JP5466499B2 - 眼用レンズの処理方法 - Google Patents
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Description
従来の配置に従うと、レンズは、回転ラックまたはカバーの上に置かれる。回転ラックまたはカバーは、封入容器の上部に位置しており、そして、そこには、レンズが置かれる場所、特に円形の穴部が設けられる。
−処理領域:封入容器の下の部分に位置する領域であり、封入容器内での内部の比較的低い表面や回転するカルーセルの表面に、堆積して結合する物質の源を有している。
−ラウンドレンズ:丸いレンズ
より正確には、各レンズは、環状でリングの形をしている独立した保持部の上に配列されている。保持部の直径は、わずかにレンズの直径より小さいので、レンズは、その外縁だけで保持部の上に乗っている。リングはまた、リングに良好な位置決めを提供する伸縮性のある手段を含んでいる。
そのような形の組み立て部品は、選択されたカルーセルの穴部の上に配置され、リングは穴の外縁に配置され、そして、適切な固定手段を通じてカルーセルと一体になっている。
そして、気化された物質は、処理される面上に堆積する。所望の厚みに達したら、最初の物質の蒸着を終了し、そして、第2の物質の気化を続ける。
一般に、眼用レンズの面のうち一方が完全に処理され、そして、処理されていない面を気化される物質の源の方へ方向づけるために、この面がさかさまにひっくり返される。その後で、レンズの最後の面が第1の面と同様に普通に処理を受ける。
この問題は非常に重要である。それは、眼用レンズの最も外側の膜は、表面エネルギーの特性を変化させるために必須であるが、非常に薄い厚みを有しており、普通は30nm以下とされており、更に頻繁に1〜20nmとされており、より好ましくは1〜10nmとされているからである。疎水的なおよび/または疎油的な(oleophobic)膜のような特定の膜の場合には、厚みはわずか2〜10nmにしかならず、更に2〜5nmにしかならない。
とりわけ、多層被膜が成膜される前に、眼用レンズは、イオン衝撃(特に、希ガス、酸素、もしくはその混成物、窒素、または空気)、プラズマ処理、または無機レンズの場合にはコロナ処理(典型的に、10-2mbarの圧力で酸素プラズマで行われる処理)のような表面処理を受ける。
期待されている目的は、本質的に、処理により密着を向上させることである。
また、レンズ表面へのイオン衝撃は、機械的特性を改良するためや特に層を安定させるために(to compact)、層を形成している物質を気化する目的で用いられてもよい。
このような方法は一般的に行われており、「イオンアシスト蒸着(ion-assisted deposition)」またはIADとして知られている。
このような仲介部材は、全体的にその外縁でレンズを取り囲むために較正済みレンズのサイズに応じて形作られており、保持部材に強固に取り付けられている。このように、上述した保持部材への較正済みレンズの適応が可能とされる。
実際、ラウンドレンズの場合とは異なり、較正済みレンズの表面は、レンズ/仲介部材/保持部材組み立て部品が上に配列しているカルーセルの丸い穴部全体を被覆してはおらず、その結果として、丸い穴部の大部分は、高エネルギーおよび/または反応性の化学種が通過するための開口を形作る。
このように、処理領域の反対側のレンズ面は高エネルギーおよび/または反応性の化学種の影響をより受けやすくなっており、そのような理由のため変化しやすい。
表面に対する物理的衝突および/または化学的修飾の実施を可能にする、高エネルギーおよび/または反応性の化学種による第2のレンズ表面に対する少なくとも1つの処理工程と、
上述した高エネルギーおよび/または反応性の化学種による処理工程と同時にまたはそれに続けて行われる、無機または有機の膜を成膜させるための少なくとも1つ以上の任意の工程とを有し、
高エネルギーおよび/または反応性の化学種による処理工程の前に、一時的な保護膜の成膜が、外側の薄い有機または無機の膜の上に行われることを特徴とする。
本発明に従って処理されたレンズは、すでにその面の一方が外側の薄い膜で被覆されている。
外側の薄い有機または無機の膜は、好ましくは疎水的なおよび/または疎油的な表面被膜であり、特に、疎水的なおよび/または疎油的な表面被膜は、単層または多層反射防止被膜上に成膜されている。
疎水的なおよび/または親水的な被膜は、14mJ/m2未満、より好ましくは12mJ/m2未満の表面エネルギーを与えることが好ましい(以下の参考文献で明らかにされているOwens-Wendt法に従って算出される表面エネルギーである。参考文献:“Estimation of the surface force energy of Polymers”Owens D. K., Wendt. R. G.(1969)J. APPL. POLYM. SCI., 13,1741−1747)(mJ:milliJoules)。
このような化合物は、例えば、US4410563、EP0203730、EP749021、EP844265およびEP933377の特許など、従来技術の中で幅広く知られている。
例えば、上述した1以上のフッ素化された官能基を有する、シラザン、ポリシラザン、シリコーン化合物が挙げられる。
成膜が真空下で行われた場合には、封入容器内は大気圧に戻され、ついで、検査が行われる。
保護膜は、外側の薄い膜の上に直接被覆される。
一般的に言って、保護膜は、種々のレンズ処理工程で続いて起こる外側の薄い膜の特性の変化を避けるために、十分な厚みを有しているべきである。
このようなエネルギーは、基板(レンズ)表面のレベルで電流密度が30〜700μA/cm2となるように、40〜150eVの範囲をとりうる。
保護膜が無機膜である場合、特に蒸着により成膜される場合には、その厚みは5〜200nmであることが好ましく、10〜200nmであることがより好ましい。
一般的に、保護膜の厚みが不十分である場合には、薄い疎水的なおよび/または疎油的な膜は、十分に保護されなくなる危険性がある。
本発明者は、反対に保護膜の厚みが厚すぎる場合には、特に本質的に無機の保護膜のときには、膜の内部で、機械的な応力が生じ、それは所望の特性に対して不利となりうることを見出した。
一時的な保護膜は、無機材料、特に、金属フッ化物、金属フッ化物の混合物、金属酸化物または金属酸化物の混合物からなることが好ましい。
有用な酸化物は、チタン、アルミニウム、ジルコニウムまたは酸化プラセオジムである。
酸化アルミニウムと酸化プラセオジムとの混合物が推奨される。
特に推奨され市場で入手可能な材料は、Leybold社製のPASO2である。
一時的な保護膜自体は、多層、特に2層でもよい。
その場合、最初に、疎水的なおよび/または疎油的な薄い膜の上に、特に真空下での蒸着によって、厚みが薄い(2〜200nm、好ましくは5〜200nm)無機物の第1の膜が形成され、ついで、この第1の膜の上に有機物の層が被覆されることが好ましい。
有機物の膜は、ラテックスの成膜と硬化によって得られることが好ましい。
適切なラテックスは、アクリルまたはメタクリルラテックス、または、W234とW240という商標でバクセンデン社によって販売されているようなポリウレタンラテックスである。
有機物の膜は、良好な機械的保護をもたらし、例えば、膜をその外縁から引っ張るなど、引き剥がすことによって容易に除去することができる。
好ましくは、有機物の膜の材料は、無機物からなる第1の膜と有機物からなる第2の膜との間の界面での密着が、疎水的なおよび/または疎油的な膜と無機物からなる第1の膜との間の界面での密着より高くなるように、選択される。
保護膜は、例えば、スプレー、遠心法、浸せきなど、気相(真空下での成膜)または液相で、どのような適当な従来通りの適切な方法によって被覆されてもよい。
真空成膜の別の利点は、保護膜が被覆される薄膜が、疎水的なおよび/または疎油的な特性を示す場合には、全く濡れ性の問題を生じないことである。
特に、保護膜が、疎水性および/または疎油性特性を有するレンズ表面に対する表面エネルギーを増加させる1つまたはそれ以上の物質から作製されているときには、このような特徴は、レンズのトリミングから得られる利点となりうる。
眼用レンズを得るための最終仕上げ工程はトリミング操作であり、その中に位置する眼鏡のフレームにレンズを適応させるために必要とされるサイズに形を合わせるために、レンズ端面または外縁を、機械加工する。
レンズは、そのような操作(operation)において、軸の方向に動く固定部材により固定される。
外輪に対するレンズの相対的な動きは、一般的に、所望の形に達するようにデジタルで制御される。
レンズがそのような動きに対して安定して固定されていることが絶対に必要なことは、明らかである。
そのため、トリミング操作の前に、レンズのエーコン位置決め手段、すなわち保持手段、またはエーコンが、レンズの凸状の表面に置かれる。
そのように装着されたレンズは、上述の軸固定部材の1つの上に置かれ、第2の軸固定部材は、一般的にエラストマー性である接合部を通じて、その凹面上でレンズを固定するように適応する。
良好なレンズの保持は、主に、保持パッドとレンズの凸面との間の界面での良好な密着に起因する。
その結果として、当該技術分野の中で従来から使用されているパッドに対し、保持パッド/レンズ界面で十分な密着を得ることが可能となる。
一般的に、疎水的なおよび/または疎油的な表面被膜の利用で、表面エネルギーは14mJ/m2未満になり、非常に頻繁に12mJ/m2以下となる。
多層の一時的な保護膜は、レンズの表面エネルギーを、少なくとも15mJ/m2以上の値に上昇させる。
本発明の方法は、外側の薄い有機または無機の膜を有しており、好ましくは疎水的なおよび/または疎油的な膜を有している一方の面にトリミングが施されているレンズにも関係する。
質量流量計のような装置16、17、18も、外部の源(図示せず。)から、アルゴンや酸素のような適当なガスを、衝撃装置に供給したり、装置の封入容器10に供給したりするために備えられている。
図2は、較正済みレンズ20の留め具の詳細を模式的に示している。この較正済みレンズは、較正済みレンズの形に適応する仲介部21で保持される。この場合は、三角形状に開口しているばねが、その支持部(branch)でレンズを挟むことによって、較正済みレンズを保持している。
このような仲介部21自体は、カルーセル11の開口12にラウンドレンズを保持するために使用されている従来通りの保持リング22内で、その3つの頂点で保持されている。
処理されるレンズは、例えば、凹面を気化装置14,15とイオン銃13とに向けて、カルーセル11の開口12に取り付けられる。
そして、イオン衝撃によるレンズ凹面の活性化は、従来通り行われ、その後に、蒸着装置14を通じた多層の反射防止被膜の蒸着を従来通り行い、そしてそれから、疎水的なおよび/または疎油的な被膜からなる外側の薄い膜の作成が、例えばジュール効果装置を通じて行われる。
この発明に従えば、ついで、例えば気化装置14により、外部の一時的な保護膜が形成される。
レンズの回復と可能なトリミングの後に、一時的な保護膜は除去される。
一時的な保護膜の除去工程は、液性の媒介物中で、もしくは乾燥状態でのふき取りにより、もしくはさらにこれら両方を連続して行うことにより、またはさらに2層、特に上述したように無機物質からなる第1の膜と有機物質からなる第2の膜とをからなる2層の場合には、引き剥がすことにより、実行されうる。
酸性溶液は、陰イオン性、陽イオン性、両性の界面活性剤を含む。
除去工程を行うときの温度は変更可能であるが、一般的に除去工程は室温で行われる。
一時的な保護層の除去は、機械的な行為により行われるのも好ましく、特に、超音波を使用することが好ましい。
一時的な保護層の除去工程の最後には、レンズは、光学的なかつ表面処理の順序と同様な特性を有し、疎水的なおよび/または疎油的な被膜を有する最初のレンズとほぼ同一になる。
無機物質による一時的な保護層を有するレンズは、進歩的なレンズの当事者によって一般的に使用されているいろいろなインクによって印が付けられうる。
TEOS+O2→SiO2+排気によって除去されたガスの残留物
Ti(OiPr)4+O2→排気によって除去されたガスの残留物
TEOS:テトラエトキシシラン Si(OC2H5)4
Ti(OiPr)4:チタニウムイソプロポキシド(IV) Ti(OC3H7)4
プラズマや酸素の存在による前駆体の分解は、O−または(O2)+のように、外側の薄い膜を変化させそうなイオンやラジカル種を発生させる。
成膜は、両面に、特許出願EP614975の実施例3に対応するポリシロキサンタイプの耐擦傷性被膜を有しており、CR39(R)によって作製された眼用レンズの基板上で実行される。レンズは、超音波洗浄容器中で洗われ、最低3時間、温度100℃で蒸気にさらされる。眼用レンズは、それから処理される。
2つの異なるタイプのレンズが処理される。
−ラウンドレンズ
−図2に示すような較正済みレンズ
使用される真空処理装置は、Balzers BAK760で、電子銃と、「end-Hall」マーク2コモンウェルスタイプのイオン銃と、ジュール効果蒸着源とを備えている。
レンズは、カルーセル上に、凹面が蒸着源とイオン銃とにさらされるように置かれる。
ラウンドレンズは、カルーセルの外周の頂部(最も処理を受けやすい領域)とカルーセルの中心部とに、配置される。
較正済みレンズもまた、カルーセルの外周の頂部とカルーセルの中心部との両方に、配置される。
基板の表面は、コモンウェルス社製の、モデルタイプ「end-Hall」マーク2のイオン銃によるアルゴンおよび酸素(ArおよびO2)のイオンビームを伴った衝撃により活性化する。銃は、イオンエネルギーが80eVになり、銃の軸線上の基板レベルでの電流密度が40〜70μA/cm2となるように、設定される。基板は、1分間イオン衝撃を受ける。
決められた量のOptool DSXは、直径18mmで、ジュール効果るつぼ(タンタル製るつぼ)に備えられる銅製のカップの中に入れられる。
そして、2nmの厚みの疎水的なおよび/または疎油的な被膜が、蒸着により成膜される。
成膜された厚みの検査は、石英のものさしで行われる。
そして、保護膜の成膜が実行される。
成膜される物質は、化学式がMgF2で粒径が1〜2.5mmでMerk社で販売されている化合物である。
蒸着は電子銃により行われる。
成膜される物質の物理的な厚みは20nmで、成膜の速度は0.52nm/sである。
成膜された厚みの検査は、石英のものさしで行われる。
そして、レンズはひっくり返され、凸面が処理領域に向くように置かれる。凸面は、凹面と同様に処理される(上述した工程1.1および1.2を再現することによる)。
レンズは、研磨装置によりトリミングされ、最終的にフレーム上に搭載される。
レンズは、一時的な保護膜を除去するために、通常の綿の布によって拭かれる。MgF2膜を除去した後の比色の値は、MgF2膜がない処理がされた場合と同じである。すなわち、MgF2膜とその除去操作は、反射防止処理の色彩的な特徴を、全く変化させない。
基板は、実施例1で使用されたのと同様の、ワニスが塗られており、CR39(R)によって作製された眼用レンズである。それらは、超音波洗浄容器中で洗浄され、そして、温度100℃で最低3時間蒸気にさらされた。
使用される真空処理装置は、Leybold LH1104で、電子銃と、マーク2タイプのイオン銃と、ジュール効果蒸着源とを備えている。
レンズは、カルーセル上に、凹面が蒸着源とイオン銃とにさらされるように置かれる。
ラウンドレンズは、カルーセルの外周の頂部(最も処理を受けやすい領域)とカルーセルの中心部とに、配置される。
較正済みレンズもまた、カルーセルの外周の頂部とカルーセルの中心部との両方に、配置される。
真空の吸引は、二次真空(secondary vacuum)に達するまで行われる。
ZrO2からなる第3の膜は、安定性(compaction)を改良するために、技術的アシスト(IAD)の下で蒸着される。イオン銃は、電子銃と同時に操作される。ZrO2材質からなるOPTRONは、酸素イオンの流れの下で蒸着される。イオン銃は、イオンエネルギーが120eVになり、イオン銃の銃の軸線上の基板レベルでの電流密度が50〜70μA/cm2となるように、設定される。
液体状の製品が、直径18mmで、ジュール効果るつぼ(タンタル製るつぼ)に備えられる銅製のカップの中に注がれる。
そして、2nmの厚みの疎水的なおよび/または疎油的な被膜が、蒸着により成膜される。
成膜された厚みの検査は、石英のものさしで行われる。
一時的な保護膜は、上述した工程1.2と同じ手法によって、成膜される。
レンズはひっくり返され、凸面は、処理領域に向くように置かれ、上述した工程2.1および2.2をもう一度行うことにより、凹面と同様に処理される。
レンズは、研磨装置によりトリミングされ、最終的にフレーム上に搭載される。
方法は上述した工程1.3と同じである。
MgF2からなる一時的な保護膜の成膜と除去の工程(工程1.2と1.3)を行わないことを除いて、実施例1が同じようにもう一度行われる。
MgF2からなる一時的な保護膜の成膜と除去の工程(工程2.2と2.3)以外は、実施例2が同じようにもう一度行われる。
オイルテストの説明
オペレータは、WD40社の商標「three in one」で市販されている油滴を、ピペットで、テストされるレンズの凹面または凸面に注ぎ、油滴がそれ自身の重さで表面を流れることができるように、レンズを傾ける。
結果は、以下のように解釈される。
オイルは、濡れることなく、収縮している。跡は不連続である。
これは、面エネルギーが非常に弱い場合に得られる結果であり、例えば、Optool DSX処理で得られる疎水的かつ疎油的な膜である。
悪いテスト
オイルは、濡れており、跡が連続的で強くつく。
これは、疎水的かつ疎油的な被膜が、第2の面の処理の間に変化した場合に得られる結果である。
オイルの追跡の解釈は、図3に示されている。結果は、以下の表にまとめられている。
Claims (21)
- 少なくとも1つの面が、一時的な保護膜で被覆された薄い外側の有機または無機の膜を有する、レンズであって、
前記一時的な保護膜が、表面に対する物理的衝突、化学的修飾、または、表面に対する物理的衝突および化学的修飾の実施を可能にする、高エネルギーの化学種、反応性の化学種、または、高エネルギーおよび反応性の化学種による処理から前記薄い外側の有機または無機の膜を保護するのに適した膜であり、
前記一時的な保護膜が、ポリテトラフルオロエチレンがベースとなっている膜、
厚みが2〜200nmの無機物の第一の膜と、該第一の膜の上に被覆された有機物の第二の膜とを有する二層膜、または、
金属フッ化物、金属フッ化物の混合物、金属酸化物または金属酸化物の混合物からなる膜であり、
較正済みであるレンズ。ただし、前記一時的な保護膜が金属フッ化物、金属フッ化物の混合物、金属酸化物または金属酸化物の混合物からなる膜である場合、前記外側の膜は有機の膜である。 - 前記薄い外側の有機または無機の膜が、好ましくは14mJ/m2以下の表面エネルギーをレンズに与える疎水的なおよび/または疎油的な被膜である、請求項1に記載のレンズ。
- 少なくとも1つの面が、14mJ/m2以下の表面エネルギーをレンズに与える疎水的なおよび/または疎油的な被膜と、表面に対する物理的衝突、化学的修飾、または、表面に対する物理的衝突および化学的修飾の実施を可能にする、高エネルギーの化学種、反応性の化学種、または、高エネルギーおよび反応性の化学種による処理から前記薄い外側の有機または無機の膜を保護するのに適した一時的な保護膜とを有するレンズであって、
前記一時的な保護膜が、2〜200nmの厚みを有する無機物の第1の膜と、第1の膜の上に形成され、有機質の第2の膜とから形成された2層膜を有するレンズ。 - 前記一時的な保護膜が、5〜200nmの厚みを有する無機物の第1の膜と、第1の膜の上に形成され、有機質の第2の膜とを有する請求項1〜3のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、10〜200nmの厚みを有する無機物の第1の膜と、第1の膜の上に形成され、有機質の第2の膜とを有する請求項1〜3のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、無機物の第1の膜と、第1の膜の上に形成され、0.2〜10ミクロンの厚みを有する有機質の第2の膜とを有する請求項1〜5のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、5nm〜10μmの厚みを有する、請求項1〜3のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、無機物の第1の膜と、第1の膜の上に形成され、ラテックス、好ましくはアクリルラテックス、メタクリルラテックスまたはポリウレタンラテックスの成膜と硬化によって得られる有機質の第2の膜とを有する、請求項1〜7のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、無機物の第1の膜と、第1の膜の上に形成され、有機質の第2の膜とを有し、前記無機物の第1の膜が、金属フッ化物、金属フッ化物の混合物、金属酸化物または金属酸化物の混合物を含む、請求項1〜8のいずれかに記載のレンズ。
- 金属フッ化物は、MgF2、LaF3およびCeF3の中から選ばれ、金属酸化物または金属酸化物の混合物は、TiO2、Al2O3、ZrO2、酸化プラセオジム、および、酸化アルミニウムと酸化プラセオジムとの混合物の中から選ばれる、請求項9に記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、金属フッ化物または金属フッ化物の混合物から形成される膜を有し、金属フッ化物がMgF2、LaF3およびCeF3から選ばれる、請求項1または2に記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、金属酸化物または金属酸化物の混合物から形成される膜を有し、金属酸化物または金属酸化物の混合物は、TiO2、Al2O3、ZrO2、酸化プラセオジム、および、酸化アルミニウムと酸化プラセオジムとの混合物から選ばれる、請求項1または2に記載のレンズ。
- 少なくとも1つの面が、薄い外側の有機または無機の膜と、表面に対する物理的衝突、化学的修飾、または、表面に対する物理的衝突および化学的修飾の実施を可能にする、高エネルギーの化学種、反応性の化学種、または、高エネルギーおよび反応性の化学種による処理から前記薄い外側の有機または無機の膜を保護するのに適した一時的な保護膜とを有するレンズであって、
前記保護膜がポリテトラフルオロエチレンがベースとなっている膜を含むレンズ。 - 前記薄い外側の有機または無機の膜が、好ましくは14mJ/m2以下の表面エネルギーをレンズに与える疎水的なおよび/または疎油的な被膜である、請求項13に記載のレンズ。
- 疎水的なおよび/または疎油的な被膜が12mJ/m2以下の表面エネルギーを与える請求項2〜12、および14のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、5nm〜10μmの厚みを有する、請求項13〜15のいずれかに記載のレンズ。
- 眼鏡用レンズである請求項1〜15のいずれかに記載のレンズ。
- 前記薄い外側の膜または疎水的なおよび/または疎油的な被膜が、多層反射防止被膜上に成膜される請求項1〜17のいずれかに記載のレンズ。
- 前記一時的な保護膜が、レンズに15mJ/m2以上の表面エネルギーを与える、請求項1〜18のいずれかに記載のレンズ。
- 高エネルギーおよび/または反応性の化学種のエネルギーが、1〜150eVであり、好ましくは10〜150eVであり、より好ましくは40〜150eVである、請求項1〜19のいずれかに記載のレンズ。
- 高エネルギーおよび/または反応性の化学種による処理が、イオン衝撃、プラズマ処理、コロナ処理、または、電子ビーム処理である、請求項1〜20のいずれかに記載のレンズ。
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