(57)【要約】【課題】紫外線照射を断続的に行うことによりフィニッシュレンズからなる基材の温度上昇を抑えながら、十分な硬度を有するフォトクロミック膜を形成できるフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を提供する。【解決手段】眼鏡レンズ用基材の凸面に紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含むコーティング液の層を形成するコーティング液層形成ステップＳ１を有する。コーティング液の層を予め定めた温度範囲内の温度に加熱する予備加熱ステップＳ２を有する。基材の温度が前記温度範囲内に入る状態が保たれるように前記コーティング液の層に紫外線を予め定めた成膜時間だけ断続的に照射してフォトクロミック膜を形成する膜硬化ステップＳ３を有する。前記温度範囲を、基材が変形する温度より低くかつフォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の範囲とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるマイナスレンズである眼鏡レンズ用基材の凸面に紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含むコーティング液の層を形成するコーティング液層形成ステップと、
前記コーティング液の層を予め定めた温度範囲内の温度に加熱する予備加熱ステップと、
前記基材の温度が前記温度範囲内に入る状態が保たれるように前記コーティング液の層に紫外線を予め定めた成膜時間だけ断続的に照射してフォトクロミック膜を形成する膜硬化ステップとを有し、
前記温度範囲は、前記基材が変形する温度より低くかつフォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の範囲であることを特徴とするフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法において、前記基材が変形する温度を８０℃に設定するとともに、前記フォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度を４５℃より高く設定することを特徴とするフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法において、前記膜硬化ステップで紫外線を断続的に照射するときは、予め定めた単位照射時間の間に紫外線ランプからパルス光を一定間隔で周期的に発生させる照射状態と、予め定めた非照射時間の間だけ前記紫外線ランプを消灯させる非照射状態とが交互に切り替えられることを特徴とするフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法において、前記予備加熱ステップの熱源は、前記照射状態を連続させることにより生じる熱であることを特徴とするフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載のフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を実施するためのフォトクロミック眼鏡レンズ製造装置であって、
外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるマイナスレンズである眼鏡レンズ用基材の凸面に紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含むコーティング液を塗布する塗布部と、
紫外線ランプによって前記コーティング液に紫外線を照射する成膜部と、
前記成膜部の動作と前記基材の温度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基材が変形する温度より低くかつフォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の温度範囲に前記フォトクロミック膜を昇温させる温度制御と、
前記基材の温度が前記温度範囲に入る状態を保つように前記紫外線ランプを断続的に照射状態としてフォトクロミック膜を形成する照射量制御とを実施するものであることを特徴とするフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトクロミック眼鏡レンズの製造方法およびこの方法を実施する際に使用するフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡レンズとしては、有機フォトクロミック染料からなるフォトクロミック膜を有するフォトクロミック眼鏡レンズがある。
前記フォトクロミック膜は、硬化時に加熱されると収縮し易いものである。このため、従来、フォトクロミック膜は、最小肉厚が相対的に厚い、いわゆるセミ材と呼称される基材に形成されることが多い。
【０００３】
ところで、眼鏡レンズとしては、いわゆるフィニッシュレンズと呼称されるものがある。フィニッシュレンズは、所定の度数となるように凸面と凹面とが予め仕上げられたもので、大量生産が可能なものである。このようなフィニッシュレンズからなる基材にフォトクロミック膜を形成することができれば、フォトクロミック眼鏡レンズの価格を下げることが可能になる。
【０００４】
このようなフィニッシュレンズからなる基材の厚みは、前記セミ材と較べて薄く形成されている。このような基材の凸面に前記フォトクロミック膜を設けると、特にマイナスレンズにおいては相対的に薄い中央部の温度が過度に上昇し、基材の中央部が変形することがある。前記マイナスレンズは、外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるように形成されたレンズである。
前記変形は、温度上昇により基材の温度が荷重たわみ温度より高くなると、硬度が低下した基材にフォトクロミック膜の収縮に伴う応力が作用することによって起こると考えられる。
【０００５】
前記基材の温度上昇を防ぐためには、特許文献１に記載されているように、紫外線を断続的に照射することが考えられる。
特許文献１に開示されている方法は、レンズの表面の温度が１００℃以下になるように紫外線照射と照射の停止とを繰り返すことによって実施する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法に基づいて、基材の温度が約４５℃まで上昇するように紫外線を１５秒間照射する動作と、その後に照射を停止させて基材の温度を室温まで戻すという動作とを繰り返し行ったところ、フォトクロミック膜を十分に硬化させることはできなかった。なお、このときに紫外線の照射に用いた紫外線照射装置は、９０秒の紫外線照射で基材の温度が８０℃まで上昇するもので、フォトクロミック膜を形成するために一般的に使用されているものである。
【０００８】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、紫外線照射を断続的に行うことによりフィニッシュレンズからなる基材の温度上昇を抑えながら、十分な硬度を有するフォトクロミック膜を形成できるフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を提供することを第１の目的とする。また、上記フォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を正しく実施できるフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法は、外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるマイナスレンズである眼鏡レンズ用基材の凸面に紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含むコーティング液の層を形成するコーティング液層形成ステップと、前記コーティング液の層を予め定めた温度範囲内の温度に加熱する予備加熱ステップと、前記基材の温度が前記温度範囲内に入る状態が保たれるように前記コーティング液の層に紫外線を予め定めた成膜時間だけ断続的に照射してフォトクロミック膜を形成する膜硬化ステップとを有し、前記温度範囲を、前記基材が変形する温度より低くかつフォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の範囲として実施する。
【００１０】
本発明は、前記発明において、前記基材が変形する温度を８０℃に設定するとともに、前記フォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度を４５℃より高く設定することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記発明において、前記膜硬化ステップで紫外線を断続的に照射するときは、予め定めた単位照射時間の間に紫外線ランプからパルス光を一定間隔で周期的に発生させる照射状態と、予め定めた非照射時間の間だけ前記紫外線ランプを消灯させる非照射状態とが交互に切り替えられることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記発明において、前記予備加熱ステップの熱源は、前記照射状態を連続させることにより生じる熱であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズ製造装置は、前記発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を実施するためのものであって、外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるマイナスレンズである眼鏡レンズ用基材の凸面に紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含むコーティング液を塗布する塗布部と、紫外線ランプによって前記コーティング液に紫外線を照射する成膜部と、前記成膜部の動作と前記基材の温度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基材が変形する温度より低くかつフォトクロミック膜の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の温度範囲に前記フォトクロミック膜を昇温させる温度制御と、前記基材の温度が前記温度範囲に入る状態を保つように前記紫外線ランプを断続的に照射状態としてフォトクロミック膜を形成する照射量制御とを実施するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
フォトクロミック膜は、低温時に発色濃度が増加するという温度依存性があることが知られている。このため、低温状態でフォトクロミック膜に紫外線が照射されると、紫外線の照射によりフォトクロミック染料が発色して透過率が低くなり、フォトクロミック膜の重合反応が十分に行われなくなることが考えられる。
【００１５】
本発明は、このようなフォトクロミック膜の温度依存性が硬度不足の原因になっていることを見出してなされたものである。
本発明によれば、膜硬化ステップ中の基材の温度は、フォトクロミック膜の重合反応が十分に行われる温度に保たれる。
したがって、紫外線照射を断続的に行うことによりフィニッシュレンズからなる基材の温度上昇を抑えながら、十分な硬度を有するフォトクロミック膜を形成可能なフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置の構成を示すブロック図である。
【図３】基材の表面温度と変形との関係を示すグラフである。
【図４】フォトクロミック膜の温度と透過率との関係を示すグラフである。
【図５】照射状態にある紫外線照射装置の動作を示すタイムチャートである。
【図６】予備加熱ステップにおける紫外線照射装置の動作を示すタイムチャートである。
【図７】膜硬化ステップにおける紫外線照射装置の動作を示すタイムチャートである。
【図８】紫外線の照射時間と基材表面の温度との関係を示すグラフである。
【図９】基材の表面温度と１／２半減期との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法およびフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置の一実施の形態を図１〜図９によって詳細に説明する。
本発明に係るフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法は、図１のフローチャートに示すように実施される。すなわち、先ず、コーティング液層形成ステップＳ１が実施される。
【００１８】
コーティング液層形成ステップＳ１は、図２に示すフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置１の塗布部２によって実施される。塗布部２は、フォトクロミック眼鏡レンズとなる基材３を支持する回転装置４と塗布ノズル５とを有する成膜装置６によって構成されている。
前記基材３は、外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるマイナスレンズであって、いわゆるフィニッシュレンズと呼称されるものである。この基材３の凸面３ａと凹面３ｂとは、所定の度数となるように予め仕上げられている。
【００１９】
前記回転装置４は、基材３の凹面３ｂを吸着する吸着パッド７を基材３とともに高速で回転させるものである。吸着パッド７は、上下方向の軸線を中心として回転させられる。
前記塗布ノズル５は、基材３の凸面３ａの上方に位置しており、コーティング液８を吐出するものである。コーティング液８は、紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含む溶液である。このコーティング液８は、塗布ノズル５から基材３上に塗布される。高速で回転している基材３に塗布されたコーティング液８は、遠心力で基材３上を拡がり、基材３の凸面３ａの全域に層状に塗布される。
【００２０】
このようにコーティング液８が基材３上に塗布されることによって、コーティング液層形成ステップＳ１が終了する。
コーティング液層形成ステップＳ１が終了した後、予備加熱ステップＳ２（図１参照）が実施される。
予備加熱ステップＳ２においては、前記基材３に塗布された前記コーティング液８の層８ａが予め定めた温度範囲内の温度に加熱される。
【００２１】
この加熱を行うときの熱源は、詳細は後述するが、図２に示すフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置１の成膜部１１に装備されている紫外線照射装置１２を用いることができる。なお、予備加熱ステップＳ２は、前記成膜部１１に予備加熱用の加熱装置１３を設けて行うことも可能である。成膜部１１は、前記コーティング液８の層８ａを硬化させてフォトクロミック膜１４を形成するためのものである。
【００２２】
前記温度範囲は、前記基材３の基材たわみ温度より低くかつフォトクロミック膜１４（前記コーティング液８の層８ａ）の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の範囲である。ここで、前記温度範囲について説明する。
一般的な眼鏡レンズは、約８０℃を越えると変形し易くなることが判った。前記変形は、特にポリチオウレタンやポリジスルフィドを材料として使用した屈折率が１．６０以上のプラスチックレンズに起こり易い。この理由は、ポリチオウレタンやポリジスルフィドを材料として使用した屈折率が１．６０以上のプラスチックレンズは、荷重たわみ温度が低めであるためである。ポリチオウレタンを材料とする基材のレンズ表面温度とレンズの曲率半径との関係は、図３に示すグラフのようになる。図３の横軸は、フォトクロミック膜が形成されてから１５秒経過したときの基材表面の温度の平均値を示す。図３の縦軸は、基材３の凸面３ａの曲率半径の最大値と最小値との差（P to V）である。この縦軸の値が大きくなればなるほど変形量が大きいことを意味する。このため、この実施の形態においては、基材３が変形する温度を８０℃に設定した。
【００２３】
また、フォトクロミック膜１４は、低温時に発色濃度が増加するという温度依存性があることが知られている。フォトクロミック膜１４が２５℃のときの透過率Ａは、図４に示すように、７０℃のときの透過率Ｂの約１／２になる。図４は、ポリチオウレタンを材料とする基材の温度と、フォトクロミック膜を硬化させるために用いる波長の紫外線の透過率との関係を示すグラフである。
前記温度７０℃は、セミフィニッシュレンズにフォトクロミック膜１４が正しく形成されるときの平均的な基材３の温度である。セミフィニッシュレンズとは、凹面に加工が施される以前の相対的に厚く形成された基材３である。図４から判るように、７０℃のときの透過率に近い透過率が得られる最低温度は約４５℃である。このため、この実施の形態においては、フォトクロミック膜１４が硬化するために最低限必要な温度を４５℃とした。すなわち、前記温度範囲は、８０℃より低くかつ４５℃以上となる。
【００２４】
図２に示すフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置１は、前記塗布部２と、前記成膜部１１と、これらの塗布部２と成膜部１１の動作を制御するための制御部１５とを備えている。
前記成膜部１１は、前記基材３を支持する支持台１６と、この支持台１６上の基材３（コーティング液８の層８ａ）に紫外線を照射するための紫外線ランプ１７とを有する紫外線照射装置１２によって構成されている。この実施の形態による紫外線照射装置１２は、紫外線ランプ１７からパルス光を一定間隔で周期的に発生させることができるものである。紫外線ランプ１７が紫外線を照射する照射状態においては、図５に示すように、例えば１秒の間にパルスＰ（パルス光）が１０回生じるような周期で発光と消灯とが交互に繰り返される。
【００２５】
前記制御部１５は、図２に示すように、塗布制御と、温度制御および照射量制御とを行うものである。塗布制御とは、上述した塗布部２による基材３の回転時期、回転速度、コーティング液８の塗布量などを制御することである。
前記温度制御とは、前記予備加熱ステップＳ２と、後述する膜硬化ステップＳ３（図１参照）とにおいて基材３の温度を前記温度範囲内の温度に制御することである。
【００２６】
予備加熱ステップＳ２の熱源として前記紫外線照射装置１２を使用する場合は、基材３の温度が前記温度範囲内の温度となるように、制御部１５が紫外線ランプ１７を連続的に照射状態とする。この場合の予備加熱ステップＳ２の熱源は、前記照射状態を連続させることにより生じる熱である。この場合、紫外線ランプ１７は、図６に示すように、基材３の温度が予め定めた温度または照射時間Ｔ１に達するまで連続的に照射状態になる。この予め定めた温度は、例えば４５℃とすることができる。
予備加熱ステップＳ２の熱源として成膜部１１の加熱装置１３を使用する場合は、基材３の温度が前記温度範囲に入るように制御部１５が加熱装置１３を動作させる。
【００２７】
前記照射量制御とは、後述する膜硬化ステップＳ３において、基材３の温度が前記温度範囲に入るように紫外線照射装置１２の動作を制御することである。
膜硬化ステップＳ３においては、前記基材３の温度が前記温度範囲内に入る状態が保たれるように前記コーティング液８の層８ａに紫外線が照射され、フォトクロミック膜１４が形成される。上述した制御部１５による照射量制御は、紫外線を予め定めた成膜時間だけ断続的にコーティング液８の層８ａに照射することによって行われる。この膜硬化ステップＳ３で紫外線を断続的に照射するときは、図７に示すように、照射状態と、非照射状態とが交互に切り替えられる。
【００２８】
照射状態においては、予め定めた単位照射時間Ｔ２の間に紫外線ランプ１７からパルス光が一定間隔で周期的に発生する。
非照射状態においては、予め定めた非照射時間Ｔ３の間だけ前記紫外線ランプ１７が消灯する。
このように紫外線ランプ１７を断続的に照射状態とすると、基材３が過度に加熱されることがなくなり、予備加熱ステップＳ２を経た後の基材３の温度が徐々に上昇するようになる。
【００２９】
紫外線照射装置１２を熱源として予備加熱ステップＳ２を実施した後に膜硬化ステップＳ３を実施すると、ポリチオウレタンを材料とする基材の温度は図８に示すように変化する。図８中には、予備加熱ステップＳ２の後に膜硬化ステップＳ３を実施することなく紫外線ランプ１７の照射状態が連続する場合（Ａ）と、予備加熱ステップＳ２の開始から紫外線を断続的に照射状態とした場合（Ｂ）と、予備加熱ステップＳ２を３０秒間実施した後に膜硬化ステップＳ３を実施した場合（Ｃ）と、予備加熱ステップＳ２を４５秒間実施した後に膜硬化ステップＳ３を実施した場合（Ｄ）と、予備加熱ステップＳ２を６０秒間実施した後に膜硬化ステップＳ３を実施した場合（Ｅ）と、予備加熱ステップＳ２を９０秒間実施した後に膜硬化ステップＳ３を実施した場合（Ｆ）とが描いてある。
【００３０】
膜硬化ステップＳ３は、図８に示すように、予備加熱ステップＳ２の開始から長くても２７０秒経過したときに終了させることができる。このように膜硬化ステップＳ３を実施することにより、基材３の表面の温度が５０℃〜７０℃となり、フォトクロミック膜１４の硬化が完了する。
【００３１】
上述したように膜硬化ステップＳ３を実施したところ、図９に示すように、基材３の温度が約５５〜約６６℃の範囲に入る場合に、１／２半減期が特に良好なフォトクロミック膜１４を形成することができた。図９のデータを得るにあたって使用した基材３の材料はポリチオウレタンである。
１／２半減期は、着色したフォトクロミック膜１４の色が消失する時間である。セミフィニッシュレンズに設けられたフォトクロミック膜１４の１／２半減期は約１０５（sec)に設定している。上述した（Ｃ）〜（Ｆ）のいずれの場合であっても、基材３の温度が約５５℃以上であれば、特に良好な特性、すなわちセミフィニッシュレンズのフォトクロミック膜に近い特性を有するフォトクロミック膜１４をフィニッシュレンズに形成することができる。１／２半減期は、フォトクロミック膜１４の硬度の指標となる数値である。このため、１／２半減期が良好であることは、フォトクロミック膜１４の硬度が十分に高いことを意味する。
【００３２】
したがって、この実施の形態によれば、紫外線照射を断続的に行うことによりフィニッシュレンズからなる基材３の温度上昇を抑えながら、十分な硬度を有するフォトクロミック膜１４を形成可能なフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を提供することができる。
【００３３】
この実施の形態においては、基材３の変形する温度が８０℃に設定されているとともに、フォトクロミック膜１４の硬化が完了するために最低限必要な温度が４５℃より高く設定されている。このため、この実施の形態によれば、基材３の変形を確実に防ぐことができるとともに、十分に硬化したフォトクロミック膜１４を形成することができる。
【００３４】
この実施の形態において、前記膜硬化ステップＳ３で紫外線を断続的に照射するときは、予め定めた単位照射時間の間に紫外線ランプ１７からパルス光を一定間隔で周期的に発生させる照射状態と、予め定めた非照射時間の間だけ前記紫外線ランプ１７を消灯させる非照射状態とが交互に切り替えられる。
このため、紫外線が連続的に照射される方法に較べて紫外線照射中の基材３の温度上昇を抑えることができる。したがって、この実施の形態によれば、基材３の温度管理を簡単に行うことができるから、より一層品質が高いフォトクロミック眼鏡レンズを製造することができる。
【００３５】
この実施の形態において、前記予備加熱ステップＳ２の熱源は、前記照射状態を連続させることにより生じる熱である。このため、専ら予備加熱ステップＳ２の熱源となる加熱装置１３は不要である。したがって、この実施の形態によれば、製造コストを低く抑えながら、高品質なフォトクロミック眼鏡レンズを製造することができる。
【００３６】
この実施の形態によるフォトクロミック眼鏡レンズ製造装置１は、塗布部２と、成膜部１１と、制御部１５とを備えている。塗布部２は、外周側から中央に向けて次第に厚みが薄くなるマイナスレンズである眼鏡レンズ用基材３の凸面３ａに紫外線硬化型のフォトクロミック材料を含むコーティング液８を塗布するものである。
前記成膜部１１は、紫外線ランプ１７によって前記コーティング液８に紫外線を照射するものである。前記制御部１５は、前記成膜部１１の動作と前記基材３の温度を制御し、温度制御と照射量制御とを実施する。温度制御が実施されることにより、前記基材３が変形する温度より低くかつフォトクロミック膜１４の硬化が完了するために最低限必要な温度以上の温度範囲に前記フォトクロミック膜１４が昇温する。前記照射量制御が実施されることにより、前記基材３の温度が前記温度範囲に入る状態を保つように前記紫外線ランプ１７が断続的に照射状態になってフォトクロミック膜１４が形成される。
このため、この実施の形態によれば、基材３の温度と紫外線照射量とを制御部１５によってそれぞれ制御できるから、上述したフォトクロミック眼鏡レンズの製造方法を正しく実施可能なフォトクロミック眼鏡レンズ用製造装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…フォトクロミック眼鏡レンズ製造装置、２…塗布部、３…眼鏡レンズ用基材、３ａ…凸面、８…コーティング液、１１…成膜部、１４…フォトクロミック膜、１５…制御部、１７…紫外線ランプ、Ｓ１…コーティング液層形成ステップ、Ｓ２…予備加熱ステップ、Ｓ３…膜硬化ステップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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