JP2012139868A - プラスチックレンズの製造方法、及び射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形法によってプラスチックレンズを製造するに際し、成形品への異物混入の原因となる微粒子成分が原料樹脂中に含まれていても、成形されたプラスチックレンズに当該微粒子成分に起因する異物の混入を抑制することができるプラスチックレンズの製造方法、及びそのようなプラスチックレンズの製造方法に好適に利用できる射出成形装置方法を提供する。
【解決手段】投入された原料樹脂を溶融、混練して、先端部に形成されたノズル８５から射出する加熱シリンダ８２に、ノズル８５を加熱するノズルヒーターＨ_ｎと、加熱シリンダ８２の胴体部を加熱する複数のヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４とを、それぞれ独立して温度制御できるように取り付け、加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階にある原料樹脂を加熱するヒーターＨ_３の加熱温度が最も高い温度となり、かつ、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、成形されたプラスチックレンズへの異物の混入を抑制することができるプラスチックレンズの製造方法、及びそのような製造方法に好適に利用できる射出成形装置に関するものである。

従来、眼鏡用のプラスチックレンズを成形する方法として、ポリカーボネート樹脂やポリアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を用いた射出成形法が知られている。例えば、特許文献１には、樹脂の収縮による光学歪や面精度の低下を抑制すべく、成形型のキャビティ内に射出充填された樹脂をさらに圧縮して眼鏡用のプラスチックレンズを成形する技術が開示されている。

射出成形法にあっては、原料樹脂を加熱シリンダ内で溶融、混練し、溶融状態にある原料樹脂を成形型のキャビティ内に射出充填するが、原料樹脂としては、通常、熱可塑性樹脂をペレット状に造粒したものが用いられている。ペレット状に造粒された原料樹脂は、加熱シリンダ内で回転するスクリューによって、せん断、粉砕されつつ、せん断熱と加熱シリンダが備えるヒーターからの加熱によって溶融されるが、このような射出成形法に供されるペレット状に造粒された原料樹脂には、その製造工程や、搬送される過程で生じる粉末状の微粒子成分が僅かに含まれており、そのような微粒子成分のなかには、加熱シリンダ内で過剰に熱せられると褐色又は黒色に変色し、図６に示すような着色した異物として、透明なプラスチックレンズ中に混入してしまうものがある。
なお、図６は、原料樹脂に由来する微粒子成分に起因する異物を示す写真であり、当該異物の代表的な三つの例を示している。

一方、特許文献２には、原料モノマーの一部が加熱して変色し、異物になる旨が記載されており、特許文献２は、このような異物の発生を抑制するために、原料中に含まれる粒径が１５μｍ以上の微粒子の個数を制御する技術を開示している。このような特許文献２に開示された技術によれば、ペレット造粒時に発生する微粒子の個数を抑制できるとされている。

特開２０００−６２１６ 特開２００６−３１３６３８

しかしながら、眼鏡用のプラスチックレンズの成形に用いられるポリカーボネート樹脂やポリアクリル樹脂は硬質の樹脂であるが、ペレット状に造粒された樹脂粒子が袋詰めにされて搬送される際に、互いに擦れ合うなどして微粒子が発生してしまうことがある。さらに、加熱シリンダ内に投入された原料樹脂は、加熱シリンダ内に配設されたスクリューの回転によって、せん断、粉砕されるが、このときに原料樹脂から微粒子が発生することもある。

このような原料樹脂に由来する微粒子成分が含まれている原料を使用して、射出成形法にてプラスチックレンズを製造したときに、かかる微粒子成分が変色してしまうと、製造された透明なプラスチックレンズに着色した異物が混入してしまうことになるが、特許文献２に記載の技術では、ペレット造粒時に発生する微粒子の個数を抑制することができるものの、ペレットを造粒した後に袋詰めされて搬送される過程や、射出成形工程において、原料樹脂に由来する微粒子成分の発生を制御することはできない。

そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、射出成形工程において、加熱シリンダ内に投入された原料樹脂を溶融、混練する際の加熱条件を制御することによって、原料樹脂中に混在する微粒子成分に起因する異物の混入を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、射出成形法によってプラスチックレンズを製造するに際し、成形品への異物混入の原因となる微粒子成分が原料樹脂中に含まれていても、成形されたプラスチックレンズに当該微粒子成分に起因する異物の混入を抑制することができるプラスチックレンズの製造方法、及びそのようなプラスチックレンズの製造方法に好適に利用できる射出成形装置の提供を目的とする。

本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、射出装置が備える加熱シリンダに原料樹脂を投入する工程と、前記原料樹脂を前記加熱シリンダ内で溶融、混練しながらシリンダ前室８３に送る工程と、溶融した前記原料樹脂を前記加熱シリンダの先端部に形成されたノズルから射出して、成形型のキャビティ内に充填する工程とを有するプラスチックレンズの製造方法であって、前記加熱シリンダに、前記ノズルを加熱するノズルヒーターと、前記加熱シリンダの胴体部を加熱する複数のヒーターとを、それぞれ独立して温度制御できるように取り付けて、前記加熱シリンダの基端側に接続されたホッパーから前記原料樹脂が投入される部位を加熱するヒーターに隣接して取り付けられて、前記加熱シリンダ内を移動する初期の段階にある前記原料樹脂を加熱するヒーターの加熱温度が最も高い温度となり、かつ、前記ノズルヒーターの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御する方法としてある。

また、本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、最も高い加熱温度とされたヒーターと前記ノズルヒーターとの間に位置するヒーターの加熱温度が、前記ノズルに近づくにつれて徐々に低下するように温度制御する方法とすることができる。

また、本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、前記加熱シリンダ内で溶融、混練される前記原料樹脂に対する背圧が８０〜１５０ｋｇ/ｃｍ^２となるように、前記加熱シリンダ内に配設されたスクリューを制御する方法とすることができる。

また、本発明に係るプラスチックレンズの製造方法は、前記加熱シリンダの先端部に形成されたノズルから射出される前記原料樹脂の容量を、前記シリンダ前室に蓄積された前記原料樹脂の容量の８０％以下とした方法とすることができる。

また、本発明に係るプラスチックレンズの製造方法にあっては、前記スクリューの回転数を３０〜８０ｒｐｍとするのが好ましく、前記加熱シリンダの内径Ｄに対する長さＬの比を、Ｌ／Ｄ≧２０とするのが好ましい。

また、本発明に係る射出成形装置は、投入された原料樹脂を溶融、混練して、先端部に形成されたノズルから射出する加熱シリンダを有する射出装置を備えた射出成形装置であって、前記加熱シリンダには、前記ノズルを加熱するノズルヒーターと、前記加熱シリンダの胴体部を加熱する複数のヒーターとが、それぞれ独立して温度制御できるように取り付けられており、前記加熱シリンダの基端側に接続されたホッパーから前記原料樹脂が投入される部位を加熱するヒーターに隣接して取り付けられて、前記加熱シリンダ内を移動する初期の段階にある前記原料樹脂を加熱するヒーターの加熱温度が最も高い温度となり、かつ、前記ノズルヒーターの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御されている構成としてある。

本発明によれば、成形されたプラスチックレンズへの異物混入の原因となる微粒子成分が原料樹脂中に含まれていても、ノズルから射出される原料樹脂中に未溶融の微粒子成分が混在するのを抑止すとともに、当該微粒生成分の溶融を促進することができ、これによって、成形されたプラスチックレンズに当該微粒子成分に起因する異物の混入を抑制することが可能になる。

本発明に係る射出成形装置の実施形態の概略を示す説明図である。 本発明に係る射出成形装置の実施形態が備える成形型の概略を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る射出成形装置の実施形態が備える射出装置の概略を示す説明図である。 原料樹脂に由来する微粒子成分に起因する異物を示す写真である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［射出成形装置］
図１は、本実施形態に係る射出成形装置の概略を示す説明図であり、本実施形態に係るプラスチックレンズの製造方法は、このような射出成形装置を好適に利用して実施することができる。

図１に示す射出成形装置は、パーティングラインＰＬで分割される可動型１と固定型２とを有する成形型５０と、トグルリンク機構６５によって成形型５０の開閉及び型締めをする型締装置６０と、ホッパー８１から投入された原料樹脂を射出シリンダユニット８２で可塑化、混練、計量してノズル８５から射出する射出装置８０とを備えている。

［型締装置］
図１に示す射出圧縮成形装置が備える型締装置６０は、所定の間隔で架台６６に立設された固定ダイプレート６１とリヤプレート６２との間に複数のタイバー６３を架設し、可動ダイプレート６４が、タイバー６３に案内されて移動可能となるように構成されている。そして、固定ダイプレート６１と可動ダイプレート６４との間には、成形型５０が取り付けられており、リヤプレート６２と可動ダイプレート６４との間には、トグルリンク機構６５が取り付けられている。
これにより、トグルリンク機構６５を駆動させると、可動ダイプレート６４がタイバー６３に案内されて進退し、これに伴って、成形型５０の開閉と型締めとがなされるようになっている。

ここで、トグルリンク機構６５は、図示しないモータに接続されたボールねじ７２の回転に伴って、螺着されたクロスヘッド７３がボールねじ７２に沿って移動するようになっている。そして、クロスヘッド７３が可動ダイプレート６４側に移動すると、連結リンク７４Ａ，７４Ｂによってトグルリンク７１Ａ，７１Ｂが直線状に伸びて、可動ダイプレート６４が固定ダイプレート６１に近づくように移動（前進）する。これとは反対に、クロスヘッド７３がリヤプレート６２側に移動すると、連結リンク７４Ａ，７４Ｂによってトグルリンク７１Ａ，７１Ｂが内方へ屈曲して、可動ダイプレート６４が固定ダイプレート６１から離れるように移動（後退）する。

［成形型］
図２は、図１に示す射出圧成形装置が備える成形型５０を、その中心軸を通る紙面に垂直な面で切り取った断面を示す断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

これらの図に示す例あっては、可動型１の型本体４が、型取付部材１６を介して可動ダイプレート６４に固定されており、固定型２の型本体８が、型取付部材１５を介して固定ダイプレート６１に固定されている。これによって、型締装置６０の固定ダイプレート６１と可動ダイプレート６４との間に、成形型５０が取り付けられるようになっている。

可動型１の型本体４は、二つのインサートガイド部材５と、これらを保持する型板６，７とを有している。インサートガイド部材５の内部には、キャビティ形成部材としてのインサート１１が収納されており、インサート１１には、成形しようとするプラスチックレンズの一方の面（図示する例では、凹面側の面）に対応する成形面が形成されている。

一方、固定型２の型本体８は、二つのインサートガイド部材９と、型板１０とを有しており、インサートガイド部材９は、型板１０と型取付部材１５とによって保持されている。インサートガイド部材９の内部には、キャビティ形成部材としてのインサート１２が収納されており、インサート１２には、成形しようとするプラスチックレンズの他方の面（図示する例では、凸面側の面）に対応する成形面が形成されている。

このような可動型１と固定型２とを有する成形型５０は、可動型１と固定型２との間に、可動型１側のインサート１１と固定型２側のインサート１２のそれぞれに形成された成形面を含むキャビティ３が形成されるようになっている。
なお、可動型１と固定型２との間には、キャビティ３とともに、ゲートＧを介して各キャビティ３に接続された樹脂流路としてのランナ４９が形成されるようになっている。そして、固定型２の型板１０には、ランナ４９に直角に接続されるスプルー４８を形成するスプルーブッシュ４７が取り付けられている。

ここで、可動型１側の型取付部材１６には、インサート１１のそれぞれに対応させて油圧シリンダ１９が設けられており、ピストン２０に連結されたピストンロッド２１が、油圧シリンダ１９の一端側に固定されたバックインサート２２内を貫通している。そして、それぞれのピストンロッド２１の先端に設けられたＴ字クランプ部材２３が、インサート１１の背面（成形面が形成された面とは反対側の面）に形成されたＴ字溝２４に係脱自在に係合されている。

これによって、成形型５０を型開きした状態で、各油圧シリンダ１９のピストンロッド２１を前進させて、それぞれのピストンロッド２１の先端に設けられたＴ字クランプ部材２３をインサートガイド部材５から突出させることで、成形しようとするプラスチックレンズに応じてインサート１１を交換できるようになっている。各油圧シリンダ１９のピストンロッド２１が後退すると、Ｔ字クランプ部材２３に取り付けられたインサート１１は、インサートガイド部材５の内部に収納される。

同様に、固定型２側の型取付部材１５にも、インサート１２のそれぞれに対応させて油圧シリンダ２６が設けられており、ピストン２７に連結されたピストンロッド２８が、型取付部材１５内を貫通している。そして、それぞれのピストンロッド２８の先端に設けられたＴ字クランプ部材２９が、インサート１２の背面（成形面が形成された面とは反対側の面）に形成されたＴ字溝３０に係脱自在に係合されている。

これによって、成形型５０を型開きした状態で、各油圧シリンダ２６のピストンロッド２８を前進させて、それぞれのピストンロッド２８の先端に設けられたＴ字クランプ部材２９をインサートガイド部材９から突出させることで、成形しようとするプラスチックレンズに応じてインサート１２を交換することができるようになっている。各油圧シリンダ２６のピストンロッド２８が後退すると、Ｔ字クランプ部材２９に取り付けられたインサート１２は、インサートガイド部材９の内部に収納される。

また、可動型１の型本体４を可動ダイプレート６４に固定するに際して、型本体４は、図３に示すように、第一部材１６Ａと、第二部材１６Ｂとからなる型取付部材１６にボルト１７で取り付けられている。このとき、可動型１の型本体４と型取付部材１６との間には、ボルト１７の外周に挿入された複数の皿ばね１７Ａが介装されており、可動型１の型本体４と型取付部材１６との間に隙間Ｓが形成されるようになっている。

この隙間Ｓは、成形型５０が閉じられた後に可動ダイプレート６４がさらに前進し、ガイドピン１８でガイドされた型取付部材１６が、皿ばね１７Ａの弾性力に抗して押圧されることにより閉じられるようになっている。これに伴って、図示する例では、型取付部材１６に設けられた各油圧シリンダ１９が、バックインサート２２を介してインサート１１を押圧するようになっている。これにより、型締めがなされる際のキャビティ３の容積を可変とし、キャビティ３内に射出充填された原料樹脂をインサート１１によって加圧圧縮できるようにしてある。
なお、ガイドピン１８は、成形型５０の開閉動作もガイドするように、固定型２側に突出して、固定型２に穿設された挿通孔に挿通されるようになっている。

また、可動型１側の型取付部材１６に設けられた油圧シリンダ１９の他端側には、受圧部材３２が取り付けられている。そして、型取付部材１６に形成された孔３３から挿入されたエジェクトロッド３４が受圧部材３２を押圧すると、油圧シリンダ１９、バックインサート２２及びインサート１１も押圧され、キャビティ３内で成形されたレンズが押し出されるようになっている。
これとともに、型取付部材１６の中央には、成形型５０の開閉方向と平行に進退可能にエジェクトピン３５が配置されている。型取付部材１６に形成された孔３７から挿入されたエジェクトロッド３８によって、エジェクトピン３５に取り付けられた受圧部材３６が押圧されると、エジェクトピン３５が押し出される。
したがって、型開きに際しては、エジェクトロッド３４，３８を前進させることによって、成形品の取り出しがなされるようになっている。

なお、受圧部材３２には、図３に示すように、エジェクトリターンピン３９の外周に巻回されたばね４０のばね力が図３中左向きに作用している。また、受圧部材３６にも、図４に示すように、エジェクトリターンピン４１の外周に巻回されたばね４２のばね力が図４中左向きに作用している。これにより、エジェクトロッド３４，３８が後退すると、受圧部材３２，３６も後退して待機位置に戻るようになっている。

また、成形型５０は、図４に示すように、射出装置８０のノズル８５を閉塞するノズルシャット機構９０を有している。ノズルシャット機構９０は、スプルーブッシュ４７によって形成されるスプルー４８内に突出する遮断部材としてのノズルシャットピン９１を有している。このノズルシャットピン９１は、接続片９２を介して油圧シリンダ９３のピストンロッド９４に接続されており、油圧シリンダ９３は、シリンダ取付板９５によって型取付部材１５に固定されている。これにより、スプルーブッシュ４７にノズル８５が圧接した状態において、油圧シリンダ９３を駆動させると、ノズルシャットピン９１がスプルー４８内に突出してノズル８５を閉塞し、原料樹脂の逆流を阻止するようになっている。

［射出装置］
図５は、図１に示す射出成形装置が備える射出装置８０の概略を示す説明図である。図５に示す射出装置８０は、先端部にノズル８５が形成された加熱シリンダ８２を有している。この加熱シリンダ８２の内部には、軸８８の周面に沿って螺旋状に形成された羽根部８７を有するスクリュー８６が配設されており、スクリュー駆動部８４によって、スクリュー８６の回転及び進退移動が制御できるようになっている。

また、加熱シリンダ８２の基端側には、ペレット状の原料樹脂を加熱シリンダ８２内に投入するためのホッパー８１が接続されている。ホッパー８１から加熱シリンダ８２内に投入された原料樹脂は、加熱シリンダ８２内で回転するスクリュー８６によってせん断、粉砕されつつ、せん断熱と加熱シリンダ８２が備えるヒーターからの加熱によって溶融、混練されながら、スクリュー８６の先端とノズル８５との間に形成されるシリンダ前室８３に送られて計量され、その後、射出成形に適した粘度に調整された所定量の原料樹脂がノズル８５から射出される。

加熱シリンダ８２が備えるヒーターとして、加熱シリンダ８２の先端部に形成されたノズル８５には、ノズルヒーターＨ_ｎが取り付けられている。一方、加熱シリンダ８２の胴体部には、その先端側から基端側に向かって順に、ヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４が隣接して取り付けられている。これらのヒーターＨ_ｎ，Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４としては、一般にバンドヒーターと称される抵抗加熱ヒーターなどを用いることができる。
なお、図２には、ヒーターＨ_ｎ，Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４によって加熱される範囲を示しており、ヒーターそのものの図示は省略している。

加熱シリンダ８２の胴体部に取り付けられているヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４のうち、ヒーターＨ_４は、ホッパー８１から原料樹脂が投入される部位を加熱するように取り付けられている。そして、ヒーターＨ_４に隣接して取り付けられたヒーターＨ_３は、加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階にある原料樹脂を加熱し、ヒーターＨ_３に隣接して取り付けられたヒーターＨ_２は、加熱シリンダ８２の中間領域を移動する原料樹脂を加熱し、ヒーターＨ_２に隣接して取り付けられたヒーターＨ_１は、シリンダ前室８３に蓄積される原料樹脂を加熱する。

これらのヒーターＨ_ｎ，Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４は、加熱シリンダ８２内を移動する原料樹脂に対し、その移動途中の部位ごとに好適な加熱ができるように独立して温度制御されるようになっているが、その具体的な温度制御については後述する。

［プラスチックレンズの製造方法］
以上のような射出成形装置を用いてプラスチックレンズを成形するには、まず、トグルリンク機構６５を駆動して、クロスヘッド７３を前進させ、これによって、成形型５０の型閉じを行う。このとき、パーティングラインＰＬで可動型１と固定型２とが密着した後もさらにクロスヘッド７３を前進させて、可動型１の型本体４と型取付部材１６との間に形成される隙間Ｓの間隔を適宜調整することにより、可動型１と固定型２との間に形成されるキャビティ３の容積が、成形しようとするプラスチックレンズの容積に、圧縮代の分だけ拡大された容積となるようにする。

次に、加熱シリンダの先端部に形成されたノズル８５から溶融状態にある原料樹脂を射出して、スプルー４８、ランナ４９及びゲートＧを経てキャビティ３内に充填する。
このとき、ホッパー８１から投入されたペレット状の原料樹脂は、加熱シリンダ８２内で回転するスクリューによって、せん断、粉砕されつつ、せん断熱と加熱シリンダ８２が備えるヒーターからの加熱によって溶融、混練されながら、スクリュー１６の先端とノズル８５との間に形成されるシリンダ前室８３に送られていき、その後、射出成形に適した粘度に調整された所定量の原料樹脂がノズル８５から射出されるのは前述した通りである。
なお、原料樹脂としては、この種のプラスチックレンズの成形に一般に使用されるポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。

このようにして溶融状態にある原料樹脂を加熱シリンダ８２の先端部に形成されたノズル８５から射出するにあたり、加熱シリンダ８２の胴体部に取り付けられたヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４のうち、ホッパー８１から原料樹脂が投入される部位を加熱するヒーターＨ_４は、原料樹脂が溶融しない程度の温度に設定しておくものとする。
加熱シリンダ８２内に投入された段階で原料樹脂が急速に加熱されて溶融すると、原料樹脂に付着した水分や、原料樹脂に吸着された気体が離脱して、溶融した原料樹脂中に気泡が発生してしまうおそれがあるためである。
ヒーターＨ_４の設定温度は、通常、５０〜８０℃とすることができる。

また、前述したように、加熱シリンダ８２内を移動する原料樹脂に対して、その移動途中の部位ごとに好適な加熱ができるように、ヒーターＨ_ｎ，Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４を独立して温度制御するが、具体的には、射出装置８０が備えるホッパー８１から原料樹脂が投入される部位を加熱するヒーターＨ_４に隣接して取り付けられて、加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階にある原料樹脂を加熱するヒーターＨ_３の加熱温度が最も高い温度となり、かつ、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御する。

このようにすることで、加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階にある原料樹脂を速やかに溶融させて、周囲にある未溶融の微粒子成分を容易に湿潤し、当該微粒子成分の溶融を効果的に促進することができる。その結果、射出成形法によってプラスチックレンズを製造するに際し、成形されたプラスチックレンズへの異物混入の原因となる微粒子成分が原料樹脂中に含まれていても、当該微粒生成分の溶融を促進することによって、ノズル８５から射出される原料樹脂中に未溶融の微粒子成分が混在するのを抑止して、成形されたプラスチックレンズに当該微粒子成分に起因する異物の混入を抑制することが可能になる。

また、溶融された原料樹脂は、高温にあるほど流動性が向上し、低温になると粘度が増して流動性が低下することから、既に溶融した状態にある原料樹脂がノズル８５に向かって熱シリンダ８２内を移動するに際して高温状態から低温状態に移行すると、未溶融の微粒子成分は流動性の高い後方の高温領域に分配されやすくなる。これにより、高温領域に分配された未溶融の微粒子成分の溶融が促進されて、原料樹脂の溶融状態を良好ならしめるとともに、ノズル８５には未溶融の微粒子成分の混入が抑制された原料樹脂が流れ込み、ノズル８５から射出される原料樹脂中に未溶融の微粒子成分が混在するのが抑止されて、成形されたプラスチックレンズに当該微粒子成分に起因する異物の混入を抑制することが可能になると考えられる。

このため、本実施形態では、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度を最も低い温度とすることで、原料樹脂がノズル８５に到達するまでの間に、未溶融の微粒子成分が流動性の高い後方の高温領域に分配されるようにし、これによって、ノズル８５から射出される原料樹脂中に未溶融の微粒子成分が混在するのを抑止しているが、このような未溶融の微粒子成分の高温領域への分配がより確実になされるようにするためには、最も高い加熱温度とされたヒーターＨ_３とノズルヒーターＨ_ｎとの間に位置するヒーターＨ_１，Ｈ_２の加熱温度が、ノズル８５に近づくにつれて徐々に低下するように温度制御するのが好ましい。

また、加熱シリンダ８２内の温度を一律に高温に保つのではなく、加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階にある原料樹脂を高い温度で加熱して、ノズル８５側に向かって加熱温度を徐々に低下させるようにすることで、溶融状態にある原料樹脂が必要以上に加熱されてしまわないようにすることができる。その結果、原料樹脂そのものを過剰な加熱によって劣化させるなどの不具合を生じることなく、変色が抑制された良好なプラスチックレンズを製造することができる。

なお、以上のようにしてヒーターＨ_ｎ，Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４を温度制御するにあたり、ヒーターＨ_４の設定温度は前述した通りであるが、ヒーターＨ_３の設定温度は２９０〜３１０℃、ヒーターＨ_２の設定温度は２８０〜２９０℃、ヒーターＨ_１の設定温度は２７０〜２８５℃とすることができる。また、加熱シリンダ８２の先端部にあるノズル８５に取り付けられたノズルヒーターＨ_ｎの設定温度は、２７０〜２８５℃とすることができる。

また、スクリュー８６の回転によって送られてきた原料樹脂は、スクリュー８６の先端とノズル８５との間に形成されるシリンダ前室８３に蓄積され、ここで計量された所定量の原料樹脂がノズル８５から射出される。シリンダ前室８３は、初期においては明確な容積が形成されておらず、シリンダ前室８３に送られてきた原料樹脂が徐々に蓄積されていくともに、スクリュー８６が後退することにより、その容積が拡大し、予め定められた量の原料樹脂がシリンダ前室８３に蓄積されると、スクリュー８６が前進して所定量の原料樹脂がノズル８５から射出されるようにする。

このとき、ノズル８５から射出される原料樹脂の容量は、シリンダ前室８３に蓄積された原料樹脂の容量の８０％以下とするのが好ましい。シリンダ前室８３に原料樹脂が蓄積されていくに際し、溶融状態の良好な原料樹脂は流動性に優れるため、スクリュー８６からの背圧によりノズル８５側への移動が促進され、シリンダ前室８３のノズル８５側には溶融状態の良好な原料樹脂が集まりやすく、微粒子成分などが混在する溶融状態が良好とはいえない原料樹脂は、シリンダ前室８３の後方に留まる傾向にある。このため、シリンダ前室８３に蓄積された原料樹脂の全量を射出することなく、その８０％以下とすることで、成形されたプラスチックレンズへの異物の混入をより効果的に抑制することができる。

また、スクリュー８６は、スクリュー駆動部８４によって作動条件が制御されるが、加熱シリンダ８２内で溶融、混練される原料樹脂に対する背圧が８０〜１５０ｋｇ/ｃｍ^２となるように、スクリュー８６を制御するのが好ましい。スクリュー８６からの背圧は、原料樹脂に加わるせん断力に影響し、原料樹脂は、せん断力が大きく加わることで溶融が促進され、せん断により発生した微粒子成分も、既に溶融している原料樹脂により湿潤が促進されて異物として残りにくくなる。

また、スクリュウ８６の回転数は３０〜５０ｒｐｍであるのが好ましい。スクリュー８６の回転数を多くすることにより、加熱シリンダ８２内における原料樹脂の溶融、混練が速やかに進行し、未溶融の微粒子成分についても、既に溶解した状態となって原料樹脂中と混練されて、その溶融が促進されるようにすることができる。

また、加熱シリンダ８２としては、加熱シリンダ８２の内径Ｄに対する長さＬの比がＬ／Ｄ≧２０となるものを使用するのが好ましい。加熱シリンダ８２の内径Ｄに対して長Ｌさが短いと、加熱シリンダ８２内を進行する原料樹脂の溶融が不足する状態で、シリンダ前室８３に到達するおそれがある。上記比率を超える加熱シリンダ８２を使用することにより、シリンダ前室８３に蓄積される原料樹脂をより確実に良好な溶融状態とすることができる。

以上のようにして、加熱シリンダ８２の先端部に形成されたノズル８５から所定量の原料樹脂を射出するに際し、原料樹脂の射出充填が完了する直前に、クロスヘッド７３をさらに前進させる。そして、射出充填が完了した後には、直ちにノズルシャット機構９０によってスプルー４８内にノズルシャットピン９１を突出させてノズル８５を閉塞する。これにより、原料樹脂は、圧縮加圧された状態で成形型５０内に封じ込められる。

このようにすることで、キャビティ３内に射出充填された原料樹脂が圧縮されて、その流動性が低下し、キャビティ３内での原料樹脂の対流が生じないようにすることができる。このため、成形されたプラスチックレンズの表面に異物が露出しにくくなり、表面に異物が露出しないことで、たとえ異物が混入しても、外側から視認されにくくなる。
また、ズルシャットピン９１を突出させてノズル８５を閉塞することにより、原料樹脂をキャビティ３内に射出充填した後において、ノズル８５とキャビティ３との連通が遮断されるので、シリンダ前室８３内に異物が残留していたとしても、これがキャビティ３内に入り込まないようにすることができる。

その後、圧縮加圧された状態のまま成形型５０内に封じ込められた原料樹脂を冷却すると、キャビティ３に射出充填された原料樹脂は、加圧圧縮された状態で冷却が進行していくにつれ、固化、収縮していき、所定の容積のプラスチックレンズが成形される。そして、トグルリンク機構６５のクロスヘッド７３を後退させて成形型５０の型開きを行うが、この型開きに際して、エジェクトロッド３４，３８を前進させて、成形されたプラスチックレンズの取り出しを行う。

以下、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

［実施例１］
ペレット状のポリカーボネート樹脂（帝人株式会社製：商品名パンライト）を原料樹脂として使用し、前述した射出成形装置によりプラスチックレンズを成形した。本実施例において成形したプラスチックレンズは、凸面側ベースカーブ；７００ＢＣ、凹面側曲率：Ｒ６９、レンズ中心厚さ１２．５ｍｍ、レンズ外周厚さ１３．５ｍｍとした。

また、加熱シリンダ８２の胴体部に取り付けたヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４と、ノズル８５に取り付けたノズルヒーターＨ_ｎを温度制御するにあたり、ヒーターＨ_４を８０℃、ヒーターＨ_３を２９０℃、ヒーターＨ_２を２８５℃、ヒーターＨ_１を２８０℃、ノズルヒーターＨ_ｎを２８０℃に設定した。
また、加熱シリンダ８２は、内径４０ｍｍ、長さ８００ｍｍ（長さ/径＝２０．０）、圧縮比が２．０のものを使用し、スクリュー８６の駆動条件は、回転数を５０ｒｐｍとし、背圧を１５０ｋｇ/ｃｍ^２とした
また、ノズル８５から射出される原料樹脂は、シリンダ前室８３に蓄積された原料樹脂の８０％となるようにした。

プラスチックレンズの成形数は１０００以上とし、その中で原料樹脂に由来する微粒子成分による異物が発生する割合を算出した。異物の検出は、光源からの光をプラスチックレンズに透過させてスクリーンに投影する拡大投影法にて行い、微粒子成分に起因する形状で、かつ、２０μm以上の直径に相当する大きさのものを異物と認定した。その結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１と同様の原料樹脂を使用し、前述した射出成形装置によりプラスチックレンズを成形した。本実施例において成形したプラスチックレンズは、凸面側ベースカーブ；７００ＢＣ、凹面側曲率：Ｒ６９、レンズ中心厚さ１０ｍｍ、レンズ外周厚さ８．８ｍｍとした。

また、加熱シリンダ８２の胴体部に取り付けたヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４と、ノズル８５に取り付けたノズルヒーターＨ_ｎを温度制御するにあたり、ヒーターＨ_４を８０℃、ヒーターＨ_３を２７０℃、ヒーターＨ_２を２７０℃、ヒーターＨ_１を２７５℃、ノズルヒーターＨ_ｎを２７５℃に設定した。
また、加熱シリンダ８２は、内径３６ｍｍ、長さ７２０ｍｍ（長さ/径＝２０．０）、圧縮比が２．０のものを使用し、スクリュー８６の駆動条件は、回転数を３０ｒｐｍとし、背圧を１００ｋｇ/ｃｍ^２とした
また、ノズル８５から射出される原料樹脂は、シリンダ前室８３に蓄積された原料樹脂の９０％となるようにした。

実施例１と同様にして、成形されたプラスチックレンズに原料樹脂に由来する微粒子成分による異物が発生する割合を算出した。その結果を表１に併せて示す。

［比較例２］
実施例１と同様の原料樹脂を使用し、前述した射出成形装置によりプラスチックレンズを成形した。本実施例において成形したプラスチックレンズは、凸面側ベースカーブ；７００ＢＣ、凹面側曲率：Ｒ６９、レンズ中心厚さ１０ｍｍ、レンズ外周厚さ８．８ｍｍとした。

また、加熱シリンダ８２の胴体部に取り付けたヒーターＨ_１，Ｈ_２，Ｈ_３，Ｈ_４と、ノズル８５に取り付けたノズルヒーターＨ_ｎを温度制御するにあたり、ヒーターＨ_４を８０℃、ヒーターＨ_３を２９０℃、ヒーターＨ_２を２９０℃、ヒーターＨ_１を２９５℃、ノズルヒーターＨ_ｎを２９５℃に設定した。
また、加熱シリンダ８２は、内径４０ｍｍ、長さ８００ｍｍ（長さ/径＝２０．０）、圧縮比が２．０のものを使用し、スクリュー８６の駆動条件は、回転数を３０ｒｐｍとし、背圧を１００ｋｇ/ｃｍ^２とした
また、ノズル８５から射出される原料樹脂は、シリンダ前室８３に蓄積された原料樹脂の８０％となるようにした。

実施例１と同様にして、成形されたプラスチックレンズに原料樹脂に由来する微粒子成分による異物が発生する割合を算出した。その結果を表１に併せて示す。

以上の結果から、加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階にある原料樹脂を加熱するヒーターＨ_３の加熱温度が最も高い温度となり、かつ、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御した実施例１において、微粒子成分に起因する異物の発生が抑制されることが確認できた。
実施例１においては、ヒーターＨ_３の加熱温度を最も高い温度とすることで、原料樹脂が加熱シリンダ８２内を移動する初期の段階で微粒子成分の溶融が促進されることに加え、加熱シリンダ８２内を移動する原料樹脂中に未溶融の微粒子成分が残っていても、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度を最も低い温度とすることで、原料樹脂がノズル８５に到達するまでの間に、未溶融の微粒子成分が流動性の高い後方の高温領域に分配され、これによって、ノズル８５から射出される原料樹脂中に未溶融の微粒子成分が混在するのを抑止できたと考えられる。

一方、比較例１及び比較例２においては、微粒子成分に起因する異物の検出が多く見られた。

比較例１においては、加熱シリンダ８２全体の加熱温度が２８０℃未満であったため、原料樹脂の溶融が遅れてしまい、その結果、微粒子成分の溶融が進行せず、原料樹脂中に混在する未溶融の微粒子成分の割合が増加してしまい、さらに、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度が最も高い温度に設定されていることから、原料樹脂がノズル８５に到達するまでの間に、原料樹脂中に含まれる未溶融の微粒子成分を分離できなかったと考えられる。

また、比較例２においては、加熱シリンダ８２全体の加熱温度が２９０℃以上であったため、微粒子成分の溶融は進行したものと思われる。したがって、異物が検出された割合は、比較例１よりも少ない。しかしながら、比較例１と同様に、ノズルヒーターＨ_ｎの加熱温度が最も高い温度に設定されていることから、原料樹脂がノズル８５に到達するまでの間に、原料樹脂中に含まれる未溶融の微粒子成分を分離できなかったと考えられる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

本発明は、異物の混入が抑制された良好なプラスチックレンズを成形する技術として利用できる。

３ キャビティ
５０ 成形型
８０ 射出装置
８１ ホッパー
８２ 加熱シリンダ
８３ シリンダ前室
８５ ノズル
８６ スクリュー

Claims (5)

1. 射出装置が備える加熱シリンダに原料樹脂を投入する工程と、
   前記原料樹脂を前記加熱シリンダ内で溶融、混練しながらシリンダ前室に送る工程と、
   溶融した前記原料樹脂を前記加熱シリンダの先端部に形成されたノズルから射出して、成形型のキャビティ内に充填する工程とを有するプラスチックレンズの製造方法であって、
   前記加熱シリンダに、前記ノズルを加熱するノズルヒーターと、前記加熱シリンダの胴体部を加熱する複数のヒーターとを、それぞれ独立して温度制御できるように取り付けて、
   前記加熱シリンダの基端側に接続されたホッパーから前記原料樹脂が投入される部位を加熱するヒーターに隣接して取り付けられて、前記加熱シリンダ内を移動する初期の段階にある前記原料樹脂を加熱するヒーターの加熱温度が最も高い温度となり、かつ、前記ノズルヒーターの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
2. 最も高い加熱温度とされたヒーターと前記ノズルヒーターとの間に位置するヒーターの加熱温度が、前記ノズルに近づくにつれて徐々に低下するように温度制御する請求項１に記載のプラスチックレンズの製造方法。
3. 前記加熱シリンダ内で溶融、混練される前記原料樹脂に対する背圧が８０〜１５０ｋｇ/ｃｍ^２となるように、前記加熱シリンダ内に配設されたスクリューを制御する請求項１又は２のいずれか一項に記載のプラスチックレンズの製造方法。
4. 前記加熱シリンダの先端部に形成されたノズルから射出される前記原料樹脂の容量を、前記シリンダ前室に蓄積された前記原料樹脂の容量の８０％以下とした請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチックレンズの製造方法。
5. 投入された原料樹脂を溶融、混練して、先端部に形成されたノズルから射出する加熱シリンダを有する射出装置を備えた射出成形装置であって、
   前記加熱シリンダには、前記ノズルを加熱するノズルヒーターと、前記加熱シリンダの胴体部を加熱する複数のヒーターとが、それぞれ独立して温度制御できるように取り付けられており、
   前記加熱シリンダの基端側に接続されたホッパーから前記原料樹脂が投入される部位を加熱するヒーターに隣接して取り付けられて、前記加熱シリンダ内を移動する初期の段階にある前記原料樹脂を加熱するヒーターの加熱温度が最も高い温度となり、かつ、前記ノズルヒーターの加熱温度が最も低い温度となるように温度制御されていることを特徴とする射出成形装置。