CN1351538A - 不用衬圈的透镜模制方法 - Google Patents

Abstract

一种不用衬圈而模制透镜的设备和方法,可用于制作所有放大率和几何形状的透镜。采用一弹性体条带20缠绕在两个模具40、50的边缘上以形成筒状结构,它反过来与所述模具40、50配合而形成模制腔体31。另外,该筒状结构在透镜聚合过程中不起皱或产生皱纹。相反地,它允许模具40、50在其中轴向滑动以补偿在透镜聚合过程中发生的任何收缩。

Description

不用衬圈的透镜模制方法

发明领域

本发明包括一种不采用衬圈(gasket)而模制透镜的设备和方法。

背景技术

由于塑料的重量轻、密度、折射率和耐冲击的性能，目前大多数透镜都是通过模制塑料制作的。为了制作透镜，采用两个模具，在透镜制造领域通常称作前模具和后模具。每个模具具有一个向内表面。当这些模具彼此以所需距离和旋转方向适当定位时，其向内表面即为待制作透镜的表面的负象。有必要采用一个密封件以封住该腔体。然后将一种液态的形成透镜的混合物，一般为液态单聚物，加入并包含在由所述两个模具与密封件限定的腔体中。一旦液态的形成透镜的混合物位于腔体中，将其固化以形成一个具有模具形状的坚硬聚合物透镜。

目前在制作透镜时采用两种密封件。第一种密封件为衬圈，在本领域中被广泛采用。目前可得的衬圈已知为T衬圈。如图1中以剖面图所示，T衬圈G具有一个芯部B和两个互补接收相应模具M的端部。一旦模具套于T衬圈G中，模具即不允许轴向互相运动。因为各个T衬圈G在模具M之间设定一个既定的轴向间距，所以需要不同的T衬圈G来制作不同放大率的透镜。也就是说，与用以制作较低放大率透镜的另一个T衬圈G相比，一个T衬圈G将模具设定得相隔更远以制作较高放大率的透镜。相应地，制造者必须保存有单独的T衬圈用于+2透镜，另一个用于-3透镜，另一个用于-4透镜，等等。换句话说，为了满足透镜的各种可能类型和放大率的要求，需要有处于很宽范围的不同几何特性的一系列不同的T衬圈。不仅为了制作和保有该系列T衬圈成本较大，而且由于用户可能需要放大率或类型在系列之外的透镜，使得有时通过该系列来即时满足用户的需求成为不可能，因而必须制作用户定制的T衬圈。

作为一种替代，已提出第二种密封件。也就是说，可以通过将一个条带缠绕在模具的边缘来制作密封件，从而通过模具和条带可以在紧急关头就地按需求形成模制腔体。很多参考文献公开了实现此目的的多种方法。一组参考文献公开的透镜模制方法采用两个模具通过粘合或粘结带与条带结合在一起，将条带与模具固定以形成模制腔体。授予Shimizu等人的美国专利US 5,213,825，授予Padoan的美国专利US 4,497,754，授予Lanman的美国专利US 3,211,811，授予Magne的美国专利US 5,547,618和US 5,662,839为其中的几个例子。该方法的一个缺陷是粘合剂的痕迹可能残留在模具和制成透镜上，从而必须采用特殊的清洁程序来清除粘合剂。另外，因为在模具被组装和模制腔体形成之后模具即由粘合剂紧密固定，所以在透镜模制过程中模具不能相对于条带或者在条带之中移动。

为了避免由粘合剂引起的缺陷，另一组文献公开的透镜模制方法简单地采用一个热可收缩的合成材料或类似变形材料的条带，用以与模具配合形成模制腔体。例如，授予Fairbank等人的美国专利US 2,406,361和授予Cano等人的美国专利5,611,969都公开了仅采用这种条带用以形成单聚物注入其中的腔体。虽然这种方法可以成功地避免由粘合剂带来的缺陷，它在模具被组装和腔体形成之后同样不允许模具相对于条带移动或在条带之中移动。因此，为了补偿在透镜模制过程中透镜制作材料的任何收缩，这些文献中所用的条带必须是起皱的或有皱纹的，如Cano专利的图10中清楚所示，并且在Fairbank专利的第4栏第17-22行有说明。然而，因为在透镜聚合过程中条带在模具压力下不能均匀地起皱或产生皱纹，所以这会对模制透镜的质量产生负面影响。另外，因为条带被加热以使其紧密收缩在模具上，所以在透镜制成之后将条带与模具分离需要特别的小心和额外的努力，这增加了劳动力成本并且影响了模制过程的自动化。此外，所有引用的文献公开了采用的条带结构一旦在模具与条带密封之后，都不具有弹性以调整模具的相对轴向位置。如果在设定模具的近似轴向位置时存在错误，则条带必须被解开从而整个过程必须重新开始。

发明概述

本发明克服了现有技术的缺点并公开了一种全新的用于模制透镜的密封件。具体地说，本发明包括一种不用衬圈的模制透镜的设备和方法，可以用于制作所有放大率(power)和几何形状的透镜，不同于现有技术的仅限于制作一个特定透镜的T衬圈。本发明采用弹性体(elastomeric)条带缠绕两个模具的边缘以形成筒状结构，该筒状结构反过来与模具配合形成模制腔体。另外，该筒状结构在整个透镜聚合过程中不起皱或者收缩。相反地，它允许模具在其中轴向移动或滑动，以补偿在透镜聚合过程中产生的任何收缩，不同于不允许模具在其中轴向移动从而必须起皱或产生皱纹以补偿收缩的现有技术条带密封件。

本发明的弹性体条带是无粘结性的，并且较软和较厚，从而当其缠绕在前模具和后模具上时形成一个包含模具的套筒。因为该条带可以容易地围绕用以的形成多种放大率的透镜和不同的透镜表面的模具，所以本发明避免了现有技术中由T衬圈结构以及条带结构产生的任何和所有缺陷。

另外，如本领域技术人员所知，现有技术条带通过粘合剂或条带或两者将模具定位并保持在设定间距，这会由于单聚物在固化时其体积收缩大约10％至15％而存在问题。由于模具保持固定在条带结构上，所以其收缩迫使条带起皱或产生皱纹。因为条带可能会不均匀地起皱或产生皱纹，所以这会在透镜中产生内部应力，从而有时需要退火。相反地，本发明的套筒结构通过在固化过程中单聚物体积收缩时允许模具在套筒内轴向移动而减小或避免了应力。因而，在用本发明的弹性体套筒结构制作透镜时通常不需要退火。

此外，因为本发明的套筒结构允许模具轴向运动，所以即使在形成模制腔体之后以及模制进行过程中也可以调整模具的相对轴向位置，以确保待模制透镜所需的适当相对轴向位置。

另外，本发明的套筒结构可以通过将条带的两端固定连接在一起来制成，这反过来形成了一个“尾部”。该“尾部”可用于在模制过程中装卸模具(以及透镜，在其整个制成后)。实际上，因为本实施例中带有尾部的弹性体套筒为模具和装卸装置提供了保护层，所以本发明易于实现自动化。选择性地，通过采用带有凹槽的条带，可以制作具有凹槽的套筒，该凹槽可以提供模具腔体的排气通道和液体通道。

根据本发明的一个优选实施例，本发明的模制方法包括将两个模具的至少一个相对于另一个模具旋转地而且轴向地定位，使得其间可以形成具有正确厚度和放大率的透镜。也就是说，不依赖于设定透镜尺寸的T衬圈设计，本发明采用自动化技术，包括现有技术的具有精确容差的运动控制装置，用于将模具定位成彼此具有适当的轴向间距。本发明还采用自动化技术用于将模具相对旋转成适当的取向，例如，将复曲面后表面旋转成与添加的放大率适当对准。本发明中采用的自动化技术详细描述在1998年2月19日提交的美国专利申请No.09/026,222中，其在此全文引入作为参考。

一旦前模具和后模具定位成彼此具有所需间距和旋转取向以制作特别的透镜类型和放大率，则将弹性体通道缠绕在两个模具的边缘上以形成具有一定直径的套筒。该套筒包含前模具和后模具，并且与这两个模具一起配合形成密封的模制腔体。该套筒具有一个径向轴和一个纵向轴。制作该套筒的材料是弹性体的、无粘结性的、比较软而且比较厚，带有一定的摩擦系数，套筒的内表面足够光滑以允许模具在单聚物收缩时轴向运动，并且足够坚硬以紧密密封模具的边缘。

然后通过将单聚物注入由所述两个模具和套筒限定的腔体中来制作所需透镜。单聚物通过穿过套筒的一个填充针注入，而不是在后模具位于衬圈上时将单聚物灌入衬圈而将多余的溢出。本发明所用的填充方法显著减少了浪费的单聚物量，并且降低了在透镜中形成气泡的几率。另外，该套筒的弹性特点可以确保没有不必要的空气进入模制腔体并且没有单聚物从模制腔体溢出。另外，模具的相对轴向位置可以在制作过程中持续监控，并且在需要时进行细微调整以确保模具适当地定位。

一旦模制腔体充满适量的单聚物，即对单聚物进行固化和硬化。在此固化过程中，单聚物体积显著收缩。模具在套筒内沿着纵向轴滑动以补偿该收缩。因为模具可以这样移动，所以在透镜中没有内部应力产生。另外，套筒的直径在固化期间基本上保持恒定。

采用本发明进行透镜制作更加经济和有效率，因为透镜制作所需的透镜模具设备数量显著减少，实际上可以完全消除衬圈的存货，并且急剧减少了(如果没有消除的话)制作透镜过程中以前所用的手工劳动，例如在采用粘合剂和可收缩材料时清除模具上的粘合剂或残留物。

另外，采用本发明制作的透镜比现有技术有改进，特别是优于半成品的透镜，称作“半成品”。不同于直接聚合透镜，半成品透镜具有一个凹的未完成表面，它在固化过程结束之后进行抛光。因而，与以很少抛光操作制作待安装成眼镜的透镜相反，半成品透镜仅具有一个由模具形成的制成表面，其另一个表面在透镜被固化之后进行机械抛光。由半成品切割和抛光的透镜的加工抛光表面的量比由玻璃模具(glass mold)直接制作的透镜要少。本领域技术人员应当理解，工匠在制作前玻璃模具和后玻璃模具时要花费大量时间对模具进行切割、研磨和抛光，以使其制作得尽可能完美，而通常由电机切割的透镜表面缺乏此精度。本发明提供的在整个透镜制作过程中调整模具相对轴向位置的可行性确保了可以充分利用玻璃模具的优点。

本发明相应地意在实现下述目标的至少一个或多个：

提供一种不采用衬圈的制作多种类型和放大率透镜的新设备和方法。

提供一种以较少劳动和较低成本制作更好的多种类型和放大率透镜的新设备和方法。

提供一种制作多种类型和放大率透镜的新设备和方法，采用两个模具，或者前模具和后模具，与一个套筒来形成模制腔体，其中该套筒允许所述两个模具轴向运动以调整两个模具的相对轴向位置。

提供一种制作多种类型和放大率透镜的新设备和方法，采用两个模具，或者前模具和后模具，与一个塑料套筒来形成模制腔体，其中该塑料套筒可以由一个填充针穿过，使得形成透镜的液体混合物可以通过该填充针注入模制腔体。

提供一种制作多种类型和放大率透镜的新设备和方法，采用两个模具，或者前模具和后模具，与一个塑料套筒来形成模制腔体以接受形成透镜的液体混合物，其中该塑料套筒是无粘结性的，并且在固化过程中允许所述两个模具轴向运动，以补偿在形成透镜的液体混合物固化时产生的任何收缩。

提供一种制作多种类型和放大率透镜的新设备和方法，采用两个模具，或者前模具和后模具，与一个塑料套筒用以至少部分包含所述两个模具来形成模制腔体，其中该塑料套筒可以用于装卸作为一体单元的模具(和透镜，在其制成之后)以提高自动化。

提供一种制作多种类型和放大率透镜的新方法，将两个模具定位成彼此具有所需的间距和旋转取向，将一个弹性体条带缠绕在模具的边缘以形成套筒，使得所述套筒与模具形成一个模制腔体，其中该套筒允许所述两个模具轴向运动，以及将形成透镜的液体混合物注入所述腔体中用于模制透镜。

提供一种制作用于不用衬圈模制光学透镜的模具的新方法，将两个模具定位成彼此具有所需的间距和旋转取向，将一个弹性体条带缠绕在模具的边缘以形成套筒，使得所述套筒与模具限定一个模制腔体，其中该套筒允许所述两个模具在模制光学透镜的过程中轴向运动。

参照本文的其余部分可以更清楚地理解本发明的其它目的、优点和作用。

附图的简要说明

图1为现有技术T衬圈的剖面图。

图2为本发明的完整模具组件的剖面图。

图3为模具和套筒的分解剖面图，其中示出了模制腔体。

图4为本发明模具组件的一个替代实施例的剖面图。

图5为本发明中所用条带的透视图。

图6为本发明中所用条带的一个替代实施例的透视图。

图7为本发明中所用组装台的透视图，局部为示意图，表示了模具定位于组装台上。

图8为图7的透视图，局部为示意图，表示了所用的弹性体条带缠绕在根据本发明的模具的边缘上。

图9为根据本发明的完整模具组件的透视图，局部为示意图。

图10为根据本发明的完整模具组件的一个替代实施例的透视图，局部为示意图。

发明的详细说明

在下面各例子中将对本发明进行更加详细地描述，这些例子仅仅是例示性的，因为其多种改变和变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。用在说明书和权利要求书中，“a”可以指一个或多个，取决于其所用的上下文。下面参照附图对优选实施例进行说明。在整个附图中，相同的序号表示相同的部件。

概要

普遍参照图2-10，本发明包括一种不用衬圈的透镜模制的设备和方法。

本发明的套筒

本发明的套筒20可以用作密封件以与前模具40和后模具50配合形成模制腔体31，用于模制不同放大率的透镜，与现有技术衬圈不同，该衬圈对于制作的各透镜变量需要不同设计。套筒20允许前模具40和后模具50在其中轴向滑动，与采用阻止这种运动的带状结构的现有技术密封件不同。参照图2，本发明的套筒20具有一第一端22、一相对的第二端24、将第一端22与第二端24连接的一本体部分，和一纵向或轴向延伸的轴线L。套筒20具有一外表面26，并且限定了一个穿过套筒20在其相对端22、24之间轴向延伸的孔腔30。孔腔30形成一内表面32，限定了套筒20的纵向轴线L。

套筒20的内表面32和外表面26总是取模具40、50的边缘46、56的形状。因为模具40、50优选为圆形或环形的，所以套筒20的优选实施例其前视图主要是筒状的。尽管可以采用其它形状(例如，椭圆截面、多边形截面，或其它非圆形截面)，但是圆形截面的实施例由于其在本领域的接受程度、制造考虑以及易于实现自动化等方面而成为优选。

套筒20的孔腔30接受前模具40和后模具50于其中。如图2所示，前模具40具有一前表面42、一相对的后表面44，和一限定其界线的边缘46。边缘46和套筒20的内表面32在尺寸上互补，以便在其间形成基本上防漏的密封。

后模具50类似地具有一前表面52、一相对的后表面54，和一限定其界线的边缘56。边缘56和套筒20的内表面32在尺寸上也是互补，以便在其间形成基本上防漏的密封。由于模具40、50优选为圆形并且具有基本相等的直径，所以套筒20的优选实施例截面也是圆形的，如图9和10所示。实际上，套筒20的优选实施例为筒状结构，使得孔腔30以基本恒定的直径延伸通过相对端22、24。当前模具40和后模具50都定位在套筒20的孔腔30中时，如图2和9所示，该部件的组合称为形成透镜组件10、形成透镜结构，或透镜模制单元。

当模具40、50密封在套筒20中时，由前模具40的后表面44、后模具50的前表面52和套筒20内表面32的至少一部分构成腔体31。也就是说，模具40、50以彼此间隔关系定位在孔腔30之中，使得在其间形成腔体31。该腔体31优选具有适当的尺寸，以便在将形成透镜的液体注入腔体31并在其中固化时形成所需透镜。腔体31以假想线表示在图3中。

替代地，如图4所示，套筒20可以具有选择性的凹槽60，位于内表面32上。凹槽60为通过内表面32的连续通道。优选地，凹槽60位于围绕套筒20的中间部分，使得凹槽60可以方便地用作排气通道和/或在套筒20用于透镜制作组件12中时用于在腔体31与液体容器(未示出)之间提供液体通路的通道，如图10所示。显然，凹槽60可以位于根据用户的选择位于其它位置，只要凹槽60可以与充入腔体31中的形成透镜的液体保持液体通路。另外，凹槽60可以是方形的、矩形的、圆形的、椭圆形的、半椭圆形的、半圆形的、或其它适当的截面几何形状。对于本发明的实施例，如图4和6中所示，凹槽60截面为半圆形的。

透镜制作液体优选为单聚物。优选的单聚物由位于Pittsburgh，Pennsyvania的P.P.G公司制造，销售商品名称为CR 424。本领域技术人员应当理解，可以在本发明中采用本领域公知的其它形成透镜的液体。

前模具40或后模具50在孔腔30中可以相对于另一模具轴向移动至两个模具之间的多个轴向间距的所需一个间距。替代地，这两个模具40、50都可以轴向移动。对于前模具40与后模具50之间的各轴向间距，腔体31的体积是不同的，相应地，腔体31中形成的透镜尺寸对于各轴向间距也是不同的。单聚物的填充可以在一个填充台进行。本发明的填充台是自动操作的，采用计算机子系统(或控制器例如计算机或微处理器)、机械手和直线驱动器或伺服电机，将后模具50在孔腔30中相对于前模具40精确地定位在既定位置，在美国专利申请No.09/026,222中有详细描述。由于自动操作包含现有技术的具有精密容差的运动控制装置，所以本发明制作的透镜质量比现有技术的系统有所提高。

在此实施例中，本发明的套筒20用自动化技术设计，在套筒20的第一端22与第二端24之间沿着孔腔30的内表面32具有基本恒定的直径。后模具50的直径基本上等于套筒20的直径，使得后模具50可以在孔腔30中沿轴向双向滑动至相对于前模具40具有所需的轴向间距。前模具40类似地也可以在孔腔中移动以便形成或保持相对于后模具50的所需轴向间距。为使前模具40和后模具50能够如此运动，必须使内表面32相当光滑。内表面32的光洁度还确保内表面32与前模具40和后模具50的边缘46、56精密地密封。如上所述，当前模具40和后模具50都定位在套筒20的孔腔30中时，由模具40、50和套筒20的内表面32所限定的腔体31可以无泄漏地保存液体，例如所述液体单聚物。

形成透镜的材料，例如液体单聚物，优选通过现有技术的注入方法注入腔体31中。液体单聚物优选通过填充针(未示出)注入腔体31。该填充针穿过套筒20到达腔体31，因而在腔体31与液体单聚物的外部容器之间建立了液体通道，使得可以填充适量的液体单聚物。另外，对于图4和10所示的实施例，液体单聚物也可以通过凹槽60注入腔体31中，它带有或者不带有填充针。

本发明套筒20的另一方面是套筒材料。在目前优选的实施例中，所需的特性是套筒材料在形成内表面32时为无粘性的，因而不会阻止模具40、50的轴向运动。另外，套筒材料是比较软的，因而可以缠绕在模具的边缘上以形成套筒。此外，套筒材料是弹性体的，因而一旦形成套筒20并且前模具40和后模具50包含在套筒20中之后，该弹性体材料的张力迫使套筒20沿径向轴紧密接合在模具40、50的边缘上。套筒材料的另一个方面是它应当与透镜制作液体是化学相容的，以避免抑制所述液体的聚合。套筒材料的另一个方面是它应当比较厚，因而可以承受张力。图5表示可以用于形成套筒20的弹性体材料的条带70。图6表示可以用于形成本发明的套筒20的替代条带80。条带70具有两个相对端72、74，两个相对表面26、32，表面26和32之间的厚度为H。表面26、32是平面。替代地，表面32可以具有凹槽82，从端72延伸至端74，如图6所示。厚度H的优选范围为1mm至8mm，更优选为2mm至6mm，最好为3mm至4mm。

在目前优选的实施例中，适当的套筒材料为热塑橡胶，含有KRATON^G，一种苯乙烯-乙烯-丙烯(丁烯)嵌段共聚物，由Shell石油公司^(Houston，Texas)销售。这种橡胶包括由GLS公司(Cary，Illinois)在商品名称DYNAFLEX^G2703、2711和2712下销售的那些橡胶。这些橡胶具有从约43至62的Shore A硬度范围，约0.9g/cc的比重，在300％拉伸量时从约355至470的拉伸模量，在约680至1000psi断裂的拉伸强度以及约113至127的撕裂强度。这些橡胶具有光滑的表面，并且具有1mm-8mm范围的厚度。然而本发明的套筒材料并不限于单种材料。实际上，所需套筒材料可以非常依赖于用于形成透镜的具体单聚物化合物。也就是说，对于特定的形成透镜的液体以及套筒材料与另一透镜材料的不同类型而优选一定的套筒材料。在诸多可用材料之中，已发现本发明用聚氨酯、聚氯乙烯、有机硅合成橡胶以及KRATON^G可以获得满意的实施。

透镜模制的方法和设备

下面参照图7-9，在组装台100上加工透镜制作组件10。在优选实施例中，模具40、50彼此旋转对准，并且以所需的轴向间距(例如制作所需厚度透镜的适当间隔)轴向定位成彼此隔开。弹性体材料的条带70紧密缠绕在模具40、50的边缘上以形成具有孔腔30的筒状套筒20。套筒20与模具40、50配合形成模制腔体31。然后将形成透镜的液体注入腔体31中。在后面的固化过程中，模具40、50在套筒20内沿轴向滑动以补偿所产生的任何收缩。

组装台100优选具有两个夹持部件：前模具夹持件120和后模具夹持件130。在该优选实施例中，两个模具夹持件120、130均具有真空吸盘用于与相应的模具40、50接合。组装台100还具有两个定位部件：模具取向控制器140和中心厚度控制器150。所有夹持和定位部件均支承在支架160上。

在操作中，如图7所示，模具40、50分别由模具夹持件120、130夹持。前模具40的后表面44与后模具的前表面52彼此面对。中心厚度控制器150将后模具夹持器130和后模具50轴向移动，朝向或离开前模具40，直到前模具40与后模具50之间达到所需的轴向距离。模具取向控制器140将前模具夹持器120和前模具40加以旋转，或者顺时针或者逆时针，直到前模具40与后模具50之间达到所需的旋转取向。替代地，可以旋转后模具夹持器130。这些运动可以通过手动或者自动进行控制。

一旦两个模具40、50定位成彼此具有所需的距离和旋转取向以制作特定的透镜类型和放大率，则将弹性体材料的条带70紧密缠绕在模具40、50的边缘46、56上以形成具有孔腔30的筒状套筒20。图8示意性地表示这种缠绕正在进行，图9表示完成了模具组件10。在条带70缠绕在模具40、50的边缘46、56上之后，将条带70的两端72、74连接在一起以封闭模制腔体31。

如图9所示，条带70的两端72、74优选连接在一起以形成尾部76。可以采用不同的方法来形成尾部76。它们可以通过局部热封，或者可以粘合密封。因为粘合剂施加在条带70的两端之间，不同于现有技术中粘合剂施加在条带与模具之间，所以避免了粘合剂在模具上的污染。替代地，它们可以通过夹子(未示出)连接在一起以完全免于采用粘合剂。该夹子可以方便地夹持尾部76，然后将该模具组件10传送至下一站，例如填充台(未示出)，以进行进一步的处理。

可以采用相同的步骤制作如图10所示的模具组件12。模具组件10与模具组件12之间的唯一区别在于模具组件12具有凹槽通道60，凹槽通道60具有通向环境空气的端口62，当条带80的端72和74如图10所示连接在一起形成套筒20时，由端72处的凹槽通道60的部分与端74处的凹槽通道60的部分构成端口62，它可以用作排气通道和/或用于在腔体31与外部之间建立液体通路的通道。

于是形成透镜的液体材料，优选为单聚物，注入模制腔体31中。这可以在组装台100处进行或者在上述自动运行的填充台处进行。无论何一方式，都采用填充针(未示出)用于将所需量的形成透镜的液体注入腔体31中。填充针与形成透镜的液体材料容器相连。该填充针穿过套筒20进入腔体31，因而在容器与腔体31之间建立了液体通路。如本领域所公知，可以采用一个计算机系统(未示出)与一个例如真空探测器(未示出)相连来控制形成透镜的液体材料的注入量。本领域技术人员应当理解，可以采用其它的探测器来探测套筒20何时充满单聚物，例如电眼(未示出)、其它光学传感器(未示出)，等等。在注入形成透镜的液体材料之前，如果需要的话，可以微调中心厚度控制器150以调整模具40、50的轴向相对位置。

一旦将适量的形成透镜的液体材料注入腔体31中，即将填充针从腔体31和套筒20中抽出。套筒20的弹性特征确保没有不必要的空气进入腔体31并且没有形成透镜的液体材料从腔体31逸出。然后对形成透镜的液体材料进行固化和硬化。本领域技术人员应当理解，固化可以用多种方式进行。例如，本发明的固化方法包括将形成透镜的液体材料暴露于紫外线(“UV”)下一段所需的时间。替代地，在将形成透镜的液体材料暴露于UV下之后，对形成透镜的液体材料加热一定时间，例如在红外(“IR”)炉中。如果在UV步骤中没有充分固化，第二加热步骤使形成透镜的液体材料固化以形成硬化的透镜。

在固化过程中，形成透镜的液体材料的体积收缩大约10％至15％。为了补偿该收缩，模具40、50沿套筒20的孔腔30轴向滑动。其结果是，减小了透镜中的应力并且从而制成更好的透镜。相反地，现有技术T衬圈中的模具保持静止，不管源于收缩的应力，而现有技术模具缠带的结构中拉引带子或条带从而使其起皱或产生皱纹。

在形成透镜的液体材料固化之后，必须将固化的透镜从套筒20和模具40、50中分离。由于套筒20是弹性的，所以两个模具40、50与其间夹有的透镜可以容易地滑出套筒20。或者，如果套筒20如上所述由夹子将两端72、74夹持在一起而形成，则所述夹子可以只是放开两端72、74，然后可以取出两个模具和透镜。替代地，可以只是简单地撕开套筒。

尽管本发明是结合特定实施例的具体细节加以说明的，但是不应理解为这种细节构成对本发明范围的限制，而应理解为包含在所附的 中。在上述公开的启示下可以作出许多的改变和变型。

例如，本发明是结合采用弹性体条带缠绕在模具的边缘上就地形成套筒而说明的。然而，套筒也可以事先制作。例如，可以由弹性体材料的管筒切割出套筒。通过由各种直径的管筒制作套筒，可以满足透镜的各种可能类型和放大率的不同需要。

Claims (24)

1.一种用于不用衬圈而模制光学透镜的方法，包括如下步骤：

a.将其向内表面为光学透镜表面之负象的一前模具和一后模具定位成彼此具有适当间距和旋转取向，所述前模具和后模具均具有一边缘；

b.将一条带缠绕在所述前模具和后模具的边缘上以形成一套筒，其中该条带具有一第一端和一相对的第二端，一内表面和一相对的外表面，以及形成在所述内表面上从第一端向第二端延伸的一凹槽通道，并且其中所形成的套筒具有一纵向轴和一直径，与所述前模具和后模具配合以限定一模制腔体，该模制腔体与所述凹槽通道具有液体通路；

c.将形成透镜的液体材料通过所述凹槽通道注入所述模制腔体中；并且

d.对所述形成透镜的液体材料进行固化，以致该形成透镜的液体材料硬化以制成所述光学透镜，

其中所述套筒允许前模具和后模具沿着所述纵向轴线的至少一部分滑动，并且在所述形成透镜的液体材料固化过程中所述套筒的直径基本上保持恒定。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述条带由无粘结性的塑料膜制成。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述无粘结性塑料膜包括选自如下组的弹性体材料，该组包括聚氨酯、聚氯乙烯、有机硅合成橡胶以及含有苯乙烯-乙烯-丙烯(丁烯)嵌段共聚物的热塑橡胶。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述无粘结性塑料膜的厚度在1.0mm至8.0mm之间。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述条带的第一端与第二端连接在一起的步骤，用以封闭所述模制腔体并形成一个尾部。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括将所述尾部用作装卸装置以装卸所述模具的步骤。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述缠绕步骤包括通过使所述条带的内表面直接接触所述前模具和后模具的边缘而缠绕在所述前模具和后模具边缘上的步骤。

8.如权利要求5所述的方法，进一步包括如下步骤，采用在所述第一端和第二端连接在一起之后由所述凹槽通道位于第一端的部分和凹槽通道位于第二端的部分所形成的一个端口作为排气通道和用于建立至模制腔体液体通路的通道。

9.一种不用衬圈采用两个模具用于制作多种类型和放大率透镜的方法，包括如下步骤：

a.将所述两个模具定位成彼此具有所需间距和旋转取向以形成特定的透镜类型和放大率；

b.将一弹性体条带缠绕在所述两个模具的边缘上以与该两个模具形成一腔体，其中该弹性体条带具有一第一端和一相对的第二端，一内表面和一相对的外表面，以及形成在所述内表面上从第一端向第二端延伸的一凹槽通道，并且所述腔体与所述凹槽通道具有液体通路；

c.将形成透镜的液体混合物通过所述凹槽通道注入所述腔体中；并且

d.对所述形成透镜的液体混合物进行固化，以制成具有所述特定透镜类型和放大率的透镜。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括通过与所述模具接合的可移动真空夹具来调整模具位置的步骤。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述形成透镜的液体混合物为单聚物。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述注入形成透镜的液体混合物的步骤进一步包括如下步骤：

a.通过一填充针刺穿所述弹性体条带，使得该填充针与所述凹槽通道具有液体通路；以及

b.通过所述填充针将形成透镜的液体混合物注入所述腔体。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述缠绕步骤包括通过使所述条带的内表面直接接触所述两个模具的边缘而缠绕在所述两个模具边缘上的步骤。

14.如权利要求9所述的方法，进一步包括，在对所述形成透镜的液体混合物进行固化的步骤之后，将所述弹性体条带和模具与透镜分离的步骤。

15.如权利要求9所述的方法，进一步包括将所述弹性体条带的第一端与第二端连接在一起的步骤，用以封闭所述腔体并形成一个尾部。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括将所述尾部用作装卸装置以传送所述模具和已固化的形成透镜的液体混合物。

17.一种用于不用衬圈而模制透镜的设备，包括：

a.一前模具和一后模具，各具有一向内表面和一边缘；

b.用于将所述前模具和后模具定位成彼此具有所需间距和旋转取向的装置，使得所述前模具和后模具的向内表面为所述透镜表面的负象；和

c.一条带，用于缠绕在所述前模具和后模具的边缘上以形成一套筒，其中该条带具有一第一端和一相对的第二端，一内表面和一相对的外表面，以及形成在所述内表面上从第一端向第二端延伸的一凹槽通道，并且其中该套筒具有一直径和一纵向轴，与所述前模具和后模具配合以限定一模制腔体，该模制腔体与所述凹槽通道具有液体通路。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述条带由塑料膜制成。

19.如权利要求18所述的设备，其中所述塑料膜是无粘结性的。

20.如权利要求18所述的设备，其中所述塑料膜包括选自如下组的弹性体材料，该组包括聚氨酯、聚氯乙烯、有机硅合成橡胶以及含有苯乙烯-乙烯-丙烯(丁烯)嵌段共聚物的热塑橡胶。

21.如权利要求18所述的设备，其中所述塑料膜的厚度在1.0mm至8.0mm之间。

22.如权利要求17所述的设备，其中所述条带的第一端与第二端连接在一起以封闭所述模制腔体。

23.如权利要求22所述的设备，其中所述两个端部连接以形成一个尾部。

24.如权利要求17所述的设备，其中通过使所述条带的内表面直接接触所述两个模具的边缘而将所述条带缠绕在所述前模具和后模具的边缘上。

Images