JP5259062B2

JP5259062B2 - コーティング方法

Info

Publication number: JP5259062B2
Application number: JP2006231953A
Authority: JP
Inventors: 徳久佐飛; 和幸清水
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: JP2008055253A

Description

本発明は光学部材に所定の模様を形成するためのコーティング方法に関する。

従来、レンズ表面に半透過性薄膜がドット状（例えば、ハニカム状）にコーティングされた眼鏡レンズが知られている。このように薄膜がドット状にコーティングされた眼鏡レンズを製造する場合、ドット状の開口部を有した板状のマスク治具を使用し、真空蒸着等を用いてレンズ表面にドット状の薄膜の模様を形成する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００２−１２２８２６号公報

しかしながら、眼鏡レンズ等の所定の曲面を持つような光学部材に前述したようなマスク治具を用いて、その表面に明確な模様を形成させようとするためには、光学部材の曲面形状（曲率）に対応した治具を複数用意する必要がある。また、このような治具を用いる場合、治具と光学部材との接触により、光学部材側に傷が生じやすいという問題がある。
上記従来技術の問題点に鑑み、マスク治具を用いることなく光学部材表面に所期する形状の薄膜の模様を明確に形成することのできるコーティング方法を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）光学部材表面にドット状の模様を形成するためのコーティング方法は、光学部材表面に前記ドット状の模様と逆の形状となる網目状の模様を所定の厚さにて印刷する第１ステップと、該第１ステップにより網目状の模様が印刷された前記光学部材の表面全域に前記所定の厚さよりも薄い膜厚にて透光性を有する所定の薄膜を形成する第２ステップと、該第２ステップにより薄膜が施された前記光学部材を、洗浄することによって前記印刷された模様を取り除くことにより、光学部材表面に前記ドット状の模様となる薄膜を形成する第３ステップと、を有することを特徴とする。
（２）（１）のコーティング方法において、前記第１ステップは印刷原版上にインキを塗布し網目状の画線を形成させた後、前記インキが塗布された印刷原版に所定の曲面形状を有する弾性部材を押し付け前記画線を写しとり、該画線を写しとった弾性部材を光学部材表面に押し付けることにより前記網目状の模様の印刷を施すことを特徴とする。
（３）（１）のコーティング方法において、前記ドット状とはハニカム形状であることを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）の何れかに記載のコーティング方法において、さらに前記ドット状の薄膜の上に異なる屈折率からなる薄膜層を複数積層させることにより反射防止膜を形成することを特徴とするコーティング方法。

本発明によれば、マスク治具を用いることなく光学部材表面に所期する形状の薄膜の模様を明確に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参考にしつつ説明する。
図１は光学部材である眼鏡レンズを載置し、レンズの表面に所定の模様を形成する印刷装置の概略構成を示した図である。

１は印刷装置であり、大別して装置本体２と装置本体２を載置する基台３とからなる。基台３は金属製の平板からなり、図２に示すように、その表面の一部には印刷原版となる版面４が形成されている。版面４は所定のパターンがエッチングされており、画線部分が凹部となっている。なお、本実施形態では図示するように格子状の模様がエッチングされているものとしているが、これに限るものではなく、ハニカム形状等、所定の幾何学形状を有した網目模様が形成されていればよい。また、版面４は必要な領域に印刷がされるだけの大きさを有していればよい。本実施形態では印刷を行う光学部材として眼鏡レンズを使用しており、版面４の大きさは印刷に使用する眼鏡レンズの径と略同じか、僅かに大きくなっている。また、基台４上には印刷を行う光学部材（眼鏡レンズ１００）を載置するための載置台７が設けられている。載置台７には眼鏡レンズ１００の凹面側が上向きとなるように載置される。

装置本体２には内部にインキを密閉しているカップ５と、版面４上に塗布されたインキを所定のパターンとして写しとる（拾い上げる）ためのパッド６が設けられている。カップ５は、装置本体２に設けられた図示無き駆動手段により、基台３を所定の圧力にて接した状態にて基板３上を前後方向（図１においては紙面左右方向）に移動する。なお、カップ５内のインキは基台３と常に接触しており、移動によりカップ５が版面４上に位置した際に、インキが版面４の全面に塗布される（凹部にインキが流れ込む）ようになっている。また、カップ５の縁には図示無きブレードが設けられており、ブレードはカップ５の前後方向の移動によって、版面４上に塗布された余分なインキをかき取る役目を果たしている。

なお、使用するインキは光学部材に転写した後、最終的に取り除くため、アセトン等の有機溶媒に溶けるものが好ましい。また、インキが付いた光学部材表面に所定のコーティング材料にてコーティングを施すため、コーティング材料と反応を起こし難いもの、また、真空蒸着によりコーティングを行う場合には、真空時に余計なガスを発生し難いものを好適に用いることができる。なお、使用するインキは、版面４に塗布されたインキがパット側に所定のパターンとして過不足なく写しとられること、さらに、光学部材に印刷して乾いた状態のインキの厚みが、後述する薄膜の膜厚よりも十分に厚くなること等、を考慮して粘度等の物性が適宜決定されている。例えば、光学部材に形成させる薄膜の膜厚が数十nm〜数百nmとすると、光学部材に印刷されたインキの厚みは数μｍ〜数十μｍ程度であればよい。

パッド６は、所定の圧力を加えることにより、容易に変形するシリコンゴム等の弾性部材からなり、装置本体２に設けられた図示無き駆動手段により、上下方向及び版面４と載置台７との間を移動するようになっている。なお、パッド６の形状は、略半球状または船底状となっており、その曲率は印刷を行う眼鏡レンズ１００の凹面側の曲率よりも大きくされている。したがって、パッド６と眼鏡レンズ１００との接触時には、常にパッド６の先端が眼鏡レンズ１００の凹部側表面に最初に接触するようになっている。

このような構成を有した印刷装置１は、版面４へのインキの塗布工程、インキが塗布された版面にパッド６を押し付け画線を写しとる工程、パッド６に写しとられた画線（パターン）を光学部材の印刷面へ印刷する工程、といった各工程が、図示無き制御手段の制御動作によって一連の流れとして自動的に行われる。

図３は本実施形態で使用する真空蒸着器の内部構成を説明する図である。
２０は真空蒸着器本体である。真空蒸着器２０内には真空蒸着器２０内の中空に眼鏡レンズ１００を保持するための保持台２１、蒸着源２５、真空ポンプ２６、真空蒸着器２０内の温度調節を行うためのハロゲンヒータ２７等が設置される。

保持台２１は眼鏡レンズ１００を取り付けるための開口部を複数備えた１枚の円盤からなる。保持台２１の開口部は、眼鏡レンズ１００を嵌め込むための縁を有し、ここに眼鏡レンズ１００を嵌合させることにより、保持台２１に眼鏡レンズ１００を保持させることができる。また、保持台２１の中央部には上方にのびる軸２２が接合され、その他端はモータ等からなる回転駆動部２３に取り付けられている。

蒸着源２５はコーティング用（蒸着用）材料２４、コーティング用材料２４を入れておくるつぼ、コーティング用材料２４を蒸散させるための電子銃等からなる。本実施形態では、コーティング用材料２４としてＺｒＯ₂を使用するものとしている。なお、コーティング材料はＺｒＯ₂に限るものではなく、薄膜を形成した際に薄膜が透光性を有していればよい。例えばＴａ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂等も使用することができる。また、Ｃｒ₂Ｏ₃等の赤外線を吸収し易い材料や半透過性材料（雲母等）も使用することができる。これらのコーティング用材料は、用途や眼鏡レンズに使用される基材の屈折率等に応じて適宜選択すればよい。

次に、このような構成を用いて眼鏡レンズに網目模様からなる薄膜を形成するコーティング方法について説明する。
図１に示す印刷装置の載置台７に凹面側を上側として状態で眼鏡レンズ１００を載置する。眼鏡レンズ１００を載置台７にセットした後、印刷装置本体２を駆動させ、図４（ａ）に示すように、図示無き駆動手段を駆動してカップ５を版面４上に位置させ、カップ５内に密閉されているインキを版面４に塗布する。次に図４（ｂ）に示すように、カップ５を版面４から退避させるとともに、版面４の頭上に位置しているパッド６を押し下げ、パッドが変形して版面４に覆い被さるように版面４にパッド６を押し付ける。パッド６がインキが塗布された版面４に押し付けられることにより、版面４に形成された網目模様の画線（本実施形態では格子状としている）はパッド６に写しとられる。網目模様の画線がパッド６に写しとられると、パッド６は引き上げられ、載置台７の上方まで移動した後、下降して図４（ｃ）に示すように、載置台７に置かれた眼鏡レンズ１００の凹面側に押し付けられる。パッド６は容易に変形する弾性部材からなるので、眼鏡レンズがどのような曲面形状を有していても、パッドがレンズに押し付けられることにより、レンズ曲面に沿ってパット６が密着することとなる。パッド６が押し付けられた眼鏡レンズは、図５に示すように、その凹面側に網目状の模様の画線が印刷される。

眼鏡レンズ１００に印刷されたインキが乾くのを待ってから、コーティング作業を行う。上述した工程にて網目状の模様が印刷された眼鏡レンズ１００の凹面側（印刷側）を下側に向け、図３に示す真空蒸着器２０内の保持台２１に取り付ける。保持台２１に眼鏡レンズ１００の取付が終わったら、真空ポンプ２６にてできるだけ真空蒸着器２０内を真空状態に保つとともに、ハロゲンヒータ２７を使用して内部の温度を６０℃〜８０℃に保つように制御する。本実施形態では真空度を１．２×１０^-2Ｐａ程度とした。また、本実施の形態では、蒸着温度は６０℃〜８０℃の間で行うものとしているが、これに限るものではない。あまり蒸着温度が低いとうまく蒸着されず、反対に温度が高すぎると眼鏡レンズ１００の材料が変形する恐れがあるため、使用する眼鏡レンズの材料や、蒸着用材料、真空度等に基づいて適宜設定すれば良い。

また、回転駆動部２３を用いて保持台２１を回転させ、保持台２１に設置された全ての眼鏡レンズ１００にコーティング用材料が満遍なく蒸着されるようにする。内部の温度が所定温度に維持されているのを確認し、蒸着源２５よりコーティング用材料２４（ＺｒＯ₂）を蒸散させ、眼鏡レンズ１００の凹面側に薄膜を形成させる。蒸着時間は所望する膜厚が得られる時間である。蒸着源２５から蒸散したコーティング用材料２４は、保持台２１の開口部を通過し、眼鏡レンズ１００の凹面に蒸着する。本実施形態では蒸着時間を３０秒〜４０秒とし、眼鏡レンズ１００に蒸着した薄膜の厚み（光学膜厚）は４０nm〜５０nm程度とした。

蒸着が完了し、眼鏡レンズ１００の凹面側全面にＺｒＯ₂からなる薄膜が形成された後、眼鏡レンズ１００をアセトン溶媒につけ、超音波洗浄を数十秒間行う。このような洗浄により、眼鏡レンズ１００に印刷された網目状の模様部分が全て取り除かれる（インキが取り除かれる）こととなる。また、眼鏡レンズ１００から印刷部分（模様部分）が取り除かれることにより、印刷部分上に形成された薄膜も同時に取り除かれる。図６は印刷部分が取り除かれた眼鏡レンズ１００を部分的に拡大した概略図を示している。図示するように、眼鏡レンズ１００の表面には洗浄によって印刷部分が取り除かれることにより、何も形成されていない部分３０と、ドット状に残された薄膜部分３１とに明確に分けられることとなる。

なお、上述した本実施形態では薄膜形成に真空蒸着法を用いるものとしているが、これに限るものではなく、スパッタリングや刷毛塗り等の従来、薄膜形成において知られている公知のコーティング方法を用いることができる。また、本実施形態ではコーティングを行う光学部材として眼鏡レンズを例に挙げ、説明したが、これに限るものではなく、その他の光学部材、例えば車両等に用いる風防ガラスや保護ガラス（ガラスに限らず透過性を有する樹脂も含む）に本発明を適用可能であることはいうまでもない。また、眼鏡レンズように凸面と凹面とを持つ光学部材に本発明のコーティング方法を用いる場合、凹面側だけでなく、凸面側においても用いることができる。

また、このように薄膜部分がドット状に得られた眼鏡レンズに反射防止膜を施しても良い。反射防止膜を施す場合、このドット状の薄膜部分を反射防止膜を形成するための複数層における第１層として考えることもできる。この場合、光学部材の屈折率及び反射防止膜を形成するための各薄膜材料の屈折率を考慮して、所望する反射防止効果が得られるように、計算を行い、反射防止膜を形成する各薄膜層の膜厚を適宜決定すればよい。例えば、反射防止膜の膜構成として光学部材側から第１層をＺｒＯ₂、第２層をＳｉＯ₂、第３層をＺｒＯ₂、第４層ををＳｉＯ₂とし、膜厚を第１層から第４層まで順に50nm、30nm、125nm、125nmとして、公知のコーティング技術を使って各々積層することにより、反射防止機能を持たせた膜を形成することができる。

なお、上述した４層の膜構成を用いて、屈折率1．60の眼鏡レンズに真空蒸着法により反射防止膜を形成した場合、第１層をドット状の薄膜としない場合は、透過率97.99％であった。一方、同じ材料の眼鏡レンズに上述の４層の膜構成を採用するとともに、第１層を上述したようなドット状の薄膜として形成して膜厚を同じとして反射防止膜を形成したところ、その透過率は97.70％であった。第１層をドット上の薄膜としない反射防止膜の光学特性よりも透過率は若干低下したが、反射防止膜をつけていない眼鏡レンズの透過率は、90.38％であったため、第１層をドット上の薄膜としても十分に反射防止機能を持たせることができる。なお、本実施形態では反射防止膜の構成を４層とし、使用する薄膜材料ＺｒＯ₂、及びＳｉＯ₂としているが、これに限るものではなく、用途、生産効率等を鑑みて、所望する反射防止効果が得られるような膜構成、薄膜材料を用いればよい。

本実施形態における印刷装置の概略構成を示した図である。印刷装置の基台に形成された版面を示した図である。本実施形態における真空蒸着器の内部構成を示した概略図である。印刷装置の一連の動作を示した図である。印刷が施された眼鏡レンズを示した図である。ドット状に薄膜が形成された眼鏡レンズの一部を示した模式図である。

符号の説明

１印刷装置
２装置本体
３基台
４版面
５カップ
６パッド
７載置台
２０真空蒸着器
１００眼鏡レンズ

Claims

光学部材表面にドット状の模様を形成するためのコーティング方法は、光学部材表面に前記ドット状の模様と逆の形状となる網目状の模様を所定の厚さにて印刷する第１ステップと、該第１ステップにより網目状の模様が印刷された前記光学部材の表面全域に前記所定の厚さよりも薄い膜厚にて透光性を有する所定の薄膜を形成する第２ステップと、該第２ステップにより薄膜が施された前記光学部材を、洗浄することによって前記印刷された模様を取り除くことにより、光学部材表面に前記ドット状の模様となる薄膜を形成する第３ステップと、を有することを特徴とするコーティング方法。
請求項１のコーティング方法において、前記第１ステップは印刷原版上にインキを塗布し網目状の画線を形成させた後、前記インキが塗布された印刷原版に所定の曲面形状を有する弾性部材を押し付け前記画線を写しとり、該画線を写しとった弾性部材を光学部材表面に押し付けることにより前記網目状の模様の印刷を施すことを特徴とするコーティング方法。
請求項１のコーティング方法において、前記ドット状とはハニカム形状であることを特徴とするコーティング方法。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のコーティング方法において、さらに前記ドット状の薄膜の上に異なる屈折率からなる薄膜層を複数積層させることにより反射防止膜を形成することを特徴とするコーティング方法。