(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ原料を硬化しレンズ生地を得る工程と、
前記レンズ生地を研削または切削により加工する工程とを有し、
更に、前記研削または切削により加工された前記レンズ生地表面の微細な凹凸の高さを衝突エネルギーにより平滑化し、その後、前記レンズ生地表面へコーティング膜を形成する工程を有することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
【請求項２】
前記衝突エネルギー源が、レーザであることを特徴とする請求項１記載のプラスチックレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックレンズの製造方法に関する。更に詳しくは、プラスチックレンズの表面に存在する微細な凹凸をレーザ光線などの衝突エネルギーにより除去するか、もしくはコーティング膜を形成することを特徴とする表面平滑方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品の表面には、大小の差こそあれ微細な凹凸、いわゆる表面粗さが存在する。特に、切削や研削により加工を行った場合、微細な凹凸は表面全体に作られる。この微細な凹凸を除去するためには、研磨する方法が一般的に知られている。例えば、プラスチックレンズなどは、これまでの球面のレンズに加え、高精度研削加工技術や超精密切削加工技術の進歩により、加工が困難であった非球面の形状を有するレンズも一般的に製造されるようになってきたため、高度な切削・研削、研磨技術を実施している。プラスチックレンズの中でも、眼鏡レンズの製造工程において、このような切削・研削を行い、研磨することが多いため、以降眼鏡レンズを例に挙げて説明していく。
【０００３】
プラスチック眼鏡レンズの製造方法としては、まず、２枚のガラスモールドを向き合わせて、粘着テープ等で組み合わせ、キャビティを形成させる。このキャビティ内に、レンズ原料を注入し、熱もしくは光で硬化させる。硬化後、ガラスモールドを剥離し、レンズ生地が完成する。レンズ生地には、この成形の時点で凸面および凹面共にガラスモールド面の転写によって光学的に仕上げられ、所望の度数にあわせて成形されるフィニッシュレンズと凸面のみフィニッシュレンズと同様に光学的に仕上げられ、後に受注等の所望の度数に合わせて凹面側を研磨加工するセミフィニッシュレンズがある。セミフィニッシュレンズは、必要な凹面加工に合わせて、カーブジェネレータもしくはＮＣ制御されたバイト等によって研削もしくは切削される。この研削・切削された面を、研磨剤および研磨布を介在させた研磨皿や柔軟性を有する研磨工具等を用いて研磨加工し、鏡面化させ光学的に仕上げられる。
【０００４】
その後、フィニッシュレンズも研磨されたセミフィニッシュレンズも、研磨工程などで付着した汚れを洗浄し、検査を行い、さらに、染色工程、ハードコート処理工程、反射防止膜成膜工程などを行って完成品として出荷される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したプラスチック眼鏡レンズの研磨方法には、いくつかの問題がある。まず、研磨皿を用いる研磨方法では、研磨皿の持つ面精度をレンズ凹面側に転写させて、度数精度を得る。眼鏡レンズに要求される度数は、何千種類にもおよび研磨皿が研磨で形成するカーブの形状の数だけ必要であり、その数は膨大である。このため、研磨皿の作製、保管および管理が製造コストを上昇させる原因にもなっている。さらに、工程上同じ度数のレンズを連続で流動することはなく、レンズの度数に合わせて取り替える作業も面倒である。また、この研磨方法では、球面レンズもしくは円柱レンズ(いわゆる乱視用眼鏡レンズ)しか加工できない。
【０００６】
一方、柔軟性を有する研磨工具で研磨する場合は、レンズを切削して形成した曲面に研磨工具を倣わせるために圧力を加えて研磨する。プラスチック素材は一般的に柔らかく、加工時の圧力によってレンズが変形してしまう。その状態で研磨を行うため、加工面の形状精度を維持し難いという問題がある。また、局所的に盛り上がりやへこみ部分を持つ曲面やカーブのきつい球面の中心部と外周部では、研磨治具のあたり方がむらになる。このため、形状精度に影響を与え、さらに「だれ」と呼ばれる外観不良も発生する。
【０００７】
また、摺動や回転を繰り返しかつランダムに行うことにより全体を均一に鏡面化する必要があるため、加工時間がかかるという難点もある。さらに、研磨の工程では、研磨剤や研磨パッドを介在させて研磨を行うため、廃水処理や廃棄物処理にもコストが多くかかってしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、プラスチックレンズの表面の凹凸を除去もしくは被覆によって平滑にする方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、レーザ光線のようなエネルギーを用いて、プラスチックレンズの表面の微細な凹凸を除去し平滑化することを知見した。また、コーティング膜を形成して、プラスチックレンズ表面の微細な凹凸を被覆し、平滑化することも知見した。さらに、両方法を組み合わせ、衝突エネルギーによって表面の微細な凹凸を除去した後に、コーティング膜を形成して表面を平滑化することを知見した。
【００１０】
従って、請求項１記載の発明は、レンズ原料を硬化しレンズ生地を得る工程と、前記レンズ生地を研削または切削により加工する工程とを有し、更に、前記研削または切削により加工された前記レンズ生地表面の微細な凹凸の高さを衝突エネルギーにより平滑化し、その後、前記レンズ生地表面へコーティング膜を形成する工程を有することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法を提供する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記衝突エネルギー源が、レーザであることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は、下記の実施の形態に制限されるものではない。
【００２２】
本発明による方法では、物品の表面を研削等することによって生じた微細な凹凸を無理な力を加えずに、レーザ光線のような衝突エネルギーを用い、鏡面化もしくは平滑化する事が可能となる。物品としては、金属、ガラス、セラミック、プラスチックなどがあげられる。
【００２３】
前述のプラスチックレンズの製造工程を例に挙げて説明する。本発明による方法では、プラスチックレンズの研磨を行う時のように、加工時にレンズが変形するほど無理な力がかからないため、研削または切削で創成した曲面を精度良く、安定的に平滑化し、光学的に仕上げることが可能となる。さらに、研磨むらもないため形状精度が安定し、「だれ」といった外観不良も発生しないため、外観品質も安定する。
【００２４】
また、研磨皿を持つことも無く、研磨皿を取りかえる段取り時間も生じない。工程はいたって簡単で、レーザ光線等の衝突エネルギーで、レンズ表面の微細な凹凸を除去するか、コーティング膜を形成することで工程は終了するため、加工時間もかからず、コストも大幅に削減できる。さらに、研磨剤・研磨布等の廃棄物も発生しない。
【００２５】
また、衝突エネルギーを与えるものとしては、レーザ光線、ウオータージェット、ウエットブラスト、サンドブラスト、ＣＯ２ブラスト等が挙げられる。
【００２６】
レーザ装置としては、エキシマ、炭酸ガス、ヘリウムネオン等を使用するガスレーザ装置、液体レーザ装置、ＹＡＧやルビー等を使用した固体レーザ装置、半導体レーザ装置等があげられる。
【００２７】
レーザのエネルギーが物品に吸収される時の熱エネルギーによる物品表面の熱溶解が起こり、表面の微細な凹凸が除去され、平滑化できる。また、一部のレーザでは、物品表面に吸収されたエネルギーが、化学的結合を切断し、分解除去すること(アブレーションという)によって物品表面の微細な凹凸を平滑にすることができる。表面の微細な凹凸の平滑化は、レンズ素材の違いや表面加熱もしくはアブレーションの程度で決定付けられる。表面加熱もしくはアブレーションの程度は、照射領域のエネルギーのレベルや照射時間、集光した光線の焦点の合い具合によって制御される。
【００２８】
他の衝突エネルギー源としてあげられるウエットブラスト、サンドブラストやウオータージェット等では、砥粒や水等の衝突により物品表面を剥ぎ取り表面の凹凸を平滑化することができる。ウオータージェットにおいては、吐出圧、ノズル形状、水温等の条件は、物品の材質、微細な凹凸の高さによって決定される。ウエットブラスト、サンドブラスト、ＣＯ２ブラスト等においては、吹き付ける圧、砥粒の種類、ノズル形状等の条件は、物品の材質、微細な凹凸の高さ等によって最適条件を決定する必要がある。
【００２９】
一方、物品表面の微細な凹凸に、浸漬法やスピン法、スプレー法、ディスペンサー法等の方法でコーティング膜を形成することによって、平滑表面を得ることが可能である。このコーティング膜の形成に使用するコーティング剤には、アクリル系、エポキシ系及びエン−チオール系等の紫外線硬化タイプのコーティング剤や特定の複合酸化物微粒子、シラン化合物、ジシラン化合物およびエポキシ化合物等を主成分とする熱硬化性コーティング剤等が考えられる。コーティング剤の塗布では、表面の微細な凹凸の高さよりも厚くコーティング膜を形成することによって凹部を埋めることで、表面が平滑化することができる。
【００３０】
さらには、レンズ表面の微細な凹凸を除去できることから、製造工程中に発生する、不用意に当ててしまったようなレンズ表面のキズも消去できるため、これまで不良になっていたレンズも、良品として再生可能となり、製造歩留まりが向上する。
【００３１】
さらに、コーティング膜または衝突エネルギーの一方のみで平滑表面が得られないほど凹凸が大きい場合には、先に衝突エネルギーにより凹凸を小さくした面にコーティング膜を形成することによって、平滑化が可能となる。
【００３２】
［実施例１］
本発明の実施例を図面を参照にして説明する。
【００３３】
図１において、レーザ光線１が集光レンズを介して、物品２に照射される。ただし、必ずしも焦点が物品表面に合わなくてもかまわない。図２のように物品表面付近９では、物品切削表面１１の大きい凹凸が、レーザ光線１によって、平滑化されレーザ処理後表面１２のような凹凸の小さいもしくは無い状態が得られる。平滑化とは、凹凸高さ（Ｒｍａｘ）が５μｍ以下になること、さらに好ましくは、０．３μｍ以下になることを言う。プラスチックレンズのような物品では、光学的に仕上げられた表面を言う。
【００３４】
図３のように物品２を加工台７に設置し、ＮＣ制御装置６によって加工点をレーザ光線１の照射ポイントに合わせ、レーザ光線１が物品２の表面に照射する条件を常に均一にすることができる。
【００３５】
図４においては、切削表面もしくはレーザ処理後表面１３にコーティング剤８を塗布することによって、滑らかなコーティング膜表面１０が得られ、光学的性能を得ることができる。
【００３６】
［実施例２］
実際のプラスチック眼鏡レンズを例に挙げて説明する。
【００３７】
チオウレタン系のプラスチックレンズのセミフィニッシュレンズをカーブジェネレーターによって研削を行った。この時の研削痕の凹凸の高さは、Ｒｍａｘで８μｍ（フォーム・タリサーフにて測定した結果）であった。
【００３８】
この研削痕の凹凸に、次の条件でレーザ光線を照射した。
【００３９】
・レーザ種類      ：エキシマレーザ（ＫｒＦガスレーザ）
・レーザエネルギー：３．０Ｊ/ｃｍ２
・ショット回数    ：１０ショット
・ショット範囲    ：３ｍｍ×３ｍｍ／１ショット
・処理時間        ：５分
上記条件で処理したレンズは、微細の凹凸のあった表面が平滑化され、光学的に仕上げられた表面となった。
【００４０】
［実施例３］
実施例２と同様に研削したレンズについて、次の条件でエン−チオール系のＵＶ硬化型コーティング剤でコーティングを行った。
【００４１】
・コーティング方法：スピンコーティング
・回転数          ：８００ｒｐｍ
・ＵＶ照射条件    ：８０Ｗ／ｃｍ２，２０秒
・膜厚            ：１０μｍ
上記条件でコーティング膜を形成した結果、表面の凹凸が埋まり、平滑化され、光学的に仕上げられた表面となった。
【００４２】
［実施例４］
実施例２と同様のレンズをカーブジェネレーターによって研削したところ、表面の凹凸の高さは、Ｒｍａｘで１３μｍあった。カーブジェネレーターのダイヤモンドホイールの使用条件によって、凹凸高さが変化している。実施例２の条件で、レーザ光線を照射したが、凹凸高さが、２μｍになったものの光学的には仕上げられなかったため、実施例３の条件で、コーティングを行ったところ、膜厚３μｍで表面の凹凸が埋まり、平滑化され、光学的に仕上げられた表面となった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、研削、切削によって得られたレンズの曲面もしくは自由曲面を研磨工程を行うこと無く、光学的性能が良好なプラスチックレンズを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  レーザ光線による加工の概要図である。
【図２】  物品の切削跡をレーザーにて加工している状態を表わす図である。
【図３】  レーザ光線のＮＣ制御の構成を表す図である。
【図４】  物品の切削跡にコーティングを施した状態を表わした図である。
【符号の説明】
１  レーザ光線
２  物品
３  集光レンズ
４  反射ミラー
５  レーザ発振器
６  ＮＣ制御装置
７  加工台
８  コーティング膜
９  物品表面付近
１０  コーティング膜表面
１１  切削表面
１２  レーザ処理後表面
１３  切削表面もしくはレーザ処理後表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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