数に合わせて取り替える作業も面倒である。また、この
研磨方法では、球面レンズもしくは円柱レンズ(いわゆ
る乱視用眼鏡レンズ)しか加工できない。

【０００９】柔軟性を有する研磨工具で研磨する場合
は、レンズを切削もしくは研削、ファイニングして形成
した曲面に研磨工具を倣わせるために圧力を加えて研磨
する。レンズにかかる圧力が不均一になり、研磨量も不
均一になる。結果として形状精度が維持し難い問題があ
る。また、局所的に盛り上がりやへこみ部分を持つ曲面
やカーブのきつい球面の中心部と外周部では、研磨治具
のあたり方がむらになる。このため、形状精度に影響を
与え、さらに「だれ」と呼ばれる外観不良も発生する。

【００１０】また、摺動や回転を繰り返しかつランダム
に行うことにより全体を均一に鏡面化する必要があるた
め、加工時間がかかるという難点もある。さらに、研磨
の工程では、研磨剤や研磨パッドを介在させて研磨を行
うため、排水処理や廃棄物処理にもコストが多くかかっ
てしまう。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、プラスチックレンズのコーティング方法およびその
コーティング方法を用いて切削もしくは研削、ファイニ
ングされた加工面を被覆によって鏡面にし、光学的性質
を得る方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために、鋭意検討を行った結果、コーティング
膜の硬化を電子ビームの照射によって行うことが有効で
あることを知見した。また、電子ビームによるコーティ
ングの形成が、プラスチックレンズ表面を切削もしくは
研削、ファイニングして発生した微細な凹凸を被覆し、
鏡面化する方法に適用できることを知見した。

【００１３】従って、請求項１記載の発明は、プラスチ
ックレンズ表面に、コーティング膜を形成する工程にお
いて、当該コーティング膜を電子ビームによって硬化す
ることを特徴とするコーティング膜の硬化方法を提供す
る。

【００１４】請求項２記載の発明は、前記コーティング
膜の材料が、少なくとも当該プラスチックレンズ基材の
原料の一種を含むことを特徴とする請求項１記載のコー
ティング膜の硬化方法を提供する。

【００１５】請求項３記載の発明は、前記コーティング
膜の材料が、少なくとも一種の有機ケイ素化合物を含む
ことを特徴とする請求項１記載のコーティング膜の硬化
方法を提供する。

【００１６】請求項４記載の発明は、前記コーティング
膜の材料に金属酸化物を添加することを特徴とする請求
項１乃至３いずれかに記載のコーティング膜の硬化方法
を提供する。

【００１７】請求項５記載の発明は、前記コーティング
膜の材料に染料もしくは顔料等の着色物質を添加するこ
とを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のコーテ
ィング膜の硬化方法を提供する。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１乃至５い
ずれかに記載のコーティング膜の硬化方法を用いること
を特徴とするプラスチックレンズの製造方法。

【００１９】請求項７記載の発明は、切削もしくは研
削、平滑処理(ファイニング)によって所望の曲面に加工
したプラスチックレンズ表面に、前記コーティング膜を
形成し、該表面を鏡面化することを特徴とする請求項６
記載のプラスチックレンズの製造方法を提供する。

【００２０】本発明による方法では、プラスチックレン
ズ表面のコーティングが短時間に形成できるため、異物
等の付着による不良の発生を防ぎ、長時間の加熱等に使
用するエネルギーもかからずに処理することができる。

【００２１】電子ビームによる硬化では、反応開始剤や
触媒等の存在も必要なく、プラスチックレンズを形成し
ている原料も短時間で硬化できるため、プラスチックレ
ンズ原料の少なくとも１種を含むコーティングにより、
コーティング膜の密着性を確保することができる。ま
た、有機ケイ素化合物等のガラス状膜形成成分の硬化も
可能なため、無溶剤で加水分解すること無く堅さも十分
なコーティング膜を得ることができる。コーティング膜
に、金属酸化物を添加することで、屈折率を調整でき、
干渉縞の無いコーティングが可能となる。さらに、蒸着
などの手法で、金属酸化物の多層膜を形成し、反射防止
の性能を得る膜との密着性を確保することもできる。
染料や顔料といった着色可能な成分を添加することでい
かなるプラスチックレンズにも着色することも可能とな
る。

【００２２】一方、コーティング剤を電子ビームで硬化
させることにより、プラスチックレンズ表面を切削もし
くは研削、ファイニングにより加工された表面の形状を
崩すこと無く、光学的性能を持つ鏡面を得ることが可能
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は、下記の実施の形態に制限され
るものではない。

【００２４】コーティング膜を硬化するのに使用する電
子ビームについては、膜の種類によってさまざまであ
り、基材の黄変への影響もあるため、加速電圧は、０．
１ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下のいわゆる低エネルギー
電子ビームが好ましく、更には、１０ＫｅＶ以上１００
ＫｅＶが望ましい。

【００２５】コーティング膜の厚みは、膜の種類によっ
ても異なるが鏡面を得ること、膜の十分な硬化性を得る
ことが必要なために、１００μｍ以下が望ましい。更に
は望ましくは、膜の厚みを５０μｍ以下にすることによ
って、外観の良好な高硬化性のコーティング膜が得られ
る。

【００２６】プラスチックレンズ素材の例としては、ア
リルカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系
樹脂、チオウレタン系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、
エポキシ系樹脂、チオエポキシ系樹脂等が挙げられる。

【００２７】コーティング剤としては、有機ケイ素化合
物の中でも、加水分解可能なエポキシ基、メトキシ基、
エトキシ基などの官能基を含むシランカップリング剤た
とえば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
（ＧＴＳ）などを加水分解を行わず塗布した状態で電子
ビームを照射することにより、無溶剤で短時間での成膜
が可能である。

【００２８】添加する金属酸化物としては、ＳｉＯ₂、
ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂等があげられる。これらの少なくとも
１種類を混合することにより、レンズ基材と同じ屈折率
に調整することも可能である。

【００２９】顔料や、染料などの着色成分を添加するこ
とにより、コーティング膜を形成すると同時にレンズに
着色をすることが可能になる。

【００３０】また、レンズ表面の微細な凹凸を除去でき
ることから、製造工程中に発生する、不用意に当ててし
まったようなレンズ表面のキズも消去できるため、これ
まで不良になっていたレンズも、良品として再生可能と
なり、製造歩留まりが向上する。

【００３１】［実施例１］プラスチックレンズ用の原料
として使用されているチオール基を持つ化合物とイソシ
アネート基を持つ化合物を混合して重合させるレンズに
ついて、あらかじめ図３に示すような２枚のガラスモー
ルド１を所望の間隔に保持部材２によって保持されたキ
ャビティによって、セミフィニッシュレンズとして作成
しておいた。このレンズの凹面側をカーブジェネレータ
ーにて研削を行い所望の曲面を形成する。レンズ基材の
屈折率は１．６７であった。

【００３２】プラスチックレンズ基材５に形成された面
に、コーティング膜４として、原料であるチオール基を
持つ化合物とイソシアネート基を持つ化合物の混合液を
スピンコートにより塗布を行い、図１のように電子ビー
ム照射口６から５０ＫｅＶの加速電圧で電子ビーム７を
０．１秒間照射し、１０μｍの厚みのコーティング膜４
が得られた。この時、触媒は添加しなかった。その後、
所望の色に着色し、ハードコートを施し、最終的に反射
防止の膜を蒸着により形成した。

【００３３】これにより得られたレンズは、光学的性能
を有し、レンズとして支障の無いものであった。この表
面を拡大すると、プラスチックレンズ基材５の表面に形
成された切削もしくは研削、ファイニングによる凹凸３
がコーティング膜４によって埋められており、鏡面化さ
れていた。

【００３４】［比較例１］実施例１の電子ビームによる
硬化の条件を以下のように変更したところ、コーティン
グ膜は硬化できたが、レンズ自体が黄色に変色し、レン
ズとしての性能に支障が出た。電子ビームの加速電圧：５００ＫｅＶ照射時間：０．１秒［比較例２］実施例１のコーティング剤に熱硬化用の触
媒を添加し、温風炉に入れ、３０℃：３時間、６０℃：
３時間、１２０℃：２時間のパターンで加熱した。コー
ティング剤は硬化したが、均一の膜が得られず、光学的
性能が得られなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、プラスチックレ
ンズ表面のコーティングが短時間に形成でき、不良の発
生を防ぎ、エネルギーもかからずに処理することができ
る。また、プラスチックレンズを切削、研削もしくはフ
ァイニングすることにより創成された面を研磨すること
無く鏡面化し、光学的な性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子ビームによるコーティング膜の硬化を表
わす図。

【図２】切削もしくは研削、ファイニングした面への
コーティング拡大図。

【図３】プラスチック眼鏡レンズのキャビティを表わ
す図。

【符号の説明】

１ガラスモールド２保持用部材３切削もしくは研削、ファイニングによる凹凸４コーティング膜５プラスチックレンズ基材６電子ビーム照射口７電子ビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2K009 AA15 CC03 CC33 CC42 EE01 4D075 BB02X BB47Z CA47 CB04 DA06 DB31 DC30 EB42 EC02 EC11 EC17 4F006 AA37 AB39 AB54 AB74 BA02 CA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックレンズ表面に、コーティング
膜を形成する工程において、当該コーティング膜を電子
ビームによって硬化することを特徴とするコーティング
膜の硬化方法。
【請求項２】前記コーティング膜の材料が、少なくとも
当該プラスチックレンズ基材の原料の一種を含むことを
特徴とする請求項１記載のコーティング膜の硬化方法。
【請求項３】前記コーティング膜の材料が、少なくとも
一種の有機ケイ素化合物を含むことを特徴とする請求項
１記載のコーティング膜の硬化方法。
【請求項４】前記コーティング膜の材料に金属酸化物を
添加することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記
載のコーティング膜の硬化方法。
【請求項５】前記コーティング膜の材料に染料もしくは
顔料等の着色物質を添加することを特徴とする請求項１
乃至４いずれかに記載のコーティング膜の硬化方法。
【請求項６】請求項１乃至５いずれかに記載のコーティ
ング膜の硬化方法を用いることを特徴とするプラスチッ
クレンズの製造方法。
【請求項７】切削もしくは研削、平滑処理(ファイニン
グ)によって所望の曲面に加工したプラスチックレンズ
表面に、前記コーティング膜を形成し、該表面を鏡面化
することを特徴とする請求項６記載のプラスチックレン
ズの製造方法。