JP2007164050A

JP2007164050A - プラスチック光学部品の製造方法、その製造方法を用いて製造されたプラスチック光学部品及びレンズ

Info

Publication number: JP2007164050A
Application number: JP2005363178A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Kurata; 俊彦倉田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】プラスチックレンズを容易に製造することができるようにする。
【解決手段】透明のレンズ基材１０の少なくとも一方の面に光学的パワーを有する紫外線硬化樹脂層３０を形成する工程を含むプラスチック光学部品の製造方法において、前記工程の前に、レンズ基材１０の両面に、硬化後の硬度がレンズ基材１０より高くなるコート剤をコーティングする。
【選択図】図１

Description

この発明はプラスチック光学部品の製造方法、その製造方法を用いて製造されたプラスチック光学部品及びレンズに関する。

プラスチック光学部品はガラス光学部品に比較して安全性、加工性に優れているが、ガラス光学部品と比較して表面に傷が付き易い。そのため、一般にプラスチック光学部品の表面にはハードコート膜が形成されている。

このプラスチック光学部品（例えばプラスチックレンズ）の一方の面にハードコート膜を介して機能性膜（防曇性塗膜、紫外線吸収層、赤外線吸収層、反射防止層、反射層等）を形成したものが従来例として知られている（特開平９−２３０１０９号公報参照）。

例えばプラスチックレンズを製造するには、ハードコート剤でプラスチックレンズ基材の両面を被覆し、一方の面を剥離可能なマスキング剤でマスキングし、他方の面を例えば防曇剤で被覆処理した後、マスキング層を除去する。なお、光硬化型ハードコート剤の場合、ハードコート剤でプラスチックレンズ基材の両面を被覆した後に光を照射する工程が必要である。
特開平９−２３０１０９号公報

しかし、上記のように、従来のプラスチック光学部品の製造には多くの工程が必要であり、それが製造コストを高める一因となっていた。特に、機能性膜として光学的なパワー（屈折力（光を集光、拡散する能力））を有する膜を形成するには更に多くの工程と高い製造コストが必要になっていた。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はプラスチック光学部品を容易に製造することができるようにすることである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、透明プラスチック基板の少なくとも一方の面に光学的なパワーを有する樹脂層を形成する工程を含むプラスチック光学部品の製造方法において、
前記工程の前に、前記透明プラスチック基板の両面に、硬化後の硬度が前記透明プラスチック基板より高くなるコート剤をコーティングするコーティング工程が含まれることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のプラスチック光学部品の製造方法において、前記樹脂層は回折格子パターンを有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載のプラスチック光学部品の製造方法において、前記樹脂層は球面又は非球面形状を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載のプラスチック光学部品の製造方法において、前記コート剤が、アクリル酸エステルを含むものであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のプラスチック光学部品の製造方法において、前記透明プラスチック基板の材料はオレフィン系プラスチックであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のプラスチック光学部品の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするプラスチック光学部品。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のプラスチック光学部品の製造方法を用いて製造された一対のプラスチック光学部品で構成され、前記両プラスチック光学部品の樹脂層同士が一体的に接合されていることを特徴とする。

この発明によれば、プラスチック光学部品を容易に製造することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係るプラスチックレンズの断面構造を示す模式図である。

このプラスチックレンズ（プラスチック光学部品）１は、透明のレンズ基材（透明プラスチック基板）１０とハードコート膜２０と屈折力を有する紫外線硬化樹脂層（樹脂層）３０とを備えている。

レンズ基材１０はシクロオレフィン系ポリマ（例えば日本ゼオンの光学用樹脂「ゼオネックス（登録商標）」）を材料として、射出成形によって成形されたものである。なお、レンズ基材１０の他の材料としては、例えば脂環式ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネイト等の透明樹脂を用いることも可能である。

ハードコート膜２０はレンズ基材１０より硬い膜である。ハードコート膜２０はレンズ基材１０の全体にほぼ均一な厚さに形成されている。ハードコート膜２０の膜厚は数μｍ程度である。

紫外線硬化樹脂層３０には回折格子パターン３０ａが形成されている。紫外線硬化樹脂層３０の材料としてハードコート膜２０との密着性がよいアクリル系紫外線硬化樹脂が用いられる。

ハードコート膜２０の成膜にはディッピング法が用いられる。ディッピング法によれば、一度に複数個のレンズ基材１０をコーティング処理することができるので、一枚ずつレンズ基材１０をコーティング処理を行うスピン法より生産性の向上を図ることができる。

次に、プラスチックレンズ１の製造方法を説明する。プラスチックレンズ１は以下に説明する方法を用いて製造される。

図２はプラスチックレンズ１の製造工程を説明するためのフローチャートである。図２において、Ｓ１〜Ｓ６は各処理工程を示す。

（１）レンズの洗浄（Ｓ１）
コーティングの対象となるレンズ基材１０に対するディッピングを行なう前に、レンズ基材１０とハードコート液（コート剤）との密着性を向上させる目的で、レンズ基材１０の表面に対してアルカリ処理、酸処理、界面活性剤処理、無機又は有機物の微粒子による研磨処理、プライマ処理又はプラズマ処理等の表面処理、超音波洗浄、超純水洗浄等を行う。

（２）コーティング工程（Ｓ２）
レンズ基材１０をディッピング槽のハードコート液中に浸け、引き上げる。ハードコート液としては紫外線硬化樹脂３０との密着性のよいものが用いられる。ハードコート液はトルエン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、アクリル酸エステルを含有する（例えば、日本化薬株式会社製、商品名ＦＯＰ−４１００）。このときのコーティング条件は以下の通りである。ハードコート液の粘度：２．０ｃｐｓ（２０℃）、引き上げ速度：２６ｃｍ／ｍｉｎである。引き上げ速度が遅過ぎる場合には膜厚が薄くなり過ぎて、所定の性能が得られず、速過ぎる場合には液だまりが発生し易くなる。

（３）乾燥（Ｓ３）
レンズ基材１０の引き上げ後、そのレンズ基材１０を、例えば８０℃で２０分間風乾させる。

（４）紫外線硬化（Ｓ４）
乾燥後、ハードコート膜２０の表面に２４０ｍＪ／ｃｍ²の紫外光を照射してハードコート膜２０を硬化させ、ハードコート膜２０をレンズ基材１０の全体に形成する。このようにして均一な厚さ（約２μｍ）のハードコート膜２０が得られた。

（５）紫外線硬化樹脂層成形（Ｓ５）
必要とされる膜厚に相当する重量の紫外線硬化樹脂をレンズ基材１０の平面側に位置するハードコート膜２０上に塗布し、８００〜１２０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外光を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、ハードコート膜２０の表面に紫外線硬化樹脂層３０を形成する。その結果、プラスチックレンズ１が完成する。このとき、ハードコート膜２０と紫外線硬化樹脂層３０との密着性が強く、紫外線硬化樹脂層３０はレンズ基材１０から剥がれ難い。

この実施形態によれば、マスキング工程やその除去工程を省略することができるので、プラスチックレンズ１の製造を簡素化することができる。その結果、プラスチックレンズ１の製造コストを低減できる。

次に、一対のプラスチックレンズからなるレンズ３００の製造方法を説明する。レンズ３００は以下に説明する方法を用いて製造される。

図３はこの発明の第２実施形態に係るプラスチックレンズからなるレンズの断面構造を示す模式図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図３（ａ）、（ｂ）はレンズ３００の製造途中の断面構造を示す模式図、同図（ｃ）はレンズ３００の完成後の断面構造を示す模式図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

まず、コーティングの対象となる第１のレンズ基材１１０及び第２のレンズ基材２１０に対するディッピングを行なう前に、両レンズ基材１１０，２１０の表面の洗浄等を行う。

次に、両レンズ基材１１０，２１０をディッピング槽のハードコート液中に浸ける。ハードコート液としては紫外線硬化樹脂３０との密着性のよいものが用いられる。

その後、両レンズ基材１１０，２１０を引き上げ、それらのレンズ基材１１０，２１０を例えば８０℃の温風で２０分間乾燥させる。

乾燥後、ハードコート膜１２０の表面に２４０ｍＪ／ｃｍ²の紫外光を照射してハードコート膜１２０を硬化させる。このようにして両レンズ基材１１０，２１０の表面に均一な厚さ（約２μｍ）のハードコート膜１２０が形成される。

次に、必要とされる膜厚に相当する重量の紫外線硬化樹脂を第１のレンズ基材１１０の平面側に位置するハードコート膜１２０上に塗布する。

次に、第１のレンズ基材１１０の紫外線硬化樹脂に回折格子パターン３０ａを形成するためのレリーフパターンが形成された金型（図示せず）を押し当てる。

その後、第１のレンズ基材１１０を介して紫外線硬化樹脂に８００〜１２０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外光を照射してハードコート膜１２０の表面の紫外線硬化樹脂を硬化させる。

次に、硬化した紫外線硬化樹脂から金型を取り外す。これにより、回折格子パターン３０ａを有する紫外線硬化樹脂層３０が形成され、プラスチックレンズ（プラスチック光学部品）３０１が完成する（図３（ａ）参照）。

その後、紫外線硬化樹脂層３０の回折格子パターン３０ａが形成された面に、他の紫外線硬化樹脂を塗布する。

次に、その紫外線硬化樹脂にハードコート膜１２０が形成された第２のレンズ基材２１０の平面側を押し付け、この押し付けられた紫外線硬化樹脂が所定の厚さ及び径になるようにする。

その後、プラスチックレンズ３０１を介して前記紫外線硬化樹脂に８００〜１２０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外光を照射してその紫外線硬化樹脂を硬化させ、レンズ基材２１０のハードコート膜１２０の表面に紫外線硬化樹脂層３５（紫外線硬化樹脂層３０とは屈折率を異にする）を形成する（図３（ｂ）参照）。

その結果、回折格子パターン３０ａを介して互いに密着したプラスチックレンズ３０１とプラスチックレンズ（プラスチック光学部品）３０２とからなるレンズ３００が完成する（図３（ｃ）参照）。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

なお、第１のレンズ基材１１０と第２のレンズ基材２１０とを同じ樹脂材料で形成すれば、材料費を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。

また、上記各実施形態では紫外線硬化型のハードコート剤を用いたが、熱硬化型のハードコート剤を用いてもよいことは勿論である。

更に、この発明の適用対象のプラスチック光学部品としてはプラスチックレンズ１,３０１,３０２に限られない。

また、光学的パワーを有する紫外線硬化樹脂層３０は回折格子パターン３０ａを有するものに限られるものではなく、例えば球面又は非球面形状を有するものでもよい。

図１はこの発明の第１実施形態に係るプラスチックレンズの断面構造を示す模式図である。図２はプラスチックレンズの製造工程を説明するためのフローチャートである。図３はこの発明の第２実施形態に係るプラスチックレンズからなるレンズの断面構造を示す模式図である。

符号の説明

１，３０１，３０２：プラスチックレンズ（プラスチック光学部品）、１０，１１０，２１０：レンズ基材（透明プラスチック基板）、２０，１２０：ハードコート膜、３０，３５：紫外線硬化型樹脂層（樹脂層）、３０ａ：回折格子パターン、３００：レンズ。

Claims

透明プラスチック基板の少なくとも一方の面に光学的なパワーを有する樹脂層を形成する工程を含むプラスチック光学部品の製造方法において、
前記工程の前に、前記透明プラスチック基板の両面に、硬化後の硬度が前記透明プラスチック基板より高くなるコート剤をコーティングするコーティング工程が含まれることを特徴とするプラスチック光学部品の製造方法。
前記樹脂層は回折格子パターンを有することを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学部品の製造方法。
前記樹脂層は球面又は非球面形状を有することを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学部品の製造方法。
前記コート剤が、アクリル酸エステルを含むものであることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学部品の製造方法。
前記透明プラスチック基板の材料はオレフィン系プラスチックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のプラスチック光学部品の製造方法。
請求項１〜５のいずれか１項記載のプラスチック光学部品の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするプラスチック光学部品。
請求項１〜５のいずれか１項記載のプラスチック光学部品の製造方法を用いて製造された一対のプラスチック光学部品で構成され、
前記両プラスチック光学部品の樹脂層同士が一体的に接合されていることを特徴とするレンズ。