JP2006181455A - 光学レンズのコーティング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コーティング溶液の硬化処理を短時間に行うことにより、生産性を向上させる光学レンズのコーティング装置を提供する。
【解決手段】光線照射装置151を、UVランプ153と、それぞれ異なった特定範囲の波長を透過、遮断する第1、第2の光学フィルター164,165と、第1、第2の光学フィルター164,165をUVランプ153と光学レンズ2との間に選択的に介在させるフィルター切替機構162とで構成する。第1の光学フィルター164は、遮断波長が第2の光学フィルター165の遮断波長より相対的に長い。コーティング溶液の硬化開始から一定時間経過するまでは第1の光学フィルター164をUVランプ153と光学レンズ2との間に介在させ、一定時間経過後は第2の光学フィルター165をUVランプ153と光学レンズ2との間に介在させる。
【選択図】 図7

Description

本発明は、レンズ表面に塗布したコーティング溶液を紫外線の照射によって硬化させコーティング被膜を形成する光学レンズのコーティング装置に関するものである。
光学レンズ、特に眼鏡レンズの製作においては、遮光性、防眩性、調光性、耐擦傷性等を向上させるために、眼鏡レンズの表面にその目的に応じた材質のコーティング被膜を形成することが行われている(例えば、非特許文献1、特許文献1,2参照)。
特許文献1に記載されたレンズのコーティング装置は、レンズ表面にコーティング溶液を塗布し、紫外線の照射によって前記コーティング溶液を硬化させる一連の工程を自動的に行うようにしたものである。コーティング溶液の硬化に際しては、硬化ステーション内の空気を窒素置換している。
特許文献2に記載されたコーティング装置は、レンズの表面に塗布した光硬化性のコーティング剤に紫外線を照射して硬化させることによりコーティング材の硬化体からなるコート層を形成するコーティング装置において、未硬化状態のコーティング剤層の厚さが厚くてもそれを均一かつ均質に硬化させることを目的とするものである。このため、光重合を実施する光重合室に加えて、その重合室の前室として重合予備室を設け、両室を十分に不活性ガスで置換した上で、光硬化性コーティング剤が塗布されたレンズを重合予備室に一端保持した後に、光重合室に移動させて紫外線を照射することにより重合させるようにしている。重合室と予備室を設けた理由は、窒素置換に要する時間を短縮し、均一な膜厚を得るとと発色時の色むらやレンズの光学特性の低下を防止するためである。
眼鏡レンズに形成するコーティング被膜の材質としては、通常光重合開始剤を添加した紫外線(以下、UVという)硬化樹脂が用いられる。光重合開始剤としては、内部硬化と表面硬化に寄与する2種類のUV重合開始剤を混合した混合物が用いられる。内部硬化性のUV重合開始剤としては、一般にビスアシルフォスフィンオキサイド(BAPO)やビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドが用いられ、表面硬化性のUV重合開始剤としては、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンが用いられる(例えば、特許文献1参照)。BAPOは、長波長側での光感度を高め、深部(膜内部)の硬化を促進させることが可能であり、特に厚膜や光透過性の低い材料系(例えば、顔料、インキコーティング)には非常に有効な重合開始剤である。
「眼鏡」メディカル葵出版、1986年5月22日発行 p.81〜83 特開2000−334369号公報 特開2004−290857号公報
通常、眼鏡レンズに周囲の明るさによって透過光量を調整する調光用被膜(フォトクロコート膜)を形成する場合、眼鏡レンズの被コーティング面にUV重合開始剤を混入したUV硬化型の調光用コーティング溶液を塗布し、UVを照射して硬化させている。UVの照射に際しては、UVフィルターを用いて特定範囲の波長を透過、遮断している。例えば、約320〜350nm以下の短波長の光を遮断し、それ以上の長波長の光を透過させるUVフィルターを用いている。
しかしながら、調光用コーティング被膜の場合は、遮光性、防眩性、耐擦傷性等の他のコーティング被膜の膜厚(通常:1μm程度)に比べて膜厚が5μm、好ましくは30μm以上と相対的に厚いため、表面硬化の進行が過剰になると、内部フォトクロ層のラジカル反応部位どうしの反応確率が低下したり長波長側のUVがフォトクロ層の内部まで届かなくなるため、膜内部の硬化に長時間を要し、生産性が低下するという問題があった。このような従来の問題について、前記特許文献1,2に記載されたコーティング装置は、いずれも何らの対策も講じていない。
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複数種の光学フィルターを用いることによりコーティング溶液の硬化処理を短時間に行うことができ、生産性を向上させることができる光学レンズのコーティング装置を提供するところにある。
上記目的を達成するために、第1の発明は、光学レンズの被コーティング面に塗布したコーティング溶液に光源から出た紫外線を照射して硬化させる光学レンズのコーティング装置において、前記光源と前記光学レンズとの間に配設されたフィルター切替機構を備え、前記フィルター切替機構を、前記光源から出た紫外線のうちそれぞれ異なった特定範囲の波長を透過する少なくとも第1、第2の光学フィルターと、前記第1、第2の光学フィルターを前記光源と前記光学レンズとの間に選択的に介在させるフィルター切替手段とで構成したものである。
第2の発明は、前記第1の光学フィルターの遮断波長を前記第2の光学フィルターの遮断波長より長くし、前記コーティング溶液の硬化開始から一定時間経過するまでは前記フィルター切替手段により前記第1の光学フィルターを前記光源と前記光学レンズとの間に介在させ、一定時間経過後は前記第1の光学フィルターの代わりに前記第2の光学フィルターを前記光源と前記光学フィルターとの間に介在させるものである。
第3の発明は、前記第1の光学フィルターが約370〜390nm以下の波長の紫外線を遮断し、前記第2の光学フィルターが約350nm以下の波長の紫外線を遮断するUVフィルターである。
第4の発明は、前記光源から放射される紫外線の照射強度を前記フィルターの透過率に応じて伴い切り替える照射強度切替手段を備えたものである。
第5の発明は、コーティング溶液が塗布された光学レンズを収納して塗布位置から紫外線の受光位置に搬送するレンズラックと、前記レンズラック内の空気を窒素置換する窒素置換手段とを備えたものである。
第6の発明は、前記光源を収納するハウジングと、前記ハウジングの下面に設けられた透明板と、前記レンズラックを上昇させて前記透明板に密接することにより前記レンズラックを密閉させるラック昇降手段を備えたものである。
第7の発明は、前記レンズラックが2枚一組のレンズを収納するものである。
本発明においては、遮断波長が相対的に異なる少なくとも第1、第2の光学フィルターを備えているので、コーティング溶液の硬化処理開始時において相対的に遮断波長の長い第1の光学フィルターを用いると、長波長側での感度を高めることができ、コーティング溶液の膜内部の硬化を促進させる。その後、遮断波長が相対的に短い第2の光学フィルターを用いることで、膜全体を硬化させる。これにより、膜内部から表面までが均質なコーティング被膜を形成することができ、また硬化時間を短縮することができるため、生産性が向上する。
紫外線の照射強度は、フィルターの透過率によって変え、透過率が高い場合は照射強度を弱くし、透過率が低い場合は照射強度を強くし、コーティング溶液を速やかに硬化させる。
本発明においては、レンズを収納するレンズラックをハウジングの透明板に密接して密閉し、内部の空気を窒素置換するだけでよいので、ハウジング全体を窒素置換する必要が無く、窒素の使用量を少なくすることができる。
また、本発明においては、2枚一組のレンズを1つのレンズラック内に収納して搬送、硬化処理を行うようにしているので、生産性を一層向上させることができる。
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る光学レンズのコーティング装置の一実施の形態の一部を破断して示す外観斜視図、図2は同コーティング装置のクリーンルーム内の各種装置、手段等の配置関係を示す概略平面図、図3は塗布装置の外観斜視図、図4は同塗布装置の概略側断面図、図5はコーティング溶液のへら機構とレンズ外周用溶液平滑化機構を示す外観斜視図、図6はコーティング溶液の回収装置を示す外観斜視図、図7はレンズラックを硬化部に移動させた状態を示す外観斜視図、図8はレンズラックの平面図、図9は図8のIX−IX断面図、図10は光線照射装置とフィルター切替機構の正面図、図11は同光線照射装置とフィルター切替機構の側面図である。
図1および図2において、全体を符号1で示すコーティング装置は、左右一対の眼鏡レンズ2の被コーティング面2a(図5)にUV硬化型の調光用コーティング溶液を塗布して均一な膜厚とし、UVを照射して硬化させる一連の工程を自動的に行う装置であって、床面に設置された前後方向に長い立方体の筐体3を備えている。
眼鏡レンズ2は、被コーティング面2aである凸面が所定の曲率半径の光学面に研磨仕上げされ、凹面が未加工(または光学面に研磨された)の円形のプラスチックレンズであって、外径が例えば、65mm、70mm、75mm、80mm等の種類がある。なお、1つの眼鏡フレームに装着される2枚一組からなる眼鏡レンズ2を左眼用と右眼用を区別して説明する場合は、左眼用に添え字「L」を付し、右眼用に添え字「R」を付して示す。
前記筐体3は、複数本のフレームによって形成した箱型の骨組構造体4と、この骨組構造体4の底板5と、骨組構造体4の内部を上下2つの室6,7に仕切る基台8と、下方の室6の各壁面を構成する不透明な観音開きの扉9と、上方の室7の各壁面および天井面を構成するプレート10等で構成されている。
前記下方の室6の内部には、制御盤11、窒素ガス供給装置12、UVコントローラ13、コーティング溶液回収装置14の一部構成部材等が収納されている。前記制御盤11は、後述する各種搬送手段、塗布装置42、光線照射装置151等をシーケンス制御するためのもので、図示を省略した外部入力装置が接続されている。外部入力装置としては、例えばパーソナルコンピュータが用いられ、各種搬送手段、塗布装置42、光線照射装置151等の動作のタイミング、動作時間等を各眼鏡レンズ2L,2Rに応じて設定し、その信号が前記制御盤11に入力される。
一方、前記上方の室7は、清浄な空気が供給管15によって上から下に向けて供給されることにより内圧が大気圧より若干高いクリーンルーム(以下、クリーンルーム7と称す)を形成しており、内部には前記各種搬送機構、塗布装置42、光線照射装置151等が収納されている。クリーンルーム7の壁面および天井面を形成する前記プレート10は、壁面に対しては透明なプラスチック板が用いられ、天井面に対してはステンレス板が用いられている。また、クリーンルーム7の前面を形成するプラスチック板10aは、開閉自在な扉を形成している。
さらに、クリーンルーム7の内部構造を詳述すると、大きく分けて3つの領域、すなわちトレー搬送部21と、コーティング溶液の塗布部22および硬化部23とに分かれている。トレー搬送部21は、2枚一組の眼鏡レンズ2L,2Rを収納するトレー24を装置の前方から後方に向けて搬送する部分であり、クリーンルーム7の右側部の前後方向全長にわたる領域を占めている。塗布部22は、眼鏡レンズ2の被コーティング面2aにコーティング溶液を塗布する部分で、トレー搬送部21の左側でかつクリーンルーム7の前半部分の領域を占めている。硬化部23は、眼鏡レンズ2の被コーティング面2aに塗布されたコーティング溶液を硬化させる部分で、前記塗布部22より後方の領域を占めている。
前記トレー24は、プラスチックの射出成形によって箱型に形成されており、上面に各眼鏡レンズ2L,2Rが被コーティング面2aを上にしてそれぞれ載置される2つの載置部を有し、後壁に当該トレー24の識別番号を示すバーコード25が貼付されている。
前記トレー搬送部21には、前記トレー24を前方から後方に向かって搬送する第1の搬送手段30が設けられている。第1の搬送手段30は、モータの駆動によって断続的に走行するベルトコンベアを備え、前端部がクリーンルーム7の前面側プラスチック板10aに設けた開口部31から前方に突出し、後端部が同じくクリーンルーム7の後面側プラスチック板10bに設けた開口部32から後方に突出しており、前方側突出部の上面に前記トレー24が載置されると、走行して前記トレー24をクリーンルーム7内の第1の受渡位置T1 に搬送するように構成されている。
前記第1の受渡位置T1 は、前記第1の搬送手段30の上方であって前記前面側プラスチック板10aの開口部31に近い部分で、この第1の受渡位置T1 付近には前記トレー24を係止する図示を省略したトレーストッパと、前記バーコード25を光学的に読み取るバーコードリーダ35が配置されている。
前記バーコードリーダ35は、ベルトコンベアの上方に設けた取付板36の中央に取付けられている。バーコードリーダ35がバーコード25を読み取ると、その信号は図示を省略したホストコンピュータに送られる。ホストコンピュータは、バーコードリーダ35からのバーコード信号を受信すると、当該トレー24に収納されている各眼鏡レンズ2L,2Rのレンズ度数、外径、中心厚等のコーティングに必要なレンズ情報を前記外部入力装置に送出する。なお、トレー24への眼鏡レンズ2の搭載、トレー24の第1の搬送手段30への装着およびトレー24へのバーコード25の貼付作業は作業者によって行われる。
前記塗布部22には、第1のレンズ載置台41と、眼鏡レンズ2にコーティング溶液63を塗布する塗布装置42が配置されている。第1のレンズ載置台41は、2枚一組からなる眼鏡レンズ2L,2Rがそれぞれ載置される2つのレンズ載置台からなり、第1の受渡位置T1 の左方で前記塗布装置42より前方位置、つまり第2の受渡位置T2 に設けられている。2つのレンズ載置台41の間隔d1 は、前記トレー24に収納されている2つの眼鏡レンズ2L,2Rの間隔d2 より大きく設定されている(d1 >d2 )。
前記第1の受渡位置T1 から第2の受渡位置T2 への眼鏡レンズ2の搬送は、第2の搬送手段44によって行われる。第2の搬送手段44は、クリーンルーム7の前端部上方に左右方向に延在するように設けたレール45に沿って往復移動する左右一対の挟持手段46A,46Bを備えている。これらの挟持手段46A,46Bは、各眼鏡レンズ2L,2Rのコバ面(外周面)を挟持する開閉自在な3本の挟持ピン47を有し、前記第1の受渡位置T1 と第2の受渡位置T2 の間を往復移動するように構成されている。また、一対の挟持手段46A,46Bは、接近離間自在でかつ上下動自在に設けられ、通常は第1の受渡位置T1 の上方に待機している。この待機状態において、一対の挟持手段46A,46Bは、前記トレー24内の眼鏡レンズ2L,2Rの間隔d2 と同一の間隔に保持されており、トレー24が第1の受渡位置T1 に搬送されてきて停止すると、下降してその内部に収納されている各眼鏡レンズ2L,2Rの外周を保持して第2の受渡位置T2 の上方に搬送し、2つのレンズ載置台41の間隔d1 と等しい間隔に広げられた後、下降して各レンズ載置台41上に各眼鏡レンズ2L,2Rを載置し、しかる後再び上昇して元の待機位置である第1の受渡位置T1 の上方に復帰するように駆動制御される。各挟持手段46A,46Bの前記3本の挟持ピン47は、同一円周上に位置し、放射方向に同期して開閉するように構成されている。
前記一対の挟持手段46A,46Bによってトレー24内の各眼鏡レンズ2L,2Rを保持して搬送し第1のレンズ載置台41の上に載置すると、第1の搬送手段30は再び駆動して空になったトレー24を後述する第7の受渡位置T7 に搬送する。
図3〜図6において、前記塗布装置42は、前記第1の載置台41の後方に設置された塗布容器50と、この塗布容器50内に落下した余剰のコーティング溶液63を再使用するために回収する前記コーティング溶液回収装置14等を備えている。
コーティング溶液63としては、光重合開始剤を配合したUV硬化型の調光用組成物が用いられる。光重合開始剤としては、内部硬化と表面硬化に寄与する2種類のUV重合開始剤を混合した混合物が用いられる。内部硬化性のUV重合開始剤としては、前述したBAPOまたはビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイドが用いられる。表面硬化性のUV重合開始剤としては、前述した1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンが用いられる。
前記塗布容器50は、上方に向かって開放する左右方向に長い直方体の容器からなり、内部には前記各眼鏡レンズ2L,2Rが設置される左右一対の回転台51と、各回転台51を個々独立に回転させる2つのステッピングモータ56が配設されている。また、前記塗布容器50の上方には、各眼鏡レンズ2L,2Rの被コーティング面2aにコーティング溶液63を滴下する左右一対のコーティング溶液滴下手段52と、各眼鏡レンズ2L,2Rの被コーティング面2aの外周縁部に溜まる余分なコーティング溶液63を取り除くへら機構53と、各眼鏡レンズ2L,2Rのコバ面2bに付着しているコーティング溶液63の膜厚を平滑化させるレンズ外周用溶液平滑化機構54が配設されている。
前記回転台51は、載置された眼鏡レンズ2を真空吸着するとステッピングモータ56の駆動によって回転し、被コーティング面2aに塗布されているコーティング溶液63の膜厚を遠心力によって均一化させる。回転台51の回転速度は、低速(例えば、15rpm)、高速(例えば、54rpm)の順で二段階に切り替えられる。左右一対の回転台51の間隔は、前記第1の載置台41の間隔d1 と等しい。一対の回転台51の間隔をトレー24内の眼鏡レンズ2の間隔d2 より大きくした理由は、遠心力によって各眼鏡レンズ2L,2Rから飛散するコーティング溶液63が隣接する他の眼鏡レンズに付着しないようにするためである。なお、塗布容器50の上面板の下面で各眼鏡レンズ2L,2Rが挿入される各開口部58の周りには、遠心力によって眼鏡レンズ2から飛散したコーティング溶液63が隣接する他の眼鏡レンズ2に付着するのを防止する截頭円錐形の遮蔽板59が取付けられている。
図5において、前記左右一対のコーティング溶液滴下手段52は、ノズル60と、コーティング溶液63を貯蔵する交換可能な容器61と、コーティング溶液63の滴下時にノズル60を容器61とともに上下および前後方向に移動させる駆動装置66とを備え、コーティング溶液63の滴下時に容器61内のコーティング溶液63に所定の圧力を加えることによって前記ノズル60より眼鏡レンズ2の被コーティング面2a上に所定量のコーティング溶液63を滴下するように構成されている。
図3および図4において、前記駆動装置66は、クリーンルーム7の天井面に左右一対のガイドバー67によって前後方向に移動自在に配設された第1のスライド板68と、このスライド板68を前後方向に移動させる第1のモータ69と、この第1のモータ69の回転を前記第1のスライド板68に伝達するボールねじ70を備えている。また、前記第1のスライド板68の下方に上下動自在に設けられた第2のスライド板71と、前記第1のスライド板68に垂直に取付けられ前記第2のスライド板71を上下動させる上下シリンダ72と、前記第2のスライド板71にそれぞれ左右一対のガイドバー74によって上下動自在に取付けられた左右一対からなる第3のスライド板75と、前記第2のスライド板71にそれぞれ取付けられ前記各第3のスライド板75をそれぞれ個々独立に上下動させる左右一対からなる第2のモータ76と、これらの第2のモータ76の回転を前記各第3のスライド板75にそれぞれ伝達する2本のボールねじ78等を備えている。そして、各第3のスライド板75の前面に、前記各コーティング溶液滴下手段52がそれぞれ取付けられている。
眼鏡レンズ2にコーティング溶液63を滴下する際、コーティング溶液滴下手段52は、図5に示すように前記駆動装置66によってノズル60が眼鏡レンズ2の外周から中心に向かって螺旋状に移動するように駆動制御される。そして、眼鏡レンズ2の被コーティング面2aに滴下されたコーティング溶液63は、回転台51の回転による遠心力によって被コーティング面2a全体に略均一に広がり、その一部は飛散して塗布容器50内に落下する。
このように、前記塗布装置42によって各眼鏡レンズ2L,2Rの被コーティング面2aにコーティング溶液63をスピンコート法によりそれぞれ塗布すると、コーティング溶液63は被コーティング面2aの外周縁部において表面張力により膜厚が厚くなって盛り上がる。この外周縁部の膜厚が厚いコーティング溶液63は、次工程である硬化工程において紫外線の照射によって硬化したとき、皺が発生するおそれがある。このため、各眼鏡レンズ2L,2Rの被コーティング面2aの外周縁部におけるコーティング溶液63を平滑化して余分なコーティング溶液63を取り除くために前記へら機構53が前記各コーティング溶液滴下手段52の近傍に位置するように前記第3のスライド板75に取付けられている。
図5において、前記へら機構53は、前記第3のスライド板75に取付けられた支持アーム80と、この支持アーム80の先端部にノズル60の一側に位置するように取付けられた取付板82と、この取付板82の下端に取付けられたホルダー83と、このホルダー83の前端面に形成したスリット84に着脱可能に差し込み固定されたへら板85等で構成されている。ホルダー83は、垂直線に対して眼鏡レンズ2(2L)方向に所要角度(例えば、45°)傾斜するように支持アーム82に取付けられている。このため、へら板85もホルダー83と同一角度で同方向に傾斜している。また、へら板85は、コーティング溶液滴下手段52の前後方向(図5の矢印A、B方向)に対して後端側が前端より眼鏡レンズ2から離間するように所要角度(例えば、30°)傾斜している。すなわち、へら板85は垂直線および前後方向の水平線に対して交差するように傾いた状態で取付けられている。このため、へら機構53の使用時にへら板85は前端が眼鏡レンズ2Lの被コーティング面2aの外周縁左側縁に接触し、眼鏡レンズ2Lの回転により前記被コーティング面2aの外周縁全周にわたって溜まっている余分なコーティング溶液63を削ぎ落とす。なお、へら機構53は、不使用時(コーティング溶液の非滴下時)において眼鏡レンズ2Lの後方に待機しており、使用時(コーティング溶液の滴下後)に前記第1のスライド板75の前進移動によって眼鏡レンズ2Lの左側方に移動し、へら板85を被コーティング面2aの外周縁に接触させる。また、図5においては左眼用眼鏡レンズ2Lのへら機構53を示したが、右眼用の眼鏡レンズ2Rのへら機構53も全く同一構造であるため、その説明を省略する。
同じく図5において、前記レンズ外周用溶液平滑化機構54は、眼鏡レンズ2L(右側の眼鏡レンズ2Rのレンズ外周用溶液平滑化機構54も同様)のコバ面2bに付着しているコーティング溶液63の膜厚を平滑化させるためのもので、駆動装置90の駆動によって作動する保持機構91と、一対のコーティング溶液除去部材92とを備えている。前記保持機構91は、伸縮自在なパンダグラフ機構からなり、通常引張りコイルばね93によって短縮した状態に保持されており、作動時に前記駆動装置90の駆動により引張りコイルばね93に抗して伸長すると、前記一対のコーティング溶液除去部材92を眼鏡レンズ2Lのコバ面2bに所定圧で押し付けるように構成されている。前記駆動装置90としては、エアシリンダが用いられる。
前記コーティング溶液除去部材92は、吸着性に優れた発泡樹脂(スポンジ)によって円柱状に形成され、パンダグラフ機構91の前端に設けた取付板94の表面に前後方向に所定の間隔をおいて垂直に取付けられており、眼鏡レンズ2Lのコバ面2bに押し付けられることにより、コバ面2bに付着しているコーティング溶液63を薄く引き延ばし、均一な膜厚とする。なお、前記へら機構53とレンズ外周用溶液平滑化機構54は、コーティング溶液滴下手段52によるコーティング溶液63の滴下後に略同時に作動するように構成されている。
図6において、前記眼鏡レンズ2の被コーティング面2aから遠心力で飛散したり、へら機構53によって取り除かれた余分なコーティング溶液63は、塗布容器50内に溜まると前記コーティング溶液回収装置14によって回収され再利用される。コーティング溶液回収装置14は、吸引ポンプ100と、コーティング溶液63を回収する複数本の回収容器101とを備え、これらの回収容器101をパイプ102によって直列に接続し、その一端を前記吸引ポンプ100に接続し、他端側を二股に分岐して前記塗布容器50内に挿入し、その開口部を各へら機構53の真下にそれぞれ位置させている。前記吸引ポンプ100は、前記筐体3の下方の室6に収納されている。
再び図1および図2において、前記塗布部22の上方には、第2、第3および第4の受渡位置T2 ,T3 ,T4 間を往復移動する第3の搬送手段110が設けられている。第3の受渡位置T3 は、前記塗布装置42が配置されている位置である。第4の受渡位置T4 は、第3の受渡位置T3 の後方位置で、空のレンズラック120が待機している位置である。
前記第3の搬送手段110は、図1に示すようにクリーンルーム7の左内壁に設けた水平なレール111に沿って前後方向に移動するスライダー112と、このスライダー112を往復移動させる図示を省略したモータと、前記スライダー112に上下動自在に設けられた水平な取付板113と、この取付板113を上下動させる図示を省略した駆動装置と、前記取付板113の下面に取付けた左右一対の挟持手段114A,114B等で構成されている。このような第3の搬送手段110は、前記第1の載置台41に載置された眼鏡レンズ2L,2Rを一対の挟持手段114A,114Bによって保持して前記塗布装置42の上方に搬送して塗布容器50内の各回転台51上に載置し、各眼鏡レンズ2L,2Rへのコーティング溶液63の滴下塗布が終了した後、各回転台51上の眼鏡レンズ2L,2Rを再び保持して第4の受渡位置T4 に搬送し、当該第4の受渡位置T4 に待機している空のレンズラック120にそれぞれ収納するように駆動制御される。
前記各挟持手段114A,114Bは、各眼鏡レンズ2L,2Rのコバ面2bを挟持する開閉自在な4本の挟持ピン116を有し、前記第2の受渡位置T2 〜第4の受渡位置T4 間を往復移動するように構成されている。4本の挟持ピン116は、左右にそれぞれ前後2本ずつ設けられ、前後に対向する2本の挟持ピンどうしが互いに接近離間するように構成されている。
また、一対の挟持手段114A,114Bは、通常第2の受渡位置T2 の上方位置に待機しており、各第1の載置台41に眼鏡レンズ2L,2Rが載置されると、これらレンズを保持して第3の受渡位置T3 に搬送して塗布容器50内の各回転台上51にそれぞれ載置し、コーティング溶液63の塗布が終了した後、各回転台51上の眼鏡レンズ2L,2Rを再び把持して塗布容器50から取り出し、第4の受渡位置T4 に搬送するように駆動制御される。一対の挟持手段114A,114Bの間隔は、前記第1の載置台41の間隔d1 と同一に設定されている。塗布容器50の各眼鏡レンズ2L,2Rを収納する収納部の上面開口部は、前記第3の搬送手段110による眼鏡レンズ2の収納、取出しを容易にするために、前記挟持ピン116が最大に開いた状態におけるこれらピンに外接する円よりも大きい円形に形成されている。
図7〜図9において、前記レンズラック120は、ベースプレート121と、このベースプレート121上に配置され各眼鏡レンズ2L,2Rを個々に収納する2つのケース、すなわち左眼用眼鏡レンズ2Lを収納する固定ケース122Aと、この固定ケース122Aの右側に接近離間する方向に移動自在に配置され右眼用眼鏡レンズ2Rを収納する可動ケース122Bと、前記可動ケース122Bを固定ケース122A方向に付勢する引張りコイルばね123とで構成されている。
前記ベースプレート121は、上プレート121Aと下プレート121Bとからなり、上プレート121Aが下プレート121B上に上下動自在に設置されている。一方、下プレート121Bは、前後方向に平行に延在する左右一対のガイドバー124によって摺動自在に支持されており、第4の搬送手段147(図2)によって前記第4の受渡位置T4 と硬化部23と第5の受渡位置T5 との間を往復移動するように構成されている。レンズラック120を搬送する第4の搬送手段147としては、例えばモータによって駆動されるベルトが用いられる。
前記固定ケース122Aは、前記上プレート121Aの上面左端部に固定されており、眼鏡レンズ2Lを収納する上方に開放した収納部125を有している。収納部125は、眼鏡レンズ2Lを収納する穴部125Aと、この穴部125Aに一端がそれぞれ連通する前後方向に長い4つのピン用溝部125Bとで構成されている。穴部125Aは、眼鏡レンズ2の挿入、取出しを容易にするために、上方に向かって拡径化するテーパ状に形成されている。また、テーパ状の穴部125Aは、後述する光線照射装置151によるコーティング溶液63の硬化時において眼鏡レンズ2Lの外周縁部に対するUVの照射を容易にする。ピン用溝部125Bは、前記第3の搬送手段110の挟持手段114Aの挟持ピン116による眼鏡レンズ2Lの収納部125内への収納を可能にするための溝であり、穴部125Aの前方側と後方側にそれぞれ2つずつ互いに対向するように形成されている。また、これらのピン用溝部125Bは、後述する第5の搬送手段181による眼鏡レンズ2Lの取り出しを可能にしている。さらに、収納部125の内壁には、眼鏡レンズ2Lの外周縁部の左右両端部を支持する左右一対の段部126が設けられている。
また、固定ケース122Aには、コーティング溶液63の硬化時に収納部125内の空気を排気し不活性ガスに置換するために、Oリング128と、排気用通路129および不活性ガス供給用通路130が設けられている。
前記Oリング128は、固定ケース122Aの上面で前記収納部125の周囲に形成した環状溝127に嵌着されている。
前記排気用通路129は、固定ケース122Aの肉厚内に形成されており、一端が前記収納部125の内壁に開口し、他端が配管131を介して図示を省略した真空ポンプに接続されている。前記不活性ガス供給用通路130は、同じく固定ケース122Aの肉厚内に形成されており、一端が前記収納部125の底面中央に開口し、他端が配管132によって前記窒素ガス供給装置(窒素置換手段)12(図1)に接続され、収納部125に不活性ガスである窒素ガス(N2 )を供給する。さらに、前記収納部125の内部中央で眼鏡レンズ2Lの真下には、窒素ガスによる眼鏡レンズ2Lの浮き上がりを防止する遮蔽板133が設けられている。
前記可動ケース122Bは、固定ケース122Aと左右対称で外観形状が若干異なるが、内部構造は全く同一である。このため、可動ケース122Bは、上方に開放し眼鏡レンズ2Rを収納する収納部134と、排気用通路135および不活性ガス供給用通路136が形成され、上面には収納部134を取り囲む環状溝137が形成されている。前記環状溝137には、Oリング138が装填されている。
前記収納部134は、上方に向かって拡径化するテーパ状の穴部134Aと、この穴部134Aに一端がそれぞれ連通する4つのピン用溝部134Bとで構成され、内部には段部139と遮蔽板140が設けられている。前記ピン用溝部134Bは、前記第3の搬送手段110の挟持手段114Bに設けた挟持ピン116による眼鏡レンズ2Rの収納部134内への収納を可能にしている。
このような固定ケース122Aと可動ケース122Bとは、レンズラック120が前記第4の受渡位置T4 に待機している状態において、間隔設定手段144(図7)によって収納部125と134の間隔が広く設定されている。すなわち、前記第1のレンズ載置台41の間隔d1 と等しくなるように最大に離間した状態に保持されている。前記間隔設定手段144は、前記第4の受渡位置T4 の装置固定部側に横設されたエアシリンダからなり、通常可動ロッド146により可動ケース122Bに突設されているプレート143を固定ケース122Aから引張りコイルばね123に抗して離間する方向に付勢している。そして、このエアシリンダ145は、レンズラック120が第4の受渡位置T4 から硬化部23に向かって移動する直前にOFF状態に切り替えてロッド146を後退させ、プレート143の押圧状態を解除する。このため、可動ケース122Bは、引張りコイルばね123のばね力によって左方に移動して固定ケース122Aに当接し、これによって両ケース122A,122Bの収納部125,134の中心間の間隔が狭められる。なお、収納部125,134の中心間の間隔は、前記トレー24内における眼鏡レンズ2L,2Rの間隔d2 と等しい。
前記硬化部23には、レンズラック120を上プレート121Aとともに昇降させるラック昇降手段150が配設され、さらにその上方には光線照射装置151が配設されている。前記ラック昇降手段150は、左右一対のエアシリンダで構成され、前記レンズラック120が硬化部23に停止すると駆動して上プレート121Aを光線照射装置151の下面高さまで押し上げるように構成されている。
前記光線照射装置151は、密閉型のハウジング152と、このハウジング152内に水平に配設された光源としてのUVランプ153と、このUVランプ153から放射されるUVの照射強度を切り替える照射強度切替手段(図示せず)を備えている。ハウジング152の内部には、コーティング溶液63の硬化時にUVランプ153の温度上昇を防ぐために冷却空気154が供給される。このため、冷却空気用配管155と、排気用配管156の一端がハウジング152の上面に接続されている。また、排気用配管156の他端側は、シロッコファン157(図1)に接続されている。UVランプ153としては、水銀灯、メタルハライドランプ等が用いられ、波長範囲が例えば、350nm〜400nmのUVを放射する。なお、一般的には、365nmのUVがコーティング溶液63の表面硬化に必要な代表的な波長である。
前記ハウジング152の底面側開口部は、透明板160によって密閉されている。前記レンズラック120は、コーティング溶液63の硬化時に前記エアシリンダ150によって紫外線の受光位置に押し上げられると、前記固定ケース122Aと可動ケース122Bとが透明板160の下面にOリング128,138を介してそれぞれ押し付けられ、これにより各ケース122A,122Bの収納部125,134が閉塞される。そして、各ケース122A,122Bは、収納部125,134が透明板160によって閉塞されると、内部の空気が窒素ガスに置換され、しかる後UVランプ153から放射されたUVを各光学レンズ2L,2Rに照射することにより、コーティング溶液63の硬化処理が行われる。なお、レンズラック120内の空気を窒素ガスに置換する理由は、コーティング溶液63が空気中の酸素に反応して硬化するのを防止するためである。
前記ハウジング152の内部には、さらにシャッター機構161とフィルター切替機構162が配設されている。
前記シャッター機構161は、UVランプ153とフィルター切替機構162との間に配設されており、通常は閉状態に保持することによりUVランプ153から出たUVを遮断し、コーティング溶液63の硬化時に開くように構成されている。
図7、図10および図11において、前記フィルター切替機構162は、シャッター機構161と前記透明板160との間に配設され、前記UVランプ153から出たUVのうちそれぞれ異なった特定範囲の波長を透過、遮断する第1、第2の光学フィルター164,165と、前記第1、第2の光学フィルター164,165をUVランプ153と光学レンズ2との間に選択的に介在させるフィルター切替手段166とで構成されている。
前記第1の光学フィルター164としては、約370〜390nmの波長のUVを遮断するUVフィルターが用いられる。前記第2の光学フィルター165としては、好ましくは約350nm以下の波長のUVを遮断するUVフィルターが用いられる。第1の光学フィルター164と第2の光学フィルター165は、図7に示すように同一の大きさでかつ同一平面上に配設され、互いに対向する長辺が接合されることにより、一枚の平板を形成しており、左右一対のガイドシャフト168A,168Bに複数個のスライドブロック169を介して移動自在に保持されている。各ガイドシャフト168A,168Bの両端部は、一対のシャフト支持部材171,172によって支持されている。スライドブロック169は、各フィルター164,165に対して2個ずつ、合計4個用いられ、各フィルター164,165の上面両端部にそれぞれ固定されている。
前記フィルター切替手段166は、一方のガイドバー168Aの側部に平行に配設されたエアシリンダ(以下、エアシリンダという)からなり、その可動ロッド173の先端に前記4個のスライドブロック169のうちの1つ(169a)が連結されている。可動ロッド173の移動ストロークは、第1、第2の光学フィルター164,165の短辺長さと略等しい。エアシリンダ166の非駆動時において、第1の光学フィルター164はUVランプ153の真下に位置し、第2の光学フィルター165はUVランプ153の真下より後方側に待機している。また、第1の光学フィルター164は、前記光線照射装置151によるコーティング溶液63の硬化開始から一定時間経過するまではUVランプ153の真下に位置し、一定時間経過するとエアシリンダ166の駆動によって前方に移動するように構成されている。そして、この第1の光学フィルター165の前方への移動により第2の光学フィルター165が前進移動して光学レンズ2とUVランプ153との間に介在されている(図11)。
このように、内部硬化性と表面硬化性の光重合開始剤を配合したコーティング溶液63を光線照射装置151によって硬化処理する際に、処理開始時においては遮断波長が長い第1の光学フィルター164をUVランプ153と光学レンズ2L,2Rとの間に介在させて長波長側での感度を高めると、コーティング溶液63の表面側が硬化する前に膜内部側の硬化を促進させることができる。そして、処理開始から一定時間経過して膜内部側が硬化すると、第1の光学フィルター164を前進させてUVランプ153の下方から退避位置に移動させ、代わりに遮断波長が短い第2の光学フィルター165をUVランプ153と光学レンズ2L,2Rとの間に介在させる。第2の光学フィルター165は、遮断波長が第1の光学フィルター164よりも短いため、長波長側のUVで膜内部の硬化を進行させ、同時に短波長側のUVで表面側を硬化させる。したがって、コーティング溶液63を内部側から表面側まで均質に硬化させることができる。また、処理開始時においては、膜内部側を硬化させているので、表面側が過剰に硬化して膜内部側が硬化しないといったおそれがなく、硬化処理時間を短縮することができる。
また、コーティング溶液63を硬化させる際には、第1、第2の光学フィルター164,165の切り替えに際しては、前記した照射強度切替手段によってUVの照射強度を光学フィルターの透過率に応じて切り替える。すなわち、紫外線の照射強度は、フィルターの透過率が高い場合はを弱くし、透過率が低い場合は強くし、これによりコーティング溶液63を速やかに硬化させる。なお、照射強度の切替えは、UVランプ153への印加電圧を切り替えればよい。
再び図1および図2において、前記第4の搬送手段147は、前記光線照射装置151によるコーティング溶液63の硬化処理が終了すると、前記レンズラック120を前記硬化部23より第5の受渡位置T5 に搬送する。第5の搬送位置T5 の後方には、第6の受渡位置T6 が設けられている。第6の受渡位置T6 には、左右一対からなる第2の載置台180が設けられている。第2の載置台180は、前記第1の載置台41と全く同一構造である。また、第5の受渡位置T5 と第6の受渡位置T6 との間の上方空間には、第5の搬送手段181が設けられている。この第5の搬送手段181は、第5の受渡位置T5 に搬送されて停止したレンズラック120内から各眼鏡レンズ2L,2Rをそれぞれ取り出して第6の受渡位置T6 に搬送し、前記第2の載置台180上にそれぞれ載置するもので、前記第3の搬送手段110と類似した構造ではあるが、シリンダによって駆動する点で異なっている。また、各眼鏡レンズ2L,2Rを挟持する一対の挟持手段182A,182Bの間隔が、トレー24内における眼鏡レンズ2L,2Rの間隔d2 と等しく設定されている点でも異なっている。
前記第2の載置台180上に載置された各眼鏡レンズ2L,2Rは、第6の搬送手段190によって保持して第7の受渡位置T7 に搬送され、この第7の受渡位置T7 に待機している空のトレー24に収納される。第7の受渡位置T7 は、前記第6の受渡位置T6 の右真横であって前記第1の搬送手段30の上方位置である。第7の受渡位置T7 には、空のトレー24を停止させる図示を省略したトレーストッパが設けられている。
前記第6の搬送手段190は、前記第6の受渡位置T6 と第7の受渡位置T7 の間を往復移動して眼鏡レンズ2L,2Rを搬送するもので、前記第2の搬送手段44と略同一に構成されている。このため、その詳細についての説明を省略する。前記第1の搬送手段30は、第7の受渡位置T7 に待機している空のトレー24に各眼鏡レンズ2L,2Rが収納されると駆動して前記トレー24をクリーンルーム7の外部後方に搬送する。
このように、本発明に係るコーティング装置1は、遮断波長が長い第1の光学フィルター164と、遮断波長が短い第2の光学フィルター165とを備え、コーティング溶液63の硬化処理開始時においてはUVランプ153から放射されたUVを第1の光学フィルター164を介してコーティング溶液63に照射するようにしたので、長波長側のUVにより膜内部側を表面側が硬化する以前に硬化させることができる。また、硬化処理開始から一定時間経過後は、第1、第2の光学フィルター164,165を切り替え、UVランプ153から放射されたUVを第2の光学フィルター165を介してコーティング溶液63に照射するようにしたので、長波長側と短波長側のUVを効果的に利用してコーティング溶液63の膜内部と表面側を同時に硬化させることができる。したがって、表面側の硬化によってUVが内部側に届かなくなるといったことがなく、膜内部から表面まで均質に硬化させることができる。また、硬化処理時間の短縮と、生産性の向上を図ることができ、特に厚膜で光透光性の低いコーティング溶液の硬化処理に有効である。
なお、上記した実施の形態は、遮断波長が異なる2枚の光学フィルター164,165を用いた例について説明したが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、コーティング溶液によっては2種類以上の光学フィルターを用いるようにしてもよい。
また、本発明は眼鏡レンズ2に調光用のコーティング被膜を形成する例について説明したが、これに何ら特定されるものではなく、遮光性、防眩性、耐擦傷性等のコーティング被膜を形成する場合にも適用することが可能である。
本発明は眼鏡レンズに限らずカメラ等の光学レンズにも適用することが可能である。
本発明に係る光学レンズのコーティング装置の一実施の形態の一部を破断して示す外観斜視図である。 同コーティング装置のクリーンルーム内の各種装置、手段等の配置関係を示す概略平面図である。 塗布装置の外観斜視図である。 同塗布装置の概略側断面図である。 コーティング溶液のへら機構とレンズ外周用溶液平滑化機構を示す外観斜視図である。 コーティング溶液の回収装置を示す外観斜視図である。 レンズラックを硬化部に移動させた状態を示す外観斜視図である。 レンズラックの平面図である。 図8のIX−IX断面図である。 光線照射装置とフィルター切替機構の正面図である。 同光線照射装置とフィルター切替機構の側面図である。
符号の説明
1…コーティング装置、2…眼鏡レンズ、3…筐体、7…クリーンルーム、12…窒素ガス供給装置、22…塗布部、23…硬化部、42…塗布装置、52…コーティング溶液滴下手段、63…コーティング溶液、120…レンズラック、150…エアシリンダ、151…光線照射装置、152…ハウジング、153…UVランプ、160…透明板、161…シャッター機構、162…フィルター切替機構、164…第1の光学フィルター、165…第2の光学フィルター、166…フィルター切替手段。

Claims (7)

  1. 光学レンズの被コーティング面に塗布したコーティング溶液に光源から出た紫外線を照射して硬化させる光学レンズのコーティング装置において、
    前記光源と前記光学レンズとの間に配設されたフィルター切替機構を備え、
    前記フィルター切替機構を、前記光源から出た紫外線のうちそれぞれ異なった特定範囲の波長を透過する少なくとも第1、第2の光学フィルターと、
    前記第1、第2の光学フィルターを前記光源と前記光学レンズとの間に選択的に介在させるフィルター切替手段とで構成したことを特徴とする光学レンズのコーティング装置。
  2. 前記第1の光学フィルターの遮断波長を前記第2の光学フィルターの遮断波長より長くし、
    前記コーティング溶液の硬化開始から一定時間経過するまでは前記フィルター切替手段により前記第1の光学フィルターを前記光源と前記光学レンズとの間に介在させ、一定時間経過後は前記第1の光学フィルターの代わりに前記第2の光学フィルターを前記光源と前記光学フィルターとの間に介在させることを特徴とする請求項1記載の光学レンズのコーティング装置。
  3. 前記第1の光学フィルターが約370〜390nm以下の波長の紫外線を遮断し、前記第2の光学フィルターが約350nm以下の波長の紫外線を遮断するUVフィルターであることを特徴とする請求項1,2のうちのいずれか1つに記載の光学レンズのコーティング装置。
  4. 前記光源から放射される紫外線の照射強度を前記フィルターの透過率に応じて伴い切り替える照射強度切替手段を備えたことを特徴とする請求項1,2,3のうちのいずれか1つに記載の光学レンズのコーティング装置。
  5. コーティング溶液が塗布された光学レンズを収納して塗布位置から紫外線の受光位置に搬送するレンズラックと、前記レンズラック内の空気を窒素置換する窒素置換手段とを備えたことを特徴とする請求項1,2,3,4のうちのいずれか1つに記載の光学レンズのコーティング装置。
  6. 前記光源を収納するハウジングと、前記ハウジングの下面に設けられた透明板と、前記レンズラックを上昇させて前記透明板に密接することにより前記レンズラックを密閉させるラック昇降手段を備えたことを特徴とする請求項5記載の光学レンズのコーティング装置。
  7. 前記レンズラックが2枚一組のレンズを収納することを特徴とする請求項5,6のうちのいずれか1つに記載の光学レンズのコーティング装置。
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