JP3737873B2 - レンズの射出圧縮成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂を射出圧縮成形してレンズ（主として、眼鏡レンズ）を得るレンズの射出圧縮成形方法に関する。詳しくは、レンズを高精度にかつ高品質に成形することができるレンズの射出圧縮成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂から眼鏡レンズを成形する方法として、射出圧縮成形方法が知られている。たとえば、特開昭５５−２７３００号公報（対応米国特許第４３６４８７８号）には、射出される熱可塑性樹脂の容量より大きい容量を持つ型空間を形成する型開き手段と、仕上がりレンズに必要な量に等しい熱可塑性樹脂を計測して射出する手段、即ち、不規則な余剰の樹脂を射出しない定量の精密計測手段とを組み合わせたレンズの成形方法が開示されおり、マイナスレンズの成形方法として、キャビティ内での溶融樹脂の溶着線（ウエルドライン）を消す成形方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開昭５５−２７３００号公報の技術は、レンズキャビティ間を連通するゲートやランナを有しない単数のレンズ成形方法に関するものであるため、複数のレンズを同時に成形する場合に、そのまま適用することはできない。例えば、複数のキャビティを用いて成形する場合には、キャビティへの熱可塑性レンズ樹脂の分配や、その流動性、加圧、金型温度等の制御が重要になってくるが、それらについては何らの開示もないため、適用できない。
【０００４】
更に、前記公報では、中心肉厚が３ミリという、眼鏡レンズとしては比較的、金型内での樹脂の流動性を維持できるウエルドラインの発生し難い、中心厚の大きな厚みのレンズを成形する場合の方法を例示するだけであり、技術的に安易な製造領域しか、その実用的適用範囲が確認されていない。なお、これらの製造領域は、実用上、眼鏡レンズとしては製作度数の狭い範囲である。また、同公報には、強度レンズや弱度レンズといった度数差のあるレンズを成形する場合の対処法や、単焦点非球面、累進面、乱視レンズといった特異なレンズ形状の成形の場合についても言及されておらず、それらの成形を行う際の問題は依然未解決であった。例えば、マイナスレンズは、周縁肉厚が大きく、中心肉厚が小さいという形状的特性に起因すると思われる中折れ現象（レンズ成形後、レンズ中心部が折れ曲がっていく現象）が発生しやすく、所定のレンズ曲率を再現できにくいという問題があるが、この点について前記公報の技術では対応できない。また、中心肉厚の薄い弱度のマイナスレンズのウエルドライン防止対策等についても、大きな問題が残されていた。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は特に偏肉差や形状の特異なレンズの製造に好適な光学レンズの射出圧縮成形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、レンズ凹凸面形成用の少なくとも一対のキャビティ形成部材によって構成されるレンズ成形用キャビティ、このレンズ成形用キャビティにゲート部を介して連通するランナ、およびこのランナに連通するスプルーを有するモールド構成体を備えた金型を用いてレンズを成形するレンズの射出圧縮成形方法であって、前記レンズ成形用キャビティ、ランナ、およびスプルーを有する前記モールド構成体に対する必要量の熱可塑性樹脂を計量する計量工程と、前記金型を型閉じし、前記レンズ成形用キャビティ内に圧縮代を残して前記モールド構成体の容積を所定の大きさに設定する型準備工程と、前記計量工程で計量された熱可塑性樹脂をノズル通路を通じて前記モールド構成体に射出させる射出工程と、前記熱可塑性樹脂の射出完了後または射出完了直前に、前記圧縮代を圧縮する圧縮工程と、これらの工程中に金型温度を制御して前記モールド構成体内の熱可塑性樹脂を固化させる金型温度調整工程とを備え、前記射出工程においては、熱可塑性樹脂の射出開始から溶融樹脂がレンズ成形用キャビティ内に達するまでの区間では、射出速度が設定速度になるように制御すると共に、前記ゲート部で射出速度を一旦所定の速度まで下げ、更に溶融樹脂がレンズ成形用キャビティ内に達してから射出充填完了までの区間では、射出速度をマイナス弱度レンズとマイナス強度レンズとで変化させて制御し、マイナス強度レンズの方をマイナス弱度レンズより遅くするようにし、前記金型温度調整工程では、前記レンズ凸面成形用キャビティ形成部材のレンズ取り出し温度を、前記レンズ凹面成形用キャビティ形成部材のレンズ取り出し温度よりも低く制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、モールド構成体が、ランナおよびスプルーに連通する把手部を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記レンズが眼鏡レンズであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態にかかるレンズ (メニスカス形状の眼鏡レンズ) の射出圧縮成形方法を実施するための射出圧縮成形装置を示している。なお、ここで成形される眼鏡レンズの材料は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などの熱可塑性樹脂である。
【００１１】
射出圧縮成形装置は、射出成形金型５０を有する型締装置６０と、原料樹脂を可塑化する可塑化装置７０と、この可塑化装置７０によって可塑化された溶融樹脂を計量して前記射出成形金型５０内に射出充填する射出装置８０と、前記射出成形金型５０の温度を予め設定された温度に制御する金型温度調整装置５１とから構成されている。
【００１２】
前記型締装置６０は、固定ダイプレート６１と、この固定ダイプレート６１に複数本のタイバー６２を介して固定されかつ型締めシリンダ６３を搭載したシリンダ固定プレート６４と、前記タイバー６２に沿って昇降自在に設けられ前記型締めシリンダ６３のピストンロッド６５に連結された可動ダイプレート６６とから構成されている。固定ダイプレート６１と可動ダイプレート６６との間には前記射出成形金型５０が取り付けられている。
【００１３】
前記可塑化装置７０は、ホッパ７１から投入された原料樹脂を、スクリュー７２で送りながらヒータ７３で可塑化する可塑化シリンダ７４によって構成されている。なお、スクリュー７２は油圧モータ７５によって回転される。
【００１４】
前記射出装置８０は、内部にプランジャ８１を有する射出シリンダ８２と、この射出シリンダ８２のプランジャ８１を摺動（上下動）させる油圧シリンダ８３とから構成されている。射出シリンダ８２の先端（上端）には、ノズル８５が取り付けられている。また、射出シリンダ８２の外周上部位置には、図示略のバンドヒータが巻かれている。
【００１５】
油圧シリンダ８３の下部には、油圧シリンダ８３のピストン８６ (あるいは射出シリンダ８２のプランジャ８１) の位置Ｐおよび速度度Ｖを検出する位置センサ８７および速度センサ８８が設けられている。制御装置９０は、これら位置センサ８７および速度センサ８８からの信号Ｐ、Ｖに基づいて駆動制御回路８４に制御信号を送り、射出シリンダ８２を制御する。
【００１６】
前記金型温度調整装置５１は、 前記射出成形金型５０に温調流体( 加熱流体および冷却流体）を供給する温調流体供給装置５２と、この温調流体供給装置５２から金型５０の各部に供給される温調流体の温度を温調流体供給装置５２に指令する制御装置５３とから構成されている。制御装置５３には、予め成形するレンズの種類に応じて、複数種の金型温度制御曲線が記憶されており、いずれかの金型温度制御曲線が指定されると、指定された金型温度制御曲線に従って、
温調流体供給装置５２から金型５０の各部（後述するインサートガイド部材５、９、上型インサート１１、下型インサート１２など）に供給される温調流体の温度が制御されるようになっている。
【００１７】
図２は前記射出成形金型５０の断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。同射出成形金型５０は、図２に示すように、パーティングラインＰＬにおいて上下に型分割される上型（可動型）１と下型（固定型）2 とを備え、これらの間に、２個の眼鏡レンズ成形用キャビティ３、およびこの２個のレンズ成形用キャビティ３を結ぶランナ４９が形成されている。ランナ４９に対しては、スプルーブッシュ４７によって形成されるスプルー４８が直角に形成されているとともに、これらに対して把手部４６ (図４参照）が直角に形成されている。ここに、２個の眼鏡レンズ成形用キャビティ３、ランナ４９、スプルー４８、および把手部４６を有するモールド構成体４５が形成されている。
【００１８】
前記上型１の型本体４は、インサートガイド部材５、および型板６、７からなる。下型２の型本体８は、インサートガイド部材９、および型板１０からなる。各インサートガイド部材５、９の内部には、前記キャビティ３を形成するインサート１１、１２が、パーティングラインＰＬに対して直角方向へ摺動可能に収納されている。なお、インサートガイド部材５、９、およびインサート１１、１２などには、図示していないが、前記温調流体供給装置５２から供給される温調流体を循環させるための温調流体循環溝が形成されている。
【００１９】
前記下型１の型本体８は、前記固定ダイプレート６１上に固定された型取付部材１５に固定されている。前記上型１の型本体４は、上部材１６Ａと下部材１６Ｂとからなる型取付部材１６に、図３に示すボルト１７で連結されているとともに、型本体４と型取付部材１６との間には、ボルト１７の外周に挿入された皿ばね１７Ａが介装されている。型取付部材１６は、前記可動ダイプレート６６に固定され、型締めシリンダ６３の下向き型締め力が作用するようになっている。
【００２０】
前記型本体４と型取付部材１６との間には、隙間Ｓが設けられるようになっており、型本体４と型取付部材１６とは、ガイドピン１８でガイドされながら隙間Ｓ分だけ上下に開閉するようになっている。また、前記型取付部材１５の下方には、図示しない寸開きシリンダが配置され、この寸開きシリンダにより、型取付部材１６が型締めシリンダ６３の型締め力に抗して押し上げられることにより、隙間Ｓが形成されるようになっている。
【００２１】
前記型取付部材１６には、下向きの油圧シリンダ１９が上下動自在に設けられている。油圧シリンダ１９のピストン２０に連結されたピストンロッド２１は、シリンダ９の面に固定されたバックインサート２２内を貫通し、その先端にＴ字クランプ部材２３を備えている。Ｔ字クランプ部材２３は、前記インサート１１の上端面に形成されたＴ字溝２４に係脱自在に係合されている。
【００２２】
前記型取付部材１５には、上向きの油圧シリンダ２６が設けられている。油圧シリンダ２６のピストン２７に連結されたピストンロッド２８は、型取付部材１５内を貫通し、その先端にＴ字クランプ部材２９を備えている。Ｔ字クランプ部材２９は、前記インサート１２の下端面に形成されたＴ宇溝３０に係脱自在に係合されている。
【００２３】
前記油圧シリンダ１９の上端には受圧部材３２が固定されている。型取付部材１６に形成された孔３３から挿入されたエジェクトロッド３４により受圧部材３２が押し下げられると、油圧シリンダ１９、バックインサート２２およびインサ一ト１１も押し下げられ、キャビティ３で成形されたレンズが、上型１および下型２の型分割時に突き出されるようになっている。
【００２４】
前記上型４および型取付部材１６の中央には、エジェクトピン３５が上下動自在に配置されている。エジェクトピン３５の上端には受圧部材３６が固定されている。型取付部材１６に形成された孔３７から挿入されたエジェクトロッド３８により、受圧部材３８が押し下げられると、エジェクトピン３５が押し下げられる。
【００２５】
前記受圧部材３２には、エジェクトリターンピン３９の外周に巻回されたばね４０のばね力が上向きに作用している。なお、受圧部材３６にも、図示していないが、エジェクトリターンピンの外周に巻回されたばねのばね力が上向きに作用している。従って、エジェクトロッド３４、３８が上昇すると、受圧部材３２、３６も上昇して、初期位置に復帰するようになっている。
【００２６】
図４はノズルシャット機構９０を示している。ノズルシャット機構９０は、遮断部材としてのノズルシャットピン９１を備えている。ノズルシャットピン９１は、前記スプルーブッシュ４７の側壁にそのスプルーブッシュ４７の中心線とほぼ垂直方向に進退可能に嵌挿され、その後端が接続片９２を介して油圧シリンダ９３のピストンロッド９４に連結されている。油圧シリンダ９３は、シリンダ取付板９５を介して前記型取付部材１５に固定されている。そして、スプルーブッシュ４７にノズル８５が圧接した状態において、ノズルシャットピン９１がスライドしてノズル８５の先端開口部を塞ぐことにより、樹脂の逆流が阻止されるようになっている。このとき、図５および図６に示すように、ノズルシャットビン９１の先端面９１Ａおよび先端部側面９１Ｂは、スプルーブッシュ４７ (スプルー４８) の内壁に接しないようになっている。
【００２７】
次に、成形時の手順について説明する。
まず、成形しようとするレンズの種類に応じて、インサート１１、１２を交換する。インサート１１、１２の交換にあたっては、型取付部材１６を含む上型１を上昇させて、下型２から型分割させる。また、油圧シリンダ１９のピストンロッド２１を下降させるとともに、油圧シリンダ２６のピストンロッド２８を上昇させ、これらピストンロッド２１、２８の先端に取り付けられたＴ字クランプ部材２３、２９をインサートガイド部材５、６から突出させる。
【００２８】
新たに上型１および下型２の型本体４、８に装着されるインサート１１、１２を、図示しないロボットのアームで保持しながら水平移送し、インサート１１、１２のＴ字溝２４、３０を、Ｔ字クランプ部材２３、２９に係合させる。こののち、油圧シリンダ２６のピストンロッド２７を上昇させてインサート１１を引き上げ、また、油圧シリンダ２６のピストンロッド２８を下降させてインサート１２を引き下げる。これにより、インサート１１、１２は、インサートガイド部材５、６に嵌合される。
【００２９】
このようにして、プラスレンズの成形の場合には、中心肉厚が周辺部より厚いキャビティ３を有するインサートに交換し、またマイナスレンズの成形の場合には、中心肉厚が周辺部より薄いキャビティ３を有するインサートに交換する。
【００３０】
さて、レンズの成形にあたっては、図７に示す手順で行う。
まず、可塑化装置７０によって可塑化された溶融樹脂を射出装置８０の射出シリンダ８２内に導入して計量する（計量工程）。ここでは、２個のレンズ成形用キャビティ３、ランナ４９、スプルー４８および把手部４６を有するモールド構成体４５に必要な量の溶融樹脂を計量する。
【００３１】
次に、金型５０を型閉じし、前記レンズ成形用キャビティ３内に圧縮代を残してモールド構成体４５の容積を所定の大ききに設定する（型準備工程）。つまり、型締めシリンダ６３によって上型１を下降させ、上型１の型板６が下型２の型板１０に接し、かつ、皿ばね１７Ａが圧縮されない状態に型閉じする（図２および図３に示す状態に型閉じする）。この状態では、隙間Ｓは最大寸開き量 (約１５ｍｍ) に設定されている。
【００３２】
次に、寸開き量（圧縮代）を設定する。このとき、プラスレンズの成形では、０．８ｍｍ以下の寸開き量Ｓを設定する。また、マイナスレンズの成形では、０．８ｍｍより大きい寸開き量Ｓを設定する。つまり、マイナスレンズ成形時の圧縮代を、プラスレンズ成形時の圧縮代よりも大きく設定する。
【００３３】
次に、金型５０を設定温度にヒートアップする（ヒートアップ工程）。これには、温調流体供給装置５２から金型５０の各部（インサートガイド５、９、上型インサート１１、下型インサート１２など）に温度調整された温調流体を供給して、金型５０を設定温度にヒートアップする。こののち、ノズル８５を開く。つまり、ノズルシャットピン９１をスプルー４８内から後退させる。
【００３４】
次に、前記計量工程によって計量された溶融樹脂を、ノズル８５の通路を通じて前記モールド構成体４５に射出し、前記ノズル８５の通路先端を閉塞する射出工程について図８〜図１０を用いて説明する。
【００３５】
まず、溶融樹脂を射出充填する。これには、可塑化装置７０によって可塑化された溶融樹脂を射出装置８０の射出シリンダ８２によって計測、射出し、ノズル８５、スプルー４８、ランナ４９およびゲート部４６を通じてキャビティ３内に充填する。
【００３６】
このとき、制御装置９０は、射出シリンダ８２のプランジャ８１の速度Ｖ（射出速度）が、例えば、図８に示す速度に近似するように制御する。
図８において、（Ａ）はレンズ度数が−４．００Ｄ、中心肉厚が１．４ｍｍ、コバ厚が７．９ｍｍのマイナスレンズを成形する場合、（Ｂ）はレンズ度数が−２．００Ｄ、中心肉厚が１．４ｍｍ、コバ厚が４．８ｍｍのマイナスレンズを成形する場合、（Ｃ）はレンズ度数が＋２．００Ｄ、中心肉厚が４．２ｍｍ、コバ厚が１．０ｍｍのプラスレンズを成形する場合、（Ｄ）は凸面のベースカップが３．００、中心肉厚が５．４ｍｍ、コバ厚が５．８ｍｍのセミフィニッシュレンズを成形する場合をそれぞれ示している。
【００３７】
（Ａ）の場合には、溶融樹脂の射出充填開始から溶融樹脂がゲート部４６の手前に達するまでの区間（図９に示すＳ０〜Ｓ１の区間）では、射出速度Ｖが第１設定速度Ｖ１Ａになるように、溶融樹脂がゲート部４６の手前からキャビティ３内に達するまでの区間（図８に示すＳ１〜Ｓ２の区間）では、射出速度Ｖが第２設定速度Ｖ２Ａになるように、溶融樹脂がキャビティ３内に達してから射出充填完了までの区間（図９に示すＳ２〜Ｓ３の区間）では、射出速度Ｖが第３設定速度Ｖ３Ａになるように制御する。同様に、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の場合には、Ｓ０〜Ｓ１の区間では、射出速度Ｖが第１設定速度Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃ、Ｖ１Ｄに、Ｓ１〜Ｓ２の区間では、射出速度Ｖが第２設定速度Ｖ２Ｂ、Ｖ２Ｃ、Ｖ２Ｄに、Ｓ２〜Ｓ３の区間では、射出速度Ｖが第３設定速度Ｖ３Ｂ、Ｖ３Ｃ、Ｖ３Ｄになるようにそれぞれ制御する。
【００３８】
なお、図８において、Ｐ０は溶融樹脂の射出充填開始時におけるプランジャ８１の位置、Ｐ１は溶融樹脂がゲート部４６の手前に達したときのプランジャ８１の位置、Ｐ２は溶融樹脂がキャビティ３内に達したときのプランジャ８１の位置、Ｐ３は射出充填完了時におけるプランジャ８１の位置を示している。これらは位置センサ８７によって検出される。なお、これらの位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、レンズ形状に応じて予め計算、あるいは実験などにより求めておく。
【００３９】
具体的には、図１０に示すフローチャートに従って制御を行う。
まず、駆動制御回路８４に対して第１設定速度Ｖ１を指令したのち、速度センサ８８からの速度データ（実際の射出速度Ｖ）と第１設定速度Ｖ１とを比較しながら、実際の射出速度Ｖが第１設定速度Ｖ１になるように、加速または減速指令を駆動制御回路８４に与える。これと同時に、位置センサ８７からの位置データＰがＰ１に達したか否かをチェックし、位置データＰがＰ１に達するまで実際の射出速度Ｖが第１設定速度Ｖ１になるようにクローズド制御する。これにより、溶融樹脂がゲート部４６の手前に達する位置Ｐ１まで溶融樹脂を正確に充填することができる。
【００４０】
位置データＰがＰ１に達したのち、つまり、溶融樹脂がゲート部４６の手前に達したのち、駆動制御回路８４に対して第２設定速度Ｖ２を指令する。ここで、速度センサ８８からの速度データ（実際の射出速度Ｖ）と第２設定速度Ｖ２とを比較しながら、実際の射出速度Ｖが第２設定速度Ｖ２になるように、加速または減速指令を駆動制御回路８４に与える。これと同時に、位置センサ８７からの位置データＰがＰ２に達したか否かをチェックし、位置データＰがＰ２に達するまで実際の射出速度Ｖが第２設定速度Ｖ２になるようにクローズド制御する。これにより、溶融樹脂がゲート部４６の手前に達した位置Ｐ１からキャビティ３内に達する位置Ｐ２まで溶融樹脂をゆっくりと充填することができる。
【００４１】
位置データＰがＰ２に達したのち、つまり、溶融樹脂がキャビティ３内に達したのち、プラスレンズの成形かマイナスレンズの成形かを判断する。プラスレンズの成形の場合には、駆動制御回路８４に対して第３設定速度Ｖ３を指令したのち、実際の射出速度Ｖと第３設定速度Ｖ３とを比較しながら、実際の射出速度Ｖが第３設定速度Ｖ３になるように、加速または減速指令を駆動制御回路８４に与える。これと同時に、位置センサ８７からの位置データＰがＰ３に達したか否かをチェックし、位置データＰがＰ３に達するまで実際の射出速度Ｖが第３設定速度Ｖ３になるようにクローズド制御し、位置データＰがＰ３に達したとき停止させる。これにより、プラスレンズの成形の場合には、充分な射出速度を確保しつつ溶融樹脂を充填できる。このとき、キャビティ３の中央部ｌ５（レンズの中央部）の厚みが大きいため、キャビティ３内に到達した溶融樹脂は、キャビティ３の中央部（レンズの中央部）を通って周縁部に達し、ウエルドマークを抑制できる。
【００４２】
マイナスレンズの成形の場合には、駆動制御回路８４に対して第３設定速度Ｖ３を指令（オープン制御）したのち、位置センサ８７からの位置デークＰがＰ３に達したか否かをチェックし、位置データＰがＰ３に達したとき停止させる。つまり、マイナスレンズの成形の場合には、０．８ｍｍより大きい寸開き量Ｓが設定され、金型内での射出抵抗が小さいから、上述したオープン制御を用いても、充分な射出速度を確保しつつ、射出速度の変化を少なくできる。従って、成形品の表面に、射出速度の変化として現れる射出履歴が出にくい。しかも、大きな寸開き量の設定によって、キャビティ３の中央部の厚みが大きく設定されているため、キャビティ３内に到達した溶融樹脂は、分流することなく、キャビティ３の中央部を通って周縁部に達する。このため、ウエルドマークも抑制でき、高品質なレンズを得ることができる。
【００４３】
次に、プラスレンズの成形に場合には、溶融樹脂の射出充填完了後、ノズルを閉じ、続いて加圧（圧縮）する。なお、閉じる機構の作用については、本件出願人の実公平７−２７１４０号公報、特公平５−４４８９３号公報、特公平５−３０６０８号公報等おいて周知であるので、ここでは詳述しない。
【００４４】
一方、マイナスレンズの成形の場合には、溶融樹脂の射出充填完了前に加圧（圧縮）を開始する。具体的には、射出すべき溶融樹脂の約９０〜９５％が射出されたとき、型締めシリンダ６３により加圧を開始する。そして、最後にノズル８５を閉じる。
【００４５】
以上のように、溶融樹脂の射出充填開始から溶融樹脂がキャビティ３内に達するまでの区間Ｓ０〜Ｓ２では、実際の射出速度と予め設定した第１、第２設定速度Ｖ１、Ｖ２とを比較しながら、実際の射出速度Ｖが第１、第２設定速度Ｖ１、Ｖ２になるように射出速度Ｖを制御しているから、つまり、クローズド制御を採用しているから、溶融樹脂がキャビティ３内に達する位置まで溶融樹脂を正確に充填できる。
【００４６】
また、このクローズド制御において、溶融樹脂の射出充填開始から溶融樹脂がゲート部４６の手前に達するまでの区間Ｓ０〜Ｓ１では、射出速度Ｖを第１設定速度Ｖ１に、ゲート部（区間Ｓ１〜Ｓ２）では射出速度Ｖを一旦第２設定速度Ｖ２まで下げているから、キャビティ３内への溶融樹脂の急激な浸入を防止することができる。このことにより、キャビティ３内において、空気の巻き込みを極力少なくし、溶融樹脂の挙動に大きく変化を与えないスムーズな充填を補償することができる。
【００４７】
また、マイナスレンズ成形時において、溶融樹脂がキャビティ３内に達してから射出充填完了までの区間Ｓ２〜Ｓ３では、射出速度Ｖを予め設定した第３設定速度Ｖ３に指令するようにしているから、つまり、オープン制御を採用しているから、キャビティ３内での溶融樹脂の速度変化を少なくできる。よって、成形品の表面に充填履歴が現れる現象を少なくできる。特に、マイナスレンズ成形時においては、寸開き量Ｓが大きく設定され、射出抵抗が小さくなっているから、オープン制御の採用によっても、充分な射出速度を確保しつつ、射出速度の変化を少なくすることができる。よって、成形品の表面に充填履歴が現れる現象を少なくできる。
【００４８】
また、このとき、図８の（Ａ）、（Ｂ）の場合のように、射出シリンダの射出速度をマイナス弱度レンズとマイナス強度レンズとで変化させて制御し、マイナス強度レンズの方を遅くするようにしているから、中心肉厚とコバ厚との差が、マイナス弱度レンズよりも大きいマイナス強度レンズの成形に際しても、レンズ成形用キャビティ３内での溶融樹脂の速度変イヒを小さくできる。
【００４９】
また、マイナスレンズ成形時には、溶融樹脂の射出完了前に寸開き量Ｓの圧縮を開始するようにしたので、溶融樹脂の射出充填完了前にキャビティ３の容量が縮小されていく。従って、溶融樹脂の射出充填完了時点で、キャビティ３内に大きな未充填部分が残ることが少なく、このためフローマークの発生も防げる。つまり、寸開き量Ｓを大きく設定すると、溶融樹脂の射出充填完了時点で、キャビティ３内に大きな未充填部分を残したまま、溶融樹脂の流動が停止することになり、充填部分と未充填部分の臨界線に、フローマークが発生しやくなるという問題が考えられるが、本実施形態のようにすることで、フローマークの発生も防げる。
【００５０】
また、プラスレンズ成形時において、溶融樹脂がキャビティ３内に達してから射出充填完了までの区間では、実際の射出速度Ｖと予め設定した第３設定速度Ｖ３とを比較しながら、実際の射出速度Ｖが第３設定速度Ｖ３になるように射出速度Ｖを制御しているから、つまり、クローズド制御を採用しているから、充分な射出速度を確保できる。ちなみに、プラスレンズ成形にあっては、寸開き量Ｓが小さく、かつ、ゲート部ヒケ対策のため絞られたゲート構造であることから、射出抵抗が非常に大きく、そのためオープン制御を用いると、充分な射出速度が得られず、高品質な成形品を得ることができないことが予想される。
【００５１】
なお、マイナスレンズの成形においては、レンズ中央部が周縁部に対して厚みが薄いという形状特性より、キャビティ中央部で流動抵抗が大きくなる。そのため、キャビティ内に射出された溶融樹脂は、キャビティ中央部で流れ難く、分流して周縁部から回り込むため、ウエルドマークが発生しやすい。従って、射出履歴については、充分注意をはらう必要がある。この点、本例では、マイナスレンズ成形時の圧縮代をプラスレンズ成形時の圧縮代より大きく設定しているから、マイナスレンズ成形時においても、キャビティ内に到達した溶融樹脂が分流することなくキャビティ中央部を通って周縁部に流れ込み、結果として、ウエルドマークの発生を抑制することができる。
【００５２】
次に、溶融樹脂を加圧圧縮している間、金型５０を再加熱後、冷却する（再加熱冷却工程）。つまり、上型インサート１１および下型インサート１２の温度を温調流体供給装置５２からの加熱流体の供給により昇温させ、次いで、冷却流体の供給により降温しながら熱可塑性樹脂を凝固させる。
【００５３】
例えば、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、上型インサート１１および下型インサート１２の温度を一旦昇温させたのち、降温させる。図１１において、（Ａ）はレンズ度数が−２．００、中心部厚さが１．４ｍｍ、周縁部厚さが４．８ｍｍのマイナスレンズを成形する場合、（Ｂ）はレンズ度数が−４．００、中心部厚さが１．４ｍｍ、周縁部厚さが７．９ｍｍのマイナスレンズを成形する場合、（Ｃ）はレンズ度数が＋２．００、中心部厚さが４．２ｍｍ、周縁部厚さが１．０ｍｍのプラスレンズを成形する場合、（Ｄ）は凸面のベースカップが３．００Ｄ、中心部厚さが５．４ｍｍ、周縁部厚さが５．８ｍｍのセミフィニッシュレンズ（一方のレンズ片面が仕上がり面となっていて他方のレンズ片面が後加工で仕上げられるレンズ）を成形する場合をそれぞれ示している。
【００５４】
この際、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、特に（Ａ）、（Ｂ）のように、金型５０からの成形品の取り出し時における下型インサート１２（レンズ凸面成形用キャビティ形成部材）の温度を、上型インサート１１（レンズ凹面成形用キャビティ形成部材）の温度よりも低くしてある。このような温度差を下型インサート１２と上型インサート１１とに設けると、金型５０から取り出されたときの成形品のレンズ凸面がレンズ凹面に比べ温度が低いから、レンズ凸面がレンズ凹面より早期に固化し、金型５０から取り出された成形品の中折れ現象の発生を防止できる。つまり、成形すべきレンズが、中心部と周縁部とで偏肉差があって中心部の厚さよりも周縁部の厚さが大きいレンズの場合には、厚さの小さい中心部からレンズ凹面側に折れる中折れ現象が発生しやすいが、上記のように温度差をもたせることによって、中折れ現象の発生を防止できる。このことは、上型インサート１１（レンズ凹面成形用キャビティ形成部材）および下型インサート１２（レンズ凸面成形用キャビティ形成部材）のレンズ成形面形状が、溶融樹脂に正確に転写された高精度のレンズを得ることができることを意味する。
【００５５】
このようにして成形したのち、エジェクトすると、図１２に示す成形品１０１が得られる。この成形品１０１は、前記２個のレンズ成形用キャビティ３によって成形された眼鏡レンズ１０２と、前記ランナ４９によって成形され前記２個の眼鏡レンズ１０２を連結する連結部１０３と、前記スプルー４８によって成形され前記連結部１０３の中央部から直角にかつレンズ１０２の厚み方向へ延びる棒状部１０４と、前記把手部４６によって成形され前記連結部１０３および棒状部１０４に対して直角に延びる把手１０５とから形成されている。
【００５６】
エジェクト後、成形品１０１は、図１３に示す浸漬作業具１３０の摘み部材１３３で把手１０５が保持された状態で、耐摩耗性ハードコート液にレンズ１０２部分が浸漬される。次いで、一定時間浸漬された後、レンズ１０２と連結部１０３とがカッタ装置により切り離され、これにより、１個の成形品１０１からハードコート液によるコーティング膜で被覆された２個のレンズ１０２が得らる。
【００５７】
従って、本実施形態によれば、複数のレンズ成形用キャビティ３、ランナ４９およびスプルー４８を有するモールド構成体４５に必要な量の溶融樹脂を計量したのち、その溶融樹脂をノズル８５内の通路を通じて、モールド構成体４５内に射し、ここで、ノズルシャットピン９１によってノズル８５の通路先端を閉塞するとともに、溶融樹脂の射出完了後または射出完了直前にモールド構成体４５内の溶融樹脂を圧縮し、冷却した後、成形品として取り出すようにしたので、つまり、計量した樹脂の量と成形品として取り出される量とが対応しているから、高い形状精度のレンズを成形することができる。
【００５８】
また、射出工程において、ノズル８５の通路先端をノズルシャットピン９１によって閉塞した状態において、モールド構成体４５内の溶融樹脂を加圧し、冷却して成形品として取り出すようにしているから、つまり、成形品として取り出される部分とノズル８５内に残留する部分とがノズルシャットピン９１によって完全に縁を切られた状態で遮断されているから、ノズル８５内に残留する樹脂が次の成形時に異物として成形品に混入することもない。よって、高品質なレンズを成形することができる。
【００５９】
また、再加熱冷却工程において、溶融樹脂を加圧圧縮している間に、上型インサート１１および下型インサート１２を温調流体供給装置からの加熱流体の供給により、再加熱したのち冷却するようにしたので、レンズ成形用キャビティ３内に射出充填された熱可塑性樹脂は、加圧状態で一旦昇温されることにより、樹脂の均質性や流動性が高められ、この状態から冷却されて凝固されることになるから、成形品の均質性や上型インサート１１および下型インサート１２との転写性を一段と向上させることができる。従って、この点からも、高品質で高い形状精度のレンズを成形することができる。
【００６０】
また、再加熱冷却工程において、金型５０からの成形品の取り出し時における下型インサート１２（レンズ凸面成形用キャビティ形成部材）の温度を上型インサート１１（レンズ凹面成形用キャビティ形成部材）の温度より低くしたので、金型５０から取り出されたときの成形品のレンズ凸面がレンズ凹面に比べ温度が低いから、レンズ凸面がレンズ凹面より早期に固化し、金型５０から取り出された成形品の中折れ現象の発生を防止できる。つまり、成形すべきレンズが、中心部と周縁部とで偏肉差があって、中心部の厚さよりも周縁部の厚さが大きいレンズの場合には、厚さの小さい中心部からレンズ凹面側に折れる中折れ現象が発生しやすいが、上記のように温度差をもたすことによって中折れ現象の発生も防止できる。このことは、上型インサート１１（レンズ凹面成形用キャビティ形成部材）および下型インサート１２ (レンズ凸面成形用キャビティ形成部材）のレンズ成形面形状が溶融樹脂に正確に転写された高精度のレンズを得ることができることを意味する。
【００６１】
また、モールド構成体４５には、２個のレンズ成形用キャビティ３を含んでいるから、複数のレンズ１０２を同時に成形することができる。また、モールド構成体４５には、把手部４６を含んでいるから、把手１０５を有する成形品１０１を成形することができる。従って、成形品１０１のレンズ1 ０２部分を耐摩耗性ハードコート液などに浸潰処理する際に、把手１０５を持って浸潰処理できるから、浸漬処理を容易にできる。
【００６２】
また、射出工程において、ノズルシャットピン９１をその先端がスプルーブッシュ４７の内部に接触する直前位置まで突出させてノズル８５の通路先端を閉塞するようにし、ノズルシャットピン９１の先端面９１Ａおよび側面９１Ｂとスプルーブッシュ４７の内壁との間に隙間を形成したので、離型時に成形スプルー部が欠損することがなく、異物の混入を確実に防止することができる。
【００６３】
なお、以上述べた実施形態においては、２個の眼鏡レンズ成形用キャビティ３を有する金型５０を用いた場合を示したが、１個のレンズ成形用キャビティ、あるいは、３個以上のレンズ成形用キャビティを有する金型を用いて成形するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、溶融樹脂の射出充填開始から溶融樹脂がキャビティ３内に達するまでの区間Ｓ０〜Ｓ２では、クローズド制御を採用したが、溶融樹脂の射出充填開始から溶融樹脂がゲート部４６の手前に達するまでの区間Ｓ０〜Ｓ１ではクローズド制御を、溶融樹脂がゲート部４６の手前からキャビティ３内に達するまでの区間Ｓ１〜Ｓ２（ゲート部４６の区間）では、オープン制御を採用するようにしてもよい。このようにすれば、キャビティ内への溶融樹脂の急激な浸入を防止できるから、キャビティ内において、空気の巻き込みも極力少なく、溶融樹脂の挙動に大きく変化を与えないスムーズな充填を補償することができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、モールド構成体
４５が把手部４６を含んでいたが、把手部４６がないものでもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、成形時の圧縮代を、型本体４と型取付部材１６との間に形成した寸開き量により設定するようにしたが、他の金型を用いてもよい。たとえば、キャビティ３内に突出するキャビティコアを設け、このキャビティコアの位置から圧縮代を設定したのち、キャビティコアをキャビティ３内に突出させることにより圧縮するようにした構造の金型を用いてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、マイナスレンズ成形時において、溶融樹脂を約９０〜９５％射出した時点で寸開き量Ｓの圧縮を開始するようにしたが、このときのパーセンテージもキャビティ３の容積、樹脂の種類、レンズの特性などに応じて任意に決定すればよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、位置センサ８７のほかに、速度センサ８８を設けたが、速度センサ８８を設けることなく、位置センサ８７からの位置データと、その位置データから選られた時間との関係から速度を演算によって求めるようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、寸開き量を、プラスレンズの場合には０．８ｍｍ以下、マイナスレンズの場合には０．８ｍｍより大きい寸法に設定したが、これらの数値はレンズの特性などに応じて任意に決定すればよい。
【００７０】
また、成形装置は、本実施形態のものに限らず、横型のものを用いてもよい。また、金型、その温度調整機構、射出シリンダ等についても、同様に他の機構を用いて実施可能なことはもちろんである。
【００７１】
また、上記実施形態では、眼鏡レンズの射出圧縮成形について説明したが、必ずしも眼鏡レンズに限られるものではなく、本発明は他のレンズ一般に適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学的性能に優れ、メニスカス形状のレンズの強度や弱度といった度数差のあるレンズや、単焦点非球面、累進面、乱視レンズといった特異なレンズ形状の成形も可能であり、マイナスレンズの成形時に発生する中折れ現象を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の方法を実施するための射出圧縮成形装置の構成を示す図である。
【図２】同装置における射出成形用金型を示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】本発明の実施形態におけるレンズ成形の手順を示すフローチャートである。
【図８】同実施形態における射出速度と位置との関係を示す図である。
【図９】同実施形態で得られる成形品を示す図である。
【図１０】同実施形態の射出工程における制御のフローチャートである。
【図１１】同実施形態の再加熱冷却工程での温度制御曲線を示す図である。
【図１２】同実施形態で得られる成形品を示す斜視図である。
【図１３】同実施形態で得られる成形品のコーティング処理の様子を示す図である。
【符号の説明】
３ 眼鏡レンズ成形用キャビティ
１１ 上型インサート（レンズ凹面成形用キャビティ形成部材）
１２ 下型インサート（レンズ凸面成形用キャビティ形成部材）
４５ モールド構成体
４６ 把手部
４８ スプルー
４９ ランナ
５０ 射出成形用金型
８５ ノズル
９０ ノズルシャット機構
８２ 射出シリンダ
Ｖ 実際のの射出速度
Ｖ１ 第１設定速度
Ｖ２ 第２設定速度
Ｖ３ 第３設定速度
Ｐ０ 射出充填開始位置
Ｐ１ 溶融樹脂がゲート部手前に到達した位置
Ｐ２ 溶融樹脂がキャビティ内に到達した位置
Ｐ３ 射出充填完了位置

Claims (3)

1. レンズ凹凸面形成用の少なくとも一対のキャビティ形成部材によって構成されるレンズ成形用キャビティ、このレンズ成形用キャビティにゲート部を介して連通するランナ、およびこのランナに連通するスプルーを有するモールド構成体を備えた金型を用いてレンズを成形するレンズの射出圧縮成形方法であって、
   前記レンズ成形用キャビティ、ランナ、およびスプルーを有する前記モールド構成体に対する必要量の熱可塑性樹脂を計量する計量工程と、
   前記金型を型閉じし、前記レンズ成形用キャビティ内に圧縮代を残して前記モールド構成体の容積を所定の大きさに設定する型準備工程と、
   前記計量工程で計量された熱可塑性樹脂をノズル通路を通じて前記モールド構成体に射出させる射出工程と、
   前記熱可塑性樹脂の射出完了後または射出完了直前に、前記圧縮代を圧縮する圧縮工程と、
   これらの工程中に金型温度を制御して前記モールド構成体内の熱可塑性樹脂を固化させる金型温度調整工程とを備え、
   前記射出工程においては、熱可塑性樹脂の射出開始から溶融樹脂がレンズ成形用キャビティ内に達するまでの区間では、射出速度が設定速度になるように制御すると共に、前記ゲート部で射出速度を一旦所定の速度まで下げ、
   更に溶融樹脂がレンズ成形用キャビティ内に達してから射出充填完了までの区間では、射出速度をマイナス弱度レンズとマイナス強度レンズとで変化させて制御し、マイナス強度レンズの方をマイナス弱度レンズより遅くするようにし、
   前記金型温度調整工程では、前記レンズ凸面成形用キャビティ形成部材のレンズ取り出し温度を、前記レンズ凹面成形用キャビティ形成部材のレンズ取り出し温度よりも低く制御することを特徴とするレンズの射出圧縮成形方法。
2. 前記モールド構成体が、前記ランナおよびスプルーに連通する把手部を有することを特徴とする請求項１記載のレンズの射出圧縮成形方法。
3. 前記レンズが眼鏡レンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズの射出成形方法。

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