JP3264615B2 - プラスチックレンズの射出成形方法 - Google Patents
プラスチックレンズの射出成形方法Info
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Description
ズの射出成形方法に係り、特に、キャビティで成形され
るレンズを高精度とするための射出成形型の温度制御に
関する。
形状のプラスチック製眼鏡レンズを成形できる射出成形
技術が示されている。この技術では、射出成形型の内部
に設けられるレンズ成形用キャビティを、上下方向に対
向配設されてレンズ凸面とレンズ凹面を成形するための
一対のキャビティ形成部材を含んで形成し、射出成形型
の加熱後、一方のキャビティ形成部材を他方のキャビテ
ィ形成部材に向けて移動させることによりキャビティに
充填された溶融樹脂を加圧し、この後、射出成形型の冷
却により溶融樹脂を冷却固化させ、成形されたレンズを
取り出す。
等の加熱流体で射出成形型を加熱することおよびエアー
や水等の冷却流体で射出成形型を冷却することが示さ
れ、溶融樹脂の流動停止温度以上まで昇温させた射出成
形型のキャビティに溶融樹脂を充填した後、射出成形型
をガラス転移点以下まで降温させ、溶融樹脂の冷却固化
でレンズを成形するようにしている。
あるため、高度の成形精度が要求され、特に、眼鏡レン
ズとして使用されるメニスカスレンズの場合には、上記
レンズ凸面成形用およびレンズ凹面成形用の一対のキャ
ビティ形成部材の凸面、凹面形状がレンズに正確に転写
されることが重要である。しかし、成形すべきレンズ
が、中心部と周縁部とで偏肉差があって中心部の厚さよ
りも周縁部の厚さが大きいレンズの場合には、厚さの小
さい中心部で折れる中折れ現象が発生し易く、このよう
な現象が生じると、キャビティ形成部材の凸面、凹面形
状が正確に転写された高精度レンズを得ることはできな
くなる。
みや収縮変形の発生を抑えることが重要で、そのために
はキャビティに充填された溶融樹脂を全体的に均一に冷
却させなければならない。しかし、キャビティに充填さ
れる溶融樹脂の量はレンズ体積と対応したものであっ
て、レンズ種類、特にレンズ度数(ジオプター)に応じ
て異なっており、このような相違があってもそれぞれの
レンズを高精度成形できる射出成形型の温度制御が求め
られている。
制御によって高精度レンズを成形できるようになるプラ
スチックレンズの射出成形方法を提供するところにあ
る。
クレンズの射出成形方法は、射出成形型の内部に、互い
に対向配設されてレンズ凸面とレンズ凹面を成形するた
めの一対のキャビティ形成部材を含んで形成されたレン
ズ成形用キャビティを設け、射出成形型を加熱してこの
キャビティに溶融樹脂を充填するとともに、この溶融樹
脂を加圧し、この後、射出成形型を冷却することにより
溶融樹脂を冷却固化させてキャビティ内でレンズを成形
し、次いでこのレンズをキャビティから取り出すプラス
チックレンズの射出成形方法において、レンズ取り出し
時における前記レンズ凸面成形用キャビティ形成部材の
温度を前記レンズ凹面成形用キャビティ形成部材の温度
よりも低くすることを特徴とするものである。
し時におけるレンズ凸面の温度はレンズ凹面の温度より
も低くなっているため、レンズに中折れ現象が発生する
のを防止でき、前記一対のキャビティ形成部材の凸面、
凹面形状が正確に転写された高精度レンズを得ることが
できる。
あって、中心部の厚さよりも周縁部の厚さが大きいレン
ズ(マイナスレンズ)を成形する場合に特にその効果を
発揮する。
を冷却する時間は、レンズ度数(本発明では球面頂点屈
折力および/または円柱屈折力をいう)が異なるそれぞ
れのレンズを確実に高精度成形するためには、レンズ度
数が大きくなるにつれて長くすることが望ましい。
部材の温度をレンズ凹面成形用キャビティ形成部材の温
度よりも低くすることは、溶融樹脂の加圧後からの大部
分の時間にわたってこれらのキャビティ形成部材の温度
を同一または略同一にして行ってもよいが、レンズ取り
出し時のレンズ凸面の温度をレンズ凹面の温度よりも確
実に低くするためには、溶融樹脂の加圧後からレンズ取
り出し時まで、射出成形型を流通して射出成形型を昇降
温させる温調流体の流量を調整しながら、レンズ凸面成
形用キャビティ形成部材とレンズ凹面成形用キャビティ
形成部材との温度差をつけつつ射出成形型の冷却時間を
調節し、レンズ凸面成形用キャビティ形成部材の温度を
レンズ凹面成形用キャビティ形成部材の温度よりも低く
することが望ましい。
ンズ凹面成形用の一対のキャビティ形成部材が対向する
方向は、上下方向でもよく、水平方向でもよい。すなわ
ち、射出成形型が装着される射出成形装置は、縦型でも
よく、横型でもよい。
数は任意であり、1個でもよく、複数個でもよい。
ンズだけではなく、他の種類のレンズを成形するために
も利用できる。
ズ度数が同じであっても乱視度数が異なる眼鏡レンズが
あるため、レンズ度数が同じで乱視度数が異なる眼鏡レ
ンズについては、乱視度数が大きくなるとキャビティに
充填する溶融樹脂の量が多くなるため、乱視度数が大き
くなるにつれて射出成形型の冷却時間を長くすることが
望ましい。
に基づいて説明する。本実施形態に係る射出成形方法は
メニスカスレンズである眼鏡レンズを成形するための方
法であり、この射出成形方法を実施するための射出成形
型は図1〜図3に示され、図2、図3は、図1のII−II
断面図、III −III 線断面図である。この射出成形型
は、金属材料の他に、ガラス、セラミック等の任意な材
料で形成可能である。また、成形品である眼鏡レンズで
ある材料は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)や
PC(ポリカーボネート)等の熱可塑性樹脂である。
の構造を説明する。射出成形型は上型1と下型2とから
なり、上型1は、固定型である下型2に対して上下方向
に型締め、型開きする可動型であり、パーティングライ
ンPLは水平になっている。上型1は、下側の型本体3
と、上側の型取付部材4とからなり、型本体3はインサ
ートガイド5、型板6,7等で形成され、型取付部材4
は上部材8、下部材9等で形成されている。また、下型
2はインサートガイド10、型板11,12、スプルー
ブッシュ13等で形成されている。
型取付部材4にボルト14で取り付けられ、この取り付
けは、型本体3が下型2に向かってガイドロッド15で
案内されながら寸開き量S分だけ移動自在に行われ、型
本体3と型取付部材4との間に寸開き量Sが開くように
なっており、ボルト14の外周に設けた皿バネ16で型
本体3は常に下向きに弾性付勢されている。
シリンダが配設されており、この型締めシリンダに型取
付部材4は取り付けられ、型締めシリンダによって型取
付部材4及び型本体3は上下動し、型本体3と型取付部
材4からなる上型1は下型2に対して型締め、型開きの
上下動を行う。この上下動は、上型1側のガイドロッド
15の先部15Aが下型2側のガイド筒17に挿抜され
ながら行われ、上型1側の位置決めピン18が下型2側
の位置決め筒19に挿入されることにより、上型1と下
型2は型締め時に位置決めされる。
ンダが配置されており、型締めシリンダによって上型1
の型本体3が下型2に当接しかつ型取付部材4が型本体
3に密着しているとき、この寸開き量シリンダによって
型取付部材4を型締めシリンダの型締め力に抗して上昇
させることにより、型本体3との間に寸開き量Sを開け
ることができるようになっている。
ガイド5の内部には上型インサート20が上下動自在に
嵌入され、また、下型2に設けられてインサートガイド
10の内部には下型インサート21が上下動自在に嵌入
されている。これらによって眼鏡レンズを成形するため
のキャビティ22が形成され、図1に示されている通
り、本実施形態ではこのキャビティ22は左右に2個あ
り、従って、この射出成形型は眼鏡レンズを2個同時成
形するための2個取り用のものである。
はインサートガイド5,10と共にキャビティ22を形
成するものであるから、これらのインサート20,21
はキャビティ形成部材になっている。本実施形態では、
上型インサート20はレンズ凹面成形用のキャビティ形
成部材であり、下型インサート21はレンズ凸面成形用
のキャビティ形成部材である。
の型取付部材4に上下摺動自在に組み込まれた下向きの
油圧シリンダ23のピストンロッド24にT字クランプ
部材25を介して取り付けられ、また、それぞれの下型
インサート21は、下型2に固定された上向きの油圧シ
リンダ26のピストンロッド27にT字クランプ部材2
8を介して取り付けられている。油圧シリンダ23の下
面には、ピストンロッド24が上下摺動自在に挿通され
たバックインサート29が固定されている。
上型1と下型2がパーティングラインPLから型分割し
たとき、ピストンロッド24,27が伸び作動すると、
上型インサート20、下型インサート21が上型1と下
型2の間に露出し、T字クランプ部材25,28が係合
しているインサート20,21のT字溝はインサート2
0,21の周側面まで延びて開口しているため、T字ク
ランプ部材25,28とT字溝との係合、係合解除によ
ってインサート20,21をT字クランプ部材25,2
8が取り付けられているピストンロッド24,27に着
脱でき、これにより成形すべき眼鏡レンズと対応した各
種のインサートを交換自在に上型1、下型2に取り付け
られるようになっている。一方、ピストンロット24,
27が縮み作動したときには、上型インサート20はバ
ックインサート29に、下型インサート21は下型2の
型板12にそれぞれ当接して着床状態となり、これによ
ってインサート20,21がクランプされるようになっ
ている。
材8の凹部8A内には、油圧シリンダ23の上面に取り
付けられた受圧部材30が収納され、図2に示す通り、
この受圧部材30からは型取付部材4の下部材9に摺動
自在に挿入された一対のガイドバー31が垂下され、こ
れらのガイドバー31の外周に設けられたばね32によ
り受圧部材30、油圧シリンダ23、バックインサート
29は下型2とは反対側の上方へ常時弾性付勢され、受
圧部材30は型取付部材4の上部材8に下向きに形成さ
れている凹部8Aの上面に当接するようになっている。
達する貫通孔33が形成され、この貫通孔33に図示し
ないエジェクトシリンダで上下動するエジェクトピン3
4が挿入されている。エジェクトピン34は受圧部材3
0に当接し、エジェクトシリンダによるエジェクトピン
34の下降により受圧部材30、油圧シリンダ23、バ
ックインサート29、更には上型インサート20が上型
1に対して下方へ押圧移動せしめられるようになってい
る。
付部材4の下部材9の中央部にはエジェクトバー35が
上下動自在に挿通され、このエジェクトバー35の上端
に取り付けられている受圧部材36には、図3に示す通
り、下部材9に上下摺動自在に挿通された一対のガイド
バー37が垂下固定され、これらのガイドバー37の外
周に設けられたばね38で受圧部材36、エジェクトバ
ー35は常時上方へ弾性付勢されている。型取付部材4
の上部材8に形成された貫通孔39には図示しないエジ
ェクトシリンダで上下動するエジェクトピン40が挿入
され、このエジェクトピン40で受圧部材36、エジェ
クトバー37が下方へ押圧移動されるようになってい
る。
出ノズル41はスプルーブッシュ13に接続され、この
スプルーブッシュ13内のスプルー42の上端には左右
のキャビティ22まで延びるランナー43が接続されて
いる。
するための装置の全体が示されている。制御装置50で
制御される温調流体供給装置51からは主ライン52〜
55が延び、これらの主ライン52〜55の先部は分岐
ライン52A,52B,53A,53B,54A,54
B,55A,55Bとなっている。
これらの分岐ラインは、図1で示された左右2個のキャ
ビティ22と対応して配管されている。即ち、分岐ライ
ン52A,52Bは通路56を介して左右2個の上型イ
ンサート20の上面に形成されたリング溝57に接続さ
れ、分岐ライン53A,53Bは通路58を介して左右
2個の下型インサート21の下面に形成されたリング溝
59に接続され、分岐ライン54A,54Bは通路60
を介して左右2個の上型インサートガイド5の側面に形
成された周回溝61に接続され、分岐ライン55A,5
5Bは通路62を介して左右2個の下型インサートガイ
ド10の側面に形成された周回溝63に接続されてい
る。
上の主ライン、分岐ライン、通路、リング溝、周回溝に
加熱流体、冷却流体を流通させて射出成形型、具体的に
は、射出成形型の内部のキャビティ22の周囲を昇温、
降温させるものとなっている。加熱流体は例えば蒸気で
あり、また、冷却流体は例えばエアーと水である。温調
流体供給装置51には、加熱流体と冷却流体の切り替え
のための切替弁や、これらの流体の供給、停止を行う開
閉弁等が設けられており、切替弁や開閉弁等の制御は制
御装置50からの信号で行われ、制御装置50は、温調
流体供給装置51からの加熱流体、冷却流体による射出
成形型の加熱時間、冷却時間を制御するものとなってい
る。なお、図面には示されていないが、射出成形型に供
給された加熱流体、冷却流体を排出するための排出ライ
ンが射出成形型に設けられている。
ズの成形作業は以下の通り行われる。型締めシリンダで
上型1を下型2に型締めし、寸開き用シリンダの作動で
上型1の型本体3と型取付部材4との間に寸開き量Sが
開いていて、キャビティ22内に溶融樹脂を充填する準
備が整っているとき、温調流体供給装置51からの加熱
流体の供給によって射出成形型を加熱し、キャビティ2
2の温度を溶融樹脂流動停止温度以上まで昇温させる。
この後、前記射出ノズル41から溶融樹脂を射出し、ス
プルー42、ランナー43を介してキャビティ22に溶
融樹脂を充填し、ノズルシャットする。
ンダで型取付部材4を下降させ、上型インサート20で
キャビティ22内の溶融樹脂を寸開き量Sと対応した分
だけ加圧する。また、この加圧後に温調流体供給装置5
1から冷却流体を射出成形型に供給し、これによりキャ
ビティ22内の溶融樹脂をガラス転移点以下の温度であ
る例えば100度C前後まで降温させ、溶融樹脂の冷却
固化によって眼鏡レンズを成形する。
眼鏡レンズが成形された後、型締めシリンダで上型1を
下型2から型開きさせ、エジェクトピン34,40の下
降により上型インサート20、エジェクトバー35で成
形品を突き出す。そして、このように射出成形型から取
り出された眼鏡レンズを2個備えている成形品の切断作
業を行うことにより、キャビティ22で成形された眼鏡
レンズを得る。
ト20、下型インサート21は交換自在となっており、
図5で示した上型インサート20A、下型インサート2
1Aを使用して成形作業を行うと、図6、図7で示す通
り、中心部の厚さT1よりも周縁部の厚さT2が大きい
マイナスレンズ71を成形できる。図8は図7に対して
直角をなす方向の断面図で、周縁部の厚さT3はT2よ
りも大きく、このためマイナスレンズ71はT2とT3
により乱視付き眼鏡レンズになっている。一方、図9で
示した上型インサート20B、下型インサート21Bを
使用して成形作業を行うと、図10、図11で示す通
り、中心部の厚さT4よりも周縁部の厚さT5が小さい
プラスレンズ72を成形できる。図12は図11に対し
て直角をなす方向の断面図で、周縁部の厚さT6はT5
よりも大きく、このためプラスレンズ72はT5とT6
により乱視付き眼鏡レンズになっている。
マイナスレンズ、プラスレンズのそれぞれのレンズ度数
(ジオプター)毎に用意されており、また、一方のレン
ズ片面だけが仕上がり面となっていて他方のレンズ片面
が後加工で仕上げられるセミフィニッシュレンズを成形
するための上型インサート、下型インサートも用意され
ている。
各種眼鏡レンズを成形する場合において、前述した溶融
樹脂の加圧時から成形品の取り出し時までの上型インサ
ートおよび下型インサートの温度曲線を示す。(A)
は、レンズ度数が-2.00、T1が1.4mm、T2が4.8mmの
マイナスレンズを成形する場合、(B)は、レンズ度数
が-4.00、T1が1.4mm、T2が7.9mmのマイナスレンズ
を成形する場合、(C)は、レンズ度数が+2.00、T4
が4.2mm、T5が1.0mmのプラスレンズを成形する場合、
(D)は、凸面のベースカーブが3.00D、中心部の厚さ
が5.4mm、周縁部の厚さが5.8mmのセミフィニッシュレン
ズを成形する場合をそれぞれ示している。
るようにマイナスレンズを成形する場合には、射出成形
型からの成形品の取り出し時における下型インサート
(すなわちレンズ凸面成形用キャビティ形成部材)の温
度を上型インサート(すなわちレンズ凹面成形用キャビ
ティ形成部材)の温度よりも低くする。このような温度
差を下型インサートと上型インサートに設けると、射出
成形型から取り出されたときの成形品の温度が高温にな
っていて、この成形品が厚さの小さい中央部から折れる
中折れ現象が生じ易いマイナスレンズである場合に、取
り出されたときの成形品のレンズ凸面が低温になってい
るため、レンズ凸面側がレンズ凹面側に比べて早期に固
化し、取り出し後の中折れ現象の発生を有効に防止でき
る。言い換えると、下型インサートの凹面形状と上型イ
ンサートの凸面形状とが溶融樹脂に正確に転写された高
精度の眼鏡レンズを得られることになる。
ートの温度を上型インサートの温度よりも低くしておく
ことは、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも小さいレン
ズを成形する場合に有効であるため、マイナスレンズを
成形するときだけではなく、図13の(D)で示す中央
部と周縁部とで偏肉差の少ないセミフィニッシュレンズ
を成形するときにも、下型インサートの温度を上型イン
サートの温度よりも低くする。
ているように、中央部の厚さと周縁部の厚さとの差が大
きくなる程、成形品取り出し時の下型インサートの温度
と上型インサートの温度との差を大きくする。これによ
り、中央部の厚さと周縁部の厚さとの差が異なる各種の
レンズについて、中折れ現象の発生を確実に防止できる
ことになる。
特に(A)、(B)に示されているように、中央部の厚
さと比べて周縁部の厚さが大きいレンズを成形する場合
には、溶融樹脂の加圧時から成形品取り出し時まで、下
型インサートの温度を上型インサートの温度よりも低く
する。これにより、成形品取り出し時におけるレンズ凸
面の温度をレンズ凹面の温度よりも確実に低くできるよ
うになり、下型インサートと上型インサートの形状の転
写精度が向上する。
スレンズを成形する場合において、溶融樹脂の加圧後に
前記冷却流体の供給を開始して成形品取り出し時まで行
う射出成形型の冷却の時間をそのレンズ度数(ジオプタ
ー)毎、乱視度数毎に示したものである。縦軸にレンズ
度数(球面)が表示され、横軸に乱視度数が表示されて
いる。この表1中における3桁の数字は冷却時間(秒)
を表している。
くなることは、図13の(A)と(B)で理解できるよ
うに、中心部の厚さT1に対して周縁部の厚さT2が大
きくなることであり、また、プラスレンズの場合にレン
ズ度数が大きくなることは、周縁部の厚さT5に対して
中心部の厚さT4が大きくなることである。表1に示さ
れている通りマイナスレンズとプラスレンズの両方につ
いて、レンズ度数が大きくなるにつれて冷却時間を長く
する。レンズ度数が大きくなるとレンズ体積、言い換え
るとキャビティ22に充填される溶融樹脂の量が多くな
るため、レンズ度数が大きくなるにつれて冷却時間を長
くすることにより、キャビティ22内における溶融樹脂
を全体的に均一に所定温度(成形品取り出し温度)まで
徐々に冷却できるようになり、この結果、熱歪みや収縮
変形等の少ない高精度、高品質のプラスチック製眼鏡レ
ンズを得られるようになる。
て射出成形型の冷却時間を長くすることは、セミフィニ
ッシュレンズを成形する場合にも行う。
ら理解できるように、レンズ度数の大きいマイナスレン
ズについてはレンズ度数の小さいマイナスレンズよりも
溶融樹脂の加圧後から成形品取り出し時までの時間を長
くし、これにより射出成形型の冷却時間を長くする。こ
の図13の(A)と(B)ように中央部の厚さよりも周
縁部の厚さが大きいレンズを成形するときに、下型イン
サートの温度を上型インサートの温度よりも低くし、か
つ、射出成形型の冷却時間を長くすることにより、中折
れ現象が発生しなくてインサート転写精度が高精度にな
っているとともに熱歪みも生じていない高品質レンズを
得られることになる。
縁部の厚さT2とT3およびプラスレンズにおける周縁
部の厚さT5とT6は、レンズ円周方向に90度ずれた
二箇所の厚さを示している。T2とT3の差、T5とT
6の差が大きくなると乱視度数が大きくなり、レンズ度
数が同じ眼鏡レンズであっても、乱視度数が大きくなる
とレンズ体積が大きくなり、それだけ多くの溶融樹脂が
キャビティ22に充填される。
する場合であっても、表1に示されているように乱視度
数が大きくなるにつれて冷却時間を長くする。これによ
り、レンズ度数が異なる眼鏡レンズを成形する場合と同
様に、キャビティ22に充填された溶融樹脂を全体的に
均一に所定温度まで冷却でき、高精度、高品質の眼鏡レ
ンズを得られる。
はレンズ凸面成形用キャビティ形成部材が下型側でレン
ズ凹面成形用キャビティ形成部材が上型側になっていた
が、これを逆にしてもよい。また、本発明は、これらの
キャビティ形成部材の対向方向が水平方向である射出成
形型を使用しても実施できる。
熱、冷却するために加熱流体、冷却流体を使用したが、
本発明はこれに限定されず、例えば電気ヒーター等によ
る加熱方式、強制風冷等による冷却方式を採用してもよ
く、所定温度まで冷却させる時間はその冷却方式に応じ
て決められる。
けるレンズ凸面成形用キャビティ形成部材の温度をレン
ズ凹面成形用キャビティ形成部材の温度よりも低くした
ため、成形されるレンズは中折れ現象の生じないキャビ
ティ形成部材の形状が高精度に転写されたものとなり、
所定通りの高精度、高品質レンズを得られるようにな
る。
るために使用する射出成形型の縦断面図である。
を示した図である。
ナスレンズを成形する場合における図1の一部拡大図で
ある。
スレンズを成形する場合における図1の一部拡大図であ
る。
の上型インサートと下型インサートの温度変化を各種レ
ンズ毎に示したグラフである。
インサート 21 レンズ凸面成形用キャビティ形成部材である下型
インサート 22 キャビティ 51 温調流体供給装置 52〜55 加熱流体、冷却流体の供給ライン 71 マイナスレンズ 72 プラスレンズ T1,T4 中心部の厚さ T2,T3,T5,T6 周縁部の厚さ
Claims (5)
- 【請求項1】 射出成形型の内部に、互いに対向配設さ
れてレンズ凸面とレンズ凹面を成形するための一対のキ
ャビティ形成部材を含んで形成されたレンズ成形用キャ
ビティを設け、前記射出成形型を加熱して前記レンズ成
形用キャビティに溶融樹脂を充填するとともに、この溶
融樹脂を加圧し、この後、前記射出成形型を冷却するこ
とにより前記溶融樹脂を冷却固化させて前記キャビティ
内でレンズを成形し、次いでこのレンズを前記キャビテ
ィから取り出すプラスチックレンズの射出成形方法にお
いて、レンズ取り出し時における前記レンズ凸面成形用
キャビティ形成部材の温度を前記レンズ凹面成形用キャ
ビティ形成部材の温度よりも低くすることを特徴とする
プラスチックレンズの射出成形方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のプラスチックレンズの
射出成形方法において、前記レンズはメニスカスレンズ
であって、中心部の厚さよりも周縁部の厚さが大きいレ
ンズであることを特徴とするプラスチックレンズの射出
成形方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のプラスチック
レンズの射出成形方法において、前記射出成形型を冷却
する時間を、前記キャビティで成形されるレンズの度数
が大きくなるにつれて長くすることを特徴とするプラス
チックレンズの射出成形方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のプラス
チックレンズの射出成形方法において、前記溶融樹脂の
加圧時から前記レンズの取り出し時まで、前記レンズ凸
面成形用キャビティ形成部材の温度を前記レンズ凹面成
形用キャビティ形成部材の温度よりも低くすることを特
徴とするプラスチックレンズの射出成形方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のプラス
チックレンズの射出成形方法において、前記レンズは眼
鏡レンズであって、前記レンズ度数が同じ眼鏡レンズに
ついての前記冷却時間を、この眼鏡レンズの乱視度数が
大きくなるにつれて長くすることを特徴とするプラスチ
ックレンズの射出成形方法。
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