专利名称：在低表面能量的眼镜片表面制作标记的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及给光学镜片、特别是眼镜片制作标记，用于标识镜片的制造商、产地或特性。这种标记通常称为“monogramming”。
背景技术：
现有技术中有多种给镜片做标记的方法。有些是通过机械雕刻和蚀刻以及激光和激发物选择性地除去和/或覆盖镜片材料。这种标记一般在有或者没有特殊光照的条件下能被肉眼看到，并且可以着色，以增加可见度。眼镜佩戴者反对这种戴眼镜时可以看到的永久性标记。对于镜片材料体中或镜片材料体上的着色转移和对光反应变色的标记也是一样。
其它种类的标记一般看不见，但是镜片有雾时可以看到，使用时，可以通过对镜片哈气产生薄冷凝层看到标记。这种方法主要是改变镜片的表面特征。有些已知的涂层具有较高的表面能量，如抗反射涂层。其它涂层，如作为抗污垢涂层的表面涂层，避免灰尘和污点聚集在低表面能量的镜片上。一般，将高或低表面能量的材料进行选择性的化学改进，甚至去除，以得到希望的标记状态。有雾时暴露出成为浅色小液滴的表面能量低的部分，而表面能量高的部分为深色的冷凝膜。
文献US-A-4912298提出一种在眼镜片上制作标记的方法，用一种高能激发物激光穿过一个适当切割的金属遮罩照射镜片的确定区域而制作标记，金属遮罩离开镜片或在镜片上，使镜片的一个薄层(0.1微米)蒸发，因此标记可以作为一个呼气标记被感觉到。
在文献EP-A-0031633中，通过用一个印刷块、笔或刷子把浓硫酸涂到聚碳酸酯镜片上而制作标记，以增加标记部分的表面能量，并且当人呼气使其有雾时能够看到标记。这种方法不能准确表示标记部分的轮廓，并且要求小心洗涤和干燥。
文献FR-A-2727649提出一种在有或没有防擦涂层或反射金属涂层的有机材料的眼镜片上做标记的方法。这种方法是对要做标记的镜片表面进行电晕放电、火焰或空气电离，以增加表面能量，因此提高被标记表面的附着能力。目前的标记是用一种特殊的标记墨通过印模转移或丝绸筛印刷产生的，标记墨包括一种墨和一种防雾剂，然后使标记干燥，并用适当的溶剂除去墨的成分文献EP-A-0472303涉及一种疏水隐形眼镜片的铸模，如聚烯烃铸模，通过电晕放电将其进行亲水化处理，提高一种亲水单体着色散射的附着能力，而又不影响铸模的释放性能。
发明内容
本发明的目的是提出一种简化的方法和设备，为低表面能量的眼镜片提供一种表面能量高的标记，这种标记通过起雾是可见的。
根据本发明的一个方面，提供在一个低表面能量的眼镜片的表面制作一种表面能量比较高的标记的方法和设备。该设备包括一个表面供能源、在要制做标记的眼镜片表面施加遮罩的装置和使要标记的镜片表面定位的装置，遮罩形成一个所需标记的反图像，定位装置使镜片表面面对表面供能源，遮罩在表面供能源与要标记的镜片之间，表面供能源的供能放电增加了要标记表面的表面能量，使制作的标记能通过起雾看到。
根据本发明的一个优选实施例，遮罩是一个表面供能放电不能透过的柔性屏栅的一部分，并且柔性屏栅有一个与所需标记的反图像一致的切除部分。当把镜片贴靠紧绷的屏栅时，屏栅的遮盖部分与要标记的镜片接触。对该实施例，选择性提高表面能量实际上是处理镜片的单一阶段，因此取消了之前和之后的一个或更多的阶段。
根据另一个实施例，一个墨遮罩直接印在镜片表面。表面供能放电不会透过遮罩。镜片上的墨遮罩被带到面对表面供能源的位置。处理后，用例如适当的溶剂去掉镜片上的墨遮罩。使用墨遮罩可以得到非常清晰和准确的标记，并且实际上可以得到无限多种类的标记，因为标记与切除屏栅遮罩的机械性质无关。另外，墨遮罩可以在要标记镜片的凹面和凸面。
所述表面供能源是一个电晕放电源。尽管优选的是电晕放电源，但也可以使用其它供能源，特别是紫外辐射源或辉光放电源，以及低温等离子源。
通过下面的描述并参照附图可了解本发明的这些和其它特征。
图1是一个根据本发明的用于给一个眼镜片制作标记的设备的立体图；图2是一个放大的细节图，示出一个就位的眼镜片，与用于选择性电晕放电处理的遮罩接触；图3是图2细节的轴向剖视图；图4、5是另一个实施例的轴向剖视图，示出一个盖印工位以及用一个墨遮罩进行镜片的电晕放电处理。
具体实施例方式
图1示出一台设备20，用于根据第一实施例在眼镜片10的表面11上制作通常不可见的标记。
这种表面一般可以是一个低表面能量的表面，如疏水的防污表面涂层，特别是本申请人的CRIZAL表面涂层。例如，在镜片10的凸起前表面有低表面能量的表面涂层。眼镜片的主要材料可以是任何合适的树脂，特别是聚碳酸酯，或矿物玻璃。正如已经知道的，至少聚碳酸酯镜片主要材料的凸起表面一般接受一层高表面能量的硬涂层，以保护碳酸酯不受刮擦。硬涂层上可以又覆盖一个高表面能量的防反射涂层。本发明适用于任何具有较低表面能量的眼镜片主要材料，或任何带有较低表面能量涂层的眼镜片，如可以覆盖一个高表面能量中间涂层的表面涂层，如一个防反射涂层或硬涂层，或直接在具有高或低表面能量的镜片主要材料上的高表面能量中间涂层。
实际上，这种硬涂层的厚度在1至8或11微米之间，防反射涂层的厚度在0.1至0.5微米之间，防污表面涂层的厚度在1-10纳米之间。
根据该优选实施例，该设备20有一个大致为长方形的下部外壳21，一个表面供能源、即一个电晕放电装置位于其中。
电晕放电装置可以是一个650瓦的Tantec低频(如50或60Hz)电晕处理装置，有一个带有一对电极的放电头29，电极提供1500伏的电晕放电。尽管由于安全的原因最好使用低频，但高频，如2000Hz将得到好的效果。
电晕放电装置工作时，穿过电极施加一个低频高压，电极使电子在空气间隙中加速，并使空气间隙电离，造成电子雪崩。产生的高能场可以使分子连接断裂，如疏水表面涂层的分子连接断裂，以增加材料的表面能量，甚至使涂层瓦解，在这种情况下，暴露出下面的高表面能量涂层或底层。
下部外壳21的顶部是一个屏栅组件25，屏栅组件的下面是电晕放电头29。屏栅组件有一个长方形的框架26，框架26束缚一个绷紧的屏栅27，张力例如约为1kg。屏栅的材料最好为电晕放电产生的场不能透过的适当聚合物薄膜。屏栅材料有一个遮罩部分28，遮罩部分的切除部分与要在镜片表面制作的标记的反图像一致。
屏栅材料必须足够柔软，以与镜片的凸出表面11紧密接触。选择性渗透的遮罩部分的尺寸基本稳定，这样当贴靠凸起表面时，遮罩28不变形。最后，屏栅材料必须足够薄(如0.05毫米)，使得能够准确切割和紧密接触，避免起皱，否则皱纹会在界面处产生渗漏。最好用激发物激光在屏栅材料中切出遮罩。
已经发现，几百分之一毫米的Mylar屏栅是最合适的的材料，并且即使它的柔韧性有限，也能满足前面的要求。Mylar屏栅可以用一个激发物激光切割到所需的容许限度。Mylar薄膜还能以大约1kg的张力紧绷在框架26中。
另外，屏栅组件可以包括一个浸透的聚合物屏栅织物，屏栅织物有一个与电晕放电头对准的孔。在这种情况下，一个小尺寸的Mylar薄片贴在浸透的屏栅织物上，并且超过屏栅中的整个孔。Mylar薄片将形成一个如优选实施例中的遮罩部分。当眼镜片下降到处理位置时，镜片的凸起面与屏栅的遮罩部分紧密接触。
设备20还包括一个位于下部外壳21后部并延伸到屏栅组件25以上的固定直立支架40。直立支架有一个垂直滑道41，滑道接受滑动件45的一个形状互补(如榫形)的部分(未示)，可以调节滑动件45，并将其固定在屏栅27以上的所需位置上。
臂50的近端装在滑动件45上，使臂50可以在如虚线所示的大致水平的平面内进行角度移动。实际上，角度移动在镜片的拿起位置、处理位置和放下位置之间，例如拿起位置在屏栅的左边和后边，处理位置成直角并对准屏栅的遮罩部分28，放下位置可以与拿起位置处于同一位置或其它位置，例如在屏栅的另一侧或后面。
一个气动致动器60安装在臂50的远端。致动杆61可以相对致动缸62在如图所示的高位和低位之间往复运动。
一个镜片抓持装置30安装在致动杆61的下自由端，并且实际上包括一个吸杯31，吸杯有一个可与眼镜片的凹面12配合的环形唇边。
包括滑动件45、臂50和致动器61的镜片定位装置最好由一个适当的控制系统进行气动或液压控制，控制系统的特征不属于本发明的内容。
空气管线46与滑动件45连接，并且控制臂在拿起、处理、放下位置之间的角度移动。
与气动致动器60连接的管线63控制吸杯在拿起、处理、放下位置的高度以及吸杯在臂50在这些位置之间摆动过程中的高度。
最后，管线64与穿过致动杆61延伸的中空轴向通道61A连接，用于在吸杯31处与一个部分真空源(未示)连接，以便选择性地把镜片紧紧保持在吸杯上，并且当臂和吸杯被带到放下位置时释放镜片。
操作中，臂50首先摆向拿起位置，吸杯31位于屏栅27和下一个被处理的镜片以上。当臂到达拿起位置时，致动杆61和吸杯31下降，使吸杯与要处理的镜片接触，然后开始吸引，以便把镜片保持在吸杯上。
实际使用中，提前将镜片准确放在拿起工位，因此在吸杯上。像镜片检测仪这样的技术装置可以用于该目的。
然后吸杯31上升，并且臂50摆向处理位置，在该位置，致动杆61、吸杯31和镜片10下降，使镜片位于与屏栅27的遮罩部分28的所需相对位置。镜片10的凸起面11的中心下降到屏栅静止位置形成的水平以下，这样遮罩部分28与镜片凸起面11的对应区域紧密接触。实际使用中，为此使用0.9kg的头压。
一旦要做标记的镜片到达图3所示的位置，电晕放电装置最好自动接通，产生一个直接与遮罩部分连通的场，因此使表面涂层的分子连接断裂，以改善(即增加)镜片暴露表面的表面能量，甚至露出下面的高能量涂层或底层。
实际使用中，电晕放电施加1-10秒，最好为5-10秒，已经发现这足以改善表面涂层的表面能量。要指出的是，部分除去下面的涂层或底层的材料是可以容许的，因为它不会影响镜片的光学性质。
处理后，致动杆、吸杯和镜片上升，并且臂向放下位置摆动，该位置可以与拿起位置重合，或者例如可以位于屏栅的相反一侧或屏栅的后部。然后，致动杆62下降，停止对吸杯施加的吸引作用，并将镜片10释放到放下位置。实际使用中，将镜片放到一个外套中，准备发送。
根据图4、5示出的另一个实施例，遮罩不是屏栅的一部分，而是一个直接印在要标记的镜片表面的墨遮罩80。给由吸杯抓住的镜片加盖墨遮罩是在拿起位置上游的一个盖印工位70上进行的，如图4所示。盖印工位70最好包括一个墨板71和一个墨垫73，用一个附加墨罐72给墨板71供墨。盖印前，使往复运动的墨垫与墨板接触，墨板平移运动以得到墨。墨垫的表面有要标记并“雕刻”的反图像。着墨后，墨垫73与要盖印的镜片的凹面11或凸面接触，在后一种情况下，镜片应该凸面向下。墨垫可以用任何合适的材料制成。可以优先使用Moreau设备公司制造的肖氏硬度为8的标号为4070的墨垫。
盖印工位70可以包括一个Morlock制造的MD 80GF型盖印装置。
把墨遮罩80加盖到镜片上后，可以使墨干燥或聚合物化。任何适当的干燥或聚合物化装置、例如紫外线灯都可用于此目的。
干燥和聚合物化后，墨遮罩的镜片由臂50和吸杯31带到上面描述的拿起位置，然后带到处理位置，面对电晕放电头。在该实施例中，外壳的顶壁27A不形成遮罩，而是有一个对准电晕放电头的适当尺寸的开口。镜片合适地支撑在外壳顶壁上或在顶壁以上，当镜片的凹面要标记时，它的凹面就面对外壳的顶壁，或者相反，凸面要做标记时，凸面面对外壳顶壁。将根据镜片的凹面或凸面要标记来调节致动杆61的位置，以保证放电头与要标记的镜头表面的所需距离。
实施电晕放电后，已做标记的镜片由镜片定位装置带到清洁工位(未示出)，在清洁工位从镜片表面除去墨遮罩。清洁工位可以是制作标记的设备的一部分。另外，可以用一种光学仪器除去墨遮罩，然后清洗镜片。这种墨遮罩除了适于在镜片的凹面和凸面做标记外，还保证所需标记有非常准确的轮廓。
根据本发明的优选实施例，表面供能源是一个电晕放电源。也可使用其它表面供能源，如冷等离子源或紫外辐射源。
冷等离子源可以包括一个电或微波放电或辉光放电源。电或微波源将向大约1毫巴的低压气体、如氧、氩、氮、四氟化碳、氦、氨中产生放电。放电持续的时间可以从几十秒到几分钟，并且一般为1-2分钟。一种合适的冷等离子源由Atea制造，并以Matis的商标销售。也可使用Lectro Treat的大气压力冷等离子源，该等离子源产生一种混合电晕。
一种紫外辐射源将使被照射表面分子产生光氧化作用。这些分子被这种短波长辐射的吸收作用的激发或分解。分子分解是用2357-1849埃的波长得到的。紫外辐射处理可以在大气压力或低压下进行，持续时间从几秒到几分钟。可以用一个消除表面污染的Uvocs装置作为本发明的紫外辐射源。
在不超出所附权利要求所确定的本发明的实质和范围内，可对该方法和设备进行多种修改和变型。
权利要求
1.在一个低表面能量的眼镜片的表面制作表面能量比较高的标记的设备，它包括一个提供放电的表面供能源、把一个形成所需标记的反图像的遮罩施加到要标记的眼镜片表面的装置、使要标记的镜片表面定位并面对表面供能源的装置，遮罩插在表面供能源和要标记的镜片之间，供能放电直接朝向要标记表面的低表面能量，以增加表面能量，使得所制作的标记通过起雾是可见的。
2.根据权利要求1的设备，其中，表面供能源是一个臭氧发生装置。
3.根据权利要求2的设备，其中，臭氧发生装置是一个电晕放电源。
4.根据权利要求1-3之一的设备，其中，遮罩是一个柔性屏栅的一部分，表面供能源不能透过该柔性屏栅，并且柔性屏栅有一个与所需标记的反图像一致的切除部分，所述柔性屏栅的遮罩部分能够与要标记的镜片表面紧密接触。
5.根据权利要求1-4之一的设备，其中，放置眼镜片的装置包括镜片抓持装置，用于选择性地拿起和释放眼镜片。
6.根据权利要求4的设备，其中，一个眼镜片拿起区域距离所述屏栅一个距离，所述镜片放置装置还包括一个能够在拿起位置与屏栅上的标记位置之间移动的臂，所述镜片抓持装置支撑在臂上，使其能够在拿起位置与标记位置之间运动。
7.根据权利要求5的设备，其中，所述臂的安装还使其能够离开一个放下位置、或向该位置移动，该位置用于把一个已经标记的眼镜片放到一个离开屏栅的位置。
8.根据权利要求1-7之一的设备，其中，所述屏栅包括多个遮罩部分。
9.根据权利要求1-8之一的设备，其中，眼镜片的低能量表面由镜片主要材料上的一个薄涂层或下面的一个涂层形成，所述表面供能源作用在薄涂层的一个选择部分上，以暴露下面的表面能量较高的材料。
10.根据权利要求1-3和5之一的设备，其中，施加遮罩的装置包括一个墨印块，用于把所需标记的反图像印到要标记的眼镜片表面。
11.根据权利要求10的设备，它还包括实施表面供能处理后从眼镜片上除去墨遮罩的装置。
12.在低表面能量眼镜片的表面制作高表面能量标记的方法，它包括以下步骤提供一个表面供能源；给要标记的眼镜片的表面施加一个遮罩，遮罩形成所需标记的反图像，并使眼镜片定位，面对表面供能源，遮罩在眼镜片与表面供能源之间；实施表面供能，使其足以增加表面能量，以便制作的标记通过镜片起雾是可见的。
13.根据权利要求12的方法，其中，遮罩由柔性薄膜屏栅的一部分构成，这部分有一个形成所需标记的反图像的切除部分。
14.根据权利要求13的方法，它还包括在离开屏栅的拿起位置拿起要标记的眼镜片，将眼镜片传送给屏栅，以及在标记镜片后将眼镜片从屏栅取下，并把镜片传送到离开屏栅的放下区域。
15.根据权利要求12-14之一的方法，其中，表面供能源是一个电晕放电源，并且电晕放电的持续时间约为5-10秒。
16.根据权利要求12-15之一的方法，其中，表面供能源是一个臭氧发生源，包括电晕放电源、紫外辐射源和辉光放电源。
17.根据权利要求12-14之一的方法，其中，表面供能源包括电晕放电源、紫外辐射源、辉光放电源和低温等离子源。
18.根据权利要求12-17之一的方法，其中，眼镜片的低表面能量的表面由一个薄涂层形成，所述电晕放电持续足够的时间，以消除涂层的选择部分，以暴露下面的高表面能量的材料。
19.根据权利要求12、14-18之一的方法，其中，遮罩是一个印在要标记的眼镜片表面的墨遮罩，并且在表面供能处理后被从镜片上除去。
全文摘要
在一个低表面能量的眼镜片(10)的表面(11)制作一个高能量标记的设备和方法，包括一个表面供能源，如一个直接指向眼镜片(10)的电晕放电源(29)和一个与要施加在镜片表面的所需标记的反图像一致的遮罩(28)，以便增加眼镜片暴露区域的表面能量，并且所制作的标记通过起雾是可见的。
文档编号B44B7/00GK1418152SQ01806463
公开日2003年5月14日 申请日期2001年3月12日 优先权日2000年3月13日
发明者蒂埃里·苏埃尔, 爱德华·德罗哈斯 申请人:埃西勒国际通用光学公司