JP3772867B2 - プラスチック原料液の注入方法及び注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックレンズの注型重合型にプラスチック原料液を注入する等のプラスチック原料液の注入方法及び注入装置に関する。

プラスチックレンズなどのプラスチック製品を注型重合する際の、プラスチック原料液の注型重合型への注入方法としては、プラスチック原料液の入った圧力容器を圧縮空気で加圧することでプラスチック原料液を圧送し、注入ノズル近傍に設置された注入バルブの開閉で原料の供給を開始、停止する方法が最も一般的である。

しかし、プラスチックレンズの原料液は、触媒添加後の時間経過で重合反応が徐々に進行することにより、粘度上昇がおこる。前記した圧縮空気による押し出し注入方法では、粘度上昇によって圧力損失が大幅に増大し、吐出流量が時間の経過と共に徐々に低下してしまう。結果として、プラスチック原料液の充填時間が延びてしまい、生産性が低下するといった問題点があった。

そこで、本発明者は、下記の特許文献１で開示されているように、粘度上昇が起こっても流量低下が起きにくい原料供給方式を提案した。図５にその概要を模式的に示す。

このプラスチック原料液の注入装置１００は、原料タンク２に貯蔵されているプラスチック原料液３を注型重合型４へ送液手段２０を用いて注入するものである。プラスチックレンズの物体側の面を規定する成形型４１のレンズ成型面と眼球側の面を規定する成形型４２のレンズ成型面とを所定の間隔をもって対向させた状態で位置決め保持する。この状態で成形型４１の外周面と成形型４２の外周面にまたがり、かつ両方の成形型外周面の全周に粘着テープ４３を１周以上巻きつけることでキャビティ４４を有する注型重合型４を形成する。プラスチック原料液３は、原料タンク２から送液手段２０を介し、注入ノズル５１へ注入バルブ５２を介して送られ、注入ノズル５１から注型重合型４の注入口４５へ注入される。送液手段２０としては、ローラーポンプ、圧電素子を用いたポンプ、容積計量式ポンプ等を用いる。図５では、一例として、送液手段２０としてローラーポンプを使った場合の送液回路を示す。ローラーポンプ２０は、注型重合型４内にプラスチック原料液３が満たされたのを検知する真空吸引ノズル９を有する満杯検出手段からの信号を受け、駆動軸の回転を停止する。同時に注入バルブ５２も閉じられる。原料タンク２とローラーポンプ２０の間には微細な異物を捕集するためのフィルタ５３が配置されている。
特開２００２−１８８６６号

しかしながら、ローラーポンプ等の送液手段を用いたプラスチック原料液の注入方法においては、次のような問題点があった。それは、送液手段２０で生じる吐出圧の脈動の影響で微細な気泡が発生するという点である。送液手段で生じる吐出圧の脈動は、最大圧と最小圧が周期的に繰り返す脈動波形となる。したがって、原料タンクを圧縮空気で加圧した場合と同じ注入流量を確保しようとすると、圧縮空気で送液する場合より高い圧力が周期的にかかることになる。そのため、最大圧時に注入ノズル５１から吐出されるプラスチック原料液３の流量は、圧縮空気で送液される場合の注入流量より多いことになる。レンズの注型重合型４の注入口４５は小さいものも存在し、細い注入ノズル５１を用いて注入する必要がある。最大圧時には、プラスチック原料液３が注入ノズル５１から成形型４１，４２表面に勢いよくぶつかるため、衝撃により気泡が発生する。また、プラスチック原料液３が注型重合型４内に注入されて液面が上昇してきた時の注入流量が大きいと、注入ノズル５１から吐出されたプラスチック原料液３が液面に当たる瞬間に、液面が陥没し、周囲の空気を液中に巻き込むことでも気泡が発生する。注入流量を少なくすれば気泡は発生しないが、充填するまでに要する時間が極端に長くなり、生産性が大幅に低下してしまう。注入時に発生した気泡で、比較的大きい気泡は浮き上がって消滅し、微細な気泡は、発生した位置にとどまる。その状態で、熱や紫外線照射によってプラスチック原料液を硬化させると、硬化後もプラスチックレンズ内部に残ってしまい、気泡不良となる。プラスチックレンズは薄型化・軽量化が進んでおり、高価な高屈折率の原料を使用することが多くなっている。したがって、製造原価に占める原料費の割合は大きく、気泡不良発生による歩留低下は、コストアップの要因となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プラスチック原料液が粘度上昇しても安定して送液できると共に、注入時の気泡の発生を抑制し、生産歩留まりが良好なプラスチック原料液の注入方法及び注入装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１に、流体を間欠的に一定量吸引吐出する複数の送液部を並列に配置し、それぞれの前記送液部の吸引吐出のタイミングをずらしてプラスチック原料液を吐出させ、それぞれの前記送液部から吐出されたプラスチック原料液を合流させ、合流させたプラスチック原料液を注型重合型の中に注入することを特徴とするプラスチック原料液の注入方法を提供する。

流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部は、流体の粘度が増加しても一定量を送液できるが、吐出圧が周期的に変動して吐出圧の脈動が発生し、注入時に注入ノズルからプラスチック原料液を吐出させる際に気泡が発生する。並列に配置した複数の送液部のそれぞれの吐出のタイミングをずらせることによって、吐出圧の脈動は、合流後にずれた位相で合成されるため、相互干渉をおこして減衰し、吐出圧は平準化される。これによって、注入ノズルからプラスチック原料液を吐出させる際の気泡の発生を抑制して生産歩留まりを向上させることができる。

本発明は、第２に、上記第１のプラスチック原料液の注入方法において、前記送液部の吸引吐出が、柔らかく、弾力性があるチューブを押し出しローラにて順次押し出す吸引吐出、弾性体で構成されるダイアフラムの形状の変化により往復運動を行う吸引吐出及びシリンダの中でプランジャを往復運動させ、シリンダ内の容積を変えることによる吸引吐出から選択されることを特徴とするプラスチック原料液の注入方法を提供する。

流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部として、一般的なこれらの吸引吐出を採用することによって、流体の粘度が増加しても一定量を送液できる。

本発明は、第３に、上記第１又は第２のプラスチック原料液の注入方法において、前記合流させたプラスチック原料液の流路に流体の圧力に応じて流体の容積が変動するアキュムレータが設けられていることを特徴とするプラスチック原料液の注入方法を提供する。

流体の圧力に応じて流体の容積が変動するアキュムレータを用いることによって、流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部の脈動を吸収し、吐出圧の平準化に寄与できる。

本発明は、第４に、上記第１〜第３のプラスチック原料液の注入方法のいずれかにおいて、前記合流させたプラスチック原料液の流路にフィルターを介在させることを特徴とするプラスチック原料液の注入方法を提供する。

フィルタを流体が通る際に圧力損失が生じ、流体の流路の抵抗となるため、流路に介在させることによって脈動を吸収し、吐出圧の平準化に寄与できる。

本発明は、第５に、プラスチック原料液を蓄える原料タンクと注型重合型の注入口とを接続する注入配管と、前記注入配管の途中に設けられている流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部を備える間欠式定量ポンプとを有し、前記間欠式定量ポンプが、並列に配置されて同時に駆動され、それぞれの吐出のタイミングがずらされた複数の前記送液部を有し、前記注入配管が、それぞれの前記送液部の吐出口を相互に接続する合流部を有することを特徴とするプラスチック原料液の注入装置を提供する。

間欠式定量ポンプは、流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部とこの送液部を駆動する駆動部から構成され、流体の粘度が増加しても送液部が一定量を送液できるが、吐出圧が周期的に変動して吐出圧の脈動が発生し、注入時に注入ノズルからプラスチック原料液を吐出させる際に気泡が発生する。並列に配置して同時に駆動される複数の送液部のそれぞれの吐出のタイミングをずらせることによって、吐出圧の脈動は、合流部において合流された後にずれた位相で合成されるため、相互干渉をおこして減衰し、吐出圧は平準化される。これによって、注入ノズルからプラスチック原料液を吐出させる際の気泡の発生を抑制することができる。

本発明は、第６に、上記第５のプラスチック原料液の注入装置において、前記間欠式定量ポンプが、ローラーポンプ、ダイアフラムポンプ及びプランジャーポンプから選択されることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置を提供する。
間欠式定量ポンプとして一般的なこれらのポンプを採用することができる。

本発明は、第７に、上記第５又は第６のプラスチック原料液の注入装置において、前記複数の送液部が、一つの駆動軸で駆動されることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置を提供する。

送液部を一つの駆動軸で駆動することにより、各送液部間の吸引吐出のタイミングのずれを確実に維持することができる。

本発明は、第８に、上記第５〜７のプラスチック原料液の注入装置のいずれかにおいて、前記間欠式定量ポンプの吐出口から後の注入配管に流体の圧力に応じて流体の容積が変動するアキュムレータが設けられていることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置を提供する。

流体の圧力に応じて流体の容積が変動するアキュムレータを用いることによって、流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部の脈動を吸収し、吐出圧の平準化に寄与できる。

本発明は、第９に、上記第項５〜８のプラスチック原料液の注入装置のいずれかにおいて、前記間欠式定量ポンプの吐出口から後の注入配管にフィルタが介在していることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置を提供する。

フィルタを流体が通る際に圧力損失が生じ、流体の流路の抵抗となるため、流路に介在させることによって脈動を吸収し、吐出圧の平準化に寄与できる。

本発明は、第１０に、上記第５のプラスチック原料液の注入装置において、前記注型重合型が、プラスチックレンズを成形する対向する２枚の成形型間の空隙を封止して形成され、前記注入配管の先端に前記注型重合型の注入口に差し込まれる注入ノズルを有することを特徴とするプラスチック原料液の注入装置を提供する。

プラスチックレンズの注型重合型を構成する２枚の成形型間の周縁部の隙間は狭いものが存在するため、注入ノズルから注入しなければならず、吐出圧の脈動の影響を受けて吐出する際の高い圧力で吐出させる際に気泡を発生させやすい。そのため、本発明の脈動を平準化させる技術が有効である。

以下、本発明のプラスチック原料液の注入方法及び注入装置の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明のプラスチック原料液の注入装置の一実施形態の概略構成を示し、図２（ａ）は、このプラスチック原料液の注入装置のローラーポンプを示す上面図、図２（ｂ）は、ローラーポンプのポンプヘッドを示す側面図、図２（ｃ）は各ポンプヘッドから押し出された原料液の吐出圧力の変動を示すグラフである。

このプラスチック原料液の注入装置１は、原料タンク２の中にモノマーに重合触媒が配合されたプラスチック原料液３が貯蔵され、このプラスチック原料液３を注入配管５を介して間欠式定量ポンプ６で吸引吐出してプラスチックレンズを注型重合するために注型重合型４のキャビティ４４内に注入するための装置である。

注型重合型４は、プラスチックレンズの物体側の面を規定する成形型４１のレンズ成型面と眼球側の面を規定する成形型４２のレンズ成型面とを所定の間隔をもって対向させた状態で位置決め保持し、この状態で成形型４１の外周面と成形型４２の外周面にまたがり、かつ両方の成形型外周面の全周に粘着テープ４３を１周以上巻きつけることで、これらの成形型４１，４２間の空隙が封止されてキャビティ４４が形成されている。注型重合型４のプラスチック原料液を入れる注入口４５は、粘着テープ４３同士が重なっている領域を剥がして形成されている。あるいは、粘着テープ４３の所定の位置に予め孔を開けて形成する。プラスチックレンズの注型重合型４を構成する成形型４１，４２間の周縁部の隙間は例えば凸レンズの場合には狭く、１ｍｍ程度の場合がある。そのため、注型重合型４のキャビティ４４に原料液を注入口４５から注入するには、細い注入ノズル５１が用いられる。

プラスチック原料液の注入装置１の注入配管５は、原料タンク２の内部の底部に始端が配置され、配管の途中に設けられている間欠式定量ポンプ６によって原料タンク２から原料液３が吸引され、間欠式定量ポンプ６によって吐出された原料液３を終端の注入ノズル５１から注型重合型４のキャビティ４４に注入する流路となっている。注入配管５には、注入ノズル５１に直結して注入ノズル５１への送液を開放、停止する注入バルブ５２が設けられ、間欠式定量ポンプ６と注入バルブ５２の間の流路にフィルタ５３及びアキュムレータ５４が設けられている。

間欠式定量ポンプ６は、流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部７とこの送液部７を駆動する駆動部８から構成されている。この実施形態の注入装置の間欠式定量ポンプ６はローラーポンプが用いられている。ローラーポンプは、チュービングポンプともいい、柔らかく、弾力性があるチューブを押し出しローラにて順次押し出し、吸引吐出するポンプである。ローラーポンプは、原料液がチューブ内を流れ、直接駆動部と接触することがないため、原料液に不純物を混入させたり、原料液が駆動部を侵すことが無い。

本実施形態のプラスチック原料液の注入装置１では、ローラーポンプ６ａは、一つの駆動軸に固定された２つの送液部を一つの駆動部で駆動する構造のものが用いられ、駆動部８としての１つの駆動用モータ８１と、並列に配置され、駆動用モータ８１の駆動軸７１によって同軸で駆動される送液部７としての第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂで構成される。ポンプヘッド７ａ、７ｂは、例えば３個の押し出しローラ７２が駆動用モータ８１の駆動軸７１に結合されている回転板の周縁部に等間隔でそれぞれ回転可能な状態で取り付けられている。押し出しローラ７２の行程の周縁に沿って配置されている柔らかく、弾力性があるチューブ７３を駆動用モータ８１によって駆動される回転板の回転に伴って押し出しローラ７２が順次押圧するようになっている。駆動用モータ８１は、注入流量コントロールを行うため、回転速度制御可能なモータが用いられる。回転速度制御は、インバータによる周波数制御やサーボモータやステッピングモータによっておこなわれる。

注入配管５は、ローラーポンプ６ａの吸い込み側で分岐してそれぞれの第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂの吸引側に接続され、これらのポンプヘッド７ａ、７ｂに原料液を供給し、これらのポンプヘッド７ａ、７ｂの吐出側で分岐が相互に接続され、ポンプヘッド７ａ、７ｂによって吐出されたプラスチック原料液３は合流部１０で合流する。

図２（ａ）に示すように、第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂは、押し出しローラ７２の相対位置が相互にずらして駆動軸７１に取り付けられている。図２（ｂ）に示すように、例えば、第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂは、共に回転中心から放射状に１２０°の角度で均等に分割した位置に３個の押し出しローラ７２が取り付けられている。破線で示す第２ポンプヘッド７ｂの押し出しローラ７２は第１ポンプヘッド７ａの押し出しローラ７２と６０°ずらして駆動軸７１に固定されている。そのため、図２（ｂ）に示すように、第１ポンプヘッド７ａの２つの押し出しローラ７２間の中間点にそれぞれ第２ポンプヘッド７ｂの破線で示す押し出しローラ７２が配置されている。

図２（ａ）に示す第１ポンプヘッド７ａの押し出し側の出口Ａと第２ポンプヘッド７ｂの押し出し側の出口Ｂでは、図２（ｃ）に示すように、時間ｔの経過に伴って吐出圧ｐが、それぞれ吐出圧がゼロからある吐出圧まで周期的に変動する脈動波形を示す。出口Ａと出口Ｂの吐出圧の脈動波形は、一方の吐出圧が最低のときに他方の吐出圧がピークになるように、位相が１／２ずれている。そのため、これらの出口Ａと出口Ｂとが合流した位置Ｃでは、図２（ｃ）のＣに示すように、合流後の脈動波形は相互干渉により、最大圧と最小圧の差が小さくなる。つまり、吐出圧は平準化され、脈動が軽減される。

その結果、並列に配置された送液部７ａ、７ｂの吸引吐出のタイミングをずらしてプラスチック原料液３を吐出させ、それぞれの送液部７ａ、７ｂから吐出されたプラスチック原料液３を合流させ、合流させたプラスチック原料液４を注型重合型４の中に注入ノズル５１から注入する際に、注入ノズル５１からの吐出流量が平準化され、気泡を巻き込むことが防止され、気泡不良発生を抑制することができ、生産歩留まりを向上させることができる。

第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂを並列に用いているため、所定の注入流量を確保するには、駆動用モータ８１の駆動軸７１の回転数を従来より低く設定できる。ローラーポンプ６ａに用いるチューブ７３は、圧縮変形が繰り返し起こるので、長時間使用すると破裂の危険性がある。ローラーポンプ６ａの駆動軸７１の回転数を低く設定できれば、それだけチューブ７３にかかる繰り返し負荷も軽減され、チューブ７３の使用時間を延ばすことができ、長期間使用してもチューブ７３が破損し原料漏れを起こす危険性も回避できる。

また、並列に配置された送液部７としての第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂが一つの駆動軸７１に固定され、これらの第１ポンプヘッド７ａと第２ポンプヘッド７ｂが一つの駆動軸７１で同時に駆動されてこれらの押し出しローラ７２の相互の相対位置が保たれるため、吸引吐出のタイミングが時間経過と共にずれることが無く、安定した吐出の平準化を行うことができる。

また、アキュムレータ５４は、流体の圧力に応じて流体の容積が変動するもので、例えば容器内に注入配管５と連通している液体と界面を形成している空気溜まり５４ａを蓄えている。アキュムレータ５４内の空気溜まり５４ａはダンパーの役割を果たし、高圧時は収縮し、低圧時は膨張する。アキュムレータ５４を間欠式定量ポンプ６と注入ノズル５１の間の注入配管５に接続することによって脈動を吸収し、吐出圧の平準化に寄与できる。なお、空気溜まり５４ａは大きいほど脈動低減効果は大きいが、本発明のように注入流量をコントロールする場合は、０．１ｍｌから１０ｍｌ、好ましくは０．５ｍｌから３．０ｍｌに管理する必要がある。空気溜まり５４ａが大き過ぎると、吐出流量を変化させたときのレスポンスが低下する。つまり、瞬時に流量を変化させたい場合には、空気溜まり５４ａを小さくする必要がある。空気溜まり５４ａは、フィルタ５３のカプセルフィルタやカートリッジフィルタのベント部に強制的に作ってもよい。なお、フィルタ５３内の空気溜まりを管理するには、フィルタ５３内部の空気が抜けやすいように、プラスチック原料液３の流れ方向を下方から上方にすることが重要である。また、アキュムレータ５４自体を弾性材にし、空気溜まりをなくしても同様の効果が得られる。

また、フィルタ５３は、原料液中の微細な異物を捕集するためのもので、フィルタ５３を原料液３が通る際に圧力損失が生じ、流路の流動抵抗が増大する。フィルタ５３を間欠式定量ポンプ６と注入ノズル５１の間の注入配管５に直列に接続することによって脈動を吸収し、吐出圧の平準化に寄与できる。濾過面積の小さいディスクフィルタでは、吐出圧の脈動を低減する効果は少ないので、濾過面積の大きいカプセルフィルタまたはカートリッジフィルタが好ましい。

本実施形態のプラスチック原料液の注入装置１には、キャビティ４４が原料液３で満たされて注入口４５から溢れ出た原料液３を検出する満杯検出手段が設けられている。注型重合型４の注入口４５に近接して満杯検出手段を構成する真空吸引ノズル９の先端が配置されている。満杯検出手段は、真空吸引ノズル９が注入口４５から溢れ出た原料液３を吸い取り、真空吸引ノズル９で吸引されたプラスチック原料液３を真空吸引回路の途中に設けられたセンサで検出することによって、キャビティ４４がプラスチック原料液３で満杯になったことを検出するようになっている。図示しない制御系は、満杯検出手段からの信号を受け、ローラーポンプ６ａの駆動用モータ８１を停止させると同時に注入バルブ５２も閉じる。ローラーポンプ６ａの駆動軸７１の回転を止めることでプラスチック原料液３の供給は停止されるが、注入ノズル５１からのプラスチック原料液３のボタ落ちを防止するために、注入バルブ５２が装備されている。

図示しない制御系は、ローラーポンプ駆動用モータ８１の回転数を制御して、注入流量コントロールを行う。注入流量のコントロールを行うのは、注型重合型４には、容積の大きく異なる機種が多数存在し、所定の時間内にプラスチック原料液３の充填を完了させるためには、容積に応じて流量を変更することが好ましいからである。また、注型重合型４がプラスチック原料液３で満たされる瞬間の流量が多いと原料をこぼしてしまうため、満杯になる直前に流量を絞るといった注入パターンを採用することが好ましい。さらに、駆動用モータ８１の回転を緩やかに立ち上げ、注入初期の成形型に当たるプラスチック原料液３の勢いを緩和する制御も行うことが好ましい。

図１に示すプラスチック原料液の注入装置１の操作について説明する。注入バルブ５２の先に注入ノズル５１を取り付け、注入ノズル５１の先端を注型重合型４の粘着テープ４３面にあらかじめ開けた注入口４５に差し込む。ローラーポンプ６ａを駆動させ、予め調合されたプラスチック原料液３が充填された原料タンク２からプラスチック原料液３を、予めプラグラムされたあるいは注型重合型４に設置された液面センサの信号に応じてローラーポンプ６ａの駆動用モータ８１の回転数を制御しながら注入ノズル５１から注型重合型４の注入口４５を介して注型重合型４のキャビティ４４に注入する。注型重合型４がプラスチック原料液３で満たされたら、注入口４５よりプラスチック原料液３が溢れ出し、溢れたプラスチック原料液３を真空吸引ノズル９が吸引する。溢れたプラスチック原料液の吸引回路の途中に設置されたセンサが溢れたプラスチック原料液３を検知し、その信号を受けローラーポンプ６ａの停止と注入バルブ５２の閉鎖を同時に行うことで充填が完了する。

図１、図２では、２台の送液部７としてのポンプヘッド７ａ、７ｂを一つの駆動用モータ８１で駆動される一つの駆動軸７１によって同軸で駆動するローラーポンプ６ａを用いている。ポンプヘッドの数量を増やし、位相をわずかずらした方が吐出圧の脈動低減に効果は有るが、注入配管５が複雑になり、配管の洗浄性の低下、装置コストが増大すると言った不具合も生じるので２〜３個が好ましい。ただし、押し出しローラ７２の数やその分割角度は本実施形態に限定されない。また、一つの送液部を一つの駆動部で駆動するローラーポンプを複数台配置し、これらの送液部の吸引吐出のタイミングをそれぞれずらせるようにしてもよいが、制御のしやすさや省エネルギーを考えると、複数のポンプヘッドを一つの駆動用モータで駆動するローラーポンプが好ましい。なお、注型重合型に注入するときの最大流量は決まっているので、単純にポンプヘッドを複数配置すると吐出流量が増大してしまう。よって、駆動軸の回転数を少なくすることで所定の流量を確保する。

上記実施形態のプラスチック原料液の注入装置では、間欠式定量ポンプ６としてローラーポンプを用いた例を示したが、間欠式定量ポンプとして、ローラーポンプ以外にダイアフラムポンプとプランジャポンプを例示することができる。

図３に、ダイアフラムポンプの送液部の概略構造を示す。ダイアフラムポンプの送液部は、弾性体で構成される薄い膜（ダイアフラム）の形状の変化により往復運動を行い、吸引吐出を行う。ダイアフラムの駆動方法として、油圧、空気圧、プランジャーによる機械的往復運動、圧電素子などがある。図３に示すダイアフラムポンプは圧電素子で駆動するタイプのものである。

この圧電素子を用いたダイアフラムポンプ６ｂは、２枚の圧電素子を内蔵させたダイアフラム６１を用いる。ダイアフラム６１に電圧を印加すると一方の圧電素子は伸び他方の圧電素子は縮む性質を利用したものである。ダイアフラム６１は、吸引口６２と吐出口６３が設けられた圧力容器内の空間を吸引口６２と吐出口６３とに接続されている第１空間６４とこの第１空間６４とは別の第２空間６５とに２分割するように設けられている。吸引口６２には、圧力容器内の負圧により開口する逆止弁６２ａが、吐出口６３には、圧力容器内の加圧により開口する逆止弁６３ａがそれぞれ設けられている。

ダイアフラム６１に交流電圧を印加するとダイアフラム６１はその周期で振動する。注入量の制御は電圧を変更することによってダイアフラム６１の振幅を制御するか、周波数を変更することによってダイアフラム６１の振動数を制御する。

図３（ａ）に示すように、ダイアフラム６１が第２空間６５側に変形すると、第１空間６４が負圧になるため、吸引口６２の逆止弁６２ａが開き、吐出口６３の逆止弁６３ａが閉じ、流体が吸引口６２から第１空間６４内に流入する。次に、図３（ｂ）に示すように、ダイアフラム６１が第１空間６４側へ変形すると、第１空間６４が加圧されるため、吸引口６２の逆止弁６２ａは閉じ、吐出口６３の逆止弁６３ａが開き、第１空間６４内の流体が吐出口６３から吐出される。このように、ダイアフラムポンプ６ｂはダイアフラム６１の振動によって吸引吐出するため、吐出圧に脈動が生じる。

ダイアフラムポンプ６ｂで生じるプラスチック原料液の吐出圧の脈動は、ダイアフラムポンプ６ｂを複数個並列に配置し、ダイアフラム６１の振動のタイミングをずらすことにより、合流後の流体の相互干渉により低減できる。機械的往復運動によりダイアフラムを駆動する場合は、一つの駆動軸で複数のダイアフラムを駆動することが可能である。圧電素子を用いたダイアフラムポンプ６ｂの場合、ダイアフラム６１の振動のタイミングをずらすには、圧電素子制御部から送る制御電圧の周波数の位相をずらすことで可能である。

図４に、プランジャポンプの送液部の概略構造を示す。プランジャポンプは、シリンダの中で丸棒状のプランジャを往復運動させ、シリンダ内の容積を変えることによって流体を吸い込み、送り出しを行うポンプである。プランジャポンプ６ｃには、シリンダ６６内を往復運動するプランジャ６７が配置されている。吸引口６８と吐出口６９がシリンダ６６と接続されて設けられ、吸引口６８には、シリンダ６６内の負圧により開口する逆止弁６８ａが、吐出口６９には、シリンダ６６内の加圧により開口する逆止弁６９ａがそれぞれ設けられている。

図４（ａ）に示すように、プランジャー６７を引き込んだ時にシリンダ６６内が負圧となり、吸引口６８の逆止弁６８ａが開き、吐出口６９の逆止弁６９ａが閉じ、流体３が吸引口６８から吸引される。図４（ｂ）に示すように、プランジャ６７を押し出すと、シリンダ６６内に満たされた流体が押し出される。この時、吸引口６８の逆止弁６８ａが閉じ、吐出口６９の逆止弁６９ａが開く。プランジャ６７は、プランジャー制御部からの信号を受け、引き込み、押し出し動作を繰り返す。そのため、流体の吐出圧に脈動が発生する。

プランジャポンプの脈動を低減するには、プランジャポンプの送液部を複数個並列に配置し、プランジャ６７の動作タイミングを互いにずらすことで、合流後の吐出圧の脈動を流体の相互干渉により低減する。プランジャポンプも、一つの駆動軸により複数個のプランジャを駆動させて往復運動させることが可能である。プランジャポンプによる注入流量の制御は、プランジャ制御部でのプランジャーの移動ストロークを変更したり、プランジャーの動作周期を変更したりすることにより可能である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記説明では、注型重合型はプラスチックレンズを成形するためのものとして説明しているが、本発明は、レンズに限らずあらゆる注型重合型に適用できる。また、間欠式定量ポンプとして、ローラーポンプ、ダイアフラムポンプ、プランジャポンプの３つについて説明しているが、脈動が生じる定量ポンプであれば、これ以外のものも使用できることは勿論である。また、並列に配置された複数の送液部の吸引吐出のタイミングをずらせることができれば、例えば、複数の送液部を一つの駆動部で駆動する間欠式定量ポンプと一つの送液部を一つの駆動部で駆動する間欠式定量ポンプとを組み合わせたり、異種の間欠式定量ポンプを組み合わせてもよい。
（実施例）

以下に本発明の実施例を記す。間欠式定量ポンプとして、１２０°で均等に分割した位置に押し出しローラ３個を有するポンプヘッドを取り付けたローラーポンプを用いた。ポンプヘッドの個数は、１個、２個で比較する。２個の場合は、ポンプヘッドの押し出しローラは、一方のポンプヘッドの２つの押し出しローラの中間に他方のポンプヘッドの押し出しローラが存在するように駆動軸に固定した。また、フィルタとしてカプセルフィルタをローラーポンプの後の配管に設け、アキュムレータとしては、カプセルフィルタのベント部に１ｍｌの空気溜まりを設けた。前記した３つの脈動低減手段の組み合わせと、プラスチック原料液を注型重合型内に注入した時の気泡の発生状況を表１に示す。ただし、気泡の発生率は注入時に発生した気泡の有無であって、熱もしくは紫外線で硬化させた後の気泡不良の値ではない。

表１から分かるように、ポンプヘッド１個、フィルタ無し、アキュムレータ無しの条件（従来技術の注入方法）では、７０％発生していた気泡が、３つの脈動低減手段を組み合わせることで０％の発生率になる。このことから、本発明の注入方法は、脈動を低減し、注入時の気泡の発生を抑制するのに絶大な効果が有ることが実証された。また、脈動低減手段は、個々に実施しても効果は十分に得られる。

本発明のプラスチック原料液の注入方法及び注入装置は、例えばプラスチック眼鏡レンズの生産の一工程である注型重合する際に、注型重合型に原料液を注入する用途に用いることができる。

本発明のプラスチック原料液の注入装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明のプラスチック原料液の注入装置のローラーポンプの構成を示すもので、（ａ）は、このプラスチック原料液の注入装置のローラーポンプを示す上面図、（ｂ）は、ローラーポンプのポンプヘッドを示す側面図、（ｃ）は各ポンプヘッドから押し出された原料液の吐出圧力の変動を示すグラフである。 ダイアフラムポンプの概略構成図で、（ａ）は吸引時、（ｂ）は吐出時を示す。 プランジャーポンプの概略構成図で、（ａ）は吸引時、（ｂ）は吐出時を示す。 従来のプラスチック原料液の注入装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１：プラスチック原料液の注入装置、２：原料タンク、３：プラスチック原料液、４：注型重合型、４１：成形型、４２：成形型、４３：粘着テープ、４４：キャビティ、４５：注入口、５：注入配管、５１：注入ノズル、５２：注入バルブ、５３：フィルタ、５４：アキュムレータ、６：間欠式定量ポンプ、６ａ：ローラーポンプ、６ｂ：ダイアフラムポンプ、６ｃ：プランジャポンプ、７：送液部、７ａ：第１ポンプヘッド、７ｂ：第２ポンプヘッド、７１：駆動軸、７２：押し出しローラ、７３：チューブ、８：駆動部、８１：駆動用モータ、９：真空吸引ノズル、１０：合流部

Claims (10)

1. 流体を間欠的に一定量吸引吐出する複数の送液部を並列に配置し、それぞれの前記送液部の吸引吐出のタイミングをずらしてプラスチック原料液を吐出させ、それぞれの前記送液部から吐出されたプラスチック原料液を合流させ、合流させたプラスチック原料液を注型重合型の中に注入することを特徴とするプラスチック原料液の注入方法。
2. 請求項１記載のプラスチック原料液の注入方法において、
   前記送液部の吸引吐出が、柔らかく、弾力性があるチューブを押し出しローラにて順次押し出す吸引吐出、弾性体で構成されるダイアフラムの形状の変化により往復運動を行う吸引吐出及びシリンダの中でプランジャを往復運動させ、シリンダ内の容積を変えることによる吸引吐出から選択されることを特徴とするプラスチック原料液の注入方法。
3. 請求項１又は２記載のプラスチック原料液の注入方法において、
   前記合流させたプラスチック原料液の流路に流体の圧力に応じて流体の容積が変動するアキュムレータが設けられていることを特徴とするプラスチック原料液の注入方法。
4. 請求項１〜３いずれかに記載のプラスチック原料液の注入方法において、
   前記合流させたプラスチック原料液の流路にフィルターを介在させることを特徴とするプラスチック原料液の注入方法。
5. プラスチック原料液を蓄える原料タンクと注型重合型の注入口とを接続する注入配管と、前記注入配管の途中に設けられている流体を間欠的に一定量吸引吐出する送液部を備える間欠式定量ポンプとを有し、
   前記間欠式定量ポンプが、並列に配置されて同時に駆動され、それぞれの吐出のタイミングがずらされた複数の前記送液部を有し、
   前記注入配管が、それぞれの前記送液部の吐出口を相互に接続する合流部を有することを特徴とするプラスチック原料液の注入装置。
6. 請求項５記載のプラスチック原料液の注入装置において、
   前記間欠式定量ポンプが、ローラーポンプ、ダイアフラムポンプ及びプランジャーポンプから選択されることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置。
7. 請求項５又は６記載のプラスチック原料液の注入装置において、
   前記複数の送液部が、一つの駆動軸で駆動されることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置。
8. 請求項５〜７いずれかに記載のプラスチック原料液の注入装置において、
   前記間欠式定量ポンプの吐出口から後の注入配管に流体の圧力に応じて流体の容積が変動するアキュムレータが設けられていることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置。
9. 請求項５〜８いずれかに記載のプラスチック原料液の注入装置において、
   前記間欠式定量ポンプの吐出口から後の注入配管にフィルタが介在していることを特徴とするプラスチック原料液の注入装置。
10. 請求項５記載のプラスチック原料液の注入装置において、
    前記注型重合型が、プラスチックレンズを成形する対向する２枚の成形型間の空隙を封止して形成され、
    前記注入配管の先端に前記注型重合型の注入口に差し込まれる注入ノズルを有することを特徴とするプラスチック原料液の注入装置。

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