JP3320301B2 - レンズの射出圧縮成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を射
出圧縮成形してレンズ（主として、眼鏡レンズ）を成形
するレンズの射出圧縮成形方法に関する。詳しくは、高
品質なレンズを成形することができるレンズの射出圧縮
成形方法に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、熱可塑性樹脂から眼鏡レンズを成形
する装置として、内部にレンズ成形用キャビティを有す
る金型と、この金型を型締めする型締装置と、原料樹脂
を可塑化する可塑化装置（たとえば、プランジャ方式や
インラインスクリュ方式など）と、この可塑化装置によ
って可塑化された溶融樹脂を導入したのちノズルを通じ
て前記金型のレンズ成形用キャビティ内に射出充填する
射出シリンダとを備えた構造の射出圧縮成形装置が知ら
れている。

【０００３】このような構造の射出圧縮成形装置におい
て、レンズを成形する場合、可塑化装置によって原料樹
脂を可塑化し、その溶融樹脂を射出シリンダ内に導入し
て計量したのち、ノズルを通じて金型内のレンズ成形用
キャビティ内に射出充填し、こののち、型締装置によっ
て金型を型締めしてレンズ成形用キャビティ内の溶融樹
脂を圧縮し、レンズを成形している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の射出
圧縮成形装置によってレンズを成形した場合、図６に示
すように、成形品の中央部分に線条痕が残る不良が見ら
れた。線条痕とは、レンズの表面部よりもむしろ、内部
に見られるもので、樹脂の射出の履歴の一種と考えられ
る。キャビティ内では、金型に一番近い部分から冷却さ
れ、表面と内部の厚肉部分とに差異が生じることにより
発生するものと推定される。つまり、冷却のアンバラン
スから生じるものと考えられる。従って、過度にこの線
条痕が強いものは、光学レンズ（とくに、眼鏡レンズ）
には不適である。とくに、周縁部に対して中央部の厚み
が厚いプラス度数のレンズや中心厚が２ｍｍ以上のマイ
ナス度数のレンズの場合には、線条痕がより顕著に現れ
る現象が多かった。

【０００５】本発明の目的は、このような成形品の不良
をなくし、高品質なレンズが得られるレンズの射出圧縮
成形方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来装置に
よる不良原因を究明すべく、成形条件を変えて実験を行
った。この中で、溶融樹脂を射出シリンダ内に導入して
一定時間経過したのちに射出したところ、線条痕のない
成形品が得られた。このことから、射出シリンダ内に導
入されたときの溶融樹脂は、射出シリンダ内壁に接する
外側と中心部とで温度差が生じているが、一定時間おく
ことによって温度分布が均一化され（射出シリンダ内に
挿入された線状ヒータやバンドヒータなどによって）、
それによって線条痕が消えたものと推定される。そこ
で、本発明者は、溶融樹脂の温度分布を均一化するため
に、溶融樹脂を混練する機能を有するミキシングノズル
を用いたところ、上述した不良がない成形品を得ること
ができた。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】また、本発明のレンズの成形方法は、内部
にレンズ成形用キャビティを有する金型と、この金型を
型締めする型締装置と、原料樹脂を可塑化する可塑化装
置と、この可塑化装置によって可塑化された溶融樹脂を
導入したのちノズルを通じて前記金型のレンズ成形用キ
ャビティ内に射出充填する射出シリンダとを備えたレン
ズの射出圧縮成形装置を用いてレンズを成形するレンズ
の成形方法において、中心厚が周縁厚より大きい偏肉差
のあるプラス度数のレンズ、または、中心厚が２ｍｍ以
上のマイナス度数のレンズ成形に、前記ノズルとして、
内部に溶融樹脂を混練するミキシング素子を有するミキ
シングノズルを用いたことを特徴とする。

【００１２】これによっても、可塑化装置によって可塑
化され射出シリンダ内に導入された溶融樹脂は、その射
出シリンダから射出される際、ミキシング素子を有する
ミキシングノズルによって混練され、温度分布が均一化
されるから、つまり、キャビティには温度分布が均一化
された溶融樹脂が充填されるから、線条痕などが生じな
い高品質なレンズを得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態にかか
るレンズ（メニスカス形状の眼鏡レンズ）の射出圧縮成
形装置を示している。なお、ここで成形される眼鏡レン
ズの材料は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）や
ＰＣ（ポリカーボネート）などの熱可塑性樹脂である。
前記射出圧縮成形装置は、射出成形金型５０を有する型
締装置６０と、原料樹脂を可塑化する可塑化装置７０
と、この溶融樹脂を計量して前記射出成形金型５０内に
射出充填する射出装置８０とから構成されている。

【００１４】前記型締装置６０は、固定ダイプレート６
１と、この固定ダイプレート６１に複数本のタイバー６
２を介して固定されかつ型締めシリンダ６３を搭載した
シリンダ固定プレート６４と、前記タイバー６２に沿っ
て昇降自在に設けられ前記型締めシリンダ６３のピスト
ンロッド６５に連結された可動ダイプレート６６とから
構成されている。固定ダイプレート６１と可動ダイプレ
ート６６との間には前記射出成形金型５０が取り付けら
れている。

【００１５】前記可塑化装置７０は、ホッパ７１から投
入された原料樹脂をスクリュ７２で送りながらヒータ７
３で可塑化する可塑化シリンダ７４によって構成されて
いる。なお、スクリュ７２は油圧モータ７５によって回
転される。前記射出装置８０は、内部にプランジャ８１
を有する射出シリンダ８２と、この射出シリンダ８２の
プランジャ８１を摺動（上下動）させる油圧シリンダ８
３とから構成されている。射出シリンダ８２の先端（上
端）には、溶融樹脂を混練するミキシング素子を有する
ミキシングノズル８５が取り付けられている。また、射
出シリンダ８２の外周上部位置には、バンドヒータ８６
が巻かれている。

【００１６】前記ミキシングノズル８５は、図２に示す
ように、筒状のノズル本体９１を有する。ノズル本体９
１内には、先端（上端）から順にアタッチメント９２、
ミキシングヘッド９３およびスリーブ９４が着脱自在に
挿入されている。前記アタッチメント９２には、その中
心軸方向に沿って直径が約３ｍｍ程度の射出孔９２Ａ
と、その射出孔９２Ａの直径より大きな直径を有する収
納孔９２Ｂとがそれぞれ形成されている。収納孔９２Ｂ
内には、補助混練筒９５が収納されている。補助混練筒
９５の先端面には、図３に示すように、直径が約１ｍｍ
程度の４つの混練孔９５Ａが補助混練筒９５の軸を中心
とする同一円周上の９０度間隔位置に軸と平行に形成さ
れている。前記ミキシングヘッド９３は、スリーブ９３
Ａと、このスリーブ９３Ａ内に収納され外周面に互いに
交差するように配置された多条の螺旋溝や軸と平行な多
数の平行溝を有するミキシング素子９３Ｂとから構成さ
れている。

【００１７】図４は前記射出成形金型５０の断面図、図
５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。同射出成形金型５０
は、図４に示すように、パーティングラインＰＬにおい
て上下に型分割される上型（可動型）１と下型（固定
型）２とを備え、これらの間に２個の眼鏡レンズ成形用
キャビティ３が形成されている。上型１の型本体４は、
インサートガイド部材５および型板６，７からなる。下
型２の型本体８は、インサートガイド部材９および型板
１０からなる。各インサートガイド部材５，９の内部に
は、前記キャビティ３を形成するインサート１１，１２
がパーティングラインＰＬに対して直角方向へ摺動可能
に収納されている。

【００１８】前記下型１の型本体８は、前記固定ダイプ
レート６１上に固定された型取付部材１５に固定されて
いる。前記上型１の型本体４は、上部材１６Ａと下部材
１６Ｂとからなる型取付部材１６に図５に示すボルト１
７で連結されているとともに、型本体４と型取付部材１
６との間にはボルト１７の外周に挿入された皿ばね１７
Ａが介装されている。型取付部材１６は、前記可動ダイ
プレート６６に固定され、型締めシリンダ６３の下向き
型締め力が作用するようになっている。

【００１９】前記型本体４と型取付部材１６との間に
は、隙間Ｓが設けられるようになっており、型本体４と
型取付部材１６とはガイドピン１８でガイドされながら
隙間Ｓ分だけ上下に開閉するようになっている。また、
前記型取付部材１５の下方には図示しない寸開きシリン
ダが配置され、この寸開きシリンダにより型取付部材１
６が型締めシリンダの型締め力に抗して押し上げられる
ことにより、隙間Ｓが形成されるようになっている。

【００２０】前記型取付部材１６には、下向きの油圧シ
リンダ１９が上下動自在に設けられている。油圧シリン
ダ１９のピストン２０に連結されたピストンロッド２１
は、シリンダ１９の下面に固定されたバックインサート
２２内を貫通し、その先端にＴ字クランプ部材２３を備
えている。Ｔ字クランプ部材２３は、前記インサート１
１の上端面に形成されたＴ字溝２４に係脱自在に係合さ
れている。前記型取付部材１５には、上向きの油圧シリ
ンダ２６が設けられている。油圧シリンダ２６のピスト
ン２７に連結されたピストンロッド２８は、型取付部材
１５内を貫通し、その先端にＴ字クランプ部材２９を備
えている。Ｔ字クランプ部材２９は、前記インサート１
２の下端面に形成されたＴ字溝３０に係脱自在に係合さ
れている。

【００２１】前記油圧シリンダ１９の上端には受圧部材
３２が固定されている。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により受圧部
材３２が押し下げられると、油圧シリンダ１９、バック
インサート２２およびインサート１１も押し下げられ、
キャビティ３で成形されたレンズが上型１および下型２
の型分割時に突き出されるようになっている。前記上型
４および型取付部材１６の中央には、エジェクトピン３
５が上下動自在に配置されている。エジェクトピン３５
の上端には受圧部材３６が固定されている。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により受圧部材３６が押し下げられると、エジェ
クトピン３５が押し下げられる。

【００２２】前記受圧部材３２には、エジェクトリター
ンピン３９の外周に巻回されたばね４０のばね力が上向
きに作用している。なお、受圧部材３６にも、図示して
いないが、エジェクトリターンピンの外周に巻回された
ばねのばね力が上向きに作用している。従って、エジェ
クトロッド３４，３８が上昇すると、受圧部材３２，３
６も上昇して旧位に復帰するようになっている。

【００２３】次に、本実施形態における作用を説明す
る。まず、成形しようとするレンズの種類に応じて、イ
ンサート１１，１２を交換する。インサート１１，１２
の交換にあたっては、型取付部材１６を含む上型１を上
昇させて、下型２から型分割させる。また、油圧シリン
ダ１９のピストンロッド２１を下降させるとともに、油
圧シリンダ２６のピストンロッド２８を上昇させ、これ
らピストンロッド２１，２８の先端に取り付けられたＴ
字クランプ部材２３，２９をインサートガイド部材５，
６から突出させる。

【００２４】新たに上型１および下型２の型本体４，８
に装着されるインサート１１，１２を、図示しないロボ
ットのアームで保持しながら水平移送させ、インサート
１１，１２のＴ字溝２４，３０をＴ字クランプ部材２
３，２９に係合させる。こののち、油圧シリンダ１９の
ピストンロッド２１を上昇させてインサート１１を引き
上げ、また、油圧シリンダ２６のピストンロッド２８を
下降させてインサート１２を引き下げる。これにより、
インサート１１，１２はインサートガイド部材５，６に
嵌合される。このようにして、プラスレンズの成形の場
合には、中心肉厚が周辺部より厚いキャビティ３を有す
るインサートに、また、マイナスレンズの成形の場合に
は、中心肉厚が周辺部より薄いキャビティ３を有するイ
ンサートにそれぞれ交換する。

【００２５】さて、レンズの成形にあたっては、図４お
よび図５に示す状態に型閉じする。つまり、型締めシリ
ンダ６３によって上型１を下降させ、上型１の型板６が
下型２の型板１０に接し、かつ、皿ばね１７Ａが圧縮さ
れない状態に型閉じする。この状態では、隙間Ｓは最大
寸開き量（約１５ｍｍ）に設定されている。次に、寸開
き量（圧縮代）を設定する。このとき、プラスレンズの
成形では０．８ｍｍ以下の寸開き量Ｓを設定する。マイ
ナスレンズの成形では０．８ｍｍより大きい寸開き量Ｓ
を設定する。つまり、マイナスレンズ成形時の圧縮代
を、プラスレンズ成形時の圧縮代より大きく設定する。

【００２６】次に、溶融樹脂を射出充填する。これに
は、可塑化装置７０によって可塑化された溶融樹脂を射
出装置８０の射出シリンダ８２内に導入して計測したの
ち、プランジャ８１の上昇によりミキシングノズル８
５、スプールブッシュ４７のスプール４８およびランナ
４９を通じてキャビティ３内に充填する。ここで、溶融
樹脂がミキシングノズル８５を通過するとき、溶融樹脂
は、まず、ミキシングヘッド９３で混練されて温度分布
が均一化され、続いて、補助混練筒９５の混練孔９５Ａ
を通過するとき、その混練孔９５Ａの出口、すなわち、
収納孔９２Ｂの空間内で、各混練孔９５Ａから細やかな
渦巻状になって吹き出し、収納孔９２Ｂから射出孔９２
Ａへと絞られることにより、更に混練されて温度分布が
より均一化される。これにより、溶融樹脂の流動性が向
上されるため、左右のキャビティ３で充填バランスがア
ンバランスになることがなく、しかも、各キャビティ３
には温度分布が均一化された溶融樹脂が充填されるか
ら、線条痕などが生じない高品質なレンズが得られる。

【００２７】次に、プラスレンズの成形、たとえば、プ
ラス２．００ディオプトリ（外形７５ｍｍ、中心厚４．
２ｍｍ、コバ厚１．００ｍｍ）の成形の場合には、溶融
樹脂の射出充填完了後、ノズル８５を閉じ（なお、閉じ
る機構については、本件出願人の実公平７−２７１４０
号、特公平５−４４８９３号、特公平５−３０６０８号
のノズルシャット機構を参照）、続いて、加圧（圧縮）
する。一方、マイナスレンズの成形の場合には、溶融樹
脂の射出充填完了前に加圧（圧縮）を開始する。具体的
には、射出すべき溶融樹脂の約９０〜９５％が射出され
たとき、型締めシリンダ６３により加圧を開始する。最
後に、ノズル８５を閉じる。このようにして、プラスレ
ンズまたはマイナスレンズを成形したのち、これらのレ
ンズをエジェクトする。

【００２８】従って、本実施形態によれば、内部に溶融
樹脂を混練するミキシング素子を有するミキシングノズ
ル８５を用いたので、可塑化装置７０によって可塑化さ
れた溶融樹脂を射出装置８０の射出シリンダ８２によっ
てキャビティ３内に充填する際、射出シリンダ８２から
射出される溶融樹脂の温度分布を均一化できる。よっ
て、キャビティ３には温度分布が均一化された溶融樹脂
が充填されるから、線条痕などが生じない高品質なレン
ズを得ることができる。

【００２９】また、ミキシングノズル８５は、多数の混
練溝を有するミキシング素子９３Ｂを内部に備えたミキ
シングヘッド９３と、ノズル軸方向に沿って複数の混練
孔９５Ａを有する補助混練筒９５とを備えているので、
溶融樹脂は、ミキシングヘッド９３で混練されて温度分
布が均一化され、続いて、補助混練筒９５の混練孔９５
Ａを通過するとき更に混練されて温度分布がより均一化
されるから、温度分布がない状態に混練できる。しか
も、補助混練筒９５の混練孔９５Ａの数や孔径を変えれ
ば、溶融樹脂の混練度合いとともに射出抵抗も変化させ
ることができるから、これらの値を適当な値に設定する
ことにより、充分な混練を維持しつつ、充分な射出速度
も確保できる。

【００３０】その結果、溶融樹脂の流動性が向上される
ため、左右のキャビティ３で充填バランスがアンバラン
スになることがなく、しかも、各キャビティ３には温度
分布が均一化された溶融樹脂が充填されるから、線条痕
などが生じない高品質なレンズを得ることができる。

【００３１】以上述べた実施形態において、ミキシング
ノズル８５は、内部にミキシングヘッド９３と補助混練
筒９５とを有していたが、ミキシングヘッド９３のみを
有する構造でもよい。また、ミキシングヘッド９３の構
成についても、上述した実施形態で挙げた構造に限ら
ず、溶融樹脂を混練できる構造を備えているものであれ
ば、他の構造でもよい。また、補助混練筒９５について
も、本体の長さ、または、混練孔９５Ａの数や孔径を使
用する樹脂の種類やレンズ形状に応じて任意に変えて使
用することが望ましい。また、混練がより必要な場合に
は、たとえば、中央部の肉厚が比較的厚いプラスレンズ
の成形の場合には、ミキシングノズル８５内に挿入した
スリーブ９４に代えて、ミキシングヘッド９３と同様な
構造のミキシングヘッドを挿入するようにしてもよい。

【００３２】また、上述した実施形態では、射出シリン
ダ８２の外周にバンドヒータ８６を設けたが、これに代
えて射出シリンダ８２内に線状ヒータなどを挿入するよ
うにしてもよい。あるいは、その両者を設けるようにし
てもよい。また、成形時の圧縮代を、型本体４と型取付
部材１６との間に形成した寸開き量により設定するよう
にしたが、他の金型を用いてもよい。たとえば、キャビ
ティ３内に突出するキャビティコアを設け、このキャビ
ティコアの位置から圧縮代を設定したのち、キャビティ
コアをキャビティ３内に突出させることにより圧縮する
ようにした構造の金型を用いてもよい。

【００３３】また、上述した実施形態では、寸開き量
を、プラスレンズの場合には０．８ｍｍ以下、マイナス
レンズの場合には０．８ｍｍより大きい寸法に設定した
が、これらの数値はレンズの特性などに応じて任意に決
定すればよい。また、上述した実施形態では、マイナス
レンズ成形時において、溶融樹脂を約９０〜９５％射出
した時点で寸開き量Ｓの圧縮を開始するようにしたが、
このときの％もキャビティ３の容積、樹脂の種類、レン
ズの特性などに応じて任意に決定すればよい。

【００３４】また、上述した実施形態では、眼鏡レンズ
の射出圧縮成形装置について説明したが、必ずしも眼鏡
レンズに限られるものでなく、他のレンズ一般に利用で
きる。

【００３５】

【発明の効果】本発明のレンズの射出圧縮成形方法によ
れば、溶融樹脂を混練するミキシング素子を有するミキ
シングノズルを用いたので、溶融樹脂の温度分布を均一
化できる結果、高品質なレンズを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる射出圧縮成形装置
を示す図である。

【図２】同上実施形態のミキシングヘッドノズルを示す
断面図である。

【図３】図２の III−III 線断面図である。

【図４】同上実施形態の射出成形用金型を示す断面図で
ある。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】従来の問題点を示すレンズの図である。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ３ 眼鏡レンズ成形用キャビティ ５０ 射出成形用金型 ６０ 型締装置 ７０ 可塑化装置 ８２ 射出シリンダ ８５ ミキシングノズル ９３ ミキシングヘッド ９３Ｂ ミキシング素子 ９５ 補助混練筒 ９５Ａ 混練孔

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/20 B29C 45/46 - 45/58 B29C 45/70 - 45/78 B29D 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にレンズ成形用キャビティを有する
   金型と、この金型を型締めする型締装置と、原料樹脂を
   可塑化する可塑化装置と、この可塑化装置によって可塑
   化された溶融樹脂を導入したのちノズルを通じて前記金
   型のレンズ成形用キャビティ内に射出充填する射出シリ
   ンダとを備えたレンズの射出圧縮成形装置を用いてレン
   ズを成形するレンズの成形方法において、 中心厚が周縁厚より大きい偏肉差のあるプラス度数のレ
   ンズ、または、中心厚が２ｍｍ以上のマイナス度数のレ
   ンズ成形に、前記ノズルとして、内部に溶融樹脂を混練
   するミキシング素子を有するミキシングノズルを用いた
   ことを特徴とするレンズの成形方法。