JPH0957184A

JPH0957184A - 表面改質方法

Info

Publication number: JPH0957184A
Application number: JP7213832A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Miyashita; 和典宮下; Koichi Urano; 浩一浦野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光学用レンズ等のハードコート前処
理において、高速・高効率にレンズ表面を改質し、かつ
きわめて清浄度の高い表面を実現できるレンズ表面改質
方法を提供することを目的とする。【解決手段】光学用レンズ等の両面から同時に液体中に
分散させた金属酸化物および／またはセラミックスの微
粒子を吹き付ける。【効果】光学用レンズ等の両面を同時に処理でき、かつ
ゴミ等の再付着および処理剤の残留がないので、簡素な
機構で、高速かつ高効率にレンズの両面に清浄かつ均質
に改質された表面を形成できる。それにより、高速かつ
高効率で、しかも高歩留なハードコート加工が実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学用レンズ等、
特に眼鏡レンズの表面にハードコート処理を施す際の、
レンズ表面の清浄化・改質方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡レンズ等の光学用部材においては、
表面にハードコート加工、反射防止加工等の処理を施
し、性能・機能の向上を図ることは一般的におこなわれ
ている。特に眼鏡レンズにおいては、レンズ表面の硬
さ、蒸着膜との密着性、及び染色性等多くの機能を付与
・向上するためには、ハードコート加工が不可欠な表面
処理となっている。このハードコート加工においては、
硬化性液体をレンズ表面に塗布、硬化する方法が一般的
に用いられており、その塗布方法には、浸漬法、スプレ
ーコーティング法、スピンコーティング法等が用いられ
ている。しかし、ハードコート加工工程において、硬化
性液体を塗布、硬化する工程と同等あるいはそれ以上に
重要な工程は、その前処理、すなわちレンズの表面清浄
化・改質の工程である。

【０００３】なぜならば、硬化性液体すなわちハードコ
ート液が、レンズ表面に均一に塗布され、かつ充分にレ
ンズ基材と反応し、外観および耐久品質が確保されるた
めには、レンズ表面が清浄で、反応を阻害する物質を除
去しておくことが、不可欠だからである。

【０００４】従来の表面清浄化・改質技術は、各種溶
剤、あるいは酸、アルカリ等の液体中にレンズ等を浸漬
させる化学的手法が一般的であった。また、特開平５−
７０６１５号公報に記載されているように、レンズ等の
表面を、研磨剤を含ませたスポンジ等でこするか、ある
いは砥粒を吹き付けるなどの物理的手法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
清浄化・改質方法においては、次のような問題があっ
た。まず、液体中にレンズ等を浸漬させる科学的手法に
おいては、基本的に清浄化・改質能力が低く、かつ、長
大な装置と時間を要するという欠点がある。

【０００６】一方、レンズ表面を物理的手法で剥離除去
する方法は、清浄化・改質能力が高く、短時間処理がで
きるだけでなく、スピンハードコート又はスプレーハー
ドコート方式のような眼鏡レンズのハードコート加工に
不可欠な多品種少量、毎葉処理、高速、コンパクトな加
工方式に簡単に連結できるため、きわめて有用な清浄化
・改質方法である。

【０００７】しかし、従来の物理的手法による剥離除去
方式では、次のような問題があった。まず、従来技術
は、レンズ表面の不均質層を剥離除去し、染色性、耐久
性等の品質を安定化することが主目的であった。しか
し、眼鏡レンズ等のハードコート加工においては、その
ような品質の安定化と同時に、製造コストに大きく影響
する外観品質すなわち歩留の確保がきわめて重要であ
る。また、スピンハードコート等の塗布技術も、従来の
片面毎に塗布・硬化する方式から、よりコンパクトで高
効率な両面同時塗布・硬化方式となってきた。

【０００８】このように外観歩留および塗布技術への適
合性という観点から従来技術をみた場合、次ような不具
合点がある。まず、従来技術は、片面毎の処理であるた
め、片面を処理する際に、反対面にゴミ、処理剤等が回
り込み付着・汚染し、外観欠点の原因となる。これは、
片面毎処理のスピンハードコート等の方式においても大
きな不良要因となるが、両面スピンハードコート等の両
面同時処理方式においては、致命的な不具合点となり、
外観品質はもはや確保できない。このことが原因となっ
て、従来技術のままでは、液塗布部を両面ハードコート
方式等にして、コンパクトかつ高速化しているにも関わ
らず、前処理工程であるレンズ表面清浄化・改質工程
を、従来の浸漬法式にせざるを得ず、全体として長大で
時間のかかる装置になってしまう。

【０００９】また、処理に用いられる研磨剤・砥材はき
わめてレンズ基材表面に付着しやすいため、レンズ表面
上に研磨剤が残留し、それが外観欠点の原因となる。こ
の残留研磨剤を除去するためには、専用の洗浄機を設け
るか、あるいは人手により拭き上げるしか方法がなかっ
た。

【００１０】以上述べたように、従来技術では、両面ス
ピンハードコート方式のような、今後の主流となるハー
ドコート方式のコート前清浄化・改質方法として、外観
品質を確保し、高歩留まりを維持することはできなかっ
た。

【００１１】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、今後の主流と
なる両面スピンハードコート方式等に合致し、その利点
である、毎葉処理、高速、高効率性を最大限に活かし、
かつ高歩留を維持できるハードコート前レンズ清浄化・
改質方法を提供するところにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面清浄化・改質方法のおいては、微粒子
を、光学用レンズの両面に同時に吹き付けることを特徴
とする。これにより、処理効率が向上するだけでなく、
レンズの両面に相対する方向から同時に吹き付けること
により、レンズにかかる吹き付け圧力が相殺され、吹き
付け圧によりレンズが固定治具からはずれるというトラ
ブルも未然に防止でき、安定生産ができる。

【００１３】また、微粒子が、金属酸化物、およびセラ
ミックの少なくとも一方から成ることを特徴とする。具
体的な微粒子の例としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｆｅ₂
Ｏ₃、ＳｉＣ等が挙げられるが、処理するレンズ基材に
対し、充分な硬度を有していればよい。一方、微粒子の
硬度がレンズ基材と同等か、あるいは以下の場合は、充
分な処理能力が得られないばかりでなく、破砕した微粒
子の細片はレンズに付着し、洗い流されにくいため残留
し、外観欠点の原因となる。

【００１４】また、微粒子の形状が、球形状または多角
塊状であり、その粒子径が１０μｍ以上であることを特
徴とする。微粒子の形状および粒径は、処理能力および
微粒子の除去性、即ち洗浄性に大きく影響する。形状
は、球形または多角塊状であることが望ましく、板状、
針状の微粒子では、処理能力、除去性ともに悪くなる。
また、粒径は、除去性に最も大きな影響を及ぼし、粒径
が大きいほど除去性はよい。ハードコート前処理として
は、１０μｍ以上の粒径を持つことが望ましい。さらに
高い清浄度を望むならば、２０μｍ以上の粒径が望まし
い。

【００１５】また、微粒子を、液体中に分散させてレン
ズ表面に吹き付けることを特徴とする。微粒子を水に分
散させて、液体と一緒にレンズ表面にぶつけることで微
粒子がレンズ基材に食い込んだり、レンズ基材表面との
摩擦等で静電気により付着することを防止し、洗浄性を
向上させている。さらに、液体が常にレンズ等の表面を
流れているため、微粒子のレンズ表面への固着および除
去したゴミ等の再付着が防止できる。液体としては、水
が最も一般的であり、適当でもあるが、処理性能の向上
および洗浄性能の向上を目的として、酸、アルカリ、界
面活性剤等を添加しても良い。

【００１６】本発明は、光学用レンズ、特に眼鏡レンズ
の両面スピンハードコートおよびスプレーハードコート
等のハードコート前処理方式として顕著な効果が得られ
るが、特にこれに限定されるものではなく、清浄でかつ
均質な処理面の形成を目的とするところには同様に適用
できるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を、眼鏡レン
ズのスピンハードコートを例に説明するが、これらに限
定されるものではない。

【００１８】（実施例１）図１は、本発明の、表面改質
・清浄化装置の一実施例を示す概略図である。レンズは
１の位置に固定部材２によりレンズ端面が固定される。
レンズは、固定部材２とともにＢ方向に揺動しうる構造
になっている。凹面側吹き付けノズル３および凸面側吹
き付けノズル４は、ともに砥粒吹き出し口形状が、９０
ｍｍ×３ｍｍの長方形であり、レンズ１の凹および凸面
にそれぞれ垂直に６０ｍｍの距離からＡirによって加速
された研磨剤＋水を吹き付ける様に調整してある。ま
た、吹き付けノズル３および４の吹き付け中心線は、同
一直線Ａ上に乗るように調整されている。

【００１９】図２は、表面改質・清浄化処理後の研磨剤
除去・洗浄装置の一実施例を示す概略図である。表面処
理後のレンズは、１の位置に固定・回転部材６によりレ
ンズ端面が固定される。レンズは、固定・回転部材６と
ともにレンズ中心軸Ｃを軸に、Ｄ方向に反復回転しうる
構造になっている。凸面洗浄ノズル７および凹面洗浄ノ
ズル８からは、レンズ面に対し斜方向から、Ａｉｒによ
り加速された純水が、吹き付けられる構造になってい
る。

【００２０】（１）表面改質・洗浄プラスチックレンズ（セイコーエプソン（株）製、セイ
コーゼフィアＰ−１ジニアス）を、図１の装置を用いて
処理した。処理条件は次の通りとした。

【００２１】《表面改質・清浄化処理条件》（イ）研磨剤・材質；Ａｌ₂Ｏ₃（（株）フジミインコーポレー
テッド製：商品名「Ａ＃４００」）・粒径；３０．０±２．０μｍ・濃度；２０ｖｏｌ％・分散液体；純水（ロ）吹き付け圧；１．６ｋｇｆ／ｃｍ² （ハ）処理速度；１８ｍｍ／ｓ（ニ）処理部位；レンズ凹凸表面全面（ホ）処理回数；２回上記の条件で処理したレンズは、ただちに図２の装置に
より、研磨剤除去・洗浄した。得られたレンズの表面は
凹凸面ともに均一にくもっており、研磨剤の残留も認め
られなかった。

【００２２】次に、このレンズを、次の条件でハードコ
ート加工した。（２）ハードコート液の調製エポキシアクリレート（ＥＡ−１）の合成温度計、還流器を取り付けたフラスコに、トリメチール
プロパントリグリシジルエーテル（長瀬化成工業（株）
製；商品名「デナコールＥＸ−３２１」）５８０ｇ、ア
クリル酸１１２ｇ、ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト３ｇ、ハイドロキノンメチルエーテル０．４ｇ、ブチ
ルセロソルブ１７３ｇ、を入れ、攪拌を行いながら、７
０℃で２時間、８０℃で２時間、続いて９０℃で６時間
反応させてエポキシアクリレート（ＥＡ−１）を得た。
得られたエポキシアクリレートは、ＡＰＨＡ１５０、酸
化０．０５であった。

【００２３】ハードコート液の調製攪拌装置を備えたフラスコの中に、２−イソプロポキシ
エタノール３８７．０ｇ、イソプロピルアルコール分散
コロイド状シリカ（触媒化成工業（株）製、「オスカル
１４３２」）、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン１２２．７ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン２９．２ｇ、シリコン系界面活性剤（日
本ユニカー（株）製、商品名「Ｌ−７６０４」）０．２
５ｇを攪拌しつつ順に加え、その後０．０５規定塩酸水
４０．０ｇを加え、４０分間攪拌し、さらに０℃で２４
時間放置・熟成した。熟成後、この液にＥＡ−１を７
４．５４ｇ、過塩素酸マグネシウム０．８７ｇ、青色染
料（双葉産業（株）；ダイアレジンｂｌｕｅ−Ｊ）０．
０３ｇを添加し、３時間攪拌した後、０℃で２４時間放
置・熟成させてハードコート液とした。

【００２４】（３）ハードコート液塗布および硬化上記（１）の操作により処理したレンズは、スピンコー
ティング法によりハードコート加工した。その条件は、
次の通りである。

【００２５】《ハードコート加工条件》（イ）液塗布条件・８００ｒｐｍ×３ｓｅｃ・・・ＩＰＡ塗布・２０００ｒｐｍ×５ｓｅｃ・・・乾燥・８００ｒｐｍ×３ｓｅｃ・・・ハードコート
液塗布・２０００ｒｐｍ×０．５ｓｅｃ（ロ）硬化条件・１６０℃×３０ｍｉｎ．以上の操作で得られたハードコートレンズは、いずれも
凹凸面ともゴミ、研磨剤残り等の欠点は認められず、外
観は良好であった。

【００２６】（実施例２）実施例１と同様の装置、レン
ズ、ハードコート液・条件で、表面改質・清浄化条件の
みを以下のように変更してハードコートレンズを作製し
た。

【００２７】《表面改質・清浄化処理条件》（イ）研磨剤・材質；Ａｌ₂Ｏ₃（（株）フジミインコーポレー
テッド製：商品名「Ａ＃６００」）・粒径；２０．０±２．０μｍ・濃度；２０ｖｏｌ％・分散液体；純水（ロ）吹き付け圧；１．６ｋｇｆ／ｃｍ² （ハ）処理速度；１８ｍｍ／ｓ（ニ）処理部位；レンズ凹凸表面全面（ホ）処理回数；２回表面改質・清浄化処理後のレンズ表面は、均一にくもっ
ており、ハードコート加工後のレンズは、いずれも凹凸
面ともゴミ、研磨剤残り等の欠点は認められず、外観は
良好であった。

【００２８】（実施例３）実施例１と同様の装置、レン
ズ、ハードコート液・条件で、表面改質・清浄化条件の
みを以下のように変更してハードコートレンズを作製し
た。

【００２９】《表面改質・清浄化処理条件》（イ）研磨剤・材質；Ａｌ₂Ｏ₃（マコー（株）製：商品名「マ
コービーズＡ−５０」）・粒径；５０．０±２．０μｍ・濃度；２０ｖｏｌ％・分散液体；純水（ロ）吹き付け圧；１．６ｋｇｆ／ｃｍ² （ハ）処理速度；１８ｍｍ／ｓ（ニ）処理部位；レンズ凹凸表面全面（ホ）処理回数；２回表面改質・清浄化処理後のレンズ表面は、均一にくもっ
ており、ハードコート加工後のレンズは、いずれも凹凸
面ともゴミ、研磨剤残り等の欠点は認められず、外観は
良好であった。

【００３０】（実施例４）実施例１から３で得られたハ
ードコートレンズに、それぞれ以下の方法で無機物質か
らなる反射防止膜の形成を行った。

【００３１】（１）反射防止膜の形成ハードコートレンズに、プラズマ処理（アルゴンプラズ
マ４００ｗ×６０秒）を行った後、基板から大気に向か
って順にＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＳｉＯ
₂ の５層からなる反射防止膜を、真空蒸着法（（株）シ
ンクロン製；ＳＥＳ−３４）にて形成した。各層の光学
的膜厚は、最初のＳｉＯ₂層、次のＺｒＯ₂とＳｉＯ₂の
等価膜層、および次のＺｒＯ₂層、最上層のＳｉＯ₂層が
それぞれλ／４となるよう形成した。なお、設計波長は
５２０ｎｍとした。

【００３２】（２）耐久性能試験反射防止膜を形成した実施例１から３のハードマルチコ
ートレンズをそれぞれ次に述べる方法で試験を行った。
その結果を表１に外観品質評価結果とともに示す。

【００３３】（ａ）耐擦傷性：ボンスター＃００００ス
チールウール（日本スチールウール（株）製）で１ｋｇ
の荷重をかけ、１０往復表面を摩擦し、傷のついた程度
を目視により、次の段階に分けて評価した。Ａ；摩擦した範囲に、全く傷が認められない。Ｂ；上記範囲内に、１〜１０本の傷がついた。Ｃ；上記範囲内に、１０〜２０本の傷がついた。Ｄ；無数の傷がついているが、平滑な面が残っている。Ｅ；表面についた傷のため、平滑な面が残っていない。

【００３４】（ｂ）耐湿性：６０℃、１００ＲＨ％に設
定された恒温恒湿槽（タバイエスペック（株）製；ＰＲ
−１Ｇ）に７日間放置した後、表面状態に変化のないも
のを良とした。

【００３５】（ｃ）密着性：ＪＩＳＤ−０２０２に準じ
てクロスカットテープ試験によって評価した。すなわ
ち、ナイフを用い基材表面に１ｍｍ間隔に切れ目をい
れ、１ｍｍ² マス目を１００個形成する。次に、その上
へセロファン粘着テープ（ニチバン（株）製；商品名
「セロテープ」）を強く押し付けた後、表面から９０度
方向へすばやく引っ張り剥離した後、コート被膜の残っ
ているマス目の数をもって密着性評価指標とした。

【００３６】上記密着性試験を、上記（ｂ）試験の前に
実施し、さらに上記（ｂ）の試験後、再びテープ剥離試
験を行い、コート膜の剥離のないものを良とした。

【００３７】（比較例１）実施例１と同様の装置、レン
ズ、ハードコート液・条件で、表面改質・清浄化条件の
みを以下のように変更してハードコートレンズを作製し
た。

【００３８】《表面改質・清浄化処理条件》（イ）研磨剤・材質；Ａｌ₂Ｏ₃（（株）フジミインコーポレー
テッド製：商品名「ＷＡ＃８０００」）・粒径；１．２±０．３μｍ・濃度；２０ｖｏｌ％・分散液体；純水（ロ）吹き付け圧；１．６ｋｇｆ／ｃｍ² （ハ）処理速度；１８ｍｍ／ｓ（ニ）処理部位；レンズ凹凸表面全面（ホ）処理回数；２回表面改質・清浄化後のレンズ表面は、均一にくもってい
たが、レンズ外周部に研磨剤の残留が認められた。ま
た、ハードコート加工後のレンズにおいても、残留研磨
剤が核となった外観欠点が多数認められた。

【００３９】（比較例２）実施例１と同様の装置、レン
ズで、表面改質・清浄化処理を行った。ただし、凸面側
吹き付け装置４は取り外し、凹面側吹き付け装置３のみ
を作動させた。その結果、吹き付け直後にレンズは吹き
付け圧のために、固定部材２からはずれ、落下した。

【００４０】（比較例３）図３は、従来技術の表面改質
方法の一例を示したものである。レンズは、１の位置に
吸着固定・回転部材１０で固定される。吸着固定・回転
部材１０はＥを軸にＦ方向に回転しうる構造になってい
る。回転しているレンズ上の研磨用スポンジ１１は、Ｇ
方向に回転しながら、Ｈ方向にレンズ中心部から外周に
向けて移動しうる構造になっている。また、研磨用スポ
ンジ１１には、ノズル１２より、研磨液（研磨剤＋水）
１３を供給する構造になっている。

【００４１】図３の装置を用いて、実施例１と同様のレ
ンズを用いて表面改質処理を行った。表面改質は、凸・
凹面の順番で片面ずつ行った。その後、実施例１と同様
に、図２の装置を用いて研磨剤除去・洗浄を行った後、
実施例１と同様の方法・条件でハードコート加工した。

【００４２】レンズ表面には、研磨剤除去・洗浄後も多
量の研磨剤が残留していた。特に、最初に処理をした凸
面側に研磨剤残留が多く見られた。また、処理の均一性
についても、レンズ中心付近が外周部に比べ強く処理さ
れており、不均一であった。ハードコート加工後は、残
留研磨剤が核となった外観欠点が多数認められた。

【００４３】（比較例４）比較例１から３で得られたハ
ードコートレンズについても、実施例４と同様に、反射
防止膜形成後、耐久性能試験を行った。結果を実施例４
と同様に表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。光学レンズ等の表面にハードコート処理を施
す際の、レンズ表面清浄化・改質方法において、レンズ
等の両面を同時に処理でき、かつゴミ等の再付着および
処理剤の残留がないので、簡素な機構で、高速かつ高効
率にレンズの両面に清浄かつ均質に改質された表面を形
成できる。それにより、高速かつ高効率で、しかも高歩
留なハードコート加工が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、表面改質装置の一実施例を示す概略
図。

【図２】本発明の、表面改質処理後の研磨剤除去・洗浄
装置の一実施例を示す概略図。

【図３】従来技術の表面改質方法の一実施例を示す概略
図。

【符号の説明】

１、レンズ２、レンズ固定部材３、凹面研磨液吹き付け装置４、凸面研磨液吹き付け装置５、Ａｉｒによって加速された研磨剤＋水６、レンズ固定・回転部材７、凸面洗浄ノズル８、凹面洗浄ノズル９、Ａｉｒによって加速された純水１０、レンズ吸着固定・回転部材１１、研磨用スポンジ１２、研磨液吐出ノズル１３、研磨液Ａ、凹面研磨液吹き付け装置３および凸面研磨液吹き付
け装置４の吹き付け中心線Ｂ、レンズ揺動方向Ｃ、研磨剤除去・洗浄装置におけるレンズ回転中心Ｄ、研磨剤除去・洗浄装置におけるレンズ回転方向Ｅ、従来技術の表面改質方法の一例における、レンズ回
転中心Ｆ、従来技術の表面改質方法の一例における、レンズ回
転方向Ｇ、従来技術の表面改質方法の一例における、研磨用ス
ポンジ回転方向Ｈ、従来技術の表面改質方法の一例における、研磨用ス
ポンジ移動方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズの表面にハードコート処理を施す際
の、レンズの表面改質方法において、微粒子を、該レン
ズの両面に同時に吹き付け、処理する事を特徴とする表
面改質方法。
【請求項２】該微粒子が、金属酸化物、及びセラミック
から選ばれる少なくとも一種からなることを特徴とする
請求項１記載の表面改質方法。
【請求項３】該微粒子の形状が、球形、多角塊状である
ことを特徴とする請求項１記載の表面改質方法。
【請求項４】該微粒子の粒径が、１０μｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１記載の表面改質方法。
【請求項５】該微粒子を、液体中に分散させて吹き付け
ることを特徴とする請求項１記載の表面改質方法。