JP4787884B2 - コンタクトレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、成形型内に注入された重合性材料を重合せしめることによって得たレンズブランクを切削加工するコンタクトレンズの製造方法に関するものである。
従来から、コンタクトレンズの製造方法の１つとして、所謂レースカッティング法が用いられている。かかるレースカッティング法においては、レンズ材料となる重合性材料を重合成形して、レンズ寸法よりもやや大きなボタン状のレンズブランクを製造した後に、かかるレンズブランクを切削加工することによって、目的とするコンタクトレンズを得るようにされている。
ところで、レンズブランクを得る方法として、従来では、先ず重合性材料を重合成形して、適当な長さ寸法を有する棒材を形成し、かかる棒材をスライスすることによって１つのコンタクトレンズを与えるボタン状のレンズブランクを得る方法が用いられていた。例えば、特許文献１に記載の方法が、それである。
ところが、特許文献１に記載の如き製造方法では、得られたレンズブランクからレンズ形状を削り出すに際して、各レンズブランクに対して施される切削量が大きい。それ故、レンズブランクの多くの部分が無駄に廃棄されることとなって、製造コストが嵩むという問題があった。
そこで、例えば特許文献２には、目的とするレンズ形状に近い形状の成形キャビティを有する成形型を用いて、かかる成形キャビティ内に重合性材料を隙間無く充填せしめて重合成形することによって、１つのコンタクトレンズを与えるボタン状のレンズブランクを直接に成形する製造方法が提案されている。このようにすれば、目的とするレンズ形状に近い形状を有するレンズブランクが得られることから、レンズ形状を削り出すために必要とされる切削量を抑えることが出来て、重合性材料の無駄を軽減することが出来る。
ところが、重合性材料を成形キャビティ内に隙間無く充填しようとすると、余分な重合性材料が溢れ出ることから、やはり重合性材料の無駄を生じていた。更に、重合性材料が成形キャビティ内に隙間無く充填せしめられていると、重合成形に際して、重合収縮が重合性材料の全体に生じてしまい、形成されるレンズブランクの形状安定性が確保され難いという問題があった。
なお、レンズブランクの形状安定性を確保するためには、重合性材料の液面を空気に面した自由表面とした状態で成形型内に注入せしめることが考えられる。このようにすれば、空気に面する重合性材料の液面部分の重合が他の部位よりも遅らされることから、液面の部分で収縮を吸収して、変形を抑えることが出来る。しかしながら、重合性材料の液面を自由表面とすると、図１１に示すように、成形型１２０に注入された重合性材料１２２の液面にメニスカス１２４が発生してしまう。その結果、重合成形されたレンズブランクに不要な湾曲面が形成されることとなり、かかる湾曲面を削り落とす必要が生じる。それ故、やはり重合性材料に大きな無駄を生じるという問題を有しており、重合性材料に自由表面を与える方法を採用することは困難であった。
ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、製造コストの低減を図りうると共に、優れた形状安定性を有するレンズブランクを得ることの出来る、新規なコンタクトレンズの製造方法を提供することにある。
以下、前述の如き課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
すなわち、本発明の第一の態様は、成形型の成形キャビティ内に重合性材料を注入して重合せしめることによりレンズブランクを成形し、該レンズブランクを切削加工することによって目的とするコンタクトレンズを得るコンタクトレンズの製造方法において、前記重合性材料を前記成形キャビティ内に自由表面を有する状態で注入した後に、鉛直方向に延びる回転中心軸に対して前記成形型の底面を外側に向けた状態で該成形型を該回転中心軸回りに回転せしめつつ重合成形することによって前記レンズブランクを成形することを、特徴とする。
本発明に従う製造方法によれば、成形型が回転せしめられることによって、成形型内に注入された重合性材料のメニスカスによって生じる盛り上がり部分に対して、成形型の底面側に向かう遠心力が及ぼされる。これにより、盛り上がり部分を形成する重合性材料が成形型の底面側に流動せしめられて、不要な盛り上がり部分の形成を抑えることが出来る。そして、盛り上がり部分の重合性材料が底面側に流動せしめられることによって、液面部分を平坦に形成することが出来ると共に、形成されるレンズブランクの実質的な厚さ寸法をより大きく得ることが出来る。従って、所定の厚さ寸法のレンズブランクを得ようとする場合に注入するレンズブランクの量を少なくすることが出来て、特に高価な材料を使用するコンタクトレンズの分野において、効果的な製造コストの低減を図ることが出来る。
さらに、本製造方法によれば、重合性材料の液面が自由表面とされて、空気と面することから、液面部分の重合が他の部位よりも遅くされる。これにより、重合性材料の収縮による変形を液面部分で吸収することが出来て、重合性材料の全体的な収縮を抑えて、より優れた形状安定性を得ることも出来る。
すなわち、従来では、メニスカスの発生を抑えるために成形キャビティ内に重合性材料を自由表面を与えることなく充填すると、重合性材料の全体的な収縮が生じてしまい、形状安定性を確保することが困難であった。一方、重合性材料の収縮を抑えるために自由表面を与えようとすると、メニスカスに起因する無駄な盛り上がり部分が形成されてしまい、製造コストの増加が問題となった。そこにおいて、本発明によれば、成形型を回転させつつ重合成形を行うという従来に無い新規な方法を採用することによって、これら形状安定性の確保と製造コストの軽減という両立困難であった要請を同時に満たすことが可能とされたのである。
なお、本発明の製造方法において、成形型の底面の具体的な形状は何等限定されるものではないが、予めレンズ形状乃至はそれに近い形状が与えられた成形型を用い、レンズブランクにかかる底面形状を転写する態様が好適に採用される。このようにすれば、遠心力の作用によって重合性材料が成形型の底面に押さえ付けられることから、成形型の底面形状をより安定して転写することが出来る。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、複数の前記成形型を用いて、それぞれの前記成形キャビティ内に前記重合性材料を注入して、それら複数の成形型を同一の前記回転中心軸回りで同時に回転せしめつつ重合成形することを、特徴とする。本態様によれば、複数のレンズブランクを一度に成形することが出来て、より優れた製造効率を得ることが出来る。
本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、前記成形型として樹脂、ガラス、金属の何れかで形成されたものを用いることを、特徴とする。本態様によれば、成形型を安価に得ることが出来ると共に、成形型内に注入された重合性材料の重合を安定して生ぜしめることが出来る。
本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、前記成形型として一方に開口する開口部を有する成形型を用いて、前記重合性材料を該開口部から注入し、覆蓋部材によって前記成形キャビティ内に空隙を有する状態で該開口部を密封状態に覆蓋した後に該重合性材料を重合成形することを、特徴とする。
本態様によれば、成形型を回転させるに際して、成形型内に注入された重合性材料が漏れ出すことを防止することが出来る。かかる覆蓋部材の具体的な構造としては、適宜の構造が採用可能であって、例えば、開口部を塞ぐ栓部材を用いたり、膜状の部材で開口部を覆うなどの構造が好適に採用され得る。
本発明の第五の態様は、前記第四の態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、前記成形型として熱可塑性樹脂で形成されたものを用いると共に、該成形型の前記開口部に前記覆蓋部材としてのアルミニウム箔を熱溶着することによって該開口部を密封状態に覆蓋することを、特徴とする。本態様によれば、成形型の開口部を、取り扱いが容易な薄肉のシート材料により十分な気密性と液密性をもって封止することが出来る。また、アルミニウム泊を使用することにより、重合時に発生するキャビティ内の空隙の熱膨張等を吸収する効果がある。
本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れか一つの態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、前記重合性材料を脱酸素雰囲気中で重合成形することを、特徴とする。
本態様によれば、酸素による重合阻害の影響を低減することが出来て、重合処理を効率良く行うことが出来る。なお、脱酸素雰囲気としては、例えば、重合を阻害しない気体が好適に用いられる。例えば、窒素ガス、アルゴンガス等が好適に採用され得る。なお、特に前述の第四及び第五の態様のように、成形キャビティが密閉状態とされる場合には、脱酸素雰囲気中で成形キャビティを密封したり、成形キャビティ内に形成される空隙内の空気を重合を阻害しない気体に置換する脱酸素処理を施す態様等が好適に採用され得る。
本発明の第七の態様は、前記第一乃至第六の何れか一つの態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、前記成形型に対して前記重合性材料に及ぼされる重力よりも遠心力が大きくなる回転速度を与えると共に、該成形型を該重合性材料に及ぼされる重力と遠心力との合力方向に傾斜せしめた状態で回転せしめることを、特徴とする。
本態様によれば、重合性材料に及ぼされる重力と遠心力との合力を成形型の底面に向かう方向により近づけて及ぼすことが出来ることから、得られるレンズブランクの厚さ寸法の偏りを軽減することが出来て、より優れた形状安定性を得ることが出来る。特に、成形型の底面形状を重合性材料に転写する場合には、重合性材料に対して及ぼされる重力と遠心力との合力を成形型の底面に対する押付方向により近づけて及ぼすことが出来ることから、底面形状をより安定して転写することが出来る。
また、本態様において、本発明の効果をより有効に得るためには、重合性材料に及ぼされる遠心力が重力の２倍以上となるように設定することが好ましく、より好ましくは重力の１０倍以上の遠心力が重合性材料に及ぼされるように設定される。
なお、本態様における成形型の傾斜方向は、重力と遠心力との合力の方向と略一致せしめられることが好ましいが、必ずしも合力の方向と完全に一致せしめられた態様に限定されるものではなく、かかる合力の方向に近づけられた態様も含む。要するに、遠心力を利用することによって重力よりも大きな作用力が、成形キャビティ内の重合性材料に対して及ぼされて、メニスカスの影響で寸法が小さくなる成形キャビティの中心軸上での重合性材料の深さ寸法を、重力だけが作用している状態下より大きく出来るように、成形型の傾斜方向が、鉛直方向から、重力と遠心力との合力の方向に向けて傾斜設定されていれば良い。より具体的には、重力と遠心力との合力方向に対して、成形キャビティの中心軸方向の相対傾斜角度：αが、｜α｜≦６度となるように設定されることが好ましく、より好ましくは、それに加えて、重力と遠心力との合力方向に対する成形キャビティ中心軸の相対傾斜角度が、鉛直方向に対する成形キャビティ中心軸の相対傾斜角度よりも小さくなるように設定される。
本態様の第八の態様は、前記第一乃至第七の何れか一つの態様に係るコンタクトレンズの製造方法において、前記成形型の回転速度および傾斜角度を、下式に基づいて決定することを、特徴とする。
但し、上式中、θは遠心力の作用方向に対する成形型中心軸の傾斜角度、ａは回転速度、ｒは回転半径、ｇは重力加速度を示す。
本態様によれば、重合性材料の液面におけるメニスカスの発生を有利に抑えることの出来る成形型の回転速度乃至は傾斜角度を、容易に得ることが出来る。そして、決定された回転速度乃至は傾斜角度に従って重合成形することによって、重合性材料を成形型の傾斜角度方向と略同じ方向に流動せしめて、成形型の底面に対して押し付けるように出来ることから、より優れた形状安定性を得ることが出来る。
１０ 重合成形装置
１２ 本体部
１６ ワークホルダ
１８ ワーク
２０ 開口部
２６ 内底面
２８ アルミシール
３０ 成形キャビティ
３２ 重合性モノマー
４８ 駆動軸部材
４９ 中心軸
６２ 空隙
６４ 液面
６６ レンズブランク
７２ コンタクトレンズ
１２ 本体部
１６ ワークホルダ
１８ ワーク
２０ 開口部
２６ 内底面
２８ アルミシール
３０ 成形キャビティ
３２ 重合性モノマー
４８ 駆動軸部材
４９ 中心軸
６２ 空隙
６４ 液面
６６ レンズブランク
７２ コンタクトレンズ
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
先ず、図１に、本発明のコンタクトレンズの製造方法に好適に用いられる、一実施形態としてのレンズブランクの重合成形装置１０を示す。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、上下方向とは、図１中の上下方向をいうものとする。
重合成形装置１０は、円筒状の本体部１２の上端部に、水平方向に延びる梁１４が回転可能に配設されていると共に、かかる梁１４の両端部に、ワークホルダ１６，１６が固定されて構成されている。そして、各ワークホルダ１６，１６にそれぞれ、成形型としてのワーク１８が複数（本実施形態においては、１つのワークホルダ１６について最大５つ）保持可能とされている。
図２および図３に、成形型としてのワーク１８を示す。ワーク１８は、適当な合成樹脂材やガラス、金属などで形成されており、射出成形等の従来から公知の成形法で製造されることによって形成されている。なお、ワーク１８を形成する合成樹脂材としては、熱可塑性樹脂材料等が好適に採用可能であり、具体的には、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、塩化ビニル、ナイロン、ポリアセタール、フッ素樹脂等が、何れも採用可能である。本実施形態においては、ポリプロピレンをモールド成形したものが用いられている。
ワーク１８は、円形断面を有する筒状部１９の一方に開口部２０が形成されたカップ形状とされている。筒状部１９の内径寸法は、ワーク１８の軸方向で略一定とされており、目的とするコンタクトレンズの径寸法よりも大きくされている。また、筒状部１９の外形寸法は、開口部２０に向けて僅かに拡径せしめられている。更に、特に本実施形態においては、開口部２０の全周に亘って、径方向外方に広がるフランジ状部２２が形成されていると共に、フランジ状部２２の外周縁部には、ワーク１８の軸方向外方に向けて立ち上がる立上壁部２３が全周に亘って形成されている。
また、特に本実施形態においては、筒状部１９における開口部２０と反対側の底部２４は、ワーク１８の内方に向かって突出するドーム形状とされており、これにより、筒状部１９の内底面２６は、内方に突出すると共に、目的とするコンタクトレンズのベースカーブに等しい乃至はそれに近い曲率を有する球殻形状の湾曲面とされている。
かかるワーク１８の開口部２０は、覆蓋部材で密閉状態に覆蓋される。本実施形態においては、覆蓋部材としてアルミニウム箔としてのアルミシール２８が用いられている。アルミシール２８は開口部２０よりも大きな径寸法を有する略円形の膜状とされており、ポリプロピレンが被覆されることによって、ワーク１８に対して熱溶着が可能とされている。そして、アルミシール２８が開口部２０を覆った状態で、その外周縁部が開口部２０の外周縁部のフランジ状部２２に熱溶着されるようになっている。これにより、開口部２０が密閉状態に覆蓋されて、ワーク１８内に成形キャビティ３０が形成されるようになっている。そして、後述するように、かかる成形キャビティ３０内に、重合性材料としての重合性モノマー３２が収容されることとなる。
このような構造とされたワーク１８は、図４及び図５に示すように、ワークホルダ１６に保持されるようになっている。ワークホルダ１６は、矩形の薄板形状を有する底板３４の短軸方向の両端部に一対のガイド部材３６，３６が固定的に取り付けられた構造とされている。底板３４の長手方向の長さ寸法は、ワーク１８の外形寸法の５倍よりもやや大きくされている。一方、ガイド部材３６は、略Ｌ字の断面形状をもってストレートに延びる形状とされており、底板３４と同じ長手方向寸法を有している。更に、ガイド部材３６には、ワーク１８における立上壁部２３の立上寸法よりもやや大きな突出寸法（図５中、上下方向の寸法）を有する案内面３８が全長に亘って形成されていると共に、底板３４と反対側の突出先端部には、底板３４の内方に向けて突出する係止突部４０が全長に亘って形成されている。ここにおいて、ガイド部材３６，３６の案内面３８，３８の対向面間距離：ｄ1 は、ワーク１８におけるフランジ状部２２の外径寸法よりも僅かに大きくされている。また、ガイド部材３６，３６の係止突部４０，４０の対向面間距離：ｄ2 は、ワーク１８におけるフランジ状部２２の外形寸法よりも小さく、筒状部１９の外径寸法よりも僅かに大きくされている。また、底板３４の下端部におけるガイド部材３６，３６の間には、ガイド部材３６，３６と同じ方向に突出する板状のワークストッパ４２が固定的に設けられている。
このような構造とされたワークホルダ１６に対して、本実施形態では最大で５つのワーク１８が上方から差し入れられて保持されるようになっている。具体的には、ワークホルダ１６における底板３４と係止突部４０，４０の間に、ワーク１８のフランジ状部２２が上方から差し入れられる。ここにおいて、ワーク１８は、筒状部１９が係止突部４０，４０の間から突出せしめられた状態でワークホルダ１６に差し込まれる。そして、ワーク１８は案内面３８，３８で案内されつつ、重力によってワークホルダ１６の下方へ案内される。そして、最下段に位置するワーク１８の立上壁部２３の外周面がワークストッパ４２に係止されると共に、それより上段に位置せしめられるワーク１８は、その立上壁部２３が、下方に位置せしめられたワーク１８の立上壁部２３で係止されることによって支持される。
ここにおいて、ワークホルダ１６に保持された各ワーク１８は、フランジ状部２２が係止突部４０，４０によって抜け出し不能に係止されると共に、立上壁部２３が案内面３８，３８で係止されることによって、実質的に横方向（図４中、左右方向）の変位が制限されている。
このような構造とされたワークホルダ１６，１６は、底板３４のガイド部材３６，３６が取り付けられた面と反対側の面の上端部が、梁１４の長手方向両端部に、それぞれ固定的に取り付けられている。
かかる梁１４の長手方向中間部分には、軸挿通穴４４が形成されていると共に、軸挿通穴４４の径方向外側には、軸挿通穴４４の径方向で対向する一対のピン挿通穴４６，４６が形成されている。そして、これら軸挿通穴４４およびピン挿通穴４６，４６が、本体部１２の上端部に配設された駆動軸部材４８の差込軸５０およびピン５２，５２に外挿状態で差し込まれることによって、梁１４が駆動軸部材４８に対して固定的に取り付けられている。なお、梁１４における軸挿通穴４４の両側には、肉抜き穴５４、５４が形成されている。
駆動軸部材４８は、円板形状を有する円板部５６と同一中心軸上で上方に突出する差込軸５０が一体的に形成されていると共に、差込軸５０の径方向外側には、差込軸５０の径方向で対向する一対のピン５２，５２が円板部５６の上端面から上方に突出せしめられて一体的に形成されている。そして、前述のように、これら差込軸５０およびピン５２，５２が、梁１４の軸挿通穴４４およびピン挿通穴４６，４６に差し込まれるようになっている。
なお、梁１４の両側面における長手方向中間部分の下端部には、下方に開口する切欠５８が形成されている。そして、かかる切欠５８の上端縁部が駆動軸部材４８における円板部５６の上面で支持されるようになっており、これにより、梁１４が、駆動軸部材４８で支持されるようになっている。
かかる駆動軸部材４８は、本体部１２の上端縁部に形成されて、水平方向に広がる板状部６０の上方に配設されている。そして、本体部１２に内蔵された図示しないモータの出力軸が、板状部６０を貫通して本体部１２の上方に突出せしめられると共に、かかる出力軸に対して、駆動軸部材４８が取り付けられている。ここにおいて、モータの出力軸は鉛直方向に配設されており、駆動軸部材４８の中心軸４９の延出方向が鉛直方向となるようにされている。そして、かかる駆動軸部材４８の中心軸４９が、ワークホルダ１６に保持されたワーク１８の回転中心軸とされる。なお、本体部１２に内蔵されるモータは、図示しない制御装置によって、回転速度が制御可能とされている。
これにより、梁１４はその長軸方向が水平方向に配設されており、梁１４に取り付けられたワークホルダ１６，１６は、その長軸方向が鉛直方向となるように配設される。更に、ワークホルダ１６，１６に保持されたワーク１８は、筒状部１９の軸が水平方向で、底部２４を中心軸４９に対して外側に向けた状態に保持される。そして、本体部１２に内蔵されたモータが通電されて、駆動軸部材４８が回転せしめられることによって、梁１４およびワークホルダ１６を介して、ワーク１８が中心軸４９を中心に回転せしめられるようにされている。なお、本実施形態における重合成形装置１０は、最大１０個のワーク１８を保持することが可能とされており、これら複数のワーク１８が、同一の中心軸４９を中心に回転せしめられることとなる。
このような重合成形装置１０を用いてレンズブランクを成形する際には、先ず、図２に示したように、重合性材料としての重合性モノマー３２をワーク１８の開口部２０から注入する。重合性モノマー３２としては、光透過性等の光学的特性を備えた各種の樹脂材料が採用され、例えば、不飽和二重結合を有するモノマーの１種もしくは２種以上が配合されてなる混合物、具体的には、シリコン、フッ素で置換されても良い（メタ）アクリル誘導体、スチレン誘導体など、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、シリコーン共重合体、フルオロシリコーンアクリレート、フルオロカーボン重合体、シリコーンゴム等が挙げられる。また、そのような樹脂材料には、必要に応じて、適当な染料や架橋剤、および重合開始剤、例えば熱重合開始剤、光重合開始剤や増感剤などの添加剤が配合されて、液状のモノマー組成物とされる。本実施形態においては、重合性モノマー３２として、熱重合開始剤を用いた加熱による熱重合のものが採用されているが、光重合開始剤を用いた紫外線照射による光重合のものなども、好適に採用され得る。
そして、重合性モノマー３２を注入した後に、開口部２０にアルミシール２８を覆蓋せしめ、アルミシール２８の外周部分を、全周に亘って、開口部２０の外周部分のフランジ状部２２に対して熱溶着する。ここにおいて、アルミシール２８の熱溶着条件は、使用するアルミシール２８の厚さ寸法やワーク１８の材質等を考慮して適宜に設定可能であるが、例えば、溶着温度は１５０℃〜２３０℃の範囲内、溶着荷重は３００Ｎ〜５００Ｎの範囲内で設定されることが好ましく、本実施形態においては、溶着温度は１８０℃、溶着荷重は４００Ｎとされている。
これにより、ワーク１８の開口部２０がアルミシール２８で密封状態に覆蓋されて、内底面２６とアルミシール２８の間に成形キャビティ３０が形成されると共に、かかる成形キャビティ３０内に、重合性モノマー３２が漏出不能に注入されることとなる。ここにおいて、成形キャビティ３０内に注入される重合性モノマー３２の量は、成形キャビティ３０の容積よりも少量とされており、成形キャビティ３０内には、空隙６２が形成される。そして、重合性モノマー３２の液面６４は、空隙６２に面して変形可能な自由表面とされる。
なお、後述する重合処理を効果的に実施するために、空隙６２内は脱酸素状態とされていることが好ましい。かかる脱酸素状態を得るためには、例えば、ワーク１８への重合性モノマー３２の注入およびアルミシール２８の熱溶着を、重合を阻害しないガス雰囲気下で行なう態様が好適に採用され得る。ここにおいて、重合を阻害しないガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどが採用可能である。本実施形態においては、空隙６２内に窒素ガスが充填されている。
そして、成形キャビティ３０内に重合性モノマー３２が注入されたワーク１８を、ワークホルダ１６の上方から差し込んで保持せしめる。前述のように、ワーク１８は、筒状部１９の軸が水平方向とされると共に、底部２４を中心軸４９に対して外側に向けた状態でワークホルダ１６に保持される。また、本実施形態における重合成形装置１０は、各ワークホルダ１６について最大で５つのワーク１８を保持せしめることが可能とされており、複数のワーク１８を保持せしめる場合には、上述のようにして、各ワーク１８のそれぞれに重合性モノマー３２を注入して、開口部２０をアルミシール２８で密閉状態に覆蓋した後に、かかるワーク１８をワークホルダ１６の上方から順次差し込んで保持せしめる。
次に、本体部１２に内蔵されたモータに通電することによって、駆動軸部材４８を回転せしめ、梁１４、ワークホルダ１６を介して、複数（本実施形態においては、最大１０個）のワーク１８を同一の中心軸４９回りで回転せしめる。ここにおいて、モータの回転速度は、ワーク１８に注入された重合性モノマー３２に及ぼされる遠心力が、重合性モノマー３２に及ぼされる重力よりも大きくなる回転速度とされる。そして、ワーク１８を回転せしめつつ、ワーク１８に対して所定時間加熱処理を加えることによって、ワーク１８内の重合性モノマー３２に対して重合処理を行なう。なお、熱重合処理としては、加熱の初期段階から所定の高温（例えば、７０℃〜１００℃の適当な温度）で重合せしめても良いし、或いは、加熱の初期段階においてやや低温（例えば、３０℃〜５０℃の適当な温度）での予備重合を行なった後に、高温に切り換え乃至は段階的に高くして重合する等しても良い。例えば、本実施形態においては、５０℃で２．５時間の予備重合を行なった後に、９０℃で０．５時間の重合を行なうようにされている。
図６に、ワーク１８が回転せしめられることによる重合性モノマー３２及びその液面６４の位置の変化を示す。先ず、ワーク１８が回転せしめられる前の状態においては、図６（ａ）に示すように、成形キャビティ３０内の重合性モノマー３２には重力が及ぼされて、液面６４は水平状態とされている。次に、ワーク１８の回転が開始されると、重合性モノマー３２は、図６（ｂ）に示すように、遠心力の作用によって、中心軸４９から離隔する方向、即ち、ワーク１８の内底面２６に向けて流動せしめられる。そして、ワーク１８の回転速度が所定の速度に達すると、図６（ｃ）に示すように、重合性モノマー３２の全体が内底面２６側に押し付けられるようにされて、液面６４は略垂直状態とされる。ここにおいて、液面６４は内底面２６よりも中心軸４９側に位置せしめられている。更に、遠心力の作用によって、液面６４上においてメニスカスに起因する盛り上がり部分が内底面２６側に流動せしめられることから、盛り上がり部分の発生が抑えられて、液面６４は、略平坦な面とされる。そして、かかる図６（ｃ）の状態で、重合性モノマー３２の重合処理が行なわれる。
これにより、成形キャビティ３０内において、目的とするレンズブランク６６が成形される。図７に示すように、レンズブランク６６は、液面６４に対応する面が略平坦な平坦面６８とされる一方、平坦面６８と反対側の面は、ワーク１８の内底面２６の湾曲面形状が転写されて、目的とするコンタクトレンズ７２（図８参照）のベースカーブに近い曲率をもって外方に凹となる凹状湾曲面７０とされる。
次に、得られたレンズブランク６６に対して切削加工を施すことによって、目的とするコンタクトレンズ７２（図８参照）を得る。かかる切削加工は、従来公知の方法が適宜に採用可能であることから、詳細な説明は省略するが、例えば、図８に示すように、レンズブランク６６の凹状湾曲面７０を旋盤の加工主軸７４に対して接着乃至は負圧吸引等によって固定することにより、レンズブランク６６の中心軸７５を加工主軸７４の回転中心軸７６に一致させて保持せしめる。そして、加工主軸７４によってレンズブランク６６を中心軸７５回りに回転駆動させつつ、平坦面６８に対して、位置および移動制御される切削バイト７８による旋削加工を施すことによって、目的とするフロントカーブ面８０を加工形成して、半加工状態のレンズブランク６６を成形する。
一方、図示は省略するが、フロントカーブ面８０が形成された半加工状態のレンズブランク６６を加工主軸７４から取り外した後に、フロントカーブ面８０を旋盤の加工主軸に固定して、凹状湾曲面７０に対して旋削加工を施すことによって、目的とするベースカーブ面８２を加工成形する。これにより、目的とする形状のコンタクトレンズ７２を得ることが出来る。なお、本実施形態においては、凹状湾曲面７０に対しても切削加工を施すようにされているが、例えば、ワーク１８の内底面２６に、予めベースカーブ面８２に対応する形状を与えて、かかる内底面形状を凹状湾曲面７０に転写する場合には、凹状湾曲面７０への切削加工は不要である。
このような製造方法によれば、遠心力の作用を用いてメニスカスに起因する盛り上がり部分の発生が抑えられることから、レンズブランク６６の液面６４に対応する面に、平坦面６８を形成することが出来る。そして、かかる盛り上がり部分を形成する重合性モノマー３２がワーク１８の内底面２６側に流動せしめられることによって、レンズブランク６６の実質的な厚さ寸法をより大きく確保することが出来る。従って、所定の厚さ寸法のレンズブランク６６を形成しようとする場合に、ワーク１８に注入する重合性モノマー３２の量を軽減することが出来て、製造コストの軽減が測られ得る。
それと共に、本製造方法においては、成形キャビティ３０内に空隙６２が形成されて、空隙６２に面する重合性モノマー３２の液面６４が変形可能な自由表面とされている。従って、重合性モノマー３２を熱重合せしめる際に、かかる液面６４の部分の熱重合が、筒状部１９の内周面や内底面２６に面する部分に比して遅らされる。これにより、重合性モノマー３２の重合収縮による変形を、液面６４の部分で吸収することが出来て、より優れた形状安定性を得ることが出来る。
加えて、特に本実施形態における製造方法によれば、遠心力の作用によって重合性モノマー３２に対して、ワーク１８の内底面２６に向かう力を及ぼしつつ重合成形することが可能とされていることから、重合性モノマー３２を内底面２６に押し付けるようにすることが出来て、内底面２６の湾曲面形状を、より安定して転写することも可能とされている。
更にまた、ワーク１８が静止状態から回転せしめられて、所定の回転速度に到達する過程において、重合性モノマー３２が、その液面６４が水平状態から鉛直状態（図６（ａ）から図６（ｃ））に変化せしめられる。かかる過程において、重合性モノマー３２を攪拌するかの如き作用を得ることが出来て、重合の均一化も図られ得る。これにより、得られるコンタクトレンズ７２の屈折率の局所的な差異を抑えることも可能とされているのである。
以上、本発明の一実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。なお、以下の説明において、前述の実施形態と実質的に同様の部材および部位については、前述の実施形態と同様の符号を付することによって、詳細な説明を省略する。
例えば、前述の実施形態におけるワークホルダ１６は、底板３４の長軸方向が鉛直方向に配設されることによって、ワーク１８の軸が水平方向となるようにされていたが、回転に際して流動せしめられる重合性モノマー３２の流動方向などを考慮して、ワーク１８の軸を水平方向に対して傾斜せしめた状態で回転せしめる等しても良い。
例えば、図９に示すように、重合性モノマー３２に及ぼされる重力：Ｆ1 と遠心力：Ｆ2 を考慮して、これら重力：Ｆ1 と遠心力：Ｆ2 の合力：Ｆ3 の方向にワーク１８の軸８４を傾斜せしめる態様などが、好適に採用される。具体的には、図９におけるワーク１８の軸８４の水平方向からの傾斜角度：θ（ｄｅｇ）の好適な値は、ａをワーク１８の回転速度（回／ｓ）、ｒを回転半径（ｍ）、ｍを重合性モノマーの質量（ｋｇ）、ｇを重力加速度（９．８ｍ／ｓ2 ）とすると、重力：Ｆ1 ＝ｍｇ、遠心力：Ｆ2 ＝ｍｒ（２πａ）2 であることから、下記の数式２に基づいて決定することが出来る。ここにおいて、回転速度：ａは、重力：Ｆ1 よりも遠心力：Ｆ2 が大きくなる速度に設定される。
このようにすれば、重合性モノマー３２が流動せしめられる方向を、ワーク１８の軸方向に近づけることが出来る。これにより、重合性モノマー３２を筒状部１９の内周面に対して略平行方向に流動せしめることが出来ることから、筒状部１９に接する重合性モノマー３２の盛り上がりをより有効に抑えることが出来る。そして、重合性モノマー３２の液面の広がり方向を内底面２６の広がり方向と同じ方向に近づけることが出来て、得られるレンズブランク６６の厚さ寸法の偏りを抑えることが出来る。更に、重合性モノマー３２を内底面２６に向けてより安定して流動せしめることが出来ることから、内底面２６の形状をより安定して転写することが出来て、より優れた形状安定性を得ることが出来る。
但し、ワーク１８の傾斜角度：θは、必ずしも合力：Ｆ3 の方向と完全に一致せしめられる必要はなく、合力：Ｆ3 の方向に近づけられていれば良い。即ち、完全に一致せずとも、重合性モノマー３２の流動方向が内底面２６に向かう方向に近づけられることによって、形状安定性の向上が図られ得る。
なお、ワーク１８の傾斜角度：θが予め定められている場合に、上記数式２に基づいて、ワーク１８の好ましい回転速度：ａを得ることも可能である。かかる場合においても、決定された回転速度：ａは、重力：Ｆ1 よりも遠心力：Ｆ2 を大きくする速度であることが好ましく、従って、予め定められる傾斜角度：θは、４５°よりも小さく設定されることが好ましい。
また、成形型の具体的な形状は、前述のワーク１８の如き形状に限定されない。例えば、ワークホルダ１６に差込可能な範囲内で、筒状部１９の内径寸法が異ならされた複数種類のワークを用いる等しても良い。また、図１０（ａ）に示す成形型の異なる態様としてのワーク９０のように、平坦な内底面９２を備える成形型を用いても良いし、図１０（ｂ）に示す成形型の更に異なる態様としてのワーク９４のように、外方に突出する球殻形状の湾曲面を有する内底面９６を備えた成形型を用いること等も可能である。
更にまた、成形型の開口部を覆蓋する覆蓋部材の具体的な構造についても、前述の如きアルミシール２８に限定されるものではない。例えば、ゴムなどの弾性材料からなる栓部材を、ワーク１８の開口部２０に嵌め込んで密栓する等しても良い。
また、前述の重合成形装置１０についても、あくまでも例示であって、その具体的な構造が前述の如き態様に限定されるものではない。例えば、梁１４およびワークホルダ１６をより多数個設ける等しても良いし、梁１４とワークホルダ１６の取付部位において、ワークホルダ１６の傾斜角度を調節設定する角度調節手段を設ける等しても良い。
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
なお、本発明の製造方法の有効性を検証するために、本製造方法に従って成形したレンズブランクの寸法測定結果を、表１に示す。なお、これらのレンズブランクは、成形型としてポリプロピレン製で、底面形状が内方に突出する湾曲面とされた円柱形状の成形キャビティを有する成形型を用い、成形型の傾斜角度を２．８°、回転半径を２００ｍｍとして回転速度３００ｒｐｍで回転せしめ、かかる成形型に対して、５０℃で２．５時間の予備重合後、９０°で０．５時間の熱重合を行なうことによって得られたものである。
表１から明らかなように、本発明の製造方法に従って成形されたレンズブランクにおいては、外径寸法、高さ寸法の何れにおいても、ばらつきが小さく、優れた形状安定性が得られることが確認された。
Claims (8)
- 成形型の成形キャビティ内に重合性材料を注入して重合せしめることによりレンズブランクを成形し、該レンズブランクを切削加工することによって目的とするコンタクトレンズを得るコンタクトレンズの製造方法において、
前記重合性材料を前記成形キャビティ内に自由表面を有する状態で注入した後に、鉛直方向に延びる回転中心軸に対して前記成形型の底面を外側に向けた状態で該成形型を該回転中心軸回りに回転せしめつつ重合成形することによって前記レンズブランクを成形することを特徴とするコンタクトレンズの製造方法。 - 複数の前記成形型を用いて、それぞれの前記成形キャビティ内に前記重合性材料を注入して、それら複数の成形型を同一の前記回転中心軸回りで同時に回転せしめつつ重合成形する請求項１に記載のコンタクトレンズの製造方法。
- 前記成形型として樹脂、ガラス、金属の何れかで形成されたものを用いる請求項１又は２に記載のコンタクトレンズの製造方法。
- 前記成形型として一方に開口する開口部を有する成形型を用いて、前記重合性材料を該開口部から注入し、覆蓋部材によって前記成形キャビティ内に空隙を有する状態で該開口部を密封状態に覆蓋した後に該重合性材料を重合成形する請求項１乃至３の何れか一項に記載のコンタクトレンズの製造方法。
- 前記成形型として熱可塑性樹脂で形成されたものを用いると共に、該成形型の前記開口部に前記覆蓋部材としてのアルミニウム箔を熱溶着することによって該開口部を密封状態に覆蓋する請求項４に記載のコンタクトレンズの製造方法。
- 前記重合性材料を脱酸素雰囲気中で重合成形する請求項１乃至５の何れか一項に記載のコンタクトレンズの製造方法。
- 前記成形型に対して前記重合性材料に及ぼされる重力よりも遠心力が大きくなる回転速度を与えると共に、該成形型を該重合性材料に及ぼされる重力と遠心力との合力方向に傾斜せしめた状態で回転せしめる請求項１乃至６の何れか一項に記載のコンタクトレンズの製造方法。
- 前記成形型の回転速度および傾斜角度を、下式に基づいて決定する請求項１乃至７の何れか一項に記載のコンタクトレンズの製造方法。
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