JPH02117804A - プラスチック光学部品の表面硬化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック光学部品の表面硬化処理方法にか
かわり、特に、硬化処理表面の面精度の向上に好適な表
面硬化処理方法に関する。

〔従来の技術〕

プラスチック光学部品は、成形金型の母型転写に上り複
雑な光学面を容易に賦形することができる。このため、
プラスチック非球面レンズが、球面収差を減らす目的で
多方面に適用されつつある。

しかしながら、プラスチック材料は表面硬度が低いとい
う性質をもっており、プラスチックレンズは表面が傷付
きやすいという問題点がある。このため、プラスチック
光学部品の表面の傷付き防止は重要な技術課題である。

傷付き防止の方法としては、従来から、プラスチック材
料と相溶性がありかつ密着性を有する硬質プラスチック
塗膜を形成する方法が多用されている。一方、プラスチ
ック光学部品は、その機能上光学表面の高精度が要求さ
れる。このため、塗膜にも高精度が要求され、その膜厚
のバラツキが１−以下という高精度が必要である。

このような高精度に均一な塗膜の形成方法にがかわる従
来技術として、例えば特開昭６２−１６０１７１号公報
あるいは特開昭６２−２５４８７１号公報に記載のもの
を挙げることができる。

前者（特開昭６２−１６０１７１号公報）に開示されて
いる方法は、対象部品の硬化部材塗布面に強化部材を滴
下するとともに、該対象部品を高速に回転させるもので
、塗布面に供給された硬化部材は遠心力により中心がら
外周部に拡がり、均一な塗膜が形成される。

また、後者（特開昭６２−２５４８７１号公報）に開示
されている方法は、対象部品を硬化部材の溶液に浸漬し
た後、溶液からの離脱速度を精密に制御しながら該対象
部品を引き上げることにより、均一な塗膜を形成する方
法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、重力加速度あるいは遠心力の作用によ
り均一な塗膜の形成を図るものであり、ディスク基板の
ように光学面が単一の平面で構成される部品に対しては
、良好な結果を得ることができる。

しかし、重力加速度、遠心力が塗膜に作用する力は、成
膜対象が平面の場合には全面に−様な大きさとなるが、
曲面の場合には、その形状に応じて塗膜に作用する力が
変化する。すなわち、加工面の塗膜に作用するカは１重
力加速度、遠心カの作用する方向と加工面の傾きとによ
って変化する。

その結果、レンズのように曲面で構成された部品におい
ては、加工された塗膜形状に偏差が発生することは避け
られないという問題点があった。

本発明の目的は、上記したプラスチックレンズ等のよう
な曲面で構成されたプラスチック光学部品の光学面に、
表面形状の精度の高い硬化部材の膜を形成することがで
きる表面硬化処理方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、あらかじめ成形金型のキャビティ面上また
は成形ブランク面上に硬化部材膜となるべき硬化部材を
配し、プラスチック光学部品の成形加工時に、該硬化部
材を成形金型のキャビティ面で賦形・転写することによ
り、達成される。

〔作　　　用〕

上記構成により、加工面に形成される硬化部材の膜は、
プラスチック光学部品の表面を加工する場合と全く同様
な方法で賦形される。すなわち、射出成形機による溶融
樹脂の高い充填圧力あるいは圧縮成形機による高い加圧
圧縮力により、高精度に加工された金型キャビティ面を
硬化部材の膜に転写することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１
図〜第３図は、射出成形プロセスにおいて硬化部材を塗
布したラミネートフィルムを金型内に固定し、プラスチ
ックレンズの表面に硬化部材を転写する本発明の第１の
実施例の方法の説明図であり、第１図は成形金型の断面
構造を示す断面図、第２図は可動型の平面図である。

第１図において、１は所要の耐熱性と伸展性とを有する
転写用フィルムであり、転写用フィルムロール２および
案内ローラ３ａを介して金型面に供給される。この転写
用フィルム１は、使用後、案内ローラ３ｂを介して巻き
取りロール４にて回収される。５は可動型であり、射出
成形機の可動盤６に固定され、図面上の左右方向に移動
自在となっている。７は可動入駒であり、連結ロッド８
を介して成形品離型機構（図示せず）に連結されている
。可動入駒７は、固定入駒９と共に、プラスチックレン
ズの形状を賦形するキャビティを構成している。１０は
フィルムホルダで、可動入駒７の周囲に設けられた円筒
形状を有してなるものであり、可動型５内に組み込まれ
たスプリング１１により摺動可能な構造となっている。

１２は固定型であり、射出成形機の固定盤１３に固定さ
れ、溶融樹脂の供給装置である射出ユニット（図示せず
）に連結されている。１４はフィルム固定溝で、固定入
駒９の外側に円形状に加工されてなるものであり。

フィルムホルダ１０と嵌合して転写用フィルム１を固定
する機能を有している。

可動型５には、第２図に示すように、ランナー１５とゲ
ート１６とが加工され、溶融樹脂が金型キャビティ内へ
供給されるような構造になっている。

次に、上記のように構成された金型構造を用いたプラス
チックレンズの成形加工と表面硬化処理の方法を、アク
リル樹脂をレンズ材料とした凸メニスカスレンズを例と
して説明する。

成形レンズは、曲率半径４０Ｒ１１，８０ｎｍの球面で
構成され、中心肉厚は７１ｍ、外径は５０ｍである。転
写用フィルム１は、紫外線硬化性のエポキシアクリル系
樹脂をポリエチレンテレフタレートのラミネートフィル
ムに添付してなるものであり、その硬化部材が可動入駒
９に対向するように設置されている。

まず始めに、未使用の転写用フィルム１が、転写用フィ
ルムロール２から案内ローラ３ａを介して、固定型１２
の分割面上に供給される。この転写用フィルム１は、可
動盤６が前進して金型の型締め動作をするに伴って、フ
ィルムホルダ１０とフィルム固定溝１４との間で挾み込
まれ、固定される。

そして、固定型１２と可動型５の分割面が一致して型締
め動作が完了した時点で、１５０℃、４ｋｇ／ａ＆の加
熱圧縮空気を溶融樹脂の供給経路から金型キャビティ部
へ供給する。これにより、フィルムホルダ１０とフィル
ム固定溝１４とで挾み固定されている転写用フィルム１
は、伸展されて固定入駒９のレンズ面に密着する。この
転写用フィルム１の予備伸展の後、２３０℃に加熱・溶
融されたアクリル樹脂を、図示しない射出成形機から成
形金型のキャビティ部へ射出し充填する。キャビティ内
に射出・充填された溶融樹脂は、転写用フィルム１を介
して固定入駒９のレンズ面に圧縮され、高精度でレンズ
面形状が賦形・転写され、プラスチックレンズとして成
形される。この工程において、転写用フィルム１に添付
した硬化部材であるエポキシアクリル系樹脂は、プラス
チックレンズの表面に高精度で転写される。

次いで、充填された溶融樹脂が成形金型との熱交換によ
り冷却固化した時点で、可動ｍ６が後退し、金型型開き
が開始される。以下、離型プロセスを第３図により説明
する。成形されたプラスチックレンズ１７は、可動入駒
７の表面に密着しており、可動盤６の後退に伴い直ちに
後退する。これに対し、転写用フィルム１は、フィルム
ホルダ１０の摺動ストロークの範囲においては該フィル
ムホルダ１０とフィルム固定溝１４とにより固定されて
、固定型１２の分割面に密着した状態が維持される。

この結果、プラスチックレンズ１７の表面に密着してい
た転写用フィルム１は、その硬化部材が前記プラスチッ
クレンズ１７の表面に転写されるとともに、ベースフィ
ルムだけが該プラスチックレンズ１７の外周部から剥難
していく。型開きが完了した時点で、連結ロッド８によ
り可動入駒７が押し出され、これとともにプラスチック
レンズ１７も金型から離型した取り出される。

取り出されたプラスチックレンズ１７は、図示しない紫
外線硬化装置に送られて、表面硬化加工が施され、表面
硬化処理をしたプラスチックレンズとして完成する。ま
た、転写用フィルム１については、案内ローラ３ｂおよ
び巻き取りロール４によって、使用した部分がフィルム
ホルダ１０の範囲外になるように移動される。

次に、本発明の第２の実施例を第４図および第５図によ
り説明する。第４図および第５図は、仕上がり寸法より
も肉厚が大きく外径が小さなレンズブランクを成形金型
のキャビティ内で加熱圧縮するプロセスにおいて、硬化
部材を塗布したラミネートフィルムを金型内に固定し、
プラスチックレンズの表面に硬化部材を転写する該実施
例の方法の説明図である。

第４図において、１は所要の耐熱性と伸展性とを有する
転写用フィルムであり、転写用フィルムロール２および
案内ローラ３ａを介して金型面に供給される。この転写
用フィルム１は、使用後、案内ローラ３ｂを経由して巻
き取りロール４に回収される。５は可動型であり、加熱
圧縮成形機の可動盤６に固定され、図面上の上下方向に
移動自在となっている。７は可動入駒であり、連結ロッ
ド８を介して成形品離型機構（図示せず）に連結されて
いる。可動入駒７は、固定入駒９と共に、プラスチック
レンズの形状を賦形するキャビティを構成している。ｌ
Ｏはフィルムホルダで、可動入駒７の周囲に設けられた
円筒形状を有してなるものであり、可動型５内に組み込
まれたスプリング１１により摺動可能な構造となってい
る。１２は固定型であり、加熱圧縮成形機の固定盤１３
に固定されている。１４はフィルム固定溝であり、フィ
ルムホルダ１０と嵌合して転写用フィルム１を固定する
機能を有している。

次に、上記のように構成された金型構造を用いたプラス
チックレンズの表面硬化処理方法を、アクリル樹脂をレ
ンズ材料とした両凸レンズを例として説明する。

成形レンズは、曲率半径２５０ｍ、１２０＋ｎｍの球面
で構成され、中心肉厚１５ｍｍ、外径１００ｍ＋である
。転写用フィルム１は、前記第１の実施例で用いたもの
と同じである。

まず始めに、未使用の転写用フィルム１が、転写用フィ
ルムロール２から案内ローラ３ａを介して、固定型１２
の分割面上に供給される。これとともに、図示しない予
備加熱装置にて表面層約１ｍを１５０℃まで加熱したレ
ンズブランク２１を、可動型５のキャビティに供給する
。前記転写用フィルム１は、可動盤６が上昇して金型の
型締め動作をするに伴って、フィルムホルダ１０とフィ
ルム固定溝１４との間で挾み込まれ、固定される。続い
て、可動型５がさらに上昇するに伴い、レンズブランク
２１は、転写用フィルム１を伸展させながら固定入駒９
に接近する。そして、レンズブランク２１が固定入駒９
に接触した時点から、レンズブランク２１の圧縮が開始
される。レンズブランク２１は、中央部から徐々に圧縮
されつつ外形寸法が拡大していく。拡大してきたレンズ
ブランク２１の外径が金型キャビティの外径に接触した
時点から、レンズブランク２１の全面にわたり圧縮・賦
形が始まる。

レンズブランク２１は、転写用フィルム１を介して固定
入駒９のレンズ面に圧縮され、高精度でレンズ面が賦形
・転写され、プラスチックレンズとして成形される。こ
の工程において、転写用フィルム１に添付した硬化部材
であるエポキシアクリル系樹脂は、プラスチックレンズ
の表面に高精度で転写される。成形金型との熱交換によ
り加熱圧縮されたレンズが冷却固化した時点で、可動盤
６が降下し、金型型開きが開始される。第５図はその状
況を示したもので、１７は成形されたプラスチックレン
ズである。型開き開始以下に続く離型プロセスおよび表
面硬化処理プロセスは、前記第１の実施例と同様である
。

次に、本発明の第３の実施例を第６図により説明する。

第６図は、射出成形プロセスにおいて、あらかじめ硬化
部材の塗膜を金型キャビティに形成し、その塗膜をプラ
スチックレンズの表面に転写する該実施例の方法の説明
図である。なお、第６図では、前記第１の実施例と同じ
構成部材は同じ符号を付しである。第６図において、２
２は噴射ノズルであり、粉床の硬化部材を金型表面に噴
射し、硬化部材の塗膜を形成するものである。本実施例
は、硬化部材の膜の形成方法力＜　ｎＭ記第１の実施例
のものと異なり、ラミネートフィルムによらず、エアー
霧化塗装装置（噴射ノズル以外図示せず）により硬化部
材の塗膜を形成するものである。

塗膜の形成工程に続く各工程、すなわち溶融樹脂の射出
充填工程、溶融樹脂の冷却工程、プラスチックレンズの
離型工程およびプラスチックレンズ面の塗膜の硬化処理
工程等は、前記第１の実施例の場合と同様である。

次に、本発明の第４の実施例を第７図により説明する。

第７図は、レンズブランクを加熱圧縮・賦形してプラス
チックレンズを成形する加熱圧縮成形プロセスにおいて
、あらかじめ硬化部材の塗膜を金型キャビティに形成し
、その塗膜をプラスチックレンズの表面に転写する該実
施例の方法の説明図である。なお、第７図では、前記第
２の実施例と同じ構成部材は同じ符号を付しである。さ
らに、噴射ノズル２２による塗膜の形成方法は、前記第
３の実施例で述べたものと全く同様な手段である。また
、塗膜の形成工程に続く各工程、すなわちレンズブラン
クの加熱圧縮工程、レンズブランクの冷却工程、プラス
チックレンズの離型工程およびプラスチックレンズ面の
塗膜の硬化処理工程等は、前記第２の実施例と同様であ
る。

次に、本発明の第５の実施例を第８図により説明する。

第８図は、レンズブランクを加熱圧縮・賦形してプラス
チックレンズを成形する加熱圧縮成形プロセスにおいて
、あらかじめ硬化部材を塗布したラミネートフィルムを
レンズブランク表面に供給し、その硬化部材をプラスチ
ックレンズの表面に転写する該実施例の説明図である。

本実施例は、プロセスについては前記第２の実施例と同
様であるが、転写用フィルムの供給方法が異なっている
。すなわち、本実施例では、予備加熱を完了して成形金
型に投入する直前のレンズブランク２１に、矩形状の矩
形転写用フィルム２３を供給する。

そして、矩形転写用フィルム２３と一緒に成形金型に投
入されたレンズブランク２１は、前記第２の実施例と同
様なプロセスにより、硬化部材を転写するとともに、レ
ンズ面を加熱圧縮により賦形加工する。本実施例におい
ては、矩形転写用フィルム２３をプラスチックレンズ面
に付着させた状態で硬化部材の硬化処理を行い、その後
にベースフィルムをレンズ面から剥離することができる
。

次に１本発明の第６の実施例を第９図により説明する。

本実施例は、前記第４の実施例と同様なプロセスにより
プラスチックレンズ面に硬化処理を施す方法であるが、
塗膜の形成方法が異なっている。すなわち、本実施例で
は、予備加熱を完了して成形金型に投入する直前のレン
ズブランク２１に、噴射ノズル２２から硬化部材の粉滓
を噴射して、該レンズブランク２１の表面に硬化部材の
塗膜を形成するものである。塗膜の形成工程に続く各工
程、すなわちレンズブランクの加熱圧縮工程、レンズブ
ランクの冷却工程、プラスチックレンズの離型工程およ
びプラスチックレンズ面の塗膜の硬化処理工程等は、前
記第４の実施例の場合と同様である。

次に、本発明の第７の実施例を第１０図により説明する
。本実施例は、レンズブランクを成形金型のキャビティ
内で加熱圧縮するプロセスに供せられる成形金型にかか
わるものである。本実施例の成形金型の特徴は、固定入
駒９ａが、紫外線を良好に透過する石英ガラスにより構
成されていることである。また、成形金型外部には、紫
外線照射ランプ２４が装備されている。さらに、加熱圧
縮成形機の固定盤１３は、紫外線がプラスチックレンズ
面に照射されるのを妨げないような構造となっている。

その結果１本実施例の成形金型を用いることにより、プ
ラスチックレンズ面の表面硬化処理を成形金型の内部に
おいて行うことが可能となる。

また、これまでの実施例の説明では、プラスチックレン
ズ面の１面のみを硬化処理する場合について述べたが、
両面共に硬化処理する場合にも、同様な方法により硬化
処理をしたプラスチックレンズが加工できることは言う
までもない。また、あらかじめ硬化処理をした塗膜をレ
ンズブランク表面に形成し、その後にレンズ面を賦形す
ることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プラスチック光学部品の光学表面にあ
らかじめ硬化部材を形成し、成形時に、該硬化部材を金
型で母型転写することによって。

表面硬化部材の形状を１岬精度で賦形することが可能に
なる。

また、硬化部材の適切な選定により、表面硬さを鉛筆硬
度で８Ｈまで向上することができ、これにより、プラス
チック光学部品の傷付き防止性能を実用上支障のないレ
ベルまで向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明による表面硬化処理方法の実施
例の説明図であり、第１図から第３図までは射出成形プ
ロセスで、また第４図および第５図は加熱圧縮成形プロ
セスで、それぞれ転写用フィルムを用いる実施例、第６
図および第７図は金型キャビティに塗膜を形成する実施
例、第８図および第９図は硬化部材を直接成形ブランク
に供給する実施例を示す。第１０図は本発明の方法の各
実施例に供せられる成形金型の実施例の断面図である。 符号の説明 １・・・転写用フィルム ２・・・転写用フィルムロール ５・・・可動型　　　　　　７・・・可動入駒９．９ａ
・・・固定入駒　　１０・・・フィルムホルダ１２・・
・固定型　　　　　　１４・・・フィルム固定溝１７・
・・プラスチックレンズ ２１・・・レンズブランク　　２２・・・噴射ノズル２
３・・・矩形転写用フィルム ２４・・・紫外線照射ランプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラスチック光学部品の表面に硬化部材膜を設けて
   表面硬化処理する方法であって、あらかじめ成形金型の
   キャビティ面上または成形ブランク面上に硬化部材膜と
   なるべき硬化部材を配し、プラスチック光学部品の成形
   加工時に該硬化部材を成形金型のキャビティ面で賦形・
   転写することを特徴とするプラスチック光学部品の表面
   硬化処理方法。 ２、請求項１記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、プラスチック光学部品を成形加工する
   方法が、成形金型内へ射出充填した溶融樹脂を、該成形
   金型との熱交換によって冷却固化させるものであること
   を特徴とするプラスチック光学部品の表面硬化処理方法
   。 ３、請求項２記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、成形金型の固定型と可動型の分割面に
   、伸展性を有し、硬化部材を添付した転写用フィルムを
   挾み込み成形金型内に固定する工程と、加熱エアーを前
   記成形金型に供給して、前記転写用フィルムを該金型の
   キャビティ面に密着させる工程と、溶融樹脂を転写用フ
   ィルムを介して金型表面で加圧圧縮することにより、該
   転写用フィルムの前記硬化部材を成形されるプラスチッ
   ク光学部品の表面に転写させる工程と、前記光学部品の
   表面に転写された硬化部材を硬化処理する工程とを有す
   ることを特徴とするプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法。 ４、請求項２記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、エアー霧化塗装装置により成形金型の
   キャビティ面に硬化部材の粉沫を噴射して、該成形金型
   のキャビティ面に前記硬化部材からなる塗膜を形成する
   工程と、溶融樹脂を前記硬化部材からなる塗膜を介して
   金型表面で加圧圧縮することにより、該塗膜の硬化部材
   を成形されるプラスチック光学部品の表面に転写させる
   工程と、前記光学部品の表面に転写された硬化部材を硬
   化処理する工程とを有することを特徴とするプラスチッ
   ク光学部品の表面硬化処理方法。５、請求項１記載のプ
   ラスチック光学部品の表面硬化処理方法において、プラ
   スチック光学部品を成形加工する方法が、仕上がり寸法
   よりも肉厚が大きく外径が小さい成形ブランクを成形金
   型のキャビティ内で加熱圧縮させるものであることを特
   徴とするプラスチック光学部品の表面硬化処理方法。 ６、請求項５記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、成形金型の固定型と移動型の分割面に
   、伸展性を有し、硬化部材を添付した転写用フィルムを
   挾み込むとともに、成形ブランクを成形金型に供給する
   工程と、該成形ブランクを転写用フィルムを介して金型
   表面で加熱圧縮することにより、該転写用フィルムの硬
   化部材を成形されるプラスチック光学部品の表面に転写
   させる工程と、前記光学部品の表面に転写された硬化部
   材を硬化処理する工程とを有することを特徴とするプラ
   スチック光学部品の表面硬化処理方法。 ７、請求項５記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、エアー霧化塗装装置により成形金型の
   キャビティ面に硬化部材の粉沫を噴射して、該成形金型
   のキャビティ面に前記硬化部材からなる塗膜を形成する
   工程と、成形ブランクを成形金型に供給する工程と、該
   成形ブランクを前記硬化部材からなる塗膜を介して金型
   表面で加熱圧縮することにより、該塗膜の硬化部材を成
   形されるプラスチック光学部品の表面に転写させる工程
   と、前記光学部品の表面に転写された硬化部材を硬化処
   理する工程とを有することを特徴とするプラスチック光
   学部品の表面硬化処理方法。 ８、請求項５記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、エアー霧化塗装装置により成形ブラン
   クの表面に硬化部材の粉沫を噴射して、該成形ブランク
   の表面に前記硬化部材からなる塗膜を形成する工程と、
   該成形ブランクを成形金型に供給する工程と、該成形ブ
   ランクを金型表面で加熱圧縮することにより、該塗膜の
   硬化部材を成形されるプラスチック光学部品の表面に転
   写させる工程と、前記光学部品の表面に転写された硬化
   部材を硬化処理する工程とを有することを特徴とするプ
   ラスチック光学部品の表面硬化処理方法。 ９、請求項５記載のプラスチック光学部品の表面硬化処
   理方法において、成形ブランクの表面に、伸展性を有し
   、硬化部材を添付した転写用フィルムを設置する工程と
   、該成形ブランクを成形金型に供給する工程と、該成形
   ブランクを金型表面で加熱圧縮することにより、該転写
   用フィルムの前記硬化部材を成形されるプラスチック光
   学部品の表面に転写させる工程と、前記光学部品の表面
   に転写された硬化部材を硬化処理する工程とを有するこ
   とを特徴とするプラスチック光学部品の表面硬化処理方
   法。 １０、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のプラス
   チック光学部品の表面硬化処理方法において、表面処理
   を施す光学面を成形する金型部材を紫外線を良好に透過
   する材料で構成するとともに、硬化部材を紫外線硬化性
   の部材で構成し、金型外部に紫外線の発生装置を設け、
   プラスチック光学部品に転写された硬化部材を、該光学
   部品を成形金型内に保持した状態で硬化処理することを
   特徴とするプラスチック光学部品の表面硬化処理方法。