JPH09211201A - 被膜を備えた光学物品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐環境性が大きく、気相成長法により、一貫し
た工程形成することのできる被膜を備えた光学物品を提
供する。 【解決手段】合成樹脂基材と、前記基材上に形成され、
Ｓｉ系およびＴｉ系の化合物の少なくとも一方を含み、
厚さ方向に向かって屈折率が変化している変性層と、前
記変性層上に形成され、前記変性層よりも厚い膜厚を有
し、かつ、屈折率が一定であり、ＳｉおよびＯを含むハ
ードコート層とを有する。変性層は、少なくとも前記ハ
ードコート層と接する界面の部分をアモルファスとなる
ように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐擦傷性向上のた
めの硬化層を表面に備えた物品の製造方法に係わり、特
に、ＣＲＴディスプレー、光学用レンズ、液晶表示素子
などの光学的物品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡用プラスチックレンズ等の光学物品
の耐擦傷性を向上させるために、ハードコートと呼ばれ
る被膜を表面に形成する技術が知られている。この被膜
を形成するために、従来、シランカップリング剤に対象
物を浸漬する浸漬表面処理（ディッピング）技術が用い
られている。この浸漬表面処理技術は、対象物の素材が
合成樹脂である場合、耐熱性の点などから非常に有効な
技術であることが知られている。

【０００３】また、浸漬表面処理技術においては、被膜
の材質が異なると、浸漬剤の組成も異なる。このため、
例えば、プラスチックレンズにハードコートを形成する
場合には、新たな高屈折率レンズが開発されるのたび
に、これに対応可能な屈折率のハードコートを形成する
ための浸漬剤を開発しなければならない。そのため、浸
漬剤の開発費用の負担が重くなってきている。

【０００４】また、プラスチックレンズの場合、レンズ
の屈折率ごとに用いる浸漬剤が異なるため、浸漬表面処
理用の装置等の設備を、屈折率ごとに、複数台設置しな
ければならない。このため、設備の減価償却費が毎年増
大する傾向にある。

【０００５】さらに、最近では特注品のプラスチックレ
ンズを受注する傾向がある。特に、眼鏡レンズの場合、
１ペア（２枚）で受注し、そのまま製造工場の一貫製造
ラインを流れる工程などが検討されている。この場合、
特注品がどのような屈折率であってもハードコートを形
成できるようにするためには、常に全屈折率分の浸漬表
面処理装置ラインを設置しておく必要があり、生産効率
が悪くなる欠点を有している。

【０００６】また、従来の浸漬表面処理法でハードコー
トを形成する場合、コートする前の表面処理として、ア
ルカリ溶液に浸すというような表面の活性化処理等が不
可欠である。しかしながら、最近、環境問題などからこ
れらに使用される廃液処理等の問題が起こり始めてい
る。

【０００７】さらにまた、従来の被膜の製造工程では縮
合硬化工程が必須であり、この工程に数時間要するた
め、納期の短縮化を計る上で非常に重要な改善上の課題
となっている。

【０００８】また、複数の被膜を積層する必要のある物
品の場合、これらの被膜を全て浸漬表面処理法で形成す
ると、高価な浸漬剤が何種類も必要になり、製造コスト
に見合わなくなるという問題も生じている。

【０００９】そこで、浸漬表面処理法を用いずに被膜を
形成する技術として、プラズマＣＶＤによって被膜を製
造する技術が、特開平５ー１４０３５６に開示されてい
る。この技術は、車両などに使われる透明樹脂製窓に、
密着性及び表面硬度を向上させるための表面硬化膜を形
成するために、プラズマＣＶＤによってシリコン含有膜
（ＳｉＯx膜）を形成するものである。

【００１０】また、複数層の被膜を形成するために、ヨ
ーロッパ特許ＥＰ−２０３７３０号においては、光学部
品基材上に有機ケイ素化合物を浸漬表面処理法により形
成し、その上に反射防止膜を形成し、さらにその上に有
機物硬化性物質（撥水性コート）を形成させることが提
案されている。

【００１１】また、特開昭６２−２４７３０２号公報で
は、無機物の反射防止コート膜上に、シラザン化合物を
形成させ、撥水性を持たせ表面を改質させる技術が開示
されている。

【００１２】また、眼鏡プラスチックレンズの場合に
は、プラスチックレンズを保護するためのハードコート
と呼ばれる有機シリコーン被膜を浸漬表面処理法（ディ
ッピング法）によって形成した後、反射防止膜を真空蒸
着法により形成する方法を用いる。このとき、２〜３種
類のハードコート設備を利用して、数種類のプラスチッ
クレンズに対応したハードコート被膜を機能的に選択
し、複数種類のプラスチックレンズに同一のハードコー
ト被膜を形成させることにより、製造コストを低減させ
る工夫が行なわれている。

【００１３】また、特開平７−５６００１号および特開
平７−５６００２号公報には、プラスチックレンズのハ
ードコート層の屈折率を、膜厚方向について変化させる
ことにより、干渉縞の発生を抑制することが開示されて
いる。このために、ハードコート層を高屈折率材料と低
屈折率材料とを混合した材料で形成し、膜厚方向につい
て混合割合を変化させることにより、屈折率を変化させ
ている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平５−１４０３５６号公報に記載されている方法で
形成された被膜は、耐温水性が低く、眼鏡用プラスチッ
クレンズのように耐温水性が要求される対象物には使用
できない。具体的には、この方法で形成された被膜は、
８０℃、１０分の温水浸漬テストにおいて、膜が***し
てしまい、外観上の良好な品質が得られない欠点を有し
ている。

【００１５】また、ＥＰ−２０３７３０号等のように、
浸漬表面処理法と、他の気相成長方法とを組み合わせて
複数層の被膜を形成する方法は、浸漬表面処理法により
形成する被膜の硬化時間に、非常に長い時間が必要であ
る。また、次の反射防止膜の形成工程へ移るために、一
度大気に晒される状態が避けられず、一貫した工程を連
続して行うことが困難である。

【００１６】また、特開平７−５６００１号および特開
平７−５６００２号公報記載の技術においては、ハード
コート層の屈折率を変化させることにより、干渉縞の発
生を抑制することは可能であるが、この層を、プラスチ
ックレンズを保護するためのハードコート層として実際
に作用させるためには、硬い膜にする必要がある。その
ために、ハードコート層は、通常、厚い膜（通常３μｍ
以上）に形成される。しかしながら、前記の開示された
技術においては、プラズマ中に発生する金属および酸素
等の各正負イオンからなる空間電荷を平衡状態に保つた
めには、それらの各正負イオンを安定化させる制御が必
要であるが、実際には、この制御を長い時間にわたり行
なうことは、基板側に発生するバイアス電圧が不安定に
なりやすい。そのため、プラズマによる放電が、断続あ
るいは中断される現象が伴い、形成される薄膜内部の原
子組成比が不均一になり、ハードコート層内の酸素結合
状態の欠損が生じ、形成される酸化物膜が低級酸化物を
含むようになり、ハードコート層自体が吸収を生じ、着
色してしまう。

【００１７】したがって、特開平７−５６００１号およ
び特開平７−５６００２号公報記載の技術で、実際にハ
ードコート層を形成すると、ハードコート層が着色して
しまい、実用上、問題が生じる。この着色は、ハードコ
ート層の機械的耐久性を向上させるために、膜厚を大き
くするほど顕著になる。

【００１８】よって、眼鏡等の透明なプラスチックレン
ズに、特開平７−５６００１号および特開平７−５６０
０２号公報記載の技術を実施することは、実際には非常
に困難である。

【００１９】また、本発明者は、基材とハードコート層
との間に、厚さ方向に向かって屈折率が変化する変性層
を、様々な条件で形成することを試みた。しかし、形成
された光学物品の中には、膜が剥離したり、光学的な特
性に問題が発生したり、また、衝撃に対して弱いという
問題点が生じた。

【００２０】また、従来のディッピング（浸漬処理）に
よる有機系シリコーンハードコートをプラスチックレン
ズ上に設けた場合、レンズをディッピング溶液に垂直方
向に浸すため、レンズ半径方向における膜厚分布のムラ
が生じてしまう。例え、レンズとハードコートの屈折率
をほぼ同じにしたとしても、この両者の界面における反
射の相違が生じてしまい、干渉縞（リップル）が強調さ
れてしまい、美的外観を損なってしまうことは免れな
い。このことは、レンズ自体が曲面を有しているため、
特に顕著に現れることが判った。

【００２１】本発明は、上記問題点を解決し、耐環境性
が大きく、光学特性が優れ、気相成長法により一貫した
工程で形成することができる被膜を備えた光学物品を提
供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、基材とハー
ドコート層との間に、厚さ方向に向かって屈折率が変化
する変性層を、様々な条件で形成し、その際の変性層の
材料、成膜条件、変性層とハードコート層または基材と
の相性など、各条件における問題点について研究した。
その結果、ハードコート層との界面部分の屈折率変性層
をアモルファス構造とすることにより、基材とハードコ
ート層の界面の区別をなくし、屈折率変性層とハードコ
ード層、ならびに、基材とハードコート層とを密着性を
高めることができ、しかも、界面からの反射を防ぐこと
ができることがわかった。

【００２３】よって、上記目的を達成するために、本発
明によれば、合成樹脂基材と、前記基材上に形成され、
Ｓｉ系およびＴｉ系の化合物の少なくとも一方を含み、
厚さ方向に向かって屈折率が変化している変性層と、前
記変性層上に形成され、前記変性層よりも厚い膜厚を有
し、かつ、屈折率が一定であり、ＳｉおよびＯを含むハ
ードコート層とを有し、前記変性層は、少なくとも前記
ハードコート層と接する界面の部分がアモルファスであ
ることを特徴とする光学物品が提供される。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２５】本発明においては、減圧容器内にアルコキ
シ基含有有機チタン化合物及びアルコキシ基含有有機珪
素化合物の各モノマーを気体状態にし、プラズマ雰囲気
中各モノマーガスを導入し、基材上にそれらのモノマー
とプラズマ反応で生成される形成化合物を各々のモノマ
ーの流量比を加減させながら薄膜堆積させていくとによ
り、基材とハードコートとの間に、中間的な密着性の良
好な有機または無機化合物屈折率変性層を形成する。

【００２６】その上に、本来のハードコート層なるアル
コキシ基含有有機及び／または無機珪素化合物薄膜を形
成する。

【００２７】このとき変性層は、ハードコート層との界
面付近が、アモルファス状の構造となるように形成す
る。これにより、プラスチック基材とハードコート層と
の強固な密着強度与え、またさらには、干渉縞を抑制さ
せることができる。

【００２８】本願発明におけるアモルファス状の構造と
は、Ｓｉ系およびＴｉ系の少なくとも一方の物質を主成
分とするアモルファス構造を有しているが、本願発明
は、このＳｉ系およびＴｉ系の少なくとも一方の物質を
主成分とするアモルファス構造の一部に有機化合物が含
まれている構造も含まれる。

【００２９】本発明では、基材として、ポリカーボネイ
ト、ポリメチルメタクリレートおよびその共重合体、ジ
エチレングリコールビスアリルカーボネイト（ピッツバ
ークプレート ガラス社製 ＣＲ−３９）の重合体、ポ
リエステル、不飽和ポリエステル、アクリロニトリルー
スチレン共重合体、塩化ビニル、ポリウレタン、エポキ
シ樹脂、ハロゲン（但し、フッ素を除く）および水酸基
を含有するモノまたはジ（メタ）アクリレートとイソシ
アネート化合物との重合体またはその共重合体等から任
意に選択された材料からなる基材を用いることができ
る。ポリエステルのなかでは、特にポリエチレンテレフ
タレートが好ましく使用される。

【００３０】また、これらの中で特に好ましくは、ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネイトの重合体、ポ
リウレタン、および、ハロゲン（但し、フッ素を除く）
および水酸基を含有するモノまたはジ（メタ）アクリレ
ートとイソシアネート化合物と重合体またはその共重合
体のうちのいずれかからなる基材が使用できる。

【００３１】また、基材は低屈折率のものから１．７０
以上の高屈折率のものを用いることができる。

【００３２】本発明の製造方法において、第１および第
２の工程において用いられるＳｉを含む有機化合物とし
ては、テトラエトキシシラン Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₄、ジメ
トキシジメチルシラン (ＣＨ₃)₂Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₂、メチ
ルトリメトキシシラン ＣＨ₃Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₃、テトラ
メトキシシラン Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₄、エチルトリメトキシ
シラン Ｃ₂Ｈ₅Ｓｉ(ＯＣＨ₃)₃、ジエトキシジメチルシ
ラン (Ｃ₂Ｈ₅Ｏ)₂Ｓｉ(ＣＨ₃)_2、メチルトリエトキシシ
ラン ＣＨ₃Ｓｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₃等が好適に用いられる。

【００３３】また、本発明の製造方法において、第１の
工程において用いられるＴｉを含む有機化合物として
は、テトラメトキシチタン Ｔｉ(ＯＣＨ₃)₄、テトラエ
トキシチタン Ｔｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₄、テトラ-i-プロポキシ
チタン Ｔｉ(Ｏ-i-Ｃ₃Ｈ₇)₄、テトラ-n-プロポキシチ
タン Ｔｉ(Ｏ-n-Ｃ₃Ｈ₇)₄、テトラ-n-ブトキシチタン
Ｔｉ(Ｏ-n-Ｃ₄Ｈ₉)₄、テトラ-i-ブトキシチタン Ｔｉ
(Ｏ-i-Ｃ₄Ｈ₉)₄、テトラ-sec-ブトキシチタン Ｔｉ(Ｏ
-sec-Ｃ₄Ｈ₉)₄、テトラ-t-ブトキシチタン Ｔｉ(Ｏ-t-
Ｃ₄Ｈ₉)₄、テトラジエチルアミノチタン Ｔｉ(Ｎ(Ｃ₂
Ｈ₅)₂)₄等が好適に用いられる。

【００３４】これらのＳｉを含む有機化合物およびＴｉ
を含む有機化合物は、その一種類を単独で用いても良
く、また、二種類以上を併用してもよい。

【００３５】また、本発明において変性層およびハード
コート層を形成する際に使用されるプラズマを用いた化
学気相成長（ＣＶＤ）法は、原料ガスに熱エネルギー及
び電気的エネルギーを与えることにより放電させ、その
プラズマ雰囲気中の非熱平衡状態において反応を促進さ
せ、基材上に薄膜を堆積させる方法であり、通常使われ
てるものには平行平板電極型、容量結合型または誘導結
合型等がある。特に本発明においては、基材の主平面に
平行に電界と磁界とをかけるプラズマ促進ＣＶＤ（ＰＥ
ＣＶＤ）法により形成することが好適である。

【００３６】というのは、電界と平行に磁界を印加する
ことにより、対向する電極の間には磁界による電場が起
こり、プラズマ中のイオンは基板ホルダー側に加速され
る。また、この磁界による電場により、プラズマ密度が
均一化され、基板へのイオン損傷および温度上昇などが
抑制できる。従って、特にプラスチックレンズのような
透明な基材材料に薄膜を形成させる場合や、イオン損傷
により側鎖基が破断されやすい材料や耐熱性の低い材料
からなる基材を用いる場合、基材の損傷が少ないため、
磁界をかけるプラズマ促進ＣＶＤが非常に有効である。

【００３７】透明樹脂基材に屈折率変性層及びハードコ
ート層を形成する場合、それらの形成材料として、Ｔｉ
系及び／またはＳｉ系アルコキシ基含有有機化合物から
なるモノマー及び／または酸素ガスを真空室へ導入し、
プラズマ雰囲気中で反応させ、透明樹脂基材に屈折率変
性層及びハードコート層を堆積させる。特に、屈折率変
性層を形成させる場合は、屈折率変性層とその上のハー
ドコート層との界面付近が疑似不定形アモルファス構造
になるように形成させることにより、強固な密着強度が
得られ、さらには、干渉縞を抑制させることができる。
必要に応じてその上に反射防止膜を形成し、さらにま
た、必要に応じて反射防止膜上に、フッ素系および／ま
たは珪素系有機化合物からなる撥水性の薄膜を形成する
ことができる。

【００３８】本発明において反射防止膜の形成方法は特
に限定されものではない。即ち、化学的気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、物理的気相成長法が適宜に利用できる。具体的
形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング法，イオンプ
レーティング法，プラズマＣＶＤ法等で適宜に選択すれ
ば良い。

【００３９】また、本発明において必要に応じて、水ヤ
ケ防止コートを前記反射防止膜の上に設けても良い。な
お、水ヤケ防止コートに用いられる有機シラザン化合物
として下記単位式で示す Ｃ_pＦ_2p+1ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＮＨ）_1.5 （ただし、ｐは正の整数）のものが好適に用いられる。

【００４０】水ヤケ防止コートの形成方法は、浸漬法等
の湿式法または真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法等
の乾式法で形成することが可能である。

【００４１】また、基材上にウレタン系、ポリビニルア
セタール等からなる衝撃吸収層を設ければ更に密着性、
耐衝撃性の向上した光学物品が得られる。

【００４２】次に本発明による具体的な製造方法につい
て示す。Ｔｉアルコキシ基含有有機化合物が入ったモノ
マー容器が真空室に接続器を外部から加熱することによ
り、気化させて真空室へ導入すると同時に酸素ガスも導
入する。その時の各々のガスの流量はそれぞれの目的に
あったものを適宜に選択すればよいが、好ましくは、Ｓ
ｉ系アルコキシ基含有有機化合物のガスの場合は８０〜
２００ＳＣＣＭ、Ｔｉ系アルコキシ基含有有機化合物の
ガスの場合は３０〜２００ＳＣＣＭ、また、酸素ガスは
５０〜２００ＳＣＣＭをそれぞれ単独若しくは併用させ
て真空室へ流す。

【００４３】その際の真空室内の圧力を０．５〜１２Ｐ
ａの範囲で安定させ、カソード側に高周波２〜３．５Ｋ
Ｗを印加する。それと同時に、真空室外部に設置されて
いる電磁石コイルに電流を流し、プラズマ雰囲気中に磁
界がかかるようにして低気圧アーク放電を安定化させ
る。このような磁界のかけ方により、対向する電極の間
には電場が起こり、プラズマ中のイオンは基板ホルダー
側に加速される。また、この電場により、プラズマ密度
が均一化され、基板へのイオン損傷および温度上昇など
が抑制できる。従って、特にプラスチックレンズのよう
な基板材料に薄膜を形成させる場合、イオン損傷により
側鎖基が破断されやすい材料や耐熱性の低い材料などを
扱う場合、非常に有効な薄膜形成が可能となる。

【００４４】このような手法により、プラスチックレン
ズ上に直接Ｔｉ系及び／あるいはＳｉ系アルコキシ基含
有有機化合物薄膜からなる屈折率変性層及び／あるいは
硬化層を形成することができる。

【００４５】特に、この屈折率変性層と硬化層との界面
近傍においては、Ｓｉ系アルコキシ基含有有機化合物の
ガス流量を徐々に増加させ、同時に、Ｔｉ系アルコキシ
基含有有機化合物のガス流量を徐々に減少させる。この
とき、Ｓｉ系アルコキシ基含有有機化合物のガス流量の
変化量と、Ｔｉ系アルコキシ基含有有機化合物のガス流
量の変化量との比が、それぞれの変化量に含まれるＳｉ
原子の数とＴｉ原子の数との比に換算した場合に、１：
（３以下）になるように、正確に流量をそれぞれ増加お
よび減少させる。これにより、屈折率変化層は、ハード
コート層との界面近傍が、アモルファス構造を呈するよ
うになる。この原子比の範囲外の場合は結晶構造を呈す
るようになり、界面の密着強度が下がってしまう傾向に
なる。

【００４６】

【００４７】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。以下の実施例は、眼鏡用プラスチックレンズ
に被膜を形成する実施例である。

【００４８】（実施例１）本実施例では、ポリウレタン
系レンズ基材上に、バルツェルス（Ｂａｌｚｅｒｓ）社
製ＰＥＣＶＤ装置と真空蒸着装置とを用いて、屈折率変
性層と、３層構造のハードコート層と、反射防止膜とを
形成する。ＰＥＣＶＤ装置の真空室と真空蒸着装置の真
空室とは、ロードロック室で連結されている。ロードロ
ック室は、基材を、ＰＥＣＶＤ装置の真空室から真空蒸
着室の真空室へ真空を保った状態で移動させるための空
間である。

【００４９】ＰＥＣＶＤ装置は、真空室外に電磁コイル
を備えている。電磁コイルは、真空室内に配置された一
対の電極の間の空間に、電界と平行な方向に磁界をかけ
るように配置されている。電極間の空間には、カローセ
ルタイプの基材ホルダーが、基材の主平面を電界の向き
と平行に保持するように配置されている。

【００５０】まず、ポリウレタン系レンズを超音波洗浄
機に通して洗浄後、Ｂａｌｚｅｒｓ社製ＰＥＣＶＤ装置
の真空室に設置し、２．７×１０^ー4Ｐａまで排気した
後、ジメチルジエトキシランのガスを流量１１ＳＣＣＭ
及びテトライソプロポキシチタンのガスを流量９ＳＣＣ
Ｍ流し、真空室の圧力が ２．９Ｐａになるまで導入す
る。外部電磁石コイルに２．６Ａの電流を流すと同時
に、カソードに高周波出力０．６ＫＷを４５秒間印加
し、その間にテトライソプロポキシチタンのガスを１分
間当たり３ＳＣＣＭの割合で、徐々に減少させ、同時に
ジメチルジエトキシシランのガスを１分間当たり５ＳＣ
ＣＭの割合で増加させながら、膜厚２６０ｎｍの屈折率
変性層を基材の両面に形成した。

【００５１】ジメチルジエトキシシランのガスの流量の
増加量である５ＳＣＣＭ中に含まれるＳｉ原子の数と、
テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少量３ＳＣ
ＣＭ中に含まれるＴｉ原子の数との比は、１：１．２で
ある。

【００５２】さらに、続いて、ジメチルジエトキシシラ
ンのガスを流量１００ＳＣＣＭと酸素ガスを流量３５Ｓ
ＣＣＭ流し、真空室の圧力が２．９Ｐａになって流量が
安定したところで、外部電磁石コイルに２．６Ａの電流
を流すと同時に、カソードに高周波出力０．８ＫＷを２
５分間印加することにより、屈折率変性層の上にハード
コート層を形成した。さらに、酸素ガスの流量を７０Ｓ
ＣＣＭに増加して、真空室の圧力が２．９Ｐａになるよ
うに排気系のコンダクタンスをバリアブルオリフィスに
より調整し、カソードの高周波出力を１ＫＷに上げて、
引き続き２５分間ハードコート層を形成し、最後に、酸
素ガスの流量を１４０ＳＣＣＭに増加して、さらにまた
２５分間ハードコート層を形成した。

【００５３】次に、レンズ基材ホルダーをロードロック
室に移動して、このレンズ基材ホルダーを９０°反転さ
せることにより、レンズ基材の一方の面を蒸着源の方に
向かせて真空蒸着室へ送り、１．３×１０^ー3 Ｐａまで
排気した後、電子ビーム加熱蒸着法により、反射防止膜
の各層を下記蒸着条件により各ハードコート層の上に形
成した。

【００５４】 真空蒸着諸条件 Ａ：オングストローム 第１層目 酸化チタン ４２０Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 ４×１０^ー3Ｐａ（Ｏ₂雰囲気） 第２層目 二酸化珪素 ４２０Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 １×１０^ー3Ｐａ 第３層目 酸化チタン ２１６０Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 ５×１０^ー3Ｐａ（Ｏ₂雰囲気） 第４層目 二酸化珪素 １２００Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 １×１０^ー3Ｐａ 以上により、レンズの片方の面に反射防止膜を形成させ
た後、今度はレンズ基材ホルダーに付随する両面反転機
構により、もう一方の面を蒸発源の方向に反転させて、
再度、前記と同様の蒸着条件により、反射防止膜を形成
した。 （実施例２）第２の実施例では、第１の実施例と同様
に、屈折率変性層、ハードコート層、反射防止膜を形成
するが、屈折率変性層を形成する際のジメチルジエトキ
シシランのガスの流量の増加量を８ＳＣＣＭとし、テト
ライソプロポキシチタンガスの流量の減少量を６ＳＣＣ
Ｍとした。

【００５５】ジメチルジエトキシシランのガスの流量の
増加量である８ＳＣＣＭ中に含まれるＳｉ原子の数と、
テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少量６ＳＣ
ＣＭ中に含まれるＴｉ原子の数との比は、１：１．８で
ある。

【００５６】他の製造工程は、第１の実施例と同じであ
るので説明を省略する。

【００５７】（実施例３）第３の実施例では、第１の実
施例と同様に、屈折率変性層、ハードコート層、反射防
止膜を形成するが、屈折率変性層を形成する際にジメチ
ルジエトキシシランのガスの流量の増加量を１１ＳＣＣ
Ｍとし、テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少
量を９ＳＣＣＭとした。

【００５８】ジメチルジエトキシシランのガスの流量の
増加量である１１ＳＣＣＭ中に含まれるＳｉ原子の数
と、テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少量９
ＳＣＣＭ中に含まれるＴｉ原子の数との比は、１：２．
６である。

【００５９】（実施例４）第４の実施例は、第１の実施
例により反射防止膜まで形成した基材レンズを再度ロー
ドロック室にもどして、レンズ基材ホルダーを９０°反
転させた後、再度ＰＥＣＶＤ装置の真空室へ送り１．３
×１０^ー3Ｐａまで排気した後、ヘキサメチルジシラザン
及び酸素からなる混合ガスを各々１０ＳＣＣＭ及び５０
ＳＣＣＭの流量で真空室へ導入し、真空室のその時の圧
力を８Ｐａに制御し、外部電磁石コイルに２．６Ａの電
流を流すと同時に、カソードに高周波出力０．６ＫＷを
印加し、膜厚５０〜１００オングストロームになるよう
に水ヤケ防止コートなる撥水性薄膜を形成した。

【００６０】（比較例１）ポリウレタン系レンズを超音
波洗浄機に通して洗浄後、Ｂａｌｚｅｒｓ社製ＰＥＣＶ
Ｄ装置の真空室に設置し、２．７×１０^ー4Ｐａまで排気
した後、ジメチルジエトキシランのガスを流量１１ＳＣ
ＣＭ及びテトライソプロポキシチタンのガスを流量９Ｓ
ＣＣＭ流し、真空室の圧力が ２．９Ｐａになるまで導
入し、外部電磁石コイルに２．６Ａの電流を流すと同時
に、カソードに高周波出力０．６ＫＷを４５秒間印加
し、その間にテトライソプロポキシチタンのガスを１分
間当たり１１ＳＣＣＭの割合で、徐々に減少させ、同時
にジメチルジエトキシシランのガスを１分間当たり１３
ＳＣＣＭの割合で増加させながら、膜厚２６０ｎｍの屈
折率変性層を基材の両面に形成した。

【００６１】ジメチルジエトキシシランのガスの流量の
増加量である１３ＳＣＣＭ中に含まれるＳｉ原子の数
と、テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少量１
３ＳＣＣＭ中に含まれるＴｉ原子の数との比は、１：
３．２である。

【００６２】上記で形成した各々の屈折率変性層の上
に、さらに、続いて、ジメチルジエトキシシランのガス
を流量１００ＳＣＣＭと酸素ガスを流量３５ＳＣＣＭ流
し、真空室の圧力が２．９Ｐａになって流量が安定した
ところで、外部電磁石コイルに２．６Ａの電流を流すと
同時に、カソードに高周波出力０．８ＫＷを２５分間印
加して硬化層を形成した。さらに、酸素ガスの流量を７
０ＳＣＣＭに増加して、真空室の圧力が２．９Ｐａにな
るように排気系のコンダクタンスをバリアブルオリフィ
スにより調整し、カソードの高周波出力を１ＫＷに上げ
て、引き続き２５分間硬化層を形成し、最後に、酸素ガ
スの流量を１４０ＳＣＣＭに増加して、さらにまた２５
分間硬化層を形成した。

【００６３】次に、レンズ基材ホルダーをロードロック
室に移動して、このレンズ基材ホルダーを９０°反転さ
せて、レンズ基材の一方の面を蒸着源の方を向かせて、
真空蒸着室へ送り、１．３×１０^ー3 Ｐａまで排気した
後、電子ビーム加熱蒸着法により、反射防止膜の各層を
下記蒸着条件により各硬化層の上に形成した。

【００６４】 真空蒸着諸条件 Ａ：オングストローム 第１層目 酸化チタン ４２０Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 ４×１０^ー3Ｐａ（Ｏ₂雰囲気） 第２層目 二酸化珪素 ４２０Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 １×１０^ー3Ｐａ 第３層目 酸化チタン ２１６０Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 ５×１０^ー3Ｐａ（Ｏ₂雰囲気） 第４層目 二酸化珪素 １２００Ａ（幾何的膜厚） 蒸着時圧力 １×１０^ー3Ｐａ （比較例２）第２の比較例では、第１の比較例と同様
に、屈折率変性層、ハードコート層、反射防止膜を形成
するが、屈折率変性層を形成する際にジメチルジエトキ
シシランのガスの流量の増加量を１５ＳＣＣＭとし、テ
トライソプロポキシチタンガスの流量の減少量を１３Ｓ
ＣＣＭとした。

【００６５】ジメチルジエトキシシランのガスの流量の
増加量である１５ＳＣＣＭ中に含まれるＳｉ原子の数
と、テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少量１
３ＳＣＣＭ中に含まれるＴｉ原子の数との比は、１：
４．０である。

【００６６】（比較例３）第３の比較例では、第１の比
較例と同様に、屈折率変性層、ハードコート層、反射防
止膜を形成するが、屈折率変性層を形成する際にジメチ
ルジエトキシシランのガスの流量の増加量を２２ＳＣＣ
Ｍとし、テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少
量を２０ＳＣＣＭとした。

【００６７】ジメチルジエトキシシランのガスの流量の
増加量である２２ＳＣＣＭ中に含まれるＳｉ原子の数
と、テトライソプロポキシチタンガスの流量の減少量２
０ＳＣＣＭ中に含まれるＴｉ原子の数との比は、１：
６．０である。

【００６８】つぎに、上述の実施例および比較例で得ら
れた眼鏡用プラスチックレンズの試料について、機械的
耐久性を評価した。下記に評価内容を示す。

【００６９】評価項目 １）密着性 ＪＩＳ Ｄ−２０２に準じて、試料表面に、１ｍｍ間隔
の切り込みを縦横にいれ、セロハンテープ（ニチバン製
商品名 セロテープ）をこの切り込みの上に貼り付
け、４ｋｇの力でこのテープをはがし、膜はがれが生じ
るかどうかを調べる。

【００７０】２）耐擦傷性 （ａ）粗さ＃００００のスチールウールを荷重６００ｇ
で試料に押しつけ、１５秒間に３０回往復させた後、試
料表面の傷の有無を調べる。

【００７１】（ｂ）砂消しゴム（ライオン製 商品名
砂消しゴムＥＲ−５０２）を荷重５００ｇで試料に押し
つけ、１５秒間に３０往復させた後、試料表面の傷の有
無を調べる。

【００７２】３）耐温水 恒温槽の８０℃の市水に１０分間浸漬した後、試料表面
の膜に変化があるかどうかを調べる。

【００７３】４）耐熱性 エアー・オーブンの１００℃の大気中に５分間放置した
後、試料表面の膜に変化があるかどうかを調べる。

【００７４】５）耐アルカリ性 水酸化ナトリウム水溶液（ＰＨ１１）に６時間浸漬した
後、試料表面の膜に変化があるかどうかを調べる。

【００７５】６）耐酸性 硝酸水溶液（ＰＨ１）に６時間浸漬した後、試料表面の
膜に変化があるかどうかを調べる。

【００７６】７）耐衝撃性 上述の各実施例および比較例において、基材レンズとし
て、中心厚１．２ｍｍのレンズを使用したものを試料と
する。そして、米国のＦＤＡ規格に基づき、１２７ｃｍ
の高さから試料レンズの中心部に、１６．４ｇの鋼球を
落下させて、割れないものを合格とした。

【００７７】８）干渉縞 自然光を照射した場合に、干渉縞がほとんど見えないも
のを良好、干渉縞が目視で見えるものを不良とする。

【００７８】上述の評価項目について、実施例および比
較例の評価結果を、表１にまとめて示す。

【００７９】

【表１】

【００８０】表１からわかるように、上述の実施例の全
ての試料は、密着性、耐擦傷性（スチールウール）、耐
薬品性（酸）、耐衝撃性、干渉縞において、比較例の全
ての試料よりも優れている。また、耐熱性において、本
実施例の試料は、比較例３の試料よりも優れ、比較例
１、２の試料と同等である。また、耐擦傷性（砂消しゴ
ム）、耐温水性、耐薬品性（アルカリ）については、比
較例と同等の耐久性を示これは、つぎのようなことに起
因すると考えられる。

【００８１】本実施例では、ハードコート層と基材との
間に変性層を配置している。変性層は、ハードコート層
との界面付近がアモルファス構造になっている。これに
より、屈折変性層と硬化層との密着性が良好になり、耐
擦傷性の向上、耐衝撃性の向上、さらには、干渉縞を防
止する効果が得られる。また、変性層を１００ｎｍより
厚く、９００ｎｍよりも薄くしているため、密着性がさ
らに高められている。

【００８２】また、本実施例のハードコート層は、ＰＥ
ＣＶＤによって形成する際の混合ガス圧を、０．５〜１
２Ｐａの範囲に制御している。これにより、本実施例の
ハードコート層は、組成と組織そのものが、耐久性に優
れたものになっている。また、これに加え、本実施例の
ハードコート層は、高屈折率材料を含まないため、酸素
量の調節により容易に透明にできるため、膜厚を厚く形
成することができ、この厚さにより、さらに機械的耐久
性と耐薬品性とが得られる。従って、ハードコート層
は、機械的耐久性、耐薬品性に優れ、ハードコート層と
して作用している。

【００８３】このような変性層とハードコート層の作用
によって、本実施例の被膜を備えたプラスチックレンズ
は、高い耐環境性が得られている。

【００８４】す。

【００８５】また、本実施例のハードコート層は、低屈
折率材料のシリコンの酸化物を含んでいるため、厚さが
厚くとも、容易に透明にできる。

【００８６】また、変性層は、ハードコート層であるハ
ードコート層とは別に設けられた膜であり、しかも、ハ
ードコート層よりも基材側に配置されているため、変性
層自体の機械的耐久性および耐薬品性は要求されない。
したがって、本実施例の変性層は、膜厚を薄くすること
ができる。変性層は、屈折率を変化させるために、酸素
が欠乏して着色しやすい高屈折率材料のＴｉの酸化物を
含んでいるが、本実施例では、膜厚を薄くすることがで
きるため、透明にすることができる。

【００８７】また、反射防止膜も、各層の膜厚が薄いた
め、透明にすることができる。

【００８８】このように、本実施例では、被膜全体の耐
久性を保ちながら、ハードコート層、変性層、反射防止
膜の各膜を透明にできるため、透明な被膜が得られ、眼
鏡用のプラスチックレンズの被膜として用いるのに適し
ている。

【００８９】また、本実施例のプラスチックレンズの製
造方法は、ドライプロセスのみで、変性層、第１、第
２、第３のハードコート層、反射防止膜を連続して形成
することができる。この製造方法は、工程が非常に単純
であり、しかも従来の湿式プロセスのように、廃液処理
や、表面活性化処理や、縮合硬化工程等が不要であるた
め、製造コストを低減することができる。また、環境汚
染問題も解決できる。さらに、本実施例の製造方法は、
ガスの種類や真空容器内の圧力等の成膜条件を変えるの
みで、１台のＰＥＣＶＤ装置で、屈折率等の膜性質を変
化させた被膜を製造することができる。したがって、湿
式プロセスのように予め溶液を準備しておく必要はな
く、１ロット２枚のレンズのような特注レンズの製造を
短い納期で行うことができる。

【００９０】上述の実施例では、磁界によってプラズマ
密度を高めるＰＥＣＶＤ装置を用いたが、磁界を用いな
いプラズマＣＶＤ装置を用いることももちろん可能であ
る。

【００９１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、耐環境性が大きく、光学特性がすぐれ、気相成長法
により一貫した工程で形成することができる被膜を備え
た光学物品を提供することができる。

【００９２】本願発明の製造方法により製造された光学
物品は、耐擦傷性、耐衝撃性、耐温水性、耐熱性、耐薬
品性、機械的強度、透明性にも優れ、更に干渉縞の発生
しない光学物品が得られる。特に、本願発明の光学物品
は、基材上に気相成長法で形成した変性層を設け、これ
とハードコート層との界面をアモルファス状にすること
により、密着性が更に向上したものとなる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成樹脂基材と、 前記基材上に形成され、Ｓｉ系およびＴｉ系の化合物の
   少なくとも一方を含み、厚さ方向に向かって屈折率が変
   化している変性層と、 前記変性層上に形成され、前記変性層よりも厚い膜厚を
   有し、かつ、屈折率がほぼ一定であり、ＳｉおよびＯを
   含むハードコート層とを有し、 前記変性層は、少なくとも前記ハードコート層と接する
   界面の部分がアモルファス状であることを特徴とする光
   学物品。
2. 【請求項２】基材上に被膜を備えた光学物品の製造方法
   であって、 前記基材の上に、Ｓｉを含む有機化合物ガスおよびＴｉ
   を含む有機化合物ガスの少なくとも一方を用い、プラズ
   マを用いた化学気相成長法により、前記基材上に厚さ方
   向に向かって屈折率が変化している変性層を形成する第
   １の工程と、 前記変性層の上に、Ｓｉを含む有機化合物ガスと、酸素
   ガスとの混合ガスを用い、プラズマを用いた化学気相成
   長法により、ハードコート層を形成する第２の工程とを
   有し、 前記第１の工程で供給する前記Ｓｉを含む有機化合物ガ
   スの供給量を時間の経過とともに徐々に増加させ、同時
   に、Ｔｉを含む有機化合物ガスの供給量を時間の経過と
   ともに徐々に減少させることを特徴とする被膜を備えた
   光学物品の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記Ｓｉを含む有機化
   合物ガスの一定時間あたりの増加量と、Ｔｉを含む有機
   化合物ガスの前記一定時間あたりの減少量との比は、前
   記ガスの増加量中に含まれるＳｉ原子の数と前記ガスの
   減少量中に含まれるＴｉ原子の数に換算した場合に、
   １：（３以下）に制御することを特徴とする被膜を備え
   た光学物品の製造方法。