JP2010240866A

JP2010240866A - プラスチックレンズ成形装置

Info

Publication number: JP2010240866A
Application number: JP2009088863A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 浩清水
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-10-28
Also published as: US20100255140A1

Abstract

【課題】プラスチックレンズ製造のコスト低減を図ることができるとともに、環境負荷も低いプラスチックレンズ成型装置を提供すること
【解決手段】長寸方向と短寸方向とが互いに直交するプラスチックレンズを成形するプラスチックレンズ成形装置であって、前記プラスチックレンズの材料樹脂を注入するモールド型を備え、このモールド型は、互いに対向するとともに間にキャビティが形成された一対の型と、これらの型の外周面に巻き付けられるテープとを有し、前記型は、それぞれ前記プラスチックレンズの長寸方向に対応する長寸部分と短寸部分に対応する短寸部分とをそれぞれ有する異形形状であることを特徴とするプラスチックレンズ成形装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、プラスチックレンズ成形装置に関する。

近年、眼鏡用のプラスチックレンズとして、軽くて透明度の高いプラスチックレンズが多く用いられている。眼鏡用のプラスチックレンズを製造する方法としては、プラスチックレンズの眼球側の面および物体側の面の形状に応じた一対の成形型を用意し、この成形型を組み合わせて形成されるキャビティ内に重合性の原料組成物を注入して重合（硬化）を行う、いわゆる注型重合が一般的である。

例えば、特許文献１から４に記載されているように、一対の円形形状のガラス製の成形型を対向配置させ、その外周面を粘着テープで固定したものを用意する。
次に、対向配置された円形の成形型および粘着テープで構成されるキャビティの内部にノズルを差し込み、重合性の原料組成物を注入する。その後、熱または紫外線により原料組成物を重合させることで、所定形状のプラスチックレンズが形成される。
このプラスチックレンズは、ハードコート処理や反射防止処理など、各種の表面処理を行った後、いわゆる玉型加工により眼鏡フレームに合った形状に切削される。

特開２０００−２９２３１３号公報特開２００２−１２０２３２号公報特開２００３−５３７４６号公報特開２００６−２１５２１７号公報

しかしながら、このようなプラスチックレンズの製造方法では、玉型加工における切削により大量の切削屑が生じることとなる。重合後のプラスチックレンズは、架橋体であり、リサイクルはできず、このような大量の切削屑は廃棄する以外にない。
従って、製造コストの面から問題がある。特に近年、プラスチックレンズの高屈折率化に伴い、原料として特殊なモノマーを使用することも多く、より製造コストが高くなっているため、問題が大きい。また、切削屑を大量に廃棄することから環境負荷の面でも問題がある。

そこで、本発明の目的は、プラスチックレンズ製造のコスト低減を図ることができるとともに、環境負荷も低いプラスチックレンズ成形装置を提供することにある。

本発明の成形装置は、長寸方向と短寸方向とが互いに直交するプラスチックレンズを成形するプラスチックレンズ成形装置であって、前記プラスチックレンズの材料樹脂を注入するモールド型を備え、このモールド型は、互いに対向し、間にキャビティが形成された一対の型と、これらの型の外周面に巻き付けられるテープとを有し、前記型は、それぞれ前記プラスチックレンズの長寸方向に対応する長寸部分と短寸部分に対応する短寸部分とをそれぞれ有する異形形状であることを特徴とする。

この発明によれば、長寸方向と短寸方向とを有する異形モールド型を用いるため、平面円形のモールド型を用いる場合より、キャビティの容積が小さくなる。例えば、楕円形状のプラスチックレンズを製造する場合、円形のモールド型では、プラスチックレンズの長寸方向長さ寸法以上の半径を有するキャビティを形成する必要があるが、異形モールド型では、プラスチックレンズの長寸方向と短寸方向の長さ寸法に近いキャビティを形成するだけでよい。
このため、プラスチックレンズの材料の使用量が少なくすむので、プラスチックレンズの製造コストを削減することができる。また、原料廃棄物量が減少するので、環境負荷を低減させることもできる。

本発明の成形装置は、前記一対の型の外周面に前記テープを巻き付けるテープ巻付装置を備え、この巻付装置は、前記一対の型を装着するとともに前記一対の型を回転させる回転装置と、この回転装置に装着された前記一対の型に向けて前記テープを繰り出すテープ繰出装置と、前記一対の型に繰り出された前記テープを前記一対の型の外周面に押し付ける複数のテープ押えロールとを備え、これらのテープ押えロールは前記一対の型を挟んでわけて配置され、前記一対の型の外周面を押圧するように互いに近接離隔することが好ましい。

この発明によれば、テープ押えロールが異形モールド型の回動中心に互いに近接離隔するので、異形モールド型が回動する際、長寸方向と短寸方向との長さ寸法の違いにより回動中心と外周面との距離が連続的に変化しても、これに合わせてテープ押えロールが異形モールド型の外周面に当接し続けることとなる。
このため、テープはテープ押えロールにより異形モールド型の外周面に連続して押えつけられるので、テープを異形モールド型の外周面に正確に貼り付けることができる。

本発明の成形装置では、前記テープ繰出装置は、前記回転装置に装着された前記一対の型の外周面に巻き付けられる前記テープの巻付開始位置が一定となるように当該巻付開始位置と前記一対の型の回転中心とを結ぶ線分と平行となる線分に沿って往復移動することが好ましい。

この発明によれば、テープ繰出装置からテープが繰り出されて異形モールド型の外周面に貼り付けられる際、上記のテープ押えロールの近接離隔する動きに合わせてテープ繰出装置が従動する。
このため、テープ繰出装置と異形モールド型の外周面とを連結するテープの姿勢が一定方向（角度）に維持されることとなる。
よって、貼り合わされるテープの張力が一定に保たれ、テープと異形モールド型の外周面との角度も一定となるので、例えば、張力が変化することでテープの貼りあわせにムラが生じたり、貼り合わせ角度が一定でないことでテープが外周面からずれたりといったおそれがない。
したがって、この発明では、テープを異形モールド型の外周面により一層正確かつ均一に貼り合わせることができる。

本発明の成形装置では、前記異形モールド型は、凹レンズを成形する場合には長寸方向に沿った部分に注入口を形成し、凸レンズを成形する場合には短寸方向に沿った部分に注入口を形成することが好ましい。

この発明によれば、凹レンズを成形する場合には長寸方向に沿った方向部分に注入口を形成し、凸レンズを成形する場合には短寸方向に沿った方向部分に注入口を形成するので、注入口が形成される箇所がプラスチックレンズの肉厚な箇所となる。
このため、プラスチックレンズの材料をキャビティに注入する際、例えば、注入針を用いる場合、注入口へ注入針を挿通しやすい。
よって、キャビティにプラスチックレンズ材料を容易に注入することができ、作業性を向上させることができる。さらに、薄肉のプラスチックレンズを製造する際にも作業に困難を伴わずに行うことができる。

本実施形態におけるプラスチックレンズの外形を示す平面図。（Ａ）凹レンズのＡ−Ａ断面図、（Ｂ）凹レンズのＢ−Ｂ断面図。（Ａ）凸レンズのＡ−Ａ断面図、（Ｂ）凸レンズのＢ−Ｂ断面図。（Ａ）本実施形態における異形モールド型の平面図、（Ｂ）本実施形態における異形モールド型の断面図。（Ａ）〜（Ｃ）本実施形態におけるプラスチックレンズ成形方法を説明するための概略図。（Ｄ），（Ｅ）本実施形態におけるプラスチックレンズ成形方法を説明するための概略図。本実施形態における異形モールド型をセンタリングする方法を説明するための概略図。本実施形態における異形モールド型の外周面にテープを貼り付ける装置を示す模式図。本実施形態における異形モールド（凹レンズ）にプラスチックレンズ材料を注入する方法を説明する模式図。本実施形態における異形モールド（凸レンズ）にプラスチックレンズ材料を注入する方法を説明する模式図。

図１から図３に基づいて本発明の実施形態に適用できるプラスチックレンズについて説明する。
図１は、本実施形態におけるプラスチックレンズの外形を示す平面図である。図２は、（Ａ）凹レンズのＡ−Ａ断面図、（Ｂ）凹レンズのＢ−Ｂ断面図である。図３は、（Ａ）凸レンズのＡ−Ａ断面図、（Ｂ）凸レンズのＢ−Ｂ断面図である。
図１に示すように本実施形態で製造するプラスチックレンズＬ０は、眼鏡用のプラスチックレンズＬの外形に対し若干大きい楕円形状である。このプラスチックレンズＬ０を切削および研磨することで眼鏡用のプラスチックレンズＬが得られる。
なお、Ａ−Ａ線が短寸方向であり、Ｂ−Ｂ線が長寸方向である。

図２および図３に示すように、本実施形態では、プラスチックレンズＬ０として凹レンズＬ１や凸レンズＬ２を成形することができる。
凹レンズＬ１は、例えば、近視用の眼鏡プラスチックレンズに用いられ、眼鏡用のプラスチックレンズＬ（図１）の長寸方向方向の外周面端部は短寸断面の外周面端部より肉厚に形成されている。
また、凸レンズＬ２は、例えば、遠視用の眼鏡プラスチックレンズに用いられ、眼鏡用のプラスチックレンズＬ（図１）の短寸方向方向の外周面端部が長寸断面の外周面端部より肉厚に形成されている。

図４に基づいて本実施形態における型について説明する。
図４は、（Ａ）が本実施形態における型の平面図であり、（Ｂ）が本実施形態における型の断面図である。
図４に示すように、第１型１１は、平面楕円形状のガラス型であり、その外周面の一部には切欠１３が形成されている。
なお、この第２型１２は、第１型１１と異なるＲ（半径）の曲面を有するものである。そして、一対の第１型１１と第２型１２とを対向させ、その外周面にテープＴを貼り付ける（図６参照）ことで、キャビティが形成された異形モールド型１０が得られる（図９および図１０参照）。

図５から図１０に基づいて本実施形態におけるプラスチックレンズ製造装置について説明する。
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態におけるプラスチックレンズ成形方法を説明するための概略図である。図６（Ｄ），（Ｅ）は、本実施形態におけるプラスチックレンズ成形方法を説明するための概略図である。図７は、本実施形態における異形モールド型をセンタリングする装置を説明するための概略図である。図８は、本実施形態における異形モールド型の外周面にテープを貼り付ける装置を示す模式図である。

図５（Ａ）および図７に示すように、本実施形態における第１型１１および第２型１２のセンタリングには、７ツ爪求心チャックを用いる。これは、第１型１１と第２型１２との求心装置が示されている。後述するように、第１型１１または第２型１２の中心を保持部材３０で保持させる必要から求心装置が必要となるからである。
求心装置は、円周方向を７分割した位置に回転軸２０をもうけ、各回転軸にレバー２１を取り付け、その先端に位置決めピン２２がついている。回転軸２０は、概位置決め台２３にベアリングを介して取り付けられている。
さらに、回転軸２０の下方にはプーリーが取り付き、タイミングベルトを介してチャック開閉用駆動機器とつながっている。
したがって、位置決めピン２２はチャック開閉用駆動機器を作動させることで同期して動く構成となり、第１型１１および第２型１２を求心する。
なお、センタリングは、チャックを用いる方法でなく、眼鏡用のプラスチックレンズの外径に対応する段差付の皿を用いても良い。

図５（Ｂ）に示すように、第１型１１および第２型１２のキャビティを形成しない側の曲面をそれぞれ保持部材３０により保持し、これとは反対側の曲面に第１型１１および第２型１２の寸法計測を行う計測装置３１を用いてプラスチックレンズＬ０（図１）の作成に必要な寸法および形状を計測する。
なお、詳細な計測手順は特許文献１に示されている。

図５（Ｃ）に示すように、第１型１１および第２型１２のそれぞれの方向出しを行う。上記寸法および形状の計測後、保持部材３０に保持したまま保持部材３０を回動させて方向出しを行う。
このとき、第１型１１および第２型１２のそれぞれに形成された切欠１３，１４を基に図示しないセンサーに認識させることによって、これらの向きを調整する。ここで、センサーとしては、例えば、ＣＣＤカメラ等を用いることができ、画像処理により切欠１３，１４を識別して方向出しをすることができる。

図６（Ｄ）に示すように、保持部材３０に保持された第１型１１および第２型１２は、それぞれ対向配置される。
このとき、上記寸法計測（図５（Ｂ）参照）および方向出し（図５（Ｃ）参照）により、所定のプラスチックレンズＬ０（図１参照）が形成できるようにキャビティを成形すべく、第１型１１および第２型１２を対向配置させる。

図６（Ｅ）に示すように、対向配置した第１型１１および第２型１２の外周面にテープＴを貼り付ける。
ここで、図８に基づいて、このテープＴを貼り付ける装置の詳細について説明する。
図８に示すように、テープ巻付装置４は、テープＴを供給するテープ繰出装置としてのテープフィーダー４０と、このテープフィーダー４０から供給されたテープＴを挟んで第１型１１および第２型１２の外周面とそれぞれ対向配置されるテープ押えロールとしての第１ローラー４１および第２ローラー４２と、第１型１１および第２型１２の回動にともなう長寸方向と短寸方向との長さ寸法による距離変化に対応させて第１ローラー４１と第２ローラー４２との相対位置を調整するローラー調整機構４３と、第１型１１および第２型１２の回動に対応させてテープフィーダー４０の位置を調整するフィーダー調整機構４４と、保持部材３０を一方向（図８中反時計方向）に回転させる図示しない回転駆動機構と、を備えている。

テープフィーダー４０は第１型１１および第２型１２と第１ローラー４１との間にテープＴを供給するものである。このテープＴは、第１型１１および第２型１２側の外周面に粘着剤が設けられており、第１ローラー４１で第１型１１および第２型１２の外周面に押えられたテープＴは、そのまま第１型１１および第２型１２の外周面に貼り付けられて送られる。
第１ローラー４１は硬質ゴムからなる１個のローラー本体４１１と、このローラー本体４１１を回転可能に支持するフレーム４１２とを備えている。
第２ローラー４２は第１型１１および第２型１２を挟んで第１ローラー４１と対向配置されており、硬質ゴムからなる２個一対のローラー本体４２１と、これらのローラー本体４２１を回転可能に支持するフレーム４２２とを備えている。ローラー本体４２１はテープＴを第１型１１および第２型１２の外周面に押えるものである。
フレーム４１２，４２２の端部にはローラー調整機構４３が連結されている。
このローラー調整機構４３は、ばね若しくは空圧機構、油圧機構により構成されており、第１ローラー４１と第２ローラー４２を第１型１１および第２型１２の回動中心に対して近接離隔させるものである。

フィーダー調整機構４４はテープフィーダー４０をテープＴの供給方向とは直交する方向に移動させるものであり、ボールねじ４４１およびモーター４４２を備えている。このモーター４４２は制御装置４５と接続されており、この制御装置４５から供給される信号によりテープフィーダー４０の供給位置を調整する。
また、制御装置４５は変位検知部４５１を備えており、この変位検知部４５１がローラー調整機構４３から得られる変位を検知し、そのデータを制御装置４５へフィードバックしている。

次に、図９および図１０に基づいて、樹脂注入装置５の説明をする。
図９は、本実施形態における異形モールド（凹レンズ）にプラスチックレンズ材料を注入する方法を説明する模式図である。図１０は、本実施形態における異形モールド（凸レンズ）にプラスチックレンズ材料を注入する方法を説明する模式図である。
図９に示すように、樹脂注入装置５は、異形モールド型設置部５１と、供給部５２と、原料貯蓄部５３と、原料供給装置５４とを備えている。
異形モールド型設置部５１には、複数のモールド抑え部５１１が配設され、これらのモールド抑え部５１１により、第１型１１および第２型１２の外周面にテープＴが巻き付けられて形成される異形モールド型１０が保持されている。
なお、この異形モールド型１０は、凹レンズＬ１（図２参照）を製造するためのモールド型である。
この異形モールド型１０の長寸方向の外周面端部のテープＴには、樹脂原料を注入するための注入口Ｈが形成されている。この注入口Ｈは、異形モールド型１０をモールド抑え部５１１にて保持させ、異形モールド型設置部５１に装着してから形成しても、異形モールド型設置部５１に装着する以前に形成してもかまわない。

供給部５２は、異形モールド型設置部５１に設置された異形モールド型１０のキャビティに樹脂原料を注入するとともに、異形モールド型１０の注入口Ｈから溢れ出た樹脂原料を吸引して取り除く。
供給部５２は、供給部本体５２１と、供給部本体５２１に接続される注入針５２２と、供給部本体５２１に接続される排液部５２３と、供給部本体５２１に接続される吸引センサー５２４と、供給部本体５２１に接続される原料供給部５２５と、を備えている。
原料貯蓄部５３は異形モールド型１０の注入口Ｈから溢れ出た樹脂原料を貯蔵するものである。
原料供給装置５４は供給部５２に樹脂原料を供給する。
図１０に示すように、異形モールド型１０は台座Ｂに載置され、異形モールド型１０の短寸方向の外周面端部のテープＴには、樹脂原料を注入するための注入口Ｈが形成されている。
なお、この異形モールド型１０は、凸レンズＬ２（図３参照）を製造するためのモールド型であり、その他の構成は図９と同様である。

上記より、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、楕円形状の異形モールド型１０を用いるため、円形のモールド型を用いる場合より、キャビティの容積が小さくなる。
具体的には、平面円形のモールド型では、プラスチックレンズＬ０の長寸方向の長さ寸法以上の半径を有するキャビティを形成する必要があるが、異形モールド型１０では、プラスチックレンズＬ０の長寸方向と短寸方向の長さ寸法に近いキャビティを形成するだけでよい。
このため、プラスチックレンズＬ０の材料使用量が少なくすむので、眼鏡用のプラスチックレンズＬの製造コストを削減することができる。また、原料廃棄物量が減少するので、環境負荷を低減させることもできる。

（２）本実施形態では、第１ローラー４１および第２ローラー４２が第１型１１と第２型１２との回動中心に互いに近接離隔するので、これらが回動する際、長寸方向と短寸方向との長さ寸法の違いにより回動中心と外周面との距離が連続的に変化しても、これに合わせて第１ローラー４１および第２ローラー４２が外周面に当接し続けることとなる。
このため、テープＴは第１ローラー４１および第２ローラー４２により第１型１１と第２型１２との外周面に連続して押えつけられるので、テープＴを第１型１１と第２型１２との外周面に正確に貼り付けることができる。

（３）本実施形態では、テープフィーダー４０からテープＴが繰り出されて第１型１１と第２型１２との外周面に貼り付けられる際、上記の第１ローラー４１および第２ローラー４２の近接離隔する動きに合わせてテープフィーダー４０が従動する。
このため、テープフィーダー４０と第１型１１と第２型１２との外周面とを連結するテープＴが一定方向（角度）に維持されることとなる。
よって、貼り合わされるテープＴの張力が一定に保たれ、テープＴと第１型１１と第２型１２との外周面との角度も一定となるので、例えば、張力が変化することでテープＴの貼り合わせにムラが生じたり、貼り合わせ角度が一定でないことでテープが第１型１１と第２型１２との外周面からずれたりといったおそれがない。
したがって、本実施形態では、テープＴを第１型１１と第２型１２との外周面により一層正確かつ均一に貼り合わせることができる。

（４）本実施形態では、凹レンズＬ１を成形する場合には長寸方向に沿った方向部分に注入口Ｈを形成し、凸レンズＬ２を成形する場合には短寸方向に沿った方向部分に注入口Ｈを形成するので、注入口Ｈが形成される箇所がプラスチックレンズＬ０の肉厚な箇所となる。
このため、プラスチックレンズＬ０の材料をキャビティに注入する際、注入口Ｈへ注入針５２２を挿通しやすい。
よって、キャビティにプラスチックレンズＬ０の材料を容易に注入することができ、作業性を向上させることができるとともに、薄肉のプラスチックレンズＬ０を製造する際にも作業に困難を伴わずに行うことができる。

（５）本実施形態では、第１型１１と第２型１２との外周面にそれぞれ切欠１３，１４を設けているので、第１型１１および第２型１２の方向を容易に認識することができるとともに、容易に方向出しを行うことができる。

（６）本実施形態では、変位検知部４５１により第１ローラー４１および第２ローラー４２の近接離隔する動きを検知し、制御装置４５に伝達し、モーター４４２を従動させている。
このため、簡易な構成で第１ローラー４１および第２ローラー４２の動きに精度よくテープフィーダー４０を従動させることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
本実施形態では、楕円形状の異形モールド型１０を用いたが、これに限らず、矩形状のものや、三角形状のものを用いてもよく、最終的に得られるレンズの形状に合わせた形状であればいずれでもよい。
本実施形態では、切欠１３，１４をＣＣＤカメラ等の画像処理により認識するとしたがこれに限らず、例えば、第１型１１と第２型１２との外周面に切欠１３，１４を認識するための認識部材を当接させて物理的に切欠１３，１４を認識してもよい。
本実施形態では、変位検知部４５１として物理的な手段を用いたが、これに限らず、レーザーによる光学的な手段により変位を検知してもよい。

本発明は、眼鏡用プラスチックレンズに利用できる他、防塵ガラス、防塵水晶、コンデンサプラスチックレンズ、プリズム等の光学プラスチックレンズの製造方法として好適に利用できる。

４…テープ巻付手段（テープ巻付装置）、１０…異形モールド型（モールド型）、１１…上型（型）、１２…下型（型）、４０…テープフィーダー（テープ繰出装置）、４１…第１ローラー（テープ押えロール）、４２…第２ローラー（テープ押えロール）、４４２…モーター、Ｈ…注入口、Ｌ０…プラスチックレンズ、Ｌ１…凹レンズ、Ｌ２…凸レンズ、Ｔ…テープ

Claims

長寸方向と短寸方向とが互いに直交するプラスチックレンズを成形するプラスチックレンズ成形装置であって、
前記プラスチックレンズの材料樹脂を注入するモールド型を備え、
このモールド型は、互いに対向するとともに間にキャビティが形成された一対の型と、これらの型の外周面に巻き付けられるテープとを有し、前記型は、それぞれ前記プラスチックレンズの長寸方向に対応する長寸部分と短寸部分に対応する短寸部分とをそれぞれ有する異形形状であることを特徴とするプラスチックレンズ成形装置。
請求項１に記載されたプラスチックレンズ成形装置において、
前記一対の型の外周面に前記テープを巻き付けるテープ巻付装置を備え、
この巻付装置は、前記一対の型を装着し、前記一対の型を回転させる回転装置と、この回転装置に装着された前記一対の型に向けて前記テープを繰り出すテープ繰出装置と、前記一対の型に繰り出された前記テープを前記一対の型の外周面に押し付ける複数のテープ押えロールとを備え、
これらのテープ押えロールは前記一対の型を挟んでわけて配置され、前記一対の型の外周面を押圧するように互いに近接離隔することを特徴とするプラスチックレンズ成形装置。
請求項２に記載されたプラスチックレンズ成形装置において、
前記テープ繰出装置は、前記回転装置に装着された前記一対の型の外周面に巻き付けられる前記テープの巻付開始位置が一定となるように当該巻付開始位置と前記一対の型の回転中心とを結ぶ線分と平行となる線分に沿って往復移動することを特徴とするプラスチックレンズ成形装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の成形装置において、
前記異形モールド型は、凹レンズを成形する場合には長寸方向に沿った方向部分に注入口を形成し、
凸レンズを成形する場合には短寸方向に沿った方向部分に注入口を形成することを特徴とするプラスチックレンズ成形装置。