光学零件非工作面的涂墨是减少杂散光、提高成像质量和系统性能的关键步骤。本文将深入解读日本『GT-7の墨涂り管理书』、台湾《光学涂墨标准》和GB 8264-2008 涂装技术术语等标准,详细介绍光学零件涂墨的技术要求、工艺流程和质量控制方法,帮助您掌握这一重要工艺。
光学零件消光的必要性
·吸收边缘光线
通过在光学零件的非工作面涂墨,可以有效吸收边缘光线,降低杂散光系数,从而提高成像质量和系统的对比度。
·减少反射光
涂墨可以吸收来自镜筒和光阑的反射光,避免这些反射光对成像的影响。
·改善外观
涂墨可以使镜头的外观更加协调、美观,提升产品的整体质感。
涂墨工艺
·薄涂:把涂层厚度制成约 0.005mm 及其以下的工艺。
·普涂:把涂层厚度制成约 0.005~0.015mm 的工艺。
·厚涂:把涂层厚度制成约 0.015~0.03mm 的工艺。
涂墨的范围和种类
3.1 涂墨的范围
·用于光学系统的玻璃镜片、树脂镜片、复合非球面镜片(HBL)。
·用于镜筒、光阑和其他光学零件非工作面的消光。
·镜片边部面积较大时,涂墨可减小到有效孔径。
·内部各方共同认定的涂墨标准样件。
3.2 涂墨种类
·GT-7墨:高性能双组分环氧树脂涂料,行业认可度高,但售价昂贵,订货周期长,且容易受货源供应不稳定等因素影响。
·TR-1油墨:国货之光,光学性能和操作性可完全替代GT-7,性价比更高且信耐性更优,是一种针对透镜内侧杂散光消除的高性能消光材料。
·普通墨汁(水墨)和光学专用墨:无需配比,涂墨后自然干燥即可,使用方便,开封后有限期长达两年,但是吸光性能一般且易掉墨,无法满足光学零件涂墨检验规则,仅适合简单应用。
涂墨工具及设备
4.1 涂具
·切除笔尖的羊毫笔、狼毫笔或马毛笔:用于手工涂墨。
·喷枪、喷笔和空压机:用于喷涂作业。
·镊子夹持的涂墨海绵或泡沫塑料:用于小面积涂墨。
4.2 涂墨机
·全自动涂墨机:通常配备有精密的控制系统和涂墨装置,能够精确控制涂墨的厚度、均匀性和位置,以满足不同产品的涂墨需求。能够自动完成涂墨任务,无需人工过多干预,大大提高了生产效率和涂墨质量。但是设备成本昂贵,灵活性有限,故障修复难度大,不适合小批量生产。
·手动涂墨机:手动涂墨机适合中小型企业或需要灵活应对多品种、小批量生产的需求。它具有成本低、灵活性高、易于操作等优点。(设备详情可咨询光学阿杰)
4.3 透镜承座
根据透镜直径和球面半径制作的专用夹具,确保镜片稳定。
4.4 烘箱
烘箱温度可控,内部温度均匀,确保涂层充分固化。
涂墨方式
5.1 机涂作业
1.准备工作:右手执笔涂墨(左手执笔者可自调方法),右脚踏涂墨开关,左手握吸盘、左脚踏吸盘开关,镜片盒在左侧,墨笔、墨瓶在右侧。
2.操作顺序:
o在机器复位状态下,左手执吸盘放在待涂镜片上,左脚踏吸盘脚踏开关,将镜片吸起放入透镜承座内,松开吸盘脚踏开关,移开左手。
o右脚踏涂墨开关,镜片开始旋转,右手执笔蘸墨、涂墨,涂墨是一笔完成。
o涂好后,右脚再踏涂墨开关,机器停转,左手执吸盘放在涂好墨的镜片上,左脚踏吸盘开关把镜片吸起,放入镜片盒内。
5.2 喷涂作业
o封边处理:用胶纸将棱镜或方形镜片的无墨区封好。
o喷涂操作:按照配墨比例使用高速磁力混合搅拌,使用0.3~0.5mm喷枪连接空压机操作,或者使用喷笔喷涂,喷涂完毕后待阴干燥,揭去胶纸后烘干固化。
5.3 刷涂作业
o工具选择:较小的或复杂的镜片可以用手工方式刷涂,使用小揩笔、点笔和镊子等工具。
o操作要点:刷涂零件的均匀性和一致性较难控制,需要丰富的经验和谨慎操作。
5.4 涂墨要领
1.墨笔蘸墨要适量,余墨要在瓶口荡去。
2.笔尖部要从镜片边缘面的上端平稳地移动到下端,要一笔完成。
3.当涂墨不佳时要及时擦掉、烘干,重新再涂。
4.在涂墨过程中,注意不要划伤或污染镜片抛光面
5.5 干燥条件
·干燥原则
o温度高,时间短;温度低,时间长。温度不同,反应速度或生成物也不同,反应越彻底,生成物越稳定,墨的强度就越好。
·干燥条件
o玻璃透镜:推荐干燥条件为150℃,恒温1小时。
o胶合镜片:推荐干燥条件为90℃,恒温3小时。
o放入烘箱的盒子、垫盒纸:要耐高温、无挥发物,推荐使用镀膜前用的柱形铝架。
o固化时间:是指温度升到指定温度后的恒温时间,达到时间关掉电源,镜片随烘箱自然冷却到40℃时,方可开门取镜片。
5.6 涂墨的缺陷及纠正措施
涂墨对透镜中心误差的影响
6.1 偏心仪测量
涂墨后,由于墨种、厚度和圆度的变化,可能会增加透镜的偏心差(C)。需要严格控制在技术要求范围内,目前测试偏心差最常用的设备为反射式偏心仪。(设备详情可咨询光学阿杰)
6.2 偏心差变化表
6.3 尺寸变化
一般情况下,涂墨后尺寸不需要特别控制,除非有特殊要求。
光学零件涂墨检验规则
7.1 型式检验
每月初的涂墨首件、新进涂料、发现异常或用户要求时进行。检验项目包括高温、低温、湿热、附着力试验。
7.2 出厂检验
目力判断:涂墨质量应满足以下项目:
o从镜面向涂墨面观察,涂层要呈黑色(Nd≥1.68除外)。
o涂层要平整、均匀,无杂质、无明显刷痕,刷痕可按商定的样品进行验收。
o用无水乙醇与无水乙醚混合溶液擦拭,不得掉墨。
o不允许发白、脱墨、桔皮、积墨、飞墨等缺陷。
o涂层面积大于5cm²时,针孔和白点允许1个/5cm²。
o每批抽检3件,分别检验附着力、涂层厚度和偏心变化。
通过对光学零件进行科学合理的涂墨处理,不仅可以显著提升产品的光学性能,还能延长使用寿命。