JPH10180893A - プラスチックレンズとその製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱硬化性樹脂を用いて成形されたプラスチック
レンズを、当該樹脂のガラス転移点温度近辺あるいはそ
れ以上に加熱してレンズ形状の変形を利用し任意のレン
ズ曲面を付与することである。 【解決手段】熱硬化性樹脂を用いたレンズを製造する工
程において、予め一定の形状に成形した中間成形品を作
成し、該中間成形品にモールドを当接しつつ加熱するか
或いは加熱した後にモールドを当接して所定のレンズ形
状に成形するものである。そして、前記中間成形品を全
面に亘り正確にモールドに当接させるために中間成形品
の少なくとも一部を押圧する場合、その押圧部の少なく
とも先端部にパッド材を用いて中間成形品あるいはモー
ルドの曲面に密着して且つ変形に対して追随可能な部材
で構成されている装置を用いる。更に、モールドあるい
は中間成形品に予めコーティング材などを塗布、散布、
蒸着などの手段を用いて成膜して前記中間成形品に押圧
し、前記膜を一体化することでハードコート工程後の加
熱工程を省略するとともに密着性の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックレンズと
その製造方法及び装置に関し詳しくは熱硬化性樹脂を用
いて注型成形により中間成形品を製作し、その後に所定
の曲面を付与する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年プラスチックレンズは、軽量で染色
性も良くガラスレンズを凌ぐ勢いで広く使用されてい
る。更に、屈折率においても１．６〜１．７のプラスチ
ックレンズが実用化され厚みの薄いレンズが製作され、
見た目にも違和感のない外見の良いレンズが提供されて
いる。中屈折率のレンズに用いられる樹脂はＣＲ−３
９、フマル酸エステル・アクリル系モノマー共重合体、
トリアジン環アクリル系樹脂、臭素配合系樹脂、ウレタ
ン系樹脂などが用いられており、高屈折率用においては
含硫黄ウレタン系樹脂が最も優れたものとして広く使用
されている。これらの樹脂はいずれも熱硬化性樹脂であ
る。屈折率の向上に熱硬化性樹脂が優位を占めている理
由として、硫黄や臭素などの屈折率に寄与する元素が比
較的低い温度（大略１２０℃以内）で安定して化学結合
する点にあり、熱可塑性樹脂においては、射出成形工程
で樹脂溶融温度が２００℃に達するため屈折率を改善す
るための元素が遊離しやすい理由によるものである。

【０００３】ところで熱硬化性樹脂でプラスチックレン
ズを成形する場合、長時間の加熱重合工程（通常平均的
に１０時間以上）とアニーリング工程（通常ガラス転移
点温度以上で３０分〜２時間程度）を必要としている。
その理由としては、型の中である程度強制的に固められ
たため内部応力が生じるので離型後成形品をリラックス
させるためである。

【０００４】一方、前出のアニーリング工程において
は、プラスチックレンズを製作する上で問題を含んでい
る。即ち、樹脂のガラス転移点温度以上で加熱するため
に成形されたプラスチックレンズはその精密な形状を変
形させ、加熱炉内でどのような姿勢で設置するかで使い
ものにならないレンズが得られることがある。この点に
鑑み出願人は、特開平５−３０３００１号にて安定して
熱硬化性樹脂を用いたプラスチックレンズを得るための
製法とこれに用いる整形用保持具を提案している。ま
た、前記公報に述べている特開平４−４１２２９号につ
いては、完成品レンズを成形した後ハードコート膜の硬
化及び染色の際の加熱処理による変形を修正するために
レンズ成形時に用いたモールド又は同一の面形状を有す
るモールドを用いて加熱整形するものであり、本発明に
おいては中間成形品の成形後、成形時に用いたモールド
とは異なる曲面を有するモールドを当接させて変形させ
るので主旨が全く異なるのである。

【０００５】本発明においては、上記提案を更に発展さ
せて、プラスチックレンズの製造から最終ユーザーに至
る流通経路も含めて種々のニーズに即応するための製造
方法及び装置とこれらの方法、装置から得られるレンズ
を提案しようとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、熱硬化性樹脂を用いて成形されたプラスチックレン
ズ或いはレンズの原形となる中間成形品を当該樹脂のガ
ラス転移点温度近辺あるいはそれ以上に加熱してレンズ
形状の変形を利用し任意のレンズ曲面を付与することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱硬化性樹脂
を用いたレンズを製造する工程において、予め一定の形
状に成形した中間成形品を作成し、該中間成形品に所定
の曲面を有するモールドを当接しつつ加熱するか或い
は、加熱を開始後又は加熱後にモールドを当接して所定
のレンズ形状に成形するものである。

【０００８】更に、モールドあるいはモールドに当接し
た中間成形品の少なくとも一部に圧力を加えて変形を促
進させる。

【０００９】又、圧力を加える手段の先端部に中間成形
品の変形に追随するようなパッド材を介在させること
で、圧力が均一に伝達されるようにしている。

【００１０】そして、圧力を加える手段としては、気体
圧、液体圧、固体圧、重力など中間成形品がモールドの
曲面に沿って変形し易いように適宜加圧手段を構成す
る。

【００１１】更に、モールド又は中間成形品のモールド
に当接する側に予めコーティング材を塗布、散布、蒸着
などの手段を用いて成膜し前記中間成形品に押圧し、前
記膜を一体化することでハードコート工程の加熱工程の
省略することができる。コーティング材には、衝撃緩衝
材や耐擦傷性向上のためのハードコート材などがある。

【００１２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図１において１は本発明に
なる中間成形品であり含硫黄ウレタン系樹脂を用い加熱
重合して成形したものである。なお、中間成形品１の凸
側面は精密成形面であり、本実施例では球面に成形し
た。また、凹面側は特に指定のない成形面であって研削
研磨により完成品レンズとするものである。２はガラス
モールドであって凹面側に所定の球面度を有する精密面
で構成されている。３はパッド材であり本実施例ではシ
リコンゴム製の弾性体を用いている。中間成形品１の凹
面側の全面に当接するようになっている。４は錘であり
荷重で中間成形品１を押圧する。この状態で全体をガラ
ス転移点温度以上の温度（本例では１１０℃）にて１時
間加熱した。その後、室温まで自然冷却し錘４とパッド
材３を取り除き中間成形品１の凸面がモールド２の凹面
に全面密着していることを確認した。３日間室温にてこ
の中間成形品１ａ（図２）を放置した後、精密３次元測
定器にて凸面のサグ値を測定すると共にモールド２の凹
面側のサグ値も測定し比較したところ両者の測定値の差
は０．００２ｍｍ未満であった。

【００１３】更に加熱変形させた上記中間成形品１ａの
凹面側を研削、研磨して所定の完成品レンズ１ｂ（図
３）と成し再度凸面側の形状を測定したところ、モール
ドの凹面側の測定値に比較して誤差は０．００５ｍｍ以
内であった。なお、ガラスモールド２の凹面側に非球面
形状を有している場合にも同様に非球面形状に添って変
形させることができる。

【００１４】プラスチックレンズを熱変形させて所定の
モールドの曲面を付与させる場合、両者の曲面形状を比
較するためには、サグ値、曲率半径及び非球面性（収
差）などについて解析する必要がある。測定手段として
サグ値は、三次元測定機やホームタリサーフなどの接触
式測定器を用いて求める。曲率半径はレーザー干渉計が
適切であり、非球面性（収差）は測定点の屈折力を判断
して評価することにした。１例を次に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】ここで屈折力の差を求めると０.０２であ
り凸面側のみについての値としては、許容できる数値と
判断している。

【００１７】一般的に熱硬化性樹脂が加熱し外力を加え
て変形させた変形量が常温下でその変形量をなお維持す
る所以は、架橋密度に起因していると考えられる。前出
のレンズ用熱硬化性樹脂の成形品はどちらかと云えば柔
らかい物性を有しており、ウレタン系の樹脂はこの傾向
が強い。

【００１８】上記の変形量が不動の値かどうか、更に乾
熱繰り返しテストを３回連続して行って確認した。温度
は上限６０℃、下限−２０℃である。同様に屈折力を測
定し比較を行ったが、屈折力は不動ではないがモールド
の測定値に対して±０．０２ジオプタ以内に収まった。
このような状況から本発明によるプラスチックレンズは
眼鏡用として実用化しても問題のないレンズであること
が判る。

【００１９】中間成形品は上述のように加熱変形を行わ
せるので、それなりの形状を有していれば使用できるか
ら、度数の少ないレンズにあっては平板状の成形品を円
板に切り取ってモールドに当接させて加熱することでも
所定の変形を達成させることができる。また、予め円板
をガラス転移点以上の温度に加熱しておきモールドを押
しつけることでも可能となる。但し、この場合もモール
ドの方も予め加熱しておく方が結果は良い。更に、中間
成形品の形状は一部に球面の凹部或いは凸部個所を連設
した板状に成形し、凹部或いは凸部個所を切り取って中
間成形品とすることも可能である。このような場合一回
の成形で複数の中間成形品を得ることができる。

【００２０】第２の発明はハードコート膜の圧着方法で
ある。図１に示すように中間成形品１の変形を行う工程
において、モールド２表面にハードコート膜を予めディ
ッピング法により形成しておけば、中間成形品１が徐々
に熱変形してハードコート膜を押圧し熱圧着させること
ができる。一般にプラスチックレンズへのハードコート
は耐擦傷性を向上させるために必要な膜であるが、通常
レンズ製造の最終工程で加工されるものである。ハード
コート液はＳｉＯ2の微粒子を有機バインダーに分散さ
せた構成であるが、プラスチックレンズが熱硬化性樹脂
の場合、互いに反応する反応基の量が少なく密着力は良
好とは云えないので種々の手法が講じられ、衝撃緩衝層
を介して粘着させる手法がとられる。従って、モールド
上に衝撃緩衝層とハードコート膜を積層しておきレンズ
に圧着させてもよい。また、レンズにコーティングする
場合にも、ディッピング法による成膜方法であるから密
着性は化学結合に限られるが、本発明においては、レン
ズ本体及びハードコート膜の相方を少なくともガラス転
移点温度近辺あるいは以上に加熱し押圧するから物理的
な物体間距離を僅少にしうることから密着力を飛躍的に
増大させることができる。但し、図１に示す方法ではレ
ンズの片側面にのみハードコート膜を形成することにな
るので、図４に示すように先ず完成品レンズ１ｂを所定
曲面を有するハードコート膜を形成したモールド２上に
置き、レンズ１ｂの凹面側の曲面に合致するモールド５
に予めハードコート膜を形成して載置しガラス転移点温
度以上に加熱して押圧する。この場合各モールドに均等
な加圧力が作用するようにパッド材６ａ,６ｂを介在さ
せて行う。

【００２１】中間成形品の変形を促進させるために加熱
は必須要件であるが、圧力の加え方も大切である。眼鏡
の場合、中間成形品はメニスカス形状に成形することが
好ましいが精密成形面を凸面側に設けるかあるいは凹面
側に設けるかは任意であり研削、研磨工程の難易度と精
密成形面が球面か非球面あるいは二重焦点や乱視度を含
んでいるかによって決定される。本発明においては、一
定の曲面に成形した曲面を所望する所定の曲面に合致す
るように変形させるものであるから、中間成形品とモー
ルドの精密面は互いに接するかあるいは膜やフィルムを
介して接することになるので、厳密に云えば点接触か線
接触になる。従って、中間成形品が徐々に変形する場
合、前記接触位置は変化するので、圧力を加える構造が
その形態を変化させ絶えず中間成形品又はモールドに均
等な面圧を与えるようにしなければならない。加圧面は
任意の曲面であるので曲面に垂直な力が作用することが
好ましい。

【００２２】加圧形態には、２種類あってパッド材を用
いて均等な面圧を発生させるか加圧源が形態を変化しう
るように構成させればよい。パッド材はシリコンゴム、
発砲ゴムなどが用いられるほか袋状体に気体、液体、溶
融金属、粒状物を注入して用いることも可能である。袋
状体は、密封型か一部開放型のいずれでもよい。加圧源
が形態を変化しうる構成としては、真空プレス機のよう
に被プレス側の気圧を減少させて大気圧を利用するもの
や被プレス物を液中に浸漬するか液柱を利用した液圧を
用いることができる。中間成形品の曲率半径を大きくす
るように変形させる場合には、その周縁部を押し広げる
ように加圧するものが好ましい。

【００２３】この他、中間成形品の厚みが大きくなるよ
うな場合、あるいは変形量が１ｍｍ程度要求される場合
には、若干の可塑性をレンズ樹脂に混合させてもよい。
可塑剤としてはフタル酸ジブチル、ブチルフタリルブチ
ルグリコレートなどが用いられるがレンズ樹脂に反応し
ないものが望ましく添加量も微量に留める。熱硬化性樹
脂は分子の結合が立体構造となっているから外力による
変形が大きい場合には変形後の立体構造を固定する点で
効果が認められる。これらの状況から本発明は、熱硬化
性樹脂性に限らず熱可塑性樹脂製レンズにも応用できる
ものである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
硬化性樹脂を用いてレンズ成形を行う場合、半成品レン
ズを製作する前段階において数種の中間成形品を製作し
これを所定の球面度や非球面或いは多焦点を有するモー
ルドに押圧して正規の曲面に変形させることで半製品の
レンズとすることができる。モールドの曲面が複雑にな
るほどモールドは高価になり、また通常のレンズの製造
者が在庫する半製品レンズの種類は球面度数だけも０．
００から０．２５ピッチで１０．００迄の範囲にて４０
種類にも達し、乱視度数を加えると更に２０倍近い曲面
の異なったモールドを用意しなければならない。そし
て、それぞれの曲面に合致する半製品或いは完成品レン
ズを製作しようとすれば、需要のバランスを考えてもそ
れぞれのモールドを複数個用意しなければならないから
モールドの在庫数量は膨大となり生産側の負担は大であ
り、ひいてはユーザーに高価なレンズを供給することに
なる。本発明によれば、球面度を４〜５段階に分類して
各分類の内大きい方の球面度を有するモールドを用意し
て中間成形品を作製し熱変形させて正規の所定球面度に
することができるから、４〜５種類の中間成形品を多数
用意しておけば事足りるのである。なお注型成形する際
のモールドは離形する際に強烈に密着している樹脂を剥
がす為、モールドの精密な曲面が痛み、繰り返し使用し
うる回数もせいぜい５０回程度であり、高価なモールド
が不良品となってしまう。この関点においても本発明お
いては、熱変形に用いるためのモールドであるから在庫
させるモールド数は僅少となる。更にモールドの材質は
ガラスに限らず金属製のものでもよいから複雑な曲面を
研削研磨しやすいので、精密度の高いモールド作ること
ができる。以上の理由から、高屈折率の熱硬化性樹脂を
用いたレンズを素早く安価にユーザーに届けることが可
能となる。また、熱変形させる工程でハードコート膜を
被着させることができ密着性を向上させるなど従来法に
比較してはるかに有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】中間成形品を熱変形しているところを示す説明
図。

【図２】変形させた中間成形品の断面図。

【図３】完成品レンズの断面図。

【図４】ハードコート膜を圧着しているところを示す説
明図。

【符号の説明】

１ 中間成形品 １ａ 変形中間成形品 １ｂ 完成品レンズ ２、５ ガラスモールド ３ パッド材 ４ 錘 ６ａ、６ｂ パッド材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂を用いたレンズを製造する
   工程において、予め一定の形状に成形した中間成形品を
   作成し、該中間成形品に所定の曲面を有するモールドを
   当接しつつ加熱するかあるいは加熱開始後又は加熱後に
   前記モールドを当接して所定のレンズ形状に成形する方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、モール
   ドあるいはモールドに当接した中間成形品の少なくとも
   一部に圧力を加えて前記中間成形品の曲面をモールドの
   曲面に合致させる方法及び装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法及び装置におい
   て、圧力を加える手段の先端部に中間成形品の変形に追
   随するパッド材を介在させたことを特徴とする方法及び
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の中間成形品が平面及び
   ／又は凹凸面を有する板状体である事を特徴とする請求
   項１に記載の成形方法。
5. 【請求項５】 請求項１から４に記載の方法及び装置を
   用いて成形されたレンズ。
6. 【請求項６】 請求項１及び２に記載のモールドあるい
   は中間成形品のモールドに当接する側に予めコーティン
   グ材を塗布、散布、蒸着などの手段により成膜して前記
   中間成形品に押圧するか又はモールド側を押圧して前記
   膜を一体化して成るレンズ。