JP2023519485A - ウェハ熱成形のための延伸ポリマーを用いてウェハを作製し、且つ前記ウェハを含む眼鏡レンズを射出成形する方法 - Google Patents

Abstract

眼鏡用積層レンズを形成する方法は、熱可塑性エラストマー層（１２０）の第１の側に第１の延伸ポリマー層（１１５）を付着させ、且つ熱可塑性エラストマー層（１２０）の第２の側に第２のポリマー層（１２５）を付着させることにより、平面積層体（１００）を形成するステップであって、第１の延伸ポリマー層（１１５）は、２５０ｐｍを上回る厚さを有し、第２のポリマー層（１２５）は、２５０ｐｍを上回る厚さを有し、及び熱可塑性エラストマー層（１２０）は、１５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する、ステップと、平面積層体（１００）を、成形前湾曲部を有する湾曲積層体（１０５）に熱成形するステップと、湾曲積層体（１０５）を金型（１４５ａ）内に配置するステップと、所定の温度及び所定の圧力に設定された金型（１４５ａ、１４５ｂ）を介して、ポリマー溶融物（１４０）を用いて湾曲積層体（１０５）を湾曲レンズに成形するステップとを含み、ポリマー溶融物（１４０）の温度は、第１の延伸ポリマー層（１１５）の延伸温度を上回る。

Description

本開示は、レンズ製造中、熱可塑性エラストマーをベースとする光学機能性膜層の流出によって生じる射出成形金型空洞の汚染を防止するために使用される積層体に関する。

ここに述べる背景技術の説明は、本開示の文脈を一般的に示すことを目的とする。現時点で指名された本発明者らの業績であって、背景技術セクションに記述される範囲における業績及び出願時点で他に先行技術として適格でない可能性がある記述の態様は、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認められない。

機能性光学膜及び／又は積層体は、調光、偏光子又は他の機能性用途のレンズに整形（形成）及びオーバーモールドすることができる。これは、積層構造を製造し、積層体を湾曲ウェハに形成し、射出成形して、健康又は光管理のためのレンズを形成する方法を含む。

ポリマー、例えばポリカーボネート又はポリアミドの射出成形を用いて処方又は非矯正眼鏡レンズを製造することができる。このポリマー射出成形方法は、結果適に得られるレンズの全体的な機能性を変化させる所定の材料の機能膜を中心に有する薄い多層積層構造のオーバーモールドに拡張され得る。例えば、矯正又は非矯正偏光サングラスレンズの製造方法は、中心機能膜として調光及び／又は偏光染料が含浸された層を含む多層積層体を利用することができる。

積層ウェハの構築において、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）をベースとする材料を用いることには、特定の利点（例えば、軟質ポリマー部分、延性、添加物との化学的適合性等）があるが、これらの利点は、最終製品であるレンズの製造を阻害する要因になり得る。レンズ基板の前（凸）屈折面において、ＴＰＥをベースとする積層ウェハを射出成形する間、金型内の高い温度及び圧力により、軟化したＴＰＥ材料が圧搾されてウェハの無障壁の端縁から外部に流出して、挿入部及び金型空洞を含む金型を汚染する恐れがある。この流出（溢れ出し、滲み出し）は、温度が上昇して圧力が印加されたウェハ表面で中心膜層の可塑／粘性流に関係する。従って、射出成形により金型を汚染することなくレンズを製造する方法が必要とされている。

本開示は、眼鏡用積層レンズを形成する方法であって、熱可塑性エラストマー層の第１の側に第１の延伸ポリマー層を付着させ、且つ熱可塑性エラストマー層の第２の側に第２のポリマー層を付着させることにより、平面積層体を形成するステップであって、第１の延伸ポリマー層は、２５０μｍを上回る厚さを有し、第２のポリマー層は、２５０μｍを上回る厚さを有し、及び熱可塑性エラストマー層は、１５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する、ステップと、平面積層体を、成形前湾曲部を有する湾曲積層体に熱成形するステップと、湾曲積層体を金型内に配置するステップと、所定の温度及び所定の圧力に設定された金型を介して、ポリマー溶融物を用いて湾曲積層体を湾曲レンズに成形するステップとを含み、ポリマー溶融物の温度は、第１の延伸ポリマー層の延伸温度を上回る、方法に関する。

本開示は、追加的に、眼鏡レンズ積層体であって、２５０μｍを上回る厚さを有する第１の延伸ポリマー層と、２５０μｍを上回る厚さを有する第２のポリマー層と、１５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する熱可塑性エラストマー層であって、第１の延伸ポリマー層と第２のポリマー層との間に配置され、熱可塑性エラストマーの第１の側で第１の延伸ポリマー層に結合され、且つ熱可塑性エラストマー層の第２の側で第２のポリマー層に結合される、熱可塑性エラストマー層とを含む眼鏡レンズ積層体に関する。

この要約セクションは、本開示又は本発明の請求項のあらゆる実施形態及び／又は漸進的に新規な態様を指定するわけではないことに留意されたい。むしろ、本概要は、異なる実施形態に関する事前の議論及び対応する新規な点を提示するに過ぎない。本発明及び実施形態の追加的な詳細及び／又は可能な発展形態については、以下に詳述するような本開示の詳細な説明セクション及び対応する図を参照されたい。

複数の例として提案する本開示の各種の実施形態について、同様の要素を同様の参照符号で示す以下の図を参照して詳細に述べる。

本開示の一実施形態による平面積層ウェハの概略図である。 本開示の一実施形態による熱成形積層ウェハの概略図である。 本開示の一実施形態による凹金型挿入部の概略図である。 本開示の一実施形態による成形装置の概略図である。 本開示の一実施形態による、平面積層ウェハ内の層の概略図である。 本開示の一実施形態による、非対称な延伸ポリマー構造を含む平面積層ウェハ内の層の概略図である。 本開示の一実施形態による、対称な延伸ポリマー構造を含む平面積層ウェハ内の層の概略図である。 本開示の一実施形態による、第１の層に延伸ポリマーを用いた熱成形積層ウェハの概略図である。 本開示の一実施形態による、第１の層及び第２の層の両方に延伸ポリマーを用いた熱成形積層ウェハの概略図である。 本開示の一実施形態による、一軸収縮前後の平面積層ウェハの概略上面図である。 本開示の一実施形態による、二軸収縮前後の平面積層ウェハの概略上面図である。 本開示の一実施形態による、眼鏡レンズを製造する方法のフローチャートである。

以下の開示は、提案する主題の異なる特徴を実装するための多くの異なる実施形態又は例を提供する。本開示を分かりやすくするために、要素及び配置の具体例について以下に述べる。これらは、当然のことながら、例に過ぎず、本発明を限定することを意図しない。例えば、以下の記述において、第１の特徴を第２の特徴に被せるか又は載せるように形成することは、第１及び第２の特徴を直接接触させて形成する実施形態を含み得、第１及び第２の特徴が直接接触することができないように第１及び第２の特徴間に追加的な特徴が形成され得る実施形態も含み得る。また、本開示は、各種の例で参照番号及び／又は文字を繰り返す場合がある。この繰り返しは、簡潔さ及び明確さを目的とし、議論する各種の実施形態及び／又は構成間の関係ついてそれ自体言及するものではない。更に、空間的に相対的な用語、例えば「最上部」、「最下部」、「下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上側」等は、図示するように、ある要素又は特徴と別の要素又は特徴との関係の記述を容易にするために本明細書で用いる場合がある。空間的に相対的な用語は、図に示す向きに加えて、使用又は動作中の装置の異なる向きも包含することを意図する。装置は、異なる向きに置かれ得（９０度又は他の向きに回転され得）、従って本明細書で用いる空間的に相対的な記述子も同様に解釈することができる。

本明細書に記述する異なるステップの議論の順序は、明確さを目的として示される。一般に、これらのステップは、任意の適当な順序で実行することができる。また、本明細書における異なる特徴、技術、構成等の各々について本開示の異なる箇所で議論する場合があるが、各々の概念が互いに独立して又は互いに組み合わせて実行できることを意図する。従って、本開示は、多くの異なる方法で実装して確認することができる。

ダイカットツールを用いて、平面積層シートからウェハを円形又は楕円形の円盤に切断することができる。これらの平面積層ウェハは、次いで、球形ドーム形状に熱成形される。平面積層ウェハの直径は、所望のレンズ直径（例えば、７０ｍｍ、７６ｍｍ、８０ｍｍ等）、熱成形ウェハの基部湾曲（例えば、０．２５、１．７５、３．００、４．００、４．５０、５．５０、６．００、６．５０、７．２５、８．００Ｄ等）及び金型挿入部のベースカーブ（例えば、１．７５、２．２５、３．２５、４．２５、５．５０、６．５０、７．５０、８．５０Ｄ等）の少なくとも１つ以上を考慮することにより決定される。金型挿入部のベースカーブは、レンズの凸屈折面と同じベースカーブであり得る。

熱可塑性エラストマーは、機能性中心層に主マトリクスとして用いられる場合、多くの有益な特性を示す。軟質ポリマーセグメントは、柔軟性及び加法的整合性を示すのに対して、より硬いセグメントは、捩じり剛性及び曲げ剛性を示す。しかし、熱可塑性エラストマー（例えば、脂肪族熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルブロックアミドポリウレタン等）は、典型的な熱成形及び金型成形動作下で変形及び流動して、溢れ出し及び滲み出しを生じ得るポリマーのクラスである。

本明細書に開示する方法は、少なくとも、任意のウェハ加工ステップの実行中、外側の透明ポリマー薄膜層、例えば透明ポリカーボネート膜層間からの光学的機能性熱可塑性エラストメリック（ＴＰＥ）材料の流出に伴う課題に対処する。射出成形の高温及び高圧条件下では、この内側層は、軟化して積層ウェハから半径方向に流出して、金型空洞を汚染する。一軸方向（ＭＯ）又は二軸方向（ＢＯ）延伸ポリマー膜、例えば、延伸ポリカーボネート膜を積層ウェハの最終的な凹面に取り込むことにより、延伸膜の直径が熱成形及び／又は射出オーバーモールド中に（熱に起因して）収縮し得るため、膜の端縁がレンズの端縁から後退する（離れる）一方、より低温のポリマー膜、例えばポリカーボネート膜を凸面側又は元の直径の近くに残す。これにより、積層体の端縁から溢れ出すか又は滲み出て、金型空洞、凹金型挿入部と中空壁との中間領域及び挿入面を汚染し得るＴＰＥの量を減少させることができる。特に、ＴＰＥ光学膜の凸及び凹側の延伸透明ポリマー膜、例えば延伸透明ポリカーボネート膜を用いて、平面積層体、湾曲ウェハ及び光学的機能性（例えば、調光）レンズ（処方又は非矯正）を製造することができる。

図１Ａは、本開示の一実施形態による平面積層ウェハ１００の概略図である。図１Ａは、切断、熱成形及び成形に関わる各種の要素の直径及びベースカーブを示す。一実施形態において、円形の平面ウェハの直径ｄ_ｆｗは、熱成形後の平面積層ウェハ１００の弧長と同じ長さである。

図１Ｂは、本開示の一実施形態による熱成形積層ウェハ１０５の概略図である。一実施形態において、熱成形積層ウェハ１０５のコード長ｄ_ＴＦは、レンズの直径とほぼ同じ直径であり得る。

図１Ｃは、本開示の一実施形態による凹金型挿入部１３０の概略図である。一実施形態において、レンズの直径は、例えば、凹金型挿入部１３０の直径ｄ_{Ｉｎｓｅｒｔ}により決定することができる。従って、弦長（ｄ_ＴＦ）及び凹金型挿入部１３０の直径（ｄ_{Ｉｎｓｅｒｔ}）の両方の直径は、平面積層ウェハ１００の直径（ｄ_ｆｗ）より小さくてよい。凹金型挿入部１３０の弧長は、平面積層ウェハ１００及び凹金型挿入部１３０のベースカーブの差違に起因して、熱成形積層ウェハ１０５の弧長以上である。

図１Ｄは、本開示の一実施形態による成形装置の概略図である。一実施形態において、成形装置は、第１の金型側面１４５ａ、第２の金型側面１４５ｂ、凹金型挿入部１３０及び凸金型挿入部１３５を含み得る。第１の金型側面１４５ａ及び第２の金型側面１４５ｂは、それぞれ空洞部分を含み得、その内部に凹金型挿入部１３０及び凸金型挿入部１３５を着脱可能に配置することができる。図１Ｄに示すように、凹金型挿入部１３０を含む第１の金型側面１４５ａは、凸金型挿入部１３５を含む第２の金型側面１４５ｂと結合するように構成することができる。凹金型挿入部１３０及び凸金型挿入部１３５は、結合されると、第１及び第２の金型側面１４５ａ、１４５ｂの結合により形成される中空ラインに接続された空洞を形成することができる。ラインは、例えば、ネジ送り又は類似の装置を介してポリマーを受け入れるように構成することができる。空洞は、熱成形積層ウェハ１０５を受け入れるように構成することができる。凹金型挿入部１３０の湾曲部及び凸金型挿入部１３５の湾曲部は、結果的に生じるレンズのレンズ度数を決定することができる。半仕上げレンズに対して、レンズの凸面側に沿って湾曲部が固定され、レンズの凹面側は、成形後、例えば研削及び研磨を介して修正することができる。ポリマーを受け入れる複数のラインを接続できるため、射出源からのポリマーの射出は、複数の成形装置を一回の射出で満たすことができ、複数のレンズを並行して製造することができることに留意されたい。

成形装置への配置前に、平面積層ウェハ１００は、例えば、熱成形機械を介して熱成形積層ウェハ１０５の球形ドーム形状に熱成形することができる。熱成形の実行中、平面積層ウェハ１００を、加熱された熱成形挿入部に配置し、真空力を印加して平面積層ウェハ１００を熱成形挿入部に固定することができる。印加される熱の温度及び印加される真空力を調整することにより、平面積層ウェハ１００を熱成形挿入部の湾曲形状に形成して、熱成形積層ウェハ１０５を製造することができる。

一実施形態において、平面積層ウェハ１００は、第１の層１１５、中心層１２０及び第２の層１２５を含み得る。図１Ｄに示すように、平面積層ウェハ１００を熱成形することにより、第１の層１１５が凹面側にあり、及び第２の層１２５が凸面側にある湾曲構造を製造することができる。

一実施形態において、熱成形積層ウェハ１０５は、凹金型挿入部１３０に隣接して成形装置内に配置することができ、熱成形積層ウェハ１０５の凸側面（すなわち第２の層１２５）は、凹金型挿入部１３０に隣接する。熱成形積層ウェハ１０５が凹金型挿入部１３０に当接し、熱成形積層ウェハ１０５の端縁が凹金型挿入部１３０の端縁まで突出（ｄ_ＴＦ＝ｄ_{Ｉｎｓｅｒｔ}）して、熱成形積層ウェハ１０５を金型空洞内に固定する。熱成形積層ウェハ１０５のベースカーブが凹金型挿入部１３０のベースカーブより小さい場合、直径がより小さい平面積層ウェハ１００を用いて一定のコード長（又はレンズ直径）を維持することができ、すなわち全ての熱成形積層ウェハ１０５のベースカーブのコード長が好適には凹金型挿入部１３０の直径と等しくなって、装填動作中に熱成形積層ウェハ１０５が空洞から脱落することを防止する。これは、特に、真空を用いるとき、熱成形積層ウェハ１０５と凹金型挿入部１３０との間を密閉する必要がある場合に関連する。

平面積層ウェハ１００の外周は、熱成形積層ウェハ１０５の外周よりもｄ_ｆｗ／ｄ_ＴＦの比率だけ大きくなり得ることにも留意されたい。所定の比率を上回ると、端縁変形が生じ、平面積層ウェハ１００の端縁に余分な長さは、熱成形積層ウェハ１０５の端縁での圧縮、面外変形、座屈又はしわ形成により収容できる。

平面積層ウェハ１００は、中程度（４．００Ｄ、曲率半径のジオプタ）～高い（８．５０Ｄ）ベースカーブに熱成形することができ、平面積層ウェハ１００の直径ｄ_ｆｗは、熱成形積層ウェハ１０５の直径ｄ_ＴＦよりはるかに大きい。積層構造体（例えば、平面積層ウェハ１００）に失敗せずに問題なく張力及び圧縮を加える能力は、積層体の組成の機械的特性に実質的に基づく。捩じり剛性、延性及び弾性等の機械的特性は、平面積層ウェハ１００の熱成形に重要な役割を果たす。より軟質であり且つ延性の高い材料（５０ミクロン超）を中心層１２０に用いることで欠陥の可能性が高まる。一般的に見られるウェハ欠陥は、任意の配置又はセンタリングタブで座屈及びしわの形成を含む。層の厚さの調整を介して平面積層ウェハ１００の捩じり剛性を高めることについて本明細書に記述する。熱が印加された状態で、漸進的に平面積層ウェハ１００の湾曲部を高める、例えばＩｔａｌｙ ｍａｃｈｉｎｅのＬＥＭＡのような公知の装置及び方法を用いて、平面積層ウェハ１００を熱成形できることが理解されるであろう。

図２Ａは、本開示の一実施形態による平面積層ウェハ１００の層の概略図である。当業者に公知の技術を用いて平面積層ウェハ１００を製造できることが理解されるであろう。一例において、粘着積層を用いることができ、第１の層１１５と第２の層１２５とが接着剤を用いて中心層１２０に結合されて、ニップローラーの対により互いに近接される。ニップローラーは、平面積層ウェハ１００の厚さを制御しながら接着剤を広げ易くし、且つ層を互いに圧搾するように構成することができる。第１の層１１５と第２の層１２５との間に高温溶融中心層１２０が挟まれる別の例では、押出積層を用いることができる。本例での厚さは、ニップローラーの間隙設定を介して調整することができる。別の例において、粘着コーティング積層を用いることができ、中心層１２０は、搬送膜上に溶液流延されて乾燥させることができる。この状態において、中心層１２０は、より粘着性でべたつくため、層を圧力密閉するように構成されたニップローラーの対を用いて、搬送膜から第１の層１１５及び第２の層１２５に転写できる。従って、上述のように、いくつかの例では、任意選択の接着剤を中心層１２０と外側の第１の層及び第２の層１１５、１２５との間に適用することができる。他の複数の例において、層を直接接着することができる。

中心層１２０は、光学的機能性熱可塑性エラストメリック樹脂であり得る。一実施形態において、中心層１２０は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）であり得る。別の例において、中心層１２０は、半結晶性ポリエーテルブロックポリアミド（ＰＥＢＡ）であり得る。特に、光学添加物（例えば、調光染料、色調染料、選択的波長の染料吸収体、電子調光染料等）を中心層１２０と混ぜ合わせて、光学機能性膜を製造することができる。第１の層１１５及び第２の層１２５は、例えば、ポリカーボネート、セルロースエステル（例えば、セルローストリアセテート）、アクリル、環状オレフィンコポリマー等であり得、光学的に透明であり、ヘイズが殆ど又は全くない。

熱可塑性エラストマーは、中心層１２０の主マトリクスとして用いられた場合、有益な特性を示すことができる。ブロックコポリマーは、柔軟性及び加法的整合性を示す軟質ポリマーセグメントを含み得るのに対して、より堅いセグメントは、曲げ剛性及び捩じり剛性を示す。しかし、ＴＰＥ（例えば、アモルファス熱可塑性ポリウレタン、半結晶性ポリエーテルブロックアミド等）は、典型的な熱成形及び金型成形動作下で変形及び流動して、溢れ出し及び滲み出しを生じ得るポリマーのクラスである。これは、成形装置、例えば空洞の壁並びに凹及び凸金型挿入部１３０、１３５の表面の汚染に至る恐れがある。これは、結果的に製造されたレンズの表面（レンズの凸面及び外端縁の両方）の汚染に至り、製造工程の下流に連鎖して他の機器、例えば湿式コーティングシステムを汚染する恐れがある。更に、ＴＰＥは、第１及び第２の金型側面１４５ａ、１４５ｂと、凹及び凸金型挿入部１３０、１３５との間の隙間容積を満たして、成形装置から凹及び凸金型挿入部１３０、１３５を除去し難くする恐れがある。

図２Ｂは、本開示の一実施形態による、非対称な延伸ポリマー構造を含む平面積層ウェハ１００内の層の概略図である。一実施形態において、平面積層ウェハ１００は、第１の層１１５、中心層１２０及び第２の層１２５を含み得、第１の層１１５は、延伸ポリマーである。例えば、第１の層１１５は、延伸ポリカーボネートであり、ポリカーボネートは、一軸又は二軸延伸することができる。第１の層１１５の厚さは、２５０μｍを上回り得る。例えば、第１の層１１５の厚さは、３００～８００μｍの範囲であり得る。第２の層１２５の厚さは、２５０μｍを上回り得る。例えば、第２の層１２５の厚さは、３００～８００μｍの範囲であり得る。中心層１２０の厚さは、例えば、１５～１５０μｍの範囲であり得る。平面積層ウェハ１００（及び熱成形積層ウェハ１０５）は、整列タブも含んで、整列タブ付近でレンズ端縁上を平面積層ウェハ１００が移動することを防止し、熱成形積層ウェハ１０５が凹金型挿入部１３０内に配置された際に中心に保つことができる。この構造を図３Ａで用いることができる。

延伸ポリマー、例えば延伸ポリカーボネートは、例えば、所定の延伸温度及び延伸率に設定された一連のローラーの上で延伸することにより製造することができる。所定の延伸温度は、例えば、ポリマー、例えばポリカーボネートのガラス転移温度以上であり得る。ローラー加熱は、ポリマー、例えばポリカーボネートが一連のローラーの下流に進んで膜の伸長を容易するために、ポリマー、例えばポリカーボネートの温度を上昇させるに従って段階的に強めることができる。一軸延伸ポリマー、例えば一軸延伸ポリカーボネートの場合、ローラーは、ポリマー、例えばポリカーボネートがローラー間を進む方向に沿ってポリマー、例えばポリカーボネートを延伸することができる。二軸延伸ポリマー、例えば二軸延伸ポリカーボネートの場合、一軸延伸ポリマー、例えば一軸延伸ポリカーボネートは、ポリマー、例えばポリカーボネートがローラー間を進む方向に直角な第２の方向に延伸することができる。この第２の横方向延伸は、例えば、ポリマー膜、例えばポリカーボネート膜の端縁に取り付けられて、第２の方向に引き離す一連の握持装置を介して実行することができる。この引っ張りは、膜の伸長を容易にするため、ポリマー、例えばポリカーボネートの温度を上昇させるために、所定の延伸温度に設定されたオーブン内で実行することができる。ポリマー、例えばポリカーボネートを所定の延伸温度で延伸し、その後、ポリマー、例えばポリカーボネートを冷却することにより、ポリマー、例えばポリカーボネートが再び所定の延伸温度に露出されて、延伸ポリマー、例えば延伸ポリカーボネートが逆向きに弛緩して収縮し得るようになるまで、ポリマー、例えばポリカーボネートは、延伸状態のままである。

図２Ｃは、本開示の一実施形態による、対称な延伸ポリマー構造を含む平面積層ウェハ１００の層の概略図である。一実施形態において、平面積層ウェハ１００は、第１の層１１５、中心層１２０及び第２の層１２５を含み得、第１の層１１５及び第２の層１２５は、延伸ポリマーである。例えば、第１の層１１５は、延伸ポリカーボネートである。第１の層１１５の厚さは、２５０μｍを上回り得る。例えば、第１の層１１５の厚さは、３００～８００μｍの範囲であり得る。第２の層１２５の厚さは、２５０μｍを上回り得る。例えば、第２の層１２５の厚さは、３００～８００μｍの範囲であり得る。第１の層１１５及び第２の層１２５の厚さは、ほぼ同じ、例えば５μｍの製造公差の範囲内であり得る。中心層１２０の厚さは、例えば、１５～１５０μｍの範囲であり得る。平面積層ウェハ１００（及び熱成形積層ウェハ１０５）は、再び整列タブを含み得る。この構造を図３Ｂで用いることができる。

上述のように、成形装置への配置前に、平面積層ウェハ１００は、例えば、熱成形機械を介して熱成形積層ウェハ１０５の球形ドーム形状に熱成形することができる。熱成形工程の実行中、平面積層ウェハ１００の非延伸ポリマーの第２の層１２５、例えば非延伸ポリカーボネートの第２の層１２５は、湾曲した先行表面（例えば、熱成形挿入部）に配置することができ、平面積層ウェハ１００の延伸ポリマーの第１の層１１５、例えば延伸ポリカーボネートの第１の層１１５を熱成形機械の加熱源に露出させることができる。

一実施形態において、第１の層１１５のみが延伸ポリマー、例えば延伸ポリカーボネートであり、熱成形積層ウェハ１０５の凹面側において、延伸ポリマーの第１の層１１５、例えば延伸ポリカーボネートの第１の層１１５の軸の一方（すなわち一軸）又は両方（すなわち二軸）は、加熱源により延伸ポリマーの第１の層１１５、例えば延伸ポリカーボネートの第１の層１１５の温度が所定の延伸アニーリング温度（すなわち延伸凍結温度）を超えて上昇した場合、部分的に収縮することができる。これが可能である理由は、所定のアニーリング温度に達する前に中心層１２０のＴＰＥ材料が軟化、変形及び／又は流動して、凸面の第２の層１２５と凹面の第１の層１１５との相互依存が消失するからである。その結果、外側の凸面の第２の層１２５の直径は、内側の凹面の第１の層１１５の直径（膜軸の一方又は両方のいずれかにおける）よりも僅かに大きい。

一実施形態において、熱成形機械内の加熱源は、延伸ポリマーの第１の層１１５、例えば延伸ポリカーボネートの第１の層１１５の温度を所定の延伸温度よりも低く保つことにより、部分的又は完全に収縮することを防止するように構成される。

図３Ａは、本開示の一実施形態による、第１の層１１５に延伸ポリマーを用いた熱成形積層ウェハ１０５の概略図である。一実施形態において、熱成形積層ウェハ１０５は、ポリマー溶融物１４０が空洞内に射出される箇所に第１の層１１５の延伸ポリマーが隣接するように空洞に配置される。空いている成形装置から始めて、熱成形積層ウェハ１０５は、凹金型挿入部１３０に隣接して配置される。凹金型挿入部１３０が収納される第１の金型側面１４５ａは、凸金型挿入部１３５が収納される第２の金型側面１４５ｂと結合するように近づけられる。これは、例えば、金型側面１４５ａ、１４５ｂの一方を他方に押し付けて閉じる油圧又は電気プレスにより実行できる。金型側面１４５ａ、１４５ｂを結合した後、ポリマー溶融物１４０（例えば、溶融ポリカーボネート）は、熱成形積層ウェハ１０５と凸金型挿入部１３５との間の成形装置の空洞に射出される。いくつかの実装において、ポリマー溶融物１４０は、透明又は半透明の熱可塑性材料、例えばポリカーボネート、熱可塑性ウレタン、ポリアクリレート、ポリエステル、コポリエステル、ポリメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリペンテン、ポリオレフィン、イオノマ、エチレンメタクリル酸、環状オレフィンコポリマー、アクリロニトリル、スチレン無水マレイン酸、そのコポリマー又はその誘導体若しくは混合物を含む。

ポリマー溶融物１４０は、時間経過に伴って金型内部で徐々に冷却して、熱成形積層ウェハ１０５と接着し、金型側面１４５ａ及び１４５ｂが分離されると、成形装置から排出することができる。金型側面１４５ａ、１４５ｂは、独立に熱制御することができる。凹及び凸金型挿入部１３０、１３５も独立に熱制御するこができるか、又は熱放散について金型側面１４５ａ、１４５ｂに依存し得る。すなわち、凹及び凸金型挿入部１３０、１３５は、金型側面１４５ａ、１４５ｂに熱結合することができ、且つ金型側面１４５ａ、１４５ｂは、冷却中にポリマー溶融物１４０から凹及び凸金型挿入部１３０、１３５に伝導された熱をヒートシンクが吸収するのに十分に大きくすることができる。

一実施形態において、延伸ポリマーの第１の層１１５は、ポリマー溶融物１４０からの伝熱を介して延伸ポリマーの温度を所定の延伸アニーリング（凍結）温度よりも高く上昇させた結果として収縮することができる。この延伸ポリマーの第１の層１１５は、熱成形積層ウェハ１０５の反対側の非収縮性の第２の層１２５の端縁から収縮することができる。第１の層１１５収縮の方向は、製造中のポリマーの伸縮方向に沿っていてよい。第１の金型側面１４５ａに熱結合された凹金型挿入部１３０のより低い温度は、所定の延伸アニーリング温度を下回るため、第２の層１２５の温度は、所定の延伸アニーリング温度を下回ったままであり得る。第１の金型側面１４５ａの温度（及び熱伝導による凹金型挿入部１３０の温度）は、冷却手段、例えば第１の金型側面１４５ａを通して内部を循環する冷却された水又は油剤を介して、はるかに低温（例えば、１２０℃よりも低温）に維持することができる。第２の金型側面１４５ｂの温度（及び熱伝導により凸金型挿入部１３５の温度）も同様に維持することができる。

中心層１２０の流出（溢れ出し、滲み出し等）を防止する機構について以下に記述する。延伸ポリマーの第１の層１１５は、ポリマー溶融物１４０からの熱に起因して収縮するのに対して、第２の層１２５の直径は、比較的不変のままである。延伸ポリマーの第１の層１１５は、収縮するにつれて、中心層１２０を熱成形積層ウェハ１０５の端縁から引き離す。収縮は、中心層１２０のＴＰＥ材料が、結果的に生じたレンズの端縁を越えて溢れ出て、結果的に生じたレンズ自体を汚染することを防止する。収縮は、中心層１２０のＴＰＥ材料が成形装置の空洞の側壁に到達して汚染することも防止する。第１の層１１５及び中心層１２０の収縮は、ポリマー溶融物１４０が第１の層１１５及び中心層１２０の端縁に沿って満たすことも許容し、従って第１の層１１５及び中心層１２０をポリマー溶融物１４０内に本質的に封入する。

図３Ｂは、本開示の一実施形態による、延伸ポリマーを第１の層１１５及び第２の層１２５の両方に用いた熱成形積層ウェハ１０５の概略図である。一実施形態において、熱成形積層ウェハ１０５は、ポリマー溶融物１４０が空洞内に射出される箇所に第１の層１１５の延伸ポリマーが隣接するように空洞に配置され、第２の層１２５の延伸ポリマーは、凹金型挿入部１３０に隣接して配置される。

図３Ｃは、本開示の一実施形態による、一軸収縮前後の一軸延伸平面積層ウェハ１００ａの概略上面図である。図示するように、第１の層１１５の延伸ポリマーは、熱成形及び射出成形により一軸延伸レンズ１９５ａを形成した後、一方向に沿って一軸収縮することができるため、第１の層１１５（及び付随的に中心層１２０）の反対側の両端縁は、収縮方向に沿って一軸延伸レンズ１９５ａの直径よりも小さくなる。

図３Ｄは、本開示の一実施形態による、二軸収縮前後の二軸延伸平面積層ウェハ１００ｂの概略上面図である。図示するように、熱成形及び射出成形により二軸延伸されたレンズ１９５ｂを形成した後、第１の層１１５の延伸ポリマーは、二軸方向に収縮できるため、第１の層１１５（及び付随的に中心層１２０）の外周全体は、二軸延伸レンズ１９５ｂの直径よりも小さくなる。

図４は、本開示の一実施形態による、眼鏡レンズを製造する方法のフローチャートである。ステップＳ４０１において、平面積層ウェハ１００が形成される。例えば、平面積層ウェハ１００は、粘着積層、押出積層、粘着コーティング積層又は他の任意の公知の方法により形成することができる。平面積層ウェハ１００は、例えば、中心層１２０が熱可塑性エラストマーである第１及び第２の層１１５、１２５の一方又は両方が延伸ポリマーである３つの層を含み得る。ステップＳ４０３において、平面積層ウェハ１００は、熱成形積層ウェハ１０５に形成される。熱成形装置を用いて、成形装置内での成形前に、平面積層ウェハ１００の湾曲部及び形状を修正し得る。ステップＳ４０５において、熱成形積層ウェハ１０５が成形装置内に配置される。例えば、熱成形積層ウェハ１０５は、熱成形積層ウェハ１０５の凸側面が凹金型挿入部１３０に対向するように凹金型挿入部１３０に隣接して配置される。凹金型挿入部１３０は、真空力により、熱成形積層ウェハ１０５を固定することができる。金型側面１４５ａは、１４５ｂは、互いに押し付けられて結合して、密閉を形成することができる。ステップＳ４０７において、ポリマー溶融物１４０は、熱成形積層ウェハ１０５と凸金型挿入部１３５との間の金型装置の空洞に射出することができる。ステップＳ４０９において、レンズは、金型装置内におけるポリマー溶融物１４０の冷却により成形される。ポリマー溶融物１４０からの熱及び圧力は、第１の層１１５の延伸ポリマーに伝導できるため、第１の層１１５は、収縮してレンズの端縁よりも小さくなる。第１の層１１５の収縮に付随して中心層１２０の端縁が小さくなり得る。ポリマー溶融物１４０からの熱は、追加的に、熱成形積層ウェハ１０５を凹金型挿入部１３０の湾曲部に沿って更に成形するように熱成形積層ウェハ１０５を加熱することができる。本方法を用いて、「平面」眼鏡レンズ、プラノ眼鏡レンズ、処方眼鏡レンズ及び「ハイラップ」サングラス及びゴーグルを形成できることが理解されるであろう。

上述のように、延伸ポリマーは、延伸ポリカーボネートであり得る。更に、延伸ポリマーは、一軸又は二軸延伸することができる。二軸延伸ポリマーの場合、レンズ製造中における２次元収縮は、以下の利点を含み得る。ｉ）熱成形積層ウェハ１０５の中心を凹及び凸金型挿入部１３０、１３５に維持すること、ｉｉ）熱成形積層ウェハ１０５の端縁と金型装置空洞の側壁との間に分離距離を設けること、ｉｉｉ）第１の層１１５及び中心層１２０が収縮すると、射出されたポリマー溶融物１４０により封入できるようにすること、ｉｖ）空洞が満たされるに従い、凹金型挿入部１３０に対する熱成形積層ウェハ１０５の前方端縁の位置を微調整すること、ｖ）充填前に熱成形積層ウェハ１０５が初期位置からずれることを防止すること、及びＶｉ）整列タブにより空洞内の熱成形積層ウェハ１０５を好適に配置すること。

一般的な利点は、以下を含む。ｉ）クリーンなウェハ端縁（ウェハの端縁に殆ど又は全くＴＰＥがない）を製造する簡単且つ低コストのダイカット工程、ｉｉ）標準的ＰＣ偏光レンズのオーバーモールド工程により、ウェハ設計がレンズ成形に追随すること、ｉｉｉ）レンズの端縁で封入された流出領域が射出成形後に最終レンズ製品の一部として残留するか、又は研削（クリビング）により除去できること、ｉｖ）このウェハ封じ込め方法により得られる最終レンズ製品は、調光レンズ、偏光レンズ又は任意の膜若しくは積層構造に汚染物質を含む他の任意の機能性レンズであり得ること、ｖ）汚染中心層１２０は、熱及び圧力の影響下で溶解して流れる調光膜又は接着剤であること、及びｖｉ）本方法は、ウェハ射出成形、オーバーモールド、金型鋳造又は表面鋳造工程で使用され得ること。

上記の説明において、処理システムの特定のジオメトリ及び各種要素並びにそこで用いる処理等の具体的な詳細を開示した。しかし、本明細書に記述する技術は、これらの具体的な詳細と異なる他の実施形態で実施可能であり、そのような詳細は、説明目的であり、限定目的ではないことが理解されるであろう。本明細書に開示する実施形態について添付の図面に関して記述してきた。同様に、詳細な理解を提供するために、説明目的で特定の数、材料及び構成を開示した。それにもかかわらず、そのような具体的な詳細なしに実施形態を実施することができる。実質的に同一の機能的構造を有する構成要素は、同じ参照符号で表記し、従って、冗長な記述は、全て省略され得る。

各種の実施形態の理解を支援するために、各種の技術を複数の別個の動作と記述してきた。記述の順序は、これらの動作が必然的に順序に依存することを示唆するものと解釈してはならない。実際、これらの動作は、提示する順序で実行される必要はない。記述する動作は、記述される実施形態と異なる順序で実行され得る。各種の追加的な動作を実行し、且つ／又は追加的な実施形態において記述する動作を省略し得る。

当業者は、本発明の同じ目的を依然として達成しながら、上述の技術の動作に対する多くの変更形態がなされ得ることを理解するであろう。このような変更形態は、本開示の範囲に含まれるものとする。このように、本発明の実施形態の上記の記述は、限定を意図しない。むしろ、本発明の実施形態に対するいかなる限定も以下の請求項に示される。

本開示の実施形態は、以下の括弧内の数字で示される通りでもあり得る。

（１）眼鏡用積層レンズを形成する方法であって、熱可塑性エラストマー層の第１の側に第１の延伸ポリマー層を付着させ、且つ熱可塑性エラストマー層の第２の側に第２のポリマー層を付着させることにより、平面積層体を形成するステップであって、第１の延伸ポリマー層は、２５０μｍを上回る厚さを有し、第２のポリマー層は、２５０μｍを上回る厚さを有し、及び熱可塑性エラストマー層は、１５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する、ステップと、平面積層体を、成形前湾曲部を有する湾曲積層体に熱成形するステップと、湾曲積層体を金型内に配置するステップと、所定の温度及び所定の圧力に設定された金型を介して、ポリマー溶融物を用いて湾曲積層体を湾曲レンズに成形するステップとを含み、ポリマー溶融物の温度は、第１の延伸ポリマー層の延伸温度を上回る、方法。

（２）金型は、凹金型挿入部及び凸金型挿入部を含み、湾曲積層体は、第２のポリマー層が凹金型挿入部に隣接するように金型内に配置され、及びポリマー溶融物は、湾曲積層体の第１の延伸ポリマー層と凸金型挿入部との間に射出される、（１）の方法。

（３）第１の延伸ポリマーは、一軸延伸ポリカーボネートである、（１）又は（２）の方法。

（４）第１の延伸ポリマーは、二軸延伸ポリカーボネートである、（１）又は（２）の方法。

（５）第２のポリマー層は、延伸ポリマーであり、且つ一軸延伸されている、（１）～（４）のいずれか１つの方法。

（６）第２のポリマー層は、延伸ポリマーであり、且つ二軸延伸されている、（１）～（４）のいずれか１つの方法。

（７）第１の延伸ポリマー層の厚さ及び第２のポリマー層の厚さは、それぞれ２５０μｍ超～８００μｍの範囲である、（１）～（６）のいずれか１つの方法。

（８）第１の延伸ポリマー層の厚さは、第２のポリマー層の厚さにほぼ等しい、（１）～（７）のいずれか１つの方法。

（９）熱可塑性エラストマー層の厚さは、２５μｍ～７５μｍの範囲である、（１）～（８）のいずれか１つの方法。

（１０）熱成形された湾曲積層体は、５．０Ｄを上回るベースカーブを有する、（１）～（９）のいずれか１つの方法。

（１１）熱可塑性エラストマー層の材料は、熱可塑性ポリウレタン又はポリエーテルブロックポリアミドである、（１）～（１０）のいずれか１つの方法。

（１２）第１の延伸ポリマー層の直径は、延伸温度を上回って加熱されると、第２のポリマー層の直径未満に狭まる、（１）～（１１）のいずれか１つの方法。

（１３）ポリマー溶融物は、第１の延伸ポリマー層及び熱可塑性エラストマー層を第２のポリマー層に対して封入する、（１）～（１２）のいずれか１つの方法。

（１４）眼鏡レンズ積層体であって、２５０μｍを上回る厚さを有する第１の延伸ポリマー層と、２５０μｍを上回る厚さを有する第２のポリマー層と、１５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する熱可塑性エラストマー層であって、第１の延伸ポリマー層と第２のポリマー層との間に配置され、熱可塑性エラストマーの第１の側で第１の延伸ポリマー層に結合され、且つ熱可塑性エラストマー層の第２の側で第２のポリマー層に結合される、熱可塑性エラストマー層とを含む眼鏡レンズ積層体。

（１５）第１の延伸ポリマー層の厚さは、第２のポリマー層の厚さにほぼ等しい、（１４）の眼鏡レンズ積層体。

（１６）第１の延伸ポリマー層の厚さ及び第２のポリマー層の厚さは、それぞれ２５０μｍ超～８００μｍの範囲である、（１４）又は（１５）の眼鏡レンズ積層体。

（１７）第１の延伸ポリマーは、一軸延伸ポリカーボネートである、（１４）～（１６）のいずれか１つの眼鏡レンズ積層体。

（１８）第１の延伸ポリマーは、二軸延伸ポリカーボネートである、（１４）～（１６）のいずれか１つの眼鏡レンズ積層体。

（１９）熱可塑性エラストマー層の厚さは、２５μｍ～７５μｍの範囲である、（１４）～（１８）のいずれか１つの眼鏡レンズ積層体。

（２０）熱可塑性エラストマー層の材料は、熱可塑性ポリウレタン又はポリエーテルブロックポリアミドである、（１４）～（１９）のいずれか１つの眼鏡レンズ積層体。

Claims (20)

1. 眼鏡用積層レンズを形成する方法であって、
   熱可塑性エラストマー層の第１の側に第１の延伸ポリマー層を付着させ、且つ前記熱可塑性エラストマー層の第２の側に第２のポリマー層を付着させることにより、平面積層体を形成するステップであって、前記第１の延伸ポリマー層は、２５０μｍを上回る厚さを有し、前記第２のポリマー層は、２５０μｍを上回る厚さを有し、及び前記熱可塑性エラストマー層は、１５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する、ステップと、
   前記平面積層体を、成形前湾曲部を有する湾曲積層体に熱成形するステップと、
   前記湾曲積層体を金型内に配置するステップと、
   所定の温度及び所定の圧力に設定された前記金型を介して、ポリマー溶融物を用いて前記湾曲積層体を湾曲レンズに成形するステップと
   を含み、前記ポリマー溶融物の温度は、前記第１の延伸ポリマー層の延伸温度を上回る、方法。
2. 前記金型は、凹金型挿入部及び凸金型挿入部を含み、
   前記湾曲積層体は、前記第２のポリマー層が前記凹金型挿入部に隣接するように前記金型内に配置され、及び
   前記ポリマー溶融物は、前記湾曲積層体の前記第１の延伸ポリマー層と前記凸金型挿入部との間に射出される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の延伸ポリマーは、一軸延伸ポリカーボネートである、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の延伸ポリマーは、二軸延伸ポリカーボネートである、請求項２に記載の方法。
5. 前記第２のポリマー層は、延伸ポリマーであり、且つ一軸延伸されている、請求項２に記載の方法。
6. 前記第２のポリマー層は、延伸ポリマーであり、且つ二軸延伸されている、請求項２に記載の方法。
7. 前記第１の延伸ポリマー層の前記厚さ及び前記第２のポリマー層の前記厚さは、それぞれ２５０μｍ超～８００μｍの範囲である、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１の延伸ポリマー層の前記厚さは、前記第２のポリマー層の前記厚さにほぼ等しい、請求項７に記載の方法。
9. 前記熱可塑性エラストマー層の前記厚さは、２５μｍ～７５μｍの範囲である、請求項１に記載の方法。
10. 前記熱成形された湾曲積層体は、５．０Ｄを上回るベースカーブを有する、請求項１に記載の方法。
11. 前記熱可塑性エラストマー層の材料は、熱可塑性ポリウレタン又はポリエーテルブロックポリアミドである、請求項１に記載の方法。
12. 前記第１の延伸ポリマー層の直径は、前記延伸温度を上回って加熱されると、前記第２のポリマー層の直径未満に狭まる、請求項１に記載の方法。
13. 前記ポリマー溶融物は、前記第１の延伸ポリマー層及び前記熱可塑性エラストマー層を前記第２のポリマー層に対して封入する、請求項１に記載の方法。
14. 眼鏡レンズ積層体であって、
    ２５０μｍを上回る厚さを有する第１の延伸ポリマー層と、
    ２５０μｍを上回る厚さを有する第２のポリマー層と、
    １５μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する熱可塑性エラストマー層であって、前記第１の延伸ポリマー層と前記第２のポリマー層との間に配置され、前記熱可塑性エラストマーの第１の側で前記第１の延伸ポリマー層に結合され、且つ前記熱可塑性エラストマー層の第２の側で前記第２のポリマー層に結合される、熱可塑性エラストマー層と
    を含む眼鏡レンズ積層体。
15. 前記第１の延伸ポリマー層の前記厚さは、前記第２のポリマー層の前記厚さにほぼ等しい、請求項１４に記載の眼鏡レンズ積層体。
16. 前記第１の延伸ポリマー層の前記厚さ及び前記第２のポリマー層の前記厚さは、それぞれ２５０μｍ超～８００μｍの範囲である、請求項１５に記載の眼鏡レンズ積層体。
17. 前記第１の延伸ポリマーは、一軸延伸ポリカーボネートである、請求項１４に記載の眼鏡レンズ積層体。
18. 前記第１の延伸ポリマーは、二軸延伸ポリカーボネートである、請求項１４に記載の眼鏡レンズ積層体。
19. 前記熱可塑性エラストマー層の前記厚さは、２５μｍ～７５μｍの範囲である、請求項１４に記載の眼鏡レンズ積層体。
20. 前記熱可塑性エラストマー層の材料は、熱可塑性ポリウレタン又はポリエーテルブロックポリアミドである、請求項１４に記載の眼鏡レンズ積層体。

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