JPH06191159A - レーザマーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照射レーザ光の調整が容易な、しかも簡単に
マークを付与することができるレーザマーキング方法を
提供する。 【構成】 マークを付与すべきマーキング対象物１にレ
ーザ光Ｌを集束させてマーキング対象物１にマークを付
与するレーザマーキング方法に関する。本発明では、レ
ンズ基材３の表面に、ポリシロキサン系ハードコート膜
４及び／又は反射防止膜５で表面処理されたプラスチッ
ク光学部品を対象とする。このプラスチック光学部品１
の表面近傍Ｐにレーザ光Ｌを集束させることによりその
表面近傍を破壊（溶融、変質）してマークとして作用さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透光性のマーキング対
象物に所望のマークを付与するレーザマーキング方法に
関し、例えば、プラスチックレンズに所望のマークを付
与する場合に適用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、眼鏡レンズやミラー等の光学部
品には、自社商品と他社商品との識別するために、ま
た、形番、規格、特定位置の指示等のその光学部品に係
る情報を表示するために、所望のマークを付与すること
が行なわれる。

【０００３】光学部品にマークを付与する場合に、特に
眼鏡レンズにマークを付与する場合には、その商品の性
質上、マークができるだけ目立たないことが要求され、
そのため、通常は肉眼で認識することができず、必要に
応じて（例えば特定の角度から観察することによって）
認識することが可能ないわゆる隠しマークを付与するよ
うにしている。

【０００４】従来、このような隠しマークを付与するマ
ーキング方法としては、ダイヤモンド等の硬質材料から
なる針により彫刻する方法が最も一般的に行なわれてい
た。

【０００５】しかしながら、この彫刻によるマーキング
は、工具を所定のマーキングパターンに沿って移動させ
ることにより行なわれるから、作業能率が悪く、マーキ
ングに著しく長時間を要するとともに、多数の対象物に
同一のパターンを付そうとする場合の再現性が悪いとい
う問題がある。さらに、針のような先の尖ったものを使
用して彫刻することに起因して、眼鏡レンズの表面のマ
ーキング部分がＶ溝状になるから、この部分の光線反射
状態が他の部分と異なり、従って、隠しマークとしての
性能が不十分になるという問題もあった。

【０００６】このような不都合を解決するため、本件出
願人は、特開平３−１２４４８６号公報に開示されてい
るように、マーキング対象物（例えば眼鏡レンズ）の内
部にレーザ光を集光させて、このマーキング対象物の内
部にマークを付与するレーザマーキング方法を既に提案
している。このレーザマーキング方法は、マーキング対
象物表面の表面処理膜（例えば、有機のハードコート膜
や無機の反射防止膜）に損傷を与えることがないよう
に、マーキング対象物の内部をマーク付与箇所に選定し
たものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−１２４４８
６号に開示されたレーザマーキング方法は、マーキング
対象物やその表面処理膜の材質等にほぼ無関係に、従っ
て、各種の透光性部材に広く適用できるという利点を有
するものである。

【０００８】しかしながら、特開平３−１２４４８６号
に開示されたレーザマーキング方法において、均一材質
でなるマーキング対象物の内部の一部だけに溶融や変質
等の破壊を生じるさせるものであるため、レーザ光の照
射エネルギー量や集束点を適切に調整することが難しい
という課題があった。すなわち、ハードコート膜や反射
防止膜の破壊を防止しつつ、マーク部分の大きさや深さ
を所定のものとしたりマーク品質を一定のものとしたり
するように、レーザ光の照射エネルギー量や集束点を調
整することも難しいものであった。

【０００９】上述したように、特開平３−１２４４８６
号に開示されたレーザマーキング方法は、マーキング対
象物の基材やその表面処理膜の材質等にほぼ無関係に広
く適用できるという利点を有するが、上述した若干の欠
点も有するものであり、従って、適用対象が限定されて
も、そのような適用対象に対しては好適なレーザマーキ
ング方法が存在するならば、そのレーザマーキング方法
は技術の豊富化に寄与して好ましいということができ
る。

【００１０】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
のであり、照射レーザ光の調整が容易な、しかも簡単に
マークを付与することができるレーザマーキング方法を
提供しようとしたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、マークを付与すべきマーキング
対象物にレーザ光を集束させて上記マーキング対象物に
マークを付与するレーザマーキング方法において、上記
マーキング対象物が、ポリシロキサン系ハードコート膜
及び／又は反射防止膜で表面処理されたプラスチック光
学部品であり、このプラスチック光学部品の表面近傍に
レーザ光を集束させてマークを付与することとした。

【００１２】ここで、上記プラスチック光学部品に照射
されるレーザ光が、遮光部とマーク図形と同一形状を有
する光学的窓部とでなるマスク部を通過したものである
ことが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明は、ポリシロキサン系ハードコート膜及
び／又は反射防止膜で表面処理されたプラスチック光学
部品をマーキング対象物としており、このプラスチック
光学部品の表面近傍にレーザ光を集束させることにより
その表面近傍を破壊（溶融、変質）してマークとして作
用させるものである。

【００１４】ハードコート膜や反射防止膜等の表面処理
膜に傷やクラックが生じさせないことを考慮すると、マ
ーキング対象物の内部にレーザ光を集光させてマークを
付与する方法は好適である。しかし、マークの深さや大
きさを意図したものとし、しかもマーク品質が一様にな
るようには均一材質の内部の一部だけを破壊するように
レーザ光を調整することは難しい。これに対して、表面
処理膜に傷やクラックが生じることがなければ、マーキ
ング対象物の表面にレーザ光を集束させた方が調整がし
易く好ましい。

【００１５】ところで、プラスチック光学部品の場合、
その基材表面の硬度等を補うために、ポリシロキサン系
ハードコート膜及び／又は反射防止膜が設けられてい
る。これら表面処理膜が溶融や変質を起こす破壊閾値
は、プラスチック光学部品の基材の破壊閾値よりはるか
に大きく、集束されたレーザ光のエネルギーを適宜選定
した場合、プラスチック光学部品の表面近傍にレーザ光
を集束させても、プラスチック光学部品の基材だけが破
壊し、ハードコート膜や反射防止膜等の表面処理膜に破
壊（傷やクラック）が生じることはない。

【００１６】そこで、本発明においては、プラスチック
光学部品がマーキング対象物である場合には、レーザ光
の調整等から見た簡便性を考慮し、このプラスチック光
学部品の表面にレーザ光を集束させてマークを付与する
こととした。

【００１７】なお、遮光部とマーク図形と同一形状を有
する光学的窓部とでなるマスク部を通過したレーザ光
を、プラスチック光学部品の表面近傍に集束させるよう
にすると、プラスチック光学部品や光学系を移動させる
ことなく、所望図形のマークが得られるので、本発明の
好ましい一態様である。

【００１８】

【実施例】

（Ａ）実施例のレーザマーキング方法の概略 以下、本発明のレーザマーキング方法の一実施例を図面
を参照しながら詳述する。図１は、この実施例のレーザ
マーキング方法の説明図である。

【００１９】図１において、この実施例におけるマーキ
ング対象物であるプラスチックレンズ１には、レーザ照
射装置の一部を構成する焦点位置合わせレンズ２が対向
している。プラスチックレンズ１は、レンズ基材３の表
面にハードコート膜４及び反射防止膜５が積層されて構
成されているものである。

【００２０】この実施例のレーザマーキング方法は、発
散レーザ光又は平行レーザ光Ｌを、焦点位置合わせ用レ
ンズ２によってレンズ基材３の表面又は表面近傍の点Ｐ
に集束させ、集束されたレーザ光Ｌのエネルギーによっ
てレンズ基材３の表面又は表面近傍を溶融、変質等で破
壊させることでマークとして機能させるものである。す
なわち、溶融、変質等をした部分の屈折率や透過率等が
他の部分と異なるものとなって外部から識別可能となっ
てマークとして作用する。

【００２１】この実施例は、レンズ基材３における溶
融、変質等の破壊を起こす破壊閾値が、ハードコート膜
４及び反射防止膜５の表面処理膜が破壊を起こす破壊閾
値より充分に小さいことを前提としており、点Ｐでの照
射エネルギー密度をこれら破壊閾値の中間値に選定する
ことにより、レンズ基材３が溶融、変質等の破壊を起こ
す一方、ハードコート膜４及び反射防止膜５の表面処理
膜が破壊を起こすことを防止し、レンズ基材３の表面又
は表面近傍にだけ破壊によるマークを付与するようにし
たものである。

【００２２】（Ｂ）レーザマーキングを実施する構成 図２は、マーキング対象物であるプラスチックレンズ１
にマークを付与するシステム構成を示すものである。レ
ーザマーキングシステムは、図２に示すように、レーザ
照射装置１０と、レンズ保持装置２０とから構成されて
いる。

【００２３】(B-1) レーザ照射装置１０ レーザ照射装置１０は、パルスレーザ光Ｌを発振するレ
ーザ発振部１１と、このレーザ発振部１１から発振され
たレーザ光Ｌの光路調整や光量調整を行なう反射ミラー
１２と、このレーザ光Ｌを集光、発散するための光学系
である集光レンズ１３と、この集光レンズ１３によって
発散されたレーザ光Ｌを図形化模様として選択、透過さ
せるための図形化模様空間部を形成したステンシル（以
下、マスク部と呼ぶ）１４と、このマスク部１４からの
透過光の光路長等を調整する光路調整部を構成する３個
の光路長調整用ミラー１５〜１７と、この光路調整部か
らの透過光をマーキング対象物であるプラスチックレン
ズ１の表面近傍点Ｐに集光させる上述した焦点位置合わ
せ用レンズ２とが、レーザ光Ｌの進行方向の順に設けら
れて構成されている。

【００２４】以下、レーザ照射装置１０を構成する各部
について詳述する。

【００２５】レーザ発振部１１としては、出力波長１
０．６μｍ、パルス幅３μｓｅｃのパルスレーザ光Ｌを
発振するＣＯ₂ （炭酸ガス）レーザ装置が適用されてい
る。パルスレーザ光Ｌを用いるようにしたのは、パルス
数を適宜選定することにより、プラスチックレンズ１の
照射エネルギーによる変成が過不足になることを押さえ
ると共に、ハードコート膜４及び反射防止膜５の表面処
理膜に変成を生じさせることなくマークを付与すること
を考慮したものである。

【００２６】このレーザ発振部１１の出力側には反射率
が７０％の共振器ミラーが設けられており、発振レーザ
光Ｌの通過路には反射ミラー１２が設置してある。この
反射ミラー１２の面を調整することを通じて、レーザ光
Ｌの光軸や光路長等を調整する。

【００２７】集光レンズ１３は、例えば、シリンダーレ
ンズや平凸レンズで構成され、発振されたレーザ光Ｌを
一旦集光した後に発散させるものであり、発散レーザ光
Ｌがマスク部１４に到達する。集光及び発散処理は、レ
ーザ光パワーの制御を目的とし、レーザ光パワーが強す
ぎてレンズの表面処理膜を破壊してしまう事態等を考慮
したものである。また、発散処理は、光路調整部１５〜
１７の機能と相俟って、集束点Ｐでの径を可変的に規定
するものである。

【００２８】マスク部１４は、図３に示すように、ステ
ンシル基板１４ａにデザインされた空間孔（光学的窓で
あれば良いが）１４ｂが穿設されており、この空間孔１
４ｂの形状により、識別マークの図形模様が決定され
る。模様自体のデザインは任意であるのは勿論のことで
ある。図３に示す図形模様は、文字「Ｈ」を図形化した
ものである。ここで、ステンシル基板１４ａは、０．２
ｍｍ以上の肉厚を持っていることが確実に遮光できて好
ましい。眼鏡レンズ等の隠しマークに適用する場合、空
間孔１４ｂの線幅が０．３〜０．８ｍｍ程度であること
が最も好ましい。空間孔１４ｂの線の終端は、曲線のＲ
止め１４ｃになっている。これは角止めになっているよ
りもマークが美しくなるためである。また、角止めにな
っている場合は、その角止め部分において、反射光のギ
ラツキ作用の傾向が多く見られるためである。ギラツキ
作用の原因としては、レーザ光のドットに強く依存し、
この終端部分では線の深さや幅の均一性が得られないた
めではないかと推定される。従って、眼鏡レンズ等がマ
ーキング対象物では、Ｒ止めの形態が好ましい。

【００２９】ところで、特開平３−１２４４８６号公報
に開示されているレーザマーキング方法は、光学系又は
マーキング対象物を光軸の直交方向に移動させる描画に
よってマーク（図形模様）を形成している。これに対し
て、この実施例の場合、上述したように、マスク部１４
を用いることにより、光学系又はマーキング対象物を光
軸の直交方向に移動させることなくマークを付与してい
る。これは、マーキング対象物がプラスチックレンズ１
であって破壊閾値が小さいので、エネルギー密度がある
程度小さくても破壊され、焦点位置合わせ用レンズ２に
よる絞り込みが小さくて良いためである。すなわち、焦
点位置合わせ用レンズ２の焦点位置、すなわち、プラス
チックレンズ１の表面でのスポット径が多少広くてもプ
ラスチックレンズ１を破壊できてマークを付与できるた
めである。このようなマーキング方法であるので、特開
平３−１２４４８６号公報に開示されているレーザマー
キング方法に比較して、簡便かつ短時間で、１個のプラ
スチックレンズ１に対するマーキングを実行することが
できる。

【００３０】揺動や進退動可能な３個の光路長調整用反
射ミラー１５〜１７でなる光路調整部は、各反射ミラー
１５、１６、１７の面を適宜調整することを通じてレー
ザ光Ｌを所望の位置に案内したり集束点Ｐの径を可変さ
せたりするものである。

【００３１】焦点位置合わせ用レンズ２は、当該レンズ
２から所定距離だけ離間しているマーキング対象物であ
るプラスチックレンズ１の表面近傍の点Ｐにレーザ光Ｌ
を集光させるものである。

【００３２】(B-2) レンズ保持装置２０ レンズ保持装置２０は、レンズ載置台２１、レンズ凸面
固定位置決めプレート２２及び載置台可動機構２３等か
らなる。

【００３３】この実施例は、マーキング対象物であるプ
ラスチックレンズ１が眼鏡レンズ等に利用されるメニス
カスレンズを前提としており、レンズ載置台２１は、プ
ラスチックレンズ１をその凹側が下にくるように載置す
るものである。

【００３４】レンズ載置台２１に載置されたプラスチッ
クレンズ１を、下方より押圧固定保持するために、レン
ズ凸面固定位置決めプレート２２が設けられている。な
お、このプレート２２に押圧力を付与する保持装置につ
いては図示を省略している。レンズ凸面固定位置決めプ
レート２２は、図４に示すように、平板部２２ａに円形
の空間部２２ｂが穿設されているものである。空間部２
２ｂは、当然に、プラスチックレンズ１のマーキングを
行なう部分を、焦点位置合わせ用レンズ２に向けてこの
プレート２２の外部に露出させるためのものである。

【００３５】このプレート２２の空間部２２ｂから露出
される、プラスチックレンズ１のマークＭを付与する面
方向の位置は、図５に示すように、プラスチックレンズ
１の光学中心Ｏからかなり離れた周辺部に選定されてい
る。なお、後述するジンバル機構によって、この露出部
分の接平面が、光学系の光軸と直交するように調整され
る。

【００３６】プレート２２の空間部２２ｂの周縁部、す
なわち、プラスチックレンズ１の凸面に当接する部分に
は、弾性を有するリング体２２ｃが装着されており、レ
ンズ凸面固定位置決めプレート２２がプラスチックレン
ズ１を押圧固定しても、リング体２２ｃの弾性によって
レンズ面に傷が付かないようにしている。

【００３７】レンズ載置台２１は、その下方に設けられ
ている、上下可動機構及びジンバル機構でなる載置台可
動機構２３に取り付けられている。すなわち、レンズ載
置台２１は、プラスチックレンズ１の凸面固定に対応で
きるように、載置台可動機構２３によって、上下方向に
可動できるだけでなく、あらゆる方向に傾斜可能になさ
れている。ジンバル機構としては、例えば、眼鏡レンズ
の光学的レイアウトを行なうレンズ加工用レイアウト装
置（ホーヤ株式会社製 センタリングマシーンＣＭ３１
０）に開示されているジンバル機構と同一のものを適用
できる（例えば、実開昭６０−１６５１４１号公報に一
部開示されている）。特に、眼鏡レンズの場合には、患
者の処方により、レンズの度数（すなわち曲率半径）が
異なっている。このようなマーキング対象物毎の違いに
応じる方法としては、焦点位置合わせ用レンズ２の焦点
距離をプラスチックレンズ１の処方が変化する度に変化
させる方法がある。しかしながら、それは煩雑な作業で
あり、量産技術としてはコスト高になる。そこで、この
実施例では、焦点距離を変化させることなく、凸面固定
のレンズ載置方法のジンバル機構を利用して、マーキン
グ対象物毎の違いに応じるようにしている。

【００３８】（Ｃ）レーザ光の照射条件及び作用 実施例のレーザマーキング方法によって、プラスチック
レンズ１にマーキングを行なう場合には、プラスチック
レンズ１をレーザ保持装置２０によって所定位置に固定
させた状態でレーザ光Ｌを照射することで行なう。

【００３９】以下、マーキングが適切に実行されるため
のレーザ光の照射条件の一例を、レーザ光Ｌの作用と共
に説明する。

【００４０】レーザ発振部（ＣＯ₂ レーザ装置）１１
は、出力波長１０．６μｍ、パルス幅３μｓｅｃのレー
ザ光であって、１パルス当りのエネルギーが２．２〜
４．０Ｊ／ＰＵＬＳＥで、平均エネルギーが約３．２Ｊ
／ＰＵＬＳＥ程度であるレーザ光Ｌを発振する。なお、
発振レーザ光Ｌが有するエネルギーは、レーザ発振部１
１に対する駆動電圧によって変化するものである。発振
レーザ光Ｌは、反射ミラー１２で光路が折曲されると共
に多少減衰された後、例えば、焦点距離ｆが１００ｍ
ｍ、有効直径Ｄが５０．８ｍｍ、開口半角Θが６．２７
°の平凸レンズでなる集光レンズ１３を介して集光、発
散される。

【００４１】発散されたレーザ光Ｌはマスク部１４を通
過する。マスク部１４を通過したレーザ光Ｌは、この時
点である程度デザイン化されたスポット形状を持ってい
る。マスク部１４を通過したレーザ光は、反射ミラー１
５〜１７を使用しながら適度な光路長に調整されて焦点
位置合わせ用レンズ２に入光し、このレンズ２から１３
０ｍｍの位置Ｐ（図１参照）に焦点を結ぶ。このように
点Ｐまでの距離を１３０ｍｍと設定した場合に、その距
離の許容誤差±１ｍｍ程度である。

【００４２】このようにレーザ光Ｌをプラスチックレン
ズ１の表面近傍点Ｐに集束させると、このレーザ光Ｌの
プラスチックレンズ１の表面でのビーム径は２〜４ｍｍ
となり、また、点Ｐではレーザ光の全エネルギーが集中
されるので、エネルギー密度は、推定で数百〜千数百
（実測値の一例は１３６０）ｍＪ／ｃｍ² となる。

【００４３】プラスチックレンズ１の内部のレンズ基材
３の破壊閾値（例えば、アクリル系レンズ組成では５〜
４０ｍＪ／ｃｍ² 程度、ジエチレングリコールビスアリ
ルカーボネート系レンズでは、約３５ｍＪ／ｃｍ² 以
下、ポリウレタン系レンズではこれらより小さいエネル
ギー）よりはるかに大きい。

【００４４】一方、反射防止膜５の表面の破壊閾値は、
その反射防止膜５の膜組成及び光学的膜厚によっても異
なるが、本件出願人が別途出願した特開平３−１２４４
８６号公報に開示されているように、ＹＡＧレーザを用
いて計測したデータでは、一般的に眼鏡レンズ等で用い
られているＳｉＯ₂ 膜とＺｒＯ₂ 膜との多層反射防止膜
（４０００オングストローム）で約５０００ｍＪ／ｃｍ
² 前後であり、他の組成系の反射防止膜５や有機ハード
コート膜４においても、ほぼ近似した値が推測される。
さらに、これらのハードコート膜４及び反射防止膜５は
透明であり、レーザ光によるエネルギーを吸収し難い
（破壊を生じさせ難い）という光透過性についての特徴
を有する。

【００４５】その結果、レンズ基材３の表面近傍点Ｐだ
けに、幅２００〜４００μｍ、深さ１００〜２５０μｍ
程度の範囲にわたって溶融、変質等の破壊が生じる（図
６参照）。これにより、この変質等した破壊部分の屈折
率や透過率等が他の部分と異なるものとなって外部から
識別可能となり、マークとして作用する。

【００４６】なお、好ましいレーザマーキング方法は、
レーザ発振部１１の駆動電圧を下げ、ショット数（パル
ス数）を増やす方法である。すなわち、弱いエネルギー
で何回かマーキング対象物であるプラスチックレンズ１
にレーザ光Ｌを照射し、レンズ基材３だけが過不足なく
破壊するようにする方法が好ましい。

【００４７】（Ｄ）プラスチックレンズのマーキング状
態の説明 図６は、上述した照射条件に従うレーザ光Ｌが照射され
てマーキングがなされた後のプラスチックレンズ１の表
面の凹凸状態を示すものであり（マーキング付与実験に
ついては後述する）、図６（Ａ１）〜（Ａ３）はマーク
部分の凹凸状態を示し、図６（Ｂ）はマーク部分以外の
凹凸状態を示している。

【００４８】図６は、ランクホブソンテーラー社のタリ
サーフにより、プラスチックレンズ１の表面を測定子で
走査し、マークの線幅及び深さを測定したものである。
図６（Ａ１）〜（Ａ３）において、凸部分がレーザ光に
よって溶融されて表面が変成された破壊部分であり、こ
の凸部分が光学上複屈折を起こし、マークとしての認識
作用を生じさせるものと推定する。この凸部分、すなわ
ち、マーク部分は幅約２００〜４００μｍ、深さ約１０
０〜２５０μｍ程度である。なお、図６（Ｂ）に示すよ
うに、マーク部分以外では当然に凸部は生じない。

【００４９】なお、プラスチックレンズ１の表面に凸部
が生じても、後述するような組成のハードコート膜４及
び反射防止膜５はこの凸部を許容し、傷やクラック等が
生じることはない。

【００５０】（Ｅ）プラスチックレンズ１の材質等 プラスチックレンズ１をマーキング対象物としてマーキ
ングする場合において、レンズ基材３、ハードコート４
及び反射防止膜５が、少なくとも以下のようなものであ
れば、上述した実施例のレーザマーキング方法、すなわ
ち、レンズ基材３の表面にマークを付与する方法を適用
することができる。

【００５１】(E-1) レンズ基材３ 適用できるレンズ基材３としては合成樹脂基材（プラス
チック基材）を例示できる。合成樹脂としては、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をモノマー成分とする共重合
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をモノマー成分とする共重
合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン含有共重合体、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
レタンなどを挙げることができる。

【００５２】(E-2) ハードコート膜４ 実施例のレーザマーキング方法を適用するに好適なプラ
スチックレンズ１のハードコート膜４としては、ポリシ
ロキサン系ハードコート膜を挙げることができる。

【００５３】ポリシロキサン系ハードコート膜として
は、下記の有機ケイ素系化合物を含む組成のものが特に
好ましい。

【００５４】一般式 （Ｒ₁ ）_a （Ｒ₂ ）_b Ｓｉ
（ＯＲ₃ ）_4-(a+b) ここで、Ｒ₁ 、Ｒ₂ は、炭素数１〜１０のアルキル基、
アリール基、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリー
ル、アルケニル、又はエポキシ基、（メタ）アクリルオ
キシ基、メルカプト基、若しくはシアノ基を有する有機
基でＳｉ−Ｃ結合によりケイ素と結合されるものであ
り、Ｒ₃ は、炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシア
ルキル基又はアシル基であり、ａ及びｂはそれぞれ０、
１又は２であり、ａ＋ｂが１又は２である。

【００５５】これらの化合物の例としては、メチルトリ
メトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルト
リメトキシエトキシシラン、メチルトリアセトキシシラ
ン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリプトキシ
シラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキ
シシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリ
メトキシエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセト
キシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、
γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプ
ロピルトリプロポキシシラン、３，３，３−トリフロロ
プロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
エトキシシラン、γ−（β−グリシドキシエトキシ）プ
ロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシ
クロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，
４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラ
ン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエ
トキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエト
キシシラン等のトリアルコキシ又はトリアシルオキシシ
ラン類、及び、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメ
チルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フ
ェニルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピ
ルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
フェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
フェニルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチル
ジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキ
シシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−メタクリ
ルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタク
リルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプ
トプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチル
ジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メ
チルビニルジエトキシシラン等のジアルコキシシラン又
はジアシルオキシシラン類を挙げることができる。

【００５６】また、これらの有機ケイ素化合物を単独に
有する組成だけでなく、２種以上組合せた組成のものも
挙げることができる。

【００５７】さらに、単独では用いられないが、上記の
有機ケイ素化合物と併用できるものとして、各種のテト
ラアルコキシシラン類若しくはその加水分解物がある。
このようなテトラアルコキシシラン類の例としては、メ
チルシリケート、エチルシリケート、ｎ−プロピルシリ
ケート、イソプロピルシリケート、ｎ−ブチルシリケー
ト、ｓｅｃ−ブチルシリケート及びｔ−ブチルシリケー
ト等を挙げることができる。

【００５８】また、これらの有機ケイ素化合物は、触媒
が存在しなくても硬化が可能であるが、さらに硬化を促
進するために、各種の触媒を用いることが可能である。
このような触媒としては、ルイス酸、ルイス酸塩を含む
各種酸若しくは塩基、あるいは有機カルボン酸、クロム
酸、次亜塩素酸、ホウ酸、臭素酸、亜セレン酸、チオ硫
酸、オルトケイ酸、チオシアン酸、亜硝酸、アルミン
酸、炭酸等の金属塩、特に、アルカリ金属塩又はアンモ
ニウム塩、さらにはアルミニウム、ジルコニウムあるい
はチタニウムのアルコキシド又はこれらの錯化合物等を
使用することができる。

【００５９】さらに、前述した有機ケイ素重合体と他の
有機物との併用も可能であり、併用する他の有機物とし
ては、エポキシ樹脂、アクリル系共重合体、あるいはポ
リビニルアルコール等の水酸基含有重合体等を挙げるこ
とができる。

【００６０】また、その他の賦形成分として、オプティ
カアクタ（１９６２年７月発行、２５１頁）に開示され
ているような、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｓｎ等の無機
酸化物のコロイドゾル、変形ソル等を使用することがで
きる。

【００６１】さらに、コーティング作業を容易にするた
めに保存状態を良好に保つ溶剤類、及び各種添加剤を使
用することも可能である。

【００６２】上述したコーティング組成物は、レンズ基
材３上に塗布硬化してハードコート膜４とすることがで
きる。コーティング組成物の硬化は、熱風乾燥又は活性
エネルギー線照射によって行ない、硬化条件としては、
７０〜２００°Ｃの熱風中で行なうのが良く、特に好ま
しくは９０〜１５０°Ｃが望ましい。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。

【００６３】また、上述したコーティング組成物よりな
るハードコート膜４をレンズ基材３上に形成する方法と
しては、ディッピング法、スピン法、スプレー法等通常
行なわれる方法を適用できるが、面精度の面からディッ
ピング法、スピン法が特に好ましい。

【００６４】さらに、上述したコーティング組成物をレ
ンズ基材３に塗布する前に、酸、アルカリ、各種有機溶
媒による化学的処理、プラズマ、紫外線等による物理的
処理、各種洗剤を用いる洗剤処理、更には、各種樹脂を
用いたプライマー処理を行なうことによってレンズ基材
３とハードコート膜４との密着性等を向上させることが
できる。

【００６５】(E-3) 反射防止膜５ 実施例のレーザマーキング方法が適用可能な、ハードコ
ート膜４（又はレンズ基材３）の上に設けられる反射防
止膜５は、特には限定されない。すなわち、従来より知
られている無機酸化物の蒸着膜からなる単層、多層の反
射防止膜５を使用できる。その反射防止膜５の例として
は、例えば特開平２−２６２１０４号公報、特開昭５６
−１１６００３号公報に開示されているものを挙げるこ
とができる。

【００６６】上述した一部のハードコート膜４は、高屈
折率膜として反射防止膜５の一部として使用でき、さら
に、防曇、フォトクロミック、防汚等の機能成分を加え
ることにより多機能膜として使用することもできる。

【００６７】（Ｆ）マーキング付与実験 (F-1) 実験対象レンズ 以下に示すタイプ１〜タイプ４の４種類のプラスチック
レンズ基材と、以下に示すタイプ１〜タイプ３の３種類
のハードコート膜と、以下に示すタイプ１及びタイプ２
の２種類の反射防止膜を組み合わせた、図７の図表に示
す６種類のレンズ（被実験レンズ（１）〜被実験レンズ
（６））を実験対象レンズとしてマーキング付与実験を
行なった。

【００６８】(F-1-1) レンズ基材３のタイプ 上述したように、レンズ基材３としては各種の合成樹脂
基材を適用できるが、タイプ１〜タイプ４の４種類のい
ずれかのレンズ基材３でなるプラスチックレンズ１をマ
ーキング付与実験のマーキング対象物とした。

【００６９】(F-1-1-1) レンズ基材３のタイプ１ ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネートを主
成分とし、紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−ｎ
−オプトキシベンゾフェノンを、前者対後者の重量比が
９９．９７％対０．０３５となるように含有する、屈折
率が１．４９９のレンズ基材３をタイプ１とする。被実
験レンズ（１）及び（２）はこのタイプ１のレンズ基材
３を採用している。

【００７０】(F-1-1-2) レンズ基材３のタイプ２ ジエチレングリコールビスアリルカーボネート３０重量
部、ベンジルメタクリレート２０重量部、ジアリルイソ
フタレート４５重量部及びメチルメタクリレート５重量
部を出発原料とする、屈折率が１．５４９のレンズ基材
３をタイプ２とする。被実験レンズ（３）及び（４）は
このタイプ２のレンズ基材３を採用している。

【００７１】(F-1-1-3) レンズ基材３のタイプ３ アルカリ水溶液で処理したキシシレンジイソシアネート
とトリレンジイソシアネートとペンタエリスエリトール
（２メルカプトアセテート）からなる、屈折率が１．６
０のレンズ基材３をタイプ３とする。被実験レンズ
（５）はこのタイプ３のレンズ基材３を採用している。

【００７２】(F-1-1-4) レンズ基材３のタイプ４ １，３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン
と、ペンタエリスリトールテトラキスメルカプトアセテ
ートと、２，５−メルカプトメチル１，４−ジチアンと
からなる屈折率が１．６０のレンズ基材３をタイプ４と
する。被実験レンズ（６）はこのタイプ４のレンズ基材
３を採用している。

【００７３】(F-1-2) ハードコート膜４のタイプ 上述したように、ハードコート膜４としては、ポリシロ
キサン系の各種のものを適用できるが、タイプ１〜タイ
プ３の３種類のいずれかのハードコート液から形成され
たハードコート膜４を有するプラスチックレンズ１をマ
ーキング付与実験のマーキング対象物とした。なお、被
実験レンズ（１）はハードコート膜４がないものであ
る。

【００７４】(F-1-2-1) ハードコート膜４のタイプ１ 硅素化合物として８０ｍｏｌ％のコロイダルシリカと２
０ｍｏｌ％のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランとを含有するコーティング液から形成されたハード
コート膜４をタイプ１とする。被実験レンズ（２）〜
（４）はこのタイプ１のハードコート膜４を有する。

【００７５】(F-1-2-2) ハードコート膜４のタイプ２ γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２１２重
量部に、０．０６規定塩酸水溶液５４重量部を撹拌しな
がら滴下し、滴下終了後、２４時間撹拌を行ない加水分
解物を得た。そして、五酸化アンチモンゾル（メタノー
ル分散状ゾル、平均粒子径１０ｎｍ、固形分３０％）４
２４重量部と、エポキシ化合物としてデナコールＥＸ−
５２１（ナガセ化成株式会社製、ポリグリセロールポリ
グリシジルエーテル）３４重量部とを添加し、５時間撹
拌した後、硬化触媒としてジプチルスズラウレートを
６．８重量部添加して更に１００時間熟成することによ
りコーティング液を得た。このコーティング液から形成
されたハードコート膜４をタイプ２とする。被実験レン
ズ（５）はこのタイプ２のハードコート膜４を有する。

【００７６】(F-1-2-3) ハードコート膜４のタイプ３ マグネッティックスターラーを備えたガラス性の容器
に、γ−グリシドキシプロピルメトキシシラン１４２重
量部を加え、撹拌しながら、０．０１規定塩酸１．４重
量部、水３２重量部を滴下し、滴下終了後、２４時間撹
拌を行ない、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランの加水分解物を得た。次に酸化第二スズ−酸化ジル
コニウム複合体ゾル（メタノール分散、全金属酸化物３
１．５重量％、平均粒子径１０〜１５ミリミクロン）４
６０重量部、エチルセロソルブ３００重量部、さらに滑
剤としてシリコーン系界面活性剤０．７重量部、硬化剤
として、アルミニウムアセチルアセトネート８重量部
を、上述のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンの加水分解物中に加え、充分に撹拌した後、瀘過を行
なってコーティング液を作製した。このコーティング液
から形成されたハードコート膜４をタイプ３とする。被
実験レンズ（６）はこのタイプ３のハードコート膜４を
有する。

【００７７】(F-1-3) 反射防止膜５のタイプ 上述したように、反射防止膜５としては、各種のものを
適用できるが、タイプ１又はタイプ２の反射防止膜５を
有するプラスチックレンズ１をマーキング付与実験のマ
ーキング対象物とした。なお、被実験レンズ（４）は反
射防止膜５がないものである。

【００７８】(F-1-3-1) 反射防止膜５のタイプ１ ハードコート膜４を有する（被実験レンズ（１）はレン
ズ基材だけでなる）プラスチックレンズを蒸着機に入
れ、排気しながら８５℃に加熱し、２×１０^-5Ｔｏｒｒ
まで排気した後、電子ビーム加熱法にて蒸着原料を蒸着
させて、ＳｉＯ₂からなる膜厚０．６λの下地層、この
下地層の上にＴａ₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂ 、Ｙ₂Ｏ₃ からなる
混合層（屈折率２．０５、膜厚０．０７５λ）とＳｉＯ
₂ 層（屈折率１．４６、膜厚０．０５６λ）からなる第
１の屈折率層、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、ＺｒＯ₂ 、Ｙ₂ Ｏ₃ からな
る混合層（屈折率２．０５、膜厚０．４６λ）とＳｉＯ
₂ 層とらなる第２の屈折率層を形成して反射防止膜５を
形成した（特開平２−２６２１０４号公報）。被実験レ
ンズ（３）、（５）及び（６）はこのタイプ１の反射防
止膜５を有する。

【００７９】(F-1-3-2) 反射防止膜５のタイプ２ ハードコート膜４を有する（被実験レンズ（１）はレン
ズ基材だけでなる）プラスチックレンズを洗浄し、その
表面に、５×１０-5Ｔｏｒｒ以下の圧力でＳｉＯ₂ を
１．５μｍの膜厚まで真空蒸着し、その上にＺｒＯ₂ を
約λ／１７蒸着してから、その上にＳｉＯ₂ を、これら
２物質の合計膜厚が約λ／４になるまで蒸着する。そし
て、その上にＺｒＯ₂ をλ／２蒸着した後、その上にＳ
ｉＯ₂ をλ／４の膜厚になるまで蒸着して反射防止膜５
を形成した（特開昭５６−１１６００３号公報）。被実
験レンズ（１）及び（２）はこのタイプ２の反射防止膜
５を有する。

【００８０】(F-2) 実験の設定条件 レーザ光Ｌの波長や、焦点位置合わせ用レンズ２から集
束点Ｐまでの距離等は上述した通りである。また、マー
クＭの部分の線幅として０．２０〜０．４０ｍｍを、線
の深さとして０．１５〜０．２０μｍを設定している。
実験は、レーザ発振部１１の駆動電圧及びショット数の
組み合わせ（照射条件）を、図８の図表に示すように、
変化させて行なっている。

【００８１】(F-3) マーキングの良否の判定基準 熟練のレンズ検査者の目視による。プラスチックレンズ
１の表面に、傷、クラック、着色がないことを外観検査
する。また、通常の蛍光灯の照明下で、プラスチックレ
ンズ１を傾け、反射光の視点位置を適度に変化させ、プ
ラスチックレンズ１の表面の反射光からマークを検出す
る。マーク判読でき、かつ部分的及び全体においてマー
クからの反射光によるギラツキがないものを最良とする
（マーク全体の幅及び深さを均一とみなす）。

【００８２】(F-4) 実験結果 上述した図８の図表は、実験結果をも示している。この
図８から次のようなことが分かる。

【００８３】レーザ発振部１１から射出されたレーザ光
のエネルギーが少なすぎる状態や多すぎる状態では良好
なマークが得られず、良好なマークが得られるレーザ光
のエネルギー範囲が存在することが分かる。

【００８４】また、このようなエネルギー範囲の下限側
においては、ショット数が多くなければ良好なマークが
得られず、逆に、エネルギー範囲の上限側においては、
ショット数が少なくなければ良好なマークが得られない
ことが分かる。

【００８５】さらに、レンズ基材３、ハードコート膜４
及び反射防止膜５の組み合わせに関係なく、いずれの被
実験レンズ（１）〜（６）共に、ほぼ同様な結果が得ら
れていることが分かる。すなわち、各種のプラスチック
レンズ１について同様な結果が得られると推測すること
ができる。

【００８６】（Ｇ）実施例の効果 上記実施例によれば、以下のような効果を得ることがで
きる。

【００８７】レンズ基材３の破壊閾値より充分に大きな
破壊閾値を有する表面処理膜４及び５を有するプラスチ
ックレンズ１を対象とし、その表面近傍にレーザ光を集
束させてマークを付与するようにしたので、レンズ基材
３の内部にマークを付与する場合に比べて、プラスチッ
クレンズ１を位置設定したり、レーザ光の照射条件を表
面処理膜４及び５に傷やクラックが生じないように調整
することが従来に比べて簡易になる。

【００８８】因に、レーザ光の集束点をレンズ基材３の
表面に選定した場合、レンズ基材３や表面処理膜４、５
の材質によっては表面処理膜４、５に傷やクラックが生
じ易くなるが、上述した実施例のように材質に選定した
場合には、このような傷やクラックが生じさせることな
く、マークを付与することができる。

【００８９】また、レンズ基材３の内部にマーキング付
与箇所を選定した場合、形成されたマークの深さや大き
さを調整し難いものとなり、また、形成されたマークの
品質を一定にし難いが、この実施例のようにレンズ基材
３の表面近傍をマーキング付与箇所に選定した場合、レ
ーザ光の集束点の光軸方向の調整がないので、また、光
路調整部１５〜１７の調整を通じて集束径の調整がし易
いので、マークの深さや大きさを任意に選定でき、また
マーク品質の一定性を得ることができる。

【００９０】さらに、この実施例の場合、プラスチック
レンズ１又は光学系を移動させることなく、マスク部１
４を通過したレーザ光によってマーク図形を形成するよ
うにしたので、プラスチックレンズ１の１枚当りのマー
キング時間を従来より短いものとすることができる。な
お、上述のように、レンズ基材３の表面近傍をマーキン
グ付与箇所に選定した場合、レーザ光の集束点の光軸方
向の調整がないので、また、光路調整部１５〜１７の調
整を通じて集束径の調整がし易いので、マスク部１４を
通過したレーザ光によってマーク図形を形成するような
ことが可能となっている。

【００９１】さらにまた、マスク部１４を変更すること
によって、マーク図形の変化に容易に対応することがで
きる。例えば、複数のステンシルを回転可能な円形ホル
ダに周方向に配置してマスク部１４を構成した場合に
は、一段とマーク図形の変更を容易に行なうことがで
き、このようなマスク部１４の回転制御を上位コンピュ
ータが行なうようにすると短時間でマーク図形を変更で
きるようになる。

【００９２】ところで、従来の技術の項では挙げなかっ
たが、マーキング方法としてインクを用いたものがある
が、これに比較すると実施例のものは作業環境を汚さな
いという効果を奏する。また、紫外線に反応して認識で
きるマークを付与するマーキング方法もあるが、これに
比較すると実施例のものはマークの認識に特殊装置がい
らないという効果を奏する。

【００９３】（Ｈ）他の実施例 なお、上記実施例は、マーキング対象物がプラスチック
レンズであるものを示したが、本発明はこれに限定され
ず、基材がプラスチックである他の光学部品にも適用で
きるものである。

【００９４】また、マスク部１４を利用してマーキング
することにより種々の効果を得ることができるが、マス
ク部１４を用いずに、マーキング対象物又は光学系を光
軸直交方向に移動させることを通じて、プラスチックレ
ンズ１の表面近傍の集束点を移動させてマーク図形を形
成するようにしても良い。

【００９５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ポリシ
ロキサン系ハードコート膜及び／又は反射防止膜を有す
るプラスチック光学部品の表面近傍にレーザ光を集束さ
せてマークを付与するようにしたので、レーザ光の調整
を簡単にできると共に、所望マークを簡単に付与するこ
とができるレーザマーキング方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のレーザマーキング方法の概略説明図で
ある。

【図２】実施例のレーザマーキング方法を実現する構成
を示すブロック図である。

【図３】実施例のマスク部を示す平面図である。

【図４】実施例のレンズ凸面固定位置決めプレートを示
す平面図である。

【図５】マーク付与後のマーキング対象物を示す平面図
である。

【図６】実施例によってマーキングされたマーキング対
象物の表面凹凸状態を示す説明図である。

【図７】実施例方法を適用したマーキング付与実験の対
象レンズの構成を示す図表である。

【図８】実施例方法を適用したマーキング付与実験のレ
ーザ光の照射条件及び実験結果を示す図表である。

【符号の説明】

１…プラスチックレンズ（マーキング対象物）、２…焦
点位置合わせ用レンズ、３…レンズ基材、４…ハードコ
ート膜、５…反射防止膜、１０…レーザ照射装置、１４
…マスク部（ステンシル）、２０…レンズ保持装置、Ｌ
…レーザ光、Ｍ…マーク、Ｐ…レーザ光の集束点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マークを付与すべきマーキング対象物に
   レーザ光を集束させて上記マーキング対象物にマークを
   付与するレーザマーキング方法において、 上記マーキング対象物が、ポリシロキサン系ハードコー
   ト膜及び／又は反射防止膜で表面処理されたプラスチッ
   ク光学部品であり、このプラスチック光学部品の表面近
   傍にレーザ光を集束させてマークを付与することを特徴
   としたレーザマーキング方法。
2. 【請求項２】 上記プラスチック光学部品に照射される
   レーザ光が、遮光部とマーク図形と同一形状を有する光
   学的窓部とでなるマスク部を通過したものであることを
   特徴とする請求項１に記載のレーザマーキング方法。