JPH04204515A - コンタクトレンズの製造方法 - 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、切削研磨法によるコンタクトレンズの製造方
法に関するもので、当該製造方法によって製造されるコ
ンタク１へレンズの球面精度の向上に関する。

［従来の技術］ コンタクトレンズの一般形状を第４図に示す。

第４図において、ＲＢはベースカーブの曲率半径、ＲＦ
はフロントカーブの曲率半径、ＲＢｖはベベルカーブの
曲率半径、ＲＦＣはキャリアカーブの曲率半径、ｒは端
部の曲率半径、Ｄｏは光学部の直径、Ｓはレンズ全体の
直径、ｔは光学部中心の厚さである。

図中、Ｒｐ　＞　ＲＢの場合は近視用レンズ、ＲＦ　＜
　ＲＢの場合は遠視用レンズとなる。ＲＢＶ。

ＲＦＣは通常１段の場合が多いが、２〜３段とする場合
もある。

従来、コンタク１へレンズの装用は、起床時に限られ、
就寝時には取り外す″日々装用“’　（Ｄａｉｌｙｗｅ
ａｒ）　とされていたが、１９８０年代中頃より、睡眠
中の閉瞼時でも角膜の生理に必要な酸素量を供給できる
高酸素透過性材料によるコンタクトレンズが多種類登場
し、−週間程度の゛連続装用゛（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｗ
ｅａｒｌが可能となっている。

しかし、高酸素透過性材料、例えばＤＫ値が１００　Ｘ
　１０　　”　ｃｍ”ｃｍ／ｃｍ”ｓｅｃｍｍＨｇを越
えるような材料になると、硬度か小さくなる傾向にある
。例えば１９５０年代に始めて登場したコンタクトレン
ズの材料であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）
は、はとんど酸素透過性はないが、ビッカース硬度（Ｈ
Ｖ）は２５前後である。

これに対し、最近の高酸素透過性のコンタクトレンズ材
料は、Ｈｖ１０以下のものが多く、硬度の低下に伴い、
コンタクトレンズの加工をする上で、きめ細かい配慮が
必要になってきている。

コンタクトレンズの製造方法は、材料の物理的または化
学的性質により、切削研磨法、静止鋳造法あるいは遠心
鋳造法に大別される。このうち、切削研磨法は、小規模
から大規模な製作所に至るまで、多品種少量生産に適し
かつ複雑なレンズが精度良くできるので、最も普及して
いる製造方法である。

次に、切削研磨法による従来技術の概要を第５図の製造
プロセスの順を追って説明する。尚、以下の説明は、ベ
ースカーブの加工を先に行った後、フロン］・カーブの
加工を行う順序で述べであるが、フロントカーブの加工
後、ベースカーブの加工を行う場合も同様に考えてよい
。

コンタクトレンズの原料である高分子モノマーは、原料
重合工程１０１において試験管等により直径１５〜１６
ｍｍ、長さ１００〜１５０ｍｍの丸棒状のポリマーに重
合される。重合法は熱重合が多いが、紫外線重合の場合
もある。

試験管より取り出された丸棒は、ボタン加工工程１０２
において数値制御（ＮＯ）加工機により、通常°゛ボタ
ンパと呼ばれるワークに、１本の丸棒より１０個前後切
り出される。ボタンの形状、寸法は、第６図（ａ）に示
すような、直径１２〜１４ｍｍ、厚さ４〜５ｍｍの平行
円板状のものが多いが、第６図（ｂ）に示すような段付
円板状のものもある。第６図（ａ）の平行円板状のボタ
ン１ａであれば、左右どちらの面を旋盤に取り付け、も
う一方の面にベースカーブの切削加工を施しても差し支
えないが、第６図（ｂ）の段付円板状のボタン１ａは、
図中右側の小径部分の端面が旋盤取り付は面、左側の大
径部分の端面がベースカーブ加工面（以下「加工面」と
いう）になる。

特に段付円板状のボタン１ａとする理由は、旋盤に取り
付けられるボタン１ａの直径は決まっているが、そのボ
タン１ａより大きな直径のコンタクトレンズを作りたい
場合とか、旋盤にコレクトチャック４（第８図参照）で
ボタン１ａを取り付ける際、締め込みがきついと、比較
的柔らかいボタン１ａの場合はポラン１ａ全体に応力歪
みが発生し、切削したボタン１ａを取り外したとき、ベ
ースカーブの球面性が悪いという問題があるので、応力
歪みを低減する効果を得ようとする場合である。

コレクトチャック４によるボタン１ａの歪みは、ボタン
１ａの厚さが薄くなるほど影響が大きくなるので、薄型
のボタン１ａでは、第７図のように、あらかじめボタン
１ａを金属製の補助治具２にワックス等で接着し、コレ
クトチャック４によるボタン１ａの締め付けをこの金属
製の補助治具２部分で行う方法もある。

次にこのボタン１ａは、ベースカーブ切削工程１０３に
おいて、第８図に示されるコレクトチャック４や第９図
に示される真空チャック５により、数千〜１０．ＯＯＯ
ｒｐｍ程度で高速回転する旋盤に取り付けられ、バイト
６によってベースカーブ面が切削される。旋盤へのボタ
ン１ａの取り付けは、旋盤のスピンドルと同軸に設けら
れた第８図のコレクトチャック４で行われることが多い
が、第９図の真空チャック５で行われることもある。真
空チャック５で保持する場合は、コレクトチャック４の
ようにボタン１ａの周辺部を締め付けないので、ボタン
１ａに応力歪みが発生するのを防止することができる。

ベースカーブ研磨工程１０４は、旋盤でベースカーブ面
が切削されたワークｌｂ（第１０図ないし第１４図参照
）のベースカーブ及びベベル面の切削条痕（゛旋目°°
とも呼ばれる）を消し、光学面が得られるまで研磨仕上
げをする工程である。

上記研磨に先立って、ベースカーブの切削が完了して旋
盤から取り外されたワーク１ｂの一方の端面側には、第
１０図に示されるように、窪み３を有するキャップ３が
被せられる。

続いて、キャップ３を被せたワーク１ｂのベースカーブ
面は、第１１図のように研磨剤を介して研磨治具８上に
のせられ、上方より下降する押えビン９の先端がキャッ
プ７外面の窪み３に軽く接触することで研磨治具８へと
押し付けられる。この後、研磨治具８を数百〜１１００
０ｒｐ程度で回転させる共に、押えビン９より伝達され
る揺動運動によってワーク１ｂを研磨治具上で数ｍｍ間
隔で繰り返し移動させながら研磨を行うと、数十秒でベ
ースカーブ面は鏡面となる。

上記研磨終了後、ワーク１ｂよりキャップ７を取り外し
、水または無機質を含む水溶液あるいは有機溶媒等で洗
浄して付着した研磨剤を完全に除去して乾燥する。

次にワーク１ｂはワーク接着工程１０５へ送られる。

ワーク接着工程１０５は、フロントカーブを切削する旋
盤にワーク１ｂを取り付けるために、研磨が終わったワ
ーク１ｂのベースカーブ面をワックス等の接着剤を介し
て、金属製の治具（以下「接着治具」という）１０に接
着するのが目的である（第１２図参照）。

接着治具１０の頭部は、ワーク１ｂのベースカーブの曲
率半径と等しいか又は近似する曲率半径であることが好
ましく、予熱した接着治具１０に接着剤を介して第１２
図のようにワーク１ｂのベースカーブ面を貼り合わせ、
冷却してワックス等の接着剤を固化することで接着する
。この際、ワークｌｂの軸芯が接着治具１０の軸芯と一
致しており、かつワーク１ｂが傾いていないことが重要
で、傾いている場合にはフロントカーブ切削後、出来上
がったコンタクトレンズがプリズムになる。

接着の際、ワーク１ｂと接着治具１０の軸芯が一致しか
つ傾きを生じないための要件は、接着機の機械精度が高
いこと、ワーク１ｂの基準となる面、即ち軸芯ずれに対
してはワーク１ｂの周面がレンズと同心であり、傾きに
対してはボタン１ａの端面が、加工されるレンズの軸芯
（“光軸°°ともいう）に垂直でなければならない。

接着治具１０に固定されたワーク１ｂは、フロントカー
ブ切削工程１０６で旋盤に取り付けられる。即ち、第１
３図に示されるように、旋盤のスピンドルと軸芯が一致
するコレクトチャックで接着治具１０のスカート部を締
めて旋盤に取り付けられる。続いて、ベースカーブの曲
率半径に応じてコンタクトレンズに所定の屈折力を与え
るフロントカーブの曲率半径をもってワーク１ｂ外面の
切削を行い、レンズの中心厚さが設定した値となるまで
加工が施される。

次いで、ワーク１ｂは、接着治具１０に固定されたまま
フロントカーブ研磨工程１０７へ送られる。フロントカ
ーブ研磨工程１０７では、第１４図のように、接着治具
１０を研磨機の回転軸１２に取り付けて回転させ、上方
より研磨剤を介した研磨パッド１３あるいはフロントカ
ーブの曲率半径と等しい曲率半径を凹状に設けたワック
ス等を押し当て、押えビン９で揺動させながらフロント
カーブ面の研磨を行う。

上記研磨終了後、接着治具１０を加熱するか、接着剤の
溶剤によってワーク１ｂを接着治具１０より取り外し、
洗浄した後乾燥させる。

最後のエツジ仕上げ工程１０８では、薄片状となったコ
ンタクトレンズを軽く回転する真空引きのホルダーで吸
引保持しながら、回転するパフでエツジ部の研磨仕上げ
を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、コンタク１〜レンズの製造方法では切削
研磨法が主流を占めており、ボタン１ａを切削する装置
としては高精度のＣＮＣ旋盤が普及しつつあるが、ボタ
ン１ａを旋盤に取り付ける方法としてはコレクトチャッ
ク４が一般的である。

コレクトチャック４の長所は、旋盤のスピンドルと同心
にボタン１ａが取り付けられるため、ベースカーブを切
削することで形成されるレンズの軸芯がワークｉｂ（ボ
タンｌａ）の軸芯と一致しており、ワーク接着工程１０
５でワーク１ｂの周面を規制して軸芯合わせを行うと、
ワーク１ｂと接着治具１０の軸芯を容易に一致させるこ
とができることである。

しかし、既述のように、コレクトチャック４でボタン１
ａを締め込むと、ボタン１ａに応力歪みを生じ、その状
態でベースカーブの切削を行うと、ワーク１ｂを旋盤よ
り取り外したとき、ベースカーブの中心部と周辺部の曲
率半径が異なるものとなってしまい、球面性の良いレン
ズが得られない問題がある。

この問題に対処する一つの方法としては、ベースカーブ
切削前のボタン１ａを、第７図に示されるように、あら
かじめ加熱した金属製の補助治具２にワックス等で接着
し、コレクトチャック４による締めイ」けは金属製の補
助治具２部分で行う方法がある。

しかし、この場合でも、加熱した金属製の補助治具２と
貼り合わせるために熱応力が発生してしまい、完全な解
決手段とはなっていない。

コーク１〜チヤツク４の締め付けによってボタン１ａに
発生ずる応力歪みによる問題を解決するもう一つの手段
としては、真空チャック５でボタン１ａを旋盤に吸着保
持しながら加工する方法がある。

しかしながら、この方法は、あまり利用されていないの
が現状である。これは、真空チャック５では、コレクト
チャック４のように、ボタン１ａの軸芯を旋盤のスピン
ドル軸芯と一致する位置に固定しにくいためである。

更に説明すると、真空チャック５のボタン吸着面の大き
さは、ボタン１ａを外部から供給するために、ボタン１
ａの直径より少な（とも０．１ｍｍはど大きくないとボ
タン１ａを装着しにくく、このためにボタン１ａの軸芯
が真空チャック５のボタン吸着面の中心と０．１ｍｍ程
度ずれる可能性がある。

ところで、ボタン１ａの周面ば、以後のワーク接着工程
１０５で、ワーク１ｂと接着治具１０の軸芯合わせの基
準面となるという重要な役割を持っている。従って、ベ
ースカーブの中心がボタン１ａの周面の中心、即ちボタ
ン１ａの軸芯からずれて形成されたワーク１ｂの場合、
そのワーク］ｂの周面を規制して接着したワーク１ｂと
接着治具１０とは軸芯にずれを生じることになる。そし
て、この状態のワーク１ｂを、接着治具１０のスカート
部をコレクトチャックに掴ませて旋盤に取り付け、前面
の加工を行うと、出来上がったレンズのベベル部分の幅
が不均一で、良好な製品とはならない。

通常、切削研磨法で要求されるワーク１ｂの端面と接着
治具１０の軸芯との傾きは、ワーク１ｂ上面の周辺で５
ミクロン以下と言われており、極めて高精度の加工が要
求されている。そして、このボタン１ａの軸芯合わせの
問題が真空チャック５を採用する上で大きな障害になっ
ている。

［課題を解決するための手段及び作用コ真空ヂャック５
を用いて旋盤取り付は時に発生する応力歪みを解消し、
且つワーク接着工程１０５でワーク１ｂと接着治具５と
が精度良く軸芯台オつせされるようにずべく、本発明で
は、コンタク　　ｑ トレンズ用のボタン１ａの端面を真空チャック５で旋盤
に取り付け、他端面側を切削加工する工程において、ボ
タン１ａの周面を、旋盤のスピンドル軸と平行方向にバ
イト６を移動させて切削し、この切削された部分の周面
を、その後のワーク接着工程１０５における軸心合わせ
の基準面ＩＣとするという手段を講じているものである
（第１図及び第２図参照）。

本発明で用いるボタン１ａは、第６図（ａ）に示される
平行円板状のものでも、第６図（ｂ）に示されるような
段付円板状のものでも良い。

また、真空チャック５にボタン１ａを吸着させる場合、
図示されていないが、真空チャック５のボタン吸着面に
スパイクを突出させておき、このスパイクをボタン１ａ
の吸着側端面に突き刺すことで取付の安定化を図ること
もできる。このとき、スパイクが突き刺さるボタ２１８
部分に凹部を形成しておき、スパイクがこの凹部の底面
に刺さるようにしておくことが好ましい。このようにす
ると、スパイクが突き刺さることでスパイク回りにボタ
ン１ａの構成樹脂が盛り上がっても、これによってボタ
ン１ａの安定性が阻害されるのを防止できる。

本発明において、ボタン１ａの周面の切削は、最初にベ
ースカーブを切削するときにはベースカーブ切削工程に
おいて、また最初にフロントカーブを切削するときには
フロントカーブ切削工程において行われる。いずれの場
合も、ベースカーブ又はフロントカーブの切削後に周面
の切削を行っても、ベースカーブ又はフロントカーブの
切削前に周面の切削を行っても良い。更にはベースカー
ブ又はフロントカーブの切削と同時に周面の切削を行う
こともできる。

本発明において用いるボタン１ａは、前述のように、平
行円板状のものでも段付円板状のものでも良いが、平行
円板状のものとすると、上記切削量を見込んで、全体の
径をやや大きくする必要があり、またこの径の増大によ
って既存の真空チャック５ではボタン１ａの径が大き過
ぎることも生じるため、段付円板状のものが好ましい。

また、上記周面の切削は、平行円板状のボタン１ａにお
いては、真空チャック５に吸着させた側とは反対側の端
面付近の周面や中間部の周面で、段付円板状のボタン１
ａにおいては、通常大径部分の周面であるが、小径部分
の径が十分大きい場合にはこの小径部分の周面とするこ
ともできる。但し、−射的には段付円板状のボタン１ａ
の大径部分の周面を切削することが好ましく、最も実用
的であることから、以下の説明はこの大径部分の周面を
切削する場合について説明する。

ボタン１ａの大径部分周面の切削は、大径部分を小径部
分と同様の径まで削り落としてしまわない範囲で、大径
部分の周面全体をバイト６（第１図上方に示されるバイ
ト６）で削り落とすことで行われる。

即ち、真空チャック５にボタン１ａを吸着させたときに
生じるであろう最大の中心位置ずれ量以上の切削を行う
べくバイト６を前進させ、当該バイト６の前進位置にお
いて、バイト６を旋盤のスピンドル軸と平行方向に移動
させて大径部分周面を切削することで行われる。

このようにすると、例えボタン１ａの軸芯が真空チャッ
ク５のボタン吸着面の中心とずれていても、ボタン１ａ
の大径部分周面ば、真空チャック５への吸着時とは無関
係に、旋盤のスピンドルの軸芯を中心にして削り直され
るので、切削後の大径部分の軸芯と旋盤のスピンドルの
軸芯は一致したものとなる。

一方、真空チャック５へ吸着されたボタン１ａの端面（
真空チャック５へ吸着された面とは反対側の面）へのベ
ースカーブ又はフロントカーブの切削は、ボタン１ａの
吸着位置に拘わらず、第１図左側に示されるバイト６に
よって、旋盤のスピンドルの軸芯を中心にして行われる
ので、形成されるレンズの軸芯と、切削後の大径部分の
軸芯は一致したものとなる。

従って、この切削後の大径部分周面を基準面１ｃとして
規制し、後のワーク接着工程１０５の軸芯合わせとワー
ク１ｂ端面の傾きの１規制を行うと、接着治具１０に貼
り合わされたワーク１ｂと接着治具１０は正確に軸芯が
一致し、且つ傾きな（接着治具１０ヘワーク１ｂを接着
できるものである。また、本発明では特に段付円板状の
ボタン１ａを用いているので、上記基準面の直径１ｃが
小径部分の直径より大きく、接着機１４で接着治具１０
に接着する際の軸芯合わぜが容易となるものである。尚
、第２図における１５は、接着治具１０を所定の位置に
定位させる受は台である。

［実施例］ 実施例及び比較例 シロキサニルメタクリレートに第２、第３成分並びに微
量の架橋剤を加えた高分子モノマーを試験管に取り、熱
重合させて直径１６ｍｍ、長さ約１５０ｍｍの丸棒を製
造した。この丸棒から、数値制御のボタン加工機で、第
３図に示されるような、大径部分の直径１６ｍｍ、小径
部分の直径１２ｍｍ、全体の厚さ５．５ｍｍのコンタク
トレンズ用段付円板状のボタンを１２個製作した。この
ボタンの材料は、高い酸素透過性を有するが、硬度は比
較的小さく、ＨＶ７．０であった。

１　只 これらのボタンのうち４個を理研製鋼製Ｕ　Ｐ　Ｌ−１
２０Ｂの高精度旋盤にコレクトチャックで取り付け、大
径側の片面に、ベースカーブの曲率半径７．７０ｍｍ、
ベベルの曲率半径１０．２７ｍｍ、ベベル幅０．５５ｍ
ｍ、端部の曲率半径０．０７ｍｍ、全体の直径８．８ｍ
ｍのベースカーブ面を切削加工した。加工条件は、旋盤
の回転数６００Ｏｒｐｍ　、送り速度１００ミフロン／
ｒｅｖ切り込み２／１００ｍｍ切削バイトは粗切削が高
速度鋼、精切削が天然ダイアモンドとした。

上記ベースカーブ面の切削加工の終わったワークを旋盤
より取り外し、ナイツ社製ＣＧ−Ｄ型、対物レンズ１０
倍のコンタクトゲージで、ベースカーブの中心部と周辺
部の曲率半径を測定した。

この結果、４個のワークの中心部の平均曲率半径は７．
６８ｎ＋ｎ＋、周辺部の平均曲率半径は７．７０ｍｍで
、中心部が周辺部より大きく、コレクトチャックによる
応力歪みの影響が認められた。

次に、残る８個のボタンの内４個を、コレクトチャック
を真空チャックに取り換えた上記と同じ旋盤に取り付け
、上記と同じ加工条件で加工を行った後、ワークを旋盤
より取り外し、ベースカーブ面の測７定を行った。尚、
真空チャックの真空圧力は−４２０ｍｍＨｇであった。

前述と同じ方法でベースカーブ面の曲率半径を測定した
結果、４個のワークの中心部と周辺部の曲率半径はいず
れも７．７０ｍｍで差異がなく、真空チャックによる切
削面は極めて良好な球面性を有することが確認された。

しかし、これらのワークを万能投影機で拡大して測定し
た結果、ベースカーブ切削面の中心は、ワークの中心に
対して０．０３〜０．０７ｍｍ偏芯しており、このワー
クでは、以後の工程を経てフロントカーブを切削してレ
ンズ化しても、ベベル幅が不均一になることが明らかで
あった。

次に、残る４個のボタンを上記真空チャックの旋盤に取
り付けて、上記と同じ切削加工条件で加工を行った。但
し、この場合、切削にかかる前に、旋盤に取り付けた段
付円板状ボタンの側面に精度２ミクロンのＴＥＳＡテス
ターの触針を当で、スピンドルをゆっくり手回しで回転
させながらゲージの振れを測定した。この結果、ボタン
を真空チャックで旋盤に取り付けた段階で、ボタンの軸
芯がスピンドルの軸芯に対し０．０４〜０．０８ｍｍず
れて保持されていることが判明した。

続いて、夫々のボタンに、上記と同じ加工条件・でベー
スカーブ面を切削加工し、更にボタンの大径部分の周面
を、バイトをスピンドルの軸芯と平行に移動させて、大
径部分の直径が１３．６ｍｍとなるよう切削した（平均
切削深さＱ、２ｍｍ）。

得られた基準面を有するワークをワーク接着工程で接着
治具に貼り付ける際には、第２図に示されるように、切
削した大径部分周面の基準面を規制しながら、軸芯合わ
せとワーク上面の押圧を同時に行って接着を完了した。

接着剤の冷却同化によってワークと一体になった接着治
具のスカート部を、別に設けた旋盤のコレクトチャック
で保持し、ワークの基準面に、前述と同じＴＥＳＡテス
ターの触針を当て、スピンドルをゆっくり手回ししなが
らゲージの振れを測定した。

この結果、基準面の触れの平均値は１４ミクロン（軸芯
のずれとしては７ミクロン）、ワーク上面の傾きの平均
値は５ミクロンで、極めて精度の良い接着状態であった
。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、真空チャックを用
いてボタンを旋盤に取り付け、ベースカーブ又はフロン
トカーブを切削加工した後、ワーク接着工程においてワ
ークを接着治具に接着するに際し、加工済のベースカー
ブ又はフロントカーブの中心を正確に接着治具の軸芯と
一致させて正しく接着することができる。従って、この
軸芯合わせの困難性から採用されにくいものとなってい
る真空チャックの採用を促進することができると共に、
旋盤取り付は時にボタンに応力歪みを発生させないとい
う真空チャック利点を生かし、球面精度に優れたコンタ
クトレンズの製造を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は段付円板状ボタンの大径部分周面を切削して基
準面を形成する状態を示す説明図、第２図はこの基準面
を利用してワークを接着治具に接着する状態を示す説明
図、第３図は実施例で作製した段付円板状ボタンの説明
図、第４図はコンタク１−レンズの一般形状の説明図、
第５図は従来から行われているコンタクトレンズ製造工
程のフローチャート、第６図（ａ）、（ｂ）は各々従来
のボタンの形状例を示す断面図、第７図は従来の補助治
具の使用状態を示す説明図、第８図及び第９図は各々従
来のベースカーブ切削工程の説明図、第１０図及び第１
１図は各々従来のベースカーブ研磨工程の説明図、第１
２図は従来のワーク接着工程の説明図、第１３図は従来
のフロントカーブ切削工程の説明図、第１４図は従来の
フロン）・カーブ研磨工程の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンタクトレンズ用のボタンの端面を真空チャッ
   クで旋盤に取り付け、他端面側を切削加工する工程にお
   いて、ボタンの周面を、旋盤のスピンドル軸と平行方向
   にバイトを移動させて切削し、この切削された部分の周
   面を、その後のワーク接着工程における軸心合わせの基
   準面とすることを特徴とするコンタクトレンズの製造方
   法。