JPH03249601A - 保護膜付き光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐候性、防汚性あるいは防曇性に優れた光学素
子及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

光学素子は、使用環境によっては素子表面に水蒸気によ
る曇りが発生したり、塵埃が付着し、そのため光学素子
表面に微小な傷が発生する。そして、その結果として光
学特性が劣化することがある。そこで、光学素子表面に
保護膜を形成することにより、上記問題の発生を防ぐ必
要がある。また、プラスチック材料は成型性に優れるた
め光学素子の材料としてよく用いられる。しかし、プラ
スチック材料は一般的にガラス材料に比べて耐候性が劣
るため、プラスチック製光学素子表面にも耐候性を確保
するため保護膜を形成する必要がある。このように光学
素子は耐候性、防曇性等の緒特性を改善するために素子
表面に保護膜を形成することが必要となる。

本発明に関連する公知例として、特開昭５５−２８０２
３号、特開昭５６−２５７０１号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

保護膜材料としては、従来ビニールポリマーメラミン系
樹脂あるいはシリコン系樹脂などの樹脂材料が多く用い
られている。また保護膜の形成方法としては、塗布乾燥
法がよく用いられるが、光学素子表面は面荒さが非常に
良いため、保護膜が剥離しやすいという問題がある。そ
こで、光学素子表面に深さ０．５μｍ以上の溝を環状に
形成し、保護膜と光学素子表面の付着性を向上させる方
法が考案されている（例えば、特開昭５５−２８０２３
号参照）。しかし、この方法は、高度な滑面に仕上げた
光学面をわざわざ荒すことになり、不合理である。また
、プラスチック材料を用いた光学素子の場合は、素子の
耐候性を向上させるため、架橋硬化樹脂を塗布する方法
がよく採られる。しかし、この方法では、保護膜厚のコ
ントロールが難しい。そこで、真空蒸着法により保護膜
厚をコントロールしながら、シリコーン保護膜を形成す
る方法が考案されている（例えば、特開昭５６−２５７
０１号参照）、シかし、この方法は、量産性が悪いとい
う問題がある。本発明の目的は、上記問題詭 点に鑑み耐候性、防曇性等の緒特性に優れた光学素子及
びその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、光学素子表面にフッ素系液体潤滑剤を塗布
し、表面改質を行なうことを特徴とする。

本発明の光学素子は、表面にフッ素系潤滑剤からなる保
護層が形成されるため、表面エネルギーが低くなり撥水
性、撥油性が向上する。フッ素系潤滑剤はガラスやプラ
スチック表面に化学吸着するため、光学素子の表面粗さ
を損なうことなく、保護膜と光学素子の接着性を向上さ
せることができる。保護膜と光学素子との接着性をさら
に向上させるためには、あらかじめ光学素子をシランカ
ップリング剤等で表面処理を行ない、その後、フッ素系
潤滑剤を塗布すればよい、また、保護膜厚はフッ素系潤
滑剤の濃度を変えることにより、任意に変えることが可
能である。フッ素系潤滑剤の濃度は、適当な溶媒を用い
て希釈することにより制御する。さらに、この保護膜は
数十人オーダーで均一な膜厚を得ることが容易に可能で
ある。保護膜の形成方法は、デイツプ法、捌は塗り法、
スプレー法、スピンコーティング法、真空蒸着法等、特
に手段を問わず、簡単に行なうことができる６〔作用〕 フッ素系潤滑剤は光学素子表面に化学的に強固に吸着す
るため、剥離するという問題はない。フッ素系潤滑剤を
塗布する際に、あらかじめ素子表面を水酸化カリウム溶
液などで洗浄し乾燥後、シランカップリング剤等で表面
処理を行なった後に、フッ素系潤滑剤を塗布し、窒素ガ
ス中で紫外線を照射することにより接着性は更に向上す
る。また、露光の代わりに、窒素雰囲気中で加熱しても
同様の効果がある。上記方法により作製した光学素子の
表面エネルギーは非常に小さくなっており、撥水性や撥
油性が向上している。そのため、水蒸気や油性の汚れが
光学素子表面に付着することはほとんどなく、耐候性、
防曇性等の緒特性を有する光学素子表面を実現すること
ができる。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を説明する。

実施例１．（防汚特性） 本実施では、ポリマの表面に含フッ素アジド化合物から
なる液体潤滑剤を塗布し、その特性の評価を行なった。

サンプルはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル
ブチラール樹脂からなる塗料をガラス基板に塗布し、２
００℃で２時間加熱硬化し、ポリマ塗膜を形成した。上
記ポリマ塗膜に含フッ素アジド化合物のフレオン溶液を
塗布し、窒素雰囲気中で６００Ｗの低圧水銀ランプで１
時間露光後、フレオン中で５分間超音波洗浄を行ない防
汚処理を行なった。比較例として、含フッ素アジド潤滑
剤を塗布していないポリマ塗膜に関しても防汚性を調べ
た。汚れ具合は各サンプルをススで汚した後、布で拭き
取りサンプル表面に残ったススの量を比較することによ
り評価した。その結果、含フッ素アジド潤滑剤を塗布し
たサンプルは、はとんど汚れが認められなかったのに対
し、含フッ素アジド潤滑剤を塗布していないサンプルは
全面黒く汚れた。また、上記防汚処理において、露光の
代わりに、窒素雰囲気中で１３０”Ｃ，３０分加熱した
ものについても同様の効果が認められた。

実施例２．（撥水性） 実施例１と同様の方法で形成したポリマ塗膜と含フッ素
アジド潤滑剤を塗布したポリマ塗膜に関して、接触角を
測定することにより、撥水性を評価した。サンプル表面
にｎ−ヘキサデカンを滴下し、その接触角を測定した。

含フッ素アジド潤滑剤を塗布したサンプルは、７０〜８
０度の接触角を有しているのに対して、含フッ素アジド
潤滑剤を塗布していないサンプルは接触角が７度前後で
あった。このことから、含フッ素アジド潤滑剤を塗布し
たサンプルの方が撥水性に優れていることが分かった。

実施例３．（防曇性） ガラス平板表面に含フッ素アジド潤滑剤を塗布したサン
プルを２０℃、８０％の雰囲気中に１０秒間放置し、サ
ンプル表面の曇り具合を調べた。

比較例として潤滑剤を塗布していないガラス平板でも同
様の実験を行なった。

ガラスの場合は、ポリマに比べて潤滑剤の付着性がやや
劣るので、ガラス表面にあらかじめシランカップリング
剤を用いて表面処理を行なった後に、潤滑剤を塗布した
。サンプルの作製方法は次の通りである。まず、１０％
水酸化カリウム水溶液中にガラスサンプルを４８時間浸
した後、水洗。

乾燥させる。次に、このサンプル表面にシランカップリ
ング剤Ｈ（ＣＨ，）ｉ、　Ｓ　ｉ　（○ＣＨ３）、を塗
布し、１００℃、３０分加熱した後、メタノールで洗浄
する。このように、表面処理を行なったサンプルに濃度
２％の含フッ素アジド潤滑剤を塗布し、窒素雰囲気中で
低圧水銀ランプを用いて６００Ｗ。

１時間露光を行ない、さらにフレオン中で５分間超音波
洗浄を行ない、サンプル表面に残存する余分な潤滑剤を
取り除く。このようにして作製したサンプルを用いて上
記の雰囲気中に放置し、サンプル表面の曇り具合を調べ
たところ、潤滑剤を塗布していないサンプルは全面に曇
りが発生したのに対して、潤滑剤を塗布したサンプルは
ほとんど曇らなかった。

実施例４．（離型剤としての効果） 光学素子をレプリカ法などで作製する場合、呂来上がっ
た光学素子を凹型から取り外すことが困難な事がよくあ
る。そこで、本実施例では潤滑剤を離型剤として使用し
た。実験は次のようにして行なった。５閣平方、長さが
２５腫のガラス製角棒同士を紫外線硬化樹脂を用いて張
り合わせた。

次に、このサンプルを用いて引っ張り試験を行ない、ガ
ラス表面と紫外線硬化樹脂との接着力を求めた。接着力
は接合部分の面粗さの影響を受けるので、ガラス棒の接
合面はすべて鏡面状に仕上げ面粗さの差がないようにし
た。接合面に含フッ素アジド潤滑剤を塗布した後に、紫
外線硬化樹脂を用いてガラス棒を張り合わせて作った引
っ張り試験片と、潤滑剤を塗布しないで張り合わせた引
っ張り試験片とを用いて、引っ張り試験を行なった。

引っ張り荷重を比較した結果、接合部に潤滑剤を塗布し
て作製した引っ張り試験片は、潤滑剤を含んでいない試
験片に比べて１００分の１以下の大きさであった。

実施例５．（モールドレンズ作製への応用）次に、レプ
リカ法によりレンズを実際に作製し。

含フッ素アジド潤滑剤の離型性を確認した。本実施例で
作製したレンズを第１図に示す。第１図では、レンズ形
状を分かり易く示すために、曲率半径等各種寸法は強調
して示している。本レンズは、ガラスの球面レンズ１の
表面に紫外線硬化樹脂からなる非球面レンズ２を積層し
、さらにその上に含フッ素アジド化合物からなる保護層
３を有する構造をもつ、ハイブリッド非球面レンズであ
る。

第２図に本レンズの製造工程を示す。第２図（ａ）に示
すように、凹面が作製すべき非球面形状を持つ金型４の
表面に含フッ素アジド潤滑剤３を塗布する。これは離型
剤として用いるため、膜厚は１０００人程度あるいはそ
れ以上大きくてもよい。

次に、第２図（ｂ）に示すように、金型表面４に紫外線
硬化樹脂５を均一に塗りその上からガラス製球面レンズ
１を一定荷重Ｗで押しつける。次に、第２図（ｃ）に示
すように、紫外線を数分間照射して樹脂５を硬化させ、
非球面形状をガラスレンズ１の表面に転写する。さらに
第２図（ｄ）のように、樹脂５付きレンズ６を金型４か
ら抜取り。

適当な濃度に希釈した含フッ素アジド潤滑剤３の中にレ
ンズ６を漬ける。次に、第２図（ｅ）に示すように、こ
のレンズ６を窒素雰囲気中に入れ、６００Ｗの低圧水銀
ランプを用いて１時間露光する。最後に、第２図（ｆ）
のように、レンズ６をフレオン７に入れ、５分間超音波
洗浄を行ない、余分な潤滑剤を取り除き、乾燥させて完
成する。

工程（ｄ）において、樹脂Ｓ付きレンズ６は金型４から
容易に抜き取ることが可能であった。比較のために、工
程（ａ）において、金型４に含フッ素アジド潤滑剤３を
塗布することなしにレンズの作製を行なったところ、工
程（ｄ）において金型４からレンズ６を抜き取ることが
不可能となり、その後の工程に進むことができなくなっ
た。この結果からも分かるように、含フッ素アジド潤滑
剤３は離型剤としても大いに有効であった。また、工程
（ａ）で金型４に塗布すべき潤滑剤３の膜厚を適当に大
きくなるように選べば、工程（ｄ）で金型４からレンズ
６を抜き取る際に、離型剤として使用した潤滑剤３がレ
ンズ表面に付着し保護膜となるため工程（ｄ）において
レンズに新たに潤滑剤３を塗布する手間を省くことがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明の光学素子は、耐候性及び防汚性に関して優れた
特性を示す。さらに本発明で用いたフッ素系潤滑剤は、
モールド成型等により光学素子を製造する際に離型剤と
しても十分有効である。本発明によれば、例えば光学素
子をレプリカ法で製造しさらに保護膜をデイツプ法で形
成することにより非球面レンズのような複雑な形状を有
する光学素子も容易に製造することが可能となり、さら
にそのレンズの耐候性及び耐水性を向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるレンズの一実施例を示す概略図
、第２図は、本発明によるレンズの製造方法の一実施例
を示す概略図である。 １・・・ガラス製球面レンズ、２・・・紫外線硬化樹脂
非球面レンズ、３・・・含フッ素アジド潤滑剤、４・・
・金型、訃・・紫外線硬化樹脂、６・・・ガラスレンズ
表面に非球面形状を転写したレンズ、７・・・フレオン
。 （二 第 ！ 図 図 （ｆ） （ｅン （イラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス材料あるいはプラスチック材料あるいはそれ
   らの材料の組合せからなる光学素子の表面に保護膜とし
   てフッ素系潤滑剤を塗布したことを特徴とする保護膜付
   き光学素子。 ２、上記フッ素系潤滑剤として含フッ素アジド化合物を
   用いたことを特徴とする請求項１記載の光学素子。 ３、上記含フッ素アジド化合物は、部分的もしくは全体
   がフッ素化されたアルキル鎖、あるいはポリエーテル鎖
   を基本骨格とし、非フッ素系官能基を介してアジド基が
   存在する構造を持つことを特徴とする請求項２記載の光
   学素子。 ４、上記含フッ素アジド化合物が、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 又は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ａは、−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−、 ▲数式、化学式、表等があります▼、又は−ＣＯ＿２−
   で表わされる官 能基、Ｂは−ＣＯＮＨＬ−で表される官能基（Ｌは芳香
   族基を示す）、ｎは３から２０までの整数、ｍは０から
   ３０までの整数、ｉ、ｊはそれぞれ０または１で１≦ｉ
   ＋ｊ≦２の範囲であり、ｒは１から１００までの整数、
   ｔは２または３であり分子中にｔが２と３のものが同時
   に含まれていてもよく、ｐ、ｑはそれぞれ１から１００
   までの整数である。）で表される含フッ素アジド化合物
   であることを特徴とする請求項３記載の光学素子。 ５、請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子の製造
   方法であつて、切削加工、研削加工、研磨加工、射出成
   型を含むモールド加工、レプリカ法あるいはそれらの組
   合せにより製造した光学素子の表面に上記潤滑剤を塗布
   することにより保護膜を形成することを特徴とする光学
   素子製造方法。 ６、上記光学素子を上記潤滑剤中に所定時間浸した後、
   その光学素子を上記潤滑剤中から引き上げ所定時間乾燥
   させることにより保護膜を形成することを特徴とする請
   求項５記載の光学素子製造方法。 ７、上記潤滑剤を上記光学素子の表面に吹き付けて保護
   膜を形成することを特徴とする請求項５記載の光学素子
   製造方法。 ８、上記潤滑剤を真空蒸着法により上記光学素子の表面
   に付着させることを特徴とする請求項５記載の光学素子
   製造方法。