JPH01198312A - プラスチックレンズ成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレンズ、プリズムなどの光学素子の製造方法お
よび装置に関するものであり、特に重合プロセスを含む
プラスチック光学素子の製造方法および装置に関するも
のである。

従来の技術 プラスチックレンズには大きく分けて２種類あり、一つ
は熱可塑性ポリマーのレンズであシ、ＰＭＭＡ、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル−ス
チレン共重合体などの材質が良く用いられている。これ
らの材質の成形には、圧縮成形、射出成形、射出圧縮成
形等が用いられ、原理的には加熱溶融してレンズ形状に
対応したキャビティに沿って加工し、更に圧力をかけ３
へ一部 で冷却に伴なう収縮分を体積弾性を利用して高温時に補
うべく圧縮している。従って、熱と圧力が不可欠である
ので金型、成形機が大きくなシ、微小な変形も起シ易い
。

もう一つは、熱硬化性七ツマ−や一部の熱可塑性モノマ
ーを重合成形したレンズであシ、メチルメタクリレート
、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（別名
ＣＲ−３９）、グリコールジメタクリレート、ジエチレ
ングリコールジメタクリレートなどの材質が知られてい
る。これらは比較的低温でしかも定圧で硬化することが
一般的であシ、ギヤヌテングあるいは注型法と呼ばれる
容易な成形方法で実施される。

眼鏡用レンズに良く用いられる一般的な注型法を第３図
に基いて説明する。レンズ面を形成する上下２枚のガラ
ヌ２０，２１をガスケット２２を介して合わせ、上下ガ
ラス２０．２１とガスケット２２に囲まれた空間に液状
の化ツマ−２３を充填しクリップ２４で全体を保持して
静置する。七ツマー２３中には僅かな反応開始剤が成形
直前に混入されておシ僅かに昇温することにより反応を
開始する。そのｉｔ数時間あるいは十数時間放置すると
全体が硬化した成形品が得られる。この時、全体の体積
は１０〜２０パーセント程収縮するのでレンズ全体の厚
さかうすくなる。

上記注型法は、眼鏡レンズのような比較的肉厚が均一で
かつ肉厚そのものが薄い場合には可能であるが、ＶＴＲ
カメラ等のレンズには不向きとされている。また成形時
間も長過ぎるため工業的手段としては敬遠されている。

この２つの欠点を補なうべく特開昭５５−１３２２２１
号では第４図に示すように、紫外線ランプ３１の照射の
もとにガラス型２５．２６に計重れたキャビティ中の樹
脂２７を硬化し、その時生ずる収縮分をロート２８中に
貯えた樹脂３０をコック２９を介してキャビティに流し
込み、全体が硬化したらコック２９を閉じて離型し、成
形品を取υ出すことが提案されている。もとより紫外線
硬化プロセスは高速反応プロセスとして知られており、
これに反応収縮分を追加するメカニズムを加えるこ５ヘ
ー／ とで解決するかに見えたが、全体の反応が完結する前に
樹脂の流動性が損なわれ、収縮分の補給が不十分である
ことと、高速で全体の反応が進むため、硬化収縮に伴な
う圧縮応力とその反作用による引張応力が急激に起るた
め、応力を緩和する余裕がなく、でき上った成形体の破
壊限界応力を超えることから成形精度も不十分であシな
おかつクラックを生じやすく型から取り出す時には既に
割れていることが多い。特に肉厚差の大きいレンズに顕
著である。

発明が解決しようとする課題 そこで本発明が解決しようとする課題は、重合成形プロ
セスによるレンズ成形において、肉厚差が比較的大きい
形状のレンズでも高速でかつ高精度に成形できるように
することである。

課題を解決するだめの手段 本発明のプラスチックレンズ成形方法は、レンズ形状に
対応するキャビティと、このキャビティの外周に連通ず
る注入孔とを有すると共に、少なくとも一方のレンズ面
を形成する型部材は透明な６　・・−／ 部材よりなシ、外部からこの透明部側を通して前記キャ
ビティに光を導びくことを可能とした型を用い、前記注
入孔より光硬化性プラスチック材料をキャビティに注入
し、更に余剰の材料を注入孔に貯えたま１、キャビティ
の中心部の光強度が最も強く、外周側に向って徐々に弱
くなる光強度分布を有する光をキャビティに照射して前
記月利を硬化することを特徴とする。

本発明のプラスチックレンズ成形装置は、レンズ形状に
対応するキャビティと、このキャビティの外周に連通ず
る注入孔とを有すると共に、少なくとも一方のレンズ面
を形成する型部材が透明である型と、光硬化性プラヌチ
ノク材料の光硬化反応を励起する光を前記キャビティ全
面に照射可能な光源と、この光源と前記型との間にあっ
て、前記キャビティの中心と概ね一致する中心で開閉し
、最大開き時において光源からの光がキャビティ全面を
照射する絞り機構とを備えたことを特徴とする。

作　　用 ７１＼−７ 本発明のプラスチックレンズ成形装置によればキャビテ
ィに導かれた光硬化性プラスチックレンズ材料は、光照
射により透明の型部材のレンズ面側から光硬化反応を起
こす。この光硬化反応速度は光の照射量に比例するので
光強度が強い中心が最も盛んに反応し、周囲はど反応が
ゆっくりしている。従って、中心が盛り上ったように硬
化層が成長するので、光強度分布とレンズ形状との兼ね
合いをう壕く選ぶことにより、中心部が先に全肉厚部の
硬化が完結し、その後外周に向って硬化完了域が進行す
るので、硬化収縮分は、キャビティの外周に連通ずる余
剰の材料が流入することによりレンズ全体が硬化するま
で補なうことができる。

壕だ本発明のプラスチックレンズ成形装置によれば、光
源からの光を絞り機構により絞って型に照射することが
可能であり、特に光照射開始時は最も絞って中心のみに
光が照射するようにし、キャビティ内の光硬化性プラス
チック材料の光硬化反応速度に合わせて絞９を徐々に開
放することにより外周に反応域を広げることができる。

実施例 第１図は本発明の第１実施例を示している。紫外光線に
対して良好な透過率を示す石英ガラスを用いた上型１と
下型２にはレンズ形状に対応するレンズ面３，４がそれ
ぞれ形成され、レンズの厚さを保つだめの段差５は下型
２に形成されている。

レンズ面３とレンズ面４と段差５によりレンズ形状に対
応するキャビティ６が形成されている。キャビティ６に
連通ずる注入孔７が下型２に設けられ、段差５の一部を
四部８となして連通を保っている。

第１図は既に、キャビティ６に光硬化性プラスチックレ
ンズ材料９が充填され、注入孔７にも余剰の光硬化性プ
フヌチソクレンズ材料１０が満たされている。

ここでいう光硬化性プラヌチソクレンズ拐料とは、ヒド
ロキシエチルアクリレ−１−，エチレングリコールジア
クリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキ
シジエチレングリコールアクリレ−１−、２−ヒドロキ
シ−３〜ノエノキシプロ９ヘー／ ピルアクリレート、テトラヒドロ７ルンリルアクリレー リレ−１−、１．４−ブタンジオールジアクリレート、
ネオペンチルクリコールジアクリレート、トリエチレン
クリコールジアクリレート等のアクリル酸エステ／Ｌ／
類や、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−１−、グリシ
ジルメタクリレート、ビヌフェノー／Ｌ／Ａジメタクリ
レートシクロへキンルメタクリレ−１・、ジシクロペン
テニルメタクリレート。

モノブロムジシクロペンテニルメタクリレート。

２、２−ビス（４−メタクリロキシ−３，５−ジブロモ
フェニ／Ｉ／）プロパン、ビス（オキシメチ／１．／）
トリシクロ（５　、　２　、　１　　、０２＋Ｓ）デカ
ンジメタクリレート、チオビスフェノールジメタクリレ
ート等のメタクリル酸エステル類、更にはスチレン。

ジビニルベンゼン等のビニル化合物の単独８体や数種類
の混合液に光重合開始剤としてベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタ
ール、１−ヒドロキシンクロヘキシンフェニルケトン、
２−ヒドロキシ−２−１０バー　゛ メチ／Ｌ’−’ｌ−フェニルプロパノン、ジエトキシア
十トフエノン，トリクロロアセトフェノン等の一種もし
くは数挿を配合した側斜で、急速に熱重合しない温度領
域で液状であるものをさす。

第１図のハツチング部は既に硬化した部分１１を示し、
矢印で示す強度分布の光の強度に応じた反応速度でレン
ズ面３からレンズ面４に向って硬化が進行中である。

上記硬化部分１１は時間とともに成長するが、光の強度
分布を選ぶことにより必らず中心部が先にレンズ面４ま
で硬化し、徐々に外周に向って硬化部分１１がレンズ面
４に達する。

上記のような硬化条件によれば、液状の光硬化性プラス
チックレンズ材料９と硬化部分１１との境界で起る最も
収縮の多きい光硬化反応部分はいつまでも液状部分と接
しているので、収縮分は注入孔７０余剰材料１０がキャ
ビティらに流入することにより補なうことができる。

第２図は本発明の第２実施例であシ、光硬化性′プラス
チックレンズ材料の光硬化反応を励起し得１１　ベージ る光線を発する光源１２（例えば高圧水銀灯など）と対
向して透明な部材からなる上型１３と下型１４を設け、
キャビティ１５に連通ずる注入孔１６より液状の光硬化
性プラスチックレンズ材料を充満し、キャビティ１５と
概ね一致する中心で開閉する空間１８′を作り出す絞シ
羽根１８と、この絞シ羽根１８を駆動する支持部１９と
からなる絞り機構により、光源１２からの光を中心から
外周に向って徐々に広がるように制御してキャビティ１
５に照射することにより硬化部分１９は、上型１３に接
した中心部分から硬化が始まり、外周側と深さ方向とに
徐々に進行する。絞りの開き速度と光源の強さを選ぶこ
とによりレンズ形状が異なっても、その形状に応じて必
らず中心部が先に厚さ方向に硬化完了し、常に注入孔１
６から収縮分を補給しながら硬化することが可能である
。

発明の効果 本発明のグラスチックレンズ成形方法によれば、硬化収
縮を常に補ないながら硬化するので精度が良いレンズが
得られることと、光照射区域を制御することなく、硬化
完了域を制御できるので成形装置を安価にし得ることが
できる。

本発明のプラスチックレンズ成形装置によれば、やはり
硬化収縮を常に補ないながら硬化するので精度が良いレ
ンズが得られることと、絞り機構により、レンズ形状や
光強度、光硬化性プラヌチノクレンズ材料の反応性に応
じて硬化区域を制御しながら硬化でさるので簡単な構成
でヒズミが少ないレンズを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は本
発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は従来のレン
ズ注型型の断面図、第４図は従来の光硬化レンズ成形装
置の断面図である。 １．１３　・・・透明な型、６，１５・・・・・・キャ
ビティ、７，１６・・・・・注入孔、３・・・レンズ面
、１２・・・・・・光源、１８・・・・・絞９羽根。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名−」 鑑 転 ■　　　　　　　　　　寸 派　　　　　　派

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レンズ形状に対応するキャビティと、このキャビ
   ティの外周に連通する注入孔とを有すると共に、少なく
   とも一方のレンズ面を形成する型部材は透明な部材より
   なり、外部からこの透明部材を通して前記キャビティに
   光を導びくことを可能とした型を用い、前記注入孔より
   光硬化性プラスチック材料をキャビティに注入し、更に
   余剰の材料を注入孔に貯えたまま、キャビティの中心部
   の光強度が最も強く、外周側に向って徐々に弱くなる光
   強度分布を有する光をキャビティに照射して前記材料を
   硬化するプラスチックレンズ成形方法。
2. （２）レンズ形状に対応するキャビティと、このキャビ
   ティの外周に連通する注入孔とを有すると共に、少なく
   とも一方のレンズ面を形成する型部材が透明である型と
   、光硬化性プラスチック材料の光硬化反応を励起する光
   を前記キャビティ全面に照射可能な光源と、この光源と
   前記型との時にあって、前記キャビティの中心と概ね一
   致する中心で開閉し、最大開き時において光源からの光
   がキャビティ全面を照射する絞り機構とを備えたプラス
   チックレンズ成形装置。