JP2003311787A - レンズ型をモールディングするための射出成形型インサートを製造する方法 - Google Patents

レンズ型をモールディングするための射出成形型インサートを製造する方法

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insert
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Keith O'brien
キース・ティー・オブライエン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形型インサートの費用を削減し、ほぼ
同一であるはずの複製品である射出成形型インサートの
バラツキを減少させる。 【解決手段】 例えばダイアモンドポイント加工により
製造することができる単一の原型マンドレルの複数の複
製品を提供するためのレンズ型をモールディングするた
めの射出成形型インサートおよび射出成形型インサート
を製造する方法に関する。この原型マンドレルは、射出
成形型の表面を形成する光学等級の表面を持つ電気鋳造
された型インサート部品を電気鋳造するのに使用され
る。この電気鋳造された型インサートを、これとは別個
に機械加工した型インサート基材に固着するために接着
剤が使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くいえば、例え
ばダイアモンドポイント加工により製造することができ
る単一の原型マンドレルの複数の複製品を提供するため
のレンズ型をモールディングするための射出成形型イン
サートおよび射出成形型インサートを製造する方法に関
する。この原型マンドレルは、射出成形型の表面を形成
する光学等級の表面を持つ電気鋳造された型インサート
部品を電気鋳造するのに使用される。この電気鋳造され
た型インサートを、これとは別個に機械加工した型イン
サート基材に固着するために接着剤が使用される。
【０００２】本発明は、複製された射出成形型インサー
トによって自動製造・モールディング工程で製造される
ソフトコンタクトレンズの製造コストを大幅に引き下げ
る。このモールディング工程では、光学等級のプラスチ
ック製の型部品を製造するために、複製された射出成形
型インサートが使用される。各型部品は、その内部にて
単一のソフトコンタクトレンズをただ一度モールディン
グするのに使用され、その後は廃棄される。
【０００３】
【従来の技術】ヒドロゲルソフトコンタクトレンズを製
造する技術の状況は、自動的なモールディングシステム
および組立てラインに発展してきている。組立てライン
では、ヒドロゲルソフトコンタクトレンズの各々は、前
方湾曲型（ＦＣ型）部分と後方湾曲型（ＢＣ型）部分の
間にモノマーを挟み付けることによって形成される。こ
のモノマーは重合されてレンズになり、型の二つの半分
部分から離型され、さらに処理されて消費者の使用のた
めに包装される。
【０００４】典型的な従来のソフトコンタクトレンズの
製造方法では、熱可塑性の射出成形された前方湾曲型
（ＦＣ型）と後方つまり底部湾曲型（ＢＣ型）を大量に
製造するために射出成形工程で射出成形機中に金属のイ
ンサートが使用されている。ＦＣ型およびＢＣ型の各々
は、単一のソフトヒドロゲルコンタクトレンズをただ一
度モールディングするのに使用される。この方法では、
熱可塑性のＦＣ型にコンタクトレンズを形成するモノマ
ーが投与され、ＢＣ型はＦＣ型の上に注意深く戴置され
る。型の二つの半分部分は同時に圧縮され、余分なモノ
マーが型の光学表面の外側の空間に排出される。次にモ
ノマーが重合されてレンズが形成される。この後レンズ
は型から離され、さらに最終的なソフトヒドロゲルコン
タクトレンズ製品を得るために処理される。
【０００５】図１は、典型的な従来技術の型アセンブリ
を示す図である。型アセンブリはＦＣ型部１０とＢＣ型
部１２を有し、これらの間にはソフトコンタクトレンズ
１４がモールディングされる容積が画定されている。
【０００６】ＦＣ型部１０は中央の湾曲部を有してお
り、中央の湾曲部は光学品質の凹面を有する。この光学
品質の凹面は、その周囲に円形の精巧な鋭い縁１６を有
する。鋭い縁１６は、その後にモールディングされるソ
フトコンタクトレンズのための精巧で均一なプラスチッ
クの丸みを持ったパーティングライン（分割縁）を形成
するために望ましい。同様に、ＢＣ型部１２は中央の湾
曲部を有しており、中央の湾曲部は光学品質の凸面を有
する。
【０００７】ＦＣ型とＢＣ型は、要求される光学的性質
を持つ最終的にモールディングされるレンズを製造する
ことができ、射出成形が可能ないかなる熱可塑性材料か
らでも形成できる。好ましい型枠の材料はポリスチレン
およびポリプロピレンである。ＦＣ型とＢＣ型を射出成
形するには、通常は、要求される形状を持つ射出金属ツ
ールインサートが加工されて、射出成形機内に取り付け
られる。射出成形されたＦＣ型とＢＣ型は、射出金属ツ
ールインサートに忠実な形状であり、インサートを反転
した再生産可能な複製品である。その結果モールディン
グされたコンタクトレンズは、ＦＣ型とＢＣ型に忠実な
形状であり、再生産可能な複製品である。
【０００８】特許文献１および特許文献２は、極めて長
命の二ピースの鋼製インサートを開示するが、このイン
サートは射出成形の型の内部に組み込むために費用のか
かる組合せおよび整列作業を要する。
【０００９】
【特許文献１】米国特許５，７０２，７３５号明細書
【特許文献２】米国特許５，８６１，１１４号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の二ピースの鋼製
の射出成形型インサートの中には、通気口がなく加工時
間を減少できるゼロベント（zero vent）デザインを有
するものがある。これらのインサートも、非常に長命で
あるが、射出成形の型の内部に組み込むために費用のか
かる組合せおよび整列作業を要する。
【００１１】他の従来の射出成形型インサートは、単体
の射出成形型インサートであり、組合せする必要性はな
いが、鋼の射出成形型インサートに比べて寿命が短い。
トーリック（円環）コンタクトレンズ製品を製造するの
に使用される従来技術の射出成形型インサートの中に
は、短い寿命の単体の黄銅インサートがあり、これらは
組合せおよび整列作業を要しない。
【００１２】型の基材にロウ付けで電気鋳造品を取り付
けることも可能であるが、ロウ付け工程は光学等級の射
出成形型インサートに対して望ましくない変形をもたら
すので、ロウ付けは射出成形型インサートの組立て方法
としては実行可能ではない。また半田付けも実行可能な
組立て方法ではない。
【００１３】そこで、本発明は、射出成形型インサート
の費用を削減し、ほぼ同一であるはずの複製品である射
出成形型インサートのバラツキを減少させ、射出成形型
インサートの範囲を拡大し、既存の射出成形型インサー
トの能力を維持する、レンズ型をモールディングするた
めの射出成形型インサートおよび射出成形型インサート
を製造する方法を提供することを主目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えばダイア
モンドポイント加工により製造することができる単一の
原型マンドレルの複数の複製品を提供するためのレンズ
型をモールディングするための射出成形型インサートお
よび射出成形型インサートを製造する方法を提供する。
この原型マンドレルは、射出成形型の表面を形成する光
学等級の表面を持つ電気鋳造された型インサート部品を
電気鋳造するのに使用される。この電気鋳造された型イ
ンサート部品とは別個に、型インサート基材部品が機械
加工され、電気鋳造された型インサート部品に接着剤で
固着されて、電気鋳造された型インサート部品を支持す
る。
【００１５】本発明は、複製された射出成形型インサー
トによって自動製造・モールディング工程で製造される
ソフトコンタクトレンズの製造コストを大幅に引き下げ
る射出成形型インサートおよび射出成形型インサートの
複製方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】レンズ型をモールディングするた
めの射出成形型インサートを製造する方法に関する本発
明の前述の目的および効果は、添付図面に関連した本発
明のいくつかの実施の形態に関する下記の詳細な説明を
参照することにより当業者により容易に理解されるだろ
う。図中、同様の要素は全図面を通して同一の参照符号
により示される。
【００１７】光学的型インサートは、光学部品をモール
ディングするための光学品質の表面を有しており、比較
的高額で製造するのが面倒である。ソフトコンタクトレ
ンズを商業的に生産するために必要とされる光学的型イ
ンサートの数は将来的には非常に増大するであろう。ソ
フトコンタクトレンズの在庫商品識別番号（ＳＫＵ）の
数は、二重焦点レンズ、トーリックレンズなどのための
新製品の導入がされ続けることに伴って、将来的に非常
に増加するであろう。
【００１８】一つの型ブロック内の全ての光学的型イン
サートは一般的には同一形であり、通常の方式では、原
型インサートの複製品は、ソフトコンタクトレンズの最
終製品が商業的に許容できる製品であるように、原型に
十分に酷似していなければならない。例えば単一ポイン
トのダイアモンド旋削で加工された単一の光学的原型イ
ンサートが再現すなわち複製されて、その複数の複製品
が製造されることが好ましいと考えられる。このような
複製品はソフトコンタクトレンズの製造工程の費用を大
幅に削減するからである。
【００１９】電気鋳造によるパルスメッキ法（pulse-pl
ating）は、複製される光学的インサートの再生産へ電
気鋳造法を利用するので、この目的のために使用するこ
とができるかもしれない方法である。光学的型インサー
トは精確な全体的寸法を要求する三次元の立体的な部品
であるが、通常の場合には、一つだけの面を再現する金
属（例えばニッケル）の薄いシェルだけが電気鋳造方法
により形成される。
【００２０】さらに、商業的なモールディング工程では
型インサートは急激に加熱および冷却されることが可能
でなければならないので、複製される光学的型インサー
トの熱伝導率は高く、均一で、調整されていなければな
らない。
【００２１】光学的原型インサートの光学的な先端部だ
けが複製される場合には、複製される先端部は、光学的
型インサートの基材すなわちベースに対して、高い精度
（全長だけでなく同心度についても）で、非常に精密な
公差で結合されることが可能でなければならない。ま
た、両者の結合は比較的均一であっていかなる空隙も持
っていてはならない。型インサートの複製においては、
複製される型インサートの長手方向の高さすなわち長さ
および同心度が、商業的に許容される公差の範囲内で精
確に再生されていることが特に重要である。
【００２２】安定した寸法で応力の全くない部品を生産
し、堆積（メッキ）された層の厚さの均一性が優れてお
り、層の厚さを調整できる電気鋳造によるパルスメッキ
法のためにある方法がすでに開発されている。この方法
は、混合回折（mixed diffractive）および規則的な光
学性能を得るために高い精度の光学的型を製造するため
に現在使用されている。欧州特許出願ＥＰ０８３５３３
５Ｂ１公報（１９９９年９月８日に公開）に開示された
電気鋳造によるパルスメッキ法は、本発明に利用可能で
適している。ただし、他の従来技術の電気鋳造によるパ
ルスメッキ法も、本発明の実施にあたって便利であるか
もしれない。
【００２３】図２は、電気鋳造で製造された底部または
前方湾曲型インサート２０の正面斜視図である。図３
は、図２の電気鋳造で製造された型インサート２０の中
心を通る断面図であり、本発明の教示に従って適切な接
着剤２６によって、電気鋳造で製造された光学品質の型
インサート部品２２の型インサート基材部品２４への組
み付けの詳細を示す。
【００２４】図２および図３に示す型インサート２０
は、マンドレルすなわち原型を用いて製造できる。原型
からは多くの図２および図３に示す電気鋳造された型イ
ンサート部品２２が再生産できる。
【００２５】このマンドレルは、例えばダイアモンドポ
イント加工により、好ましくは光学品質の表面を持つよ
うに精確な加工をすることにより製造される。この後、
このマンドレルの光学品質の表面は、その上に、この技
術分野で知られた電気鋳造法によって、電気鋳造された
型インサート部品２２を多数電気鋳造するために使用さ
れる。
【００２６】このマンドレルは、三次元の単体のマンド
レルとして製造してもよいし、二ピースのマンドレルと
して製造してもよい。二ピースのマンドレルの場合に
は、好ましくは一方のマンドレル部品上に光学品質の表
面が加工された後、この部品がマンドレルの基材部品に
結合されて完全なマンドレルを形成する。好ましくはマ
ンドレルは、加工された光学品質の表面を持つ精確に加
工されたピースと基材ピースの、二ピースに形成され
る。これらの二つの部品は、鋼またはニッケルで被覆さ
れた銅合金から製造することができ、その後、鋭い縁１
６をなす鋭い隅角部を形成するように組立てられる。こ
のような鋭い縁１６は単体のインサート構造では達成す
るのがより困難である。マンドレルのこれらの二ピース
は組立てのときに一度だけ組合せおよび整列が必要であ
る（インサートが使用されるたびに組合せおよび整列を
要して、そのために低い公差になってしまうのとは異な
る）。これらの二つの部品は、本発明の二ピースが接着
された型インサートの製造と同様に、好ましくは適切な
接着剤で結合される。次に、マンドレルは図２および図
３に示された高い精度で表面仕上げされた型インサート
部品２２を電気鋳造するために使用される。
【００２７】電気鋳造された部品２２は、マンドレルの
精確に加工された光学品質の表面を再現する。この再現
は、一回だけ実行した場合には反対向きであるが、二回
実行した場合には元と同じ向きである。凸状の湾曲した
マンドレルを加工した後にその反対向きの凹状の湾曲イ
ンサート部品２２を電気鋳造することにより、凹状の底
部湾曲インサートでは加工できないインサートの形成
を、この再現工程は達成できる。また、同一の寸法を持
った多くの電気鋳造されたインサート部品２２を単一の
マンドレルから形成できるので、インサート相互のバラ
ツキが低減される。
【００２８】電気鋳造されたインサート部品２２の表面
は、所望のコンタクトレンズの正面または背面と鏡像の
関係にあり、好ましくは０．２ｍｍと１．５ｍｍの間の
厚さを持つように製造される。上述したように、ＢＣ型
部の凸状の光学品質の表面は、元の加工作業が凸状の表
面に対して行われた二つの形成工程の結果であってよ
い。
【００２９】マンドレルである原型の光学品質の表面に
電気鋳造メッキで層を製造する前に、光学品質の表面に
その被覆層が付着してしまうのを防止するために、マン
ドレルの光学品質の表面は皮膜で保護される。様々な皮
膜保護技術がこの技術分野では周知である。皮膜保護技
術には、表面上への薄い剥離酸化層の形成があり、これ
は酸化層の厚さを調整するために例えば電解電流と電圧
が制御される電解酸化法による。また、皮膜保護技術に
は、例えばアルブミン溶液に表面を規定の時間だけ浸漬
することによりアルブミン（タンパク質）剥離層を表面
に堆積する化学的表面安定化処理、または重クロム酸カ
リウム溶液に表面を規定の時間だけ浸漬することによる
化学的表面安定化処理もある。
【００３０】型インサート基材部品は、精確な寸法およ
び公差を持つように精確に加工することができるが、光
学品質の表面を必要とするのではない。型インサート基
材部品は、銅、錫、アルミニウム、鉄、ニッケルおよび
亜鉛から選択される少なくとも一つの金属を主成分とす
る合金から形成できる。
【００３１】次に、電気鋳造されたインサート部品２２
は、型インサート基材部品２４に接着固定される。これ
には、射出成形装置の使用状態に耐えるための高温での
高い強度および圧力下の許容可能な変形抵抗といった性
質を持つ接着剤２６を使用することにより行う。この接
着剤は、少なくとも２００℃の使用温度に耐え、少なく
とも６０，０００ｐｓｉ（４１３６８５ｋＰａ）の接着
強度、および少なくとも６０，０００ｐｓｉ（４１３６
８５ｋＰａ）の圧縮強度を有することができるべきであ
る。適切な接着剤の使用によれば、型インサート基材部
品２４上に電気鋳造インサート部品２２を歪および変形
のないように固定することができ、溶接、ロウ付けまた
は半田付けで達成可能な品質よりも改善されたレンズ表
面品質を得ることができる。この方法全体は、マンドレ
ル一式または射出成形型インサートの各々を光学品質の
仕様に加工する現在のシステム（凹状の表面を加工する
のがより困難である）に比べて、極めて経済的な効果を
有する。
【００３２】接着剤層は、インサートの耐熱性が大幅に
増加しないように薄いのが好ましい。圧縮および疲労荷
重の下での接着剤の構造的性質は、インサートの機械的
強度が大幅に低下しないように基材と同程度である。
【００３３】好ましい接着剤はエポキシ接着剤であり、
本発明にはUnited Resin Corpから購入可能なCircuit-B
ond（商標）接着剤が特に適している。
【００３４】他の適切な接着剤は、ウィスコンシン州ケ
ノシャのAbatron, Inc.、ジョージア州ロレンスヴィル
のＣｏｎａｐ、カリフォルニア州ピッツバーグのDexter
Corp.，Aerospace Materials Div.、ミシガン州ミッド
ランドのDow Corning、ロードアイランド州グリーンヴ
ィルのEpoxies Etc.、ニューヨーク州ウォーターフォー
ドのGE Company，GE Silicones、ミシガン州ロイヤルオ
ークのUnited Resin Corporation、およびミネソタ州セ
ントポールの3M Aerospaceから購入可能である。
【００３５】単一の原型マンドレルをダイアモンドポイ
ントにより製造する代替的な方法は、エネルギビームの
集中によって、部分形成の進展を活用するためにある。
エネルギビームの集中は、仕様される処置に特有のコン
ピュータ制御処理で物質の堆積、除去、および反応を三
次元で引き起こすことができる。より具体的には、光造
形法（stereo lithography）および高速原子衝撃法（fa
st atom bombardment）は、物質堆積の代表的な方法で
ある。イオンビームミクロ機械加工は物質除去の方法で
ある。ツー・フォトン・ポリマリゼーション（two phot
on polymerization）は三次元の枠組で物質を反応させ
る方法である。
【００３６】以上、レンズ型のモールディングのための
射出成形型インサートを製造する方法に関する本発明の
いくつかの実施の形態および変更形態を説明したが、本
発明の開示および記載は当業者に多くの代替デザインを
示唆することは明らかである。
【００３７】この発明の具体的な実施態様は次の通りで
ある。 （１）前記射出成形型インサートがコンタクトレンズの
キャスティングに使用されるレンズ型を製造するために
使用される、請求項１に記載の射出成形型インサート。 （２）前記型インサート基材部品が銅、錫、アルミニウ
ム、鉄、ニッケルおよび亜鉛から選択される少なくとも
一つの金属を主成分とする合金から形成される、請求項
１に記載の射出成形型インサート。 （３）前記電気鋳造された型インサート部品は、ニッケ
ル合金から形成される、請求項１に記載の射出成形型イ
ンサート。 （４）前記電気鋳造された型インサート部品は０．２ｍ
ｍと１．５ｍｍの間の厚さを持つ、請求項１に記載の射
出成形型インサート。 （５）前記接着剤がエポキシ接着剤である、請求項１に
記載の射出成形型インサート。
【００３８】（６）コンタクトレンズのキャスティング
に使用されるレンズ型を製造するために前記射出成形型
インサートを使用することを備える、請求項２に記載の
方法。 （７）銅、錫、アルミニウム、鉄、ニッケルおよび亜鉛
から選択される少なくとも一つの金属を主成分とする合
金から前記型インサート基材部品を形成することを備え
る、請求項２に記載の方法。 （８）前記電気鋳造された型インサート部品をニッケル
合金から形成することを備える、請求項２に記載の方
法。 （９）前記電気鋳造された型インサート部品は０．２ｍ
ｍと１．５ｍｍの間の厚さを持つ、請求項２に記載の方
法。 （１０）前記電気鋳造された型インサート部品を前記型
インサート基材部品にエポキシ接着剤で固着することを
備える、請求項２に記載の方法。
【００３９】（１１）光学品質の表面を有するマンドレ
ルに前記電気鋳造された型インサート部品を電気鋳造す
ることを備える、請求項２に記載の方法。 （１２）前記マンドレルの前記光学品質の表面はダイア
モンドポイント加工により形成される、実施態様（１
１）に記載の方法。 （１３）前記マンドレルが、加工された光学品質の表面
を持つ精確に加工されたピースと基材ピースの、二ピー
スに形成され、前記マンドレルのこれらの二ピースが接
着剤により相互に固着される、実施態様（１１）に記載
の方法。 （１４）前記マンドレルの前記二ピースがエポキシ接着
剤で固着される、実施態様（１３）に記載の方法。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
射出成形型インサートの費用を削減し、ほぼ同一である
はずの複製品である射出成形型インサートのバラツキを
減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】前方湾曲型部と後方湾曲型部を有し、これらの
間にはソフトコンタクトレンズがモールディングされる
容積が画定されている、典型的な従来技術の型アセンブ
リを示す側面図である。
【図２】本発明の教示に従って形成された電気鋳造で製
造された前方または後方湾曲型インサートの正面斜視図
である。
【図３】図２の電気鋳造で製造された型インサートの中
心を通る断面図であり、本発明の教示に従って接着剤に
よって、電気鋳造で製造された型インサート部品の型イ
ンサート基材部品への組み付けの詳細を示す。
【符号の説明】
１０ ＦＣ型部 １２ ＢＣ型部 １４ ソフトコンタクトレンズ １６ 鋭い縁 ２０ 射出成形型インサート ２２ 電気鋳造された型インサート部品 ２４ 型インサート基材部品 ２６ 接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500092561 7500 Ｃｅｎｔｕｒｉｏｎ Ｐａｒｋｗａ ｙ−Ｓｕｉｔｅ 100， Ｊａｃｋｓｏｎ ｖｉｌｌｅ， Ｆｌｏｒｉｄａ 32256, Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 キース・ティー・オブライエン アメリカ合衆国、32256 フロリダ州、ジ ャクソンビル、ホリーリッジ・ロード 7575 Ｆターム(参考） 2H006 BB01 BC07 4F202 AA04 AA11 AA39 AH74 AJ02 AJ03 AJ09 CA01 CA11 CB01 CD12 CK43 CR07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 射出成形表面を形成する表面を有する電
    気鋳造された型インサート部品と、 前記電気鋳造された型インサート部品に固着されて、前
    記電気鋳造された型インサート部品を支持する型インサ
    ート基材部品と、 前記電気鋳造された型インサート部品を前記型インサー
    ト基材部品に固着する接着剤とを備える射出成形型イン
    サート。
  2. 【請求項２】 射出成形表面を形成する表面を有する電
    気鋳造された型インサート部品を電気鋳造することと、 前記電気鋳造された型インサート部品に固着されて、前
    記電気鋳造された型インサート部品を支持する型インサ
    ート基材部品を形成することと、 前記電気鋳造された型インサート部品を前記型インサー
    ト基材部品に接着剤で固着することとを備える、射出成
    形型インサートを製造する方法。
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