(57)【要約】本発明は、成形用インサートに関するものである。その内面は１０ｎｍ未満の二乗平均粗さを有する。前記インサートは、１０００ＨＶよりも大きなビッカース硬さ、０．２μｍと５μｍの間の厚さ及び１５Ｎよりも大きな付着力を示す保護層で被覆される。本発明は、成形用インサートの製造方法に関するものでもある。本発明は、眼鏡レンズの製造のために使用される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用インサートの内面が、１０ｎｍ未満の二乗平均粗さＲｍｓを有し、且つ該インサートが１０００ＨＶよりも大きなビッカース硬さ、０．２μｍと５μｍの間の厚さ及び１５Ｎよりも大きな臨界付着力を有する保護被膜でコーティングされた、成形用インサート。
【請求項２】
保護被膜がＤＬＣから製造される、請求項１に記載のインサート。
【請求項３】
保護被膜を有するインサートが鋼又はガラス製である、請求項１又は２に記載のインサート。
【請求項４】
インサートがマーキングを有する、請求項１〜３の何れか１項に記載のインサート。
【請求項５】
保護被膜の厚さが２μｍと５μｍの間である、請求項１〜４の何れか１項に記載のインサート。
【請求項６】
保護被膜でコーティングされたインサートが、７ｎｍ未満の平均表面粗さを有する、請求項１〜５の何れか１項に記載のインサート。
【請求項７】
保護被膜が１５００ＨＶよりも大きなビッカース硬さを有する、請求項１〜６の何れか１項に記載のインサート。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のインサートを含む光学部品を成形するための装置。
【請求項９】
射出成形による眼鏡レンズの製造のための、請求項８に記載の装置の使用。
【請求項１０】
眼鏡レンズが累進（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）レンズである、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
成形眼鏡レンズをポリカーボネートから製造する、請求項９又は１０に記載の使用。
【請求項１２】
成形用インサートの製造方法において、
−１０ｎｍ未満のＲｍｓが得られるまでのインサートの機械加工及び磨きの工程及び
−１０００ＨＶよりも大きなビッカース硬さ、０．２μｍと５μｍの間の厚さ及び１５Ｎよりも大きな臨界付着力を有する保護被膜の堆積の工程、を含む上記方法。
【請求項１３】
保護被膜をＣＶＤ法によって堆積させる、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、成形用インサート及びその製造方法に関するものである。それは、そのような成形用インサートを含む光学部品を成形するための装置、特にポリカーボネートから製造される眼鏡レンズを射出成形するための装置に関するものでもある。
【０００２】
そのレンズは、特に成形されるレンズの正面と裏面の形状をそれぞれ有する二つのインサートによって形成されるキャビティに、材料を射出することによって成形される。
【０００３】
これらのインサートは、一般的に金属から製造する。しかし、ガラスから製造してもよい。射出成形を使用する製造方法は、これらのインサートに極めて高い機械的応力及び熱応力を加える。しかしながら、インサートは方法の採算性を確保するために、多数のサイクルに耐えられなければならない。さらに、これらのインサートは、容易に洗浄でき、化学的に不活性で、且つ取り扱うときの攻撃に対して、引掻くことなく耐性がなければならない。これらのインサートの製造は、それゆえ、考慮すべき制約の数のために慎重を要する。
【０００４】
非球面単焦点レンズの製造に関して、以下の方法でインサートを製造することがよく知られる。すなわち、まず第一に、一般に鋼から製造される金属ブロックを、数値制御成形機によって要求される形状に機械加工する。機械加工した後、表面を磨く。その次に、この表面をインサートの耐磨耗性及び従って、その寿命の増加のために、クロム被膜でコーティングする。堆積する被膜は、４０μｍと６０μｍの間の厚さとなる。クロム被膜はあまり均一ではないため、クロム被膜の外面は、もはや機械加工した表面の形状に正確には一致しない。それゆえ、再び要求される形状を得るために、この被膜の外面を磨くことが必要である。この方法は十分に制御されるが、それにも関わらず、非常に高価なままである。
【０００５】
プログレッシブ表面を有するインサートのために、特定のプログレッシブ表面が２工程の機械加工を必要とするので、その方法はさらに複雑である。すなわち、第１工程において、表面を機械加工し、プログレッシブ表面を測定するための特定の機器によって検査する。第２段階で、観測した欠陥を直す。クロム被膜をそれから堆積させ、表面の幾何学的特徴を依然として考慮しながら、その次に、これを磨く。再磨き工程を含むこの方法は、非常に時間的に長く且つ費用がかかる。
【０００６】
これらのレンズを製造する費用を管理し又はさらに下げるために、一方ではインサートの製造費用を下げることが重要であり、またもう一方ではサイクルの数の点からそれらの寿命を延ばすことが重要である。
【０００７】
このインサートの製造方法を単純化しようとする、ある解決策が提案された。この目的のために、再磨き工程を取り除くよう、均一な厚さを有するカーボン被膜を堆積させることが提案された。
【０００８】
そのようにして、米国特許第４，９４８，６２７号明細書は、ガラスから製造される精密光学部品の熱圧縮成形用ＳｉＣ型の製造を開示する。その型（モールド）は、成形品の取り出しを容易にすることを意図して、カーボン被膜でコーティングされる。その型は、アモルファスカーボンと同様にダイヤモンドやグラファイト結晶子も含む。被膜は最大１μｍの厚さ及び２０ｎｍ未満の最大粗さを有する。被膜は熱又はプラズマアシスト化学的堆積法（ＣＶＤ法）によって堆積させる。気相は、水素の他に少なくとも３ｍｏｌ％の有機ガスを含む。しかしながら、グラファイト又は水素を含む膜は耐熱性に乏しい。これはその硬度及び型への付着力が、高温に曝されると相当に減少するためである。
【０００９】
米国特許第４，８８２，８２７号明細書は、より耐熱性が”硬質（ｈａｒｄ）”のカーボン被膜でコーティングされたＳｉＣ型を開示する。その”硬質（ｈａｒｄ）”のカーボンはダイヤモンド及びグラファイト相を含んでもよい。その”硬質（ｈａｒｄ）”のカーボン被膜は、２５０〜４５０℃の温度で、アルゴンのような不活性ガスの存在下において、スパッタリングすることにより堆積する。層の厚さは０．５〜２０ｎｍである。その特許は、ＣＶＤ法によって堆積した被膜は、結果がよくないと指摘する。この種の方法は、型の細孔を塞ぐため及び表面仕上を改善するために、ＣＶＤ法によって、前もってβ−ＳｉＣ被膜を堆積させる必要があるという欠点を有する。この被膜は５μｍよりも大きな、典型的には５００μｍの厚さを有する。方法の複雑さ、そのような厚さの被膜のために、もはや精密光学部品のための型表面の幾何学的特徴を守ることは不可能である。
【００１０】
さらに、そのようなカーボン被膜は、金属インサートへの付着性に劣ることが判明した。付着を改善するために、それゆえ中間層を堆積させることが提案された。
【００１１】
そのようにして、米国特許第５，８７２，６１３号明細書は、金型へのＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜の製造を開示する。ＤＬＣは、１５５０ｃｍ−１のラマン分光法吸収ピークによって特徴づけられる。ＤＬＣ被膜は０．１μｍと１００μｍの間、好ましくは１μｍと５０μｍの間の厚さを有する。金型へのＤＬＣ被膜の付着を改善するために、モリブデン被膜を型とＤＬＣ被膜の間に設ける。堆積は、衝撃ガスの存在下において、６００℃未満の温度でイオン蒸発することによって実施する。この種の方法は、二つの異なった種類の被膜を堆積させることを必要とする。従って、それは製造の速度を遅くする。その上、その方法は二つの異なった堆積技術を含み、それが方法を高価で時間のかかるものにする。
【００１２】
米国特許第５，１１２，０２５号明細書は、コンパクトディスクの製造のためのニッケルめっきされた型用の被覆を開示する。これらのコンパクトディスクの表面は平らでパターンを有する。そのようなディスクを製造するために使用されるインサートは、一般にニッケルで被覆され、パターンのトレーシングを容易にする。繰り返し行われるコンパクトディスクの射出成形によって、パターンがすり減り、平らとなって、結果として幾何学的特徴が奪われてしまう。さらに、射出された材料がパターンの中に閉じ込められたまま残り、成形品の取り出しに困難をもたらすかもしれない。それゆえ、文書では成形品の取り出しを容易にするために、ニッケル上にＤＬＣの保護被膜を堆積させることを提案している。しかしながら、ニッケルのような軟質基体に堆積したこの種の”硬質（ｈａｒｄ）”な被膜の耐久性は、操作を取り扱う間にインサートが少なからず攻撃に曝される光学部品を成形する方法には適さないかもしれないという恐れがある。このような攻撃はコンパクトディスクの成形装置にはないケースである。
【００１３】
そこで生じる問題は、上記の欠点がなく、特に改善された寿命を有し、再磨きを必要としない光学部品の成形装置を提供するということである。
【００１４】
本発明によれば、この問題は、内面が１０ｎｍ未満の二乗平均粗さＲｓを有し、インサートを１０００ＨＶよりも大きなビッカース硬さ、０．２μｍと５μｍの間の厚さ、１５Ｎよりも大きな臨界付着力を有する保護被膜でコーティングした成形用インサートによって解決する。
【００１５】
保護被膜はＤＬＣから製造することが望ましい。
【００１６】
ひとつの態様によれば、保護被膜を有するインサートは鋼又はガラス製である。
【００１７】
特に、インサートはマーキングを有してもよい。
【００１８】
保護被膜の厚さは２μｍと５μｍの間が望ましい。
【００１９】
保護被膜でコーティングしたインサートは、７ｎｍ未満の平均表面粗さを有するものが有利である。好ましい態様によれば、保護被膜は１５００ＨＶよりも大きなビッカース硬さを有する。
【００２０】
本発明の主題は、そのようなインサートを含む光学部品を成形するための装置にもある。
【００２１】
本発明の主題は、射出成形によって眼鏡レンズを製造するためのそのような装置の使用にもある。ひとつの態様によれば、眼鏡レンズは累積（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）レンズである。他の態様によれば、成形眼鏡レンズはポリカーボネートから製造する。
【００２２】
最終的に、本発明の主題は、成形用インサートを製造するための方法であり、
−１０ｎｍ未満のＲｍｓが得られるまで、インサートを機械加工する及び磨く工程
−好ましくはＣＶＤ法によって、１０００ＨＶよりも大きなビッカース硬さ、０．２μｍと５μｍの間の厚さ及び１５Ｎよりも大きな臨界付着力を有する保護被膜を堆積させる工程、を含む上記方法である。
【００２３】
出願人は、もし基体が１０ｎｍ、好ましくは７ｎｍ未満の規格化された粗さのパラメータＲｍｓ（二乗平均粗さ）及び０．２μｍと５μｍの間の厚さを有していれば、例えばＤＬＣから製造した保護被膜を、射出成形の圧力に耐えるのに十分な付着力で、複雑な表面の表面上に直接堆積させることができることを実際に発見した。ＤＬＣ被膜の上部２μｍの厚み部分が、それの耐磨耗性の性質を改善することにも貢献する。それから極めて均一な厚さを有するそのような保護被膜を得ることが可能であり、それによって、型表面の幾何学的特徴を維持すること及び難しい再磨き工程を省略することさえ可能となる。
【００２４】
そのようにして、インサートのコーティングした表面は、攻撃に対してより耐性のあるものとなり、これによってその寿命を相当に延ばすことが可能となる。そのような装置の製造方法は、中間層の堆積も保護被膜の再磨きのどちらも必要としないため安くなる。
【００２５】
さらに、クロムの電着によって得られるインサートと違って、特定のインサートが有するマーキングが、保護被膜を堆積した後も目に見えるまま残ることを観測した。この事実によって、特に累進（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）眼鏡レンズの製造のために意図されたマーキングを有するインサートの使用が容易になる。
【００２６】
本発明を好ましい態様によって、以下に、より具体的に述べる。
【００２７】
鋼のインサートを機械加工し、それから磨く。表面仕上は、好ましくは１０ｎｍ未満、とりわけ７ｎｍ未満のＲｍｓとする。
【００２８】
保護被膜をこの表面に直接堆積させる。これはダイヤモンドライクカーボンコーティングであることが望ましい。ダイヤモンドライクカーボンは、ａ−ＤＬＣ（アモルファスダイヤモンドライクカーボン）でよい。しかし、ＷＣ−ＣのようなＭｅ−ＤＬＣ（金属ダイヤモンドライクカーボン）、言い換えると、タングステンのような金属成分を加えたＤＬＣでもよい。それはＴｉＮ又はＴｉＣＮを堆積させることを考えてもよい。
【００２９】
堆積はＰＡＣＶＤ法（プラズマアシスト化学的堆積法）によって有利に実施される。しかしながら、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法による堆積も可能である。
【００３０】
基体、そして、それゆえインサートの表面仕上が、保護被膜の十分な付着を得るために特に重要であり、それの光学的品質を保証する。好ましくは、インサートの表面は１０ｎｍ未満、とりわけ７ｎｍ未満の平均表面粗さとする。
【００３１】
厚さの均一性は、インサートの幾何学的特徴が再磨きの必要なく満たされることを確実にする。被膜は０．２μｍと５μｍの間の厚さが望ましい。厚さが０．２μｍ未満になると、それはもはや十分な耐磨耗性を提供しない。厚さが２μｍよりも大きいと、改善された付着が観測される。被膜の厚さが５μｍよりも大きいと、表面の幾何学的特徴とマーキングがもはや満たされないという恐れがある。そのようにして堆積した被膜は、磨く必要のないような厚さの均一性を有し、高価で外形を変形させる工程の省略を可能にする。さらに、堆積した厚さが十分に小さいので、表面の幾何学的特徴が確かに満たされる。三次元計測機器によって行われた計測によれば、そのようにして堆積した被膜厚さの変化は、０．１μｍのオーダーであることが示された。この厚さの変化は極めて小さく、眼鏡レンズの製造に適している。
【００３２】
この製造方法によって、高品質のインサートを得ることが可能となり、その結果、射出成形によって得られるレンズの品質が決定する。もはや再磨き工程を必要としないこの方法によって、インサートの製造費用を下げることが可能になる。最終的に、これらのインサートの寿命を延ばすことによって、そのような方法で得られる眼鏡レンズの製造費用を下げることも可能になる。
【００３３】
そのようにして、堆積した被膜は、以下の物理化学的特性を有する。保護被膜のビッカース硬さは１０００ＨＶよりも大きく、１２００ＨＶよりも大きいことが望ましい。
【００３４】
使用される材料は、成形材料に対して、低摩擦係数であることを確保することが望ましい。そのようにして、ＤＬＣ保護被膜は、ポリカーボネートの射出成形と両立できることを証明した。保護被膜が化学的に不活性であることも望ましい。
【００３５】
堆積後の表面仕上を、同様に低い粗さによって特徴づけること、例えば二乗平均粗さＲｍｓ＜１０ｎｍによって特徴づけることが望ましい。一般的に、クレーター又は引掻き傷タイプの孤立した欠陥は観測されない。これらの条件のもと、被膜は良好な付着挙動を示す。典型的には、保護被膜の臨界付着力は１５Ｎよりも大きい。その臨界力Ｌｃは、垂直荷重を増加させることでの引掻き試験において、ニュートンで表される力である。引掻き傷に沿って被膜の付着がなくなる。試験はダイヤモンドチップ（半径２００ミクロンのロックウェル圧子、ＣＳＥＭ製ＭＳＴ装置）の下で試験片を動かすことにある。ダイヤモンドチップに加える力が大きくなると、それはだんだんと被膜に沈み、深さの増大した引掻き傷ができる。その基体から被膜の分離が観測される力の値を臨界付着力と呼ぶ。
【００３６】
保護被膜の厚さを選択することで、インサート上に存在するマーキングが引き起こす問題を解決できる。これは累進（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）眼鏡レンズが、例えばレーザーエッチングによってインサート上にネガティブな形状で作り出されるマーキングを必ず有すからである。それぞれのマーキングは約０．９μｍの深さと約１００μｍの幅を有する。これらのマーキングは、それゆえインサート上で、保護被膜の堆積以前に、それらが維持されるという確信をもって堆積するかもしれない。
【国際公開パンフレット】
2004538175.tif 000002
2004538175.tif 000003
2004538175.tif 000004
2004538175.tif 000005
2004538175.tif 000006
2004538175.tif 000007
2004538175.tif 000008
2004538175.tif 000009
2004538175.tif 000010
【国際調査報告】
2004538175.tif 000011
2004538175.tif 000012
2004538175.tif 000013
2004538175.tif 000014
2004538175.tif 000015
2004538175.tif 000016