JP4965046B2 - 低い表面エネルギーを有する眼鏡レンズにマークを形成する方法および装置 - Google Patents

低い表面エネルギーを有する眼鏡レンズにマークを形成する方法および装置 Download PDF

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Description

【0001】
(技術分野)
本発明は、レンズの製造業者、出所または特徴を識別する目的で、レンズ、特に、眼鏡レンズにマークを付する技術に関する。このようなマークは、一般に「モノグラミング」と呼ばれている。
【0002】
(背景技術)
眼鏡レンズにマークを付す方法には、多様な方法がある。或る方法は、例えば機械的彫刻およびエッチングより、およびレーザおよびエキシマーにより眼鏡レンズの材料を選択的に除去し、および/または、眼鏡レンズにコーティングを施すものである。このようなマークは、一般に、特別な照明条件を用いるか否かにかかわらず裸眼で見ることができ、また視認性を高めるために顔料で着色することもある。眼鏡着用者には、眼鏡を着用したときに目に入るこのような永久マークが障害になっている。レンズ材料の本体内または本体上に付した着色転写マークおよびフォトクロミックマークについても同じことがいえる。
【0003】
他の種類のマークは、通常、目に見えないが、実際に、単にレンズに息を吹き付けて薄い凝縮層を形成し、レンズを曇らせることにより、目に見えるようにすることができる。本質的に、このような方法は、レンズの表面特性に変化を生じさせる。幾つかの既知のコーティングは、反射防止コーティングのような高い表面エネルギーを有している。他のコーティング、例えばレンズにダストおよび埃が付着することを防止する汚れ防止コーティングとして使用されるトップコートは低い表面エネルギーを有している。一般に、高い表面エネルギー材料または低い表面エネルギー材料は、選択的に化学的に変質されるか除去されて、所望の印形状に形成される。レンズを曇らせることにより、低い表面エネルギー部分は明るい色の斑点として出現し、高い表面エネルギー部分は暗い色の凝縮膜として出現する。
【0004】
米国特許第4,912,298号には、眼鏡レンズの一定領域に、レンズの薄い層(0.1μm)を気化させる高いエネルギーエキシマーレーザを、レンズから間隔を隔てて、または、レンズ上に配置される適当な切抜き(カットアウト)金属マスクを介して照射することにより、眼鏡レンズにマークを形成する方法が開示されている。
【0005】
欧州特許出願公開第EP−A−0.031.633号の技術は、印刷ブロック、ペンシルまたはブラシを用いて濃縮硫酸を付すことにより、ポリカーボネートレンズの表面に印を形成し、マーク部分の表面エネルギーを増大させて、息を吹き付けて曇らせたときに目に見えるようにするものである。この方法は、マーク部分を正確に描写できず、また入念な洗浄および乾燥を必要とする。
【0006】
フランス国特許出願公開第2727649号には、アンチスクラッチコーティングまたは金属反射コーティングを用いて(または用いることなく)、有機材料の眼鏡レンズにマークを付す方法が開示されている。この方法は、マークを付すべきレンズの表面にコロナ放電、炎またはイオン化した空気を当てて、表面エネルギーを増大させ、これによりマークを付すべき表面の付着性を高めるものである。実際のマークは、インキおよび曇り防止剤を含有する特殊インキを用いてパッド転写またはシルクスクリーン印刷により形成され、このマークは次に乾燥され、その後にインキ成分が適当な溶剤を用いて除去される。
【0007】
欧州特許出願公開第EP−A−0.472.303号の技術は、金型の離型特性を妨げることなく親水性モノマー着色分散液の付着性を高めるために、電気コロナ放電による親水性化処理を受ける例えばポリオレフィンからなる疎水性コンタクトレンズ鋳造金型に関する。
【0008】
(発明の目的)
本発明の目的は、低い表面エネルギーを有する眼鏡レンズの表面に、曇らせることにより目に見えるようになる高い表面エネルギーのマークを形成する簡単な方法および装置を提供することにある。
【0009】
(発明の開示)
本発明の一態様によれば、低い表面エネルギーをもつ眼鏡レンズの表面に比較的高い表面エネルギーをもつマークを形成する装置、および、関連した方法が提供される。本発明の装置は、表面活性化源と、マークを付すべき眼鏡レンズの表面上にマスクを付着する手段とを有し、前記マスクは所望のマークの反転画像を形成し、マークを付すべきレンズの表面が表面活性化源に対面し、表面活性化源とマークを付すべきレンズの表面との間にマスクが介在されるように位置決めする手段を更に有し、表面活性化源の活性化放電により、マークを付すべき表面の表面エネルギーを増大させ、形成されたマークが、レンズを曇らせることにより目に見えるようにする。
【0010】
本発明の1つの好ましい実施形態によれば、マスクは、表面活性化放電に対する不透過性を有しかつ所望のマークの反転画像に一致する切抜きを備えた可撓性スクリーンの一部である。スクリーンのマスク部分は、ぴんと張られたスクリーンに対してレンズが押し付けられると、マークを付すべきレンズ表面に接触される。このような実施形態によれば、表面エネルギーの選択的変更をレンズの一段階処理で有効に行うことができ、この段階の前、および/または、後の段階で従来必要とされていた1つ以上の段階を省略できる。
【0011】
他の好ましい実施形態によれば、レンズの表面上にインキマスクが直接スタンピングされる。マスクは表面活性化放電に対する不透過性を有する。レンズ上のインキマスクは、表面活性化源に対面する位置に運ばれる。処理後に、レンズ上のインキマスクが、例えば適当な溶剤を用いて除去される。インキマスクを付着することにより、非常に鮮明で正確なマークおよび事実上無限の種類のマークを形成できる。なぜならば、切抜かれたスクリーンマスクの機械的特徴による影響を受けないからである。また、インキマスクは、レンズの凹状面および凸状面の両面にマークを付すことができる。
上記表面活性化源はコロナ放電源である。コロナ放電源が好ましいが、紫外線源、グロー放電源および低温プラズマ源等の他の表面活性化源を使用することもできる。
【0012】
(発明を実施するための最良の形態)
以下、添付図面を参照して、本発明の上記および他の特徴を説明する。
図1は、眼鏡レンズ10の面11に、常態では目に見えないマークを形成するための本発明の第一実施形態による装置20を示す。
【0013】
一般に、このような面11は、疎水性を有する汚れ防止トップコート、より詳しくは本件出願人に係るCRIZAL(登録商標)トップコートのような低い表面エネルギーの表面で形成される。例えば、レンズ10の凸状前面には、低い表面エネルギートップコートが設けられている。眼鏡レンズの素材は、任意の適当な樹脂、より詳しくはポリカーボネートまたは他の鉱物質ガラスを使用できる。ポリカーボネートを素材とするレンズの少なくとも凸状面には、良く知られているように、一般に、ポリカーボネートを引掻き傷から保護するための高い表面エネルギー硬質コーティングが施される。この硬質コーティングは、更に、高い表面エネルギーを有する反射防止コーティングにより被覆されるが、このことも知られている。本発明は、比較的低い表面エネルギーをもつ任意の眼鏡レンズ素材、または、反射防止コーティングまたは硬質コーティング等の高い表面エネルギーをもつ中間コーティングを被覆するトップコートか、高い表面エネルギーまたは低い表面エネルギーをもつレンズ素材上に直接設けられるトップコートのような比較的低い表面エネルギーのコーティングが施されたあらゆるレンズに適している。
【0014】
実際には、このような硬質コーティングは、1〜8μmまたは11μmの厚さ、0.1〜0.5μmの反射防止コーティングおよび1〜10μmの汚れ防止トップコートを有している。
この好ましい実施形態によれば、装置20は、表面活性化源(surface
energizing source)すなわちコロナ放電ユニットを収容する全体として直方体の下方包囲体21を有している。
コロナ放電ユニットは、1500Vのコロナ放電を発生する1対の電極を備えた放電ヘッド29を有する低い周波数(例えば50または60Hz)のコロナ処理ユニットであるTantec 650 W(登録商標)で構成できる。安全上の理由から低い周波数が好ましいが、例えば2000Hzほどの高い周波数によっても良い結果が得られる。
【0015】
コロナ放電ユニットの作動において、低い周波数の高い電圧が電極に印加され、該電極は、エアギャップ内で電子を加速してエアギャップをイオン化し、電子なだれを引き起こす。この結果生じる高いエネルギー電界は、疎水性トップコートの分子結合のような分子結合を破壊できる。これにより、材料の表面エネルギーが増大されるか、コーティングが分解されて、下にある高い表面エネルギーのコーティングまたは基板が露出される。
【0016】
下方の包囲体21の上部には、コロナ放電ヘッド29の上に載るスクリーンサブアセンブリ25が配置される。スクリーンサブアセンブリ25は矩形フレーム26を有し、該矩形フレーム26は例えば1kgの張力でぴんと張られたスクリーン27を保持する。スクリーン材料は、コロナ放電により形成された電界を透過しない適当なポリマーフィルムが好ましい。スクリーン材料は、レンズ表面に形成すべきマークの画像を反転させた画像に一致する切抜き部分28を有している。
【0017】
スクリーン材料は、レンズの凸状面11に密着するのに充分な可撓性をもつものでなくてはならない。選択的な透過性を有するマスク部分は実質的に寸法が安定している必要があるため、凸状面に当接されたときに変形してはならない。最後に、スクリーン材料は、正確なカッティングおよび密着を可能にするため充分に薄くて(例えば、0.05mm)、さもなくば界面での漏洩を発生させることになる皺の発生を防止できるものでなくてはならない。マスクは、エキシマーレーザを用いてスクリーン材料に切抜かれるのが好ましい。
【0018】
数百ミリメートルのMylar(登録商標)スクリーンが最も適した入手可能な材料であり、かつ可撓性は制限されるけれども上記要求を満足できる材料であることが見出されている。Mylar(登録商標)スクリーンは、エキシマーレーザにより所望の公差で切抜くことができる。また、このようなMylar(登録商標)フィルムは、約1kgの張力でフレーム26内にぴんと張られた状態に保持できる。
【0019】
別の構成として、スクリーンサブアセンブリは、コロナ放電ヘッドと全体的に整合する孔が設けられた含浸ポリマースクリーンファブリックで構成できる。この場合には、含浸されたスクリーンファブリックに小さい寸法のMylar(登録商標)シートを取り付けて、該シートがスクリーンの全ての孔の上に配置されるように構成するのが好ましい。このMylar(登録商標)シートは、好ましい実施形態におけるようなマスク部分を形成する。眼鏡レンズが処理位置へと下降されると、レンズの凸状面がスクリーンのマスク部分に密着する。
【0020】
装置20は更に、下方の包囲体21の後部に配置されかつスクリーンサブアセンブリ25のレベルより上方に充分高く延びている固定直立支持体40を有している。直立支持体40は垂直摺動路41を有し、該摺動路41は、摺動部材45の補完形状(例えば、あり溝)部分(図示せず)を受け入れて、摺動部材45をスクリーン27の上方の所望高さに調節可能に位置決めする。
アーム50は、鎖線で示すようにほぼ水平面内で角運動できるようにその近位端が摺動部材45に取り付けられている。実際に、この角運動は、例えばスクリーン27の左後方のレンズピックアップ位置と、スクリーン27のマスク部分28と直角に整合する処理位置と、降荷(drop-off)位置との間で行われる。降荷位置は、ピックアップ位置と同じ位置または他のいずれかの位置、例えばスクリーン27の他方の側または後方に定めることができる。
【0021】
アーム50の遠位端には空気圧アクチュエータ60が取り付けられている。アクチュエータロッド61は、図示のように上昇位置と下降位置との間でアクチュエータシリンダ62に対して往復運動するように配置されている。
アクチュエータロッド61の下端部にはレンズ保持手段30が取り付けられており、該レンズ保持手段30は、実際には、眼鏡レンズの凹状面12と協働する環状リップを備えた吸引カップ31からなる。
【0022】
摺動部材45、アーム50およびアクチュエータ61を含むレンズ位置決め手段は適当な制御システムにより空気圧または油圧制御されるのが好ましいが、これは本発明外のことである。
ここでは、空気導管46が摺動部材45に連結されていて、ピックアップ位置と、処理位置と、降荷位置との間でアーム50の角度位置を制御することを説明するだけで充分であろう。
【0023】
空気圧アクチュエータ60に連結された導管63は、アーム50がピックアップ位置と、処理位置と、降荷位置との間で揺動する間に、これらの位置での吸引カップ31の高さを制御する。
最後に、導管64がアクチュエータロッド61を通って延びている中空軸線方向通路61Aに連結されており、吸引カップ31と部分真空源(図示せず)とを連通させて、吸引カップによりレンズを選択的に固定保持しかつアームおよび吸引カップが降荷位置に移動されたときにレンズを解放する。
【0024】
作動に際し、先ずアーム50がピックアップ位置に揺動され、かつ吸引カップ31がスクリーン27および処理すべき次のレンズより上方のレベルに配置される。アーム50がピックアップ位置に到達すると、アクチュエータロッド61および吸引カップ31が下降されて、吸引カップが処理すべきレンズに接触され、次に、吸引力が供給されて吸引カップによりレンズが保持される。
実際に、レンズは、前もって、ピックアップステーションのところに正確に配置され、その結果、吸引カップの上に正確に配置される。この目的のために、レンソメータのような人工(アート)手段の段階を使用するのがよい。
【0025】
次に、吸引カップ31が上昇されて、アーム50が処理位置に揺動される。この処理位置では、レンズがスクリーン27のマスク部分28に対して所望位置に配置されるようにして、アクチュエータロッド61、吸引カップ31およびレンズ10が下降される。レンズ10の凸状面11の中心は、この休止位置において、スクリーンにより定められるレベルより下のレベルまで下降され、これにより、マスク部分28はレンズ10の凸状面11の対応領域に密着する。実際には、この目的のために、約0.9kgのヘッド圧力が加えられる。
【0026】
マークを付すべきレンズ表面が図3に示す位置に到達すると、好ましくはコロナ放電ユニットのスイッチが自動的に入れられて、マスク部分に直接連通する電界回転が発生される。これにより、トップコートの分子結合が破壊されて、レンズの露出表面の表面エネルギーが変えられる(すなわち増大される)か、下にある高いエネルギーコーティングまたは基板を露出させることもある。
【0027】
実際には、コロナ放電は1〜10秒間、好ましくは5〜10秒間続けられる。この時間は、トップコートの表面エネルギーを変えるのに充分な適当な時間であることが判明している。下にあるコーティングまたは基板材料が部分的に除去されてもレンズの光学的特性に影響を与えないので、このような部分的除去は許容されることに留意されたい。
【0028】
処理後は、アクチュエータロッド、吸引カップおよびレンズが上昇され、アームがその降荷位置に揺動される。降荷位置はピックアップ位置と同じでもよいし、または例えばスクリーンの反対側および後方に位置決めすることができる。次にアクチュエータロッド62が下降され、かつカップに供給されていた吸引力が停止されて、レンズ10が降荷位置に解放される。実際には、レンズは次に、出荷用に包装される。
【0029】
図4および図5に概略的に示す他の好ましい実施形態によれば、マスクがスクリーンの一部にはなく、インキマスク80が、マークを付すべきレンズ上に直接スタンピングされる。吸引カップ31により保持されたレンズへのインキマスクの付着は、図4に概略的に示す、ピックアップ位置の上流側のスタンピングステーション70で行われる。スタンピングステーション70は、好ましくは、関連するインキポット72からインキが供給されるインキプレート71と、インキパッド73とを有している。スタンピングの前に、往復運動するインキパッド73が、インキをピックアップすべく直線運動するように配置されたインキプレート71と係合するように移動される。インキパッドの面は、「彫刻」すべき所望のマークを反転させた画像を有している。インキングの後、パッド73は、スタンピングすべきレンズの凹状面に接触するように移動される。別の構成として凸状面にスタンピングすることもでき、この場合には、レンズは凸状面が下になるように配向される。インキは任意の適当な材料で作ることができる。Equipments Moreau社の製造に係るショア硬度8(基準4070)のインキパッドは、有効に使用できるものである。
【0030】
スタンピングステーション70には、Morlock社の製造に係るMD 80GFモデルのスタンピングユニットを組み込むことができる。
インキマスク80をレンズに付着した後、インキは乾燥および/または重合させることができる。このような目的として、紫外線ランプのような任意の適当な乾燥または重合手段を使用できる。
【0031】
乾燥または重合の後、インキマスキングされたレンズ10は、前述のようにアーム50および吸引カップ31によりピックアップ位置に搬送され、次に、コロナ放電ヘッドに対面する処理位置に搬送される。この実施形態では、包囲体の頂壁27Aはマスクを形成せず、むしろ、コロナ放電ヘッド29と整合できる適当な寸法の適当な開口を有している。レンズは、凹状面にマークを付すときは凹状面が包囲体の頂壁27Aに向くようにして(または、凸状面にマークを付すときは凸状面が頂壁27Aに向くようにして)、包囲体の頂壁27A上にまたはこの上方に適当に支持される。いうまでもないが、アクチュエータロッド61の位置は、マークを付すべき面がレンズの凹状面であるか凸状面であるかに基いて調節され、放電ヘッドとマークを付すべきレンズ面との間に所望の距離が確保できるようにする。
【0032】
コロナ放電処理の後、マークが付されたレンズがレンズ位置決め手段により洗浄ステーションに運ばれ、該洗浄ステーションにおいてインキマスクがレンズ表面から除去される。洗浄ステーションは、マーク形成装置の一部として構成することもできる。或いは、インキマスクは、後で光学技術者が除去し、レンズを洗浄するように構成することもできる。このようなインキマスクは、レンズの凹状面および凸状面の両面のマーキングに適していることに加え、所望のマークを非常に正確に描写することができる。
従って、本発明の好ましい実施形態によれば、表面活性化源はコロナ放電源である。いわゆる低温プラズ源または紫外線源のような他の表面活性化源を使用することもできる。
【0033】
このような低温プラズマ源は、電気またはマイクロ波放電源またはグロー放電源で構成できる。電気またはマイクロ波放電源は、1ミリバール程度の低圧での酸素、アルゴン、窒素、四フッ化炭素、ヘリウム、アンモニア等のガス内に放電を形成する。放電持続時間は、数十秒から数分間であり、一般的には1〜2分間の範囲である。適当な低温プラズマ源は、Atea社からMatisの商標で製造販売されている。同様に、ハイブリッドコロナを発生するLectro Treat社の大気圧の低温プラズマ源を使用することもできる。
【0034】
紫外線源は、照射面の分子の光酸化を行なう。これらの分子は、短波長の放射線を吸収することにより励起されおよび/または解離される。分子解離は、2357〜1849Åの範囲内の波長により得られる。紫外線処理は、数秒から数分間の範囲内の持続時間中、大気圧または低圧で行われる。本発明の紫外線源として、表面の汚染除去にUvocsユニットを使用できる。
本発明の方法および装置の上記および他の種々の変更は、特許請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲を逸脱することなく行ない得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 眼鏡レンズの表面にマークを形成する本発明による装置を示す斜視図である。
【図2】 選択的コロナ放電処理を行うためのマスクと接触している、所定位置にある眼鏡レンズを示す拡大詳細図である。
【図3】 図2の詳細図の縦断面図である。
【図4】 他の実施形態によるスタンピングステーションを示す縦断面図である。
【図5】 他の実施形態によるインキマスクを用いたレンズのコロナ放電処理を示す縦断面図である。

Claims (21)

  1. レンズ素材の上に外側コートを有する眼鏡レンズの表面にマークを形成する方法において、
    表面活性化源を設ける段階と、
    マークを付すべき眼鏡レンズの表面上に、所望のマークの反転画像を形成するマスクを付着する段階と、
    眼鏡レンズが表面活性化源に対面し、眼鏡レンズと表面活性化源との間にマスクが介在されるように位置決めする段階と、
    表面活性化源を放電させる段階とを有し、
    前記外側コートが低い表面エネルギーを持ち、下側のレンズ素材又は中間コートが高い表面エネルギーを有し、かつ
    下側のレンズ素材又は中間コートを露出させるために、前記外側コートを選択的に除去して、前記放電が表面エネルギーを増大させ、形成されたマークがレンズの霧化によって可視となることを特徴とする方法。
  2. 前記マスクは、所望のマークの反転画像を形成する切抜きを備えた可撓性フィルムスクリーンの一部により形成されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記マークを付すべき眼鏡レンズを、スクリーンから離れたピックアップステーションでピックアップする段階と、該眼鏡レンズをスクリーンに搬送する段階と、マーキングの後にスクリーンから眼鏡レンズを取り出す段階と、該眼鏡レンズを、スクリーンから離れた降荷領域に搬送する段階とを更に含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 前記表面活性化源がコロナ放電源であり、コロナ放電の持続時間は5〜10秒間であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
  5. 前記表面活性化源が、オゾン発生源であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
  6. 前記表面活性化源が、コロナ放電源であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。
  7. 前記表面活性化源が、コロナ放電源、紫外線源、グロー放電源及び低温プラズマ源を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。
  8. 前記薄いコートは、1nm〜10nmの厚さを持つトップコートであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。
  9. 前記マスクは、マークを付する眼鏡レンズの表面に押されたインキマスクであり、表面活性化処理後にレンズから除去されることを特徴とする請求項3〜8のいずれか1項記載の方法。
  10. 請求項1ないし9に記載の方法を実施するための、レンズ素材の上に外側コートを有する眼鏡レンズの表面にマークを形成する装置において、
    活性化源29と、
    マークを付すべき眼鏡レンズ10の表面上に、所望のマークの反転画像を形成するマスク28,80を付着し、眼鏡レンズを表面活性化源に対面させ、眼鏡レンズと表面活性化源との間にマスクが介在されるように位置決めする手段25,70とを有し、
    前記表面活性化源29が、前記外側コートの選択的な除去によって下側のレンズ素材又は中間コートを露出させるために、表面エネルギーを増大させるに十分な持続時間のエネルギー放電を行い、形成されたマークが、レンズの霧化によって可視となるようにする手段を有することを特徴とする装置。
  11. 前記表面活性化源が、オゾン発生装置であることを特徴とする請求項10記載の装置。
  12. 前記オゾン発生源が、コロナ放電源29、低温プラズマ源または紫外線源であることを特徴とする請求項10記載の装置。
  13. 前記表面活性化源が、コロナ放電源29であることを特徴とする請求項10又は11に記載の装置。
  14. 前記マスクが、表面活性化源に対する不透過性を有しかつ所望のマークの反転画像に一致する切抜きを備えた可撓性スクリーン27の一部であり、前記可撓性スクリーンの前記マスク部分28はマークを付すべきレンズ表面に接触可能であることを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項記載の装置。
  15. 前記眼鏡レンズが、眼鏡レンズを選択的にピックアップしかつ解放するレンズ保持手段30を有することを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項記載の装置。
  16. 前記スクリーン27から離れた位置に眼鏡レンズピックアップゾーンが配置され、前記レンズ位置決め手段は更に、ピックアップ位置とスクリーン上に位置するマーキング位置との間で移動できるように取り付けられたアーム50を有し、前記レンズ保持手段30は、ピックアップ位置とマーキング位置との間でアームと一緒に移動するようにアームに支持されていることを特徴とする請求項15記載の装置。
  17. 前記アームがまた、マークが付された眼鏡レンズ10をスクリーン27から離れた位置で降荷させるための降荷位置へ移動でき、および、該降荷位置から移動できるように取り付けられていることを特徴とする請求項16記載の装置。
  18. 前記スクリーンが、複数のマスク部分からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の装置。
  19. 前記外側コートが、1nm〜10nmの厚さを持つトップコートであることを特徴とする請求項10〜18のいずれか1項記載の装置。
  20. 前記マスクを付着する手段が、マークを付すべき眼鏡レンズの表面に所望のマークの反転画像をスタンピングするインキが付着された印刷ブロックを有していることを特徴とする請求項10〜15および18,19のいずれか1項記載の装置。
  21. 前記表面活性化処理を行った後に、インキが付着されたマスクを除去する手段を更に有することを特徴とする請求項20記載の装置。
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