JP2006150364A - マーキング方法、眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、プラスチック光学部品にマークを形成するためのマーキング方法、このマーキング方法を用いた眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズに関し、レーザ光を照射した後の加熱によるマークの消失を解消することを目的とする。
【解決手段】 プラスチック光学部品の表面にレーザ光を照射して照射部分の前記表面を隆起させマーク形状に対応する形状の隆起部を形成するレーザ光照射工程と、前記プラスチック光学部品の前記表面に形成された前記隆起部を機械的に除去する隆起部除去工程と、前記プラスチック光学部品を加熱して前記隆起部の除去された部分を表面から陥没させてマークを形成するマーク付与工程とを有することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、プラスチック光学部品にマークを形成するためのマーキング方法、このマーキング方法を用いた眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズに関する。

従来、透明なプラスチックレンズの表面に隠しマークを形成する方法として、例えば、特許第３０８１３９５号公報(以下特許文献１という)に開示されるように、レーザ光を使用する方法が知られている。
特許文献１に開示される方法では、プラスチックレンズの基材の表面に表面処理を行った後、基材にレーザ光を照射することにより照射部分が隆起して隠しマークが形成される。
特許第３０８１３９５号公報

しかしながら、引用文献１のように、基材にレーザ光を照射することにより照射部分を隆起させて隠しマークを形成する方法では、レーザ光を照射した後の加熱によりマークが消失もしくは極めて薄いものになるため、表面処理後にレーザ光を照射して隠しマークを形成する必要があるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、レーザ光を照射した後の加熱によるマークの消失を解消することができるマーキング方法、このマーキング方法を用いた眼鏡レンズの製造方法およびプラスチックレンズを提供することを目的とする。

請求項１のマーキング方法は、プラスチック光学部品の表面にレーザ光を照射して照射部分の前記表面を隆起させマーク形状に対応する形状の隆起部を形成するレーザ光照射工程と、前記プラスチック光学部品の前記表面に形成された前記隆起部を機械的に除去する隆起部除去工程と、前記プラスチック光学部品を加熱して前記隆起部の除去された部分を表面から陥没させてマークを形成するマーク付与工程とを有することを特徴とする。

請求項２のマーキング方法は、請求項１記載のマーキング方法において、前記隆起部除去工程は、前記プラスチック光学部品の前記隆起部および前記表面近傍を研磨加工することにより行われることを特徴とする。
請求項３のマーキング方法は、請求項２記載のマーキング方法において、前記レーザ光照射工程の前に、前記プラスチック光学部品の表面を研磨加工することを特徴とする。

請求項４のマーキング方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のマーキング方法において、前記レーザ光照射工程の前に、前記プラスチック光学部品を専用治具に装着し前記専用治具を基準に前記表面を機械加工して光学面を形成した後、前記専用治具を基準にして前記レーザ光照射工程を行うことを特徴とする。
請求項５のマーキング方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のマーキング方法において、前記マーク付与工程は、前記プラスチック光学部品の表面処理工程であることを特徴とする。

請求項６のマーキング方法は、請求項５記載のマーキング方法において、前記表面処理工程は、前記プラスチック光学部品への染色工程、ハードコート膜成膜工程または反射防止膜成膜工程であることを特徴とする。
請求項７のマーキング方法は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のマーキング方法において、前記レーザ光は、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする。

請求項８のマーキング方法は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のマーキング方法において、前記プラスチック光学部品は眼鏡レンズであり、前記マークは前記眼鏡レンズの隠しマークであることを特徴とする。
請求項９の眼鏡レンズの製造方法は、レンズ基材の表面を機械加工して光学面を形成する機械加工工程と、前記レンズ基材の前記表面にレーザ光を照射して照射部分の前記表面を隆起させマーク形状に対応する形状の隆起部を形成するレーザ光照射工程と、前記レンズ基材の前記表面に形成された前記隆起部を機械的に除去する隆起部除去工程と、前記レンズ基材を加熱して表面処理を行うとともに前記隆起部の除去された部分を表面から陥没させてマークを形成する表面処理工程とを有することを特徴とする。

請求項１０のプラスチックレンズは、請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載のマーキング方法により形成されたマークを有することを特徴とする。

本発明のマーキング方法では、レーザ光を照射した後の加熱によるマークの消失を無くすことができる。
本発明の眼鏡レンズの製造方法では、レーザ光を照射した後に加熱を伴う表面処理を行うことができる。
本発明のプラスチックレンズでは、加熱によるマークの消失を無くすことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の眼鏡レンズの製造方法の第１の実施形態により製造された眼鏡レンズ(厳密には玉摺り工程の前の状態)を示している。
この眼鏡レンズ１１は、累進焦点レンズであり、レイアウトマークＲＭおよび隠しマークＫＭが形成されている。レイアウトマークＲＭとして、幾何学中心マークａ、水平基準線マークｂ、遠用アイポイントマークｃ、近用参照円マークｄおよび左右表示マークｅが形成されている。また、隠しマークＫＭとして、再生マークｆ、加入度マークｇおよび製造者マークｈが形成されている。

図２は、図１の眼鏡レンズの製造工程を示している。
この製造工程は、機械加工工程Ｓ１、レーザ光照射工程Ｓ２、研磨加工工程Ｓ３、表面処理工程Ｓ４、印刷工程Ｓ５および玉摺り工程Ｓ６を有している。
機械加工工程Ｓ１では、レンズ基材の表面を研削あるいは切削により機械加工することにより累進焦点レンズの光学面が形成される。レンズ基材は樹脂を成形することにより所定の形状に形成されている。この状態では、レンズ基材はアニールを施され所謂セミ品とされている。

レンズ基材は、分子内に２つのエピスルフィド基を有する化合物を主成分とするモノマーを重合して得られるポリエピスルフィド樹脂(ｎｄ＝１．７４、νｄ＝３３)、ｍ−キシレンジイソシアネートと４−メルカプトメチル−３，６一ジチア−１，８−オクタンジチオールとを重合して得られるポリチオウレタン樹脂(ｎｄ＝１．６７、νｄ＝３２)、ｍ−キシレンジイソシアネートとペンタエリスリトールテトラキス（γ一メルカプトプロピオネート）とを重合して得られるポリチオウレタン樹脂(ｎｄ＝１．６０、νｄ＝３６)、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートを重合して得られる樹脂(ｎｄ＝１．５０、νｄ＝５８)等により形成されている。

この機械加工工程Ｓ１では、図３に示すように、機械加工の前準備として、レンズ基材１３の機械加工を行なう面の反対側に機械加工機に固定するための専用治具１５を固定する。通常は低融点合金１７を用いてレンズ基材１３に専用治具１５を貼り付ける。また、レンズ表面には外観擦傷を防ぐために薄いフィルム状の保護膜１９を貼り付ける。
専用治具１５は、例えばジュラルミンからなり、円柱部１５ａとテーパ部１５ｂとを有している。円柱部１５ａのレンズ基材１３側には、低融点合金１７を確実に固定するための蟻溝部１５ｃが形成されている。また、テーパ部１５ｂの端面には、Ｖ字状の凹部１５ｄが直線状に形成されている。

円柱部１５ａおよびテーパ部１５ｂは、機械加工機の固定軸２１の先端面に形成される嵌合穴２１ａに嵌合される。そして、この時にテーパ部１５ｂの凹部１５ｄが嵌合穴２１ａの底面に形成される突出部２１ｂに嵌合される。これにより、固定軸２１に対して専用治具１５が回転しないように固定され、専用治具１５が固定軸２１の所定の位置に高い精度で固定される。

この時の低融点合金１７の底面が軸長方向(Ｚ軸)の基準座標とされる。また、専用治具１５の円柱部１５ａの中心を通る直交する直線(Ｘ軸、Ｙ軸)が軸長方向に垂直な平面の基準座標とされる。ここでＹ軸はテーパ部１５ｂに直線状に形成される凹部１５ｄに沿った方向に設定される。
そして、図４の(ａ)に示すように、専用治具１５の基準座標を基準にして、機械加工機の主軸２３に固定される工具２５により、レンズ基材１３の表面を研削あるいは切削により機械加工することにより累進焦点レンズの光学面が形成される。この実施形態では、レンズ基材１３の凹面側に累進面あるいはそれに相当する面を創生する。

次に、レーザ光照射工程Ｓ２により、図５の(ａ)に示すように、レンズ基材１３の表面にレーザ光を照射して照射部分の表面を隆起させ隠しマークＫＭ形状に対応する形状の隆起部１３ａを形成する。
このレーザ光照射工程Ｓ２は、図４の(ｂ)に示すように、レーザ加工機２７からの炭酸ガスレーザ光ＬＢを、走査式あるいはマスク式により機械加工工程Ｓ１で創生された面に照射することにより行われる。専用治具１５はレーザ加工機２７の固定軸２９に固定されており、炭酸ガスレーザ光ＬＢの照射位置は、専用治具１５の基準座標を基準にして設定される。固定軸２９は固定軸２１と同様に構成されている。

隠しマークＫＭのレーザ加工は、レンズ基材１３の表面が、高さ０．３μｍ前後，幅１５０μｍ前後隆起するようなレーザ加工条件を用いる。このレーザ加工条件は、出力波長が１０．６μｍで平均出力１０Ｗという走査式小型炭酸ガスレーザーマーカーを用いた場合、５〜１０％の低出力で行う。このようなレーザーマーカーは近年様々なメーカーより発売されている。

次に、研磨加工工程Ｓ３(隆起部除去工程)により、レンズ基材１３の表面に形成された隆起部１３ａを機械的に除去する。この研磨加工工程Ｓ３は、図５の(ｂ)に示すように、レーザ光照射工程Ｓ２で形成された隆起部１３ａおよびレンズ基材１３の表面を研磨加工することにより行われる。この研磨加工により隆起部１３ａが除去され、また、レンズ基材１３の表面が磨かれレンズ基材１３が透明になる。

この研磨加工は機械加工工程Ｓ１で創生された非球面もしくは自由曲面の研磨を想定しており、その研磨取りしろは、創生面を極力破壊させないためにできるだけ少ないことが望ましい。具体的な研磨取りしろは１μｍ未満であることが望ましい。研磨取りしろを少なくすることで、レーザ光照射工程Ｓ２で施した隠しマークＫＭの隆起部１３ａとその下部の変質部分１３ｂを最小限の加工で除去できる。これにより、後工程の表面処理工程Ｓ４の熱効果で、比較的深い隠しマークＫＭを付与することができる。この研磨加工工程Ｓ３により、隠しマークＫＭは肉眼ではほぼ確認できなくなる。

研磨加工工程Ｓ３の終了後に、レンズ基材１３は専用治具１５から取り外される。また、低融点合金１７も取り除かれる。
次に、表面処理工程Ｓ４により、レンズ基材１３を加熱して表面処理を行うとともに隆起部１３ａの除去された部分を表面から陥没させて隠しマークＫＭを形成する。表面処理工程Ｓ４は、レンズ基材１３を着色する染色工程、ハードコート膜を形成するハードコート膜成膜工程および反射防止膜を形成する反射防止膜成膜工程とを有している。

染色工程では、例えば、染料を溶解させた高温の溶液に基材を浸漬させることにより、基材の表面から染料を含浸させる。ハードコート膜成膜工程では、例えば、レンズの表面にシランを主成分とする溶液を塗布し、これを加熱することにより硬化させハードコート膜を成膜する。反射防止膜成膜工程では、例えば、蒸着により反射防止膜を成膜する。
そして、染色工程、ハードコート膜成膜工程または反射防止膜成膜工程により、レンズ基材１３に９０℃以上の熱が加わると、図５の(ｃ)に示すように、レーザ光照射工程Ｓ２におけるレーザ光の照射部分が再び出現し、結果としてレンズ基材１３に半永久的な隠しマークＫＭが生じる。この原理は、炭酸ガスレーザ光ＬＢで隆起した隆起部１３ａの下部の変質部分１３ｂは研磨加工工程Ｓ３でその一部が除去されるが、残った変質部分１３ｂは、熱効果によりレーザ加工前の元の状態に戻り、レーザ光の照射部分が僅かに陥没し凹状部１３ｃが形成されるためと考えられる。

次に、印刷工程Ｓ５により、レンズ基材１３の表面にレイアウトマークＲＭを印刷する。このレイアウトマークＲＭの印刷は隠しマークＫＭを基準にして行われる。
そして、最後に玉摺り工程Ｓ６により、円形状のレンズ基材１３が眼鏡枠に合わせて加工され、所定の眼鏡レンズが製造される。
上述した眼鏡レンズの製造方法では、レーザ光を照射した後の加熱によるマークの消失を無くすことができる。すなわち、図６の(ａ)に示すように、レンズ基材１３にレーザ光を照射することにより照射部分を隆起させて隆起部１３ａにより隠しマークＫＭを形成する方法では、図６の(ｂ)に示すように、レーザ光を照射した後の加熱によりマークが消失もしくは極めて薄いものになる。従って、表面処理後にレーザ光を照射して隠しマークＫＭを形成する必要があったが、上述した眼鏡レンズの製造方法では、表面処理の前にレーザ光を照射して隠しマークＫＭを形成することが可能になる。

また、上述した眼鏡レンズの製造方法では、機械加工工程Ｓ１で用いる専用治具１５の基準座標を基準に、レンズ基準を示す隠しマークＫＭを形成するようにしたので、機械加工工程Ｓ１で創生された面と隠しマークＫＭおよびレイアウトマークＲＭとを同一基準で設定することが可能になり、両者の誤差を最小限に抑えることができる。従って、累進面あるいはそれに相当する面とレンズ基準を示すための隠しマークＫＭおよびレイアウトマークＲＭとの位置精度が非常に高いものになる。

すなわち、近年、累進焦点レンズにおいて、従来の成形加工によるものから、切削，研削，研磨加工等の機械加工により、累進面、もしくは、その要素の一部を含む面、または、収差を軽減させかつ処方値を得るための面を創生するような製造方法が開発されているが、このような製造方法において、隠しマークＫＭの位置精度を非常に高いものにすることができる。

また、上述した眼鏡レンズの製造方法では、印刷工程Ｓ５によるレイアウトマークＲＭの印刷を隠しマークＫＭを基準にして行うようにしたので、専用治具１５を取り外してもレイアウトマークＲＭを高い精度で位置決めすることができる。
そして、表面処理後に、レンズ基準を示す隠しマークＫＭを形成する場合には、機械加工工程Ｓ１の機械加工時に仮基準マークを形成する必要があるが、上述した眼鏡レンズの製造方法ではその必要がなく、工程を簡素化することができる。

また、上述した眼鏡レンズの製造方法では、レーザ光照射工程Ｓ２に炭酸ガスレーザを用いたので、品質を向上し、また設備投資費用、設備維持費等を低減することができる。すなわち、表面処理の熱効果で消失しないマーキング方法を挙げると、機械式彫刻あるいはエキシマ式レーザが妥当と考えられるが、前者では、マーク濃度を均一にすることが難しく、薄い彫刻の場合、表面処理後にマークが消失することが予想される。また、後者では、その設備自体が非常に高価で、かつ、その維持に手間がかかる。しかしながら、炭酸ガスレーザを用いることにより、品質を向上し、また設備投資費用、設備維持費等を低減することが可能になる。

さらに、上述した眼鏡レンズの製造方法では、研磨加工工程Ｓ３の前にレーザ光を照射するようにしたので、レーザ光照射前のレンズ基材１３の位置合わせを行う際に接触式センシング方法を擦傷性を気にすることなく採用することができる。すなわち、表面処理後にレーザ光で隠しマークＫＭを形成する場合には、何らかの方法でレンズ基材１３の表面とレーザヘッド間の焦点距離を決定する必要があり、レンズ基材１３の擦傷性を考慮すると光電センサーを用いた非接触式が理想的である。しかしながら、非接触式の場合には、センシングの信頼性と精度は接触式に比較して劣ると考えられる。そこで、接触式センシング方法を擦傷性を気にすることなく採用することでセンシングの信頼性と精度を高めることが可能になる。
(第２の実施形態)
図７は、本発明の眼鏡レンズの製造方法の第２の実施形態を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一部分には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、レーザ光照射工程Ｓ２の前に、レンズ基材１３の表面を予め研磨加工する前研磨加工工程Ｓ１’が行われる。
すなわち、上述した第１の実施形態において、研磨加工工程Ｓ３の研磨取りしろが大きい場合には、図８に示すように、隆起部１３ａの下部の変質部分１３ｂを大きく除去してしまうので、後工程の表面処理工程Ｓ４で熱効果を受けた場合に、その凹状部１３ｃの深さが浅くなり認識し難くなる。また、さらにハードコート膜成膜工程等により隠しマークＫＭの濃度が薄くなり、隠しマークＫＭとしては適切なものにならなくなる。

従って、この実施形態では、隠しマークＫＭの濃度低下を避けるために、レーザ光照射工程Ｓ２の前に、レンズ基材１３の表面を予め研磨加工する前研磨加工工程Ｓ１’が行われる。
前研磨加工工程Ｓ１’は、レンズ基材１３の最終研磨量の半分程度だけレンズ基材１３を研磨加工するものである。具体的には、第１の実施形態の研磨加工工程Ｓ３において１０分間研磨加工する場合には、５分間の研磨加工を行う。この後、第１の実施形態と同様にしてレーザ光照射工程Ｓ２を行う。この後、研磨加工工程Ｓ３’において、再度、研磨加工を行い残りの研磨取りしろを除去する。この例では更に５分間だけ研磨加工を行うことになる。この後、第１の実施形態と同様にして表面処理工程Ｓ４を行い、レンズ基材１３に半永久的な隠しマークＫＭを付与する。

この実施形態では、レーザ光照射工程Ｓ２の前にレンズ基材１３の表面を予め研磨加工するようにしたので、レーザ光照射工程Ｓ２の後の研磨加工工程Ｓ３’の研磨取りしろを容易に小さくすることが可能になる。従って、隆起部１３ａの下部の変質部分１３ｂの除去を少なくして、隠しマークＫＭの濃度を隠しマークＫＭとして適切なものにすることができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、表面処理工程Ｓ４によりレンズ基材１３を加熱して隠しマークＫＭを生成した例について説明したが、例えば、表面処理を行わない場合には、単にレンズ基材１３を加熱して隠しマークＫＭを生成するようにしても良い。なお、この加熱は、例えば温水もしくはオーブン等で、例えば９０℃で５分加熱することにより行われる。

(２)上述した実施形態では、プラスチック光学部品を眼鏡レンズにした例について説明したが、例えば、顕微鏡等のレンズあるいはレンズ以外の光学部品でも良い。

本発明の眼鏡レンズの製造方法の第１の実施形態により製造されたレンズ基材を示す説明図である。 本発明の眼鏡レンズの製造方法の第１の実施形態を示す工程図である。 レンズ基材に専用治具を固定した状態を示す説明図である。 図２の機械加工工程およびレーザ光照射工程を示す説明図である。 隠しマークの形成方法を示す説明図である。 隆起部の熱効果による消失を示す説明図である。 本発明の眼鏡レンズの製造方法の第２の実施形態を示す工程図である。 研磨取りしろが大きい時の隠しマークの状態を示す説明図である。

符号の説明

１３ レンズ基材
１３ａ 隆起部
１３ｂ 変質部分
１３ｃ 凹状部
１５ 専用治具

Claims (10)

1. プラスチック光学部品の表面にレーザ光を照射して照射部分の前記表面を隆起させマーク形状に対応する形状の隆起部を形成するレーザ光照射工程と、
   前記プラスチック光学部品の前記表面に形成された前記隆起部を機械的に除去する隆起部除去工程と、
   前記プラスチック光学部品を加熱して前記隆起部の除去された部分を表面から陥没させてマークを形成するマーク付与工程と、
   を有することを特徴とするマーキング方法。
2. 請求項１記載のマーキング方法において、
   前記隆起部除去工程は、前記プラスチック光学部品の前記隆起部および前記表面近傍を研磨加工することにより行われることを特徴とするマーキング方法。
3. 請求項２記載のマーキング方法において、
   前記レーザ光照射工程の前に、前記プラスチック光学部品の表面を研磨加工することを特徴とするマーキング方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のマーキング方法において、
   前記レーザ光照射工程の前に、前記プラスチック光学部品を専用治具に装着し前記専用治具を基準に前記表面を機械加工して光学面を形成した後、前記専用治具を基準にして前記レーザ光照射工程を行うことを特徴とするマーキング方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のマーキング方法において、
   前記マーク付与工程は、前記プラスチック光学部品の表面処理工程であることを特徴とするマーキング方法。
6. 請求項５記載のマーキング方法において、
   前記表面処理工程は、前記プラスチック光学部品への染色工程、ハードコート膜成膜工程または反射防止膜成膜工程であることを特徴とするマーキング方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載のマーキング方法において、
   前記レーザ光は、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とするマーキング方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載のマーキング方法において、
   前記プラスチック光学部品は眼鏡レンズであり、前記マークは前記眼鏡レンズの隠しマークであることを特徴とするマーキング方法。
9. レンズ基材の表面を機械加工して光学面を形成する機械加工工程と、
   前記レンズ基材の前記表面にレーザ光を照射して照射部分の前記表面を隆起させマーク形状に対応する形状の隆起部を形成するレーザ光照射工程と、
   前記レンズ基材の前記表面に形成された前記隆起部を機械的に除去する隆起部除去工程と、
   前記レンズ基材を加熱して表面処理を行うとともに前記隆起部の除去された部分を表面から陥没させてマークを形成する表面処理工程と、
   を有することを特徴とする眼鏡レンズの製造方法。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載のマーキング方法により形成されたマークを有することを特徴とするプラスチックレンズ。

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