JP2011521804A - ネット成形光学物品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ネット成形光学物品を製造することができる射出成形装置およびその利用方法が開示されている。樹脂の冷却プロファイルを制御することにより、縁部の波打ちによる形状偏差が低減される。本装置は、型穴の縁部に隣接して配置された少なくとも１つの熱制御素子を備えるよう構成されうる。可塑化された樹脂が型穴内に射出された後、型穴の縁部は、型穴の中央部に対して熱的に調節されうる。

Description

本発明は、一般に、光学用途で用いられる射出成形品に関する。かかる物品は、光学レンズおよび光学ディスクを含みうる。より詳細には、本発明は、射出成形品の差動冷却によってネット成形光学品の周辺端部に沿った光学歪みを低減および／または排除するように形成されたネット成形光学品を製造するための方法および装置に関する。

光学用途で用いられる射出成形品は、正確に成形された光学的に平滑な外面を有する泡の入っていない本体として形成される必要がある。一般に、かかる物品は、合成樹脂を材料とし、所望の最終形状に成形される。したがって、データ格納のための光学ディスク、眼鏡レンズ（眼科用レンズを含む）などの物品は、迅速かつ安価に製造され、様々な所望の物理的特性を提供することができる。

射出成形処理は、以下の基本的な工程を有する：可塑化、射出、冷却、および、取り出し。これらの工程は、互いに異なる工程であり、射出成形処理を用いて正確な寸法で光学的に許容可能な物品を確実に製造するには、各工程が適切に実行される必要がある。

可塑化工程中、材料（ポリマなど）は、溶融するまで加熱される。可塑化工程は、材料を、室温における通常の硬い（しばしば、粒状の）形態から、その正確な溶融温度における射出成形処理に必要な稠度を有する液体に変換する。可塑化された材料は、次いで、型穴を完全に満たすまで、成形型の中に射出される。

型穴が完全に満たされた後、材料は、冷却される。この工程（しばしば、冷却工程と呼ばれる）では、可塑化された材料から熱を除去して、材料を液体稠度から元々の固体の硬質状態に変換する。材料は、冷却されるにつれて収縮する。

最後に、材料が凝固した後に、型穴から成形部分を取り出すことができる。この時、型穴が開かれ、冷却された成形部分が、型穴から放出または押し出される。

射出成形眼鏡レンズを製造する際、製造業者は、しばしば、所望のサイズのレンズを製造するのに必要とされるよりもはるかに大きいサイズの成形部品を製造するよう構成された型穴を持つ成形型を用いる。この成形部品は、しばしば、レンズブランクと呼ばれ、一般に、最終的な切削済みレンズの周囲長よりもはるかに大きい周囲長を有する。レンズブランクが準備されると、そこからレンズが切削される。この方法は、様々な所望の形状を規定するように射出成形レンズブランクを形作ることが可能であり、望ましい形状をブランクから受け継ぐようにブランクからレンズを切削することが可能であるため有用である。例えば、レンズブランクは、平坦なレンズブランクとして形成されてもよいし、円柱または球の表面の一部の輪郭など、単純または複雑な弧状の輪郭を規定してもよい。これらの原理については、２００１年１月２日発行の米国特許第６，１６８，２７１号、「眼鏡用の偏心非矯正レンズ」に記載されている。

レンズブランクは、準備された後、所望の最終的な形状のレンズを規定するように切削される。最終的なレンズの準備におけるこの工程は、最終的なレンズに対する光軸の向き、レンズが収まるリムの形状および向きを考慮し、所望の光学的品質および形状を有する最終的なレンズを作るために、最終的に、正確にレンズブランクを切削することを含みうる。その後、余分なレンズブランク材料は、通例は廃棄される。したがって、成形処理に起因するブランクの角欠けは、完成レンズには残らない。

最終的なレンズがブランクから切削されると、最終的なレンズの縁部は、眼鏡フレームへの取り付けに向けて平滑化または研磨されてよい。例えば、レンズの一部のみを囲む眼鏡フレームと共に利用される場合、レンズの露出される周囲は、美的および物理的に許容可能になるように平滑化されることが好ましい。しかしながら、レンズの全周囲を囲む眼鏡フレームと共に利用される場合には、レンズの縁部は、研磨または平滑化される必要がない場合がある。このように、用途と、最終的なレンズに組み合わせる眼鏡フレームとに応じて、最終的なレンズがレンズブランクから切削された後に、さらなる仕上げ動作が必要とされうる。

本明細書に開示する実施形態の少なくとも１つによると、最終的なレンズ製品を製造するためにレンズブランクを利用すると、貴重なレンズ材料の廃棄につながり、しばしば、有効な最終製品を製造するために仕上げ動作が必要になり、時間が掛かる非効率的な処理になるという認識がある。したがって、本明細書に開示された実施形態の少なくとも１つによると、成形品をネット形状または最終形状に成形することにより、切削または仕上げ工程を省略することができる改良射出成形処理および装置を実現する要求が当技術分野にあると認識される。より具体的には、当技術分野には、従来の成型処理によるレンズおよびブランクで見られる肥厚または縁部の波打ちを示すことがない周辺縁部を有するネット成形品を製造する改良射出成形処理および装置の必要性がある。

従来の射出成形処理によって形成された成形品の全体にわたって、一定の厚さまたは一様な表面曲率を実現することは、容易ではないと思われる。少なくとも、冷却中に、溶融樹脂が不均一に結晶化するために、しばしば、局所的な体積変化、分子移動、および、物品の収縮または薄化が起きるという理由で、この難題が生じる。典型的な成形条件下では、通常、成形品全体にわたって結晶化度にかなりのばらつきがある。周辺部または周囲に沿って光学歪みを示さない最終レンズを製造するために、レンズブランクが利用されてきたのは、少なくとも、この理由からである。さらに、データ格納に用いられる光学ディスクが、これまで、周辺部に沿ってさらなるデータを格納することができなかったのも、少なくとも、この理由からである。

成形品にわたる結晶化度のばらつきは、非晶質の可塑化材料が冷却する時に起きる。冷却時に、材料の周辺部は、中央に近い部分よりも速い速度で冷却する傾向があり、中央に近い部分は、周辺部よりも長い間、溶融温度より高い温度を維持する。冷却中、樹脂は、結晶化を起こしている。一般に、結晶化した材料が占める体積は、非晶質の材料よりも小さいため、成形品における異なる位置での通常の異なる冷却速度により、しばしば、物品内で体積のばらつきが生じる。

成形レンズまたは成形光学ディスクの場合には、周辺縁部は、物品の中央領域よりも先に固化する。樹脂が、型穴の縁部で冷却するにつれて、隣接する溶融ポリマは、引き寄せられて、結晶構造に加わる。その結果、固化したレンズ縁部は、型穴の厚さを完全に満たす。しかし、レンズの中央部が冷却する時には、収縮を補うためのさらなる溶融樹脂がなくなる。結果として、レンズの中央部は、収縮して、縁部よりも厚さが小さくなる。その結果、レンズまたは光学ディスクの周辺縁部を囲む厚くなったビードまたは波打ちが生じる。

本明細書に開示された実施形態によると、縁部が厚くなることを防止する成形装置および方法を提供することができれば、「ネット成形」形状または最終形状で、高精度の光学成形品を製造することができるという認識がある。

したがって、本発明の一実施形態によると、周囲に沿った光学歪みを低減したネット成形光学部品を形成するための射出成形装置が提供されている。その装置は、型穴を規定するための成形ダイと、型穴と熱連通するよう配置された少なくとも１つの熱調節素子を備えうる。型穴は、周辺縁部と、内部の中央部とを備えうる。

熱調節素子は、物品の中央部の硬化に対して、物品の周縁部の硬化を遅らせるよう構成されうる。本発明の一実施例において、これは、周辺縁部が中央部の固化と実質的に同時またはそれ以降まで固化しないように、周辺縁部に熱を供給することを含む。あるいは、中央部が、周辺縁部に沿った冷却の速度と同じペースを保つか、もしくは、越えるように、冷却されてもよい。本発明の実施形態は、主に、周辺縁部に熱を供給することを含む実施例に関して説明されているが、射出された溶融樹脂における冷却速度を調節して、中央部が周辺部よりも先に樹脂の硬化温度（例えば、ガラス転移温度など）未満に下がるのを可能にすることは、より広い発明で実現可能であるものと理解される。

加熱素子は、型穴の周囲に隣接して延びてよい。いくつかの実施形態において、加熱素子は、型穴の周囲に隣接して延びる第１のチャネル内に配置されてよい。加熱素子は、型穴の周囲から第１の距離に配置されてよい。加熱素子は、より密接に型穴内部の冷却速度に一致するように周辺領域での光学部品の冷却速度を遅らせるために、型穴の周囲の周りおよび／または隣接した位置の成形ダイの温度を制御するよう構成されうる。

いくつかの実施形態において、第１のチャネルは、成形ダイの位置合わせプレート部の中に形成されてよい。光学挿入部は、熱チャネルを含まない連続的な材料片から形成されてよい。第１のチャネルは、型穴の周囲を囲んで連続的または不連続に延びてよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネルは、型穴の周囲の少なくとも一部の周りに連続的に延びてよい。例えば、第１のチャネルは、型穴の周囲の少なくとも５０％の周りに連続的に延びてよい。さらに、第１のチャネルは、型穴の周囲の少なくとも７５％の周りに連続的に延びてもよい。最後に、第１のチャネルは、型穴の周囲全体の周りに連続的に延びてもよい。

成形ダイは、第１の熱伝導率を有する熱伝導材料を備えてよく、さらに、加熱素子が型穴および断熱ギャップの間に配置されるように加熱素子に隣接して成形ダイの中に形成された断熱ギャップを備えてよい。断熱ギャップは、第２の熱伝導率を規定しうる。第２の熱伝導率は、型穴から離れる方向における加熱素子からの熱損失を低減するために、成形ダイの第１の熱伝導率よりも小さくてよい。

射出成形装置は、さらに、型穴内部方向と略反対方向において第１のチャネルの遠位に離間された第２のチャネル内に配置された冷却素子を備えてよい。冷却素子は、型穴の周囲から第２の距離に配置されてよい。第２の距離は、第１の距離よりも大きくてよい。冷却素子は、成形ダイから熱を除去するよう構成されうる。

いくつかの実施形態において、型穴は、ネット成形される平面レンズまたは度付き光学レンズの形状を規定しうる。別の実施形態において、型穴は、コンパクトディスク（ＣＤ）またはＤＶＤなどのネット成形光学ディスクの形状を規定しうる。

別の実施形態によると、射出成形光学部品の周辺部に沿った光学歪みを低減するための射出成形装置が提供されている。かかる実施形態の射出成形装置は、型穴、冷却素子、および、加熱素子を備えてよい。型穴は、複数の成形型部品によって形成されて、型穴周囲および型穴中央部を規定しうる。型穴は、さらに、上型および下型の表面を規定しうる。上型および下型の表面は、併せて、型穴の型穴周囲に沿った縁部を規定しうる。型穴は、所与の部品の形状を規定しうる。

冷却素子は、射出成形装置を通る冷却流体の輸送を円滑にするために、成形型部品の少なくとも１つの中に形成されてよい。冷却素子は、型穴を通しての熱伝導率を高めるために、型穴の周りに、型穴に隣接して、および／または、型穴を取り囲むように配置され、型穴から離間されてよい。加熱素子は、型穴の縁部に隣接して、型穴の縁部と冷却素子との間に配置されてよい。この点について、冷却素子および加熱素子は、射出成形装置を通しての熱伝導を引き起こすよう相互作用することにより、型穴の縁部および型穴の中央部が、同程度の速度で冷却する、および／または、ほぼ同時に樹脂のガラス転移温度に到達するように、型穴の熱調節を行うことができる。

いくつかの実施形態において、冷却媒体は、空気などの気体、または、循環液であってよい。加熱素子は、循環液、電気抵抗素子、または、型穴に熱を供給するための他の熱源であってよい。部品の形状は、ネット成形光学ディスクおよびネット成形光学レンズの一方の形状であってよい。

別の実施形態に従って、射出成形光学部品を形成する方法が提供されている。その方法は、樹脂を光学部品に形成するよう構成された内部形状を有する型穴内に１回分の可塑化された樹脂を射出する工程と、型穴の中央部に対して型穴の周辺部の周りで早期に固化することを防止するように、型穴の冷却速度を調節する工程と、光学部品を型穴から取り出す工程と、を備えてよい。

その方法は、周辺部に沿った型穴の第１の温度を、おおよそ樹脂のガラス転移温度などの硬化温度よりも高くなるように設定する工程を備えてよい。その方法は、さらに、中央部に沿った型穴の第２の温度を、樹脂のガラス転移温度よりも低くなるように設定する工程を備えてよい。

いくつかの実施形態において、第１の温度を設定する工程は、型穴の周辺部を加熱する工程を備えてよい。さらに、方法は、型穴の中央部における樹脂の温度が下がるにつれて、型穴の周囲に供給される熱の量を少なくする工程を備える。さらに、第１の温度を設定する工程は、型穴の周辺部に隣接して配置された加熱素子によって、型穴の周辺部を加熱する工程を含んでよい。

第２の温度を設定する工程は、型穴の中央部を冷却する工程を備えてよい。さらに、第２の温度を設定する工程は、冷却素子によって型穴を冷却する工程を備えてよく、冷却素子は、加熱素子が冷却素子と型穴の周辺部との間に位置するように構成される。

さらに、方法は、レンズの中央部がガラス転移温度に到達した後に、光学部品の周辺縁部をガラス転移温度まで冷却させる工程を備えてよい。したがって、この方法は、射出成形光学レンズまたは射出成形光学ディスクを形成するために利用可能である。

本明細書に開示する発明が有する上述およびその他の特徴について、好ましい実施形態の図面を参照しつつ以下で説明する。図の実施形態は、例示を意図したものであり、本発明を限定するものではない。図面は以下の通りである：

従来技術の射出成形装置を用いて形成されたポリカーボネート光学ディスクの温度履歴を示すグラフ。 従来技術の方法および装置に従って形成されたレンズの斜視図。 図２Ａのレンズを図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿って切り取った断面図。 図２Ａのレンズを図２Ｂの線２Ｃ−２Ｃに沿って切り取った部分の熱分布図であり、従来技術の射出成形方法および装置に従って、樹脂が型穴内に射出された直後にレンズが型穴内で固化する時にレンズ内で概して等温の領域を示す図。 別の従来技術の射出成形装置を用いて形成されたディスクの温度履歴を示すグラフ。 従来技術の射出成形処理に従って形成された眼鏡レンズの斜視図。 図４の眼鏡レンズの平面図。 図５Ａの眼鏡レンズを線５Ｂ−５Ｂに沿って切り取った断面図。 図５Ｂの眼鏡レンズの下縁を切断線５Ｃに沿って切り取った拡大図。 従来技術の射出成形処理に従って形成されたコンパクトディスクの斜視図。 従来技術の射出成形処理に従って、型穴と、型穴内で冷却した後に周縁部に沿って厚さが増大したディスクとを示す断面図。 本発明の一実施形態に従って形成されたディスクまたはレンズの温度履歴を示すグラフ。 本発明の一実施形態に従って形成されたレンズの斜視図。 図９Ａのレンズを図９Ａの線９Ｂ−９Ｂで切り取った断面図。 図９Ａのレンズを図９Ｂの線９Ｃ−９Ｃに沿って切り取った部分の熱分布図であり、本発明の一実施形態に従って、樹脂が型穴内に射出された直後にレンズが型穴内で固化する時にレンズ内で概して等温の領域を示す図。 本発明の一実施形態に従って形成された眼鏡レンズの斜視図。 図１０の眼鏡レンズの平面図。 図１１Ａの眼鏡レンズを線１１Ｂ−１１Ｂに沿って切り取った断面図。 図１１Ｂの眼鏡レンズの下縁を切断線１１Ｃに沿って切り取った拡大図。 本発明の一実施形態に従った射出成形装置の断面図。 別の実施形態に従った別の射出成形装置の断面図。

以下では、様々な実施形態について詳細に記載するが、本記載は、例示を目的としたものにすぎず、決して限定として解釈されるべきではない。さらに、当業者が想到しうるかかる実施形態の応用例および変形例も、ここに記載の全体的な概念に包含される。

簡単に上述したように、特に、部品の品質および成形の効率を最適化するために、様々な従来技術の成形技術が利用されてきた。図１は、ガラス転移温度を基準として、従来技術の射出成形装置を用いて製造されたポリカーボネートディスクの温度履歴を示すグラフである。図１に示すように、成形品の温度は、一般に、樹脂が型穴に射出された直後に最大であり、特に、成形型への熱伝導がすでに起こり始めている物品の表面（すなわち、成形型と樹脂との界面）よりも、成形品の中央において、概して温度が高い。

図１に示すように、光学ディスクの型穴に１回分の樹脂を射出した後まもなく、型穴内の樹脂の温度は、ガラス転移温度に向かって下がり始める。図に示すように、成形部品は、数秒で周辺部が固化し、その後、中央部が固化する。上述のように、固化の過程で、樹脂は、相を固体の結晶構造に変化させる。射出成形処理に用いられる多くの種類の樹脂は、通例、冷却して結晶化する際に体積を減少させるため、固化した部品は、一般に、部品を作るのに用いた１回分の樹脂よりも小さい体積を有する。

例えば、部品の外側境界、表面、先端、または、縁部など、周辺部で冷却が起きると、固化した部品のこれらの部分は、型穴の対応する部分での型穴の内部形状に概して等しい寸法または厚さを結果として有する。実際には、これらの部分が冷却するにつれて、固化される部品の成長しつつある結晶構造は、まだ液化または可塑化している隣接した樹脂の部分から、さらなる樹脂の分子を引き込む。したがって、樹脂が冷却して結晶化するにつ
れて、樹脂の体積が減少するため、型穴の内部体積の残り部分を満たすために利用できる樹脂の量は少なくなる。

そのため、部品の部分の寸法は、冷却過程の初期段階には、部品の型穴の寸法にほぼ等しいままであるが、部品の残り部分は、型穴の対応する寸法よりも小さい寸法を示す傾向がある。結果として、部品の中で最初または最後に冷却した部分の少なくとも一方が、所望の寸法を持たない場合がある。一般に、部品（眼鏡レンズなど）の周辺部は、部品の中で最初に冷却する部分である。光学ディスクまたは眼鏡レンズの周縁部は、型穴の上面および下面だけでなく、型穴の側面にも接触する。結果として、型穴の周囲で冷却する樹脂からは、より多くの熱が成形型に伝達しうる。本明細書に開示された実施形態の少なくとも１つによれば、従来技術の射出成形技術で生じた寸法誤差を、型穴の冷却中に温度調節を行うことによって改善できると認識される。

さらに、本明細書に開示された実施形態の少なくとも１つによれば、部品の冷却が非一様に進むことによって生じる寸法誤差は、貴重な光学空間の損失があるために望ましくないと認識される。例えば、ＣＤまたはＤＶＤなどの光学ディスクは、光学ディスクの有効表面積に少なくとも部分的に依存する或る記憶容量を有する。しかしながら、光学歪みの原因となる寸法誤差を有する光学ディスクの周辺領域のような部分からは、光学ディスク上のデータを読み出すことができない。

現在の技術水準では、ＣＤまたはＤＶＤの外周に隣接する表面に沿ったＣＤまたはＤＶＤの小さい部分（約１〜２ｍｍ）は、データの格納に利用されない。光学ディスクの周囲に沿った寸法誤差を排除するように光学ディスクを射出成形できれば、現在利用されていない１〜２ｍｍのディスク空間を利用できるようになり、光学ディスクの記憶容量の有意な増大につながりうる。これは、１〜２ｍｍの未利用のディスク空間がディスクの周囲に沿っており、そこにおいては、円周ひいては表面積が最大であることから重要でありうる。有効表面積のかかる増大により、光学ディスクにおける利用可能な記憶表面積が最大で約８〜９％増大しうる。

さらに、上述のように、射出成形光学レンズの周辺部に沿った光学歪みを排除することにより、レンズブランクから光学レンズを切削する動作、または、ブランクの周辺部に沿った光学歪みを排除するために行うその他の成形後の動作において、廃棄物の量と、掛かる時間とを低減することができる。

ここで、図２Ａないし図２Ｃを参照すると、図２Ａは、従来の射出成形装置４内に形成されたレンズ２を示す斜視図である。図２Ａないし図２Ｃは、樹脂が装置４の型穴内に射出された直後に冷却し始めた時のレンズ２を示す。図２Ｂは、図２Ａのレンズ２を線２Ｂ−２Ｂで切り取った断面図である。レンズ２は、従来技術の射出成形方法および装置に従って製造されているため、冷却後（図４ないし図５Ｃを参照）、レンズ２は、レンズ２の周囲に沿った光学歪みに関して本明細書に記述した欠陥を示す。

図２Ｃは、図２Ｂの線２Ｃ−２Ｃに沿って切り取ったレンズ２の一部の熱分布図である。図２Ｃは、従来技術の射出成形方法および装置に従って、レンズ２を形成するために型穴内に樹脂が射出された直後にレンズ２が型穴内で固化し始めた時にレンズ２内で概して等温の領域を示すものである。これに関連して、熱分布図は、一般に、レンズ２の冷却中にレンズ２内で一定の温度を有する領域を示す。概して一定の温度すなわち概して等温の領域は、符号１０ないし２４で示されている。領域内での温度は、等しくも一定でもないため、正確には等温ではないことがわかるが、簡単のため、これらの領域は、レンズ２にわたる概略の温度変化を示すために図示されている。レンズ２の内側部分は、レンズ２の外側部分よりも温度が高くなる。したがって、熱分布図において、等温領域１０は、一般
に、最高温度を示し、等温領域２４は、一般に、最低温度を示す。

例えば、レンズ２の等温領域１０は、レンズ２の内側部分に対応する。同様に、等温領域２４は、レンズ２の外側部分に対応する。等温領域１０、１２、１４、および、１６の各々は、一般に、成形部品の内側部分の温度分布に対応する。等温領域１８、２０、２２、および、２４は、一般に、射出成形部品の外部に沿った部分の温度分布に対応する。図２Ｃの熱分布図は、冷却中に、レンズ２の縁部２８に沿ったレンズ２の温度が、レンズ２の半径方向内側の部分３０の温度よりも急速に低下する傾向にあることを示している。したがって、この現象により、半径方向内側部分３０よりも、縁部２８に沿った部分の方が、大きいレンズ厚を有することになる。

レンズ２の温度分布は、当業者に周知の射出成形レンズ技術に典型的なものである。上述のように、型穴内でのレンズ２の冷却の仕方によって、様々な寸法誤差がレンズ２に生じる。レンズ２の縁部２８は、レンズ２の中央部よりも速く冷却するため、特にレンズ２の周囲に沿って、相対的な寸法誤差が生じる。したがって、上述のように、レンズの周縁部は、寸法誤差の結果生じる歪みにより、光学純度を損なう。さらに、光学ディスクに関しては、潜在的なディスク記憶空間の重要な部分が失われうる。

図３は、従来技術の射出成形装置を用いて形成された光学ディスクの温度履歴を示すグラフである。この例では、型穴表面の温度は、樹脂のガラス転移温度または固化温度よりも低く維持される。この方法および装置は、従来技術の射出成形装置に典型的なものであり、上述のようにかなりの寸法誤差を生じる。さらに、様々な従来技術の射出成形方法は、型穴表面を樹脂のガラス転移温度よりも低い温度に維持する。したがって、光学ディスクの表面、縁部、および、その他の端部は、光学ディスクの中央部よりも先に十分に固化する傾向があり、上述の寸法誤差が生じる。

ここで、図４ないし図５Ｃによると、眼鏡レンズ４０を形成するための成形品に関して、上述の寸法誤差が図示されている。この例では、レンズ４０は、成形したままの構成のレンズである。したがって、レンズ４０は、切削も、何らかの成形後動作を用いたその他の仕上げ処理も受けていない。レンズ４０は、周囲４２および遷移線４４を備える。レンズ４０は、２つのレンズを有する眼鏡システムで用いられるレンズとして図示されているが、単一レンズであってもよい。遷移線４４は、周辺部４６の幅だけレンズ４０の周囲４２から内側に離間されており、周辺部４６は、この例では、成形処理を通して厚くなり、光学歪みを引き起こす。

図５Ｃに示すように、周辺部４６すなわち光学歪み領域は、上述のように、レンズ４０の中央部よりもはるかに速く冷却するレンズ４０の部分を示す。したがって、レンズ４０は、周辺部４６において、より大きい最大厚５０を有する。その結果、周辺部４６を通過する任意の光は、レンズ４０の中心に近い他の光学部分を通過する平行光線に対して、プリズムの作用により変位される傾向がある。

この点で、レンズ４０の周辺部４６は、使用不可能または望ましくない材料である。通例、眼鏡の製造業者は、レンズブランクからレンズ４０を切削し、レンズ４０が、ブランクの廃棄部分と共に処分される周辺部４６に沿って光学歪みを示さないことを保証する。かかる仕上げ動作は、レンズ４０の周辺部４６の少なくとも一部が、眼鏡フレームへのレンズ４０の取り付け時に露出される場合に必要となりうる。しかしながら、周辺部が、レンズを保持するリムの一部に覆われる場合には、ネット成形されたレンズまたは成形したままのレンズが、任意の切削またはその他の修正をレンズに対して施すことなく用いられてもよい。

それでも、ＣＤまたはＤＶＤとして利用するための光学ディスクの製造では、「ブランク」は用いられない。その代わり、ＣＤおよびＤＶＤに用いられる光学ディスクは、光学歪み領域のために記憶容量が損なわれるにもかかわらず、成形したままの構成で利用される。図６および図７は、ＣＤおよびＤＶＤで用いられる光学ディスク６０と、ディスク６０の周辺部６２の光学歪み領域とを示す。光学歪み領域は、一般に、光学ディスク６０の周辺部６２に沿って存在する。簡単に上述したように、光学歪み領域のために、光学ディスクの一部が利用されないままになる。一般に、光学歪み領域は、光学ディスクの利用可能な記憶表面積の約８〜９％に相当する。

図７は、型穴６４内の光学ディスク６０を示す拡大断面図である。上述の説明によると、ディスク６０の領域６２は、ディスク６０の中央部よりも速く冷却したディスク６０の部分に対応する。上述のように、光学ディスクまたは眼鏡レンズの周縁部は、部品が型穴の上面および下面だけでなく、熱損失を加速する型穴の側面にも接触するため、結果としてより大きい寸法誤差を示しうる。

本発明は、上述の縁部ビードを低減または排除するための方法および装置を提供する。これにより、実質的に平坦な物品（ＣＤまたはＤＶＤ）の製造が可能になり、その物品は、直径全体にわたって実質的に平坦な表面を有することができるため、データのために利用できる領域を増大させることができる。ネット成形された眼鏡レンズの場合には、レンズの所定の表面形状（例えば、球形、楕円形、非球面形状など）を、レンズの表面全体にわたって維持することができる。

これは、成形品全体ではないにしても、少なくとも一部にわたって、射出された樹脂（例えば、ポリカーボネート、ＣＲ−３９）の一様な冷却を可能にするように、成形装置を改良することによって実現されうる。従来の眼鏡レンズの成形では、通常、上述したように、レンズの中央に近い領域における冷却速度に対して、レンズの周辺領域における冷却速度を遅くすることにより実現される。型穴の周辺部における冷却速度を遅くすることは、型穴の周辺部と熱連通して熱を加えることにより、都合よく実現されうる。熱は、連続的な熱源の形態であってもよいし、間欠的な熱源の形態であってもよい。さらに、熱は、一定レベルに維持されてもよいし、全体的に均一な冷却速度を実現するように、型穴の中央に近い部分の冷却速度に対応する速度で下降してもよい。あるいは、冷却の差は、成形型の周辺部に対して相対的に、成形型の中央部から熱を除去することによって低減または排除されてもよい。

本発明の一実施形態に従って、図８は、本発明の一実施形態を用いて射出成形された部品における温度対時間の分布を概略的に示したものである。図８によると、中央部の温度（Ｔｃ）は、時間ｔ₁で基準温度未満に低下しており、その後に、周縁部の温度Ｔｐが、時間ｔ２で基準温度未満に低下している。したがって、射出成形装置は、光学ディスクまたは光学レンズの周囲が、内部すなわち中央部の固化および結晶化よりも十分に早く、周囲に沿って固化および結晶化が起こりうる速度で冷却して、光学収差を引き起こしたり、成形部品の周辺部の他の機能を低下させたりすることを防止するように制御される。

ｔ１およびｔ２の間の時間差は、成形部品の形状およびサイズ、ならびに、所望の結果に応じて変化しうる。デュアルレンズシステムの典型的なレンズについては、約０から約５または１０秒以上までの範囲の時間ｄｔが用いられてよい。ｄｔが０であることは、成形部品の全領域が、同時に基準温度未満に下がることを意味する。これは、理論的には最適な成形型であるが、ほとんどの成形型の冷却特性により、実現が困難な場合がある。したがって、少なくとも約１秒、時に、少なくとも約５秒以上のｄｔを用いれば、実現を容易にしつつ、光学領域の硬化後まで周囲縁部の硬化を遅らせる目的を達成することができる。

本発明の実施形態の性能は、ｔ１の左側の温度履歴の形状から強い影響を受けることがない。本発明の発明者は、中央の温度Ｔｃが、通常の経時的低下に従って、ｔ１でＴｇまたはその他の基準線と交差することを許容されうると予期している。本発明の実施形態の成形型は、すでに議論したように、ｔ２を遅らせるよう設計およびプログラムされることが可能である。ｔ１の左のＴｐ曲線の形状は、熱を加えることにより、図に示したように、Ｔｃよりも遅い速度で低下するようになりうる。あるいは、Ｔｐは、Ｔｇよりも少し上の点（例えば、Ｔｇ＋１、Ｔｇ＋２、または、それ以上）に到達するまで、与えられた成形型について未修正の速度で低下することを許容されてもよい。次いで、周囲縁部の温度は、ｔ２がｔ１よりも遅れるように縁部加熱素子を停止することができる時間まで、縁部加熱素子に熱を印加することによって、Ｔｇのすぐ上の温度で一定に保持されてよい。

ここで、図９Ａないし図９Ｃを参照すると、図９Ａは、従来の射出成形装置１０１内に形成されたレンズ１００を示す斜視図である。図９Ａないし図９Ｃは、樹脂が装置１０１の型穴内に射出された直後に冷却し始めた時のレンズ１００を示す。図９Ｂは、図９Ａのレンズ１００を線９Ｂ−９Ｂで切り取った断面図である。冷却後（図１０ないし図１１Ｃを参照）には、レンズ１００は、ネット成形された最終形状に形成されており、本発明の一実施形態に従って製造されているため、レンズ１００の周囲に沿った光学歪みを示さない。

図９Ｃは、図９Ａの線９Ｃ−９Ｃに沿って切り取ったレンズ１００の一部の熱分布図である。図９Ｃは、本発明の一実施形態に従って、レンズ１００を形成するために型穴内に樹脂が射出された直後にレンズ１００が型穴内で固化し始めた時のレンズ１００の温度分布を示すものである。これに関連して、熱分布図は、一般に、レンズ１００の冷却中にレンズ１００内で概して一定の温度を有する領域を示す。概して一定の温度すなわち概して等温の領域は、符号１０２ないし１１６で示されている。領域内での温度は、等しくも一定でもないため、正確には等温ではないことがわかるが、簡単のため、これらの領域は、レンズ１００にわたる概略の温度変化を示すために図示されている。レンズ１００の内側部分は、レンズ１００の外側部分よりも温度が高くなる。したがって、熱分布図において、等温領域１０２は、一般に、最高温度を示し、等温領域１１６は、一般に、最低温度を示す。

例えば、レンズ１００の等温領域１０２は、レンズ１００の内側部分に対応する。同様に、等温領域１１６は、レンズ１００の外側部分に対応する。等温領域１０２、１０４、および、１０６の各々は、一般に、成形部品の内側部分の温度分布に対応する。等温領域１１８〜１１６は、一般に、射出成形部品の外部に沿った部分の温度分布に対応する。図９Ｃの熱分布図は、冷却中に、レンズ１００の縁部１１８に沿ったレンズ１００の温度が、レンズ１００の半径方向内側の部分１１９の温度と同じように低下する傾向にあることを示している。したがって、これにより、縁部１１８および半径方向内側部分１１９に沿って均一なレンズ厚が実現される。

いくつかの実施形態によると、等温領域１１４および１１６は、ガラス転移温度よりも高い温度に維持可能であることが想定される。さらに、レンズの内部の温度が、冷却中に低下するにつれて、等温領域１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、および、１１２は、一般に、等温領域１１４および１１６によって示される温度分布に収束しうる。次いで、レンズの部分の温度が、ガラス転移温度未満に低下し始める時に、光学ディスクまたは光学レンズの周囲または周辺部に沿った温度は、一般に、ガラス転移温度以上に維持されうる。このように、結晶化過程が、レンズ全体にわたって均一に生じうるため、レンズの周辺部における任意の光学歪みが低減されることが予期される。

図１０ないし図１１Ｃを参照すると、眼鏡レンズ１２０が図示されている。レンズ１２０は、本明細書で開示されている新規の方法および装置に従って製造される。結果として、レンズ１２０は、レンズ１２０の周辺部１２２に沿って光学歪みを示さない傾向を持つ。この点について、光学物品における光学歪みの低減および／または排除とは、光学物品のその部分が、利用の際に光学物品の他の部分と同じくらい光学的に許容可能であることを意味することに注意されたい。

したがって、図１１Ｃに示すように、本発明の実施形態を実装することにより、一般に、レンズ１２０の周辺部１２２において寸法誤差が排除される。従来技術の装置および製品と異なり、中央部の温度がＴｇ（ガラス転移温度）未満に低下する時点とおよそ同じ時間、または、それよりも遅い時間まで、縁部の温度をＴｇよりも高く保持することにより、樹脂の結晶化の均一性が改善される。そのため、レンズ１２０の縁部に沿った樹脂の結晶化が早すぎるために起きる周辺部１２２に沿ったレンズ１２０の厚さ１３０の増大が生じない。したがって、図５Ｃに示したレンズ４０と対照的に、レンズ１２０は、望ましくない歪み領域を含まない。

この点で、縁部ビードによる光学歪みを実質的に持たず、完全に利用するための任意の切削または仕上げ動作を必要としないネット成形レンズまたはネット成形光学ディスクを実現することが可能である。

本発明の実施形態に従って成形されたレンズは、（成形後の処理の前の）「成形したままの」状態で、それらのレンズを成形した型穴と実質的に同じ物理形状を示す。したがって、レンズは、前面および後面を備え、それらの間に一定またはテーパ状の厚さを有する。前面および後面の各々は、通常、球体、環状体、円柱、または、楕円体などの三次元形状の表面の一部に一致する。両面球面レンズの例では、成形レンズの前面は、レンズの前面が、中央水平経線に沿って測った円弧長全体にわたって一定の曲率半径（または、滑らかな漸進曲線）を有するように、球体の表面の一部に一致しており、中央垂直経線に沿って測ったレンズの前面は、同じ半径を有する円の一部に一致する。レンズ表面の曲率は、縁部の波打ちが最小または全く無い状態で、レンズの縁部までずっと実質的に一定のままでありうる。

同様に、レンズの後面は、中央垂直経線に沿って測った半径と等しい中央水平経線に沿って測った曲率半径を有しており、両方の面が、周辺縁部の波打ちによる形状偏差なしに、全体にわたって一定の半径を有する。非球面形状を示すよう成形されたレンズでは、レンズの前面および後面の各々は、実質的に縁部の形状偏差なしに、型穴に設計された形状と実質的に一致する。レンズは、例えばバリまたは粗い縁部を除去するために、成形後にさらなる処理工程を受ける場合があるが、成形されたままのレンズの実質的に縁部に至るまで、レンズの光学部分が延びている。

上述の目的を達成するために、光学ディスクまたは光学レンズの周囲または周辺領域を、光学ディスクまたは光学レンズの内部または中央部に対して特定の温度関係に維持できる射出成形装置が提供されている。この関係は、事前にプログラムされたアルゴリズムによってプリセットされた温度制御、または、手動で調節可能な温度制御、もしくは、型穴内の異なる領域に基づいた直結フィードバックを通して維持できる。

一実施形態に従って、図１２は、射出成形装置の下側部分２００を示す図である。図１２では、射出成形装置の下側部分２００のみを図示しているが、完全な射出成形ダイまたは装置を形成するために、相補的な上側部分が、射出成形装置の下側部分２００と組み合わされてよい。いくつかの実施形態において、成形装置の少なくとも１つの部分が、本明細書に開示された特徴を備えうることが想定されている。別の実施形態では、成形装置の
両部分が、本明細書に開示された特徴を備えうる。さらに、本明細書に開示された原理および教示は、光学ディスクまたは光学レンズに適した寸法および特徴を有する成形ダイまたは装置を製造する際に同様に適用されうると想定されている。さらに、図１２および図１３は、光学レンズを製造する際に利用される成形装置を示しているが、教示および開示は、他の光学物品の製造に用いられる成形装置にも同様に適用可能である。

図の実施形態において、射出成形装置の下側部分２００は、光学挿入部２０２、クランプ部２０４、および、位置合わせプレート部２０６を備えうる。当業者にとって明らかなように、使用中、下側部分２００は、位置合わせプレート部２０６およびクランプ部２０４に対して移動可能である光学挿入部２０２によって動作しうる。光学挿入部２０２は、最終位置に移動されることにより、型穴２１０の一部を規定しうる。型穴２１０は、下側部分２００が射出成形装置の上側部分と係合して閉じた空間を規定した時に、完全に形成される。型穴２１０が形成された後、１回分の樹脂を型穴２１０内に射出し、次いで、冷却することによって、固体の部品を形成することができる。その後、成形装置の上側部分を下側部分２００から分離し、光学挿入部２０２を用いて、固化した部品を型穴２１０から取り出すことができる。

図１２に示した実施形態によると、成形装置の下側部分２００は、加熱素子２２０などの温度調節素子を備えうる。加熱素子２２０は、型穴２１０の周辺部を形成する成形型の部分の温度を調節できるような構成で、型穴２１０の周辺縁部の周りおよび／または隣接した位置に配置されうる。例えば、加熱素子２２０は、型穴２１０の周りに、および／または、型穴２１０に隣接して、円周方向に配置されてよい。

図８に示すように、レンズの中央部がガラス転移温度に向かって冷却する時に、型穴２１０の周辺部の温度を樹脂のガラス転移温度よりも高く維持することができると考えられる。この点について、寸法誤差を低減するために、異なる加熱または冷却温度を用いて、レンズまたは物品の周辺部を、レンズの残りの部分の温度に対して所望の温度に維持することができる。

いくつかの実施形態において、加熱素子２２０は、型穴２１０の縁部２２２と熱連通して（例えば、隣接して）配置されてよい。縁部２２２は、図１２に示すように、型穴２１０の曲面部分を含んでよい。しかしながら、別の実施形態において、縁部２２２は、型穴２１０の四角い境界を含んでもよい。一実施形態によると、縁部２２２は、レンズの周辺部を形成するために用いられる型穴２１０の部分を含みうる。加熱素子２２０は、型穴２１０の差動冷却を容易にするために、射出成形処理中に型穴２１０の縁部２２２を所望の温度に維持できるように配置される。

例えば、加熱素子２２０は、図１２に示すように、型穴２１０の縁部２２２にすぐ隣接して配置されてよい。加熱素子２２０は、型穴２１０とほぼ同じ高さ（例えば、型穴２１０の平面内）に配置されてよい。加熱素子２２０は、さらに、垂直方向に、型穴２１０の上方および／または下方に延びてよい。いくつかの実施形態では、加熱素子２２０は、約３〜４ｍｍだけ型穴２１０の縁部２２２から離間される。さらに、加熱素子２２０は、型穴２１０の一部の上方から型穴２１０の下方まで延びてよい。例えば、加熱素子２２０は、型穴２１０の下面２２４の上方から型穴２１０の縁部２２２の下方の約５〜６ｍｍまで延びてよい。

いくつかの実施形態において、加熱素子２２０は、型穴２１０の周りに、および／または、型穴２１０に隣接して、円周方向に延びてよい。ただし、加熱素子２２０は、型穴２１０を部分的または不連続的に囲みうることも想定されている。加熱素子２２０は、型穴２１０の外周の周りおよび／または隣接した位置に延びるか、もしくは、型穴２１０の外
周の周りに離間配置された１または複数の連続的または不連続の部材、空洞、溝、および／または、部品を備えうることが想定されている。例えば、加熱素子２２０は、型穴２１０の周りで不連続に離間または配置されてよい。したがって、加熱素子２２０は、例えば、型穴２１０の表面に隣接して配置された薄い素子、埋め込まれた素子または囲まれた通路、および／または、露出したチャネルなど、様々な形状および構成を有しうるものであり、さらなる構成要素が、恒久的または着脱可能に配置されてもよい。

いくつかの実施形態によると、加熱素子２２０は、発熱機構または熱伝達機構を備えうる。したがって、加熱素子２２０は、さらなる熱を成形装置に供給するために利用可能である。本発明の方法によると、加熱素子２２０によって供給される熱は、物品の差動冷却を制御するために、選択的に（例えば、一定の比率で、または、段階的に）低減することが可能である。このように、加熱素子２２０は、成形部品の周辺部の冷却を遅らせるために利用可能である。したがって、本明細書に記載のように、レンズの周辺部の周りの光学歪みを低減および／または排除する冷却プロファイルに従って、光学レンズを冷却することができる。

加熱素子２２０の発熱機構または熱伝達機構は、型穴２１０の少なくとも周辺部の周りの熱の量を直接的または間接的に制御するために利用可能である。上述のように、発熱機構または熱伝達機構は、成形型に熱を加える、すなわち供給するために利用可能である。ただし、発熱機構または熱伝達機構は、型穴２１０の周辺部に沿って熱損失を制御するために用いることも可能である。加熱素子２２０の発熱機構または熱伝達機構は、循環流体、ワイヤまたはシートなどの電気抵抗型加熱素子、コイル、もしくは、熱伝達および／または成形型の加熱および冷却の調節を行うために利用可能なその他の構成要素を備えうる。

いくつかの実施形態によると、加熱素子２２０は、少なくとも１つのチャネルを備えうる。加熱素子２２０の発熱機構または熱伝達機構は、熱伝達および／または成形型の加熱および冷却の調節を行うために、少なくとも部分的にチャネル２３０内に配置されうる。したがって、光学ディスク、レンズ、または、その他の光学部品の新規または既存の成形型の中に組み込まれる際に、チャネルは、所望の冷却プロファイル（例えば、本明細書に記載したものなど）を実現するように、型穴およびその他の成形型構成要素（例えば、ランナ、ゲート、および／または、ベント）に対して設計されて離間されうる。

例えば、特定の従来のレンズ型では、チャネル２３０は、射出のためのゲートが側面に位置するために、レンズまたは型穴２１０を完全に取り囲むことができない。チャネル２３０は、いくつかの実施形態におけるレンズ型の型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の少なくとも約５０％を囲んでよい。しかしながら、別の実施形態において、チャネル２３０は、レンズ型の型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の少なくとも約７５％を囲むことができる。また、さらに別の実施形態において、チャネル２３０は、レンズ型の型穴２３０の周囲すなわち縁部２２２の約８０％または約９０％以上を囲むことができる。

しかしながら、光学ディスク用の特定の成形型においては、射出用のゲートが、成形型の異なる位置に存在しうる。例えば、ＣＤまたはＤＶＤの製造に用いられる成形型では、ゲートは、射出成形部品の中心にあり、後に穴を開けられるために完成品には残らない。それ故、かかる実施形態において、チャネル２３０は、型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２を完全に取り囲むことができる。したがって、いくつかの実施形態において、チャネル２３０は、成形型のランナ、ゲート、および／または、ベントの位置に応じて構成されうる。

したがって、実施形態は、チャネル２３０が、型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の
全体の周りにおよび／または隣接して連続的に延びることができるよう構成されうる。あるいは、チャネル２３０は、型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の周りに不連続に延びてもよい。チャネル２３０は、型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の少なくとも５０％の周りに連続的または不連続に延びうる。さらに、チャネル２３０は、型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の少なくとも７５％の周りに連続的または不連続に延びうる。最後に、チャネル２３０は、型穴２１０の周囲または縁部２２２の全体の周りに連続的または不連続に延びうる。

加熱素子２２０が型穴２１０の周りにおよび／または隣接して連続的に延びる実施形態では、チャネル２３０は、型穴２１０を全体的に囲むために、連続的なループに形成されうる。チャネル２３０は、成形型の隣接部分への伝導による熱損失を防ぐために型穴２１０の縁部２２２を断熱することにより、周縁部２２２が転移温度まで冷却する時間を遅らせるように最適化されることが可能である。

さらに、チャネル２３０は、型穴２１０の周囲すなわち縁部２２２の所望の冷却を実現するために、加熱素子２２０の発熱機構または熱伝達機構を収容することができる。例えば、チャネル２３０が型穴内の溝として形成される場合、循環される流体を受け入れるように流路を囲むために溝の開放面が覆われてもよいし、加熱媒体を受け入れるように溝の内部にチューブが配置されてもよい。上述のように、別の実施形態は、チャネル２３０内に配置可能な発熱機構または熱伝達機構（電気抵抗タイプの材料、ケーブル、コイル、または、ワイヤなど）を利用することができる。図１３を参照のこと。

加熱素子２２０が型穴２１０の周りにおよび／または隣接して不連続に延びる実施形態において、チャネル２３０は、成形型に形成された１または複数の空洞または溝を含んでよい。これらの空洞または溝は、型穴２１０の最適な差動冷却を容易にするために、所望のパターンで型穴２１０の周辺部の周りに離間配置されてよい。これらの空洞または溝は、同様に上述したように、流体、もしくは、電気抵抗タイプのケーブル、コイル、または、ワイヤを収容するために用いることができると想定される。例えば、加熱素子２２０は、型穴２１０の外周の周りに離間配置された複数の個別のコイル、または、複数チャネル流体システムを備えうる。

本明細書に開示された様々な加熱または熱制御構造はいずれも、本発明の原理を実装することによって既存の成形型を改善するために、既存の成形型に組み込まれることが可能である。したがって、本明細書に開示された方法を用いて既存の成形型を変形することによって、新しい型を購入するコストを避けることができる。これは、本発明の実施形態のさらに別の利点であり、それによって、企業は、成形型を容易かつコスト効率よく更新して、より高品質の製品を製造することができる。

例えば、本明細書に開示された実施形態は、熟練した機械製作工がＣＮＣミルまたはその他の機械加工装置を用いて１または複数のチャネルを成形型にフライス加工することによって、既存の成形型に組み込まれることができる。その後、型穴の冷却プロファイルの制御を容易にするために、１または複数の加熱素子を、空洞またはチャネル内に配置することができる。あるいは、上述のように、チャネルを通しての熱交換流体の循環を可能にするためにチャネルを囲むことができるように、チャネルを形成してもよい。成形ダイのかかる改変は、型穴の外部に対して行われるため、既存の型を改良する際に、型穴の任意の微妙な公差に影響を与えることがない。

したがって、本発明の実施形態によると、成形型の中央部がガラス転移温度未満に冷却するまで、成形型の周辺部の温度をガラス転移温度などの所定の温度より高く維持することを可能にするように、既存の成形型を変形する方法が提供されている。その方法は、型
穴を規定するために互いに相補的な形状を持つ少なくとも第１および第２の構成要素を有する成形型を提供する工程を備える。型穴は、例えばレンズの光学部分を形成するための中央部、および、レンズの縁部を形成するための周辺部を含む。方法は、成形型の構成要素の一方または両方に対する熱源の取り付けなどによって、周縁部と熱連通する熱源を設置する工程を備える。熱源は、熱源から伝導された熱が、成形型の光学部分に到達する前に周囲縁部に到達するように取り付けられる。熱源は、電気抵抗素子、循環する熱交換媒体を通すための管状通路、または、上述したその他の熱源であってよい。

したがって、実施形態は、本明細書に記載の冷却プロファイルを実現するよう変形された成形型をさらに提供することができる。その成形型は、型穴の周囲縁部と熱連通するように結合された周辺熱源を備える。熱源を調節するためにコントローラが提供されており、例えば、成形型の中央部が所定の温度未満に低下するまで、成形型の周囲縁部を所定の最低温度（ガラス転移温度またはそれより高い温度など）に維持する。

図１２は、さらに、射出成形装置の下側部分２００が、冷却素子２４０を備えてよいことを示している。冷却素子２４０は、下側部分２００を通して延び、射出形成装置の熱を除去するのを支援するために用いることができる。いくつかの実施形態において、冷却素子２４０は、一般に、チャネルとして形成されうる。例えば、冷却素子２４０は、下側部分２００の位置合わせプレート部２０６を通して延びる略長方形のチャネルとして形成されてよい。

チャネル２３０に関して上述したように、冷却素子２４０は、成形型を通して連続的または不連続に延びるように形成されうる。例えば、冷却素子２４０は、型穴２１０の周りに、および／または、型穴２１０に隣接して、円周方向に延びてよい。冷却素子２４０は、１または複数の連続的および／または不連続な部材、空洞、開口部、および／または、構成要素を含みうる。また、冷却素子２４０は、流体の流れまたは電気的手段を利用して、成形型からの熱の伝達を促進しうる。

冷却素子２４０の構成および向きは、加熱素子２２０の構成および向きに対して様々であってよい。図１２および１３に示す実施形態は、冷却素子２４０の構成および向きを選択的に修正できることを例示するものである。図１２に示した成形型は、冷却素子２４０が、図１３に示した冷却素子２４０よりも大きい円周上の距離で離間配置されるよう構成されている。さらに、図１３に示した冷却素子２４０は、図１２に示された冷却素子２４０よりも大きい断面を提供し、かかる実施形態では、流体の流れの体積が大きくなりうる。

さらに、以下で詳細に述べるように、加熱素子２２０に対する冷却素子２４０の構成および向きは、成形品の冷却プロファイルに影響を与えうる。したがって、冷却素子２４０は、可塑化した樹脂によって提供される熱量に対して十分な熱容量を提供するよう構成されることが好ましい。また、冷却素子２４０は、加熱素子２２０に対して十分な熱容量を提供するように構成されうる。

図１２および１３を再び参照すると、成形型の下側部分２００は、１または複数の断熱素子２５０を備えるよう構成されうる。断熱素子２５０は、成形型の選択された部分を通る熱流を遮断および／または制限するために利用可能である。換言すれば、断熱素子２５０は、成形型における周囲の領域と異なる大きさの熱伝導率を提供することにより、成形型全体にわたる熱流に影響を与えることができる。この点において、断熱素子２５０を選択的に配置および構成することで、成形部品の差動冷却を容易にするために、成形型にわたる熱流を有利に制限することができる。さらに、断熱素子２５０は、必要に応じて、成形型の他の部分にわたって選択的に配置されてもよい。

例えば、断熱素子２５０は、加熱素子２２０が、断熱素子２５０および型穴２１０の間に位置するように構成されてよい。さらに、断熱素子２５０は、冷却素子２４０および加熱素子２２０の間に配置されうることも想定されている。

図１２および１３に示したように、断熱素子２５０は、加熱素子２２０に隣接して配置されている。かかる実施形態において、断熱素子２５０は、冷却素子２４０に直接向かう経路において、加熱素子２２０からの熱流を制限する傾向を持ちうる。その代わりに、加熱素子２２０によって提供された任意の熱は、一般に、型穴２１０の周辺部すなわち縁部２２２の方向に成形型を通して伝導されうる。しかしながら、図１３を参照して以下で詳述するように、加熱素子２２０によって提供された任意の熱は、冷却素子２４０および／または成型装置の他の部分に向かって型穴から伝導された熱の量によって異なって相殺される。

いくつかの実施形態において、断熱素子２５０は、少なくとも１つの連続的および／または不連続な部材、空洞、開口部、および／または、構成要素を含みうる。例えば、断熱素子２５０は、加熱素子２２０の部分に少なくとも部分的に隣接して延びる開けたチャネルを備えてよい。いくつかの実施形態において、加熱素子２２０および断熱素子２５０は両方とも、互いに対して同心円状に離間された円周上のチャネルとして構成されてよい。図１２および１３に示したように、断熱素子２５０は、成型装置内で加熱素子２５０に隣接して垂直下方に延びてよい。断熱素子２５０は、さらに、成形型の物理特性と異なる物理特性を示す１または複数の材料を含みうる。

図１２および図１３に図示した実施形態において、断熱素子２５０は、加熱素子２２０に隣接して配置されている。このように、型穴２１０の縁部２２２からの熱流は、断熱素子２５０によって少なくとも部分的に制限されうる。かかる実施形態において、断熱素子２５０の利用は、成形型における熱流の制限に有用であるだけでなく、それによって加熱素子２２０の利用を効率化することもできる。断熱素子２５０の効果および相互作用は、以下で詳述する図１３に示した熱流線を通して、加熱素子２２０および冷却素子２４０に関して全体的に理解することができる。

図１３は、射出成形装置の下側部分３００の拡大部分断面図であり、下側部分３００は、図１２に示した下側部分２００と同様のものである。下側部分３００は、縁部３２２および下面３２４を有する型穴３１０と、加熱素子３２０と、冷却素子３４０と、断熱素子３５０とを含む。

図１３は、加熱素子３２０、冷却素子３４０、および、断熱素子３５０の間の相互作用を示すために、熱流線を図示している。図１３に見られる図解は、図１２に示した下側部分２００、および、本明細書に記載の他の実施形態に対しても、等しく適用されうることを想定している。図１３に示した熱流線は、型穴３１０の縁部３２２に沿って型穴３１０の他の部分に対する差動冷却が起こりうることを示している。熱流線の図は、型穴の熱流および差動冷却に関して、本明細書に記載の原理の多くを視覚的に説明するものである。

いくつかの実施形態において、加熱素子３２０によって提供される熱は、型穴３１０の他の部分に向かって減少しつつ分散されうる。しかしながら、冷却素子３３０の効果は、型穴３１０における特定の中央部から熱が引き出されるという効果である。このように、型穴３１０の縁部３２２の温度は、レンズ製品の任意の寸法誤差を低減および／または排除するために、選択的に制御されることが可能である。

図１３に示した下側部分３００の実施形態において、加熱素子３２０および冷却素子３
４０の効果は、型穴３１０に対して対称であると推定できる。換言すれば、かかる実施形態において、加熱素子３２０および冷却素子３４０は、型穴３１０の外周全体の周りにおよび／または隣接して延びてよい。したがって、図の実施形態によると、冷却および熱伝達は、成形装置にわたって一般に対称的に起こりうる。かかるモデルは、データ格納に用いられる光学ディスクにも、様々なサイズおよび構成の光学レンズにも適用可能である。

したがって、冷却素子３４０に対する加熱素子３２０の位置によって、型穴３１０が差動冷却される動的熱流システムを作り出することができる。例えば、加熱素子３２０のすぐ周りでは、温度が、最高温度となる傾向があり、これらの温度は、型穴３１０の縁部３２２に沿って集中しうる。しかしながら、型穴３１０の縁部３２２から離れるにつれ、温度は、型穴３１０に沿って低下しうる。したがって、型穴３１０の下面３２４に沿った最高温度は、型穴３１０の縁部３２２に沿って存在しうる。したがって、熱流線３６２で示したように、型穴３１０の中央領域において、より多量の熱が、成形装置を通して伝達すなわち伝導されうる。

換言すれば、熱は、型穴３１０を通して樹脂から伝達され、型穴３１０の中心ではより高い速度で射出成形装置の下側部分３００を通して伝導されうる。しかしながら、型穴３１０の中央部から離れると、樹脂からの熱伝導率は、縁部３２２に近づくにつれて低下しうる。いくつかの実施形態において、型穴３１０の下面３２４に沿った１または複数の位置での熱伝導率は、線形関係（線型的な低下など）を示しうるが、その関係は、線形以外のものでもよく、時間とともに変化してもよい。さらに、別の実施形態において、熱伝導率は、型穴３１０の縁部３２２および下面３２４のすべての位置に沿って維持されてもよいし、時間とともに変化してもよい。実際、人間によって制御されようとコンピュータフィードバックによって制御されようと、型穴３１０の下面３２４に沿って選択された領域における熱伝導率は、物品が冷却するにつれて変化しうることが想定されている。

さらに、図１３の実施形態は、冷却素子３４０の利用を示すものであるが、冷却素子３４０は、本発明の実施形態が、光学物品の周辺部に沿った光学歪みを低減させるのに有効であるために、重要でも必須でもないと考えられる。実際、冷却素子３４０は、成形型ひいては成形品の迅速な冷却を容易にする傾向があり、射出成形処理の効率および速度を高める。

ただし、冷却素子３４０を利用することにより、型穴３１０に沿ってより大きな温度勾配を作り出すこともできる。したがって、加熱素子３２０に対する冷却素子３４０の構成および位置は、型穴３１０の下面３２４に沿って所望の温度パターンまたは勾配を作り出すために、選択的に修正することが可能である。

このように、本発明の実施形態は、射出成形部品の選択された部分において所望の熱伝導率を実現するために、非定常状態または差動熱伝導を利用することができる射出成形装置を提供する。したがって、光学レンズが形成される実施形態では、射出成形装置の差動熱伝導により、レンズの周辺部に沿った光学歪みを減少させることができる。具体的には、レンズの周辺部に配置された樹脂が、レンズの中央部に配置された樹脂と同時またはそれよりも遅く冷却して結晶化することを保証することにより、レンズの厚みのむらを低減および／または排除することができる。

これらの発明は、特定の好ましい実施形態および例を参照しつつ開示されているが、当業者が理解するように、本発明は、具体的に開示されている実施形態を越えて、本発明のその他の別の実施形態および／または利用法ならびに自明な変形例および等価物を網羅するものである。さらに、本発明のいくつかの変形例が図示および詳述されているが、本開示に基づけば、これらの発明の範囲内の他の変形例が、当業者にとって容易に明らかにな
る。また、実施形態の具体的な特徴および態様の組み合わせまたは部分的な組み合わせがなされても、本発明の範囲内に含まれると考えられる。開示されている実施形態の様々な特徴および態様は、開示されている発明の様々な形態を実現するために、互いに組み合わされ、または、置き換えられうることを理解されたい。したがって、本明細書に開示されている本発明の少なくとも一部の範囲は、上述の特定の開示された実施形態によって限定されることはない。

Claims (30)

1. 周囲に沿った光学歪みを低減されたネット成形光学部品を形成するための射出成形装置であって、
   光学挿入部と位置合わせプレート部とを備えた成形ダイであって、前記光学挿入部は、前記位置合わせプレート部に対して移動可能であり、前記光学挿入部および前記位置合わせプレート部は、型穴を規定するよう構成されており、前記型穴は、周囲と、前記型穴の前記周囲内に配置された内側部分とを規定しており、前記成形ダイは、一般に前記型穴の前記内側部分に向かって方向付けられた型穴内部方向を規定する、成形ダイと、
   前記型穴の前記周囲に隣接して延び、前記型穴の前記周囲から第１の距離に配置され、前記型穴内部方向の前記光学部品の差動冷却を可能にするために、前記型穴の前記周囲の周りの前記成形ダイの温度を制御するよう構成されている加熱素子と、
   を備える、射出成形装置。
2. 請求項１に記載の射出成形装置であって、前記加熱素子は、前記型穴の前記周囲に隣接して延びる第１のチャネルを備える、射出成形装置。
3. 請求項２に記載の射出成形装置であって、前記第１のチャネルは、前記成形ダイの前記位置合わせプレート部の中に形成される、射出成形装置。
4. 請求項２に記載の射出成形装置であって、前記第１のチャネルは、前記型穴の前記周囲の少なくとも７５％にわたって連続的に延びる、射出成形装置。
5. 請求項２に記載の射出成形装置であって、前記第１のチャネルは、前記型穴の前記周囲を囲んでいる、射出成形装置。
6. 請求項５に記載の射出成形装置であって、前記第１のチャネルは、前記型穴よりも略下方に配置される、射出成形装置。
7. 請求項２に記載の射出成形装置であって、前記第１のチャネルは、前記型穴に対して略垂直方向を向いた楕円形の断面を規定する、射出成形装置。
8. 請求項２に記載の射出成形装置であって、さらに、前記型穴内部方向の略反対方向において前記第１のチャネルの遠位に離間された第２のチャネル内に配置された冷却素子を備え、前記冷却素子は、前記型穴の前記周囲から、前記第１の距離よりも長い第２の距離に配置されており、前記成形ダイから熱を除去するよう構成されている、射出成形装置。
9. 請求項１に記載の射出成形装置であって、前記光学挿入部は、熱チャネルを含まない連続的な材料片から形成される、射出成形装置。
10. 請求項１に記載の射出成形装置であって、前記成形ダイは、第１の熱伝導率を有する熱伝導材料を備え、さらに、前記加熱素子に隣接して前記成形ダイの中に形成された断熱ギャップを備え、前記加熱素子は、前記型穴および前記断熱ギャップの間に配置され、前記断熱ギャップは、第２の熱伝導率を規定し、前記第２の熱伝導率は、前記型穴内部方向の略反対方向における前記加熱素子からの熱損失を低減するために、前記成形ダイの前記第１の熱伝導率よりも小さい、射出成形装置。
11. 請求項１に記載の射出成形装置であって、前記型穴は、ネット成形される光学レンズの形状を規定する、射出成形装置。
12. 請求項１に記載の射出成形装置であって、前記型穴は、ネット成形される光学ディスクの形状を規定する、射出成形装置。
13. 射出成形光学部品の周辺部に沿った光学歪みを低減するための射出成形装置であって、複数の型部品によって形成され、型穴周囲部および型穴中央部を規定し、さらに、上型および下型の表面を規定する型穴であって、前記上型および下型の表面は、併せて、前記型穴の前記型穴周囲部に沿った縁部を規定し、前記型穴は、部品の形状を規定する、型穴と、前記型穴の前記縁部に隣接して配置された加熱素子と、を備える、射出成形装置。
14. 請求項１３に記載の射出成形装置であって、前記加熱素子は、電気抵抗素子を含む、射出成形装置。
15. 請求項１３に記載の射出成形装置であって、前記加熱素子は、循環熱交換媒体を含む、射出成形装置。
16. 請求項１３に記載の射出成形装置であって、前記部品の形状は、ネット成形される光学レンズの形状である、射出成形装置。
17. 射出成形光学部品を形成する方法であって、
    １回分の可塑化された樹脂を、前記樹脂を前記光学部品に形成するよう構成された内部形状を有する型穴内に射出する工程と、
    前記型穴の中央部の樹脂が所定の温度未満に冷却するまで、前記型穴の周辺部に沿った温度を前記所定の温度より高く維持する工程と、
    前記光学部品を前記型穴から取り出す工程と、
    を備える、方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、前記所定の温度は、およそ前記樹脂のガラス転移温度である、方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、温度を維持する工程は、前記型穴の前記周辺部を加熱する工程を含む、方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記型穴の前記中央部における前記樹脂の温度が下がるにつれて、前記型穴の周囲に供給する熱の量を少なくする工程を備える、方法。
21. 請求項１９に記載の方法であって、温度を維持する工程は、前記型穴の前記周辺部に隣接して配置された加熱素子によって、前記型穴の前記周辺部を加熱する工程を含む、方法。
22. 請求項１７に記載の方法によって形成された射出成形レンズ。
23. レンズを成形する方法であって、
    前記レンズの光学面を形成するための中央部と、前記レンズの周辺縁部を形成するための周辺部とを有する型穴内に樹脂を射出する工程と、
    前記中央部の前記樹脂の温度を低下させる工程と、
    前記中央部の前記樹脂が前記樹脂のガラス転移温度未満の温度に低下するまで、前記周辺部の前記樹脂の温度が前記ガラス転移温度未満に低下することを防止する工程と、
    を備える、方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、前記防止する工程は、前記周辺部に熱を供給する工程を含む、方法。
25. ネット成形眼鏡レンズであって、
    第１の所定の形状に一致する前面と、
    第２の所定の形状に一致する後面と、
    前記前面および前記後面の間のレンズ本体と、
    を備え、
    前記前面および前記後面の各々は、成形したままの状態で、形成に用いた型の対応する表面に実質的に一致する、ネット成形眼鏡レンズ。
26. 請求項２５に記載のネット成形眼鏡レンズであって、前記第１および第２の所定の形状の少なくとも一方は、球形である、ネット成形眼鏡レンズ。
27. 請求項２５に記載のネット成形眼鏡レンズであって、前記第１および第２の所定の形状の各々は、球形である、ネット成形眼鏡レンズ。
28. 請求項２５に記載のネット成形眼鏡レンズであって、前記レンズは、平面レンズである、ネット成形眼鏡レンズ。
29. 請求項２５に記載のネット成形眼鏡レンズであって、前記レンズは、度付きのレンズである、ネット成形眼鏡レンズ。
30. 請求項２５に記載のネット成形眼鏡レンズであって、さらに、偏光層を備える、ネット成形眼鏡レンズ。

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