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は本発明に係るレンズホルダの分解斜視図、図2(a)は弾性部材の正面図、(b)は弾性部材の断面図、図3(a)はレンズ保持軸に被加工レンズを装着する前の状態を示す断面図、(b)はレンズ保持軸に被加工レンズを装着した状態を示す断面図、図4はレンズホルダの他の実施の形態を示す断面図、図5は被加工レンズの縁摺り加工を説明するための図である。これらの図において、1は縁摺り加工装置で、平行に配置されたレンズ保持軸2と加工具回転軸3とを備えている。レンズ保持軸2は、軸線を一致させて配置された第1、第2のレンズ保持軸5、6とで構成され、これらのレンズ保持軸5、6の対向面間に被加工レンズ7がレンズホルダ8とレンズ押え9に挟持されて装着されている。加工具回転軸3には、被加工レンズ7の外周面7cを縁刷り加工する加工具としての研削砥石10が装着されている。研削砥石10は、荒加工用の研削砥石10Aと仕上げ加工用の研削砥石10Bとで構成され、研削砥石10Bの周面にはヤゲン用溝11が形成されている。
前記被加工レンズ7は、注型重合法によって形成された円形(例えば、直径80φmm)のプラスチック製マイナスレンズからなり、表面全体に保護膜層と撥水膜層が積層形成されている。保護膜層は、レンズの光学特性、耐久性、耐擦傷性等を向上させるために形成されるもので、通常ハードコート膜層と反射防止膜層とで構成されている。撥水膜層は、凸側光学面7aと凹側光学面7bの平滑度を高めて防汚性を向上させるとともに、水やけを防止するために形成されるもので、最近では滑り性のよい超撥水レンズが普及しつつある。撥水材としては、例えばフッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物を含む撥水原料等が用いられている。
前記レンズホルダ8は、アルミニウム合金、ステンレス、鉄等からなる金属製のホルダ本体12と、このホルダ本体12に設けられ前記被加工レンズ7の凸側光学面7aの加工中心部13を保持する弾性部材14とで構成されている。前記ホルダ本体12は、前記第1のレンズ保持軸5の嵌合孔16に嵌合される円筒状の嵌合軸部12Aと、この嵌合軸部12Aの前端に一体に設けられた弾性部材取付部12Bとで構成されている。
弾性部材取付部12Bは、例えば長さ24mm、高さ16mm、奥行き13mm程度で、両側面が凸曲面に形成された略直方体のブロックからなり、前面18が被加工レンズ7の凸側光学面7aのレンズカーブと略等しいかまたはレンズカーブより浅い(曲率半径が大)カーブの凹球面に形成されている。また、前面18の中央には貫通孔19と矩形の凹陥部20が形成されている。貫通孔19は、例えば半径3mm程度で、ホルダ本体12の後端面に開放している。また、ホルダ本体12の両側面後端側には、前記第1のレンズ保持軸5の前端面に突設された回転防止用の突起部21に係合する係合凹部22がそれぞれ形成されている。
前記弾性部材14は、凹陥部20に嵌め込み固定される矩形板状の軟質弾性体層14Aと、この軟質弾性体層14Aの前面に一体に設けられた硬質弾性体層14Bとからなり、焼き付け、インサート成形またはアウトサート成形によって前記ホルダ本体12の前面18に設けられている。弾性部材14の材質としては、NBR(ニトリルゴム)、ウレタン、エラストマー、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエンゴム)等の弾性体が好ましいが、特に主成分のNBRにPVC(塩化ビニル)を添加した弾性体が好適である。
前記軟質弾性体層14Aは、幅が2〜4mm、厚さが1.5〜3.5mm程度で、中央に貫通孔25を有し、硬質弾性体層14bの背面中央に設けられている。軟質弾性体層14Aのゴム硬度(国際ゴム硬度)Sとしては、60〜80°、より好ましい値としては65〜75°の範囲内である。
前記硬質弾性体層14Bは、厚さが0.5〜2.5mm程度で、前記ホルダ本体12の前面18と同一の大きさを有している。また、硬質弾性体層14Bは、ホルダ本体12の前面18の凹球面と同一の曲率半径で湾曲した矩形板状に形成されることにより、前面が被加工レンズ7のレンズカーブと略等しいかまたはこれより浅いカーブの凹球面からなるレンズ保持面24を形成している。
この場合、硬質弾性体層14B、言い換えれば弾性部材14の表面の曲率半径は、被加工レンズ7の凸側光学面7aの曲率半径と略等しいかこれより大きい、さらに言えば2種以上の加工対象レンズを含む被加工レンズ群の凸側光学面7aの曲率半径の平均値と略等しいかこれより大きいことが望ましい。
このような弾性部材14の選択基準は、被加工レンズの小さいカーブに対応して選択することが好ましい。例えば、被加工レンズ7の表面カーブが0.5〜10カーブである場合、硬質弾性体層14Bのレンズ保持面24の表面カーブは0.1〜5カーブ程度が好適であり、特に好ましくは4〜5カーブである(眼鏡レンズの受注頻度も考慮して)。一方、加工対象レンズが0.5〜5カーブの場合は、レンズ保持面24の表面カーブは0.1〜3カーブ程度が好適である。
さらに、硬質弾性体層14Bの表面中央には、軟質弾性体層14Aの貫通孔25と連通する孔25Aが形成されている。貫通孔25と孔25Aは同一の穴径を有している。これらの孔25,25Aは、弾性シール26を介して被加工レンズ7を保持したとき、リープテープ26に皺が生じないようにするために必要とされる。硬質弾性体層14Bのゴム硬度Hとしては、同じく国際ゴム硬度で80〜100°、より好ましい値は85〜95°の範囲である。ただし、ゴム硬度S、Hは、S<Hの条件を満たすように設定される。
このようなゴム硬度S、Hの範囲内であると、弾性部材14を被加工レンズ7の凸側光学面7aの加工中心部13に押し付けたとき、レンズカーブに沿って良好に弾性変形するため、レンズ保持面24を全面にわたって凸側光学面7aに略均等な接触圧で押し付けることができ、被加工レンズ7を良好に保持することができる。すなわち、弾性部材14を被加工レンズ7の凸側光学面7aに押し付けたとき、凸側光学面7aのレンズカーブと硬質弾性体層14Bの表面のカーブが略同じ場合は、軟質弾性体層14Aと硬質弾性体層14Bが凸側光学面7aに対して略同時に接触して圧縮されるため、凸側光学面7aに対する弾性部材14の接触面積が増大する。また、軟質弾性体層14Aは、圧縮変形量が硬質弾性体層の圧縮変形量に比べて大きく、接触圧を分散させる。したがって、弾性部材14の表面が全面にわたって略均等な接触圧で凸側光学面7aに接触して大きな保持力が得られる。
弾性部材14の表面カーブが凸側光学面7aのレンズカーブより浅い場合は、質弾性体層14Aが凸側光学面7aに接触し、次いで硬質弾性体層14Bが接触する。この場合、軟質弾性体層14Aの圧縮変形量が硬質弾性体層14Bの圧縮変形量に比べて大きく、カーブが同じ場合に比べて接触圧をより一層分散させる。したがって、この場合も弾性部材14の表面が全面にわたって略均等な接触圧で凸側光学面7aに接触して大きな保持力が得られる。したがって、レンズ表面に局部的に大きな力が加わらずコーティング膜層にクラックが生じるおそれがない。また、大きな保持力が得られれば、被加工レンズ7を確実に保持することができるため、縁摺り加工時に被加工レンズ7が軸ずれするのを防止することができる。
このような弾性部材14は、従来公知の二色成形法によって前記ホルダ本体12と一体に形成されることにより、ゴム硬度S、Hの異なる軟質弾性体層14Aと硬質弾性体層14Bを一体形成することができる。すなわち、第1の成形工程でゴム硬さが低い素材を加熱溶融してホルダ本体12が装填されている鋳型内に注入することにより、軟質弾性体層14Aをレンズホルダ12と一体に形成する。次いで、第2の成形工程でゴム硬さが高い素材を加熱溶融して鋳型に注入することにより、硬質弾性体層14Bを軟質弾性体層14Aおよびレンズホルダ12と一体に形成すればよい。
また、弾性部材14を二色成形によって一体に形成した後、ホルダ本体12に焼き付けによって固定してもよい。
ここで、図2では、軟質弾性体層14Aを硬質弾性体層14Bの裏面中央に設けた例を示したが、これに限らず図4に示すように軟質弾性体層14Aの前端部を硬質弾性体層14Bの表面側に露呈させた構造の弾性部材14’を用いてもよい。この場合は、軟質弾性体層14A’と硬質弾性体層14Bの表面を同一のカーブからなる凹球面に形成すればよい。
次に、図5に基づいて被加工レンズの縁摺り加工について説明する。
先ず、レンズホルダ8に被加工レンズ7をリープテープ26を介して取付ける。リープテープ26は、両面に粘着剤が塗布されており、レンズホルダ8のレンズ保持面24に予め貼付されている。そして、このリープテープ26を被加工レンズ7の凸側光学面7aの加工中心部13に押しつけると、被加工レンズ7はレンズホルダ8によりリープテープ26を介して保持される。被加工レンズ7の加工中心は、眼鏡枠のフレームセンターまたはレンズの光学中心である。
次に、被加工レンズ7をレンズ保持軸2に装着する。レンズ保持軸2への装着に際しては、先ず被加工レンズ7を保持しているレンズホルダ8を第1のレンズ保持軸5に装着する。このレンズホルダ8の装着は、嵌合軸部12Aを第1のレンズ保持軸5の先端面に形成されている嵌合孔16に嵌合し、係合凸部21と係合凹部22(図1)を互いに係合させることにより行なうことができる。
次に、第2のレンズ保持軸6を前進させて当該保持軸6の先端に取付けられているレンズ押え9を被加工レンズ7の凹側光学面7bに弾性部材27を介して押し付ける。これにより、被加工レンズ7の凸側と凹側の光学面7a、7bの加工中心部13がレンズホルダ8とレンズ押え9とによって挟持保持され、レンズ保持軸2へのレンズの装着が終了する。
次に、レンズ保持軸2と加工具回転軸3をそれぞれ回転させるととともにレンズ保持軸2をレンズ枠形状データに基づいて軸線と直交する方向(矢印Y方向)に移動させ、被加工レンズ7の周面7cを荒加工する。この荒加工は、荒加工用研削砥石10Aによって行い、周面7cを所定形状に荒加工した後、仕上げ加工用砥石10Bによって眼鏡フレームの枠形状に適合する玉型形状に仕上げ加工し、縁摺り加工を終了する。この仕上げ加工時に、ヤゲン用溝11により被加工レンズ7の周面にはV字状の突状体からなるヤゲンが形成される。
前記被加工レンズ7の光学基材としては、例えば、メチルメタクリレートと一種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチルグリコールビスアリルカーボネートと一種以上の他のモノマーとの共重合体、ポリカーボネート、ウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、エン−チオール反応を利用したスルフィド、硫黄を含むビニル重合体等が挙げられ、中でもウレタン系光学基材とアリル系光学基材が好適であるが、これに限定されるものではない。また、本発明における光学基材としては、プラスチック光学基材であると好ましく、眼鏡用プラスチック光学基材であるとさらに好ましい。
本実施の形態においては、図6に示すように各光学面7a、7bに保護膜層40を形成することにより前記被加工レンズ7が製造される。
前記保護膜層40は、最下層のハードコート膜層41と、中間層の反射防止膜層42および最上層の撥水膜層43とで構成されている。
最下層のハードコート膜層41は、眼鏡レンズ自体の硬度を高めるとともに耐擦傷性を向上させるために形成されるものであり、材料としては、例えば、シリコン系樹脂などの有機物質が用いられる。ハードコート膜層41は、溶剤からなるシリコン系樹脂を浸漬法またはスピンコート法によって塗布した後、加熱炉によって加熱硬化させることにより形成される。このようなハードコート膜層41の形成方法は、従来公知である。
中間層の反射防止膜層42は、反射防止効果と耐擦傷効果を高めるために形成されるものである。また、この反射防止膜層42は、異なった複数の材質によって形成されることにより、多層の反射防止膜層を形成している。反射防止用材料としては、例えば、Zr,Ti,Sn,Si,In,Al等の金属酸化物または珪素酸化物やMgF2 が用いられる。このような多層反射防止膜層42は、例えば上記した特許文献3に記載の真空蒸着法によって形成される。
また、多層反射防止膜層42としては、良好な膜強度および密着性を得るためイオンアシスト法で形成されることが好ましい。該反射防止膜のハイブリッド層以外の膜構成層は、良好な反射防止効果、耐擦傷性等の物性を得るため、高屈折率層として酸化タンタル(Ta2O5)層とする。該酸化タンタル層は各層中にそれぞれ酸化タンタルを少なくとも50重量%含有し、さらに、80重量%以上含有することが好ましい。
イオンアシスト法において、出力に関し好ましい範囲は、特に、良好な反応を得る観点から、加速電圧50〜700V、 加速電流30〜250mAである。前記イオンアシスト法を実施する際に使用されるイオン化ガスは、成膜中の反応性、酸化防止の点からアルゴン(Ar)、またはアルゴンと酸素の混合ガスを用いるのが好ましい。
本発明における、ハイブリッド層に使用される無機物質としては、二酸化ケイ素を含有することが必要であり、その他、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化イットリウムおよび酸化ニオブから選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。複数の無機物質を用いる場合は、それらを物理的に混合してもよいし、また複合酸化物であってもよく、具体的にはSiO2−Al2O3 等がある。これらのうち二酸化ケイ素(SiO2)単独、二酸化ケイ素(SiO2 )および酸化アルミニウム(Al2O3)から選ばれる少なくとも1種類の無機酸化物が好ましい。
本発明における、ハイブリッド層に使用される有機物質としては、膜厚の制御、蒸着速度の制御の観点から、常温、常圧下で、液体状態にある有機ケイ素化合物及び/又は常温、常圧下で液体であるケイ素非含有有機化合物が用いられる。
前記有機ケイ素化合物としては、例えば、以下の一般式(a)〜(d)で表されるいずれかの構造を有することが好ましい。
一般式(a):シラン・シロキサン化合物
一般式(b):シラザン化合物
一般式(c):シクロシロキサン化合物
一般式(d):シクロシラザン化合物
前記一般式(a)〜(d)において、式中のm、nは、それぞれ独立に0以上の整数を表す。また、X1〜X8はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6の炭化水素基(飽和・不飽和双方を含む)、−OR1基、−CH2OR2基、−COOR3基、−OCOR4基、−SR5基、−CH2SR6 基、−NR7 2基、または、−CH2NR8 2基(R1〜R8は水素または炭素数1〜6の炭化水素基(飽和・不飽和双方を含む))を表し、X1〜X8は上記の任意の官能基であればよく、すべて同じ官能基でもよいし、すべて異なるものでもよく限定されない。
前記R1〜R8で示される炭素数1〜6の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、フェニル基、シクロヘキシル基、プロピニル基、イソプロペニル基等が挙げられる。
一般式(a)で表せる具体的な化合物としては、トリメチルシラノール、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、ジメチルエトキシシラン、ヒドロキシメチルトリメチルシラン、メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、メルカプトメチルトリメチルシラン、アミノメチルトリメチルシラン、ジメチルジメチルアミノシラン、エチニルトリメチルシラン、ジアセトキシメチルシラン、アリルジメチルシラン、トリメチルビニルシラン、メトキシジメチルビニルシラン、アセトキシトリメチルシラン、トリメトキシビニルシラン、ジエチルメチルシラン、エチルトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、エチルトリメトキシシラン、ジメチルアミノトリメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルシラン、フェニルシラン、ジメチルジビニルシラン、2-プロピニロキシトリメチルシラン、ジメチルエトキシエチニルシラン、ジアセトキシジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、アリロキシトリメチルシラン、エトキシジメチルビニルシラン、イソプロペノキシトリメチルシラン、アリルアミノトリメチルシラン、トリメチルプロピルシラン、トリメチルイソプロピルシラン、トリエチルシラン、ジエチルジメチルシラン、ブチルジメチルシラン、トリメチルプロポキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、トリエチルシラノール、ジエトキシジメチルシラン、プロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノジメチルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、トリ(ジメチルアミノ)シラン、メチルフェニルシラン、メチルトリビニルシラン、ジアセトキシメチルビニルシラン、メチルトリアセトキシシラン、アリロキシジメチルビニルシラン、ジエチルメチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ブチルジメチルヒドロキシメチルシラン、1-メチルプロポキシトリメチルシラン、イソブトキシトリメチルシラン、ブトキシトリメチルシラン、ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソプロピルアミノメチルトリメチルシラン、ジエチルアミノトリメチルシラン、メチルトリ(ジメチルアミノ)シラン、ジメチルフェニルシラン、テトラビニルシラン、トリアセトキシビニルシラン、テトラアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、ジアリルジメチルシラン、1,1-ジメチルプロピニロキシトリメチルシラン、ジエトキシジビニルシラン、ブチルジメチルビニルシラン、ジメチルイソブトキシビニルシラン、アセトキシトリエチルシラン、トリエトキシビニルシラン、テトラエチルシラン、ジメチルジプロピルシラン、ジエトキシジエチルシラン、ジメチルジプロポキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルフェニルビニルシラン、フェニルトリメチルシラン、ジメチルヒドロキシメチルフェニルシラン、フェノキシトリメチルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、フェニルトリメトキシシラン、アニリノトリメチルシラン、1-シクロヘキセニロキシトリメチルシラン、シクロヘキシロキシトリメチルシラン、ジメチルイソペンチロキシビニルシラン、アリルトリエトキシシラン、トリプロピルシラン、ブチルジメチル−3−ヒドロキシプロピルシラン、ヘキシロキシトリメチルシラン、プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ジメチルフェニルビニルシラン、トリメチルシリルベンゾネート、ジメチルエトキシフェニルシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、メトキシトリプロピルシラン、ジブトキシジメチルシラン、メチルトリプロポキシシラン、ビス(ブチルアミノ)ジメチルシラン、ジビニルメチルフェニルシラン、ジアセトキシメチルフェニルシラン、ジエチルメチルフェニルシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、トリイソプロポキシビニルシラン、2−エチルヘキシロキシトリメチルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ジフェニルシラン、ジフェニルシランジオールフェニルトリビニルシラン、トリエチルフェニルシラン、フェニルトリエトキシシラン、テトラアリロキシシラン、フェニルトリ(ジメチルアミノ)シラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、ジフェニルメチルシラン、ジアリルメチルフェニルシラン、ジメチルジフェニルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジアニリノジメチルシラン、ジフェニルエトキシメチルシラン、トリペンチロキシシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジアセトキシジフェニルシラン、ジエチルジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルシラン、テトラブチルシラン、テトラブトキシシラン、トリフェニルシラン、ジアリルジフェニルシラン、トリヘキシルシラン、トリフェノキシビニルシラン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ペンタメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジメトキシテトラメチルジシロキサン、1,3−ジエチニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジエトキシテトラメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、1,3−ジブチル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンなどの化合物が挙げられる。
一般式(b)で表される具体的な化合物としては、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザンなどの化合物が挙げられる。
一般式(c)で表される具体的な化合物としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの化合物が挙げられる。
一般式(d)で表される具体的な化合物としては、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルシクロトリシラザン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルシクロテトラシラザンなどの化合物が挙げられる。
これらの有機ケイ素化合物の数平均分子量は、ハイブリッド膜中の有機成分の制御、膜自体の強度の点から、好ましくは、48〜600、特に好ましくは、140〜500である。
さらに、前記ハイブリッド層を構成するケイ素非含有有機化合物は、その側鎖または末端に反応性基を含有する炭素および水素を必須成分とするものが好ましく、より具体的には一般式(e)〜(g)で表される化合物が好ましく用いられる。
一般式(e):片末端にエポキシ基を有する炭素および水素を必須成分とするケイ素非含有有機化合物
一般式(f):両末端にエポキシ基を有する炭素および水素を必須成分とするケイ素非含有有機化合物
一般式(g):二重結合を含む、炭素および水素を必須成分とするケイ素非含有有機化合物
CX9X10=CX11X12 ・・・(g)
一般式(e)、(f)において、R9は水素、または酸素を含んでいてもよい炭素数1〜10の炭化水素基、R10は、酸素を含んでいてもよい炭素数1〜7の二価の炭化水素基を表す。一般式(g)において、X9〜X12はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜10の炭化水素基、または炭素数1〜10の炭素、水素を必須成分とし、さらに酸素および窒素の少なくとも一方を必須成分とする有機基を表す。
一般式(e)の化合物の具体例としては、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、デジルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、グリシドール、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。
一般式(f)の化合物の具体例としては、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられる。
一般式(g)の具体例としてはエチレン、プロピレン、塩化ビニル、フッ化ビニル、アクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニルカルバゾール、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、メタクリル酸、グリシジルメタクリレート、酢酸ビニル、スチレンなどがあげられる。
また、前記一般式(e)〜(g)で表される化合物の数平均分子量は、ハイブリッド膜中の有機成分の制御およびハイブリッドの膜強度を考慮して、好ましくは、28〜4000、特に好ましくは、140〜360である。
本発明における常温、常圧下で液体である有機ケイ素化合物及び/又は常温、常圧下で液体であるケイ素非含有有機化合物(以下「有機物質」ということがある)の成膜方法としては、ハイブリッド層を形成する際には、無機物質、有機物質それぞれを別の蒸着源にて同時に蒸着して成膜するのが好ましい。具体的には、無機物質を電子銃等を用いて加熱することにより気化させ、有機物質を外部タンクに貯蔵し、該タンク内で該有機物質を気化させ、無機物質と有機物質を同時に蒸着させる方法が好ましい。
なお、蒸着速度の制御の観点から、有機物質を貯蔵する外部タンクを加熱・減圧して該有機物質をチャンバー内に供給し、酸素ガス及び/またはアルゴンガスを用いイオンアシスト成膜するのが好ましい。さらに、本発明では有機物質が常温・常圧で液体であり、溶媒を使用する必要がなく、直接加熱して蒸着することができる。また、有機物質の導入口は、無機物質蒸発源真上に設けるのが対衝撃性、対摩耗性向上に効果的であり、有機ケイ素化合物を下部より、その側鎖または末端に反応性基を含有する炭素及び水素を必須成分とするケイ素非含有有機化合物を上部より供給するのが好ましい。
外部タンクの加熱温度は、その有機物質の蒸発温度により異なるが、30〜200℃、好ましくは50〜150℃とすることが適当な蒸着速度を得るという点から好ましい。
本発明におけるハイブリッド層の有機物質の好ましい膜内含有率は、特に良好な物性改質効果が得られる点を考慮して、0.020〜25重量%である。
本発明における好ましい膜厚および屈折率の範囲は以下の通りである。なお、ここでλは光の波長を示す。
第1層 0.005λ〜1.25λ 1.41〜1.50
第2層 0.005λ〜0.10λ 2.00〜2.35
第3層 0.005λ〜1.25λ 1.41〜1.50
第4層 0.05λ〜0.45λ 2.00〜2.35
第5層 0.005λ〜0.15λ 1.41〜1.50
第6層 0.05λ〜0.45λ 2.00〜2.35
第7層 0.2λ〜0.29λ 1.41〜1.50
かかる膜構成にすることにより、目的とする物性が容易に得られる。
最上層の撥水膜層43は、レンズ表面の平滑度を高めて防汚性能を高めるとともに、水やけを防止するために形成されるものである。このような撥水膜層43は、前記多層反射防止膜層42の第7層上に、例えばフッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物を原料として用い真空蒸着法により形成される。
その原料および形成方法は、前記特許文献3、4、12、13、14等に記載されている方法を用いることが好ましい。その方法としては、溶媒で希釈したフッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物を減圧下、該有機ケイ素化合物の蒸着開始温度以上から該有機ケイ素化合物の分解温度を超えない範囲で、加熱開始から蒸着を90秒以内、好ましくは10秒以内に完結させることが好ましい。かかる蒸着時間を達成する方法としては、前記有機ケイ素化合物に電子ビームを照射する方法が好ましく用いられる。
フッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物としては、下記一般式(h)で表されるもの、または下記単位式(i)で表されるものが好ましい。
式中、RFは炭素数1〜16の直鎖状のパーフルオロアルキル基、Xは水素または炭素数1〜5の低級アルキル基、R11は加水分解可能な基、kは1〜50の整数、rは0〜2の整数、pは1〜10の整数である。
CqF2q+1CH2CH2Si(NH2)3 ・・・(i)
ただし、qは1以上の整数である。
ここで、上記R11で示される加水分解可能な基としてはアミノ基、アルコキシ基、特にアルキル部が炭素数1〜2であるアルコキシ基、塩素原子等が挙げられる。
また、上記式(i)で表される化合物の具体例としては、n−CF3CH2CH2SiSi(NH2)3;n−トリフロロ(1,1,2,2−テトラヒドロ)プロピルシラザン、n−C3F7CH2CH2Si(NH2)3;n−ヘプタフロロ(1,1,2,2−テトラヒドロ)ペンチルシラザン、n−C4F9CH2CH2Si(NH2)3;n−ノナフロロ(1,1,2,2−テトラヒドロ)ヘキシルシラザン、n−C6F13CH2CH2Si2(NH2)3;n−トリデオフロロ(1,1,2,2−テトラヒドロ)オクチルシラザン、n−C8F17CH2CH2Si(NH2)3;n−ヘプタデカフロロ(1,1,2,2−テトラヒドロ)デシルシラザン等を例示することができる
また、撥水膜層43の原料として、フッ素置換アルキル基含有有機ケイ素化合物と、ケイ素非含有のパーフルオロポリエーテルとの2成分を主成分とする原料を用いることもでき、さらにはこれらの原料からなる第1層を形成し、該第1層上に接して、ケイ素非含有のパーフルオロポリエーテルを主成分とする原料を用いて第2層を形成することにより、撥水膜層を形成することも好適である。
ケイ素非含有のパーフルオロポリエーテルは、ケイ素を含有しない以下の構造式(j)
−(R12O)− ・・・(j)
(式中、R12は炭素数1〜3のパーフルオロアルキレン基である)
で表される単位からなるものが好ましく用いられ、平均分子量が1000〜10000、特に2000〜10000のものが好ましい。Rは炭素数1〜3のパーフルオロアルキレン基であり、具体的にはCF2、CF2−CF2、CF2CF2CF2、CF(CF2)CF2等の基が挙げられる。これらのパーフルオロポリエーテルは常温で液状であり、いわゆるフッ素オイルと称されるものである。
また、本発明の眼鏡レンズは、反射防止膜層の下に、密着性を向上させるために、下地層として、後述するハイブリッド層形成の際に触媒作用のある金属、例えば、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)およびチタニウム(Ti)から選ばれる少なくとも1種類からなる層を施すことができる。特に好ましい下地層は、より良好な耐衝撃性を付与させるために、ニオブからなる金属層である。金属層を下地層として用いた場合、下地層の上に設けられるハイブリッド層の反応が進みやすくなり、分子内編み目構造を有する物質が得られ、耐衝撃性が向上する。
本発明で使用するプラスチック基材の材質は、特に限定されず、例えば、メチルメタクリレート単独重合体、メチルメタクリレートと1種以上の他のモノマーとの共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート単独重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートと1種以上の他のモノマーとの共重合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリチオウレタン、エピチオ基を有する化合物を原料とする重合体などが挙げられる。
エピチオ基を有する化合物の例としては、ビス(β−エピチオプロピルチオ)メタン、1,2−ビス(β−エピチオプロピルチオ)エタン、1,3−ビス(β−エピチオプロピルチオ)プロパン、1,2−ビス(β−エピチオプロピルチオ)プロパン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−2−(β−エピチオプロピルチオメチル)プロパン、1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ブタン、1,3−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ブタン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−3−(β−エピチオプロピルチオメチル)ブタン、1,5−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ペンタン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−4−(β−エピチオプロピルチオメチル)ペンタン、1,6−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ヘキサン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−5−(β−エピチオプロピルチオメチル)ヘキサン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−2−〔(2−β−エピチオプロピルチオエチル)チオ〕エタン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−2−[〔2−(2−β−エピチオプロピルチオエチル)チオエチル〕チオ]エタン等の鎖状有機化合物等が挙げられる。また、テトラキス(β−エピチオプロピルチオメチル)メタン、1,1,1−トリス(β−エピチオプロピルチオメチル)プロパン、1,5−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−2−(β−エピチオプロピルチオメチル)−3−チアペンタン、1,5−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−2,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3−チアペンタン、1−(β−エピチオプロピルチオ)−2,2−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−4−チアヘキサン、1,5,6−トリス(β−エピチオプロピルチオ)−4−(β−エピチオプロピルチオメチル)−3−チアヘキサン、1,8−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−4−(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−4,5ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−4,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−2,4,5−トリス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,8−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6−ジチアオクタン、1,9−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−5−(β−エピチオプロピルチオメチル)−5−〔(2−β−エピチオプロピルチオエチル)チオメチル〕−3,7−ジチアノナン、1,10−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−5,6−ビス〔(2−β−エピチオプロピルチオエチル)チオ〕−3,6,9−トリチアデカン、1,11−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−4,8−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−5,7−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−5,7−〔(2−β−エピチオプロピルチオエチル)チオメチル〕−3,6,9−トリチアウンデカン、1,11−ビス(β−エピチオプロピルチオ)−4,7−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン等の分岐状有機化合物およびこれらの化合物のエピスルフィド基の水素の少なくとも1個がメチル基で置換された化合物等が挙げられる。さらには1,3および1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキサン、1,3および1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)シクロヘキサン、ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキシル〕メタン、2,2−ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキシル〕プロパン、ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)シクロヘキシル〕スルフィド、2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)−1,4−ジチアン、2,5−ビス(β−エピチオプロピルチオエチルチオメチル)−1,4−ジチアン等の環状脂肪族有機化合物およびこれらの化合物のエピスルフィド基の水素の少なくとも1個がメチル基で置換された化合物、および1,3および1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ベンゼン、1,3および1,4−ビス(β−エピチオプロピルチオメチル)ベンゼン、ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル〕メタン、2,2−ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル〕プロパン、ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(β−エピチオプロピルチオ)フェニル〕スルフォン、4,4’−ビス(β−エピチオプロピルチオ)ビフェニル等の芳香族有機化合物およびこれらの化合物のエピスルフィド基の水素の少なくとも1個がメチル基で置換された化合物等が挙げられる。
本発明の眼鏡レンズは、前記プラスチック基材と前記下地層との間に、硬化層を有してもよい。硬化層の形成には、通常、金属酸化物コロイド粒子と下記一般式(k)
(R13)a (R14)bSi(OR15)4-(a+b) ・・・(k)
で表される有機ケイ素化合物とからなる組成物が使用される。
上式中、R13およびR14は、それぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数6〜8のアリール基、炭素数1〜8のアシル基、ハロゲン基、グリシドキシ基、エポキシ基、アミノ基、フェニル基、メルカプト基、メタクリロキシ基およびシアノ基の中から選ばれる有機基を示し、R13は炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアシル基および炭素数6〜8のフェニル基の中から選ばれる有機基を示し、aおよびbは、それぞれ独立に0または1の整数である。
前記金属酸化物コロイド粒子としては、例えば、酸化タングステン(WO3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタニウム(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化スズ(SnO2)、酸化ベリリウム(BeO)または酸化アンチモン(Sb2O5)等が挙げられ、単独または2種以上を併用することができる。
前記硬化層を作るコーティング液には、従来知られている方法で、液の調製を行うことができる。所望により、硬化触媒、塗布時における濡れ性を向上させ、硬化層の平滑性を向上させる目的で各種の有機溶剤や界面活性剤を含有させることもできる。さらに、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤老化防止剤等もコーティング組成物および硬化被膜の物性に影響を与えない限り添加することができる。
コーティング組成物の硬化は、熱風乾燥または活性エネルギー線照射によって行い、硬化条件としては、70〜200℃の熱風中にて行うのがよく、特に好ましくは90〜150℃である。なお活性エネルギー線としては遠赤外線等があり、熱による損傷を低く抑えることができる。
また、コーティング組成物よりなる硬化層を基材上に形成する方法としては、上述したコーティング組成物を基材に塗布する方法が挙げられる。塗布手段としてはディッピング法、スピンコーティング法、スプレー法等の通常行われる方法が適用できるが、面精度の面からディッピング法、スピンコーティング法が特に好ましい。
また、プラスチック基材と下地層との密着性確保または蒸着物質の初期膜形成状態の均一化を図るために、硬化層表面にイオン化ガス処理してもよい。イオン銃前処理におけるイオン化ガスは、酸素、アルゴン(Ar)などを用いることができ、出力で好ましい範囲は、特に良好な密着性、耐摩耗性を得る観点から加速電圧50〜700V 、加速電流50〜250mAである。
なお、本発明においては、特開昭63−141001号公報などに記載されている、プラスチック基材と反射防止膜層との間に有機化合物よりなるプライマー層を施すことを否定するものでなく、更なる耐衝撃性向上のため、プラスチック基材と多層反射防止膜層42との間、またはプラスチック基材と硬化層との間に、有機化合物を原料とするプライマー層を施してもよい。
このプライマー層の例としては、ポリイソシアネートとポリオールを原料として、ウレタン系の膜を形成するものが挙げられる。ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネートのそれぞれ数分子を種々の方法で結合させた付加物、イソシアヌレート、アロファネート、ビュウレット、カルボジイミドをアセト酢酸、マロン酸、メチルエチルケトオキシムなどでブロックしたものなどが挙げられ、一方、ポリオールとしては、水酸基を1分子内に複数個有するポリエステル、ポリエーテル、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリアクリレートなどが挙げられる。また、プライマー膜の屈折率向上のため、酸化チタン微粒子などの酸化金属微粒子をプライマー層に含有することができる。
特に、屈折率が1.68〜1.76程度のエピチオ基を有する化合物を原料とするプラスチック基材にプライマー層を施し、さらに本発明の多層反射防止膜層42を施すことにより、基材の中心厚を小さくしても耐衝撃性、密着性、耐擦傷性に優れた眼鏡レンズを得ることができる。
屈折率(ne)1.60の素材にハードコートおよび反射防止コート、撥水コートが施されたプラスチック眼鏡レンズを実施例の保持方法にて保持し、荷重をかけて剥がれる時の荷重を測定した。なお比較例は弾性部材に代えてリープテープ(住友3M社製リープ3)を用いた。比較例のその他条件は実施例と同じである。また比較例、実施例共に縁摺加工を行い玉型形状のレンズを得た。加工後のレンズに対して視覚的な検査(目視)を実施して軸ずれおよびコート膜破断(クラック)の有無を判定した。
測定装置
引張荷重測定器(AIKOH製 9500series)
測定方法
1.各テストの前にレンズおよびレンズホルダの貼り付け面はアセトンにて表面の異物や油分等を除去する。
2.レンズの光学中心でかつレンズの光軸と平行にレンズホルダを装着してレンズを保持後5分間放置する。
3.レンズホルダのレンズより8mm離間した位置に引張り荷重測定器を引っ掛ける。
4.レンズの光軸と垂直方向に引張り荷重測定器を引っ張る。
5.レンズとレンズホルダが剥がれた瞬間の荷重圧(N)を最大荷重として測定する。
レンズ
加工テストレンズ:HOYA(株)製ハイルックス1.6VPコート付きハイビジョン(単焦点プラスチックレンズ)
平均屈折力:−8.00〜+4.00D(外径65φ〜75φ)
凸面側表面カーブ(苦節率1.530換算):2〜6.50カーブ
レンズホルダおよび弾性体保持部形状
比較例に用いたレンズホルダは、表1に示す2種類である(なお、カーブと曲率半径の変換は屈折率1.530 にて行なった)。
本発明の実施例と比較例の結果を表2に示す。
下記基準により表2の結果を評価すると表3のようになる。
○ 19以上 相当な力を加えれば剥がれる(加工負荷の上限クリア)。→合格
△ 15〜19 少し力を加えれば剥がれる(加工負荷の上限付近)→難あり
× 15以下 簡単に剥がれる→不可
表3より本発明の実施例では全カーブ(レンズ全種)にて加工負荷に抗する十分な保持力を得ることができた。一方、比較例では一部のカーブで保持力不足が発生していた。一方、縁摺加工を実施したところ表2の○では軸すれは発生しなかったが、△および×では全て軸ずれが発生していた。また同時にクラック(ハードコート膜の破断)の発生を目視で評価した。比較例ではいずれも一部にクラックを確認したが、実施例ではクラックは確認されなかった。
なお、上記した実施の形態においては被加工レンズ7としてマイナスレンズを示したが、プラスレンズにも適用することができる。
1…縁摺り加工装置、2…レンズ保持軸、3…加工具回転軸、5…第1のレンズ保持軸、6…第2のレンズ保持軸、7…被加工レンズ、8…レンズホルダ、12…ホルダ本体、12A…嵌合軸部、12B…弾性部材取付部、13…加工中心部、14…弾性部材、14A、14A’…軟質弾性体層、14B…硬質弾性体層、16…嵌合孔、18…レンズ保持面、20…凹陥部。