數(shù)碼投影用光學(xué)透鏡涂墨工藝探討

文 陳玉磊 石忠亮 任艷偉 蔡春輝 韓林星

近幾十年科學(xué)技術(shù)的革命使光學(xué)蓬勃發(fā)展，光學(xué)制造技術(shù)成為其他科技領(lǐng)域發(fā)展的助推器，光電產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的四大支柱產(chǎn)業(yè)之一。受目前手機(jī)攝像、安防（車載）監(jiān)控、人工智能行業(yè)的持續(xù)升溫，以及傳統(tǒng)數(shù)字投影掃描設(shè)備的穩(wěn)固需求，光學(xué)透鏡市場(chǎng)需求量巨大。

在光學(xué)儀器的成像系統(tǒng)中，除了成像光線外，擴(kuò)散于探測(cè)器表面上的其他非成像光線，稱為雜散光。雜散光給光學(xué)設(shè)計(jì)者帶來(lái)巨大困擾，已經(jīng)成為制約光學(xué)儀器系統(tǒng)性能的主要障礙，這些在攝影或監(jiān)控成像中體現(xiàn)的更多，攝影成像的質(zhì)量好壞取決于鏡頭的成像效果，而一個(gè)鏡頭的消光效果的好壞也成為了鏡頭好壞的一個(gè)因素，所以許多光學(xué)元件邊緣的芯取面采用消雜光涂料，利用涂料的表面粗糙度和多孔性散射和吸收雜散光，達(dá)到消除雜散光的目的。

數(shù)碼投影用透鏡加工的一般流程是：

從上面的工藝流程不難看出，涂墨是生產(chǎn)過(guò)程中的重要工序。本文對(duì)數(shù)碼投影類透鏡涂墨工藝做簡(jiǎn)單概述，并針對(duì)實(shí)際操作中經(jīng)常出現(xiàn)的典型問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，并給予相應(yīng)的有效預(yù)防措施，供大家參考檢討。

涂墨產(chǎn)品控制的主要指標(biāo)及檢測(cè)方法

數(shù)碼投影產(chǎn)品的涂墨質(zhì)量直接影響產(chǎn)品外觀以及鏡頭裝配的品質(zhì)，因此必須滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求，具體見(jiàn)表1。

表1

常用消光材料介紹

GT-7Ⅱ是GT-7的換代產(chǎn)品，該種涂料由主劑、固化劑、稀釋劑三部分組成，主劑、固化劑為固定配比8∶1，稀釋劑根據(jù)產(chǎn)品圖面墨色要求按一定的配比混合而成。加工鏡片時(shí)可使用毛筆、海綿操作。相比已停產(chǎn)的GT-7、GT-7Ⅱ組分粒度稍粗，漆層強(qiáng)度有所下降，但通過(guò)增加固化劑比例可稍有改善，且該種涂料光澤、黑度好，在Canon、FujifILm等客戶的產(chǎn)品中廣泛使用。

埃博拉2000，該涂料也由三部分組成，主劑、固化劑為固定配比2∶1，稀釋劑根據(jù)產(chǎn)品圖面墨色要求按一定的配比混合而成。加工鏡片時(shí)可使用毛筆或特制海綿操作，以避免操作時(shí)海綿硬化影響涂墨質(zhì)量。該涂料是個(gè)別客戶的指定涂料，如KONICA、MINOLTA。

Origin（奧利劑），該涂料無(wú)固化劑，主劑：稀釋劑按1∶1配比。漆較稠，易產(chǎn)生氣泡，漆層強(qiáng)度稍差，但通過(guò)添加輔助成分可改善墨層強(qiáng)度，滿足超聲波清洗要求。該涂料也是個(gè)別客戶的指定涂料，如CBCCOPT。

水墨，日本專用墨棒加純凈水研磨而成，研磨時(shí)間1小時(shí)左右，研制成粘稠狀，采用專用海綿涂制，海綿用純水浸泡，不可用稀釋劑浸泡。涂墨后的鏡片因不能沾水而不能超聲波清洗。該涂料在FujifILm的部分產(chǎn)品中使用。

其他如精工油墨等涂料有少量使用。

涂墨鏡片的干燥工藝

不同涂料的干燥工藝差異不大，但是單片、膠合片的干燥工藝不同。一般情況下，單片140±5℃烘烤2小時(shí)，膠合片通常90±5℃烘烤4小時(shí)；對(duì)于膠合片特殊情況下，為保證膠層強(qiáng)度并盡量徹底釋放應(yīng)力，需將溫度調(diào)低，對(duì)于特殊材質(zhì)的零件可以選用不同溫度分階段或低溫6-12小時(shí)烘烤工藝。實(shí)際操作中，為保證干燥效果，還需定時(shí)實(shí)際測(cè)量烘烤箱內(nèi)部溫度，避免溫控儀器上設(shè)置的溫度參數(shù)與實(shí)際溫度差異過(guò)大的情況出現(xiàn)。

涂墨后霜降不良

涂料干燥后，在27或60W燈具下反光檢查涂墨底層時(shí)，出現(xiàn)無(wú)規(guī)律分布的白點(diǎn)，即為霜降不良。該不良主要是由于芯取部位砂眼過(guò)粗所致，常出現(xiàn)在材質(zhì)磨耗度偏軟（FA＞310）或偏硬（FA＜60）的產(chǎn)品上，同時(shí)與芯取時(shí)凸輪的進(jìn)刀速度過(guò)快有關(guān)。為了預(yù)防霜降不良庛病，應(yīng)從以下方面預(yù)防改善：

①加工該類型鏡片時(shí)，需選取400#以上的芯取砥石，砥石轉(zhuǎn)速控制在2600r/min左右，同時(shí)嚴(yán)格控制凸輪的進(jìn)刀速度；對(duì)于此類產(chǎn)品需限定最高班產(chǎn)，以保證加工品質(zhì)。

②完善對(duì)砥石使用壽命的管理，新砥石老化多長(zhǎng)時(shí)間可以使用，加工多少枚鏡片后砥石報(bào)廢，都必須通過(guò)完善的數(shù)據(jù)記錄，防止砥石使用不當(dāng)造成批次性不良的出現(xiàn)。

③完善芯取工序首末件試墨管理，在每次啟動(dòng)生產(chǎn)、更換設(shè)備和砥石以及調(diào)整加工參數(shù)后必須要進(jìn)行涂墨試驗(yàn)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)預(yù)防；

④涂墨時(shí)稀釋涂料濃度，提升溶劑的滲透性；同時(shí)根據(jù)具體情況，在涂墨后先將鏡片常溫放置1小時(shí)左右后，再放入烤箱烘烤。通過(guò)延長(zhǎng)涂料與基體的融合時(shí)間，改善不良。

⑤配置涂料時(shí)添加一定比例的OP光敏膠，通過(guò)添加膠水，提升涂料與基體的融合性和結(jié)合力，從而達(dá)到改善的目的。

涂墨后倒影白不良

倒影白不良同霜降確認(rèn)方法相同，兩者庛病癥狀存在相似之處，但倒影白不良常呈點(diǎn)、片或線狀，進(jìn)行庛病分析時(shí)，可使用顯微鏡仔細(xì)辨別，以免混淆，影響改善措施的有效性。倒影白不良主要因涂墨前鏡片芯取部位有油污殘留或是被劃傷所致，常用的防范措施有以下幾方面：

①鏡片鍍膜完工后在取放時(shí)，需將鏡片放置至常溫時(shí)方可操作，塑料無(wú)塵指套沾染基體后取出難度很大；同時(shí)在超聲波清洗時(shí)還需要避免揮發(fā)溶劑純度降低導(dǎo)致的液體殘留問(wèn)題。

②在設(shè)計(jì)鍍膜工裝時(shí)需選用合適的材質(zhì)，并注意對(duì)表面粗糙度的要求和確認(rèn)；同時(shí)在使用過(guò)程中要做好日常的防護(hù)和點(diǎn)檢，防止工裝對(duì)鏡片基體的損傷。

涂墨后脫墨不良

鏡片涂墨后在確認(rèn)漆層強(qiáng)度或在組裝過(guò)程中，存在偶發(fā)的脫漆問(wèn)題。脫墨屬于嚴(yán)重的質(zhì)量事故，在組裝時(shí)發(fā)生更會(huì)造成鏡頭組件的報(bào)廢。基體潔凈度差、涂料配比錯(cuò)誤以及烘烤溫度低或是時(shí)間不足等因素也都可能導(dǎo)致出現(xiàn)脫墨不良。因此在實(shí)際操作中，要確保按工藝要求調(diào)配涂料和設(shè)置操作參數(shù)；同時(shí)，確保涂墨前基體的潔凈、無(wú)異物殘留，以增強(qiáng)涂料與基體的結(jié)合力。另一方面，芯取面粗糙度也影響涂料與基體的結(jié)合力。

綜上所述，涂墨過(guò)程中庛病的產(chǎn)生，有單一方面的原因，但更多的是錯(cuò)綜復(fù)雜的諸多因素交叉影響的結(jié)果。操作者和工藝師應(yīng)該根據(jù)具體原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，采取對(duì)策時(shí)要先多方面分析原因，找出最佳的解決方法。