JP2002018866A

JP2002018866A - プラスチック原料の充填方法及び充填装置

Info

Publication number: JP2002018866A
Application number: JP2000210161A
Authority: JP
Inventors: Isao Karasawa; 勲唐沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック製品の注型成形方法において、キ
ャビティの容積差およびプラスチック原料の粘度上昇に
よる供給流量の減少が原因でおこる生産性の低下を解決
するためのプラスチック原料の充填方法及び充填装置を
提供する。【解決手段】本発明では、プラスチック原料の液位を検
知し注入流量を切り替える方法、粘度変化の影響を受け
ない原料供給方法を考案した。その結果、すべての成型
用モールドが所定の高さで流量の切り替えることが可能
となり充填時間が大幅に短縮でき、生産性が向上した。
さらに、圧縮空気でプラスチック原料を加圧しないの
で、空気の溶け込みによる気泡不良の発生を防止でき
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックレン
ズなどのプラスチック製品を注型成型する際のプラスチ
ック原料の充填方法及び充填装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラスチック原料の充填方法につ
いて、プラスチックレンズ原料の充填方法を例に取り上
げ説明する。まず、図１０に示すような成型用モールド
１４を形成する。プラスチックレンズの物体側の面を規
定するガラス型１のレンズ成型面１ａと眼球側の面を規
定するガラス型２のレンズ成型面２ａ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
ガラス型１の外周面１ｂとガラス型２の外周面２ｂにま
たがり、かつ両方のガラス型外周面１ｂ及び２ｂの全周
に粘着テープ３を１周以上巻きつけることで成型用モー
ルド１４を形成する。この他には、図１１に示すよう
に、プラスチックレンズの物体側の面を規定するガラス
型１のレンズ成型面１ａと眼球側の面を規定するガラス
型２のレンズ成型面２ａが対向するように注入口付ガス
ケット１６に挿入して、成型用モールド１４を形成する
方法も用いられている。プラスチックレンズ原料の充填
方法は、特開平１０−２６４１７９号公報で開示されて
おりで、図１２にその概要を模式的に示す。成型用モー
ルド１４内のキャビティ４にプラスチックレンズ原料５
を注入するに先立ち、ガラス型１のレンズ成型面１ａと
ガラス型２のレンズ成型面２ａ間の端幅１８を計測す
る。次に、粘着テープ３の所定の位置にエアヒータで過
熱された圧縮空気を吹き付けて注入穴１２を開ける。開
けられた注入穴１２に注入針１７を挿入しプラスチック
レンズ原料５を注入する。この時、先に計測したガラス
型の成型面間の端幅に基づきプラスチックレンズ原料５
の注入パターンが決定される。従来の注入パターンは図
１３のフローチャートに示すとおりで、端幅を４つに区
分し、４つのパターンに振り分ける。データベース化さ
れた機種ごとのキャビティの容積および端幅データか
ら、区分された端幅に該当する機種の中でのキャビティ
の最小容積を求め、図１４に示す注入パターンでプラス
チックレンズ原料を充填する。まず、プラスチックレン
ズ原料を第１の流量（大流量）で第１の時間注入した後
に、第１の流量より少ない第２の流量（小流量）で注入
を行い、満杯検知手段が作動したら原料の供給を停止す
る。第１の流量で第１の時間注入する量は求めたキャビ
ティの最小容積を超えないように設定されている。第２
の流量を小さくすることで、キャビティ４がプラスチッ
クレンズ原料５で満たされた後のあふれ量が最少となる
ように工夫されている。流量の制御は、注入針１７上部
に取り付けたニードルバルブ１９のニードル２０と弁座
２１の開口量を制御することで行う。選定された注入パ
ターンに基づいてリニアアクチュエータ２２に指令がい
き、ニードル２０を上下動させることで開口量をコント
ロールする。プラスチックレンズ原料５の供給は、圧力
容器２３内のプラスチックレンズ原料を圧縮空気で加圧
することで、濾過装置２４と原料供給用配管２５を経由
してニードルバルブ１９側へ送られる。キャビティ４が
プラスチックレンズ原料５で満たされた瞬間に注入穴１
２よりあふれ出す原料を真空吸引ノズル２６で吸い取
る。真空吸引ノズル２６と真空発生装置２７を接続する
配管途中に設けられた静電容量形センサ２８で吸引され
たプラスチックレンズ原料５を検知することでキャビテ
ィ４内がプラスチックレンズ原料５で満たされたと判断
し、ニードルバルブ１９を閉じプラスチック原料５の供
給を停止する。その後、注入穴１２にＵＶ硬化樹脂を塗
布し紫外線を照射することで、ＵＶ硬化樹脂が固まり注
入穴１２が閉鎖される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラスチックレ
ンズ原料の充填方法は以下の課題をもっている。１．同一の注入パターンとなるの成型用モールドにおい
て、充填時間に大きな差が生じる。２．プラスチックレンズ原料の液位を成形型や粘着テー
プを介して検知することができない。３．プラスチックレンズ原料の粘度上昇により、充填時
間が延びてしまう。４．脱気処理したプラスチックレンズ原料を加圧してい
る。５．ニードルバルブの精密制御が必要である。

【０００４】第１の課題は、同一の注入パターンに振り
分けられる成型用モールドが数百種類存在し、その最小
容積と最大容積の差が大きいため、最大容積に近い成型
用モールドではキャビティ容積のおよそ半分を注入した
ら流量が切り替わってしまう場合があり、第１の流量よ
り少ない第２の流量で注入する時間が長くなり、結果充
填時間が長くなるという欠点を有することである。これ
は、成型用モールドを形成する２枚のガラス型の組み合
わせが数千種類を超えるため、また、乱視矯正用プラス
チックレンズは眼球側の面を規定するガラス型成型面が
トーリック面となり測定箇所によって端幅が異なるため
で、同一の端幅であってもキャビティの容積が異なるも
のが多数存在してしまう。

【０００５】第２の課題は、従来、プラスチックレンズ
原料の液位を検知するには原料の液面を直接検知する手
段しかなかったため、端幅が1ｍｍ程度の成型用モール
ドは極細の検知機器が必要であり、また、挿入した検知
機器がガラス型の成型面に接触し傷をつける危険性があ
ることである。さらに、ガラス型は曲率を持っており検
知機器をキャビティ内に深く挿入できないため、液位検
知後の流量切り替えのレスポンスがよくないと流量が切
り替わる前に満杯となり原料があふれてしまう可能性が
ある。また、プラスチック原料の液位を直接検知する場
合、粘着テープに注入穴の他に液位検知機器用の穴が必
要で、原料を充填後注入穴といっしょに閉鎖しなければ
ならない為、穴の密閉時に使用する接着材の量も増えて
しまうといったデメリットを有する。

【０００６】第３の課題は、圧力容器内のプラスチック
レンズ原料を圧縮空気で加圧することで原料を供給する
方法は、プラスチックレンズ原料の粘度が上昇すると圧
力損失の増大で流量低下を起こしてしまい、第１の流量
及び第２の流量が狙いの流量より少なくなることで第１
の流量から第２の流量に切り替わる位置が下方にシフト
し、充填時間が延びてしまうことである。従来の注入パ
ターンはプラスチック原料の注入流量が狙い値どおりに
供給されることを前提に考えられている。しかし、プラ
スチック原料は調合後の時間経過と共に重合が徐々に進
行することで粘度上昇がおこる。その結果、プラスチッ
クレンズ原料の注入流量低下が起こり、装置の基準サイ
クルタイムをオーバーし生産性が低下する。一例をあげ
ると、特開平１０−２６４１７９号公報の実施例にあげ
られた第４の注入パターンで試算した場合、流量の２０
％低下で充填時間は１．４２倍、流量の３０％低下で充
填時間は１．７倍に延びてしまう。この現象を解消する
には、粘度上昇時の流量を実測しニードルバルブ開口量
の設定を変更しなければならず、工数アップの要因にな
る。ただし、プラスチックレンズ原料の粘度は徐々に上
昇するので、開口量の設定変更は抜本的な解決策にはな
りえない。

【０００７】第４の課題は、プラスチックレンズ原料は
重合硬化時の気泡の発生を抑制する為に事前に脱気処理
が施されているが、長時間プラスチックレンズ原料を圧
縮空気で加圧すると空気が原料内に溶け込み、重合硬化
時に気泡が発生し歩留低下の原因となることである。ま
た、圧力容器に入ったプラスチックレンズ原料を使い切
るまでの時間が制約され、超過した場合は再度脱気処理
が必要となる。

【０００８】第５の課題は、注入流量の切り替え制御は
ニードルバルブのニードルと弁座の間隔を制御すること
で行っているが、その制御は非常にシビアなことであ
る。例えば、３０ｃｐｓのプラスチックレンズ原料はニ
ードルと弁座の間隔を０．０１ｍｍ変えただけで流量が
０．４ｃｃ/秒も変わってしまう。そのため、所定の流
量を設定する作業に時間がかかり、装置立ち上げ時の準
備作業時間が長くなる。また、高精度のニードルの位置
制御が必要な為、高価なニードルバルブおよび制御用リ
ニアアクチュエータが必要となる。

【０００９】そこで、本発明は充填時間の短縮が図れ、
歩留向上および装置のイニシャルコスト低減が可能なプ
ラスチック原料の充填装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック原
料の充填方法は、プラスチック原料の充填が５つの工程
で構成され、第２の工程では注入中のプラスチック原料
の液位を検知し、第３の工程では検知された液位をもと
に供給するプラスチック原料の流量を切り替え制御す
る。液位検知手段は注入穴近傍の所定の位置に配置され
ており、その位置で流量の切り替えを行うため、従来の
方式より第1の流量（大流量）で注入する時間が長くな
りキャビティ内がプラスチック原料で充填されるまでの
時間が短縮でき生産性が向上する。また、液位を検知し
た後、所定の時間が経過してから注入流量を切り替えれ
ば更なる注入時間の短縮が可能となる。仮に供給される
プラスチック原料の粘度上昇により注入流量が減少して
も、液位検出手段のある高さまでは第１の流量（大流
量）で注入されるため、注入時間が大幅に延びることも
ない。液位検知手段は、装置構成を簡素化するために、
一定の高さに取り付いているが、注入時間の短縮のため
に成型用モールドのサイズに合わせて検知する高さを変
更することもできる。

【００１１】プラスチック原料は、成型用モールドを構
成する部材と異なる分光特性を有している。そのため、
成型用モールドを構成する部材に対しては透過率の高い
波長域で、かつプラスチック原料に対しては透過率の低
い波長域を含む光線を成型用モールドに照射する投光手
段Ａと、前記投光手段Ａと相対する側に配置され前記波
長域の光線の受光量変化を検出する受光手段Ａを合わせ
持つ液位検知手段を用いると、キャビティ内の原料の有
無により生じる透過率の変化を検出することができ、結
果プラスチック原料の液位が検知できる。この方法は、
成型用モールドを構成する部材を介して原料の液位が検
知できるとともに、成形型の曲率や厚さの影響をうけず
安定した高精度の液位検知が可能である。また、成型用
モールドに対して光線を照射する投光手段Ｂとプラスチ
ック原料とキャビティ内の空気との境界部における光量
変化を検出する受光手段Ｂを合わせもつ液位検知手段を
もちいても、プラスチック原料の液位は検知できる。プ
ラスチック原料とキャビティ内の空気との境界部におけ
る光量変化を検出してプラスチック原料の液位を検知す
る方法において、成形型を介して検知する場合は、成形
型の曲率により検知高さに若干のバラツキを生じる。一
方、粘着テープを介して検知する場合は、検知高さのバ
ラツキはないが粘着テープと検知機器の距離を一定にす
る必要がある。しかし、両者とも可視光域の光源を持つ
検知機器が使用できるため安価で構成することが可能と
なる。一例をあげると、投光手段Ａは、紫外線を発光す
る紫外線照射機器または赤外線を発光するレーザー光照
射機器を指し、受光手段Ａは紫外線または赤外線の光量
変化を検出する受光機器を指す。また、投光手段Ｂは可
視光線を発光するＬＥＤを光源とする照射機器を指し、
受光手段Ｂは可視光線の光量変化を検出する受光機器を
指す。上記したプラスチック原料の液位検知方法を用いれば、
成型用モールドを構成する部材を介してキャビティ内の
プラスチック原料の液位を検知することができるため、
液位検知機器の取り付けの自由度が高く、プラスチック
原料の液面の直接検知で課題になった事柄をすべて解消
できる。ただし、成型用モールドを構成する部材のうち
プラスチック原料の液位を検知するための光線が照射さ
れる部材は、前記光線が透過する透明体もしくは半透明
体でなければならない。

【００１２】プラスチック原料の注入流量の切り替え制
御は、ローラポンプ、ギヤポンプ、マグネットポンプの
いずれかによって原料を供給し、前記ポンプの駆動用モ
ータの回転数を制御することでプラスチック原料の流量
を制御する方法、圧電素子をもちいたポンプによって原
料を供給し、前記圧電素子に印加する電圧もしくは周波
数を制御することでプラスチック原料の流量を制御する
方法、容積計量式ポンプによって原料を供給し、前記ポ
ンプのプランジャーの動作周期を制御することでプラス
チック原料の流量を制御する方法のいずれかで行う。こ
れらの方法は、プラスチック原料を直接送り込む方式で
ある為、プラスチック原料の粘度上昇が起きても注入流
量の減少はきわめて少なく、キャビティ内がプラスチッ
ク原料で充填されるまでの時間の延びも少ないため生産
性が落ちることはない。また、プラスチック原料を圧縮
空気で加圧しない方式であるため、脱気処理したプラス
チック原料に空気を溶け込ませることがなく、硬化中に
発生する気泡が防止でき歩留向上に寄与する。さらに、
プラスチック原料を使い切るまでの時間に制約がなくな
ることで、原料の管理も容易となり、調合原料の作り込
みも可能である。また、注入流量が任意に設定できるた
め、キャビティの形状及び容積に応じて最適な流量での
供給が可能となる。その上、流量の切り替え制御は原料
供給機器側で行うため、注入バルブは弁の開閉のみを行
う機能を有していればよいので従来のような高価なバル
ブ及びその制御機器を用いる必要がない。

【００１３】よって、請求項１記載の充填方法は、プラ
スチック製品の注型成形方法において、プラスチック原
料を供給する第１の工程と、プラスチック原料の液位を
検知する第２の工程と、検知された液位をもとに供給す
るプラスチック原料の流量を切り替え制御する第３の工
程と、キャビティ内がプラスチック原料で満杯になるの
を検知する第４の工程と、満杯を検知した後プラスチッ
ク原料の供給を停止する第５の工程からなることを特徴
とする。

【００１４】また、請求項２記載の充填方法は、請求項
１記載のプラスチック原料の充填方法において、前記第
２の工程は、成型用モールドを構成する部材に対しては
透過率の高い波長域で、かつプラスチック原料に対して
は透過率の低い波長域を含む光線を成型用モールドに照
射し、照射側と相対する側で前記波長域の光線の透過率
変化を検出することによって、プラスチック原料の液位
を検知することを特徴とする。

【００１５】また、請求項３記載の充填方法は、請求項
１記載のプラスチック原料の充填方法において、前記第
２の工程は、成型用モールドに光線を照射した際に、プ
ラスチック原料とキャビティ内の空気との境界部におい
て生じる光量変化を検出してプラスチック原料の液位を
検知することを特徴とする。

【００１６】また、請求項４記載の充填方法は、請求項
２または３記載のプラスチック原料の充填方法におい
て、前記第２の工程の液位検知方法は、成型用モールド
のサイズに応じて検知する高さを変更することを特徴と
する。

【００１７】また、請求項５記載の充填方法は、請求項
２〜４のいずれか１項記載のプラスチック原料の充填方
法において、成型用モールドを構成し、かつ光線が照射
される部材が、プラスチック原料の液位を検知するため
の光線を通す透明体もしくは半透明体であることを特徴
とする。

【００１８】また、請求項６記載の充填方法は、請求項
２〜５のいずれか１項記載のプラスチック原料の充填方
法において、前記第２の工程は、成型用モールドを構成
する部材を介して、キャビティ内のプラスチック原料の
液位を検知することを特徴とする。

【００１９】また、請求項７記載の充填方法は、請求項
１〜６のいずれか１項記載のプラスチック原料の充填方
法において、前記第３の工程は、前記第２の工程でプラ
スチック原料の液位が検知されるのと同時に、もしくは
液位を検知してから所定の時間経過後に供給するプラス
チック原料の流量を切り替え制御することを特徴とす
る。

【００２０】また、請求項８記載の充填方法は、請求項
１〜７のいずれか１項記載のプラスチック原料の充填方
法において、前記第１の工程は、ローラポンプ、ギヤポ
ンプ、マグネットポンプのいずれかによってプラスチッ
ク原料を供給し、前記第３の工程は、前記ポンプの駆動
用モータの回転数を制御することで、供給するプラスチ
ック原料の流量を切り替え制御することを特徴とする。

【００２１】また、請求項９記載の充填方法は、請求項
１〜７のいずれか１項記載のプラスチック原料の充填方
法において、前記第１の工程は、圧電素子をもちいたポ
ンプによってプラスチック原料を供給し、前記第３の工
程は、前記ポンプの圧電素子に印加する電圧もしくは周
波数を制御することで、供給するプラスチック原料の流
量を切り替え制御することを特徴とするプラスチック原
料の充填方法。

【００２２】また、請求項１０記載の充填方法は、請求
項１〜７のいずれか１項記載のプラスチック原料の充填
方法において、前記第１の工程は、容積計量式ポンプに
よってプラスチック原料を供給し、前記３の工程は、前
記ポンプのプランジャーの動作周期を制御することで、
供給するプラスチック原料の流量を切り替え制御するこ
とを特徴とする。

【００２３】また、請求項１１記載の充填装置は、請求
項１〜１０のいずれか１項記載のプラスチック原料の充
填方法において、前記プラスチック原料はプラスチック
レンズ原料であり、前記成型用モールドを構成する部材
は、粘着テープとプラスチックレンズの物体側の面を規
定する成形型と眼球側の面を規定する成形型からなるこ
とを特徴とする。

【００２４】また、請求項１２記載の充填装置は、プラ
スチック製品の注型成形装置において、プラスチック原
料を供給する原料供給手段と、プラスチック原料の液位
を検知する液位検知手段と、検知された液位をもとに供
給するプラスチック原料の流量を切り替え制御する流量
制御手段と、キャビティ内がプラスチック原料で満杯に
なるのを検知する満杯検知手段と、満杯検知手段からの
信号をうけプラスチック原料の供給を停止する弁開閉手
段を備えることを特徴とする。

【００２５】また、請求項１３記載の充填装置は、請求
項１２記載のプラスチック原料の充填装置において、前
記液位検知手段は、成型用モールドを構成する部材に対
しては透過率の高い波長域で、かつプラスチック原料に
対しては透過率の低い波長域を含む光線を成型用モール
ドに照射する投光手段Ａと、前記投光手段Ａと相対する
側に配置され前記波長域の光線の受光量変化を検出する
受光手段Ａとを備えることを特徴とする。

【００２６】また、請求項１４記載の充填装置は、請求
項１２記載のプラスチック原料の充填装置において、前
記液位検知手段は、成型用モールドに対して光線を照射
する投光手段Ｂとプラスチック原料とキャビティ内の空
気との境界部における光量変化を検出する受光手段Ｂを
備えることを特徴とする。

【００２７】また、請求項１５記載の充填装置は、請求
項１３または１４記載のプラスチック原料の充填装置に
おいて、前記液位検知手段は、成型用モールドのサイズ
に応じて検知する高さを変更すことができる位置調整機
構を備えていることを特徴とする。

【００２８】また、請求項１６記載の充填装置は、請求
項１３〜１５のいずれか１項記載のプラスチック原料の
充填装置において、前記液位検知手段は、成型用モール
ドを構成する部材を介してキャビティ内のプラスチック
原料の液位を検知することができるように、成型用モー
ルドの外側に配置されていることを特徴とする。

【００２９】また、請求項１７記載の充填装置は、請求
項１２〜１６のいずれか１項記載のプラスチック原料の
充填装置において、前記流量制御手段は、前記液位検知
手段からの検出信号をうけて流量を切り替え制御するよ
うに構成されており、プラスチック原料の液位検知から
の所定の時間経過を検出するタイマーを備えていること
を特徴とする。

【００３０】また、請求項１８記載の充填装置は、請求
項１２〜１７のいずれか１項記載のプラスチック原料の
充填装置において、前記原料供給手段として、ローラポ
ンプ、ギヤポンプ、マグネットポンプのいずれかを備
え、前記流量制御手段として、プラスチック原料の流量
を前記ポンプ駆動用モータの回転数によって制御する回
転数制御手段を備えることを特徴とする。

【００３１】また、請求項１９記載の充填装置は、請求
項１２〜１７のいずれか１項記載のプラスチック原料の
充填装置において、前記原料供給手段として、圧電素子
をもちいたポンプを備え、前記流量制御手段として、プ
ラスチック原料の流量を前記ポンプの圧電素子に印加す
る電圧もしくは周波数によって制御する圧電素子制御手
段を備えることを特徴とする。

【００３２】また、請求項２０記載の充填装置は、請求
項１２〜１７のいずれか１項記載のプラスチック原料の
充填装置において、前記原料供給手段として、容積計量
式ポンプを備え、前記流量制御手段として、プラスチッ
ク原料の流量を前記ポンプのプランジャーの動作周期に
よって制御するプランジャー制御手段を備えることを特
徴とする。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、プラスチックレンズ原料の充填方法を例にあげて説
明するが、本発明は下記の実施の形態に限定されるもの
ではない。本発明のプラスチックレンズ原料の充填方法
は、図１に示すとおりで、プラスチックレンズ原料を供
給する第１の工程と、プラスチックレンズ原料の液位を
検知する第２の工程と、検知された液位をもとに供給す
るプラスチックレンズ原料の流量を切り替え制御する第
３の工程と、キャビティ内がプラスチックレンズ原料で
満杯になるのを検知する第４の工程と、満杯を検知した
後プラスチックレンズ原料の供給を停止する第５の工程
で構成される。

【００３４】図２に本発明の液位検知方法において、プ
ラスチックレンズ原料の液位をガラス型を介して検知す
る場合の主要断面図を示す。図２はガラス型１、ガラス
型２及び粘着テープ３によって形成される成型用モール
ド１４内のキャビティ４にプラスチックレンズ原料５を
注入している状態である。粘着テープ３の代わりに注入
口を有するガスケットを用いてもかまわない。液位検知
機器は注入穴１２より下部でプラスチックレンズ原料５
の流路から外れた位置に光軸６がくるように取り付けら
れている。注入初期は、投光器７から発せられた光線
は、ガラス型１、キャビティ４内の空気部、ガラス型２
を経て受光器８に到達する。プラスチックレンズ原料５
の液位が上昇すると、投光器７から発せられた光線はガ
ラス型１、プラスチックレンズ原料５、ガラス型２を経
て受光器８に到達する。一例として、プラスチックレン
ズ原料、ガラス型および粘着テープの分光透過率を図３
に示す。プラスチックレンズ原料とガラス型の透過率
は、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外域および１２００ｎ
ｍ、１４５０ｎｍ、１６００ｎｍ〜２７００ｎｍの赤外
域で大きく異なる。このうち３２０ｎｍ〜４００ｎｍの
紫外域はＵＶ−Ａの波長域であり、この波長域の紫外線
は波長が長く真皮まで到達し、毎日浴び続けると真皮内
の線維が変性し肌の弾力や張りが失われ、さらに、メラ
ノサイトと呼ばれる色素形成細胞を活性化しシミ、ソバ
カスを濃くするなど肌の老化を促進する。肌の老化防止
及び眼球保護のために、プラスチックレンズ原料内には
紫外線吸収剤が添加されている。そのためガラス型と異
なる分光波形を示す。１２００ｎｍ、１４５０ｎｍ、１
６００ｎｍ〜２７００ｎｍの波長域での透過率の低下
は、プラスチックレンズ原料特有の値である。前記した
波長域の光源を有する投光器７から発せられた光線は、
プラスチックレンズ原料５が検知機器の光軸高さに達す
るまでは９０％以上が受光器８に到達する。しかし、プ
ラスチックレンズ原料５が検知機器の光軸高さに達する
とプラスチックレンズ原料により光が吸収され、受光器
に達する光は３２０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域では０
％、１２００ｎｍおよび１４５０ｎｍ波長域では５０％
程度、１６００ｎｍ〜２７００ｎｍの波長域では１０％
程度に減少する。この受光量の変化を測定し、プラスチ
ックレンズ原料５が検知機器の光軸高さまで達したか判
断する。３００ｎｍ以下および２７００ｎｍ以上の波長
域の光はガラス型にほとんど吸収されてしまう為、プラ
スチックレンズ原料の有無にかかわらず光線が受光器８
まで達しないので液位の検知は不可能である。図４は、
プラスチックレンズ原料の液位を粘着テープを介して検
知する方法を示す。粘着テープとプラスチックレンズ原
料の分光透過率は、図３で示したが、ガラス型の場合と
ほぼ同様に３２０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外域および１２
００ｎｍ、１４５０ｎｍ、１６００ｎｍ〜２２００ｎｍ
の赤外域で透過率が大きく異なる。つまり、前記した波
長域の光源を有する投光器７から発せられた光線は、ガ
ラス型を介してプラスチックレンズ原料の液位を検知す
る場合と同様に、検知機器の光軸高さまでプラスチック
レンズ原料が達すると受光量が減少する。この受光量の
変化を測定し、プラスチックレンズ原料５が検知機器の
光軸６高さまで達したか判断する。ただし、粘着テープ
とプラスチックレンズ原料の透過率の差は、ガラス型と
プラスチックレンズ原料の透過率の差に比べて小さく、
粘着テープの糊の状態で透過率が若干変動するので、安
定した液位検知を行うにはガラス型を介してプラスチッ
クレンズ原料の液位を検知する方法の方が望ましい。前
述した光線の波長域はプラスチックレンズ原料の液位を
検知するための波長域であり、その他のプラスチック原
料においても使用する光源の波長域が異なるだけで、液
位の検知原理は同じである。

【００３５】プラスチックレンズ原料の第２の液位検知
方法は、プラスチックレンズ原料とキャビティ内の空気
の境界部において生じる光量変化を検出するものであ
る。投光器から発せられた光線はプラスチックレンズ原
料の液面で屈折して受光器へ達する光量が変化する。こ
の受光量変化を検知し、プラスチックレンズ原料の液面
が検知機器の光軸高さまで達したことを判断する。ガラ
ス型を介してプラスチックレンズ原料の液位を検知する
場合においては、プラスチックレンズ原料が検知機器の
光軸高さに達する前の初期受光量は、投光器より照射さ
れた光線がガラス型の表面で屈折するためガラス型の曲
率により変化してしまう。よって、外部チューニング機
能を備えた検知機器を使用することが望ましい。外部チ
ューニング機能とは、検知機器に外部より信号を与える
ことでその時の受光量を記憶する機能で、記憶した受光
量と変化した受光量との相対比較を行う。つまり、初期
受光量がガラス型の曲率によりばらついてもその時の初
期受光量を基準に相対比較すれば安定した検出が可能と
なる。この検知機器の光源の波長は可視光域でよいた
め、安価なＬＥＤが使用できるといったメリットもあ
る。検知機器の種類は図２、図５、図６に示すように透
過型、反射型、リフレクタ１３を用いた回帰反射型のい
ずれの形態であってもかまわない。また、検知機器は図
４、図７に示すように粘着テープを介してプラスチック
原料の液位を検知することも可能である。ただし、反射
形は検出距離に制限があるため、精度良い検出を行うに
は検知する液面と投受光器の距離を一定に保つ機構が必
要である。

【００３６】上記した２つの液位検知方法は、光線が照
射されるガラス型及び粘着テープが、プラスチック原料
の液位を検知するための光線を透過する透明体もしくは
半透明体であることが必須条件である。

【００３７】図８に本発明の第１及び第３の工程である
プラスチックレンズ原料の供給手段及び流量切り替え制
御手段の基本構成を示す。調合後に脱気処理されたプラ
スチックレンズ原料５は、流量制御の可能な原料供給機
器９を経由して注入バルブ１０に送られる。原料供給機
器９は流量制御機器１１によりコントロールされる。以
下に原料供給機器の代表例としてローラポンプを用いた
場合について述べる。プラスチックレンズ原料の供給は
ローラポンプで行い、流量切り替え制御は前記ポンプの
駆動用モータの回転数を制御することで行う。ローラポ
ンプはプラスチックレンズ原料を耐久性のある軟質チュ
ーブを介して送り出す方式なので、プラスチックレンズ
原料の粘度上昇があっても狙いの流量が確保できる。プ
ラスチックレンズ原料は調合後時間経過と共に徐々に重
合反応が進み粘度が上昇する特性をもっている。したが
って、粘度変化の影響を受けない本方式は、狙いの注入
流量を確保し、狙いの時間でキャビティ内にプラスチッ
クレンズ原料の充填を完了させるのにきわめて有効な手
段である。さらに、プラスチックレンズ原料を圧縮空気
で加圧しない為、プラスチックレンズ原料に空気が溶け
込むことがない。そのため、重合硬化中に気泡が発生す
ることもなく、歩留り低下を防止できる。さらに、原料
を使い切るまでの時間に制約がなくなり、調合原料の作
り込みが可能となる。また、プラスチックレンズ原料に
ポンプ駆動部が直接触れることがないので、洗浄作業も
容易となるといった利点を有する。ギヤポンプやマグネ
ットポンプを原料供給機器として用いた場合も、機器構
成及び機能はローラポンプと同様である。ただし、ギヤ
ポンプやマグネットポンプはプラスチック原料が駆動部
と接するので洗浄性の面ではローラポンプに劣るが、チ
ューブ交換が不要と言ったメリットを有する。

【００３８】その他のプラスチックレンズ原料の供給手
段として、圧電素子を用いたポンプがあげられる。この
ポンプは両面に電極を有する２枚の圧電素子を貼り合わ
せることでダイヤフラムを形成する。これに電圧をかけ
ると一方の圧電素子は伸び他方は縮む性質を利用したも
ので逆止弁と組み合わせることでポンプ機能が備わる。
これに交流電圧を印加するとダイヤフラムはその周期で
振動する。注入流量の制御は、電圧を変更することでダ
イヤフラムの振幅を制御するか、または周波数を変更す
ることでダイヤフラムの振動数を制御することで行う。
また、原料供給手段として容積計量式ポンプを用い、プ
ランジャーの動作周期を制御することでプラスチック原
料の流量を制御する方式もあげられる。このポンプはプ
ランジャー後退時に計量室内が負圧になりＩＮ側の逆止
弁が開きプラスチックレンズ原料が計量室内に流れ込
む。次にプランジャーが前進しＯＵＴ側の逆止弁が開き
計量室内にあるプラスチックレンズ原料を押し出す方式
である。この方式は容積を計量しているのでプラスチッ
クレンズ原料の粘度上昇が起こっても一定の流量が確保
できる。流量はプランジャー前後動の周期を変更するこ
とで可能となる。これらのポンプも狙いとするところ
は、例示したローラポンプと同様で、プラスチックレン
ズ原料の粘度上昇で起こる充填時間の延びによる生産性
の低下防止、プラスチックレンズ原料の圧縮空気による
加圧が原因でおこる気泡不良の防止である。

【００３９】本発明の第４の工程であるキャビティ内が
プラスチックレンズ原料で満杯になるのを検知する方法
としては、安定した満杯検出ができ構成のシンプルな従
来の技術を採用する。

【００４０】本発明の第５の工程であるプラスチック原
料の供給を停止する手段としては、弁の開閉制御のみを
行うバルブをもちいる。注入流量の切り替え制御は第３
の工程においてプラスチックレンズ原料の供給手段をそ
の流量制御機器を用いて行うため、本工程では構造がシ
ンプルで安価なバルブを使用でき、装置のイニシャルコ
ストの低減に寄与する。

【００４１】本発明における第１の工程〜第５の工程を
組み合わせると図９に示す注入パターンが実現できる。
まず、第１の流量（大流量）で注入を開始し、プラスチ
ックレンズ原料の液面を検知したら第２の流量（小流
量）に切り替え、キャビティがプラスチックレンズ原料
で満杯になるのを検知したらその信号を受け、注入バル
ブの弁が閉じ同時に原料供給手段が停止する。本発明の
注入パターンで注入を行うと、キャビティの形状及び容
積に左右されることなく所定の高さで注入流量が切り替
えられる。したがって、従来の最小容積から求まる注入
パターンで注入した時より、圧倒的に充填時間が短縮で
き、装置の生産性が向上する。また、仮にプラスチック
原料の粘度上昇により注入流量が低下しても、液位検出
手段のある高さまでは第１の流量（大流量）で注入され
るため、注入時間が大幅に延びることもない。原料の注
入流量の切り替えは液位検知高さで行うことを基本とす
るが、充填時間をさらに短縮する為に、液位を検知した
後所定の時間が経過してから注入流量を切り替えてもか
まわない。また、プラスチック原料の液位を検知するた
めの液位検知手段は、成型用モールドのサイズに応じて
検知する高さを変更することも可能である。なお、液位
検知手段を注入バルブを上下する機構部に取り付ける
と、注入穴を基準とした一定の高さで液位検知ができ
る。

【００４２】なお、本例ではプラスチックレンズ原料の
充填方法について詳細を説明したが、注型成形方法にお
いて、成型用モールド内のキャビティにプラスチック原
料を注入して成形を行う製造方法において、前記した５
つの工程で構成する本発明の充填方法はその他のプラス
チック製品においても同様の効果が期待できる。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のプラス
チック原料の充填方法及び充填装置を用いることによ
り、第1の流量（大流量）で注入される時間が長くなる
ことでキャビティが充填されるまでの時間の大幅短縮が
可能となり、装置の生産性向上が実現できる。さらに、
液位を検知した後所定の時間が経過してから注入流量を
切り替えれば更なる注入時間の短縮が可能となる。ま
た、仮に供給されるプラスチック原料の粘度上昇により
注入流量が減少しても、液位検知手段のある高さまでは
第１の流量（大流量）で注入されるため、注入時間が大
幅に延びることもない。

【００４４】プラスチック原料の液位検知は、成形用モ
ールドを構成する部材に対しては透過率の高い波長域
で、かつプラスチック原料に対しては透過率の低い波長
域を含む光線を成型用モールドに照射し、プラスチック
原料の有無での受光量変化を検出する。この方法は、成
形型の曲率や厚さの影響をうけず安定した高精度の液位
検知が可能となる。さらに、プラスチック原料とキャビ
ティ内の空気の境界部において生じる光量変化を検出し
てプラスチック原料の液位を検知する方法は、成形型の
曲率により検知高さに若干のバラツキを生じるが、可視
光域の光源を持つ検知機器が使用するため、安価で構成
することが可能となる。上記２つの液位検知方法によ
り、成形用モールドを構成する部材を介してプラスチッ
ク原料の液位を検知することができるため、液位検知機
器の取り付け自由度が高まり装置が簡素化できる。

【００４５】プラスチック原料の供給手段として流量制
御可能なポンプを用いることで、プラスチック原料の粘
度上昇が起きても流量の減少はきわめて少なく，生産性
の低下が防止できる。また、注入流量が任意に設定でき
るため、キャビティの形状及び容積に応じた最適な流量
でプラスチック原料を供給することが可能となる。さら
に、プラスチック原料自体を圧縮空気で加圧しないた
め、脱気処理したプラスチック原料に空気を溶け込ませ
ることがなく、重合硬化中に発生する気泡が防止でき歩
留向上に寄与する。そのうえ、プラスチック原料を使い
切るまでの時間に制約がなくなることで、調合原料の作
り込みが可能となる。

【００４６】また、流量の切り替え制御を原料供給機器
側で行うため、高価なバルブ及び制御機器が不要とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック原料の充填方法示す基本
フロー図。

【図２】本発明におけるプラスチック原料の液位を、透
過形の検知機器を用いガラス型を介して検知する場合の
概要を示す断面図。

【図３】プラスチックレンズ原料とガラス型および粘着
テープの分光透過率を示す図。

【図４】本発明におけるプラスチック原料の液位を、透
過形の検知機器を用い粘着テープを介して検知する場合
の概要を示す断面図。

【図５】本発明におけるプラスチック原料の液位を、反
射形の検知機器を用いガラス型を介して検知する場合の
概要を示す断面図。

【図６】本発明におけるプラスチック原料の液位を、回
帰反射形の検知機器を用いガラス型を介して検知する場
合の概要を示す断面図。

【図７】本発明におけるプラスチック原料の液位を、反
射形の検知機器を用い粘着テープを介して検知する場合
の概要を示す断面図。

【図８】本発明のプラスチック原料の供給手段及び流量
切り替え制御手段を示す基本構成図。

【図９】本発明の注入パターンを示す図。

【図１０】成形用モールド１の構成を示す断面図。

【図１１】成形用モールド２の構成を示す断面図。

【図１２】従来の充填方法の概要を模式的に示す図。

【図１３】従来の注入パターンを選択する処理を示すフ
ローチャート図。

【図１４】従来の注入パターンを示す図。

【符号の説明】

１，２・・・・ガラス型１ａ，２ａ・・レンズ成型面１ｂ，２ｂ・・ガラス型外周面３・・・・・・粘着テープ４・・・・・・キャビティ５・・・・・・プラスチックレンズ原料６・・・・・・光軸７・・・・・・投光器８・・・・・・受光器９・・・・・・原料供給機器１０・・・・・注入バルブ１１・・・・・流量制御機器１２・・・・・注入穴１３・・・・・リフレクタ１４・・・・・成型用モールド１５・・・・・投受光器１６・・・・・注入口付ガスケット１７・・・・・注入針１８・・・・・端幅１９・・・・・ニードルバルブ２０・・・・・ニードル２１・・・・・弁座２２・・・・・リニアアクチュエータ２３・・・・・圧力容器２４・・・・・濾過装置２５・・・・・原料供給用配管２６・・・・・真空吸引ノズル２７・・・・・真空発生装置２８・・・・・静電容量形センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック製品の注型成形方法におい
て、プラスチック原料を供給する第１の工程と、プラス
チック原料の液位を検知する第２の工程と、検知された
液位をもとに供給するプラスチック原料の流量を切り替
え制御する第３の工程と、キャビティ内がプラスチック
原料で満杯になるのを検知する第４の工程と、満杯を検
知した後プラスチック原料の供給を停止する第５の工程
からなることを特徴とするプラスチック原料の充填方
法。
【請求項２】請求項１記載のプラスチック原料の充填方
法において、前記第２の工程は、成型用モールドを構成
する部材に対しては透過率の高い波長域で、かつプラス
チック原料に対しては透過率の低い波長域を含む光線を
成型用モールドに照射し、照射側と相対する側で前記波
長域の光線の透過率変化を検出することによって、プラ
スチック原料の液位を検知することを特徴とするプラス
チック原料の充填方法。
【請求項３】請求項１記載のプラスチック原料の充填方
法において、前記第２の工程は、成型用モールドに光線
を照射した際に、プラスチック原料とキャビティ内の空
気との境界部において生じる光量変化を検出してプラス
チック原料の液位を検知することを特徴とするプラスチ
ック原料の充填方法。
【請求項４】請求項２または３記載のプラスチック原料
の充填方法において、前記第２の工程の液位検知方法
は、成型用モールドのサイズに応じて検知する高さを変
更することを特徴とするプラスチック原料の充填方法。
【請求項５】請求項２〜４のいずれか１項記載のプラス
チック原料の充填方法において、成型用モールドを構成
し、かつ光線が照射される部材が、プラスチック原料の
液位を検知するための光線を通す透明体もしくは半透明
体であることを特徴とするプラスチック原料の充填方
法。
【請求項６】請求項２〜５のいずれか１項記載のプラス
チック原料の充填方法において、前記第２の工程は、成
型用モールドを構成する部材を介して、キャビティ内の
プラスチック原料の液位を検知することを特徴とするプ
ラスチック原料の充填方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項記載のプラス
チック原料の充填方法において、前記第３の工程は、前
記第２の工程でプラスチック原料の液位が検知されるの
と同時に、もしくは液位を検知してから所定の時間経過
後に供給するプラスチック原料の流量を切り替え制御す
ることを特徴とするプラスチック原料の充填方法。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項記載のプラス
チック原料の充填方法において、前記第１の工程は、ロ
ーラポンプ、ギヤポンプ、マグネットポンプのいずれか
によってプラスチック原料を供給し、前記第３の工程
は、前記ポンプの駆動用モータの回転数を制御すること
で、供給するプラスチック原料の流量を切り替え制御す
ることを特徴とするプラスチック原料の充填方法。
【請求項９】請求項１〜７のいずれか１項記載のプラス
チック原料の充填方法において、前記第１の工程は、圧
電素子をもちいたポンプによってプラスチック原料を供
給し、前記第３の工程は、前記ポンプの圧電素子に印加
する電圧もしくは周波数を制御することで、供給するプ
ラスチック原料の流量を切り替え制御することを特徴と
するプラスチック原料の充填方法。
【請求項１０】請求項１〜７のいずれか１項記載のプラ
スチック原料の充填方法において、前記第１の工程は、
容積計量式ポンプによってプラスチック原料を供給し、
前記３の工程は、前記ポンプのプランジャーの動作周期
を制御することで、供給するプラスチック原料の流量を
切り替え制御することを特徴とするプラスチック原料の
充填方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項記載のプ
ラスチック原料の充填方法において、前記プラスチック
原料はプラスチックレンズ原料であり、前記成型用モー
ルドを構成する部材は、粘着テープとプラスチックレン
ズの物体側の面を規定する成形型と眼球側の面を規定す
る成形型からなることを特徴とするプラスチック原料の
充填方法。
【請求項１２】プラスチック製品の注型成形装置におい
て、プラスチック原料を供給する原料供給手段と、プラ
スチック原料の液位を検知する液位検知手段と、検知さ
れた液位をもとに供給するプラスチック原料の流量を切
り替え制御する流量制御手段と、キャビティ内がプラス
チック原料で満杯になるのを検知する満杯検知手段と、
満杯検知手段からの信号をうけプラスチック原料の供給
を停止する弁開閉手段を備えることを特徴とするプラス
チック原料の充填装置。
【請求項１３】請求項１２記載のプラスチック原料の充
填装置において、前記液位検知手段は、成型用モールド
を構成する部材に対しては透過率の高い波長域で、かつ
プラスチック原料に対しては透過率の低い波長域を含む
光線を成型用モールドに照射する投光手段Ａと、前記投
光手段Ａと相対する側に配置され前記波長域の光線の受
光量変化を検出する受光手段Ａとを備えることを特徴と
するプラスチック原料の充填装置。
【請求項１４】請求項１２記載のプラスチック原料の充
填装置において、前記液位検知手段は、成型用モールド
に対して光線を照射する投光手段Ｂとプラスチック原料
とキャビティ内の空気との境界部における光量変化を検
出する受光手段Ｂを備えることを特徴とするプラスチッ
ク原料の充填装置。
【請求項１５】請求項１３または１４記載のプラスチッ
ク原料の充填装置において、前記液位検知手段は、成型
用モールドのサイズに応じて検知する高さを変更すこと
ができる位置調整機構を備えていることを特徴とするプ
ラスチック原料の充填装置。
【請求項１６】請求項１３〜１５のいずれか１項記載の
プラスチック原料の充填装置において、前記液位検知手
段は、成型用モールドを構成する部材を介してキャビテ
ィ内のプラスチック原料の液位を検知することができる
ように、成型用モールドの外側に配置されていることを
特徴とするプラスチック原料の充填装置。
【請求項１７】請求項１２〜１６のいずれか１項記載の
プラスチック原料の充填装置において、前記流量制御手
段は、前記液位検知手段からの検出信号をうけて流量を
切り替え制御するように構成されており、プラスチック
原料の液位検知からの所定の時間経過を検出するタイマ
ーを備えていることを特徴とするプラスチック原料の充
填装置。
【請求項１８】請求項１２〜１７のいずれか１項記載の
プラスチック原料の充填装置において、前記原料供給手
段として、ローラポンプ、ギヤポンプ、マグネットポン
プのいずれかを備え、前記流量制御手段として、プラス
チック原料の流量を前記ポンプ駆動用モータの回転数に
よって制御する回転数制御手段を備えることを特徴とす
るプラスチック原料の充填装置。
【請求項１９】請求項１２〜１７のいずれか１項記載の
プラスチック原料の充填装置において、前記原料供給手
段として、圧電素子をもちいたポンプを備え、前記流量
制御手段として、プラスチック原料の流量を前記ポンプ
の圧電素子に印加する電圧もしくは周波数によって制御
する圧電素子制御手段を備えることを特徴とするプラス
チック原料の充填装置。
【請求項２０】請求項１２〜１７のいずれか１項記載の
プラスチック原料の充填装置において、前記原料供給手
段として、容積計量式ポンプを備え、前記流量制御手段
として、プラスチック原料の流量を前記ポンプのプラン
ジャーの動作周期によって制御するプランジャー制御手
段を備えることを特徴とするプラスチック原料の充填装
置。