JPH01286808A - プラスチックレンズ成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレンズの製造方法および装置に関するものであ
る〇 従来の技術 プラスチックレンズには大きく分けて２揮類あり、一つ
は熱可塑性ポリマーのレンズであり、ＰＭＭＡ、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル−ス
チレン共重合体などの材質が良く用いられている。これ
らの材質の成形には、圧縮成形、射出成形、射出圧縮成
形等が用いられ、原理的には加熱溶融してレンズ形状に
対応したキャビティに沿って加工し、更に圧力をかけて
冷却に伴なう収締分を体積弾性を利用して高温時に補う
べく圧縮している。従って、熱と圧力が不可欠であるの
で金型、成形機が大きくなり、微小な変形も起り易い。

一方、熱硬化性七ツマ−や一部の熱可塑性モノマーを重
合成形したレンズでは、メチルメタクリレート、ジエチ
レングリコールビスアリルカーボネート（別名ＣＲ−３
９Ｌグリコールジメタクリレート、ジエチレングリコー
ルジメタクリレートなどが知られている。これらは比較
的低温でしかも低圧で硬化することが一般的であり、キ
ヤステングあるいは注型法と呼ばれる容易な成形方法で
実施される。

第９図は眼鏡用レンズに良く用いられる一般的な注型法
を説明する断面図であり、レンズ面を形成するガラス６
θおよび６７をガスケット６８を介して合わせ、ガラス
６６とガラス６７とガスケット６８に囲まれた空間に液
状の七ツマ−６９を充填しクリップ７０で全体を保持し
て静置する０モノマー６９中には僅かな反応開始剤が成
形直前に混入されており、作かに昇温することにより反
応を開始する。そのまま数時間あるいは十数時間放置す
ると全体が硬化した成形品が得られる。この時、全体の
体積は１０〜２０パーセント程収縮するのでレンズ全体
の厚さがうすくなる。

上記注型法は、眼鏡レンズのような比較的肉厚が均一で
かつ肉厚そのものが薄い場合には可能であるが、ＶＴＲ
カメラ等のレンズには不向きとされている。また成形時
間も長過ぎるため工業的手段としては敬遠されている。

この２つの欠点を補なうべく特開昭６６−１３２２２１
号では第１０図に示すように、紫外線ランプ７１の照射
のもとにガラス型７２　、７３に囲まれたキャビティ中
の樹脂７４を硬化し、その・成牛する収縮分をロート７
６中に貯えた樹脂７θをコック７７を介してキャビティ
に流し込み、全体が硬化したらコック７７を閉じて離型
し成形品を取り出すことが提案されている０もとより紫
外線硬化プロセスは高速反応プロセスとして知られてお
り、これに反応収縮縮分を追加するメカニズムを加える
ことで解決するかに見えた。

発明が解決しようとする課題 ところが、第１０図に示す従来例では、■　ガラス型か
らレンズを離型しようとすると、コックとキャビティの
間に未硬化のプラスチックレンズ材料が毛細管現象に従
ってガラス型とレンズのスキマに浸透しレンズを汚すか
場合によってはそのまま硬化してレンズ形状を損なう、
■　ガラス型の加工が複雑であり手間がかかることと、
複雑な加工を行なった所はど強度が弱く、生産上著しく
能率が低下する、 という課題が残っていた。

本発明は上記課題に鑑み、シンプルなガラス型を用いし
かも離型時に未硬化プラスチック材料の浸み出すことが
無く成形できる高精度なグラスチックレンズ成形方法お
よび装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 請求項１のプラスチックレンズ成形方法は、レンズ形状
を有するキャビティとこれに連通ずる注入孔とに光硬化
性プラスチックレンズ材料を充填し、キャビティのみに
光を照射してプラスチックレンズ材料を硬化させ、然る
後に光もしくは熱により注入孔に残っているプラスチッ
クレンズ材料を硬化させることにより構成される。

請求項３のグラスチック成形装置は、一方のレンズ面を
形成する上型と、この上型を嵌合し他方のレンズ面を形
成する下型とよりなり、少なくともどちらか一方の型に
両レンズ面の距離を保つためのコバ面が形成され、更に
少なくともどちらか一方の型が透明部材よりなり前記両
レンズ面およびコバ面に囲まれてなるキャビティ空間に
連通した注入孔を上型と下型の嵌合部に設けたことによ
り構成される。

請求項４のプラスチック成形装置は、一方のレンズ面を
形成する上型と他方のレンズ面を形成する下型とコバ面
を形成する成形枠とよりなり、前記レンズ成形枠にはコ
バ面にのぞんで設けられた注入孔を有し、少なくともど
ちらか一方が透明部材よりなる上型と下型がレンズ成形
枠に嵌合して構成される。

請求項６のプラスチック成形装置は一方のレンズ面を形
成する上型と他方のレンズ面を形成する下型とコバ面を
形成するレンズ成形枠と、これら上型、下型、レンズ成
形枠を一方向から嵌合可能な型枠とよりなり、前記レン
ズ成形枠にはコバ面にのぞんで設けられた注入孔を有し
、上型と下型の少なくともどちらか一方が透明部材より
なることにより構成される。

作用 請求項１のプラスチックレンズ成形方法によれば、キャ
ビティ部を先に光照射で硬化するので選択的に硬化がで
き、しかも硬化収縮分を注入孔から補給可能である０そ
の上で全体を硬化するので離型時には未硬化物の浸み出
しは生じない。

請求項３のプラスチックレンズ成形装置によれば、上型
と下型の少なくともどちらか一方が透明であるので選択
的にキャビティ部を優先して光硬化することが可能であ
り、上型と下型の嵌合部に注入孔が形成されているので
硬化収縮分の補給が容易でしかも硬化した注入孔部分の
樹脂を容易に取り除くことができる。

請求項４のプラスチックレンズ成形装置によれば１選択
的にキャビティ部を優先して光硬化することが可能であ
ることに加えて、注入孔をレンズ成形枠に設けることに
より、硬化収縮分の補給作用を保ちなおかつ上型と下型
は極めて単純な形状ですむ。

請求項６のグラスチックレンズ成形装置によれば、選択
的にキャビティ部を優先して光硬化することが可能であ
ることと、硬化収縮分の補給作用を保ちなおかつ上型と
下型は極めて単純な形状ですむことに加えて、型枠に上
型、下型、レンズ成形枠が嵌合されているので、レンズ
成形枠で上型。

下型を嵌合する必要がなく、上型と下型の離型の自由度
が高くなる。

実施例 以下本発明の一実施例におけるプラスチックレンズ成形
方法および装置について図面をもとに説明する。

第１図、第２図は本発明の第１実施例におけるプラスチ
ックレンズ成形装置の外観図であり、下型１には、上型
２が嵌合可能な穴３が設けられている。穴３の奥にはレ
ンズ面４が形成され、レンズ面４の周囲にコバ面６と、
上型２を支承するための受は面６が形成されている。こ
の穴３の一部と重なって穴７が形成され、穴７の奥の方
には、前記コバ面６、受は面ｅの一部を切り欠いた溝８
と同一面となる底面９が設けられている。上型２はガラ
スを加工して得られたもので上面１ｏは平面であり下面
はレンズ面１１を形成している〇上記上型２と下型１を
嵌合して組み合わせると下側のレンズ面４と上側のレン
ズ面１１とコバ面６とでキャビティを形成し、溝８と穴
７とで注入孔を形成する。注入孔に光硬化性デンスチッ
クレンズ材料を注ぐと溝８を通ってキャビティに注ぎ込
まれる。レンズ形状によっては、注入孔と同じ構造を穴
７の反対側に設はキャビティ空間中の空気を逃がす穴と
した方が良い場合もあり、更には装置全体を斜めに傾け
ることも必要である・キャビティおよび注入れに光硬化
性グラスチック材料を充填し、穴７の上部を金属等の不
透明物質で覆うか、レーザービームのような指向性の強
い光を用いるかして穴７には光が照射しないようにして
上型２を通してキャビティに光（一般的には高圧水銀灯
、キセノンランプ等により紫外光を含む光を用いるが、
ｆ（ｅ−Ｃｄレーザ等の光も有効）を照射するとキャビ
ティ内のみ硬化が進行する。

この時、キャビティ内では硬化収縮が起り負圧になるが
、穴７は大気に開放されているので穴７の液面が押され
溝８を通って未硬化のプラスチックレンズ材料がキャビ
ティに供給される。従って可能な限り溝８の付近は最後
に硬化するよう光の照射を工夫すると良い。

キャビティ内が硬化した後人７および溝８の部分で未硬
化のまま残っているプラスチックレンズ材料に光を照射
するか熱を加えることにより硬化させる・一般に光硬化
性のプラスチックレンズ材料は熱によっても硬化するの
でどちらでも良い。

こうした材料としては、ヒドロキシエチルアクリレート
、エチレングリコールジアクリレート、フェノキシエチ
ルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアク
リレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルア
クリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、シ
ンクロペンテニルオキシエチルアクリレート、１．４−
ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレ
ート等のアクリル酸エステル類や、２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ビスフ
ェノールＡジメタクリレート。

シクロヘキシルメタクリレート、シンクロペンテニルメ
タクリレート、モツプロムジシクロベンテニルメタクリ
レート、２，２−ビス（４−メタクリロキシ−３，６−
シグロモフエニル）プロパン。

ビス（オキシメチル）トリシクロ〔６，２，１゜ｏ　２
−６：］デカンジメタクリレート、チオビスフェノール
ジメタクリレート等のメタクリル酸エステル類、更には
スチレン、ジビニルベンゼン等のビニル化合物の単独液
体や数種類の混合液に光重合開始剤としてベンゾインメ
チルエーテル、ベンジルジメチルケタール、１−ヒドロ
キシンクロヘキシンフェニルケトン、２−ヒドロキシ−
２−メチル−１−フェニルプロパノン、ジェトキシアセ
トフェノン、トリクロロアセトフェノン等の一種もしく
は数種を配合した材料で急速に熱重合しない温度領域で
液状であるものをさす０ 穴７に残っていたプラスチックレンズ材料が硬化した後
上型２を離し、下型１中にある硬化物の周囲に高圧空気
を吹きつけると硬化物は下型１からはずれ第２図に示す
形状で得られる。即ち上型２のレンズ面１１に対応した
レンズ面１２、下型１のレンズ面４に対応したレンズ面
１３、コバ面５に対応したコバ面１４、溝８に対応した
ゲート１ｅ、穴７の一部に対応したカル１５を有する硬
化物であり、ゲート１６から切断してレンズが得られる
。

本実施例において上型２は通常のレンズと何ら変りのな
いシンプルな形状をしているので加工が容易である。た
だしその材質としては紫外線を良く透過する石英、とく
に合成石英が好ましい。下型１はガラスでも良いが穴３
と穴７が交錯する加工や溝８の加工が面倒であり、とく
にエツジ部１７が損傷しやすいので金属が好ましい。型
が損傷するとそこがアンダーカットになってうまく離型
できないが僅かな傷き生じ得るので、これを許容するた
めに下型１の穴３および穴７の側面および上型２の側面
は若干のテーパーを設ける方が好ましい。

この構造においてはコック等は不要であり、構造が簡単
であるとともに全体が硬化した後で離型するので浸み出
しのおそれはない０ 第３図〜第６図は本発明の第２実施例であり、第３図に
示すように上型１８と下型１９とがレンズ成形枠２０に
嵌合されている。レンズ成形枠２０の上型１８、下型１
９を受ける受は面２１．２２にはｏ−リング２３．２４
が設けられてシールの役割を果たす。レンズ成形枠２０
のコバ面２６の一部にのぞんで穴２６が設けられ、穴２
８と既ね同寸法のピン２７が穴２６に嵌合されている。

このビン２７は、Ｑ　−リング２８にてシールを保ちな
がら穴２６の軸方向に進退可能で、ピン２７が最も押し
込まれた時にコバ面２６とピン２７の先端２８とが一致
する。レンズ成形枠２０には更に穴３２が前記穴２６に
連通して設けられている。

上型１８のレンズ面３０と下型１９のレンズ面３１とレ
ンズ成形枠２０のコバ面２６とでキャビティを形成し、
穴２６と穴３２とでキャビティに連通する注入孔を形成
する。なお、注入孔は、前述の第１の実施例同様に２ケ
所にあった方がガヌ抜きの上では便利である。

上記構成において上型１８と下型１９の少なくともどち
らか一方をガラス等の透明な材料にすれば光硬化が可能
であり、硬化収縮に伴なう補給も可能である。２９は光
硬化性プラスチック材料を示す。

硬化終了後にピン２７をレンズ成形枠２０に押し当てて
離型を行なえば注入孔中の未硬化のプラスチックレンズ
材料を硬化しなくても離型時の浸み出しを防ぐことがで
きる◎ またレンズ面を形成する上型１８と下型１９は極めて単
純な前進なので製作が容易である。

なお、凹レンズを成形する場合は、第４図に示すように
、凸面を有するガラス製の上型３４と下型３３をレンズ
成形枠２０に嵌合し、シール材料はｏ−リングではなく
、平たいリング状のシート３５．３６を用いる。そして
レンズ面とコバ面２６の境界部分にシート３６．３６が
はさまるように設けることによりシール機能を果す。

第６図は、前記レンズ成形枠２ｏを成形品で成形したも
のを用いる場合の成形用金型の部分断面図である。ラン
ナーストリッパープレート４６とランナープレート４７
の間にランナー溝４８を設けられ、ランナープレート４
７を貫通して第２スゲルー４９が設けられ固定側型板６
０に設けられたピンゲート６５に連通している＠固定側
型板５゜にはコア６４、アンギュラ−ピン６ｅが嵌合し
て固定されている０６１は可動側型板でありコア５３が
嵌合して固定され、アンギュラ−ピン６６が貫通したス
ライドブツシュ６７およびスライドブツシュ６７に固定
された７ライドピン５６が型板６１の面方向に移動可能
に取り付けられている。５２は両型板５０．５１の間に
形成されたキャビティでありピンゲート６６と連通して
いる。コア５４とスライドピン６６とは型締時において
キャビティ中で当接している。

上記構成の金型のキャビティに樹脂を射出充填して冷却
後離型して取り出せば、本実施例のレンズ成形枠２ｏを
得ることができる。

第６図は１以上のようにして成形したレンズ成形枠６ｏ
を用いて凹レンズを成形する場合を示しており、レンズ
成形枠６０と上型６８と下型６９に囲まれた気量（即ち
キャビティ）とレンズ成形枠６ｏに設けられた穴６１、
穴６２に充填固定したプラスチックレンズ材料６４は既
に硬化した状態を示している。この後、この装置全体の
温度を上昇すれば、樹脂製のレンズ枠６ｏは軟化して容
易に変形し取り除くことができる。従って、穴６１に嵌
合したピン６３は、キャビティ内のプラスチックレンズ
材料が硬化した後に押し込む必要がなく、全体を硬化し
ても離型可能となり作業性が良い０また樹脂面に上型５
８や下型５９を当接するので、強く押しつけることによ
りシールが可能であるので特別のシールを必要としたい
。

上記樹脂製のレンズ成形枠２０．６０の材質としてはポ
リエチレンＥＶＡ　、ＰＶＣなど比較的低温で変形する
ものや、シリコンゴム、ブチルゴムなど常温でも軟かい
ものや、レンズ材料の耐熱性が高いものについてはＴＰ
Ｘ、ＰＣ，ＰＳ、ＰＳＬなど高温で変形するものを用い
ることができる。光で全体を硬化する場合は透明の上記
材料が必要であるが、熱硬化なら不透明でも良い。

第７図、第８図は本発明の第３実施例のレンズ成形装置
を示す断面図であり下型３８．レンズ成形枠３９、上型
３７の順に重ねられて型枠４ｏに一方向から嵌合され、
レンズ成形枠４ｏには穴４１と穴４２が設けられ、穴４
１の一端には止メ栓４３が嵌合されている。この状態で
穴４２から光硬化性プラスチック材料を注入し上型３７
および下型３８を通してＵＶ光を照射してキャビティ内
の光硬化性プラスチック材料を硬化し止メ栓４３を押し
込んで注入孔付近の未硬化材料を硬化した後に型枠４ｏ
から上型３７、レンズ成形枠３９、下型３８を取り出す
。第８図はその後に上型３７を離型しつつある状■の装
置の一部の断面図である。

型枠４ｏから取シ出された状態においては上型３７゜下
型３８としレンズ成形枠３９に嵌合しておらず型を傾け
るようにして離型することができるので弱い力で離型で
きる。また、型の外周が露出しているので把みやすく、
また軸中心に回転の力を加えることができるなど、離型
上の自由度が著しく高く、生産性を高めることができる
。

発明の効果 請求項１のプラスチックレンズ成形方法によれば、プラ
スチックレンズ成形時に硬化収縮を補なう注入孔がある
ので精度が良いレンズが得られるという効果を保ちつつ
、硬化後に注入孔に残っている未反応プラスチックレン
ズ材料を硬化しておくので離型時において、 ■　レンズ面を汚損しないので精度が良い。

■　装置に未反応グラスチックレンズ材料が付着しない
のでメンテナンスが楽である。

■　作業時に未反応プラスチックレンズ材料特有のニオ
イが立ち込めることがなく作業環境が良い。

などの効果が得られる。

請求項３のプラスチックレンズ成形装置によれば、上型
と下型を組み合わせるだけでキャビティと注入孔を備え
たレンズ成形装置が得られ構造が単純で製作コストが安
い。また注入したレンズ材料全体を硬化しても離型可能
な構造が得られるので作業性が良い。

請求項４のプラスチックレンズ成形装置によれば、レン
ズ面を有する型部材の形状が一部レンズと良く似たもの
であるので精度良く、しかも容易に加工できるのでコス
トが安い。その上にガラス。

石英等のもろい材料でも強度的に極端に弱いところがな
いので型の寿命も長く使えるので、型償却費用が安価で
すむ。

請求項６のプラスチックレンズ成形装置によれば、型枠
に、上型、下型、レンズ成形枠を重ねて一方向から嵌合
する構造なので、硬化後にまとめて型枠から外せる。従
って上型と下型が露出している状態で離型作業できるの
で離型の自由度が高く生産性が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のレンズ成形装置の外観図
、第２図は第１図の装置で得られた成形品の外観図、第
３図は本発明の第２実施例のレンズ成形装置の断面図、
第４図は第３図の一部を変更した装置の断面図、第６図
はレンズ成形枠を樹脂成形品で得るための金型の断面図
、第６図は第５図の金型により得られたレンズ成形枠を
用いた装置の断面図、第７図は本発明の第３実施例のレ
ンズ成形装置の断面図、第８図は第７図の装置の一部を
示す断面図、第９図、第１０図は従来のレンズ成形装置
の断面図である。 １０．１８，３７，５８・・・・・・上型、１．１９゜
３８．５９・・・・・・下Ｗ、２０＃３９，６０・・・
・・・レンズ成形枠、７，８，２６，３２，４１．４２
，６１゜６２・・・・・・注入孔、４，１１，３０，３
１・・・・・・レンズ面、５，２６・・・・・・コバ面
、４０・・・・・・型枠。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名＋−
Ｔ−１ ４．１１・−−しりス゛６ｂ 第２図 ２Ｓ−−−コバ韓 派　　　　　　　　　　法 区　　　　　　　　区 Ｏロ 派　　　　　　　丘

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レンズ形状を有するキャビティとこれに連通する
   注入孔とに光硬化性プラスチックレンズ材料を充填し、
   キャビティのみに光を照射してプラスチックレンズ材料
   を硬化させ、然る後に、光もしくは熱により注入孔に残
   っているプラスチックレンズ材料を硬化させて離型を行
   なうプラスチックレンズ成形方法。
2. （２）熱可塑性プラスチック材料よりなるレンズ成形枠
   に注入孔を形成し、註入孔に残っているプラスチックレ
   ンズ材料を光もしくは熱で硬化した後に、レンズ成形枠
   を加熱硬化させて取り除くことにより離型を行なう請求
   項１記載のプラスチックレンズ成形方法。
3. （３）一方のレンズ面を形成する上型と、この上型を嵌
   合し他方のレンズ面を形成する下型とよりなり、少なく
   ともどちらか一方の型に両レンズ面の距離を保つための
   コバ面が形成され、更に少なくともどちらか一方の型が
   透明部材よりなり、前記両レンズ面およびコバ面に囲ま
   れてなるキャビティ空間に連通した注入孔を上型と下型
   との微合部に設けてなるプラスチックレンズ成形装置。
4. （４）一方のレンズ面を形成する上型と他方のレンズ面
   を形成する下型とコバ面を形成するレンズ成形枠とより
   なり、前記レンズ成形枠にはコバ面にのぞんで設けられ
   た注入孔を有し、少なくともどちらか一方が透明部材よ
   りなる上型と下型がレンズ成形枠に嵌合してなるプラス
   チックレンズ成形装置。
5. （５）一方のレンズ面を形成する上型と他方のレンズ面
   を形成する下型とコバ面を形成するレンズ成形枠と、こ
   れら、上型、下型、レンズ成形枠を一方向から嵌合可能
   な型枠とよりなり、前記レンズ成形枠にはコバ面にのぞ
   んで設けられた注入孔を有し上型と下型の少なくともど
   ちらか一方が透明部材よりなるプラスチックレンズ成形
   装置。