JP3872921B2 - 射出圧縮成形方法および射出圧縮成形装置 - Google Patents

Description

【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物品を成形する射出圧縮成形方法および射出圧縮成形装置に関する。たとえば、熱可塑性樹脂を射出圧縮成形して、高精度、かつ、高品質な眼鏡レンズを成形するのに好適な射出圧縮成形方法および射出圧縮成形装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
たとえば、熱可塑性樹脂からレンズを得る成形法として、特開平２−２６７２３号公報や実公平６−９８２６号公報などに開示された射出圧縮成形法が知られている。ちなみに、眼鏡レンズでは、レンズ度数＋４．００〜−８．００Ｄ（Ｄ：ジオプター）程度のレンズ度数範囲のものが、この成型法に好ましく用いられている。
射出圧縮成形法は、溶融樹脂の収縮を補正して均一で高度な形状精度を得るために、レンズ成形用キャビティ内に圧縮代を残して金型を型締めし、ついで、前記レンズ成形用キャビティ内に溶融樹脂を射出充填したのち、前記圧縮代を圧縮して、レンズを得る成形法である。
【０００３】
ところで、レンズは、レンズ前面側と後面側との曲率が異なると、レンズ厚に偏肉差が生じる。偏肉差があるものとして、中央部肉厚が周辺部肉厚より厚いプラスレンズと、中央部肉厚が周辺部肉厚より薄いマイナスレンズとの２種類ある。
また、レンズ厚は光学レンズ設計により異なるが、たとえば、屈折率が１．５０程度の非球面レンズでは、レンズ度数が＋２．００Ｄの場合、中心厚４．２ｍｍ、周辺厚１．０ｍｍ、また、レンズ度数が−４．００Ｄの場合、中心厚１．４ｍｍ、周辺厚７．９ｍｍ程度の設計値である。
【０００４】
このような偏肉差があるレンズの射出圧縮成形法では、その形状特性の差異により、次のような不具合がある。
たとえば、プラスレンズ成形においては、レンズ中央部に対して周辺部が薄肉であるから、ゲート付近に「ヒケ」と呼ばれる成形収縮を含む形状変化が発生しやすく、周辺部の形状精度の維持が困難であるという問題がある。
また、マイナスレンズ成形においては、レンズ中央部が周辺部に対して厚みが薄いから、キャビティ中央部が流動抵抗が大きい。そのため、キャビティ内に射出された溶融樹脂は、キャビティ中央部を流れ難く、分流して周辺部から中央部に回り込むため、中央部においてウエルドマークが多く発生しやすいという問題がある。
【０００５】
そこで、従来では、プラスレンズ成形型については、「ヒケ」の発生を極力抑えられるように、ゲートの開口形状を小さくした構造のものを用意していた。
また、マイナスレンズ成形型については、溶融樹脂のキャビティへの流動がスムーズでないと、ウエルドマークの発生が顕著になる傾向があるため、溶融樹脂の流動性を確保するため、ゲートの開口形状が比較的大きな構造のものを用意していた。
しかし、これらのゲート開口形状については、レンズの偏肉差の度合いによっても微妙に異なるから、結局、ゲートの開口形状の異なる多数の成形型を用意しなければならず、経済的負担が大きい。
【０００６】
このようなことから、本出願人は、先に、ゲート部分を交換可能に構成したレンズ成形用射出成形型を提案した（特願平８−６４０７号）。
これは、成形型のゲート部分を交換可能に構成するとともに、ゲートの開口形状を決めるゲート駒部材を複数種類用意しておき、これらの中から成形するレンズ形状に応じたゲート開口形状を有するゲート駒部材を選択し、このゲート駒部材を成形型のゲート部分に交換可能に取り付けた構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ゲート駒部材を、成形するレンズ形状に応じて選択する方法でも、レンズ形状に応じてゲート駒部材を交換しなければならないから、手間がかかり、作業性の飛躍的向上は望めない。
また、ゲートは、通常、キャビティへの溶融樹脂の充填時には抵抗が少ないことが望ましく、また、キャビティ内に溶融樹脂が充満したのちは溶融樹脂をキャビティ内に封じ込めることが望ましいから、ゲートの開口形状や大きさは、これらの相反する要求の適当な妥協点で決めるしかない。
従って、上述したように、レンズ形状に応じたゲート開口形状を有するゲート駒部材を用意しておくとしても、それらのゲート開口形状は、相反する要求の適当な妥協点で決めなければならないから、相反する２つの要求を同時に満足させることはできないうえ、それらの要求をできるだけ満足させるためにはゲート開口形状の複雑化を招き、製造コストの上昇につながる。
【０００８】
本発明の目的は、このような従来の課題を解消し、作業性を向上させることができるとともに、高度の形状精度、かつ、高品質な物品を成形することができる射出圧縮成形方法および射出圧縮成形装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゲートに求められる上記の２つの要求（キャビティへの溶融樹脂の充填時には抵抗が少ないことが望ましく、キャビティ内に溶融樹脂が充満したのちは溶融樹脂をキャビティ内に封じ込めることが望ましい）に対して、各要求の時期的なずれを利用して別個に達成できれば、上記の２つの要求を同時に満足させることができる点に着目し、溶融樹脂のキャビティ内への射出充填後にゲートの開口を閉じるようにしたものである。
【００１０】
本発明の射出圧縮成形方法は、相対移動可能な一対のキャビティ形成部材を含む少なくとも１以上の眼鏡レンズ成形用キャビティおよびキャビティにゲートを介して連通する樹脂流路を内部に有する開閉可能な成形型を用い、まず、前記成形型を閉じるとともに、キャビティ内に予め設定した設定圧縮代が形成されるように一対のキャビティ形成部材を相対移動させてキャビティの大きさを設定し、ついで、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、少なくとも溶融樹脂の射出完了前の時点以降に一対のキャビティ形成部材を相対移動させながらキャビティを縮小して溶融樹脂を圧縮する射出圧縮成形方法であって、 前記キャビティ内の設定圧縮代および前記ゲートの開口空間を、キャビティ及びゲート開口空間制御手段により、成形するマイナスレンズ、プラスレンズ形状およびレンズ度数に対応して予め設定した設定値に設定し、前記溶融樹脂の射出完了後に前記ゲートの開口を閉じるとともに、そのゲートの開口を閉じる動作を、前記キャビティ縮小時の一対のキャビティ形成部材の相対移動に同期して行うことを特徴とする。
【００１１】
ここに、ゲートの開口を閉じるとは、溶融樹脂の射出完了後以降、好ましくは、溶融樹脂の射出完了直後に閉じられていればよく、ゲートの開口を閉じる動作の開始時点が溶融樹脂の射出完了前の時点であってもよい。
また、ゲートの開口が閉じられたときの状態は、キャビティ内に射出充填された溶融樹脂が、冷却時において、ゲートから樹脂流路へ戻るのを防ぐことができる程度のクリアランス、好ましくは、２ｍｍ以下のクリアランスがある状態のみならず、ゲートの開口が完全閉塞の状態をも含む。
また、キャビティの数は１または複数であってもよい。さらに、キャビティの種類としては、とくに問わないが、高精度かつ高品質が要求されるメニスカス形状を有する眼鏡レンズ成形用キャビティが好適である。
【００１２】
このような射出圧縮成形方法によれば、溶融樹脂の射出完了後にはゲートの開口が閉じられているから、冷却時において、溶融樹脂がゲートから樹脂流路へ戻るのを防ぐことができる。従って、内部歪みの発生を抑え、高精度、高品質な物品を成形することができる。
このことは、溶融樹脂がキャビティへ流入するときのゲート開口形状については、溶融樹脂の流動性などを考慮するだけでよいから、レンズ成形の場合において、従来のように、レンズ形状に応じたゲート開口形状を有するゲート駒部材に交換する作業も必要がなく、作業性の向上が期待できる。
【００１５】
また、キャビティ内の設定圧縮代およびゲートの開口空間をレンズ形状、たとえば、プラスレンズやマイナスレンズに対応して、あるいは、レンズ度数に対応して設定しても、溶融樹脂の射出完了後にはゲートの開口が閉じられているから、冷却時において、溶融樹脂のゲートから樹脂流路への戻りを防ぐことができる。従って、溶融樹脂のゲートから樹脂流路への戻りの防止を考慮することなく、キャビティ内の設定圧縮代およびゲートの開口空間をレンズ形状に対応して任意に設定できる。
たとえば、プラスレンズ成形では、「ヒケ」の発生を極力抑えられるように、ゲートの開口形状を小さく設定できる。マイナスレンズ成形では、キャビティ内の設定圧縮代およびゲートの開口空間を大きく設定できる。ちなみに、マイナスレンズ成形において、キャビティ内の設定圧縮代およびゲートの開口空間を大きく設定すると、溶融樹脂は、大きく設定されたゲートを通ってキャビティ内に流入するから、ゲートにおける樹脂の流動性が確保できる。また、キャビティ内に流入した溶融樹脂は、キャビティ内の空間が大きく設定されていることによって、分流することなくキャビティ中央部を通って周辺部へ流れ込むため、中央部におけるウエルドマークの発生を防止できる。
【００１６】
以上の射出圧縮成形方法において、前記ゲートの開口空間は、前記キャビティの大きさ設定および縮小動作とは別の駆動手段によって駆動、制御してもよく、さらに、そのゲートの開口を閉じる動作は、前記駆動手段によって行われることが望ましい。
このようにすれば、ゲートの開口空間をキャビティの大きさ設定動作とは別に任意の大きさに設定することができるとともに、溶融樹脂の射出完了後にゲートの開口を閉塞することができるから、その後に、一対のキャビティ形成部材の相対移動によってキャビティ内の溶融樹脂が次第に圧縮されて、溶融樹脂にかかる圧力が高くなっても、ゲートの開口が塞がれているから、ゲートから樹脂流路へ樹脂が戻るのを確実に防止できる。
【００１８】
本発明の射出圧縮成形装置は、相対移動可能な一対のキャビティ形成部材を含む少なくとも１以上のキャビティおよびキャビティにゲートを介して連通する樹脂流路を内部に有する開閉可能な成形型と、前記成形型を閉じるとともに、前記キャビティ内に予め設定した設定圧縮代が形成されるように一対のキャビティ形成部材を相対移動させてキャビティの大きさおよびゲートの開口空間を、成形するマイナスレンズ、プラスレンズ形状およびレンズ度数に対応して予め設定した設定値に設定するキャビティ及びゲート開口空間制御手段と、このキャビティ及びゲート開口空間制御手段によって設定されたキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出手段と、少なくとも溶融樹脂の射出完了前の時点以降に前記キャビティが縮小するように一対のキャビティ形成部材を相対移動させるキャビティ縮小手段と、前記溶融樹脂の射出完了後に前記ゲートの開口を前記キャビティ縮小時の一対のキャビティ形成部材の相対移動に同期して閉じるゲート制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような射出圧縮成形装置によれば、成形型を閉じるとともに、一対のキャビティ形成部材を相対移動させてキャビティの大きさを設定し、次に、このキャビティ内に溶融樹脂を射出充填したのち、少なくとも溶融樹脂の射出完了前の時点以降に一対のキャビティ形成部材を相対移動させてキャビティを縮小して溶融樹脂を圧縮する。この際、溶融樹脂の射出完了後にはゲートの開口が閉じられているから、冷却時において、溶融樹脂のゲートから流路への戻りを防ぐことができる。従って、内部歪みの発生を抑え、高精度、高品質な物品を成形することができるとともに、従来のように、レンズ形状に応じたゲート開口形状を有するゲート駒部材に交換する作業も必要もなく、作業性の向上が期待できる。
【００２０】
以上の射出圧縮成形装置において、前記ゲート制御手段としては、溶融樹脂の射出完了後に前記ゲートの開口を閉じることができるものであれば、いずれの構造でもよいが、前記ゲート内に突出可能なゲートシャット部材を含む構成が望ましい。
この場合、ゲートシャット部材を、一対のキャビティ形成部材のうち可動側のキャビティ形成部材側に固定すれば、キャビティ形成部材の相対移動に簡単に同期させることができる。このことは、キャビティ形成部材の相対移動によってゲートシャット部材もゲート内に突出し、また、ゲート内から後退するから、キャビティ設定手段によって一対のキャビティ形成部材が相対移動されたとき、ゲートの開口形状が決定される。従って、そのときのゲート内に突出するゲートシャット部材の突出量を決めれば、溶融樹脂のキャビティ内への流入時におけるゲートの開口形状を任意に設定できる。
【００２１】
あるいは、ゲートシャット部材を、一対のキャビティ形成部材のうち可動側のキャビティ形成部材側にその可動方向へ移動可能に設けるとともに、このゲートシャット部材を可動側のキャビティ形成部材とは独立的に移動させる駆動手段を設けるようにしてもよい。
このようにすれば、上述したように、溶融樹脂の射出完了後にゲートの開口を閉塞することができるから、その後に、一対のキャビティ形成部材の相対移動によって溶融樹脂が圧縮されて、溶融樹脂にかかる圧力が高くなっても、ゲートの開口が塞がれているから、ゲートから樹脂流路へ樹脂が戻るのを確実に防止できる。
【００２２】
また、一対のキャビティ形成部材は、ゲートとは独立して成形型内に配置された眼鏡レンズ成型用オプティカルインサートで、眼鏡レンズの度数により交換可能になっていることが望ましい。
このようにすれば、眼鏡レンズの度数により眼鏡レンズ成型用オプティカルインサートを交換することができるとともに、インサートを交換してもゲートおよびゲートシャット部材はそのままであるから、インサートを交換する毎に、ゲートシャット部材を交換しなくてもよい。
【００２３】
【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。
本実施形態は本発明にかかる射出圧縮成形方法を眼鏡レンズ（メニスカス形状の眼鏡レンズ：単焦点、多焦点、累進多焦点）の射出圧縮成形装置に適用したもので、図１に本実施形態の全体構成が示されている。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。また、本実施形態では、脈理、光学歪みなどを防ぐために、低圧出力の射出を用いている。
【００２４】
本実施形態の射出圧縮成形装置は、射出成形型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、この可塑化装置７０によって可塑化された溶融樹脂を計量して前記射出成形型５０内に射出充填する射出手段としての射出装置８０と、前記射出成形型５０の温度を予め設定された温度に制御する金型温度調整装置５１とから構成されている。
【００２５】
前記型締装置６０は、固定ダイプレート６１と、この固定ダイプレート６１に複数本のタイバー６２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には、可動ダイプレート６６を型締めシリンダ６３の型締め力に抗して押し上げる油圧補助シリンダ６７が設けられている。なお、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型５０が取り付けられている。なお、これらの型締装置６０や油圧補助シリンダ６７を含んで、キャビティ設定手段およびキャビティ縮小手段が構成されている。
【００２６】
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７３で可塑化・混練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８３とから構成されている。射出シリンダ８２の先端（上端）には、射出ノズル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。
【００２７】
前記金型温度調整装置５１は、前記射出成形型５０に温調流体（加熱流体および冷却流体）を供給する温調流体供給装置５２と、この温調流体供給装置５２から成形型５０の各部に供給される温調流体の温度を温調流体供給装置５２に指令する制御装置５３とから構成されている。制御装置５３には、予め成形するレンズの種類に応じて複数種の金型温度制御曲線が記憶されている。これにより、いずれかの金型温度制御曲線が指定されると、指定された金型温度制御曲線に従って温調流体供給装置５２から成形型５０の各部（後述するインサートガイド部材５，９、上型インサート１１、下型インサート１２など）に供給される温調流体の温度が制御されるようになっている。
【００２８】
図２は前記射出成形型５０の断面図、図３は図２の III−III 線断面図、図４は図２のIV−IV線断面図である。同射出成形型５０は、図２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とを備える。これらの間には、２個の眼鏡レンズ成形用キャビティ３と、この各眼鏡レンズ成形用キャビティ３にゲートＧを介して連結されこれらキャビティ３を結ぶランナ４９とが形成されている。ランナ４９に対してはスプルーブッシュ４７によって形成されるスプルー４８が直角に形成されているとともに、これらに対して把手部４６（図４参照）が直角に形成されている。ここに、２個の眼鏡レンズ成形用キャビティ３、ランナ４９、スプルー４８および把手部４６を有するモールド構成体４５が形成されている。なお、ランナ４９およびスプルー４８は、射出成形型５０内の樹脂流路を形成している。
【００２９】
前記上型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を形成するキャビティ形成部材としての眼鏡レンズ成形用オプティカルインサート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。なお、インサートガイド部材５，９およびインサート１１，１２などには、図示していないが、前記温調流体供給装置５２から供給される温調流体を循環させる温調流体循環溝が形成されている。
前記下型２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３に示すボルト１７で連結されているとともに、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皿ばね１７Ａ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の下向き型締め力と、油圧補助シリンダ６７の上向き押し上げ力とが作用するようになっている。
【００３０】
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。すなわち、型閉じ後に可動ダイプレート６６の下降により、所定の隙間Ｓが形成され、圧縮時の型締めシリンダ６３の下向き型締め力によって、可動ダイプレート６６を介して型取付部材１６が押し下げられることにより、隙間Ｓが閉じられる。
【００３１】
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１１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。これにより、インサート１１が交換可能になっている。
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１２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。これにより、インサート１２が交換可能になっている。
【００３２】
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１および型取付部材１６の中央には、エジェクトピン３５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、上限位置から一定ストロークで下降可能な受圧部材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。
【００３３】
なお、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。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のばね力が上向きに作用しており、さらに、その受圧部材３６が所定の位置に位置決めされている。従って、エジェクトロッド３４，３８が上昇すると、受圧部材３２，３６も上昇して旧位に復帰するようになっている。
【００３４】
図５はノズルシャット機構９０を示している。同ノズルシャット機構９０は、遮断部材としてのノズルシャットピン９１を備えている。ノズルシャットピン９１は、前記スプルーブッシュ４７の側壁にそのスプルーブッシュ４７の中心線とほぼ垂直方向に進退可能に嵌挿され、その後端が接続片９２を介して油圧シリンダ９３のピストンロッド９４に連結されている。油圧シリンダ９３は、シリンダ取付板９５を介して前記型取付部材１５に固定されている。スプルーブッシュ４７に射出ノズル８５が圧接した状態において、ノズルシャットピン９１がスライドして射出ノズル８５の先端開口部を塞ぐことにより、樹脂の逆流が阻止されるようになっている。このとき、図６および図７に示すように、ノズルシャットピン９１の先端面９１Ａおよび先端部側面９１Ｂは、スプルーブッシュ４７（スプルー４８）の内壁に接しないようになっている。
【００３５】
図８はゲートシャット機構１１０を示している。同ゲートシャット機構１１０は、溶融樹脂の射出完了後に前記ゲートＧの開口形状を閉じるゲート制御手段を構成するもので、前記ゲートＧ内に出没可能なゲートシャット部材としてのゲートシャットピン１１１を含んで構成されている。ゲートシャットピン１１１は、上端部１１２がバックインサート２２とシリンダ１９との間に挟持された状態で固定され、下端が前記前記インサートガイド部材５を貫通して前記ゲートＧ内に突出可能に配置され、かつ、下端の突出端部にそのゲートＧからキャビティ３へ向かうに従って次第に下方へ傾斜した斜面１１３を有する。
なお、図９は図８の状態から溶融樹脂を１ショット射出量の約９０％射出したときの状態を示す図、図１０は図９の状態からキャビティを縮小したときの状態を示す図である。また、プラスレンズ成形では、図８に対応する状態が図１１、図１０に対応する状態が図１２である。
【００３６】
図１３は、主として、キャビティおよびゲートを所定の大きさに設定する制御手段およびキャビティおよびゲートを縮小するための制御手段の主要構成を示している。同図において、制御装置１４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４１を備える。ＣＰＵ１４１には、射出圧縮成形装置全体を制御するための制御プログラムを記憶したＲＯＭ１４２、パラメータ条件などを記憶するための不揮発性メモリ１４３、条件などを一時的に記憶するＲＡＭ１４４および各種インターフェース１４５，１４６，１４７，１４８がそれぞれ接続されている。
【００３７】
その他インターフェース１４５には、ＣＲＴ／操作盤１５１と、運転モード切換スイッチなどを配置した本体操作盤１５２と、射出速度、金型温度、キャビティの寸開き量などの成形条件を記憶した外部記憶装置１５３とがそれぞれ接続されている。ＣＲＴ／操作盤１５１において、キャビティおよびゲートの設定値や、キャビティおよびゲートの縮小条件値を入力すると、これらはＲＡＭ１４４、不揮発性メモリ１４３、あるいは、外部記憶装置１５３に記憶される。既設定値や条件値が外部記憶装置１５３や通信（後述するＬＡＮ１５０による）によって用意されている場合には、これをＲＡＭ１４４や不揮発性メモリ１４３にロードすることができる。
通信インターフェース１４６にはＬＡＮ１５０が接続され、これにより、ネットワークを介して制御可能になっている。
【００３８】
バルブ機構インターフェース１４７には、公知の電気−油圧変換式サーボバルブおよび圧力制御バルブを有するバルブ機構Ａを介して前記型締シリンダ６３が、また、パルスに同期してステップ状に油を吐出するバルブ機構Ｂを介して前記油圧補助シリンダ６７が、さらに、電気−油圧変換式サーボバルブを有するバルブ機構Ｃを介して前記油圧シリンダ８３がそれぞれ接続されている。
センサインターフェース１４８には、可動ダイプレート６６の位置を検出する位置センサ、射出シリンダ８２内のプランジャ８１位置を検出する位置センサなどの位置センサのほか、圧力センサ、温度センサなどの各種センサ１５７が接続されている。
【００３９】
ここで、ＣＰＵ１４１の機能を簡単に説明しておく。
ＣＰＵ１４１は、バルブ機構インターフェース１４７を介してバルブ機構Ａおよびバルブ機構Ｂを動作させ、型締シリンダ６３および油圧補助シリンダ６７に油を供給して、ピストンを作動させる。そのとき、ＣＰＵ１４１は、可動ダイプレート６６の位置を検出する位置センサからの現在値信号を監視しながら、これがＲＡＭ１４４や不揮発性メモリ１４３に記憶されているキャビティおよびゲートの設定値に達したことを検知すると、直ちにバルブ機構Ｂの流路を遮断する。これにより、可動ダイプレート６６が停止されることにより、キャビティ３およびゲートＧが所定の大きさに設定される。
【００４０】
キャビティ３およびゲートＧが所定の大きさに設定されたのち、ＣＰＵ１４１は、バルブ機構インターフェース１４７およびバルブ機構Ｃを介して油圧シリンダ８３を駆動させる。すると、溶融樹脂が、スプルー４８、ランナ４９、ゲートＧを通ってキャビティ３内に射出充填されていく。この間、ＣＰＵ１４１は、センサインターフェース１４８を介して入力される位置センサからの信号（射出シリンダ８２内のプランジャ８１の位置信号）を監視し、これがＲＡＭ１４４や不揮発性メモリ１４３に記憶されているキャビティ３およびゲートＧの縮小条件値に達したことを検知すると、直ちにバルブ機構Ｂの流路の遮断を解除する。これにより、バルブ機構Ａおよびバルブ機構Ｂの動作により、型締シリンダ６３が前進する。型締シリンダ６３の前進によりキャビティ３およびゲートＧが縮小され、キャビティ３内の溶融樹脂が圧縮される。
【００４１】
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５，９から突出させる（図１４参照）。
【００４２】
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２３，２９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５，９に嵌合される。
このようにして、プラスレンズ成形の場合には、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。
【００４３】
さて、メニスカス形状を有する眼鏡レンズの成形にあたっては、図１５のフローチャートに示す手順で行う。
まず、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内に導入して計量する（計量工程）。ここでは、２個のレンズ成形用キャビティ３、ランナ４９、スプルー４８および把手部４６を有するモールド構成体４５に必要な量の溶融樹脂を計量する。
【００４４】
次に、成形型５０を型閉じする。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（図２、図３および図４に示す状態に型閉じする）。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。
【００４５】
次に、寸開き量（圧縮代）をレンズ形状に応じて設定する。このとき、プラスレンズ成形では０．８ｍｍ以下の寸開き量を、マイナスレンズ成形では０．８ｍｍより大きい寸開き量を設定する。とくに、マイナスレンズ成形の場合には、レンズ度数が強くなるほど寸開き量を大きく設定した方がウエルドライン対策として好ましい。また、レンズ度数毎に設定しなくてもよく、ある一定度数範囲単位でも設定可能である。
まず、プラスレンズ成形の場合には、型締めシリンダ６３の駆動により型取付部材１６をさらに下降させ（このとき、皿ばね１７Ａが圧縮される）、隙間Ｓを完全になくした後、補助シリンダ６７の駆動により型取付部材１６を型締めシリンダ６３の型締め力に抗して前記寸開き量だけ上昇させて寸開き量を設定する。一方、マイナスレンズ成形の場合には、型締めシリンダ６３の駆動により型取付部材１６を前記寸開き量を残した位置まで下降させ（このとき、皿ばね１７Ａが圧縮される）、その位置で停止させて、寸開き量を設定する。
すると、たとえば、マイナスレンズ成形の場合には図８の状態になり、プラスレンズ成形の場合には図１１の状態になる。各々の状態では、ノズルシャットピン９１が進出しており、射出ノズル８５は閉塞されている。
【００４６】
次に、成形型５０を設定温度にする。これには、温調流体供給装置５２から成形型５０の各部（インサートガイド部材５，９、上型インサート１１、下型インサート１２など）に温度調整された温調流体を供給して成形型５０を設定温度にヒートアップする。
【００４７】
次に、射出ノズル８５を開く。つまり、ノズルシャット機構９０のノズルシャットピン９１をスプルー４８内から後退させる。これにより、ノズルシャットピン９１によって塞がれていた射出ノズル８５の樹脂通路が開かれる。
【００４８】
次に、前記計量工程によって計量された溶融樹脂を射出ノズル８５の通路を通じて前記モールド構成体４５に射出する。つまり、射出装置８０の射出シリンダ８２内に導入して計量した溶融樹脂をプランジャ８１の上昇により射出する。すると、マイナスレンズ成形の場合には、図９に示すように、溶融樹脂が射出ノズル８５、スプルーブッシュ４７のスプルー４８、ランナ４９およびゲートＧを通じてキャビティ３内に充填されていく。このとき、ゲートシャットピン１１１の下端がゲートＧ内にあまり突出していないから、つまり、ゲートＧの開口が十分に確保されているから、樹脂の流動が阻害されることがない。
【００４９】
ここで、プラスレンズ成形の場合には、溶融樹脂の射出充填完了後、ノズルシャット機構９０によって射出ノズル８５を閉じ、つまり、ノズルシャットピン９１をスプルー４８内に突出させて射出ノズル８５の通路先端を閉じたのち、型締めシリンダ６３を駆動（下降）させる。
一方、マイナスレンズ成形の場合には、溶融樹脂の射出充填完了直前に型締めシリンダ６３の駆動を開始、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の駆動（下降）を開始し、全ての溶融樹脂の射出完了後にノズルシャット機構９０によって射出ノズル８５を閉じる。
【００５０】
ここで、型締めシリンダ６３が駆動（下降）すると、可動ダイプレート６６を介して型取付部材１６が押し下げられることにより、インサート１１がインサート１２に向かって下降し、これによりキャビティ３の容積が次第に縮小されていく。これと同時に、ゲートシャットピン１１１がゲートＧ内に突出し、ゲートＧの開口を次第に閉じていく。
このとき、プラスレンズ成形の場合には、溶融樹脂の射出充填完了後に、ゲートシャットピン１１１がゲートＧ内に突出することになるから、溶融樹脂のキャビティ３内の流入がゲートＧで阻害されることがない。一方、マイナスレンズ成形の場合には、溶融樹脂の射出充填完了直前に、ゲートシャットピン１１１がゲートＧ内に突出することになるが、その突出時点が溶融樹脂の約９０〜９５％射出後で、しかも、この時点ではゲートＧの開口がゲートシャットピン１１１によって僅か閉じられた状態であるから、いずれにしても、溶融樹脂のキャビティ３内の流入が阻害されることがない。
【００５１】
やがて、型締めシリンダ６３の駆動（下降）が最終位置（寸開き量が０の位置も含む）に達すると、マイナスレンズ成形の場合には、図１０に示すように、ゲートシャットピン１１１がゲートＧ内に突出し、ゲートＧの開口を略閉じた状態とする。このとき、ゲートＧの開口寸法、具体的には、ゲートシャットピン１１１の下端とゲートＧの下壁とのクリアランスが、２ｍｍ以下に設定される。これにより、キャビティ３内に充填された溶融樹脂が、冷却時において、ゲートＧからランナ４９へ戻されるのが防止される。
プラスレンズ成形の場合でも、図１２に示すように、ゲートシャットピン１１１がゲートＧ内に突出し、ゲートＧの開口を略閉じた状態とする。
【００５２】
このようにして、キャビティ３内に充填された溶融樹脂がゲートＧからランナ４９へ戻されるのが防止された状態において、溶融樹脂を加圧圧縮している間に、成形型５０を冷却し、熱可塑性樹脂を凝固させる。
最後に、図１６に示すように、型開きしたのち、凝固したものをエジェクトすると、図１７に示す成形品１０１が得られる。この成形品１０１は、前記２個のレンズ成形用キャビティ３によって成形された眼鏡レンズ１０２と、前記ランナ４９によって成形され前記２個の眼鏡レンズ１０２を連結する連結部１０３と、前記スプルー４８によって成形され前記連結部１０３の中央部から直角にかつレンズ１０２の厚み方向へ延びる棒状部１０４と、前記把手部４６によって成形され前記連結部１０３および棒状部１０４に対して直角に延びる把手１０５とから形成されている。
【００５３】
この後、成形品１０１は、図１８に示す浸漬作業具１３０の摘み部材１３３に把手１０５が保持された状態で、耐摩耗性ハードコート液にレンズ１０２部分が浸漬される。従って、成形品１０１のレンズ１０２部分を耐摩耗性ハードコート液などに浸漬処理する際に、把手１０５を持って浸漬処理できるから、浸漬処理を容易にできる。
一定時間浸漬されたのち、レンズ１０２と連結部１０３とがカッタ装置により切り離される。これにより、１個の成形品１０１からハードコート液によるコーティング膜で被覆された２個の眼鏡レンズ１０２を同時に得ることができる。
【００５４】
従って、本実施形態によれば、ゲートシャットピン１１１をインサート１１の動作に同期してゲートＧ内に突出可能に設けたので、プラスレンズ成形にあっては、キャビティ３内への溶融樹脂の射出完了後に、また、マイナスレンズ成形にあっては、射出すべき溶融樹脂の約９０〜９５％が射出され後に、インサート１１がインサート１２に向かって移動しながら溶融樹脂を圧縮するとき、ゲートシャットピン１１１がゲートＧ内に突出してゲートＧの開口を次第に閉じていくので、キャビティ３内の溶融樹脂がゲートＧからランナ４９へ戻されるのを防止できる。そのため、内部歪みの発生を抑えることができるから、高精度、高品質な眼鏡レンズを得ることができる。
しかも、寸開き量の設定時には、ゲートシャットピン１１１は、ゲートＧ内にさほど突出していないから、溶融樹脂に対する流動抵抗が小さく、溶融樹脂の流動性を確保できる。よって、プラスレンズ成形やマイナスレンズ成形によってゲート駒部材を交換する必要もない。
【００５５】
なお、上述した実施形態では、ゲートシャットピン１１１の上端部１１２をバックインサート２２とシリンダ１９との間に挟持した状態で固定し、インサート１１の下降動に同期して、ゲートシャットピン１１１の下端をゲートＧ内に突出させ、ゲートＧの開口を次第に閉じるようにしたが、ゲートＧの開口を閉じる動作をインサート１１の下降動とは別の駆動手段を備えたゲートシャット機構によって行ってもよい。
たとえば、図１９に示すようなゲートシャット機構１１０Ａでもよい。これは、インサート１１とともに上下動するバックインサート２２に摺動穴１２１を形成し、この摺動穴１２１内にゲートシャットピン１１１の上端部１１２を移動可能（上下方向へ移動可能）に設けるとともに、この上端部１１２を上方へ付勢するスプリング１２２を収納し、このゲートシャットピン１１１の上端部１１２の上方部材（シリンダ）１９に圧力流体を上端部１１２へ向かって噴出する流体流路１２３を形成し、この流体流路１２３への圧力流体の供給によってゲートシャットピン１１１の上下動をインサート１１の動作とは独立的に行うようにした構造である。ここに、摺動穴１２１、スプリング１２２および流体流路１２３によって、ゲートシャットピン１１１をインサート１１とは独立的に移動させる駆動手段１２４が構成されている。
【００５６】
このようにすれば、ゲートシャットピン１１１の上下動をインサート１１の動作とは独立的に行うことができるから、たとえば、溶融樹脂の射出完了後にゲートシャットピン１１１をゲートＧ内に突出させてゲートＧの開口を閉塞することができる。従って、その後に、インサート１１の下降によって溶融樹脂が圧縮されて、溶融樹脂にかかる圧力が高くなっても、ゲートＧの開口が塞がれているから、ゲートＧからランナ４９へ樹脂が戻るのを確実に防止できる。
【００５７】
また、図２０に示すようなゲートシャット機構１１０Ｂでもよい。これは、図２１に示すように、ゲートシャットピン１１１の下端部に前記斜面１１３とは反対側側面に、キャビティ３の外周面に一致した凹円弧面１１４を有する膨出部１１５が形成された構成である。これにより、ゲートシャットピン１１１がゲートＧを完全に閉じると、キャビティ３で成形されたレンズ１０２はゲートＧおよびランナ４９から完全に分離される。つまり、図２２に示すようなレンズ１０２が得られる。この成型法によれば、レンズ１０２からランナ４９を切断するなどの後加工が不要になる利点がある。
【００５８】
以上の実施形態では、モールド構成体４５は２個のレンズ成形用キャビティ３を含んでいたが、１個のみのレンズ成形用キャビティでもよく、あるいは、３個以上のレンズ成形用キャビティを含んだものでもよい。
また、モールド構成体４５は、把手部４６を含んでいたが、把手部４６がないものでもよい。
【００５９】
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、他の成形型を用いてもよい。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。
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。
【００６０】
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、さらには、レンズに限らずディスクなどの成形にも利用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の射出圧縮成形方法および射出圧縮成形装置によれば、作業性を向上させることができるとともに、高度の形状精度で、かつ、高品質な物品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の方法を適用した射出圧縮成形装置を示す図である。
【図２】同上実施形態の射出成形用金型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】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】同上実施形態のノズルシャット機構を示す拡大断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】同上実施形態において、マイナスレンズ成形時の状態を示す拡大断面図である。
【図９】図８の状態において、溶融樹脂を射出充填した状態を示す拡大断面図である。
【図１０】図９の状態から溶融樹脂を圧縮した状態を示す拡大断面図である。
【図１１】同上実施形態において、プラススレンズ成形時の状態を示す拡大断面図である。
【図１２】図１１の状態から、溶融樹脂を射出充填したのち、圧縮した状態を示す拡大断面図である。
【図１３】同上実施形態におけるキャビティおよびゲートの設定、縮小を主に行う機能を示すブロック図である。
【図１４】同上実施形態においてインサート交換時の状態を示す図である。
【図１５】同上実施形態においてレンズ成形の手順を示すフローチャートである。
【図１６】同上実施形態において型開き時の状態を示す図である。
【図１７】同上実施形態で得られる成形品を示す斜視図である。
【図１８】同上実施形態で得られる成形品のコーティング処理の様子を示す図である。
【図１９】ゲートシャット機構の他の例を示す拡大断面図である。
【図２０】ゲートシャット機構のさらに異なる他の例を示す拡大断面図である。
【図２１】図２０で用いたゲートシャットピンを示す斜視図である。
【図２２】図２０，２１によって成形されたレンズの斜視図である。
【符号の説明】
３ 眼鏡レンズ成形用キャビティ
１１ 上型インサート（レンズ凹面成形用キャビティ形成部材）
１２ 下型インサート（レンズ凸面成形用キャビティ形成部材）
２２ バックインサート
４５ モールド構成体
４８ スプルー（樹脂流路）
４９ ランナ（樹脂流路）
５０ 射出成形型
６０ 型締装置（キャビティ設定手段、キャビティ縮小手段）
６７ 補助シリンダ（キャビティ設定手段、キャビティ縮小手段）
８０ 射出装置（射出手段）
１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ ゲートシャット機構（ゲート制御手段）
１１１，１１１Ｂ ゲートシャットピン（ゲートシャット部材）
１２４ 駆動手段

Claims (7)

1. 相対移動可能な一対のキャビティ形成部材を含む少なくとも１以上のキャビティおよびキャビティにゲートを介して連通する樹脂流路を内部に有する開閉可能な成形型と、
   前記成形型を閉じるとともに、前記キャビティ内に予め設定した設定圧縮代が形成されるように一対のキャビティ形成部材を相対移動させてキャビティの大きさおよびゲートの開口空間を、成形するマイナスレンズ、プラスレンズ形状およびレンズ度数に対応して予め設定した設定値に設定するキャビティ及びゲート開口空間制御手段と、
   このキャビティ及びゲート開口空間制御手段によって設定されたキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出手段と、
   少なくとも溶融樹脂の射出完了前の時点以降に前記キャビティが縮小するように一対のキャビティ形成部材を相対移動させるキャビティ縮小手段と、
   前記溶融樹脂の射出完了後に前記ゲートの開口を前記キャビティ縮小時の一対のキャビティ形成部材の相対移動に同期して閉じるゲート制御手段とを備えたことを特徴とする射出圧縮成形装置。
2. 請求項１に記載の射出圧縮成形装置において、
   前記ゲート制御手段は、前記ゲート内に突出可能なゲートシャット部材を含んで構成され、前記ゲートシャット部材は、前記一対のキャビティ形成部材のうち可動側のキャビティ形成部材側に固定されていることを特徴とする射出圧縮成形装置。
3. 請求項１に記載の射出圧縮成形装置において、
   前記ゲート制御手段は、前記ゲート内に突出可能なゲートシャット部材を含んで構成され、前記ゲートシャット部材は、前記一対のキャビティ形成部材のうち可動側のキャビティ形成部材側にその可動方向へ移動可能に設けられているとともに、このゲートシャット部材を可動側のキャビティ形成部材とは独立的に移動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする射出圧縮成形装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の射出圧縮成形装置において、
   前記一対のキャビティ形成部材は、前記ゲートとは独立して成形型内に配置された眼鏡レンズ成形用オプティカルインサートで、成形する眼鏡レンズの度数により交換可能になっていることを特徴とする射出圧縮成形装置。
5. 相対移動可能な一対のキャビティ形成部材を含む少なくとも１以上の眼鏡レンズ成形用キャビティおよびキャビティにゲートを介して連通する樹脂流路を内部に有する開閉可能な成形型を用い、まず、前記成形型を閉じるとともに、キャビティ内に予め設定した設定圧縮代が形成されるように一対のキャビティ形成部材を相対移動させてキャビティの大きさを設定し、ついで、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、少なくとも溶融樹脂の射出完了前の時点以降に一対のキャビティ形成部材を相対移動させながらキャビティを縮小して溶融樹脂を圧縮する射出圧縮成形方法であって、
   前記キャビティ内の設定圧縮代および前記ゲートの開口空間を、キャビティ及びゲート開口空間制御手段により、成形するマイナスレンズ、プラスレンズ形状およびレンズ度数に対応して予め設定した設定値に設定し、
   前記溶融樹脂の射出完了後に前記ゲートの開口を閉じるとともに、
   そのゲートの開口を閉じる動作を、前記キャビティ縮小時の一対のキャビティ形成部材の相対移動に同期して行うことを特徴とする射出圧縮成形方法。
6. 請求項５に記載の射出圧縮成形方法において、
   前記キャビティは、メニスカス形状を有する眼鏡レンズ成形用キャビティであることを特徴とする射出圧縮成形方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の射出圧縮成形方法において、
   前記ゲートの開口空間は、前記キャビティの大きさ設定および縮小動作とは別の駆動手段によって駆動、制御され、さらに、そのゲートの開口を閉じる動作は、前記駆動手段によって行われることを特徴とする射出圧縮成形方法。

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