JP2009229649A - 防汚層の防汚性評価方法および擦傷試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学レンズの表面に形成された撥水性および撥油性を有する防汚層の防汚性評価方法、および擦傷試験装置を提供する。
【解決手段】表面に防汚層が形成された光学レンズＬを保持固定した載置台１１２が、レール１１１の凹部１１１Ａの側壁に案内されて、Ｙ軸方向に沿った所定距離間を往復移動する移動機構部１１と、アーム１２２を介して保持軸１２３に取り付けられた当接具１３が光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接する支持機構部１２と、を備えた擦傷試験装置１を用いて、弾性体で弾力性が付与された払拭布を当接面とする当接具１３を、３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²の弾性力で光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接しながら、載置台１１２を矢印αで示すＹ軸方向に沿って往復移動してレンズ凸面Ｌｂを擦った後、油性マーカーの弾き性および拭き取り性の変化から防汚性能を評価する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズの最表面に設けられた防汚層の防汚性評価方法および擦傷試験装置に関する。

光学レンズには、通常、光の反射を抑制し、光の透過性を高めるために、その表面に反射防止膜などが形成されている。
特に、眼鏡レンズ分野においては、従来より、その使用に際し、雨や水を弾いたり、水ヤケを防止したりするために、反射防止膜の表面（最表面）に撥水層（撥水コート）が設けられている。また、近年では、手垢、指紋、汗、化粧料などの汚れが付着し難く、且つその汚れを拭き取り易くするために、撥水性能に加えて撥油性能を有する防汚層を設けることが行われている。そして、防汚性能のより高い防汚層形成用の組成物やそれを用いた光学レンズが広く利用されるようになっている。

こうした撥水性と撥油性とを有する防汚層として、レンズ基材を水酸基または加水分解性基のいずれをも有しないオルガノポリシロキサンと酸触媒からなる組成物と、フッ素化された有機基を有する一官能有機シラン化合物と、一般式〔ＲｆＲ₂Ｓｉ〕₂ＮＨで表されるシラザン化合物からなる撥水剤で処理することによって、非硬化物質からなり、接触角が８０°以上の撥水層を形成したレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２６７０３号公報

特許文献１にも示されるように、こうした防汚層の撥水性と撥油性とを有する防汚性能、および撥水層の撥水性の性能評価（性能確認）は、一般的に防汚層および撥水層共に、接触角計を用いた液滴法による接触角の測定値に基づいて行われている。
しかしながら、接触角に基づいて撥水性の性能評価を行うことは可能であるが、撥水性と撥油性を含めた防汚層の性能評価には新たな評価方法が求められている。このことは防汚層形成用化合物の高性能化の進展によって、益々必要性を増している。また、撥水層と防汚層における接触角の差は余りにも少なく、製造工程などでの取り違いや混入による不具合などに対応することもできないと言う課題を有する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る防汚層の防汚性評価方法は、光学レンズの表面に形成された撥水性および撥油性を有する防汚層の防汚性評価方法であって、前記光学レンズの表面に弾性体で押圧された払拭布を備えた当接具を当接し、前記光学レンズまたは前記当接具の一方を他方に対して交差する方向に往復移動させて、前記光学レンズの表面を擦った後、油性マーカーの弾き性および拭き取り性の変化から防汚性能を評価することを特徴とする。

これによれば、光学レンズの表面に弾性体で押圧された払拭布を備えた当接具を当接し、光学レンズまたは当接具の一方を他方に対して交差する方向に往復移動させて、光学レンズの表面を擦った後、油性マーカーの弾き性および拭き取り性の変化から防汚性能を評価することによって、光学レンズの表面に形成された撥水性および撥油性を有する防汚層の防汚性能を的確に評価することができる。

［適用例２］
上記適用例に係る防汚層の防汚性評価方法は、前記当接具が前記光学レンズの表面に当接する弾性力が３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²であるのが好ましい。
これによれば、光学レンズの表面に弾性体で押圧された払拭布を備えた当接具が、撥水性および撥油性を有する防汚層が形成された光学レンズの表面に当接する弾性力が３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²であることによって、人間の指が払拭する際に相当する弾性力が得られ、光学レンズの使用実態に即した防汚層の防汚性評価を行うことができる。

［適用例３］
上記適用例に係る防汚層の防汚性評価方法は、前記払拭布を押圧する前記弾性体が、内部に液体が封入されたゴム製袋体であるのが好ましい。
これによれば、払拭布を押圧する弾性体が、内部に液体が封入されたゴム製袋体であることで、所望とする弾性力を容易に得ることができる。すなわち、所望とする弾性力を備えた当接具を容易に得ることができる。

［適用例４］
本適用例に係る擦傷試験装置は、光学レンズの表面に形成された機能コートの機能性評価に用いる擦傷試験装置であって、弾性体で押圧された払拭布を前記光学レンズの表面に当接する当接具と、前記当接具を保持し、前記当接具を前記光学レンズのレンズ面に対して鉛直方向に移動可能に構成された支持機構部と、前記光学レンズを保持固定し、前記当接具と交差する方向に往復移動する移動機構部とを備え、前記当接具を３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²の弾性力で前記光学レンズの表面を擦ることを特徴とする。

これによれば、光学レンズの表面に形成された機能コートの機能性評価に用いる擦傷試験装置が、３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²の弾性力を有する弾性体で押圧された払拭布を光学レンズの表面に当接する当接具と、当接具を保持し、当接具を光学レンズのレンズ面に対して鉛直方向に移動可能に構成された支持機構部と、光学レンズを保持固定し、当接具と交差する方向に往復移動する移動機構部とを備え、当接具が光学レンズの表面を擦ることによって、当接具が光学レンズのレンズ面の表面形状に沿って追従して、機能コートの機能性能を的確に評価することができる。また、光学レンズの表面に当接する弾性体の弾性力が３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²であることによって、人間の指が払拭する際に相当する弾性力が得られ、光学レンズの使用実態に即した機能コートの機能性評価を行うことができる。

以下、本実施形態に係る防汚層の防汚性評価方法を図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る防汚層の防汚性評価（防汚性能確認）は、擦傷試験装置を用いて、レンズ表面に防汚層が形成された光学レンズの擦傷試験によって行われる。

図１は、擦傷試験装置の概構造を示す模式図である。なお、図１には、主要構成部材のみを図示する。また、防汚性評価される光学レンズＬがセットされた態様で示す。
先ず、擦傷試験装置の構造を説明する。
図１において、擦傷試験装置１は、筐体の一部を構成するテーブル１０と、移動機構部１１と、支持機構部１２とを備えている。

移動機構部１１は、レール１１１と、載置台１１２と、図示しない駆動部を備えている。この移動機構部１１は、防汚性評価を行う光学レンズＬを保持固定すると共に、保持固定された光学レンズＬを支持機構部１２に対してＹ軸方向に沿った所定距離間を往復移動する機能を有する（図中に矢印αで示す）。

レール１１１は、Ｙ軸方向に延伸する凹部１１１Ａを有し、テーブル１０のテーブル面上に固定されている。
載置台１１２は、光学レンズＬを保持固定するための一対のチャック１１２Ａを備え、レール１１１の凹部１１１Ａの側壁に案内されて、凹部１１１Ａ内に載置されている。この載置台１１２は、図示しない駆動部の作動によって、凹部１１１Ａの側壁に沿ってＹ軸方向に沿った所定距離間を往復移動する。すなわち、後述する支持機構部１２に対してＹ軸方向方向に沿った所定距離間を往復移動する。

一対のチャック１１２Ａは、相対する側壁が光学レンズＬの周縁形状に相似した平面視、円弧状の形状を成しており、光学レンズＬの凹面側を載置台１１２側にして載置台１１２の台面上に載置されたレンズ周縁部を、両側から挟み込んで保持固定する。

支持機構部１２は、支持軸１２１と、支持軸１２１の上端部に係合してテーブル１０のテーブル面に略平行に延伸するアーム１２２と、アーム１２２に固着された保持軸１２３と、テーブル１０内に配設された昇降装置（図示せず）を備えている。また、保持軸１２３には、当接具１３および加重錘１４が取り付けられている。
この支持機構部１２は、アーム１２２を介して保持軸１２３に取り付けられた当接具１３を、載置台１１２のチャック１１２Ａに保持固定された光学レンズＬのレンズ凸面に当接する機能を有する。

支持軸１２１は、先端部にＴ型継ぎ手１２１Ａを備え、テーブル１０のテーブル面を貫通して、テーブル面に立直するように設けられている。そのＴ型継ぎ手１２１Ａにアーム１２２が係合している。また、支持軸１２１は、図示しない昇降装置により、鉛直方向に昇降することができる。

アーム１２２は、テーブル１０のテーブル面に略平行に延伸する平面視、矩形状を成した板状部材であり、先端部にアーム１２２を貫通して立直する保持軸１２３が固着されている。この保持軸１２３は、板状のアーム１２２がテーブル面に略平行な状態において、保持軸１２３の軸中心が、載置台１１２のチャック１１２Ａに保持固定された光学レンズＬのレンズ面の略中心に向かう位置に固着されている。

この保持軸１２３の載置台１１２側の一方端に当接具１３が取り付けられている。また、アーム１２２の上面から上方に延伸する保持軸１２３には、加重錘１４が嵌挿されてアーム１２２の上面に載置されている。
こうしたアーム１２２は、支持軸１２１の先端部に設けられたＴ型継ぎ手１２１Ａに係合されて、支持軸１２１を支点として上下動（図中に矢印βで示す）が可能に構成されている。

なお、擦傷試験装置１には、これらの他に、移動機構部１１の載置台１１２が往復移動する移動速度、移動距離（ストローク）および往復回数などを設定したり表示したりする操作盤や表示器、あるいは支持機構部１２の支持軸１２１を昇降操作するスイッチなどが配設されている（いずれも図示せず）。

図２（ａ）は当接具の正面図であり、図２（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面における当接具の断面図である。なお、図２（ａ）に示す正面図には一部を断面した状態で示す。
図２（ａ），（ｂ）において、当接具１３は、保持具１３０と、弾性体１５と、当接面１３Ａを形成する払拭布１６と、払拭布１６を保持具１３０に固定するための締結ひも１７と、を具備している。

保持具１３０は、軸部１３１と、軸部１３１の一方端に長方形の四角体より成る箱形状の収納部１３２と、軸部１３１の他方端にネジが刻設された固定部１３３が一体に構成されて、断面視、Ｔ字状の形状を成している。
収納部１３２は、長方形の四角体の底面が開口した箱形状の凹部１３２Ａが設けられており、この凹部１３２Ａ内に、後述する弾性体１５が収納されている。凹部１３２Ａの大きさは、例えば、長方形の横幅ｌａが３７ｍｍ、縦幅ｌｂが１７ｍｍ、深さｌｃが１０ｍｍ程度である。

弾性体１５は、当接面１３Ａが光学レンズＬのレンズ面に当接する際に、当接面１３Ａを形成する払拭布１６に弾力性を付与するための部材である。
弾性体１５は、弾力性を付与する媒体であれば限定されないが、例えば、ゴム製袋体としてのゴム製の指サックを用いて構成することもできる。

それは、ゴム製の指サック内に液体、例えば水１５１を注入した後、指サックの開口部から２ｃｍ程度の位置で指サック自身を丸めて縛り、それを収納部１３２の凹部１３２Ａに収納して弾性体１５として用いることができる。
具体的には、指サックとしてパール工業用指サック（商品名、船堀ゴム（株）製、巻指サック大（１−Ａ））を用い、指サック内に７ｃｃ±０．５ｃｃ程度の液体（水）を注入すれば良い。

これを弾性体１５として、凹部１３２Ａに収納した場合、弾性体表面１５２の位置が、収納部１３２の凹部１３２Ａの縁面から２ｍｍ〜３ｍｍ程度飛び出た形態を成している。
弾性体表面１５２における弾性力は、３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²程度であるのが望ましい。この範囲の値は、人間の指がレンズ凸面Ｌｂ（図３参照）を払拭する際に生じる弾性力に略相当する。

払拭布１６は、例えば、綿１００％の天竺布（糸の太さ２０番手、縦糸および横糸の本数が（６０本×６０本）／１ｉｎｃｈ²））を２枚重ねしたものを用いる。この払拭布１６は、当接具１３が光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接する当接面１３Ａを形成する。
払拭布１６は、天竺布の縦糸または横糸が、収納部１３２の長方形の辺に沿うようにして、収納部１３２の凹部１３２Ａ内に収納された弾性体１５を含む収納部１３２全体を包み込んで、軸部１３１に締結ひも１７で固定されている。

そして、当接具１３は、ネジが刻設された固定部１３３が、保持軸１２３（図中に二点鎖線で示す）の載置台１１２側の一方端に螺合して、収納部１３２の長方形の長辺が、載置台１１２が往復移動するＹ軸方向（図１参照）に対して略直角に交差するように固定されている。

加重錘１４は、中心部に板厚方向に貫通する貫通孔を有する円盤状を成した、所定の重量から成る錘であり、保持軸１２３の他方端に嵌挿されて、アーム１２２の上面に載置されている。この加重錘１４の荷重は、アーム１２２を介して保持軸１２３の一方端に取り付けられた当接具１３の弾性体１５および払拭布１６を介して光学レンズＬのレンズ面に印加される。

次に、このように構成された擦傷試験装置１の動作を説明する。
先ず、防汚層の防汚性評価を行う光学レンズＬを、レンズ凹面Ｌａ側を載置台１１２側にして載置台１１２の台面上に載置し、チャック１１２Ａでレンズ周縁部を両側から挟み込んで載置台１１２に保持固定する（後述する図４参照）。

そして、昇降装置を作動して支持機構部１２の支持軸１２１を下降させて、アーム１２２の先端に固着された保持軸１２３に取り付けられた当接具１３の当接面１３Ａを、光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接する。この時、アーム１２２の上面がテーブル１０のテーブル面に略平行になるように支持軸１２１の停止位置を調節する。
これにより、保持軸１２３および当接具１３の略中心軸が光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂの略中心に位置して、当接具１３の当接面１３Ａの長方形の長辺が、載置台１１２が往復移動するＹ軸方向に対して略直角に交差するように固定されて、当接面１３Ａの払拭布１６が光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接する。

そして、保持軸１２３の他方端に所定重量の加重錘１４を嵌挿してアーム１２２の上面に載置する。この加重錘１４の荷重は、保持軸１２３の一方端に取り付けられた当接具１３の弾性体１５を介して、払拭布１６で形成された当接面１３Ａから光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに印加される。

そして、移動機構部１１の駆動部が作動すると、光学レンズＬが保持固定された載置台１１２が、レール１１１の凹部１１１Ａの側壁に案内されて、Ｙ軸方向に沿った所定の距離間を往復移動する（図１中に示す矢印α、参照）。すなわち、光学レンズＬが当接具１３に対して交差する方向に往復移動する。これにより、光学レンズＬのレンズ凸面Ｌｂが当接具１３の当接面１３Ａ（払拭布１６）で擦られる。

この時、載置台１１２の往復移動に合わせて、アーム１２２が、支持軸１２１の先端部に設けられたＴ型継ぎ手１２１Ａによって、支持軸１２１を支点として上下動（図１中に示す矢印β、参照）して、当接具１３の当接面１３Ａが、光学レンズＬのレンズ凸面の表面形状に沿って追従する（後述する図４中に示す矢印γ、参照）ことができる。

このように擦傷試験装置１を用いて、光学レンズＬのレンズ面を擦る擦傷試験を行うことによって、光学レンズＬのレンズ面に形成された防汚層の防汚性能評価（防汚性能確認）することができる。以下、擦傷試験に基づく防汚性能評価方法について具体的に説明する。
なお、擦傷試験を行う光学レンズＬとしてプラスチック眼鏡レンズ（以後、眼鏡レンズＬと表す）を用いた場合で説明する。また、眼鏡レンズＬとして、レンズの最表面に防汚層が形成したものと、レンズの最表面に撥水層が形成したものとの２種類について行った。

図３は、防汚層または撥水層が形成される眼鏡レンズの断面模式図である。なお、図３中には、反射防止層２２の表面に形成される防汚層または撥水層を、二点鎖線で示し、共に同一符号の防汚層２３、撥水層２３と表記している。

図３において、眼鏡レンズＬは、レンズ面の一方の面が凹面Ｌａ、他方の面が凸面Ｌｂからなるメニスカスレンズである。なお、眼鏡レンズＬは、眼鏡フレームに枠入れする枠入れ加工（いわゆる玉摺り加工）される前のレンズであり、平面が７０ｍｍ程度の円形形状を成している。この眼鏡レンズＬには、レンズ基材２０の表面（レンズ凹面２０ａおよびレンズ凸面２０ｂ）にハードコート層２１が設けられ、このハードコート層２１の表面に反射防止層２２が設けられている。

レンズ基材２０としては、特に限定されない。例えば、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、カーボネート樹脂、アリル樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂（ＣＲ−３９）などのアリルカーボネート樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、イソシアネート化合物とジエチレングリコールなどのヒドロキシ化合物との反応で得られたウレタン樹脂、イソシアネート化合物とポリチオール化合物とを反応させたチオウレタン樹脂、分子内に１つ以上のジスルフィド結合を有する（チオ）エポキシ化合物を含有する重合性組成物を硬化して得られる透明樹脂などが挙げられる。

本実施形態においては、これらの内、イソシアネート化合物とポリチオール化合物を含有する重合性組成物を重合硬化して得られるチオウレタン樹脂より成るレンズ基材２０を用いた。この具体例としては、セイコースーパーソブリン（商品名、セイコーエプソン株式会社製、屈折率１．６７）が例示される。

ハードコート層２１は、シリコーン系またはアクリル系材料が２μｍ程度の厚さで成膜されている。このハードコート層２１は、レンズ基材２０に耐擦傷性を付与すると共に、レンズ基材２０と反射防止層２２の間に介在させることで、反射防止層２２の密着性を良好にして、剥離を防止する機能を有する。

反射防止層２２は、下層に形成されたハードコート層２１、およびレンズ基材２０よりも低屈折率の単層または多層の無機被膜、あるいは有機被膜で形成されている。この反射防止層２２は、眼鏡レンズＬの表面反射を抑制する機能を有する。

このようにレンズ基材２０の表面にハードコート層２１と反射防止層２２が設けられた最表面に、防汚層２３または撥水層２３を形成する。以後、眼鏡レンズＬの最表面に防汚層２３を形成したものをレンズＡ、撥水層２３を形成したものをレンズＢと呼称する。

［レンズＡ］
レンズＡは、含フッ素シラン化合物を有機溶剤で溶解し、所定の濃度に調整した防汚性処理液を眼鏡レンズＬの表面全体に塗布した後、アニール処理して防汚層２３を形成した。
防汚性処理液に用いられる含フッ素シラン化合物としては、次の一般式（１）で表される化合物を用いた。この具体例としては、オプツールＤＳＸ（商品名、ダイキン工業株式会社製）が例示される。

但し、一般式（１）中、Ｒ_f ²は「−（Ｃ_kＦ_2k）Ｏ−」の単位式で表される単位を含み、分岐を有しない直鎖状のパーフルオロポリアルキレンエーテル構造を有する２価の基を表す。なお、単位式「−（Ｃ_kＦ_2k）Ｏ−」におけるｋは１〜６の整数である。Ｒ³は炭素原子数１〜８の１価炭化水素基であり、Ｗは加水分解性基またはハロゲン原子を表す。ｐは０、１または２を表す。ｎは１〜５の整数を表す。ｍおよびｒは２または３を表す。

その含フッ素シラン化合物を有機溶剤で希釈して、濃度が０．１ｗｔ％の防汚性処理液を得た。有機溶剤として、非極性溶媒でパーフルオロ基を有し炭素数が４以上の有機化合物を用いた。具体例として、エチルパーフルオロブチルエーテル（商品名：ノベックＨＦＥ−７２００、住友スリーエム株式会社製）を用いた。

そして、レンズ面にハードコート層２１と反射防止層２２が設けられた眼鏡レンズＬの周縁側面を含む表面全体に、ディッピング法を用いて防汚性処理液を塗布した。塗布方法は、処理槽内に収容された防汚性処理液中に２分間程度浸漬した後、処理液中から２００ｍｍ／分程度の引き上げ速度で引き上げた。形成された塗膜の厚みは、０．０１μｍ程度である。

そして、防汚性処理液の塗膜が形成された眼鏡レンズＬは、常温環境下に１０時間程度放置するアニール処理を行った。
アニール処理を行うことによって、防汚性成分（含フッ素シラン化合物）と眼鏡レンズＬとの化学結合を促進して含フッ素シラン化合物をレンズ面に固定すると共に、防汚性能の耐久性を増加させることができる。これにより、眼鏡レンズＬの最表面に防汚層２３が形成されたレンズＡが完成する。

［レンズＢ］
レンズＢは、下記の一般式（２）で表される有機シラザン化合物を眼鏡レンズＬの表面全体に塗布して撥水層を形成した。
Ｃ_pＦ_2p+1ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＮＨ）_1.5…（２）
但し、一般式（２）中のｐは、正の整数を表す。
この有機シラザン化合物の具体例としては、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。

そして、レンズ面にハードコート層２１と反射防止層２２が設けられた眼鏡レンズＬの表面全体に、ディッピング法を用いてヘキサメチルジシラザン溶液を塗布した。
塗布方法は、防汚層の場合と同様に、処理槽内に収容されたヘキサメチルジシラザン溶液中に２分間程度浸漬した後、溶液中から２００ｍｍ／分程度の引き上げ速度で引き上げた。

そして、ヘキサメチルジシラザン溶液の塗膜が形成された眼鏡レンズＬを、温度が６５°程度の恒温槽中に、３０分程度投入して加熱硬化を行った。これにより、眼鏡レンズＬの最表面に撥水層２３が形成されたレンズＢが完成する。なお、有機シラザン化合物よりなる撥水層は、一般的に水ヤケ防止コートと呼ばれている。

次に、このようにしてレンズ基材２０の表面にハードコート層２１と反射防止層２２が設けられた最表面に、防汚層２３が形成されたレンズＡ、および撥水層２３が形成されたレンズＢを、擦傷試験装置１を用いて擦傷試験を行った。
なお、擦傷試験する眼鏡レンズＬ（レンズＡまたはレンズＢ）は、防汚層２３および撥水層２３の形成処理後、２４時間以上経過したものを用いる。

図４（ａ）は、当接具が眼鏡レンズのレンズ面を擦る態様を示す部分平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す当接具が眼鏡レンズのレンズ面を擦る態様を矢印Ｂ方向から矢視した部分断面図である。

擦傷試験に先立って、予め眼鏡レンズＬに擦傷性能確認のための準備作業を行う。この準備作業について図４（ａ）を参照しながら説明する。
準備作業は、眼鏡レンズＬのレンズ凹面Ｌａに防汚性能評価のための接触角測定位置のマーキングを行う。接触角測定位置のマーキングは、レンズメータを用いてレンズ凸面Ｌｂの中心および中心から距離ｅの中心両側の中心線上に印点を打つ。そして、その３個の印点上にダイヤモンドペンを用いて、例えば×（バツ）印１８を描く。距離ｅは、例えば３ｍｍである。

こうした準備作業は、防汚層が形成されたレンズＡおよび撥水層を形成したレンズＢについてそれぞれ２個ずつ行った。
そして、それぞれの眼鏡レンズＬは、接触角測定と、弾き性および拭き取り性の初期性能確認をした後、眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂを擦る擦傷試験を行った。なお、図４（ａ）中に二点鎖線で囲まれたドットで示す領域Ｍは、弾き性および拭き取り性の確認を行う際に用いるマーキングであり、そのマーキングの説明を含めて、接触角測定、弾き性および拭き取り性の確認方法、初期性能については後述する。

図４（ａ）において、マーキングされた眼鏡レンズＬを、レンズ凸面Ｌｂを上面側にして擦傷試験装置１の載置台１１２の台面上に載置し、チャック１１２Ａでレンズ周縁部を両側から挟み込んで載置台１１２に保持固定する。

そして、昇降装置を作動して支持機構部１２の支持軸１２１を下降させて、アーム１２２の先端に固着された保持軸１２３に取り付けられた当接具１３の当接面１３Ａを、眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接させる。この時、アーム１２２の上面がテーブル１０のテーブル面に略平行になるように支持軸１２１の停止位置を調節する。そして、保持軸１２３の他方端に重量２００ｇの加重錘１４を嵌挿してアーム１２２の上面に載置する（いずれも図１参照）。

これにより、当接具１３の略中心がレンズ凸面Ｌｂの略中心に位置して、当接具１３の当接面１３Ａの長方形の長辺が、載置台１１２が往復移動する矢印αに対して略直角に交差するようにして、当接面１３Ａ（払拭布１６）が加重錘１４の重量２００ｇの荷重が印加されてレンズ凸面Ｌｂに当接する。

当接具１３の当接面１３Ａがレンズ凸面Ｌｂに当接する弾性力は、当接面１３Ａにおける長方形の面積が（横幅ｌａ：３７ｍｍ×縦幅ｌｂ：１７ｍｍ）であることから、略３２ｇ／ｃｍ²である。なお、弾性力は、加重錘１４の重量または当接具１３の当接面１３Ａの面積などを調節して、人間の指が払拭する際に生じる弾性力に略相当する３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²程度の範囲に適宜設定することができる。これにより眼鏡レンズＬの使用実態に即した評価を行うことができる。

そして、移動機構部１１の駆動部を作動して、眼鏡レンズＬが保持固定された載置台１１２が、レール１１１の凹部１１１Ａの側壁に案内されて、Ｙ軸方向に沿った所定の距離間を往復移動する（矢印α）。往復移動する距離は、眼鏡レンズＬの略中心点を中心として３０ｍｍ、往復移動速度を３８往復／分に設定して行った。
これにより、眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂが当接具１３の当接面１３Ａ（払拭布１６）で擦られる。

この時、図４（ｂ）に示すように、載置台１１２の往復移動に合わせて、アーム１２２が、支持軸１２１の先端部に設けられたＴ型継ぎ手１２１Ａによって、支持軸１２１を支点として上下動（矢印β）して、当接具１３の当接面１３Ａが、眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂの表面形状に沿って追従する（矢印γ）。

こうした眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに、当接具１３の当接面１３Ａ（払拭布１６）を当接して擦る擦傷試験を、往復移動回数が５００回、１０００回、２０００回、５０００回経過する毎に、眼鏡レンズＬ（レンズＡまたはレンズＢ）を擦傷試験装置１の載置台１１２から取り外して、接触角測定、弾き性および拭き取り性の確認をした。

以上の擦傷試験において当接具１３の往復移動回数の経過毎に行った防汚性能の確認方法と、その評価方法について説明する。

（１）接触角測定
接触角測定は、接触角計（協和界面科学（株）製の全自動接触角計ＤＭ７００）を用いた液滴法により測定した。
眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂにマーキングした×印１８上に、液滴径１．２ｍｍ〜１．５ｍｍの純水を滴下して、ＣＣＤカメラにより撮影された液滴の画像から接触角を測定した。なお、各眼鏡レンズＬにおける接触角の測定値は、２個の眼鏡レンズＬの３個の×印１８位置における総平均値とした。

（２）弾き性
弾き性の確認は、眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂをアセトン拭きした後、レンズ凸面Ｌｂに油性マーカーを用いてマーキングして、そのマーキングの弾き性を評価した。

油性マーカーとして、ゼブラ（株）製のハイマッキー黒色の太字側マーカーを用いてマーキングした。マーキングは、前記図４（ａ）中に二点鎖線で囲まれたドットで示す領域Ｍであり、接触角測定用としてマーキングされた３個の×印１８を結ぶ中心線から距離ａの位置に、中心線と平行に長さｃのマーキングをした。

マーキングした領域Ｍの寸法は、距離ａ：略５ｍｍ、長さｃ：略４ｃｍ、距離ｄ：略２ｃｍであり、太字側マーカーのマーキング幅ｂは６ｍｍである。また４ｃｍ／秒程度の速度でマーキングした。
なお、用いる油性マーカーは、マーキングする前にアセトン拭きしたモニター用ガラス上などにマーキングを行い、マーキングされたインクの濃淡を濃淡基準などと比較して、使用可否の確認をするの望ましい。

図５は、弾き性の評価に用いた標準サンプル画像を示す。
弾き性の評価は、図５に示すＡ〜Ｄの４水準の標準サンプル画像と対比して評価した。この標準サンプル画像に基づく弾き性の言語表現を以下に示す。
Ａ：マーカー線が弾いて玉状になる。
Ｂ：マーカー線が縦方向（当接具１３で擦った方向）の線状になる。
Ｃ（Ｃ−１、Ｃ−２）：マーカー線の縦方向の線状中に弾く部分がある。
Ｄ：はっきりマーカー線が引ける。

（３）拭き取り性
拭き取り性は、油性マーカーをマーキングして弾き性の確認を行った後のマーキングを、ワイプ紙（商品名：ケイドライ、（株）クレシア製）によって拭き取り、その拭き取り具合を、下記に示すＡ〜Ｄの４水準で評価した。
拭き取り方法は、上皿はかりの上皿にゴムシートを敷き、そのゴムシート上に弾き性の確認を行うレンズ凸面Ｌｂを上側にして載置し、ワイプ紙を２．０ｋｇ〜２．５ｋｇの荷重で押し付けて、油性マーカーのマーキングを拭き取る。
Ａ：往復１回〜５回以下の拭き取りで完全に除去できる。
Ｂ：往復６回〜１０回以下の拭き取りで完全に除去できる。
Ｃ：往復１１回〜２０回以下の拭き取りで完全に除去できる。
Ｄ：２１回以上の拭き取り後も除去できない部分が残存する。

こうした擦傷試験における接触角測定、弾き性および拭き取り性の確認結果および評価結果を表１に示す。

表１には、防汚層２３が形成されたレンズＡおよび撥水層２３が形成されたレンズＢの、擦傷試験初期、当接具１３の往復移動回数が５００回、１０００回、２０００回、５０００回時点における接触角、弾き性および拭き取り性の確認結果および評価結果を示す。

表１の結果から、防汚層２３が形成されたレンズＡは、当接具１３の往復移動回数の増加による接触角および拭き取り性の変化は見られないが、弾き性は往復移動回数が増加するに従って共に若干低下する。一方、撥水層２３が形成されたレンズＢについては、接触角の変化は見られないが、弾き性は初期の段階から低く、しかも拭き取り性は２０００回あたりから急激に低下する傾向を示す。

すなわち、防汚層２３が形成されたレンズＡと撥水層２３が形成されたレンズＢとは、接触角における差は見られないが、弾き性および拭き取り性、特に拭き取り性において顕著な差がみられる。したがって、一般的に用いられている接触角計を用いた液滴法による接触角の測定値のみによる確認で防汚層２３の防汚性能を評価するのは困難さを有している。

こうしたことから、当接具１３を備えた擦傷試験装置１を用いて、眼鏡レンズＬのレンズ面を擦った後、油性マーカーの弾き性および拭き取り性の変化から防汚性能を評価する擦傷試験を行うことによって、眼鏡レンズＬのレンズ面に形成された防汚層２３の防汚性能評価（防汚性能確認）を的確に行うことができる。このことは、益々高性能化した新たな防汚層の防汚性能評価に対応することができる。また、こうした擦傷試験を、製造工程における抜き取り品などの品質確認項目に採用することによって、形成する組成物の取り違いや、混入などに対処することができる。

以上の実施形態において、光学レンズとしてプラスチック眼鏡レンズＬを用いた場合で説明したが、プラスチック眼鏡レンズＬの他に、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、望遠鏡、双眼鏡などの各種光学レンズに適用することができる。
また、レンズ基材２０の材質は、特に限定されず、無機ガラス、プラスチックの何れであっても良い。さらに、光学レンズとしての眼鏡レンズＬは、レンズ基材２０の表面にハードコート層２１、反射防止層２２が設けられた場合で説明したが、ハードコート層２１が形成されていない場合、あるいはハードコート層２１と反射防止層２２が形成されていない場合など、防汚層２３の下層の膜構成は、どんな構成であっても良い。

また、本実施形態において、防汚層２３の形成方法に湿式プロセスのディッピング法を用いた場合で説明したが、スピンコート法、スプレー法、フロー法、ドクターブレード法、刷毛塗り法などの湿式プロセス、あるいは真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの乾式プロセスを用いた場合であっても良い。

本実施形態の擦傷試験装置１は、眼鏡レンズＬのレンズ面に形成された撥水性および撥油性を有する防汚層の防汚性評価を行う場合で説明したが、ハードコート層２１および反射防止層２２を含み、眼鏡レンズＬのレンズ面に形成されてレンズ面に機能性を付与する機能性コートの機能性評価にも利用することができる。

また、擦傷試験装置１は、眼鏡レンズＬが保持固定された載置台１１２（移動機構部１１）が、Ｙ軸方向に沿った所定の距離間を往復移動する場合で説明したが、載置台１１２（移動機構部１１）がテーブル１０のテーブル面に固定され、支持機構部１２の当接具１３を眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに当接して、Ｙ軸方向に沿った所定の距離間を往復移動すると共に、眼鏡レンズＬのレンズ凸面Ｌｂに対して上下動する構成で有っても良い。

本実施形態に係る擦傷試験装置の概構造を示す模式図。 （ａ）は当接具の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における当接具の断面図。 防汚層または撥水層が形成される眼鏡レンズの断面模式図。 （ａ）は当接具が眼鏡レンズのレンズ面を擦る態様を示す部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す当接具が眼鏡レンズのレンズ面を擦る態様を矢印Ｂ方向から矢視した部分断面図。 弾き性の評価に用いた４水準の標準サンプル画像。

符号の説明

１…擦傷試験装置、１０…テーブル、１１…移動機構部、１２…支持機構部、１３…当接具、１３Ａ…当接面、１４…加重錘、１５…弾性体、１６…払拭布、２０…レンズ基材、２１…ハードコート層、２２…反射防止層、２３…防汚層または撥水層、１１１…レール、１１１Ａ…凹部、１１２…載置台、１１２Ａ…チャック、１２１…支持軸、１２２…アーム、１２３…保持軸、１３０…保持具、１３１…軸部、１３２…収納部、１３２Ａ…凹部、１３３…固定部、Ｌ…光学レンズとしての眼鏡レンズ、Ｌａ…レンズ凹面、Ｌｂ…レンズ凸面。

Claims (4)

1. 光学レンズの表面に形成された撥水性および撥油性を有する防汚層の防汚性評価方法であって、
   前記光学レンズの表面に弾性体で押圧された払拭布を備えた当接具を当接し、前記光学レンズまたは前記当接具の一方を他方に対して交差する方向に往復移動させて、前記光学レンズの表面を擦った後、
   油性マーカーの弾き性および拭き取り性の変化から防汚性能を評価することを特徴とする防汚層の防汚性評価方法。
2. 請求項１に記載の防汚層の防汚性評価方法であって、
   前記当接具が前記光学レンズの表面に当接する弾性力が３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²であることを特徴とする防汚層の防汚性評価方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の防汚層の防汚性評価方法であって、
   前記払拭布を押圧する前記弾性体が、内部に液体が封入されたゴム製袋体であることを特徴とする防汚層の防汚性評価方法。
4. 光学レンズの表面に形成された機能性コートの機能性評価に用いる擦傷試験装置であって、
   弾性体で押圧された払拭布を前記光学レンズの表面に当接する当接具と、
   前記当接具を保持し、前記当接具を前記光学レンズのレンズ面に対して鉛直方向に移動可能に構成された支持機構部と、
   前記光学レンズを保持固定し、前記当接具と交差する方向に往復移動する移動機構部とを備え、
   前記当接具を３０ｇ／ｃｍ²〜３５ｇ／ｃｍ²の弾性力で前記光学レンズの表面を擦ることを特徴とする擦傷試験装置。