JP3370327B2 - レンズの成形方法および装置 - Google Patents

レンズの成形方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、レンズの成形方法および装置、特に仕上げ
られたエッジを有し、目に直接つけるために適したレン
ズの成形方法および装置に関する。
関連する技術の説明 レンズ、特にコンタクトレンズであるが他の種類のレ
ンズも、旋盤加工またはその他の工程によるよりも成形
により形成することが望ましい。成形されたレンズが望
ましい理由はいくつかある。例えば、良好な反復精度に
より、すなわち同一の形状および光学的特性を有するレ
ンズを数多く製造することが可能である。さらに、成形
されたレンズは、いかなる所望の形状にもすることがで
き、製造上の制約は型のみである。
一般に成形レンズは、重合性モノマーなどの硬化性液
体を型キャビティ（mold cavity）に注入し、液体を硬
化させて固体にし、型キャビティを開放してレンズを取
り出すことにより形成される。他の工程、例えば水和も
行い得る。いずれにしても、レンズの材料は、液体また
は半液体状態から固体状態に移行する間に収縮する。例
えば、レンズ材料がヒドロキシエチルメタクリレート
（「HEMA」）のような重合性モノマーである場合、材料
が硬化する間に約15％〜25％の体積減少が予想され得
る。
材料の収縮は重要な関心事であり、成形中に調整され
なければならない。収縮がうまく調整されなければ、硬
化中のレンズ材料が、関連する型表面から剥離する可能
性がある。このような分離は如何なるものでも、許容で
きない光学的表面を製造し、使用不可能なレンズを製造
することになる。たとえ分離が起こらなくても、内部応
力によってレンズに許容できない歪みがもたらされるこ
とがよくある。
これまで、硬化中のレンズ材料の収縮という問題のた
めに、追加の仕上げ工程を必要としない許容できない成
形レンズを提供することが困難であった。Larsenによる
米国特許第4,565,348号に記載されているような従来の
成形技術は、硬化中でも柔軟である半型（mold halve
s）により収縮を調整する。このような技術は、硬化中
に型内で起こる予想不可能な歪みにより反復精度の面で
許容できない。特に、レンズの形状は硬化中でも柔軟で
ある半径により規定されるため、レンズの光学的倍率を
規定する半径が予想不可能に変化し、そのため、レンズ
を反復的に製造することが困難になる。
コンタクトレンズの形状は、収縮に関連する問題をよ
り深刻にする。図１は、コンタクトレンズ11の断面図で
あり、コンタクトレンズ11は、図示するように中央光学
領域12と周辺キャリア領域14とを有する。典型的には、
光学領域12は直径7mm〜11mmであり、レンズ11全体の直
径は13mm〜15mmである。図１に示すように、レンズは後
方側15と前方側16との両方において異なる半径領域にお
いて形成されている。したがって、中央光学領域12から
外方に向けて、前方側16はまず、レンズの所望の光学的
倍率に応じて選択される半径R1により形成され、レンズ
のキャリア領域14における半径R2に合流し、その後、エ
ッジのテーパ部に向けて適切に移行するように選択され
た半径R3に合流する。後方側15においては、光学的領域
12は、これもまたレンズの所望の光学的倍率に応じて選
択され、レンズのキャリア領域14における半径R5に合流
する半径R4により形成される。
この構成により、レンズ11は、中央光学領域12におけ
るよりも、周辺キャリア領域14において、実質的に体積
が大きくなるように形成される。すなわち、キャリア領
域14はより大きな直径で光学的領域12を囲んでいるた
め、光学領域12が正の光学的倍率を供給するか負の光学
的倍率を供給するかにかかわらず、キャリア領域におい
てより多量の材料がある。その結果、レンズの中央部に
おけるよりも周辺部において、調整されるべき収縮が大
幅に大きく存在し、レンズの材料は不均一に収縮する。
上記のLarsenによる米国特許第4,565,348号に記載の
従来の成形技術は、この不均一な収縮を十分に補償しな
い。軟質型は型キャビティの中央において最も大きく補
償し、上記したように最も大きな収縮が起こる周辺部に
おいては全く補償しない。
型キャビティの周辺領域に好適な重合性モノマー製の
貯蔵部（reservoir）を提供することにより、収縮を調
整することも考えられている。米国特許第4,113,224号
および同第4,197,266号参照。原理的には、収縮中のモ
ノマーが、重合中に貯蔵部から追加のモノマーを引き込
む。実際には、仕上げられたエッジをレンズに成形する
ことは困難であるため、この構成は良好であるというこ
とが判明していない。したがって、このようなレンズ
が、さらなる機械加工および旋盤加工工程を必要とする
ことは避けられない。さらに、ほとんどの収縮がレンズ
材料がゲル化した後に起こるため、貯蔵部を設ける技術
は効果が限られる。モノマーを供給する貯蔵部のさらな
る問題は、重合性材料が、型キャビティ内から逃げる可
能性があるということである。
英国特許第2 235 408−Ａ号もまた、余分の重合性モ
ノマー用の貯蔵部を有する一対の塑性型部により形成さ
れた型アセンブリを利用した、コンタクトレンズの成形
方法を教示している。収縮は、第１および第２の型部の
うちの一方の上の、環状の硬質突起の塑性流動により、
主に硬化中に調整される。型部が形成される材料、硬化
温度、および硬化時間に関係する突起のこの塑性流動に
より、２つの型部が互いに近づく。
英国特許第2 235 408−Ａ号の方法においては、ま
ず、型部が軸方向に近づくように付勢、または接着さ
れ、その後、炉内で加熱されて重合性材料を硬化させ
る。硬化工程の初期に、液体の重合性材料が貯蔵部から
引き出されて突起を通過し、型キャビティ内で収縮する
材料に対して補給され得る。材料が厚くなった後、さら
なる収縮により２つの型部が引き寄せられて突起を変形
させる。型キャビティの密閉は硬化が進むまで完全には
ならないことがあり得、収縮の調整は型部のうちの一方
の塑性変形にのみ依存するため、この方法は上記問題を
十分処理しないことが理解される。
発明の概要 本発明の１つの態様では、型アセンブリとそれを使用
する方法を提供することによって従来技術に伴う問題に
取り組んでいる。該アセンブリは、各々第１および第２
の型キャビティ規定表面を有する第１および第２の型部
であって、第１の型キャビティ規定表面が取りまき形状
の周囲リムで終結しかつ第２の型キャビティ規定表面が
周囲リムに対応する直径に設けられた変形可能な合せ面
において終結する第１および第２の型部と、第１および
第２の型部の各々に対して設けられたセンタリング手段
とを有する。該型キャビティは、中央光学領域と、中央
光学領域よりも実質的に大きな体積を有する周辺キャリ
ア領域とを有するように形成される。該合せ面は第２の
型キャビティ規定表面に対して逆方向に屈曲した環であ
る。「逆方向に屈曲した」とは、合せ面が外方に、第２
の型キャビティ規定表面から離れる方向であって、第１
の型キャビティ規定表面に向かう方向に屈曲するという
意味である。環は、平坦でもよいし、円環体の断面に似
た丸みを帯びたものでもよい。
第１および第２の型部は、硬化されたレンズ材料に対
して異なる親和力を有する異なる材料から形成され得
る。このことは、型アセンブリの分離後に成形レンズが
型部のうちの一方に優先的に残るという点で有利であ
る。また、型部に異なる材料を選択することは、硬化レ
ンズの表面特性に望ましい影響を与え得る。
他の態様において、本発明は、後方型とそれを使用す
る方法を提供する。型は、好適には、前方型のレンズの
エッジを規定するリムと嵌合するのに適した逆方向に屈
曲した変形可能な合せ面を、周囲に有する、略球形の型
キャビティ規定表面を有する。後方型の合せ面は、環の
形状に形成され、環は、型キャビティ規定表面に対して
逆方向に屈曲している。環は、円環体に似た丸みを帯び
たものでもよい。後方型には、前方型と正確に整合する
ための、合せ面から垂れ下がるセンタリング手段と、レ
ンズ材料の硬化中にクランプ圧力を受ける圧力受け表面
とが設けられる。
本発明の他の態様において、本発明は、前方型とそれ
を使用する方法を提供する。型は、周囲にリムを有する
略球形の型キャビティ規定表面を有する。好適には、カ
ラーが余分なレンズ材料を閉じ込める貯蔵部を形成する
ようにリムを包囲し、後方型をセンタリングするセンタ
リング手段がカラーから垂れ下がる。リムは、型キャビ
ティ規定表面における直円筒状壁と、カラーと型キャビ
ティ規定表面との間のコーナーにおいて半径方向に延び
るフランジとして規定され得る。
本発明のさらなる特徴は、従属クレームに規定され
る。
本発明についての、この簡潔な概要は、本発明の性質
がすばやく理解され得るように提供されたものである。
実施態様とともに本明細書の全部を形成する添付の図面
に関連させながら、本発明の実施態様を以下に詳しく述
べる。
図面の簡単な説明 図１は、コンタクトレンズの断面図である。
図２は、コンタクトレンズを含む型アセンブリの分解
斜視図である。
図３は、コンタクトレンズのエッジの拡大図である。
図４は、後方型部の断面図である。
図５は、前方型部の断面図である。
図６は、前方型部と組み立てられた後方型部の断面図
である。
図７は、本発明のレンズ成形方法を説明するために有
用なフローチャートである。
図８は、型材料の寸法安定性を説明するためのグラフ
である。
図９は、レンズ材料の位置を示すための、組立型部の
拡大断面図である。
図10は、余分なレンズ材料の貯蔵部の形成を示す、組
立型部の断面図である。
図11は、組立型部用のクランプ装置の模式的断面図で
ある。
図12は、クランプ圧力下にある組合型部のエッジの詳
細を示す拡大図である。
図13は、硬化後の組立型部の拡大断面図である。
図14は、硬化後の組立型部のエッジの詳細を示す拡大
図である。
図15〜図17は、型の分解およびレンズの取り出しを説
明する図である。
図18および図19は、余分な重合性モノマーを保持する
後方型部の他の実施態様を説明する図である。
図20は、本発明の第１の他の実施態様である。
図21〜図24は、硬化中に型をクランプする必要がな
い、本発明の第２の他の実施態様を説明する図である。
好適な実施態様の詳細な説明 図２は、後方（posterior）型部21に対する前方（ant
erior）型部20の全体的構成を示す。
図示するように、前方型20は、テーパーヘッド24に合
流する円筒状ベース22を有する。テーパーヘッドは、後
方型21における相補的に付形されたテーパー内で前方型
20をセンタリングするセンタリング手段として機能す
る。また、前方型は、図１に示す所望の半径R1〜R3を与
えるために形成された前方型キャビティ規定表面25を有
する。好適には、この構成において、センタリング手段
として機能するテーパーヘッドと型キャビティ規定表面
とが互いに近接しており、それにより、余分な構造を介
入させることなく最大限のセンタリング効果を提供す
る。
後方型21は円筒状シェル26を有し、円筒状シェル26
は、後方型20がシェル内において相補的に付形テーパー
に適合するようなサイズを有する。上平面27は、クラン
プ圧力を受けて、それを組立型に均一に分布させるため
に設けられる。後方型21は後方型キャビティ規定表面を
有し、その裏面は29で示され、図１の半径R4およびR5を
規定する。上記のように、後方型20用のセンタリング手
段は、最大限のセンタリング効果を提供するために型キ
ャビティ規定表面に近接している。
後方および前方の型キャビティ規定表面は、コンタク
トレンズ11の所望のエッジ構造を供給するように形成さ
れている。図３に示すように、レンズ11のエッジ構造は
テーパー状エッジ30を有し、それにより、目またはまぶ
たの内表面のいずれかに接触する鋭角のまたは不快なエ
ッジがないことが保証される。特に、テーパ状エッジ30
は、目から離れるように輪郭が形成された逆に屈曲した
リップ32を有し、その表面は模式的に31により示され
る。リップ32は、例えば図３の破線R7で示されるように
丸みを帯びていてもよいし、平坦でもよい。いずれの場
合も、リップ32とレンズ11の後方側15との接合部は、34
で示されるように丸みを帯びて快適になっている。
テーパ状エッジ30の前方部は、これもまたまぶたの内
表面に対して快適であるように丸みを帯びたコーナ部35
を有する。コーナ部は垂直壁36につながり、垂直壁36は
先端部においてリップ32につながっている。この構造に
より、先端部37は、目またはまぶたの内表面のいずれと
も接触することがなく、それにより、使用者の快適さを
最大にしている。
図４および図５は、このエッジ構造を供給する前方お
よび後方型の拡大図である。図４に示しかつ上述したよ
うに、後方型21は円筒状シェル26と、上平面27と、後方
型キャビティ規定表面の裏面29とを有する。後方型の厚
みは、型キャビティ規定表面が硬質であり、硬化または
重合応力下で変形しないような十分な値が選択されてい
る。円筒状シェル26は、肩部40において上平面27に接合
されている。後方型21はさらに、型の残りの部分により
規定されるよりも大きい内径を与えるために、型の残り
の部分よりも薄くなったベース41を有する。これによ
り、前方型20へのアクセスが容易になる。ベース41は、
テーパ部44につながる段付直径42を有する。テーパ部44
は、前方型20を後方型21に対して整合およびセンタリン
グするセンタリング手段を提供する。
テーパ部44は、45において裏返り、略球状の表面を有
する後方型キャビティ規定表面46につながる。「略球
状」とは、非球面または円環体のような厳密には球形で
はない形状も含むものと理解される。図４に示すよう
に、表面46は、中央光学領域と周辺キャリア領域とに各
々必要とされる半径R4およびR5（図１）により形づくら
れている。型キャビティ規定表面46の周辺には、図３に
示すリップ32に対応する環47により形成された合せ面
（mating surface）がある。この面は平坦でもよいし、
上記したように丸みを帯びていてもよい。環47は、型キ
ャビティ規定表面46に対して逆に屈曲し、それにより、
リップ32が、目から離れて型キャビティ規定表面46との
接合部において平滑であるように形成される。
図５は、上述したように、円筒状ベース22と、テーパ
ーヘッド24と、「略球状」（上記で定義した）の前方型
キャビティ規定表面25とを有する前方型20を示す。表面
25は、各々中央光学領域および周辺キャリア領域用の半
径R1、R2、およびR3（図１）により形づくられている。
テーパー24の直径は、後方型21におけるテーパー44の対
応する直径よりもわずかに小さくなるように選択されて
いる。これにより、型部が干渉されることがなく、正し
くセンタリングされることが保証される。好適には、型
はテーパー24と44との間に０〜20ミクロン、より好適に
は10ミクロンのクリアランスがある状態で設けられる。
テーパー24は、内側に傾斜する領域49および領域51に
おける貯蔵部を形成するカラー50につながる。内側に傾
斜する領域49は後方型21の段付直径と相互作用すること
により、組立を容易にする。鋭角のリム52は、型キャビ
ティ規定表面25の周辺を包囲する。リム52は、図３の垂
直壁36に対応する直円筒状壁54のコーナー接続部と、カ
ラー50からつながり半径方向に延びるフランジ53との接
続部によって形成される。
前方型の裏面56は概して、上記表面の輪郭に従う。前
方型20の厚みは、重合または硬化応力下で型キャビティ
規定表面が軟質となるのを阻止するために十分であるよ
うに選択される。
図６は、後方型21と前方型20とを組み立てた状態を模
式的に示す。図６に示すように、リム52が環47に嵌まる
ように、後方型21は前方型20に対して滑り嵌合する。テ
ーパ部44および24は、前方および後方型をセンタリング
するように上記のクリアランスに適合し、それにより、
センタリングのずれにより引き起こされるプリズムまた
は他の望ましくない欠陥を阻止する。このように組み立
てられた場合、型部は、重合性HEMAのような硬化性レン
ズ材料が硬化中に保持される型キャビティ57を形成す
る。
組み立てられた場合、型はまた、カラー50の後方の領
域51内で貯蔵部（receptacle）59を形成する。貯蔵部59
は、型が保持されたときに型キャビティ57から押し出さ
れる余分なレンズ材料を受け取るように設けられてい
る。このような余分な材料は如何なるものでも、貯蔵部
59内に保持され、貯蔵部59においては、余分なレンズ材
料はテーパ部24と44との接合部に達成することが阻止さ
れる。もし余分なレンズ材料が接合部に達すると、不都
合にも毛管現象により余分な材料が貯蔵部59から逃げる
ということが判明している。型キャビティ57が上述のよ
うに密閉されるまでは、レンズ材料が型キャビティ57か
ら逃げる可能性もある。カラー50がこれを阻止する。
後方型21および前方型20用の材料は、硬化したレンズ
材料に対する変形性および親和力を考慮して選択される
べきである。特に、硬化中は、環47とリム52とが互いに
変形しあうことが望まれる。これら２つの表面の相対的
変形性はそれに応じて選択されるべきである。後方型21
にポリプロピレン（例えばPhillips 66からのMARLE
X）、前方型20に硬質（無可塑）ポリ塩化ビニル（例え
ばB.F.GoodrichからのGEON）を用いることは、環47とリ
ム52とが硬化中に相対的に変形するような適切な組合せ
であることが判明している。他の材料、例えば、アイオ
ノマー、ポリアリールスルホン、ポリエーテルイミド、
ポリエステル、ポリスチレン、ゴム改質共重合体、また
は硬質ポリウレタンを用いてもよい。前方および後方型
には異なる材料を用いることが好ましいが、同一の材料
も用いられ得る。硬度については、後方型の材料は約シ
ョアD50〜ロックウェルM110、好適にはショアD65〜ロッ
クウェルM65の範囲であるべきである。（ポリプロピレ
ンは約ショアD75である。）前方型の材料は約ショアD70
〜ロックウェルM120、好適にはショアD80〜ロックウェ
ルM110の範囲であるべきである。（PVCは約ショアD87で
ある。） 後方および前方型に各々ポリプロピレンおよびPVCと
を選択することは、これらの材料が硬質型キャビティ規
定表面も供給し、それにより、硬化中の光学領域変形と
いう悪影響が排除されるという点でも有利である。この
ことにより、型により製造されたレンズは予想可能な特
性を有し、型から型に反復可能であるということが保証
される。
HEMAがレンズ材料に用いられた場合、硬化レンズ材料
は後方型21のポリプロピレンに対してよりも前方型20の
PVCに対してより親和力が強いということが判明してい
る。したがって、PVCとポリプロピレンとの組合せは、
例えば水和による取り出しがより簡単に達成可能である
前方型内に硬化されたレンズが残ることが保証されると
いう点で有利である。
最後に、ポリプロピレンは、硬化または重合を開始す
るために一般に用いられる媒体である紫外線を透過する
ということに注目されたい。
型は、リム52と周辺環47とが互いに変形しあうように
設計されているため、型は好適には一度のみ用いられ
る。型は、当業者にとって周知である標準的な射出成形
技術によって形成され得る。
図７は、本発明のレンズの成形方法を説明するフロー
チャートである。
工程S1では、前方および後方型が、好都合にも上述の
射出成形により形成される。このようにして形成された
型、特に上述のポリプロピレン材料によるものは、本発
明の実施において維持されるべき光学的許容差にとって
重要な寸法上の不安定性を特に被る傾向にある。たとえ
ば図８に示すように、射出成形後、時間t1までの最初の
期間において、型は熱的および他の寸法上の歪みに曝さ
れ、それによりその寸法が大幅に変化する。この期間中
は、型は使用不可能である。t1後の期間において、型は
寸法上の変化を続けるが、より遅い速度で変化する。寸
法面での動作許容範囲により決定される時間的範囲内に
型を使用することが望ましいということが判明してい
る。これは、図８中のt1とt2との間で表されている。典
型的には、ポリプロピレンの場合、t1は約１時間であ
り、t2は約４時間である。
したがって、図７に戻って、工程S2は、t1とt2との間
のウィンドウ（window）までの、型が用いられない遅延
時間を示している。その後、工程S3において、レンズ材
料、この場合はHEMAの、所定のまたは計量された量が、
前方型に注入される。型に注入されるレンズ材料の量
は、型の形成に関わるいかなる寸法上の許容差、計量型
ポンプの計量性能のいかなる変化、および他の影響をも
調整するように計算される。さらに、上で計算されたよ
りも僅かに多い量のレンズ材料が注入される。余分な量
のレンズ材料は、組み立てられた型キャビティの周囲に
沿って少量の超過分か形成されることを保証するために
供給される。余分な量のレンズ材料は、レンズキャビテ
ィ57が密閉されたときに、レンズのエッジ領域におい
て、泡または他のエッジ欠陥が形成されないことを保証
する。
工程S4において、図９および図10に示すように、後方
型が組み立てられ、前方型に嵌められる。図９に示すよ
うに、型部はまず、互いに比較的すばやく近づき得る。
このことは、後方型21の段付直径と前方型20の屈曲表面
49との間の相互作用により容易になる。後方型キャビテ
ィ規定表面が、前方型に注入されたレンズ材料60に近づ
くにつれて、型は、レンズ材料60が泡を形成することな
く、または他の影響をもたらすことなく、前方および後
方型キャビティ規定表面全体を湿らせることを保証する
ために、非常に遅い速度で移動しなければならない。２
つの型の移動は、図10に示すように、リム52が環47に嵌
まるまで続く。テーパ部24および44は、２つの型部を互
いにセンタリングするように機能する。余分なレンズ材
料61は、貯蔵部59に注入され、そこにおいてカラー50が
余分な材料が表面24と44との間に流入することを阻止す
る。
工程S5において、型アセンブリがクランプされる。図
11に、適切なクランプ構造を模式的に示す。ここに見ら
れるように、クランプ構造は、ペース64と、ピストン65
と、上板67とを有する。上板は開口69を有し、開口69を
介してレンズ材料60を硬化するための紫外線が照射され
得る。開口69は、型キャビティ57内のレンズ材料だけで
なく、貯蔵部59内の余分なレンズ材料61も暴露させるの
に好適な直径を有する。
組み立てられた前方および後方型は、ピストン65上に
配置され、その後、図示しないエアシリンダがピストン
を上方に摺動し、上板67に対して平坦部27をクランプ
し、それにより、組立型に所定のクランプ力を付与す
る。好適には、エアシリンダが、この目的のために、こ
れに続く動きの量に関わらず、特に、硬化中に前方型と
後方型との間において、クランプ力が実質的に同一に維
持されるように用いられる。
型アセンブリをクランプする力は、液体密閉部を形成
するために、リム52が型キャビティのエッジ周囲におい
て連続ラインで環47を保持するように、選択される。ク
ランプ力は、このような密閉部が隙間なく達成されるこ
とを保証するためには充分大きいが、この力によって環
47およびリム52が変形され過ぎないために十分小さいよ
うに、選択される。この予備硬化前の段階で変形され過
ぎると、硬化中の収縮を調整するために必要なレベル未
満まで達成可能な、さらなる変形の量が減少する。上記
のポリプロピレン/PVCの組合せの場合、20〜40ポンドの
クランプ力が好適であることが判明している。
図12は、図11の構造によるクランプの結果としての、
前方型、後方型、型キャビティ57内のレンズ材料、およ
び貯蔵部59内のレンズ材料の状態を示す。ここに見られ
るように、リム52は環47を密閉するが、リム52も環47も
大幅には変形していない。型キャビティ57は、貯蔵部59
から効率的に密閉され、貯蔵部59内の余分なモノマー61
はカラー50の作用により貯蔵部内に収容される。
図７に戻って、工程S6において、レンズ材料は、その
液体または半液体状態から固体または半固体状態に硬化
される。上述の特定の実施態様において、このような硬
化は、クランプ用アセンブリにおける開口69を介した紫
外線暴露を利用して、窒素雰囲気中で重合性HEMAモノマ
ーを重合することにより達成される。他の硬化技術、例
えば熱硬化も可能である。
上述のように、後方型21に用いられるポリプロピレン
プラスチックは、紫外線照射を透過し、そのため、貯蔵
部59と型キャビティ57との両方に収容されるレンズ材料
の硬化を効率的に行う。重合性HEMAモノマーの十分な硬
化を保証するために、紫外線照射は、クランプ圧力下で
約５分間続けられる。型がクランプ圧力から解放され
（工程S7）、残留した未反応成分を除去するための追加
の重合は、さらに５分間紫外線暴露することにより得ら
れる（工程S8）。当業者にとって明らかなように、硬化
時間は、用いるモノマーミックスによって変化する。
図13は、硬化後の型アセンブリを示す。ここにみられ
るように、リム52と環47とは、互いに比較的変形してい
る。特に、リム52は71で示すように、環47の表面を変形
し、環47は71で示すように、リム52のエッジに丸みを与
えている。図14に概念的に示すように、リム52は、垂直
壁54の元の高さが硬化後約半分になるような程度に、環
47に係合している。特定の実施例においては、壁54の元
の高さは約50ミクロンであり、硬化後の変形されない高
さは約25ミクロンである。環47のくぼみは、約５ミクロ
ンである。計算によって、この程度の変形が、型キャビ
ティ57に収容されたレンズ材料に予想される全収縮を実
質的に調整するために十分であることが示されている。
工程S9において、後方および前方の成形面が分解され
る。図15に示すように、これは好適には、硬化レンズ72
が損なわれないように、如何なる角度を有する、または
水平的移動をも含まない、厳密に垂直の移動により行わ
れる。図15にさらに示すように、硬化レンズ材料は、前
方型20に対してより大きな親和力を有しているため、余
分な硬化レンズ材料61のみならず硬化レンズ72も前方型
に残る。
図15にさらに示すように、環47の変形は塑性変形であ
るため、環の周囲の中央部に沿って永久的かじり73が起
こる。同様に、リム52は永久的に丸いままである。型が
好適には一度のみしか用いられないのは、これらの理由
による。
工程S10において、レンズは検査される。このような
検査中に、成形工程において異物または泡が型キャビテ
ィ27中に保持されたか否か、あるいは他の汚染物または
望ましくないレンズの特徴が得られたか否かを決定する
ことが可能である。
工程S11において、レンズは水和されて型からの取り
出しが容易になる。図17に示すように、水和中、硬化レ
ンズ材料は、水を吸収するにつれて、図16に示す、多少
収縮した状態から膨張する。この膨張のために、硬化レ
ンズのエッジ74は余分な硬化レンズ材料61のエッジ75と
相互作用する。材料のこの部分がエッジから分離して仕
上げ後のレンズを汚染しないことを保証するために、通
常、表面活性剤が水和液に添加される。適切な表面活性
剤は、蒸留または精製水からなる水和液に0.5重量比の
割合で添加されるポリオキシエチレンソルビタン−20モ
ノリエート（TWEEN−80）である。水和は好適には、高
度、例えば30℃〜100℃の間で行われる。
工程S12において、仕上げ後のレンズがパッケージに
入れられる。パッケージに入れる間に、追加の工程、例
えば、追加の光学的検査の工程、滅菌、等級づけ、色の
添加または着色などが行われ得る。
言うまでもなく、上記の工程のいくつかは順を変える
ことが可能である。例えば、工程S10の検査は、後の段
階で行ってもよいし、排除してもよい。さらに、水和の
前にいわゆる「乾燥離型」工程においてレンズを型から
取り出すことも可能である。この工程においては、余分
な硬化材料61が取り出し工程を妨げないことを保証し、
レンズが離型中に損なわれないことを保証するために注
意が必要である。
図18および図19は、レンズ72の乾燥離型に特に適した
後方型21の他の構造を示す。図18に示すように、他方型
21は、余分な硬化レンズ材料61を保持するための保持手
段を含み、保持手段は、環47に隣接する点および貯蔵部
59の領域において溝75の形態にある。図18および図19に
示すように、溝75は、レンズ材料が液体または半液体状
態にあるときに余分なレンズ材料によって充填される。
レンズ材料が硬化されると、溝75は余分な硬化材料を保
持し、それにより、分解工程（工程S9）中に余分なレン
ズ材料が後方型21に残ることを保証する。好都合にも、
これは、その工程が水和によって行われるか、乾燥離型
によって行われるかに関わらず、余分な硬化材料が、レ
ンズの型からの取り出し工程を妨げないことを保証す
る。
図18および図19は溝としての保持手段を示している
が、他の形態も可能である。したがって、保持手段は、
後方型21内の複数の開口、後方型21から貯蔵部59に延び
る足部、または単に後方型用の粗い表面という形態を取
り得る。同様に、硬化レンズが前方型よりもむしろ後方
型に残ることが望ましいなら、保持手段は、逆に前方型
に設けられ得る。
図20はセンタリング手段が垂直に延びる円筒状壁24'
および44'によって設けられる、本発明の第１の他の実
施態様を示す。図20の実施態様は、他のすべての面にお
いて、上記したものと実質的に類似しておりその詳細な
説明は簡潔のため省略する。
図21〜図24は、組み立てられた型を硬化中に外方から
クランプする必要のないテーパロック型クランプ手段を
用いた本発明の第２の他の実施態様を示す。表面的に
は、図20〜図23の実施態様は、図１〜図19のものに類似
しており、同様の参照符号が用いられてきた。したがっ
て、図21において、後方型121は、垂直型円筒状シェル1
26と、上平面127と、後方型キャビティ規定表面146の裏
面129と、肩部140と、テーパー144と、裏面145と、後方
型規定表面146と、環147とを有する。前方型120は、円
筒状122と、テーパーヘッド124と、前方型キャビティ規
定表面125と、内方に傾斜する領域149と、カラー150
と、貯蔵部を形成する領域151と、リム152と、直円筒状
壁154とを有する。
この実施態様においては、後方型121および前方型120
に各々フランジ156および157が設けられている。このよ
うなフランジは型部の剛性を高め、機械的操作を容易に
し、さらにそれにより、上記の他の実施態様にも用いら
れ得る。
図21において、テーパー144および124のテーパー角
度、そしてテーパー124および144の領域における型の相
対直径は、テーパーの作用により前方および後方型が互
いにロックされるように選択される。したがって、例え
ばテーパー144は垂直から2 1/2度の角度に選択される一
方、テーパー124は、垂直から３度の角度に選択され
る。したがって、図22に示すように、ベース141の最も
内側の部分は、リム152が環147に接する前に、まず点15
8においてテーパー124の表面に接する。後方型121が前
方型120に対してさらに下方に移動すると、リム152が環
147に保持して、図23に示すように、テーパー124と144
とが互いにロックする。好適な実施態様においては、ロ
ックは、約75ミクロンの下方への移動または「テーパー
干渉」の後に達成される。テーパーのロック作用によっ
て引き起こされる下方および外方への圧縮力により、円
筒状シェル126が肩部140の回りで外方に回転し、それに
より下向きの密閉力を発生する。例えば限定された構成
要件による方法を率直に分析すると、第１の実施態様に
おけるものに等しい下向きの密閉力を発生するために必
要な量のテーパーのロック圧縮力が生ずる。図21〜図24
に示す実施態様においては、15〜25ポンドの型締め力に
より、35ポンドのクランプまたは密閉力が生じ、型部が
ロックされることを保証する。
第１の実施態様と同様の方法により、レンズ材料160
を適所に有する組立型は硬化される。テーパ部のロック
による下方および下向きの圧縮力により発生した密閉力
と、収縮により引き起こされた真空力との組合せは、リ
ム152と環147とが、硬化中に収縮を調整するように相対
変形されるということを保証するのに十分である。した
がって、クランプ用アセンブリは、もちろん使用され得
るが、排除してもよい。硬化後、リム152と環147との相
対変形に対する明かな反作用として、図24の一点鎖線に
より示すように、表面140とフランジ156とが肩部140の
回りで上方に回転することが判明している。
硬化後、図７の工程S9〜S12が、本発明の第１の実施
態様に関して上述したように実行され、それにより、任
意の所望の形状を有する、仕上げられたエッジを有する
レンズが形成される。
以上、本発明の性質を容易に理解できるように、述べ
てきた。しかし、本発明の性質および範囲を逸脱するこ
となく、上記実施態様の修飾がなされ得ることは明かで
ある。例えば、本発明の第１に述べられた実施態様を、
テーパー24と44のテーパー角度を不等価にして提供する
ことが可能である。なぜなら、これらのテーパーは、単
に整合およびセンタリングを目的として設けられてお
り、必ずしも第２の変形実施態様におけるようにテーパ
ーのロック力を供給するためのものではないからであ
る。第２の変形実施態様に、第１の実施態様に関して述
べたような保持手段を設けることも可能である。したが
って、本発明の範囲は、上記した特定のものに制限され
ることなく、添付の請求の範囲にしたがって測られるべ
きである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーン，デニス アメリカ合衆国 ニューヨーク 14612, ローチェスター，コバーグ ストリート 160 (72)発明者 ムチャ，ウィリアム イー. アメリカ合衆国 ニューヨーク 14416, バージェン，リード ロード 1575 (72)発明者 ラスチオ ドミニク ブイ. アメリカ合衆国 ニューヨーク 14580, ウェブスター，ジョーゼフ サークル 487 (72)発明者 シャノン，ジョン エイチ. アメリカ合衆国 ニューヨーク 14464, ハムリン，サンディ ショア ドライブ 7122 (72)発明者 シルバーマン，スティーブン ディー. アメリカ合衆国 ニューヨーク 14610, ローチェスター，ノールトップ ドライ ブ 111 (72)発明者 ウィーバー，エドウィン ダブリュ ー．，ジュニア アメリカ合衆国 ニューヨーク 14423, カレドニア，バットジング ロード 3708 (56)参考文献 特開 平２−172712（ＪＰ，Ａ) 英国特許2235408（ＧＢ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29D 11/00 B29C 33/38

Claims (49)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の型部にレンズ材料を注入すること
    と； 該第１の型部のエッジにおいて密閉される型キャビティ
    を規定するように、第２の型部を該第１の型部に隣接し
    て嵌めて該第１および該第２の型部を密閉し、余分なレ
    ンズ材料を該型キャビティの密閉されたエッジに隣接す
    る空間で受け取り且つ閉じ込めるようにすることと； 該レンズ材料を液体または半液体状態から固体又は半固
    体状態に硬化して成形レンズを形成することとからな
    り； 該第１および該第２の型部が、該型キャビティを密閉す
    るためには十分であるが、過度の変形はもたらさないク
    ランプ力を付与することによりクランプされ、レンズ材
    料の収縮が、該第１および該第２の型部のうちの一方の
    変形可能なリムと該第１および該第２の型部のうちの他
    方の変形可能な合せ面と両方を相対変形させることによ
    って硬化中に調整され、その結果、該レンズ材料が該第
    １および該第２の型部から剥離せず、レンズのエッジ
    が、該リムの変形点と該合せ面の変形点において形成さ
    れることを特徴とするレンズ成形方法。
  2. 【請求項２】前記注入工程で注入されるレンズ材料の量
    が、余分なレンズ材料が前記第１の型部に注入されるよ
    うに計量される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記余分な材料が、前記リムを包囲するカ
    ラーによって前記型キャビティの前記密閉されたエッジ
    に隣接した前記空間に閉じ込められる、請求項１に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】前記クランプ力が約20〜40ポンドの範囲内
    である、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】前記第１および前記第２の型部が外部クラ
    ンプ力を付与することによりクランプされる、請求項１
    に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記クランプ力がレンズ材料の硬化中に一
    定のレベルに維持される、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記第１および前記第２の型部がテーパロ
    ッククランプ手段によりクランプされる、請求項１に記
    載の方法。
  8. 【請求項８】成形レンズが前記第１および前記第２の型
    部のうちの一方に残るように該第１および該第２の型部
    を分解することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記成形レンズが前記型部の分解後、該型
    部のうちの一方に優先的に残るように該型部が各々異な
    る材料から形成される、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記余分なレンズ材料が前記第１および
    前記第２の型部のうちの他方に保持される、請求項９に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記成形されたレンズを水和することを
    さらに含む、請求項８に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記嵌合工程中に、前記第２の型部に対
    して前記第１の型部をセンタリングすることをさらに含
    む、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記センタリングが、前記第１および前
    記第２の型部のうちの一方の略円筒状のシェルを、該第
    １および該第２の型部のうちの他方の、対応する形状を
    有する略円筒状のシェルに挿入することを含む、請求項
    12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記円筒状のシェルがテーパ状であり、
    テーパーが実質的に同じである、請求項13に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】前記円筒状のシェルがテーパ状であり、
    テーパーが異なる、請求項13に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記第１の型部が、略円筒状のベース
    と、テーパーヘッドを有する、請求項13に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記第１の型部が中央光学領域を有する
    型キャビティ規定表面を有し、さらに該型キャビティ規
    定表面の周囲に、そのコーナーが前記変形可能なリムを
    規定する直円筒状壁を有する、請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記第１の型部が前記型キャビティの前
    記エッジに隣接した前記空間に前記余分なレンズ材料を
    閉じ込める前記リムを包囲するカラーをさらに有する、
    請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記第２の型部が中央光学領域を有する
    型キャビティ規定表面を有し、さらに該型キャビティ規
    定表面の周囲に、逆方向に屈曲した変形可能な合せ面を
    有する、請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記変形可能な合せ面が環である、請求
    項19に記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記環が丸みを帯びている、請求項20に
    記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記第１および前記第２の型部が、各々
    前方および後方型キャビティ規定表面を有し、該第１の
    型部が、該前方型キャビティ規定表面の周囲に、そのコ
    ーナーが前記変形可能なリムを規定する直円筒状壁を有
    し、該第２の型部が、該後方型キャビティ規定表面の周
    囲に、該変形可能なリムに対応する直径に設けられた逆
    方向に屈曲した変形可能な合せ面を有する、請求項１に
    記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記前方および前記後方型キャビティ規
    定表面が中央光学領域を有する硬質型キャビティを規定
    する、請求項22に記載の方法。
  24. 【請求項２４】前記第１の型部の前記変形可能なリムが
    前記直円筒状壁と外方に延びるフランジとにより形成さ
    れたコーナーである、請求項22に記載の方法。
  25. 【請求項２５】前記第１の型部が、前記型キャビティの
    前記エッジに隣接する前記空間に前記余分なレンズ材料
    を閉じ込めるために、前記リムを包囲しかつ前記フラン
    ジから延びたカラーを有する、請求項24に記載の方法。
  26. 【請求項２６】その間に型キャビティを形成する第１お
    よび第２の型キャビティ規定表面を各々有する第１およ
    び第２の型部を有するレンズ成型用型アセンブリにおい
    て、該第１の型部の該第１の型キャビティ規定表面が、
    密閉部を達成するために変形可能な取りまき形状の周囲
    リムで終結し、該型アセンブリが、該周囲リムに対応す
    る直径に設けられた逆方向に屈曲した変形可能な合せ面
    において終結する該第２の型キャビティ規定表面と、 該第１および該第２の型部に各々設けられる互いに協同
    するセンタリング手段とを有することを特徴とする型ア
    センブリ。
  27. 【請求項２７】前記第１の型部が硬質の略球形の前方型
    キャビティ規定表面を有し、前記第２の型部が硬質の略
    球形の後方型キャビティ規定表面を有する、請求項26に
    記載の型アセンブリ。
  28. 【請求項２８】前記第１の型部が前記型キャビティの前
    記エッジに隣接した前記空間に前記余分なレンズ材料を
    閉じ込める閉じ込め手段をさらに有する、請求項26に記
    載の型アセンブリ。
  29. 【請求項２９】前記閉じ込め手段が前記第１の型部の前
    記リムを包囲するカラーを有する、請求項28に記載の型
    アセンブリ。
  30. 【請求項３０】前記周囲リムが、前記型キャビティの直
    円筒状壁と外方に延びるフランジとのコーナーによって
    規定される、請求項26に記載の型アセンブリ。
  31. 【請求項３１】前記第１の型部が前記周囲リムを包囲し
    かつフランジから延びるカラーをさらに有する、請求項
    30に記載の型アセンブリ。
  32. 【請求項３２】前記第２の型部が、クランプ圧力を受け
    かつ該圧力を均一に分散する圧力受け表面をさらに有す
    る、請求項26に記載の型アセンブリ。
  33. 【請求項３３】前記合せ面が環である、請求項26に記載
    の型アセンブリ。
  34. 【請求項３４】前記環が丸みを帯びている、請求項33に
    記載の型アセンブリ。
  35. 【請求項３５】前記センタリング手段が、前記リムから
    垂れ下がる第１の円筒状シェルと、該第１の円筒状シェ
    ルと嵌合可能でありかつ前記合せ面から垂れ下がる第２
    の円筒状シェルとを有する、請求項26に記載の型アセン
    ブリ。
  36. 【請求項３６】前記第１の円筒状シェルが、円筒状ベー
    スとテーパーヘッドとを有する、請求項35に記載の型ア
    センブリ。
  37. 【請求項３７】前記第１および前記第２の円筒状シェル
    がテーパ状である、請求項35に記載の型アセンブリ。
  38. 【請求項３８】前記第１および前記第２の円筒状シェル
    が同じテーパーを有する、請求項37に記載の型アセンブ
    リ。
  39. 【請求項３９】前記テーパーが前記第１および前記第２
    の型部をロックする、請求項37に記載の型アセンブリ。
  40. 【請求項４０】前記第１および前記第２の型部のうちの
    一方の円筒状のシェルが段付直径を有し、該第１および
    該第２の型部のうちの他方が該段付け直径と相互作用す
    るのに適した内方に傾斜する表面を有する、請求項35に
    記載の型アセンブリ。
  41. 【請求項４１】前記第１および前記第２の型キャビティ
    規定表面が、中央光学領域を有する剛性の型キャビティ
    を規定する、請求項26に記載の型アセンブリ。
  42. 【請求項４２】前記第１および前記第２の型部のうちの
    一方が、他方よりも、硬化レンズを形成する材料に対し
    て大きな親和力を有する、請求項26に記載の型アセンブ
    リ。
  43. 【請求項４３】前記第１および前記第２の型部のうちの
    一方が、余分な硬化レンズ材料を保持する手段を含む、
    請求項26に記載の型アセンブリ。
  44. 【請求項４４】前記第１および前記第２の型部のうちの
    一方がPVCから形成され、該第１および該第２の型部の
    うち他方がポリプロピレンから形成される、請求項26に
    記載の型アセンブリ。
  45. 【請求項４５】前記第１の型部が前記第２の型部と異な
    る材料から形成される、請求項26に記載の型アセンブ
    リ。
  46. 【請求項４６】前記第２の型部が約ショアD50〜ロック
    ウェルM110の硬度を有し、前記第１の型部が約ショアD7
    0〜ロックウェルM120の硬度を有する、請求項45に記載
    の型アセンブリ。
  47. 【請求項４７】前記第２の型部が約ショアD65〜ロック
    ウェルM65の硬度を有し、前記第１の型部が約ショアD80
    〜ロックウェルM110の硬度を有する、請求項46に記載の
    型アセンブリ。
  48. 【請求項４８】前記第２の型部が約ショアD75の硬度を
    有し、前記第１の型部が約ショアD87の硬度を有する、
    請求項47に記載の型アセンブリ。
  49. 【請求項４９】その間に型キャビティを形成する第１お
    よび第２の型キャビティ規定表面を各々有する第１およ
    び第２の型部を有するレンズ成形用型アセンブリにおい
    て、該第１の型部の該第１の型キャビティ規定表面が、
    密閉部を達成するために変形可能な取りまき形状の周囲
    リムで終結し、該型アセンブリは、該第１の型キャビテ
    ィ規定表面の該取りまき形状の周囲リムが、該型キャビ
    ティの直円筒状壁と外方に延びるフランジとのコーナー
    によって規定され、該第１の型部が、該周囲リムを包囲
    しかつ該フランジから外方に延びるカラーをさらに有
    し、 該第２の型キャビティ規定表面が該周囲リムに対応する
    直径に設けられる変形可能な合せ面において終結するこ
    とを特徴とする型アセンブリ。
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