數碼投影用光學透鏡涂墨工藝探討

文 陳玉磊 石忠亮 任艷偉 蔡春輝 韓林星

近幾十年科學技術的革命使光學蓬勃發展，光學制造技術成為其他科技領域發展的助推器，光電產業被認為是21世紀全球經濟發展的四大支柱產業之一。受目前手機攝像、安防（車載）監控、人工智能行業的持續升溫，以及傳統數字投影掃描設備的穩固需求，光學透鏡市場需求量巨大。

在光學儀器的成像系統中，除了成像光線外，擴散于探測器表面上的其他非成像光線，稱為雜散光。雜散光給光學設計者帶來巨大困擾，已經成為制約光學儀器系統性能的主要障礙，這些在攝影或監控成像中體現的更多，攝影成像的質量好壞取決于鏡頭的成像效果，而一個鏡頭的消光效果的好壞也成為了鏡頭好壞的一個因素，所以許多光學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，達到消除雜散光的目的。

數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，涂墨是生產過程中的重要工序。本文對數碼投影類透鏡涂墨工藝做簡單概述，并針對實際操作中經常出現的典型問題進行分析總結，并給予相應的有效預防措施，供大家參考檢討。

涂墨產品控制的主要指標及檢測方法

數碼投影產品的涂墨質量直接影響產品外觀以及鏡頭裝配的品質，因此必須滿足各項指標要求，具體見表1。

表1

常用消光材料介紹

GT-7Ⅱ是GT-7的換代產品，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，稀釋劑根據產品圖面墨色要求按一定的配比混合而成。加工鏡片時可使用毛筆、海綿操作。相比已停產的GT-7、GT-7Ⅱ組分粒度稍粗，漆層強度有所下降，但通過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，稀釋劑根據產品圖面墨色要求按一定的配比混合而成。加工鏡片時可使用毛筆或特制海綿操作，以避免操作時海綿硬化影響涂墨質量。該涂料是個別客戶的指定涂料，如KONICA、MINOLTA。

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

水墨，日本專用墨棒加純凈水研磨而成，研磨時間1小時左右，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，膠合片通常90±5℃烘烤4小時；對于膠合片特殊情況下，為保證膠層強度并盡量徹底釋放應力，需將溫度調低，對于特殊材質的零件可以選用不同溫度分階段或低溫6-12小時烘烤工藝。實際操作中，為保證干燥效果，還需定時實際測量烘烤箱內部溫度，避免溫控儀器上設置的溫度參數與實際溫度差異過大的情況出現。

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，出現無規律分布的白點，即為霜降不良。該不良主要是由于芯取部位砂眼過粗所致，常出現在材質磨耗度偏軟（FA＞310）或偏硬（FA＜60）的產品上，同時與芯取時凸輪的進刀速度過快有關。為了預防霜降不良庛病，應從以下方面預防改善：

①加工該類型鏡片時，需選取400#以上的芯取砥石，砥石轉速控制在2600r/min左右，同時嚴格控制凸輪的進刀速度；對于此類產品需限定最高班產，以保證加工品質。

②完善對砥石使用壽命的管理，新砥石老化多長時間可以使用，加工多少枚鏡片后砥石報廢，都必須通過完善的數據記錄，防止砥石使用不當造成批次性不良的出現。

③完善芯取工序首末件試墨管理，在每次啟動生產、更換設備和砥石以及調整加工參數后必須要進行涂墨試驗，對發現的問題及時預防；

④涂墨時稀釋涂料濃度，提升溶劑的滲透性；同時根據具體情況，在涂墨后先將鏡片常溫放置1小時左右后，再放入烤箱烘烤。通過延長涂料與基體的融合時間，改善不良。

⑤配置涂料時添加一定比例的OP光敏膠，通過添加膠水，提升涂料與基體的融合性和結合力，從而達到改善的目的。

涂墨后倒影白不良

倒影白不良同霜降確認方法相同，兩者庛病癥狀存在相似之處，但倒影白不良常呈點、片或線狀，進行庛病分析時，可使用顯微鏡仔細辨別，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，需將鏡片放置至常溫時方可操作，塑料無塵指套沾染基體后取出難度很大；同時在超聲波清洗時還需要避免揮發溶劑純度降低導致的液體殘留問題。

②在設計鍍膜工裝時需選用合適的材質，并注意對表面粗糙度的要求和確認；同時在使用過程中要做好日常的防護和點檢，防止工裝對鏡片基體的損傷。

涂墨后脫墨不良

鏡片涂墨后在確認漆層強度或在組裝過程中，存在偶發的脫漆問題。脫墨屬于嚴重的質量事故，在組裝時發生更會造成鏡頭組件的報廢。基體潔凈度差、涂料配比錯誤以及烘烤溫度低或是時間不足等因素也都可能導致出現脫墨不良。因此在實際操作中，要確保按工藝要求調配涂料和設置操作參數；同時，確保涂墨前基體的潔凈、無異物殘留，以增強涂料與基體的結合力。另一方面，芯取面粗糙度也影響涂料與基體的結合力。

綜上所述，涂墨過程中庛病的產生，有單一方面的原因，但更多的是錯綜復雜的諸多因素交叉影響的結果。操作者和工藝師應該根據具體原因進行系統分析，采取對策時要先多方面分析原因，找出最佳的解決方法。