JP2005296752A - 光重合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
例えば、フォトクロミック性を有するコーティング剤をワーク表面に塗布した後に、光照射で硬化させる場合に、遠心力で飛散したコーティング剤でカバー部材の内周面が汚れてしまうことを防止するととともに、光照射による硬化を速やかに行うことができる光重合装置を提供する。
【解決手段】
スピンコートを行う光重合装置２において、ワークＷの上面を覆うように装着されるカバー部材９を断面略凸状に構成することにより、このカバー部材９の上方部に第１の部屋１８を、このカバー部材９の下方部に第２の部屋２０をそれぞれ形成し、カバー部材９またはベース４を軸方向に相対的に移動させることにより、ワーク保持回転部６をカバー部材９の第２の部屋内に位置させ、この状態で前記ワーク保持回転部６を回転させるとともに、カバー部材９またはベース４を軸方向に相対的に移動させることにより、ワーク保持回転部６をカバー部材９の第１の部屋１８内に移送し、この状態で光照射装置１０から前記ワークに対して光を照射するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は光重合装置に関するもので、詳しくは、眼鏡レンズなどからなるワークの表面に光硬化性樹脂組成物の塗膜を形成するのに好適な光重合装置に関する。

フォトクロミック眼鏡とは、太陽光のような紫外線を含む光が照射される屋外ではレンズが速やかに着色してサングラスとして機能し、そのような光の照射がない屋内においては退色して透明な通常の眼鏡として機能する眼鏡であり、近年その需要は増大している。

フォトクロミック眼鏡レンズに関しては、軽量性や安全性の観点から特にプラスチック製のものが好まれており、このようなプラスチックレンズへのフォトクロミック性を付与する方法として、フォトクロミック化合物を含むコーティング剤を用いてプラスチックレンズの表面にフォトクロミック性を有するコート層（フォトクロミックコート層）を設ける方法（以下、コーティング法という）が知られている。

このような光重合性のフォトクロミックコーティング剤を用いてフォトクロミックコート層を形成するには、レンズ基材の表面にコーティング剤を塗布した後に紫外線等の光を照射してコーティング剤からなる塗膜を硬化させれば良い。しかしながら、このようなコーティング法に関する技術は未だ確立されたとは言えず、上記のような硬化を行う場合も、所謂ハードコート用の光硬化装置が使用されていた。

このような装置としては、コーティング剤の塗布から光重合までの処理を自動的に行うことができる装置が知られており、該装置ではコーティング剤が塗布されたレンズ基材が、紫外線光源がカバー内に設置された硬化ステーションに自動的に移送され、そのカバー内部に窒素ガスを導入しながら紫外線照射ができる構造となっている（特許文献１）。
特開２０００−３３４３６９号公報

上記文献に開示された装置では、コーティング剤の塗布と紫外線照射による硬化は別のステーションで行われる。本発明者らは上記装置を改良した装置として、両操作を同一のステーションで行うこともできる光重合装置を提案している（特願２００３−２００２０４号）。

この光重合装置でコーティング剤の塗布も同時に行う場合には、フォトクロミック性を有するコーティング剤が予め滴下されたワーク（プラスチックレンズ）を、所定の速度で回転させることによりワーク全体にコーティング剤を延展させ、さらにワークを高速回転させることにより余分なコーティング剤を振り落として所望の膜厚に調整し、その後、カバー部材の外部から光照射装置により光を照射することにより、レンズ表面にフォトクロミック性を有するコート層を形成できる。

ところで、この光重合装置では、ワークの上方部を覆うように配置させるカバー部材は、全体が同径の略円筒状に形成されている。そして、この略円筒状のカバー部材内で、回転動作によるコーティング剤の降り落としおよび延展と、光照射によるコーティング剤の硬化とを、時間的な間隔をあけて行うことができる。

しかしながら、例えば、フォトクロミック性を有するコーティング剤によりレンズ表面
にコート層を設ける場合には、回転時に振り落とされて周囲に飛散した余剰のコーティング剤が、外部から光照射を受けたときに硬化してしまい、結果として、カバー部材の内面を汚してしまうという問題があった。

さらに、上記した光重合装置では、酸素ガスによる重合阻害を防止するためにカバー部材上方部に不活性ガスの導入口を、カバー部材下方部に排出口をそれぞれ設け、排出口から内部空気を排出しつつ導入口から不活性ガスを導入して、内部のガス置換が行われていた。

しかしながら、従来の光重合装置では、カバー部材の内部から空気を排出したときに、内部空気を完全にＮ₂に置換するのにかなりの時間を要し、その結果、完全なガス置換に
至るまでの効率が悪かった。

そこで、本発明は、例えば、フォトクロミック性を有するコーティング剤をワーク表面に塗布した後に光照射で硬化させる場合に、回転により飛散したコーティング剤によりカバー部材の内面が汚れてしまうことを防止するととともに、光照射による硬化を速やかに行うことができる光重合装置を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行い、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、軸挿通孔が形成されたベースと、
前記ベースに対して回転可能に構成され、かつワークが保持されるワーク保持回転部と、
前記ワーク保持回転部の上方部を覆うように、または開放するように配置されるカバー部材と、
前記カバー部材の外方に配設され、前記ワーク保持回転部に配置されたワークに対して光を照射する光照射装置と、
前記カバー部材内に不活性ガスを充填する不活性ガス供給手段と、を備えた光重合装置であって、
前記カバー部材を断面略凸状に構成することにより、このカバー部材の上方部に第１の部屋を、このカバー部材の下方部に第２の部屋をそれぞれ形成し、
前記カバー部材または前記ベースを軸方向に相対的に移動させることにより、前記ワーク保持回転部を前記カバー部材の前記第２の部屋内に位置させ、この状態で前記ワーク保持回転部を回転させるとともに、
前記カバー部材または前記ベースを軸方向に相対的に移動させることにより、前記ワーク保持回転部を前記第１の部屋内に移送し、この状態で前記光照射装置から前記ワークに対して光を照射することを特徴としている。

係る構成による本発明によれば、ワークを回転させる空間と光照射を行う空間とを別々に画成したので、例えば、ワーク表面に滴下された光硬化性樹脂組成物の余分なコーティング液を回転により振り落としても、その振り落とされたコーティング液が第１の部屋内に付着することが可及的に少なくなる。そして、回転によるコーティング液の延展が終了した後に、ワークを上方の第１の部屋内に移送して、この第１の部屋内で光照射による硬化を行なうことができる。

ここで、本発明は、前記カバー部材の第１の部屋を構成する第１カバー構成要素と、前記カバー部材の第２の部屋を構成する第２カバー構成要素とが一体に形成されていても良い。

このような構成であれば、カバー部材の作製が容易である。
また、本発明は、前記カバー部材は、前記第１カバー構成要素に対して前記第２カバー構成要素が伸縮自在に取り付けられていても良い。

このような構成であれば、必要に応じて第１の部屋に対して第２の部屋を連通させたり、独立させたりすることができる。
また、本発明は、前記不活性ガス供給手段のガス導入口を、前記第１の部屋に接続することが好ましい。

このような構成であれば、第１の部屋からガス導入が開始されるので、先ず最初にこの第１の部屋内を積極的にガス置換することができる。また、この第１の部屋内を予備的にガス置換させておくこともできる。その結果、硬化時における酸素の影響をより少なくできる。

さらに、本発明は、前記カバー部材の第１の部屋と前記ベースとの間に、シール部材を配設することが好ましい。
このような構成であれば、第１の部屋内をガス置換するときに、内部に充填されている不活性ガスの漏出を防止することができる。

本発明に係る光重合装置によれば、コーティング剤を回転による遠心力で延展させる第２の部屋と、光照射により硬化させる第１の部屋とが、別々に区画構成されているので、光照射を行う第１の部屋内を、飛散したコーティング剤で汚してしまうことを防止できる。

また、第２の部屋内でコ−ティング剤の延展を行っている最中に、第１の部屋内を予備的にガス置換しておけば、無駄な時間が少なくなるので、効率化が促進される。
また、第１の部屋とベースとの間にシール部材を配設することにより、第１の部屋内で光硬化を行なう場合に、第１の部屋内に充填されているガスの漏出を防止することができる。また、第１の部屋内で光硬化を行なう場合に、第１の部屋と第２の部屋との間をシールすることができる。これにより、第１の部屋内のみをガス置換すればよいので、使用する不活性ガスの無駄が少なくなる。

さらに、シールにより光照射時における第２の部屋への光の漏洩がなくなるため、第２の部屋内に飛散したコート液が硬化せず、コート液の回収や室内の浄化も容易になる。

以下，本発明の光重合装置の実施例について説明する。
図１および図２（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例に係る光重合装置を示したものである。

この光重合装置２では、テーブルなどの基台に設置されるベース４と、ベース４の上に構成されるワーク保持回転部６と、ワーク保持回転部６の上方に配置されるカバー部材９と、カバー部材９内に光を照射する光照射装置１０とが、略直線状に配置されている。このような光重合装置２では、不活性ガス供給手段１２が具備されている。不活性ガスを導入するためのガス導入口１４は、カバー部材９の上方部に設けられている。

上記ベース４は、例えば、上下方向に移動不能であり、その中央部には、軸挿通孔４ａが貫通して形成されている。また、ベース４には、軸方向に貫通して不活性ガス供給手段１２の排出口１６が形成されるとともに、外周部にシール部材２２が装着されている。

上記ワーク保持回転部６は、プラスチックレンズなどのワークＷを回転自在に保持するためのもので、ローター８と、このローター８に嵌合された吸着パッド１１とから構成されている。

ローター８は、下面中央部に延出された軸部８ａが、上記したベース４の軸挿通孔４ａ内に挿通されることにより、ベース４に対して回転自在に支持されている。また、吸着パッド１１は、ローター８の円盤部に形成された凹所８ｂの底面に対して、若干の隙間を確保して嵌合されている。これにより、吸着パッド１１の周面に貫通して形成された複数の孔１０ａは、ローター８の凹所８ｂを介して、ローター８の軸方向の貫通孔８ｃと連通されている。なお、この貫通孔８ｃは、図示しない吸引手段に接続されている。

このように、ローター８と吸着パッド１１とから構成されたワーク保持回転部６では、プラスチックレンズなどのワークＷが、吸着パッド１１の上面に載置された後、ローター８の貫通孔８ｃに接続された図示しない吸引手段が駆動されることにより、ワークＷが吸着保持されることになる。

なお、ワーク保持回転部６におけるワーク保持手段は、吸着パッドを用いた吸着保持に限定されるものではない。例えば、ローター８の外周縁に係止用の爪を設け、この爪によりワークＷを挟持させるなど、他の保持手段を採用することもできる。

一方、上記カバー部材９は、断面略凸状に構成され、上方部に第１の部屋１８が、下方部に第２の部屋２０が形成されている。すなわち、カバー部材９では、第２の部屋２０の方が、第１の部屋１８よりも径が大きく、また、第１の部屋１８を構成する筒状の第１カバー構成要素１８ａの内径Ｓは、上記ベース４の外径Ｔと略等しく設定されている。また、第２の部屋２０を構成する第２カバー構成要素２０ａには、ドレーン２６が具備されている。加えて、カバー部材９の上部開口は、ガラス板等の光透過性窓材２４により覆われている。

カバー部材９の外方には、一体的に取り付けられたハウジング２８内に、光照射装置１０が搭載されている。
このように上下で径の異なるカバー部材９は、図示しないエアーシリンダなどの昇降手段により、上下方向に往復移動可能に構成されている。すなわち、カバー部材９は、光照射装置１０を伴って図１の状態からベース４に向かって下方向に移動することができ、図２（Ａ）に示したように、カバー部材９の内方の下端筒状部２０ｂが、ベース４の外周面４ｂに当接する位置まで移動するとともに、さらに下動して、図２（Ｂ）に示したように、第１カバー構成要素１８ａの下端部１８ｂがベース４の上面４ｃに当接するまで移動する。

本実施例では、カバー部材９が、図２（Ｂ）の状態にあるとき、シール部材２２により、第１の部屋１８と第２の部屋２０との間が封止される。
このように、本実施例では、光照射装置１０を搭載したハウジング２８とカバー部材９とが、一体化されているので、カバー部材９が上下方向に往復移動するときに、ハウジング２８および光照射装置１０も同時に移動する。

本実施例による光重合装置２は上記のように構成されているが、以下にその作用について説明する。
先ず、光重合装置２では、予め平面又は凸状の曲面からなる主表面を有するプラスチックレンズなどのワークＷの表面に、フォトクロミック性を有するコーティング剤が滴下される。そして、このようなコーティング剤が滴下されたワークＷが、図１に示したように、ベース４から離れた状態でワーク保持回転部６の上面に載置される。なお、ワーク保持
回転部６上にワークＷが載置された後に、コーティング剤を滴下することもできる。そして、ワークＷが載置された後、ローター８の軸部８ａの下端に接続された図示しない吸引手段により、ローター８の凹所８ｂ内が吸引されることにより、ワークＷが吸着パッド１１の球面形状に沿って吸着保持される。

こうして初期状態にされた後、カバー部材９が、図示しないエアーシリンダなどの昇降手段により、図１の状態から下方向に移動され、図２（Ａ）の状態になる。この図２（Ａ）では、カバー部材９の下端筒状部２０ｂがベース４の外周面４ｂに当接している。

このように、カバー部材９が図１の状態から図２（Ａ）の状態に至るまで下方向に移動されたら、ローター８の軸部８ａに接続された図示しないサーボモータを駆動させて、ワーク保持回転部６を回転させる。これにより、ワークＷ上に滴下されているコーティング剤が遠心力により延展され、また回転速度を調整することにより、所定厚さの塗膜が形成される。こうして、遠心力により、所定の厚さの塗膜を形成する場合に、余ったコーティング剤が周囲に飛散されることになるが、その飛散したコーティング剤は、主に、第２の部屋２０内に飛散されるので、第１の部屋１８内を汚してしまうことはない。一方、第２の部屋２０内に飛散した余分なコーティング剤は、下端筒状部２０ｂの立ち上がり部により留めることができる。

なお、図２（Ａ）に示したように、第２の部屋２０内でコーティング剤の延展が行われている最中に、不活性ガス供給手段１２を駆動させて、第１の部屋１８内をガス置換しておくこともできる。この場合、例えば、ガス導入口１４から窒素ガスを導入し、排出口１６から内部空気を排出すれば良い。

このように、第２の部屋２０内で、ワーク保持回転部６を回転させ、そのワークＷの表面に均一な塗膜を形成したら、カバー部材９を図２（Ｂ）に示したように、さらに下方向に移動させる。なお、カバー部材９を図２（Ａ）の位置から図２（Ｂ）の位置に移動させるときに、ワーク保持回転部６の回転動作を停止しても良く、継続することも良い。

カバー部材９を図２（Ｂ）の状態にしてから、不活性ガス供給手段１２により、ガス導入口１４から窒素などの不活性ガスをカバー部材９内に導入して、予備置換の状態から本置換を行なえば、第１の部屋１８内を不活性ガスで完全に置換することができる。このように第１の部屋１８内を不活性ガスで完全に置換した状態にしてから、光照射装置１０により、カバー部材９内に光を照射すれば、ワークＷのコーティング剤を硬化させることができる。

このように、図１および図２（Ａ）,（Ｂ）に示した本実施例による光重合装置２では
、コーティング剤を均一に延展させる第２の部屋と、コーティング剤を硬化させる第１の部屋とがそれぞれ別々に構成されているので、コーティング剤を均一に延ばす場合に、余剰分のコーティング剤を第１の部屋１８内に飛散させることを防止することができる。したがって、光硬化を行う第１の部屋１８内を比較的きれいな状態に管理することができる。また、これにより、第１の部屋内で光硬化を行って、例えば新たなフォトクロミックレンズを得る場合に、予め硬化したコーティング剤がレンズ表面に混入してしまうことを防止できる。これにより、品質の安定化を図ることができる。

以上、本発明の一実施例に係る光重合装置２について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。
例えば、上記実施例では、ベース４を上下方向に対して固定設置し、カバー部材９を上下方向に移動させる構造について説明したが、本発明は、逆の態様、すなわち、カバー部材９を固定し、このカバー部材９に対してベース４を接近または離反するように移動させ
ることもできる。このように、カバー部材９とベース４とは、いずれか一方が相対的に移動する構造であれば、実施例に何ら限定されない。例えば、両方とも移動させることもできる。

また、上記実施例では、ワークＷとしてフォトクロミックレンズを例にしたが、このワークＷは他の部材であっても勿論良く、いわゆるスピンコートによりコーティング層を設けるものであれば、どのような部材であっても適用可能である。

さらに、上記実施例では、カバー部材９の第１カバー構成要素１８ａと、第２カバー構成要素２０ａとが一体に形成された例について説明したが、これらを別体に形成し、伸縮自在にすることもできる。

すなわち、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、このように第１カバー構成要素１８ａと第２カバー構成要素２０ａとをそれぞれ別体に形成し、これらを伸縮自在に配置した例を示したものである。

この実施例では、図３（Ａ）に示したように、ワークＷをワーク保持回転部６の上にセットするときと、図３（Ｂ）に示したように、ワーク保持回転部６を回転させるときに、第２カバー構成要素２０ａを第１カバー構成要素１８ａに対して突出させる。一方、図３（Ｃ）に示したように、第１の部屋１８内で光照射装置１０により、光硬化を行う場合には、第２カバー構成要素２０ａを第１カバー構成要素１８ａの外側に重ね合わせて配置する。このように、第２カバー構成要素２０ａを第１カバー構成要素１８ａに対して延ばしたりあるいは重ね合わせたりする構造であれば、カバー部材９としては、上下方向に移動する距離が短くて良いので、狭い設置場所にコンパクトにセットすることができる。

また、上記した実施例では、図３（Ａ）に示したように、ワークＷをセットしたり取り出したりする場合と、図３（Ｂ）に示したように、ワークＷを回転させる場合とに、第２カバー構成要素２０ａを第１カバー構成要素１８ａに対して延ばしているが、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示した他の実施例のように、コーティング剤を延展させる場合(図４（Ｂ）の
状態)にのみ、第２カバー構成要素２０ａを第１カバー構成要素１８ａに対して延ばすこ
ともできる。すなわち、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示した他の実施例では、ワークＷのセット及び移動を行う図４（Ａ）と、光硬化を行わす図４（Ｃ）の場合に、第２カバー構成要素２０ａは縮んだ状態にある。

このような構造であっても、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）の場合と同様に、コンパクトにセットすることができる。
以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施例では、不活性ガスとして窒素ガスを採用しているが、これに代え、他の不活性ガスを使用することもできる。また、ワークＷとしては、フォトクロミックレンズに限定されるものではない。

また、上記実施例では、第２の部屋２０内でワークＷを回転させている最中に、第１の部屋１８内を予備的にガス置換しているが、このような予備置換を行わずに、ワークＷを第２の部屋２０内に移動させてから、ガス置換を行うこともできる。

図１は本発明の一実施例に係る光重合装置の断面図である。 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、図１の光重合装置を用いて、回転によるコーティング剤の拡散から光照射による硬化までの工程を順に示したもので、図２（Ａ）は、液体樹脂を拡散させるために回転させたり、不活性ガスで予備置換を行うときの光重合装置の断面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の工程から進んで、光による硬化と不活性ガスの本置換を行うときの光重合装置の断面図である。 図３（Ａ）〜(Ｃ)は、本発明の他の実施例による光重合装置を示したもので、図３（Ａ）は、ワークを移動したり、コーティング剤を塗布したりするときの光重合装置の断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の工程から進んで回転によるコーティング剤の拡散と不活性ガスの予備置換を行うときの光重合装置の断面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の工程からさらに進んで、光による硬化と不活性ガスの本置換を行うときの光重合装置の断面図である。 図４（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明のさらに他の実施例による光重合装置を示したもので、図４（Ａ）は、ワークを移動したり、コーティング剤を塗布したりするときの光重合装置の断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の工程から進んで回転によるコーティング剤の拡散と不活性ガスの予備置換を行うときの光重合装置の断面図、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の工程からさらに進んで、光による硬化と不活性ガスの本置換を行うときの光重合装置の断面図である。

符号の説明

２ 光重合装置
４ ベース
４ａ 軸挿通孔
６ ワーク保持回転部
８ ローター
９ カバー部材
１０ 光照射装置
１１ 吸着パッド
１２ 不活性ガス供給手段
１４ ガス導入口
１６ 排出口
１８ 第１の部屋
１８ａ 第１カバー構成要素
２０ 第２の部屋
２０ａ 第２カバー構成要素
２２ シール部材
２４ 窓材
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 軸挿通孔が形成されたベースと、
   前記ベースに対して回転可能に構成され、かつワークが保持されるワーク保持回転部と、
   前記ワーク保持回転部の上方部を覆うように、または開放するように配置されるカバー部材と、
   前記カバー部材の外方に配設され、前記ワーク保持回転部に配置されたワークに対して光を照射する光照射装置と、
   前記カバー部材内に不活性ガスを充填する不活性ガス供給手段と、を備えた光重合装置であって、
   前記カバー部材を断面略凸状に構成することにより、このカバー部材の上方部に第１の部屋を、このカバー部材の下方部に第２の部屋をそれぞれ形成し、
   前記カバー部材または前記ベースを軸方向に相対的に移動させることにより、前記ワーク保持回転部を前記カバー部材の前記第２の部屋内に位置させ、この状態で前記ワーク保持回転部を回転させるとともに、
   前記カバー部材または前記ベースを軸方向に相対的に移動させることにより、前記ワーク保持回転部を前記第１の部屋内に移送し、この状態で前記光照射装置から前記ワークに対して光を照射することを特徴とする光重合装置。
2. 前記カバー部材の第１の部屋を構成する第１カバー構成要素と、前記カバー部材の第２の部屋を構成する第２カバー構成要素とが一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光重合装置。
3. 前記カバー部材は、前記第１カバー構成要素に対して前記第２カバー構成要素が伸縮自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の光重合装置。
4. 前記不活性ガス供給手段のガス導入口を、前記第１の部屋に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光重合装置。
5. 前記カバー部材の第１の部屋と前記ベースとの間に、シール部材を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光重合装置。