(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスレンズと非球面成形面を有する成形型の間に紫外線硬化性樹脂組成物を注入し、紫外線を照射することにより非球面樹脂層を形成して複合化レンズを製造する方法において、形成すべき非球面樹脂層の厚いところと薄いところとで、重合収縮の最終段階が同時に行われるように照射光量を制御して、非球面樹脂層の厚いところの重合収縮量と薄いところの重合収縮量の差分だけ、厚いところを先に収縮させてから全体を重合させることを特徴とする複合化レンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスレンズの表面に非球面樹脂層を形成することにより複合化レンズを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスレンズの表面に非球面樹脂層を設けた複合化レンズは、従来から知られているが、成形可能な樹脂層の形状に限界があった。例えば、図２に示したように、ガラスレンズ２の上方に非球面成形面を有する成形型３を設置し、その間の空間に置かれた紫外線硬化性組成物にガラスレンズ２の下方から紫外線を照射することによって製造する方法がある。
【０００３】
この従来の方法の問題点を図３及び図４を参照して以下に説明する。図３及び図４に示した非球面樹脂層の下側は、一般には球面であるが、説明の簡略化のため平面とした。図３に示した非球面樹脂層において、下方から全体に同じ照射強度で紫外線照射を行うと、図３に示すように下側部分１ｄから硬化反応が進行し、非球面樹脂層の最も薄い部分１ｆの重合が完了し、もはや重合収縮が起こらない状態になっても、非球面樹脂層の厚い部分１ｅの重合は進行中である。この状態で非球面樹脂層の厚い部分１ｅの重合がさらに進行し、それに伴って重合収縮が発生しても、最も薄い部分１ｆが成形型の落ち込みを阻止する。そのため、非球面樹脂層の厚い部分１ｅにヒケ（樹脂が成形型から離れて空洞が発生する欠陥）が発生する。
上記のような薄い部分が先に硬化してしまうのを回避するため、薄い部分にマスクを置くなどして周辺部のみに紫外線照射を行うと、図４に示したように非球面樹脂層の周辺部１ｇで先に重合が進行し、重合収縮が完了しているが、層厚の薄い中央部１ｈが未硬化の状態となる。この場合には、周辺部１ｇの樹脂層が硬化収縮に伴う成形型の落ち込みを阻止する現象が起こり、中央部１ｈに欠陥が生じる。
これらはいずれも重合反応中の収縮を制御できなかったために生じる欠陥である。このため、従来は、非球面樹脂層に欠陥が生じやすく、歩留りが極めて悪かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、紫外線硬化型の非球面樹脂層を有する複合化レンズを硬化収縮に起因する欠陥の発生を減少させ、効率よく製造しうる方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非球面樹脂層の厚さに応じて重合収縮を制御することによって上記課題を達成したものである。すなわち、本発明による複合化レンズの製造方法は、ガラスレンズと非球面成形面を有する成形型の間に紫外線硬化性樹脂組成物を注入し、紫外線を照射することにより非球面樹脂層を形成して複合化レンズを製造する方法において、形成すべき非球面樹脂層の厚いところと薄いところとで、重合収縮の最終段階が同時に行われるように照射光量を制御して、非球面樹脂層の厚いところの重合収縮量と薄いところの重合収縮量の差分だけ、厚いところを先に収縮させてから全体を重合させることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、上記のように、形成すべき非球面樹脂層の厚いところに紫外線照射光量を多くし、層厚の薄いところには紫外線照射光量を少なくして反応速度を制御する。この制御により、反応に伴い発生する重合収縮の速度も、形成すべき非球面樹脂層の厚みに応じて制御される。さらに樹脂層全体の、重合収縮の最終段階がほぼ同時に出現するような照射制御を行う。
次に、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。なお、図面には、説明の簡明にするため、非球面樹脂層は実際より著しく極端な形状で示した。
【０００７】
図１は、本発明の方法により照射を行った際の重合反応の進行、したがって重合収縮の進行を説明する非球面樹脂層の説明断面図であり、３層で示してあるが、これは３層構造を有するものではなく、単層の樹脂層を形成する際の重合収縮の進行状態を説明するため便宜上３層で示したものである。さらに、説明の簡略化のため非球面樹脂層の下側は、平面で示したが、一般には、ガラスレンズの球面の上に設けられるので、球面となっている。すなわち、図２に示したガラスレンズ２と成形型３の間で非球面樹脂層が形成される。非球面樹脂層１は、下方から紫外線照射されるため、まず下層部１ａから重合反応が始まり、徐々に部分１ｂ、さらには１ｃへと進行する。
【０００８】
本発明においては、厚さに応じて照射光量を制御することによって、重合収縮率が全体に均一になるように硬化させ、硬化収縮による応力の集中を解消し、図１に示したような非球面樹脂層を効率よく製造することができる。
その方法としては、非球面樹脂層の厚いところの重合収縮量と薄いところの重合収縮量の差分だけ、厚いところを先に収縮させてから全体を重合させる方法、あるいは非球面樹脂層の厚いところの重合収縮速度と薄いところの重合収縮速度に差をつける方法及びこれらの組合せなどがある。
【０００９】
また、さらに具体的には、非球面樹脂層において所望の非球面樹脂層の層厚比とほぼ同等の相対的照射強度分布になるような特性を有する光学部材を用い、これを介して紫外線照射を行うことにより、重合収縮量、重合収縮速度を制御するのが好ましい。
照射強度分布を得るための光学部材としては、フィルター、パワーレンズ、遮光エリアを有する拡散板などが挙げられる。
【００１０】
さらに、紫外線照射は、従来、２００ｍｗ以上の高い照射強度で行われてきたが、このような高い照射強度では重合反応が急速に進行してしまい、制御が困難である。ところが、５０ｍｗ以下の照射強度で紫外線照射を行うと、重合反応の開始時間や反応速度を制御しうることが見いだされた。すなわち、５０ｍｗ以下の低い照射強度では、厚い部分と薄い部分とで照射強度に差を付けると、反応の開始時間や反応速度に大きな差が生じ、結局、重合収縮の制御が可能となる。
本発明において照射強度は、非球面樹脂層の層厚の差や樹脂の種類によっても変動するが、通常、０．１〜５０ｍｗとするのが好ましく、重合収縮の制御のしやすさの点から１．０〜２０ｍｗ以下とするのがより好ましく、１．０〜１０ｍｗ以下とするのが最も好ましい。
【００１１】
本発明の方法においては、上記のように、低い照射強度で重合を行うので、全体的に硬化反応が完了したと認められる状態でも、モノマーが残留していることがありうる。したがって、硬化収縮が終わった後に、照射強度が高めて、例えば、従来採用されている２００ｍｗ以上の強度で照射し、重合を完結させるのが好ましい。この時点では、前段階で行われた硬化反応により、高い照射強度で紫外線照射を行っても、応力集中に起因する欠陥が発生しない状態になっている。
【００１２】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
【００１３】
実施例１
エポキシアクリレート、多官能アクリレート及び光重合開始剤から成る紫外線硬化性組成物（三菱レーヨン株式会社製、商品名ＭＰ２０１）を用いて紫外線照射強度を種々に変えて重合反応の開始及び進行を観察した。その際に測定した紫外線硬化性組成物の電圧（熱電対で測定）の経時変化を図５に示す。反応発熱量は、その時点における反応量と関係することが知られているので、図５に示した結果から低照射強度では反応開始時間の遅れと反応進行の遅れが観察され、その効果は、低照射強度ほど顕著であることが分かる。この実験は、紫外線照射強度分布を測定エリア内で一定としたが、２次元的強度分布を設け、各部分の反応制御を同時に行うことも可能である。
図５に示した曲線のうち、照射強度５．０ｍｗの発熱曲線と１．５ｍｗの発熱曲線の積分値を反応率として求め、図６に示した。図６から分かるように、非球面樹脂層の層厚比に応じて紫外線照射強度を変化させることにより、樹脂層の厚い部分と薄い部分とで、厚みに比例した速度で反応を進行させることができ、それにともっなって収縮も同じ割合で発生させることができ、図３及び図４に示したような極端な応力集中を防ぐことができ、効率よく欠陥のない複合化レンズを成形することができる。
【００１４】
そこで、図７に曲線Ａｓｐで示す非球面樹脂層（直径３４ｍｍ）を形成するため、図８に示したように、ガラスレンズ４の下方に直径３５ｍｍのポリエステル樹脂製の拡散板５の中央に直径１０ｍｍのアルミ箔６を貼り付けたものを設置し、ガラスレンズ４と非球面成形型８の間に上記の紫外線硬化性組成物を注入し、拡散板５を介して光源７から照射強度５ｍｗで照射したところ、図７に「本発明のパターン」と示した照射強度分布曲線を得た。なお、図８において、ガラスレンズ４は、レンズ支持部材９で固定されており、拡散板５により拡散された光のうち、レンズ支持部材９により反射されてレンズに入射する光もあることから、完全な遮光部分を設けたにもかかわらず、図に示すようなながらかな照射強度分布が得られる。
紫外線の強度分布は、紫外線照射光学系や強度分布を持たせるためのフィルターの形態及び周辺治工具の構成などから決まるものであり、強度分布を得る方法に関しても本実施例の構成に限定されるものではない。
上記の拡散板を介して実際に上記紫外線硬化性組成物に５ｍｗの照射強度で紫外線を照射し、硬化反応がほぼ完了した後、２５０ｍｗの照射強度で照射して残留モノマーを重合させたところ、曲線Ａｓｐで示した樹脂層厚を有する非球面樹脂層を形成することができた。なお、図７中、従来パターンは、光源からの光を何も介さず直接照射した場合のパターンである。
【００１５】
図面及び前記説明には、周辺部が厚く、中央部が薄い非球面樹脂層を形成する場合について説明したが、本発明は、この形状に限定されるものではなく、周辺部が薄く、中心部が厚い非球面樹脂層など、他の形状にも適用しうるものである。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、非球面樹脂層を形成する際の重合収縮を層厚に応じて進行させることができるため、重合収縮による部分的応力の集中を防止することができ、応力集中に起因する歪などの欠陥の発生が少ない。また、重合収縮の制御を照射光量によって容易に行うことができ、非球面樹脂層を有する複合化レンズを効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法により照射を行った際の重合反応の進行状態、したがって重合収縮の進行状態を説明する非球面樹脂層の説明断面図である。
【図２】非球面樹脂層を形成するための成形型の断面図である。
【図３】従来法による非球面樹脂層の形成状態の説明図である。
【図４】従来法による非球面樹脂層の形成状態の説明図である。
【図５】本発明の実施例で測定した若干の紫外線照射強度における紫外線硬化性組成物の反応熱の経時変化を示す図である。
【図６】図５に示した照射強度５．０ｍｗの曲線と１．５ｍｗの曲線の積分値を反応率を示すグラフである。
【図７】実施例における目的の非球面樹脂層と実施例で生じた照射強度分布を示すグラフである。
【図８】本発明の複合化レンズの製造方法の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  非球面樹脂層
２  ガラスレンズ
３  成形型
４  ガラスレンズ
５  拡散板
６  アルミ箔
７  光源
８  非球面成形型
９  レンズ支持部材
【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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