TWI386305B - 隱形眼鏡之模具與系統，以及製造該模具與系統之方法 - Google Patents

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Description

隱形眼鏡之模具與系統，以及製造該模具與系統之方法
本發明大體而言係關於隱形眼鏡之製造，且更特定言之係關於用於隱形眼鏡製造中之模具以及用於製造隱形眼鏡模具之系統及方法。
一種製造眼鏡鏡片(諸如，人工晶狀體及隱形眼鏡)之方法為藉由注模成型。隱形眼鏡之注模成型為熟知的。見例如Appleton等人之美國專利第5,466,147號、Morris之美國專利第6,405,993號、Dean之美國專利第6,431,706號及Dean之美國專利第6,732,993號。
通常，用於製造單一隱形眼鏡之模具總成包括：一母模具區，其具有一界定待製造鏡片之前部表面的凹光學表面；及一公模具區，其具有一界定待製造鏡片之後部表面的凸光學表面。當個別公模具區及母模具區組合在一起時，在該母模具區之凹表面與該公模具區之凸表面之間形成一隱形眼鏡狀空腔。
將隱形眼鏡前驅材料(例如，可聚合單體之可固化混合物)置放或沈積於鏡片狀空腔內，或更特定言之，將鏡片前驅材料置放成與第一模具區之凹表面接觸，且將第二模具區置放於該第一模具區上以使得該第二模具區之凸表面與鏡片前驅材料接觸並將鏡片前驅材料維持於鏡片狀空腔中。將鏡片前驅材料固化於模具總成中以形成隱形眼鏡。將該隱形眼鏡自該等模具區移除且對其進一步處理及最終進行封裝以供消費者使用。
用於上述隱形眼鏡製造過程中之公模具區及母模具區本身通常係經由使用射出成形過程而形成。可使得此等模具區由熱塑性材料(例如，聚苯乙烯或聚丙烯或其類似物)來模製。
Martin等人之美國專利第6,039,899號揭示用於隱形眼鏡坯件之自動化高速製造的方法及裝置。該裝置包括用於製造用以製造坯件之隱形眼鏡模具區的射出成形台。
EP 1136222 A1揭示用於製造隱形眼鏡之方法，其中在模總成中形成樹脂模具，且隨後使用隱形眼鏡模製材料填充該等樹脂模具，且組合該等經填充之樹脂模具以在該等樹脂模具之間形成隱形眼鏡。
EP 1352736 A1揭示一包含多個、相同、可堆疊隱形眼鏡模具之隱形眼鏡模具總成。
Larsen之美國專利第4,565,348號揭示用以製造鏡片模具之另一先前技術方法。根據此方法，使用聚苯乙烯框上載運之一陣列之模製表面來形成一陣列之隱形眼鏡。一模製框載運2×4陣列之凹前半模或母半模，且另一模製框載運2×4陣列之凸基底或公半模。
揭示用於製造鏡片製造中所用模具之方法及/或裝置的額外專利及公開案包括Lust等人之美國專利申請公開案第US 2003/0203066 A1號；Lust等人之美國專利第6,592,356號；Lust等人之美國專利第5,540,410號；及Parnell,Sr.等人之美國專利第6,180,032號。
雖然上述方法、過程及裝置已增強隱形眼鏡製造之速度及效率，但仍需要更有效、更高效之過程及系統以滿足現今對隱形眼鏡的高需求。
已發現新的隱形眼鏡模具、模具總成以及用於製造隱形眼鏡模具總成之系統及方法。本裝置及系統尤其適用於促進例如(但不限於)軟式親水性基於矽之隱形眼鏡的高品質隱形眼鏡之高速製造。更特定言之，本模具區、模具總成、模製系統及方法適用於製造矽水凝膠隱形眼鏡或包含矽水凝膠材料之隱形眼鏡，該等隱形眼鏡包括日戴型鏡片或連續配戴型鏡片(例如，可在眼睛上連續配戴幾天或幾週(例如，約30天)之隱形眼鏡)。
本模具總成包含隱形眼鏡模具區，每一區包括一鏡片界定表面，該等鏡片界定表面在組合於一起時在其間界定一隱形眼鏡狀空腔。該等模具區本身可使用射出成形技術來模製。該等模具總成係藉由將兩個模具區置放成彼此接觸以形成一隱形眼鏡狀空腔來形成，如本文所討論的。
有利地，根據本發明之模具總成可包含通用模具區。如本文所使用的，"通用模具區"係指一包括凸鏡片界定表面與大體上相反之凹界定表面的模具區，該兩個表面有效形成隱形眼鏡之光學可接受表面。因此，可將每一模具區理解為具有兩個光學可接受表面或經結構化以形成具有光學可接受前部表面及後部表面之單一隱形眼鏡的表面。當將此等通用模具區中之兩者組合在一起時，其在該等模具區之一者(例如，第一模具區)的凸鏡片界定表面與另一模具區(例如，第二模具區)之凹鏡片界定表面之間界定一鏡片狀空腔。鏡片界定表面之每一者為光學性能表面或光學可接受表面，其意味著每一鏡片界定表面具有一平滑度，該平滑度有效地將高品質光學平滑表面賦予由其模製之鏡片產品。
本發明提供用於製造具有大體上相反、光學性能表面之通用模具區的系統及方法。
此外，提供本系統及方法之特徵，該等特徵係關於促進由本系統及方法製造之每一模具區的自動化、高可靠性識別。模具總成本身可包括一識別指示器，諸如用於在製造隱形眼鏡期間促進模具區之識別及/或追蹤的結構。此等追蹤特徵可包括模具總成之大致"狹長"狀結構。舉例而言，每一模具區包括一延長區域，該區域通常自鏡片界定表面徑向向外延伸且包括某形式之標誌，較佳為可使用機器(例如，雷射掃描儀)可靠讀取之標誌。在製造模具區之過程期間，可將該等標誌置放於模具區上或模具區之狹長部分上。本發明之此等及其他特徵極大地增強了自模具總成之下游鏡片製造及對鏡片製造過程之品質控制。
舉例而言，根據一實施例，本發明提供用於製造鏡片之模具總成，該鏡片如隱形眼鏡，如軟式基於矽之親水性隱形眼鏡。該模具總成通常包含一對模具區主體，每一模具區主體包括一具有鏡片界定表面之光學區域。該鏡片界定表面具有一表面外形，該表面外形為隱形眼鏡前部表面之負片或隱形眼鏡後部表面之負片。每一模具區主體進一步包含一凸緣區域，其外切(例如大體上完全外切)鏡片界定表面。此外，模具區主體進一步包含一延長區域，該延長區域較佳與凸緣區域整體模製且自該凸緣區域徑向向外延伸。本發明之另一實施例係關於用以形成模具總成之個別模具區。
在一些實施例中，模具區主體之延長區域具有一長度及幾何形狀，其有效地提供光學區域或模具區之碗形區的所要壁厚度。舉例而言，該延長區域可具有至少約15 mm之長度，該長度係自其中延長區域接合凸緣區域處的凸緣區域外周邊量測至該延長區域之遠端。在一些實施例中，該延長區域長度在約20 mm與約40 mm之間，較佳在約30 mm與約35 mm之間。在一實施例中，該長度為約30 mm。
延長區域可沿其主要部分具有大體均一之寬度。在一較佳實施例中，該延長區域包括：第一部分，其具有大體均一之寬度；及第二部分，其具有在遠離第一部分朝向凸緣區域之方向(例如)以約10°與約30°之間的角發散的寬度。可將第一部分理解為近端部分，且可將第二部分理解為遠端部分。或者，第一部分可為近端部分，第二部分可為中間部分，且光學區域及凸緣可為遠端部分。
在某些實施例中，延長區域大體上為平坦的且沿其長度大體上不包括階梯或中斷。舉例而言，延長區域不包括一斜坡部分，該斜坡部分具有一自近端部分朝向遠端部分定向之傾斜表面。
在一實施例中，第二部分薄於第一部分。舉例而言，延長區域之第一部分具有大體均一之第一厚度且發散之第二部分具有一小於該第一厚度之第二厚度。
在某些實施例中，延長區域之第一厚度在約0.4 mm，或約0.6 mm，或約0.8 mm，或約1 mm與約1.2 mm或約1.4 mm，或約1.6 mm或約2 mm之間。較佳地，第一厚度在約0.8 mm與1.6 mm之間。延長區域之第二厚度較佳不大於約0.4 mm及約1.8 mm。較佳地，該第二厚度在約0.8 mm與約1.6 mm之間。
根據本發明之一實施例的模具總成包含兩個或兩個以上通用模具區，該等通用模具區例如以堆疊方式組合在一起且在該等模具區中之一者的第一鏡片界定表面與另一模具區之第二鏡片界定表面之間界定一鏡片狀空腔。可瞭解，本發明之通用模具區提供眾多優點及益處。舉例而言，相對於通常利用後部彎曲模具區及不同之前部彎曲模具區來製造鏡片的習知鏡片模具總成而言，藉由使用本通用模具區，鏡片之製造需要減少數目之不同模具區。此外，本隱形眼鏡模具總成及用於製造此等隱形眼鏡模具總成之系統需要減少數目之不同模製機器組件，且提供在(例如)管理隱形眼鏡模具庫存方面的增強。
日本專利第JP 05337957A號中揭示有助於理解具有相反鏡片界定模製表面之"通用"模具區之概念的額外資訊，該專利教示用於使用堆疊之相同模具形式來模製隱形眼鏡的系統。
在本發明之另一態樣中，提供模具區(例如，本文其他處所述之模具區)，該等模具區包括一或多個識別符或標誌以識別模具區之一或多個特徵，例如待使用模具區形成之鏡片的特徵。為說明(且不限制)起見，可以帶、顏色、標記、紋理、蝕刻或粗化表面及其類似物以及其組合之形式提供標誌，該等標誌適用於促進與關於待使用模具區模製之鏡片的資訊有關之模具區特徵的識別，該資訊例如光功率、形狀、大小及/或其他識別資訊。在一尤其有利之實施例中，將此等標誌提供為位於模具區之一或多者之延長區域上的一或多個機器可讀帶。
使用此等識別標誌，可將多個模具區容易且迅速地彼此比較並對其適當組合以形成具有所要鏡片狀空腔之一或多個模具總成，且最終提供具成本效益之所要鏡片及/或在大量生產情形下的鏡片。舉例而言，模具區可各自為可識別或"可讀"，例如，為視覺可讀、觸覺可讀及/或機器可讀及/或其類似可讀及/或其組合中的一者。該等標誌可包含模具區之延長區域之帶，例如，該帶或表面為有色表面、粗化表面、磨砂表面、經標記表面、成形表面(諸如，具有不同於另一模具區上之類似帶或表面之寬度的寬度)及其類似物。
在本發明之一尤其有利實施例中，該等模具區經結構化以為可自動識別的，亦即，為可使用自動構件識別的。舉例而言，模具區可包括可使用雷射掃描系統、其他自動掃描系統及其類似系統以及其組合來讀取之標誌。
在一態樣中，本發明包含適用於製造隱形眼鏡之模具區，該製造係藉由聚合該等經組合模具區中所提供之可聚合組合物來進行。本發明之模具區本身可為熱塑性聚合物材料之經模製物品，該等熱塑性聚合物材料對於聚合輻射(例如，紫外光)而言為透明的或至少部分透明的。
在本發明之一實施例中，各自包括一互補對之第一及第二模具區的模製總成係用於製造水凝膠鏡片、水凝膠隱形眼鏡及其類似物(例如，含矽親水性鏡片、矽水凝膠隱形眼鏡、其他親水性鏡片及隱形眼鏡及其類似物)。此係藉由模製(例如)於兩互補模具區之間界定之鏡片狀空腔內的可聚合組合物之組合物來實現。舉例而言，該可聚合組合物可包含一或多個單體及溶劑。將該組合物置放或沈積於模具區中之一者之凹鏡片界定表面上。將另一模具區置放於第一模具區之頂部上以將組合物封閉於界定於其間之鏡片狀區域內。將經填充之組合模具區耦合在一起，例如，使用超音波喇叭狀輻射體來熔接自經填充之鏡片狀空腔徑向向外定位的一或多個接觸區域。隨後使經填充且經熔接之總成經受聚合條件(諸如具有光化、可見及/或紫外輻射之照射總成)，藉此產生具有所要鏡片之形狀的聚合物物品。
在完成聚合過程之後，將模具總成之互補區分離以在模具區之一者上顯示聚合之鏡片狀物品。隨後使該物品經受後聚合步驟，諸如自模具區移除及物品之提取及水合。舉例而言，在完成聚合之後，可以溶劑或水替代聚合物物品中之可提取成分以製造水合鏡片，例如，具有適用於置放於個人眼睛上之大小及形狀的鏡片。
在本發明之另一態樣中，提供適用於製造具有光學性能表面之模具區或隱形眼鏡模具區之製造系統。該等系統尤其適用於製造隨後用以模製眼科鏡片(例如，隱形眼鏡)之模具區。
通常，製造系統包含一射出成形總成及一可耦合至該射出成形總成之模製組件。該模製組件有時係指模製工具，且通常具有一或多個(較佳，四個或四個以上)空腔，例如模具區狀空腔。射出成形總成為可耦合的以供應模製材料，例如，熱塑性材料。射出成形總成有效地(例如)在壓力下以流體狀態將熱塑性材料噴射至模具區狀空腔中。允許該熱塑性材料在空腔中冷卻，打開模製組件，且將經冷卻及固化之模具區自其移除。
在本發明之一實施例中，模具區狀空腔包括一具有鏡片狀表面之光學空腔部分及一延長空腔部分。隱形眼鏡模具區係藉由使用射出成形總成經由一入口將大量流體熱塑性材料引入延長空腔部分中來製造。該系統經結構化以使得在到達模具空腔之光學部分之後，流體熱塑性聚合材料之流動特性係充分可流動或流體的以在最終模具區上提供光學性能表面。
舉例而言，延長空腔部分有利地包括例如扇狀空腔部分之結構，該結構允許熱塑形材料流動以朝向具有平滑、層狀材料流動的凸緣區域向外散佈。此形狀有助於藉由將光學空腔部分之開口散佈於一廣闊區域上來減少鄰近該光學空腔部分之應力集中。有利地，可在不提供沿延長空腔部分之階梯、斜坡或傾斜表面的情況下獲得所要流動速率。
較佳地，本發明提供一用於製造隱形眼鏡模具區之系統，在該等模具中，用以形成模具區之流體熱塑性聚合材料之流動特性在將該流體熱塑性聚合材料引入模具空腔中及在一旦已填充該空腔便迅速冷卻及/或固化該熱塑性材料期間有利地具有高流動性之適當平衡。
延長空腔部分經定尺寸且入口經定位以有效地提供所得大體固體模具區物品，該物品在光學空腔部分處具有光學性能表面，且相對於界定無延長部分之大體相同模具空腔的模製裝置而言具有有效減少之固化熱塑性聚合材料的時間。在一實施例中，延長空腔部分具有約10：1或約15：1或約22：1或約30：1或約44：1或約50：1之範圍內的長度與深度比。該延長空腔部分較佳具有在約22：1與約44：1之間的長度與深度比。
熱塑性材料可為熱塑性聚合材料，例如，選自任何合適之此材料或此等材料之混合物的材料。舉例而言(且並非限制)，熱塑性聚合材料可包含諸如以下之聚合物：聚烯烴(例如，聚丙烯、聚乙烯及其類似物)、聚乙烯乙烯醇(EVOH)、錦綸、聚甲醛、聚對苯二甲酸乙二酯、環烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯與丙烯腈及/或丁二烯之共聚物、丙烯酸酯(例如，甲基丙烯酸甲酯及其類似物)、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚酯、聚(4－甲基戊烯－1)，及其類似物，以及其混合物。聚乙烯乙烯醇(EVOH)為用於使用本發明之系統形成隱形眼鏡模具區之較佳材料。
在本發明之又一態樣中，提供用於製造各種不同鏡片模具區之系統。該系統通常包含一可連接至模製材料源之射出成形總成及一經結構化以可移除地耦合至該射出成形總成的變化板總成。該變化板總成包括第一板及第二板，該第一板及該第二板當組合在一起時界定一或多個成形為模具區之空腔，該等空腔適用於製造隱形眼鏡。在一實施例中，第一板包括界定隱形眼鏡之(例如)前部表面之至少一第一模製表面。該第二板包括可界定隱形眼鏡之(例如)後部表面的至少一第二模製表面。
在某些實施例中，第一板及第二板之每一者分別包括複數個第一模製表面及複數個第二模製表面。因此，該第一板及該第二板在彼此組合時形成複數個模具區狀空腔。在一些實施例中，第一板包括複數個不同第一模製表面，例如，具有不同光學曲線之複數個凸模製表面。在一實施例中，模製總成包含空腔以在單一模製週期中形成八個大體相同之模具區。
可藉由可移除地耦合至第一板之插入件來提供第一模製表面中每一者。或者，可將第一模製表面中每一者加工為第一板之一面且與第一板成一整體。同樣地，可藉由可移除地耦合至第二板之插入件來提供第二模製表面中每一者，或第二模製表面中每一者可為加工為第二變化板之一面且與第二變化板成一整體的表面。使用插入件可提供多個優點，諸如增加改變模具區之屬性(諸如，模具區之光學表面的形狀及尺寸)之效率。
在本發明之一實施例中，變化板總成適用於模製具有第一鏡片界定表面與第二大體相反鏡片界定表面之隱形眼鏡模具區。舉例而言，一組第一插入件包括對應於隱形眼鏡之前曲線的表面且一組第二插入件包括對應於隱形眼鏡之後曲線的表面。較佳分別使用位於第一變化板及第二變化板內之第一模製插入件及第二模製插入件來形成模具區的第一及第二鏡片狀表面。有利地，將第一及第二插入件之每一者可移除地定位於一套管內，該套管接著被裝配於變化板總成內。
在本發明之一些實施例中，第一插入件及第二插入件中至少一者為單件元件或單件光學器件，其具有經加工為插入件且對應於鏡片邊緣之基準表面。由於專業光學精密車床可用以執行此加工，故不需要隨後之研磨。較佳地，第一與第二插入件包括提供或有效形成隱形眼鏡上之圓形鏡片邊緣之基準表面。Dean之美國專利第6,431,706號中描述適用於製造圓形邊緣隱形眼鏡之某些模製工具及插入件以及其優點。
較佳地，用以在模具區上製造光學複製表面之插入件係由銅鎳合金、鋁合金、純鎳塗覆之基板、鐵合金、工程陶瓷、工程塑料或其類似物製成。
本系統中亦可提供冷卻總成。該冷卻總成可包含位於該系統內以有效地使冷卻流體通過射出成形總成之第一冷卻電路，及獨立於該第一冷卻電路且有效地使冷卻流體通過變化板總成之第二冷卻電路。在本發明之此實施例中，可將變化板總成自模製系統實體地移除，同時冷卻系統保持運作以維持系統之其他組件的冷卻。舉例而言，第一冷卻電路包括位於變化板總成上且可連接至冷卻流體源的複數個入口。第一冷卻電路可包括用於促進變化板總成與射出成形總成之耦合及去耦的特徵，例如，該冷卻電路可包括一多口耦合器、或"多耦合器"以促進複數個入口與冷卻流體源之耦合。
在本發明之另一態樣中，變化板總成包括由於促進將變化板總成定位於射出成形總成中之大致錐狀定位器部件。
在本發明之又一態樣中，該系統進一步包含一用於在模製過程期間將氣體自系統移除之真空總成，在該模製過程中，該真空總成經有利地結構化以變得在該變化板總成耦合至射出成形總成時可藉由預設進行操作。真空總成有效地在模製過程期間將連續真空施加至系統。真空總成可包含一位於變化板總成與射出成形總成之間的通道，該通道係連接至真空源。真空總成經設計以移除廢氣，否則該等廢氣可累積於系統內。
在本發明之一些實施例中，系統包含一有效量測變化板總成之溫度的溫度感測器。舉例而言，該溫度感測器可包括位於射出成形總成之外殼板上或該外殼板內之關鍵位置處的一或多個表面監控熱電偶。類似於真空總成，該溫度感測器經結構化以變得在變化板總成耦合至射出成形總成時可藉由預設而操作。
藉由將凸插入件或後彎曲插入件定位於射出成形工具之移動部分上來極大地促進形成於第一插入件與第二插入件之間的模製物品之移除及隨後之使用。此促進了使用模具區對鏡片進行的更有效處理，例如自動化處理。
在正常操作中，模製物品或隱形眼鏡模具區可黏著至凸插入件或前彎曲插入件。為了使模製物品替代地被保持於後彎曲插入件上，本系統可包含保持結構或機構。舉例而言，根據本發明之一實施例，含後彎曲插入件之套管可包括一具有一或多個切斷部分之表面，例如，用於在模製過程期間俘獲一些熱塑性材料之凹口或凹槽。切斷部分具有一有效促進將模製物品保持在後彎曲插入件上之組態及位置。在一實施例中，提供一大體V狀之凹槽，該凹槽具有約0.025 mm與約0.5 mm之間(較佳約0.05 mm與約0.20 mm之間)的深度。舉例而言，提供具有約0.075 mm之深度的V狀凹槽。該凹槽較佳具有約20°或約30°與約70°約或80°之間的傾斜角。在一較佳實施例中，該凹槽傾斜角在約30°與約60°間之，例如為約45°。
在不希望將本發明侷限於任何特殊操作理論的情況下，吾人相信在空腔內之熔融材料於凹槽內固化時，當打開模製機器或模製組件時，模製材料傾向於被保持藉此且因此保持黏著至第二插入件。
或者或另外，可採用第二插入件之套管上的上升結構(例如，上升部分(例如，隆脊、突起或其類似物))以有效地使得藉由第二插入件來保持模製物品。該上升結構可位於(例如)自含有第二插入件之套管突出。在一實施例中，上升突出物具有約0.05 mm至約0.5 mm之高度(例如，約0.2 mm)及約0.1 mm至約1.0 mm之寬度(例如，約0.6 mm)，其中底切在約13°與約45°之間，例如，約30°。該上升結構在模具區中有效形成凹槽或凹口。舉例而言，可在模具區之凸緣部分中形成凹口或凹槽。在某些實施例中，插入件具備複數個非連續上升結構以在模具區之凸緣部分中形成複數個獨立凹口或凹槽。舉例而言，模具區之凸緣區域的後表面(例如，鄰近模具區之凸表面的凸緣表面)可包含位於凸表面周圍的三個凹口。該三個凹口可彼此隔開約120度且彼此不接觸。該等凹口有效地將模具區緊固至與模具區後表面接觸的板表面。因此，可將具有複數個凹口之模具區(如上所述)理解為在模具區之光學部分周圍包含非連續環。
套管具帶凹槽結構或凹入結構與上升結構可為間斷的或隔開的，而非連續外切插入件，如以上所描述。
可採用許多不同機構來達成將模製物品保持於第二插入件上之相同方法。
較佳地，藉由包括一冷卻系統(例如，冷卻電路)而將作為射出成形機器組件之模製表面維持於所要溫度，該冷卻系統有利地用於整個射出成形系統中。
舉例而言，第一及第二插入件之每一者較佳具有一界定於其周圍之循環冷卻過道，其中流體冷卻劑在該循環冷卻過道中進行循環。在一實施例中，在保持插入件之套管中界定冷卻過道。根據一些實施例，該等插入件本身不包括(或大體上無)界定於其中之流體循環過道。
除以上描述之外，可瞭解，本發明之另一態樣係關於本模具區在隱形眼鏡(諸如，矽水凝膠隱形眼鏡)之製造中的使用。
本發明之另一態樣係關於用於製造隱形眼鏡模具區之方法。此等方法包括一將熔融熱塑性材料導引至模具空腔中之步驟，如本文所描述。
本發明又一態樣係關於使用模具區製造隱形眼鏡之方法。舉例而言，一實施例係關於使用通用模具區製造具有不同要求(prescription)之複數個隱形眼鏡的方法，如本文所描述。
本文所述之每個特徵及此等特徵中兩個或兩個以上的每個組合係包括於本發明之範疇內，其限制條件為此組合中所包括之特徵並非相互不一致。此外，可特定地自本發明之任何實施例排除任何特徵或特徵組合。
本發明之此等及其他態樣在以下詳細描述及申請專利範圍中為顯而易見的，尤其當結合隨附圖式考慮時，其中在該等圖式中，類似部分具有類似參考數字。
現參看圖1及圖2，將用於製造隱形眼鏡之本發明之模具區整體展示於10處。模具區10通常包含一包括光學區域14之模具區主體12，該光學區域14具有一說明為隱形眼鏡前部表面之負片的第一鏡片界定表面16。主體12進一步包括：凸緣區域18，其至少部分地外切該光學區域14；及大體非三角形延長區域24，其延伸離開光學區域14且與凸緣區域18大體平行對準。本文所揭示之模具區、系統及方法可用於形成複曲面、非球面、雙焦點、多焦點及有色隱形眼鏡。在較佳實施例中，隱形眼鏡為矽水凝膠隱形眼鏡。
模具區較佳包含聚乙烯乙烯醇(EVOH)。舉例而言，本模具區之實施例(包括所說明之實施例)可由基於EVOH之樹脂製成，該樹脂在Nippon Gohsei,Ltd.(日本)之SOARLITET M 的商標名稱下公開可用。其他合適模製材料包括聚丙烯、聚乙烯、錦綸、聚甲醛、聚對苯二甲酸乙二酯、環烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯與丙烯腈及/或丁二烯之共聚物、丙烯酸酯(諸如，聚甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚碳酸酯、錦綸、聚酯、聚(4－甲基戊烯－1)，及其類似物，以及其混合物。
模具區10可經結構化以用作通用模具區，如本文其他處所描述，因為該模具區包括光學上可接受之公模製表面與母模製表面。更特定言之，在所示實施例中，模具區之光學區域14包括第一鏡片界定表面16及大體相反之第二鏡片界定表面17。在此狀況下，第一鏡片界定表面16為隱形眼鏡之前部曲線(前曲線)的負片且第二鏡片界定表面17為隱形眼鏡之後部曲線(後曲線)的負片。因此可瞭解，根據本發明之此實施例的模具區10包括在單一模具區10上的用於形成鏡片前曲線之凹模製表面16與用於形成鏡片後曲線的凸模製表面17。該兩個表面充分平滑以在不需要額外表面修正或處理以製造眼睛可接受鏡片的情況下製造具有兩個光學可接受表面的隱形眼鏡，諸如矽水凝膠隱形眼鏡。
圖3中展示根據本發明之一有關態樣的模具總成26。該模具總成26包含模具區10，該模具區10在下文中通常被稱為"第一模具區10"且與模具區10'類似或大體上相同。
如圖4中較清晰展示的，模具區26係用於製造單一鏡片(例如，單一隱形眼鏡)，該鏡片形成於第一模具區10之第一鏡片界定表面16與第二模具區10'之第二鏡片界定表面17'之間。表面16及17'之每一者為具有較少缺陷或無缺陷之高光學性能表面，該等缺陷將被轉移至使用此等模具區模製之鏡片。
本文中用以描述所得模具區之鏡片界定表面的術語"光學性能"係用以意味著該表面充分平滑以使得可將可聚合單體組合物(與該表面接觸時)聚合為具有待配戴隱形眼鏡之形狀及(若需要，則在水合之後)尺寸、折射特性及水含量的產品，可將其整體稱為"光學性能"。光學性能鏡片具有一定程度之表面平滑度及輪廓精確度且充分地無內部缺陷以在不失真且/或在不會使鏡片配戴者顯著不適的情況下提供所要折射校正。可採用已知分析技術(諸如，干涉量度)來確定表面之平滑度及輪廓精確度。
返回參看圖2，模具區10之延長區域24具有一在延長區域之尖端或近端區域27與延長區域與凸緣區域18之接合點之間延伸的長度L。該長度L至少與鏡片界定表面16之直徑一般大。延長區域24之長度L在約20 mm與約40 mm之間，較佳在約30 mm與約35 mm之間。在所說明之實施例中，長度L為約30 mm。
延長區域24包括具有大體均一寬度之第一部分28，及第二部分30，該第二部分30具有遠側增加或遠側發散之寬度以使得在第二部分與凸緣區域18之接合點處，第二部分30之寬度與凸緣區域18之寬度大體上相等。
在一較佳實施例中，延長區域24之第一部分28在其大體平行、相對之周邊縱向邊緣之間具有約5 mm與約15 mm之間的均一寬度。第二部分30具有以約10度與約20度之間的角(自第一部分28之大體平行周邊邊緣量測)發散的相對周邊邊緣。
第一部分28具有約0.5 mm與約2.0 mm之間(較佳約0.8 mm與約1.6 mm之間)的大體均一之厚度。在一較佳實施例中，第一部分28具有稍大於第二部分30之厚度的厚度。光學區域之厚度(諸如，模具區之碗形區域的厚度或模具區之凹表面與凸表面之間的厚度)可為約1.5 mm至約1.7 mm。在一實施例中，該厚度為約1.6 mm。
根據本發明之一尤其有利實施例，延長區域24之長度L與延長區域24之平均厚度的比為約22：1與約44：1之間的比。
參看圖5，本發明提供適用於模製隱形眼鏡之總成100，其中該總成100包含複數個模具區，其由模具區110a、110b及110c表示。在此實施例中，每一模具區110a、110b及110c分別包括標誌40a、40b、40c，該等標誌有效地進行模具區之鏡片界定表面之特徵的識別及區別中之至少一者，例如，有效區別一模具區相對於其他模具區之鏡片界定表面的特徵。舉例而言，模具區110a包括標誌40a，該標誌40a在視覺上可與模具區110b之標誌40b區別，正如可與模具區110c之標誌40c相區別一般。舉例而言，標誌40a有效地用於識別模具區110a之鏡片界定表面116a的半徑或光學曲線。同樣地，標誌40b有效地用於識別模具區110b之鏡片界定表面116b的不同半徑或光學曲線。類似地，標誌40c有效地用於識別模具區110c之鏡片界定表面116c的半徑或光學曲線。一般而言，標誌40a、40b、40c可用以促進對用以製造模具區110之特殊模製機器或模製工具的識別。
為簡單起見，以下討論將特定地指模具區110a，儘管應瞭解該討論進一步適用於模具區110b及110c。標誌40a通常包含沿延長區域124之第一表面部分44，該表面部分相對於延長區域124之相鄰第二表面部分46而言為粗化、磨砂、編碼有顏色、蝕刻、帶紋理的等等。在本發明之一較佳實施例中，標誌40a包含藉由粗化及/或未研磨條或帶界定的第一表面部分44，及藉由相對平滑、經研磨表面界定的相鄰第二表面部分46。可在藉由蝕刻其中形成有模具之工具之相應表面的模製過程期間於模具區110a上形成標誌40a。
有利地，在此實施例中，標誌40a為機器可讀的且因此適用於促進鏡片或鏡片模具區之自動化處理。更特定言之，可將模具區110a識別為用於形成具有特殊前曲線、後曲線及其組合之鏡片的模具區。
較佳地，標誌40a為可使用雷射掃描設備進行機器讀取的。舉例而言，在一特殊實施例中，標誌40a係藉由利用光感測器連同雷射束掃描儀之合適裝置而"讀取"。當雷射束沿延長區域124通過時，該射束將被反射回且在該射束橫穿研磨表面部分46時藉由感測器對其進行偵測。在該射束橫穿粗化或未研磨表面部分44時，該射束將被散射，從而對感測器再現"無回音"或"無返回信號"。因此，可瞭解，藉由提供具一或多個預定寬度之粗化表面部分及一或多個研磨表面部分或在延長區域上具有不同位置之粗化表面部分的模具區，可識別該等模具區或將其彼此區別。有利地，可在藉由利用經蝕刻及研磨之模製表面以形成模具區的模具區模製期間，於模具區上形成標誌40。除了用以識別模具之目鏡表面之外，標誌可用作為識別模具區之起源(製成模具區之材料)的構件及/或識別可用以在鏡片處理期間促進自動化鏡片處理及/或減少錯誤出現之其他模具區特徵的構件。
應瞭解，習知射出成形機器(諸如一般熟習此項技術者所已知的彼等機器)可用以製造根據本發明之模具區。美國專利第5,545,366號及美國專利第5,451,155號中所描述之模製裝置以及其態樣及特徵可適用於製造本發明之模具區。
如圖6中所展示，在210處整體以橫截面圖展示根據本發明之另一態樣的經改良射出成形系統。系統210通常包含一可連接至模製材料源214之射出成形總成212。模製材料之塑料顆粒係含於一料斗(未圖示)中，該等塑料顆粒係自該料斗而分配至射出成形總成之加熱器中。在此特定實施例中，模製材料為EVOH，其由加熱器熔融至約255℃之溫度。然而，該溫度可改變，且適用之溫度可在約255℃與約285℃之間。
該系統進一步包含一經結構化以可移除地耦合至射出成形總成214之變化板總成216。
在一有利實施例中，可將變化板總成216作為一整體、完整之總成自總模製系統210迅速移除。變化板總成216之結構(如將在下文中較詳細描述的)使得系統210能夠與所要光學工具快速安裝。舉例而言，可採用兩個變化板總成，其中一變化板總成連接至射出成形總成212且另一變化板總成為"線外"的且裝載有一不同組之光學工具。通常，一變化板總成與另一線外變化板總成之交換及連接將花費少於約20分鐘。
在本發明之一態樣中，變化板之面具有將高品質修整賦予變化板總成之氮化鈦表面及構成其部分之模製表面。該氮化鈦面可經硬化(例如)至約56Rc。
變化板總成216含有用於形成模具區10之鏡片界定表面16及17(參看圖1)的模製工具，該等表面係形成於模具區狀空腔217中。模具區10之延長區域24由熱流槽通道217a形成，該通道將液體模製材料(諸如，熔融EVOH)送至模具區狀空腔217之光學區域217b。較佳地，界定流槽通道217a之模製錶面具有離散研磨表面(約6 μm Ra之高研磨)及離散粗化表面(約2.20 μm Ra)以在模具區之延長區域上形成標誌，例如，如本文其他處所述及圖5中所展示的。粗化長度較佳在約1 mm與約8 mm之間。
在一實施例中，變化板總成216包括第一及第二板，該等板界定其之間的複數個模具區狀空腔。舉例而言，第一板包括界定(例如)隱形眼鏡之前部表面的至少一第一模製表面且第二板包括可界定(例如)隱形眼鏡之後部表面的至少一第二模製表面，以形成圖1中所示之"通用"模具區。
在一較佳實施例中，第一板及第二板之每一者分別包括複數個第一模製表面及複數個第二模製表面。因此，第一板及第二板在彼此組合時形成複數個模具區狀空腔。在一些實施例中，第一板包括複數個不同第一模製表面，例如，具有不同光學曲線之複數個凸模製表面。
較佳地，藉由一可移除地耦合至第一板之插入件提供第一模製表面之每一者。或者，將第一模製表面之每一者加工為第一板之面且與第一板成為整體。同樣地，藉由一可移除地耦合至第二板之插入件提供第二模製表面之每一者，或者第二模製表面之每一者為一加工為第一變化板之面且與第一變化板成為整體的表面。
舉例而言，參看圖6，在較佳實施例中，變化板總成216包括第一板218(以下有時稱為"空腔板")，該第一板218經結構化以固持安裝於前彎曲插入件主體221上且裝載於空腔套管222內的多個前彎曲模製插入件220(圖6中展示僅一前彎曲模製插入件220及插入件主體221)。第一板218亦可被稱為母板。與變化板總成216之第二板224相比，第一板218位於較接近射出成形裝置處。第二板224(以下有時稱為"核心板")經結構化以固持安裝於插入件主體227上且位於核心套管228內之多個後彎曲模製插入件226(圖6中展示僅一後彎曲模製插入件226及插入件主體227)。在此實施例中，變化板總成216進一步包括第三板230或包括一具有安置於所示核心套管228之一部分周圍之脫料套管232的"脫料板"。脫料板230促進已完成之模具區自模具工具之脫模。可將脫料板與插入件之組合稱為公板。脫料板230相對於插入件移動且因此可用以將模具區自插入件釋放，如本文所討論的。
圖6中將後彎曲插入件226展示為裝載於大致圓柱狀插入件主體227之遠端上。該插入件主體227可包括防止插入件主體227相對於將該插入件主體227固持在適當位置之套管228之錯誤定向的位置特徵。該等位置特徵為所需的以確保將插入件226及其模製表面在變化板總成216中適當地對準。此尤其適用於模製複曲面鏡片模具區，其中插入件可在其光學表面上倂入非旋轉對稱形式。
舉例而言，除了沿插入件主體227之一縱向側的平坦區域之外，該插入件主體227可為大致圓柱狀。因此，主體227可具有大致D狀橫截面。相應地，核心套管228界定一具有相應D狀橫截面之空腔，主體227及第一插入件226裝載於該空腔中。亦涵蓋其他組態且將該等組態視為在本發明之範疇內。
較佳地，後彎曲插入件226亦包括用於防止鏡片狀表面相對於插入件主體227之錯誤對準或錯誤定向的特徵。舉例而言，如圖7中所展示，後彎曲插入件226及插入件主體227(因自系統210移除故未圖示)可包括偏移凹槽235a及相應偏移突出物235b以確保插入件226僅可在一位置位於插入件主體227上。此尤其適用於模製複曲面鏡片模具區，其中插入件可在其光學表面上倂入非旋轉對稱形式。此外，插入件主體227亦可包括(例如)以對應於核心套管228中之D狀開口之D狀凸緣239的形式之零件，從而促進正確之旋轉定向。
在不偏離本發明之範疇及精神的情況下，可在模製系統210之一或多個組件上可提供各種其他對準特徵。舉例而言，在本發明之另一態樣中，變化板總成包括用於促進三個變化板相對於彼此之適當定位的結構。舉例而言，在本發明之一實施例中，變化板總成包括大致圓錐狀定位器部分，該等部分適用於確保板之適當對準及連接。
在本發明之另一態樣中，系統210包括一冷卻系統，其用於將沈積至模具區狀空腔217中之聚合材料維持在有效溫度以維持材料之所要流動特性。
在一較佳實施例中，冷卻系統包括：第一冷卻電路，其經定位以便有效地使冷卻流體(例如，水)通過射出成形總成212內之通道或過道；及第二冷卻電路，其有效地使冷卻流體通過變化板總成216內之通道或過道。較佳地，第一冷卻電路272獨立於第二冷卻電路276以使得當將變化板總成216交換為不同之變化板總成時，射出成形總成212可繼續被冷卻。
舉例而言，冷卻系統可包括界定於核心套管228、脫料套管232及空腔套管222中之通道272，如圖6中所展示。較佳提供一單獨、獨立之冷卻系統以冷卻射出成形總成212。應注意，在所示實施例中，插入件220、226及插入件主體221、227本身不包括界定於其中之循環過道。
在變化板總成216之移除及插入期間，將水自變化板218、224及230之有效及高效斷開及將水有效及高效地重新連接至其對於最小化停止時間、防止水損耗及防止常見外觀連接之混亂而言較為重要。為了促進低停止時間、低水損耗及防錯誤連接，較佳採用一系列多口耦合或"多耦合"水連接。圖8中在244處展示一個此多耦合。
舉例而言，多耦合器244包括帶閥公連接器247。變化板總成216(例如，變化板總成之核心板)包括在核心板內與冷卻電路(圖8中未圖示)通信的相應帶閥母連接器249。所有公連接器247及母連接器249較佳為自密封帶閥耦合器。母連接器249較佳係凹陷至變化板之表面中以防止在板移除之後對其造成損壞。
所有水連接器較佳位於可容易接近之區域中(例如，在系統210之操作器側上)以使得能夠與最小操作器移動及/或操作器作用力進行快速連接/斷開。
因為存在三個交換板218、224及230，所以使用三個此等多耦合。為了防止誤接，該等多耦合係經過標記及/或其連接之間具有不同間距以防止與錯誤板之嚙合。然而，可在正確板中使多耦合反向，但此並非有問題的，因為板與多耦合之間的入口及出口連接為對稱之設計，該設計允許進行反向而不折衷工具冷卻之有效性。在射出成形總成212之熱流槽系統之單獨電路中冷卻變化板總成216。有利地，當移除變化板總成216時，系統210之剩餘部分可繼續冷卻，藉此防止過熱。
現參看圖9，在一較佳實施例中，系統210為多空腔模製系統，例如(但不限於)八空腔模製系統。圖9展示安置於脫料板230之面上的模製模具區10之排列的簡化圖。兩組四個模具區10係由可連接至四個閥門銷(圖9中未圖示)之兩個閥門群280形成。在此實施例中，藉由使用耦合板由氣動致動器同時操作四個銷。因此，個別地填充而非同時填充四個空腔。在本發明之範疇內，可藉由以模組方式將閥門群簡單地添加至射出成形系統210而將該等閥門群按比例增加為12、16、24等空腔工具。
熟習射出成形技術者將已知關於本發明之此特徵的額外細節，且因此本文將不再對其進行更詳細揭示。
在本發明之又一態樣中，系統210進一步包括一用於在模製過程期間將氣體自系統移除至真空總成288，其中該真空總成經有利地結構化以變得在變化板總成216耦合至射出成形總成212時可藉由預設進行操作。真空總成288有效地在模製過程期間將連續真空應用至系統210。真空總成288可包含位於變化板總成216與射出成形總成212之間的通道289，該通道289係連接至真空源290。在一特定實施例中，該通道為被切割為脫料板230之一前面的大體U狀通道。該真空總成經設計以移除廢氣，否則該等廢氣可累積於系統內。
在本發明之一些實施例中，該系統包含一有效量測變化板總成216之溫度的溫度感測器。舉例而言，該溫度感測器可包括位於射出成形總成之外殼板上或該外殼板內之關鍵位置處的一或多個表面監控熱電偶。類似於該真空總成，該溫度感測器較佳經定位及結構化以變得在變化板總成耦合至射出成形總成之後可藉由預設而操作。
根據本發明之又一態樣，較佳將後彎曲插入件226製造為一整體組件。在其他實施例(未圖示)中，插入件226可為多組件設計。
在一特定實施例中，第一插入件220及第二插入件226之每一者分別為包括界定隱形眼鏡之前曲線或後曲線中一者之光學性能表面，且此外包括環形表面(下文中有時稱為"基準表面")的單件插入件，當使用本發明之方法及系統製造的第一模製物品與第二模製物品相組合時，該環形表面將界定一鏡片邊緣。第一插入件220及第二插入件226之每一者分別不僅界定待由此製造之鏡片的光學表面而且界定由模製表面形成之鏡片的臨界邊緣。在其他實施例中，該等插入件為多件插入件。
模具區可經定形以便界定形成於模具區中兩者之間的鏡片之臨界邊緣表面，從而可能消除關於研磨操作之後製造步驟，該等研磨操作係關於使鏡片之邊緣輪廓平滑。將參看圖10及11更佳地對此進行理解，其中圖10將模具區10及10'之相應模製表面的放大圖展示為相組合以在其之間形成鏡片狀空腔28，且圖11為用以形成模具區10及10'兩者之插入件之相應基準表面的放大橫截面圖。
更特定言之，圖10展示由相同模具區10及10'製成之模製總成26之鏡片狀空腔28的圓形邊緣形式28a。
圖10A為大體上與模具總成26相同之模具總成126的視圖。然而，模具總成126包括一額外特徵，該特徵係關於在模具區110及110'之熔接期間大體上防止鏡片邊緣412之變形。更特定言之，模具總成126包括：第一接觸區域422，其自鏡片狀空腔徑向向外定位；及第二接觸區域424，其自第一接觸區域422徑向向外定位且與第一接觸區域422分離。
在模具總成126中，第二接觸區域位於或多或少遠離第一接觸區域或第一配合表面之邊緣處。因此，當在熔接期間裝載總成126時，歸因於過載，在製得第二配合表面之接點之前，僅可出現部分變形(高達20 μm，意即，間隙)，從而將力自鏡片邊緣轉移且大體上防止其之進一步變形。此等特徵係加工至一件光學器件上。因此，可理解，向外定位之接觸點424有效地藉由自鏡片邊緣接觸點422減輕壓力來減少鏡片邊緣處的缺陷。此外可理解，本模具區係結構化的或包括結構元件，以在兩模具區置放在一起時，與其中僅一模具區位於鏡片邊緣處或接近鏡片邊緣之接觸點相比，減輕鏡片邊緣接觸點處之壓力。因此，可將本模具總成理解為包含兩個模具區，該等模具區具有位於模具區光學區域圓周周圍之兩個接觸區域。
參看圖11，每一插入件220、226包括一界定隱形眼鏡之前曲線或後曲線中之一者的光學性能表面，且此外包括一環形表面(下文中有時稱為"基準表面")，該環形表面在第一模製物品(例如，圖4之模製部分10)與大體相同之第二模製物品(例如，圖4之模具區10')組合時界定一鏡片邊緣。分別在292及294處於一件光學插入件220及226中之每一者上提供下文中的"基準表面"。
基準表面292及294較佳由專業光學精密車床加工至插入件220上。因此，插入件之矢狀高度為固定的，因此，藉此所模製之隱形眼鏡的中心厚度為固定的。有利地，不需要調整插入件來獲得隱形眼鏡之正確中心厚度。
返回參看圖6，藉由射出成形總成212之閥門302以熔融熱塑性材料向空腔217進料。閥門302安置於空腔延長部分或"流槽"217a之一端附近。閥門302經定位以便在大體上垂直於流槽217a之長度的方向將熱模製材料注入流槽217a中。較佳地，入口304較佳具有約0.6mm至約1.6mm之範圍內的直徑，其允許熱塑性材料之增加之填充速率及較少剪切，藉此再現較佳之光學性能表面。閥門304亦經結構化以大體上防止閥門退化，亦即，歸因於"閥門流涎"而可附著至模製物品的大量材料。選擇閥門大小以便減少流經空腔之熔融熱塑性材料中的剪應力。閘門大小之控制係藉由一有助於控制熔融熱塑性塑料之流動速率的銷來實現，該銷(連同溫度及熱移除速率)有助於控制模製部分之最終尺寸特性並最佳化模製物品之處理。
此外，閥門302至模具空腔之光學部分的距離足以促進對套管222及232周圍的足夠大之冷卻通道272的使用。此允許模具空腔217b之極為有效、迅速之冷卻。
在其中模製材料使用EVOH且熔融溫度在約255℃的特定本發明實施例中，噴射速度為約.55秒，冷卻時間為約2.5至約5.5秒且射出成形總成中之系統中的保壓壓力(holding pressure)為約60 Bar。應瞭解，僅為例示性目的而提供此等值，且本發明之不同實施例可具有不同值的熔融溫度、噴射速度、冷卻時間、保壓壓力及/或其他參數。可以經驗藉由改變一參數及確定該改變如何影響模具區之屬性而改變此等值，以獲得模具區之所要重量及半徑一致性。可需要製造具有重量一致性(其具有模具區之間不大於約5%之誤差)及/或半徑一致性(其具有不大於約5%之誤差)的通用模具區。
模具區狀空腔217係藉由閥門302經流槽217a經由一具有大體均一寬度及深度的進料部分來進料。在進料部分之下游，流槽217a以朝向模具區空腔217之主鏡片形成部分217a的方向發散且以扇狀發散。流槽217a以約10度與約20度之間的角自進料部分之相對縱向邊緣發散。在流槽217a之此發散部分中，空腔217之深度小於進料部分之深度，藉此形成圖1所示模具區10之扇狀、相對較薄區域30。
空腔217之流槽217a(意即，延長部分)經定尺寸且入口304經定大小且定位以有效提供所得大體固體之模製物品，該物品相對於包括相同模製工具而無模具空腔之延長部分的模製裝置而言，具有較高光學性能表面，如本文其他處所界定的。
具有寬度均一之上流部分及寬度發散之下游部分的流槽217a的形狀實現重要功能。大致扇狀之下游部分的寬度自頂點區域朝向其中模具空腔將熱塑性塑料送至空腔之凸緣部分及光學部分中的模具空腔剩餘部分逐漸發散。控制流槽尺寸(例如，連同進料壓力、流動速率及熔融熱塑性塑料之溫度及自其之熱提取)所賦予之流動特性使得能夠獲得在單一模具區上具有至少一(且較佳兩個)相對光學表面之已完成模具區的所要特性。流槽之尺寸有效地減少且較佳消除流動熔融熱塑性材料之噴注，該噴注將在所得模具區表面中導致凹陷標記、尺寸不一致及不可接受之不規則性。
根據本發明之另一態樣，後彎曲插入件226位於射出成形機器210之移動組件上。此(例如)使用單一步驟而非在將前彎曲插入件220置放於射出成形工具之移動組件上時所需的多個步驟藉由機器人操縱設備促進了模製物品自射出成形工具之移除。
在正常操作中，模製物品將自然地黏著至包括凸模製表面之前彎曲插入件220。為了使該模製物品替代地被保持於後彎曲插入件226上，可採用模製表面上或模製表面內之有效機械結構。舉例而言，參看圖10，套管227包括一用於將模製物品保持至後彎曲插入件226的環形凹槽314。凹槽314可為大體V狀凹槽形式之單一連續底切，或可為沿套管周邊安置的複數個隔開之凹槽。舉例而言，凹槽312具有約0.025 mm與約0.5 mm之間(更佳為約0.075 mm)的深度，及高達約80°之傾斜角(較佳為約45°之傾斜角)。當空腔217內之熔融材料在凹槽312內固化時，模製物品將傾向於藉此被保持且因此保持黏著至後彎曲插入件226，而非在打開模製機器以顯示模製物品時黏著至前彎曲插入件220。
或者或另外，可採用凸起結構以有效使得藉由後彎曲插入件226保持模製物品。舉例而言，如圖12中所示，提供"鳩尾"形式之凸起部分318。類似於上文所述之凹槽318，凸起結構318可為連續環形結構，或者可為間斷或隔開的。較佳地，提供不界定完全環形凹座或環的一或多個凸起結構318。舉例而言，形成或模製於此後彎曲插入件上之模具區將在該模具區之後曲線上的凸緣表面內包括(例如)至少一非環形凹座(例如，三個隔開之凹座)。
較佳地，凸起結構318安置於套管之兩個、三個或三個以上等距隔開之部分上，從而覆蓋其圓周之約10%至約90%。
在一特定實施例中，保持機構包含三個等距隔開之凸起結構318，每一結構318在套管圓周之周圍界定約30°的弧。在此特定實施例中，凸起結構318具有約0.2 mm至約0.5 mm之高度及約0.6 mm之寬度。凸起結構318界定約15°與約85°之間(較佳約70°)的相對底切角α。
如下實現將固化之模具區自後彎曲插入件移除。載運後彎曲插入件(例如，8個後彎曲插入件)之核心板自載運前彎曲插入件之空腔板移開。例如藉由本文其他處所述之保持特徵將模具區保持於核心板之後彎曲插入件表面上。一真空輔助機器人(其包括一具有複數個真空埠之大體平坦表面之板，及效應器)進入空腔板與核心板之間。板上之真空埠(在此實例中為8個真空埠)經定位以在機器人板接觸8個模具區之前彎曲側上之凸緣區域的暴露表面時固持該等模具區。真空埠結合脫料板相對於光學插入件移動之動作而將模具區自後彎曲插入件表面拉開及提昇開。機器人臂擺動離開核心板且真空頭隨後在經設計以固持堆疊模具區之垂直堆疊托架或卡閘中釋放模具區、後彎曲側，使其降低。在一特定實施例中，卡閘經定大小且結構化以固持64×8之個別模具區之一堆疊。有利地，該等模具區與面向上方之前彎曲側(凹側)相堆疊，其極大地促進了下游填充步驟。
一旦堆疊卡閘已滿，則將該卡閘轉移至獨立填充及封閉區域，在該區域中將模具區自該卡閘機械地拆卸、以隱形眼鏡前驅材料進行填充，並以匹配之隱形眼鏡模具區進行封閉。可例如使用本文其他處所述之雷射掃描設備來讀取位於每一模具區之延長區域上的標誌，以確保在堆疊、拆卸、填充及/或封閉期間匹配模具區之間的適當匹配。
鑒於本文之揭示，可理解，本發明係關於隱形眼鏡模具區、模具區總成及用於製造隱形眼鏡模具區之系統及方法。
在至少一實施例中，隱形眼鏡模具區包含兩個光學可接受或光學性能鏡片界定表面、一大體外切鏡片界定表面之凸緣及一與該凸緣接觸且徑向延伸離開鏡片界定表面的伸長部件。可將此等模具區理解為具有手柄部分之通用模具。換言之，可將兩個大體相同或完全相同之模具區耦合至一起以形成一界定鏡片狀空腔(其具有自其延伸之手柄)的模具總成。相反地，現有模具區可包括一延伸部分但不包括兩個光學性能鏡片界定表面。在某些實施例中，模具區包括位於凸緣中之複數個凹座。該等凹座可具有弧形但非連續之環狀凹座。每一模具區可具備多個徑向隔開之接觸點以使得在鏡片邊緣處減小一模具區對第二模具區之壓力，從而減少該鏡片邊緣處之缺陷及最小化或消除其他邊緣處理。伸長部件可包括一機器可讀識別符以促進在製造過程期間特殊鏡片或模具區之追蹤及識別。
用於製造此等隱形眼鏡模具區之本發明實例包含一射出成形總成及一界定複數個模具區空腔之變化板總成以製造如本文所述之模具區。與現有製造系統不同，由於本模具區具有兩個光學性能表面，故射出成形總成之加熱器不需要位於遠離光學性能表面處。換言之，該加熱器可位於模具區空腔之任一側上。此外，變化板總成可有效地且一貫地製造隱形眼鏡模具區，而不需要斜坡表面或傾斜表面來控制流動熱塑性材料之屬性。
自以上描述亦可瞭解，本發明之至少一態樣係關於製造隱形眼鏡之方法。舉例而言，某些實施例係關於製造具有不同質量要求之複數個隱形眼鏡的方法。此等方法包含在眾多模具空腔中製造複數個隱形眼鏡模具區，如本文所述的。每一隱形眼鏡模具區包含一鏡片界定區域，該鏡片界定區域具有：第一鏡片界定表面，其為隱形眼鏡之光學性能前部表面的負片；大體相對之第二鏡片界定表面，其為隱形眼鏡之光學性能後部表面的負片；凸緣區域，其外切該第一及該第二鏡片界定表面。第一鏡片界定表面可具有第一曲率半徑，且第二鏡片界定表面可具有第二曲率半徑。用於一批隱形眼鏡之質量要求數目等於模具空腔數目之平方。
如一特定實例，若隱形眼鏡模具製造系統包含入個模製空腔，且每一模製空腔具有一前彎曲插入件及一後彎曲插入件，且每一插入件具有不同曲率，則對於在此等鏡片模具中所製造之隱形眼鏡而言，可獲得六十四個不同鏡片光學能力。舉例而言，藉由將前彎曲插入件中任一者與後彎曲插入件中任一者配對，可歸因於插入件設置或置換而製造具有較少製造停止時間之多個鏡片光學能力。在與包括皆產生相同光功率之模具空腔的射出成形相比時，此尤其顯而易見。
在本方法之某些實施例中，每一模具空腔包含一可移除光學插入件，且在不移除該等光學插入件的情況下獲得用於該批隱形眼鏡質量要求之數目。
可將本方法理解為製造一件模具或通用模具。前彎曲表面與或後彎曲表面(其具有不同曲率半徑)之各種組合可導致光學能力或鏡片質量要求之數目等於用以製造該一件模具的模製空腔數目之平方。
參考在與本申請案相同之日期申請的以下共同擁有之美國專利申請案可更清晰地理解及/或瞭解本發明之某些態樣及優點，該等申請案中每一者之揭示之全文以此特定引用的方式倂入本文中，該等申請案為：美國專利申請案第11/200,648號，其標題為"Contact Lens Mold Assemblies and Systems and Methods of Producing Same"且具有代理人案號D－4125；美國專利申請案第11/200,644號，其標題為"Systems and Methods for Producing Contact Lenses from a Polymerizable Composition"且具有代理人案號D－4126；美國專利申請案第11/201,410號，其標題為"Systems and Methods for Removing Lenses from Lens Molds"且具有代理人案號D－4127；美國專利申請案第11/200,863號，其標題為"Contact Lens Extraction/Hydration Systems and Methods of Reprocessing Fluids Used Therein"且具有代理人案號D－4128；美國專利申請案第11/200,862號，其標題為"Contact Lens Package"且具有代理人案號D－4129；美國專利申請案第60/707,029號，其標題為"Compositions and Methods for Producing Silicone Hydrogel Contact Lenses"且具有代理人案號D－4153P；及美國專利申請案第11/201,409號，其標題為"Systems and Methods for Producing Silicone Hydrogel Contact Lenses"且具有代理人案號D－4154。
上文中已引證眾多公開案及專利。所引證之公開案及專利中每一者之全文以引用的方式倂入本文中。
雖然已關於各種特定實例及實施例描述了本發明，但應理解，本發明並不限於該等實例及實施例，且可在以下申請專利範圍之範疇內不同地實踐本發明。
10．．．第一模具區
10'．．．第二模具區
12．．．模具區主體
14．．．光學區域
16．．．第一鏡片界定表面
17．．．第二鏡片界定表面/凸模製表面
17'．．．第二鏡片界定表面
18．．．凸緣區域
24．．．延長區域
26．．．模製總成
27．．．近端區域
28．．．鏡片狀空腔/第一部分
28a．．．圓形邊緣形式
30．．．相對較薄區域/第二部分
40a．．．標誌
40b．．．標誌
40c．．．標誌
44．．．第一表面部分
46．．．第二表面部分
100．．．總成
110．．．模具區
110'．．．模具區
110a．．．模具區
110b．．．模具區
110c．．．模具區
116a．．．鏡片界定表面
116b．．．鏡片界定表面
116c．．．鏡片界定表面
124．．．延長區域
126．．．模具總成
210．．．射出成形系統/射出成形機器
212．．．射出成形總成
214．．．凹槽/模製材料源
216．．．變化板總成
217．．．模具區狀空腔
217a．．．流槽
217b．．．光學區域/模具空腔
218．．．變化板/交換板
220．．．前彎曲插入件
221．．．插入件主體
222．．．空腔套管
224．．．變化板/交換板
226．．．後彎曲插入件
227．．．套管/插入件主體
228．．．核心套管
230．．．變化板/交換板
232．．．脫料套管
235a．．．偏移凹槽
235b．．．偏移突出物
239．．．D狀凸緣
244．．．多耦合器
247．．．公連接器
249．．．母連接器
272．．．冷卻通道/第一冷卻電路
276．．．第二冷卻電路
280．．．閥門群
288．．．真空總成
289．．．通道
290．．．真空源
292．．．基準表面
294．．．基準表面
302．．．閥門
304．．．入口
312．．．凹槽
314．．．環形凹槽
318．．．凸起結構
412．．．鏡片邊緣
422．．．第一接觸區域/鏡片邊緣接觸點
424．．．第二接觸區域/接觸點
圖1為展示凹模製表面之模具區的透視圖，該凹模製表面為隱形眼鏡之前曲線的負片。
圖2為沿圖1之線2－2之模具區的橫截面圖。
圖3為包括相互堆疊之兩模具區之模具總成的透視圖。
圖4為沿圖3之線4－4之模具總成的橫截面圖，該模具總成界定鏡片狀空腔。
圖5展示根據本發明之一實施例的一組模具區，每一模具區包括用於促進模具區之特徵之區別及/或識別的標誌。
圖6為根據本發明之模製系統的橫截面圖。
圖7為圖6所示模製系統之工具(即，插入件主體及具有光學表面之插入件)的透視圖，該工具包括用於防止光學表面之旋轉錯誤定向的特徵。
圖8為模製系統之變化板總成之一部分的透視圖，其展示用於水冷卻管線之連接及斷開的多耦合特徵。
圖9為變化板中具有安置於其上之八個新形成模具區之一者之一面的俯視圖，其展示兩組四個模具區，其中每一組四個模具區已使用一閥門群來形成。
圖10為圖4所示模具總成之一部分的放大橫截面圖，其展示對形成於鏡片狀空腔中之隱形眼鏡產生一平滑邊緣表面的模具區特徵。
圖10A為包括防止鏡片邊緣變形之特徵的較佳模具總成之一部分的放大橫截面圖。
圖11為圖6中所示模具空腔之一部分的放大圖，其展示一有效使模製部分在模製表面分離之後黏著至後彎曲插入件的底切環。
圖12為除了帶凹口部分之外類似於圖11所示放大圖的模具空腔之一部分的放大圖，提供一"鳩尾"形式以在模製表面分離之後將模製部分固持至後彎曲插入件。
10．．．第一模具區
12．．．模具區主體
14．．．光學區域
16．．．第一鏡片界定表面
17．．．第二鏡片界定表面/凸模製表面
18．．．凸緣區域
24．．．延長區域
27．．．近端區域
28．．．鏡片狀空腔/第一部分
30．．．相對較薄區域/第二部分

Claims (25)

  1. 一種隱形眼鏡模具區，其包含：一鏡片界定區域，其具有：一第一鏡片界定表面，其為一隱形眼鏡之一光學性能前部表面的一負片；一大體相對之第二鏡片界定表面，其為一隱形眼鏡之一光學性能後部表面的一負片；一凸緣區域，其外切該第一鏡片界定表面及該第二鏡片界定表面，及一延長區域，其自該凸緣區域大體上徑向向外延伸，其中該延長區域包括一具有一大體均一寬度之第一部分及一具有一發散寬度之第二部分，該第二部分鄰近該凸緣區域。
  2. 如請求項1之模具區，其中該延長區域具有一大於該凸緣區域之一外徑的長度。
  3. 如請求項2之模具區，其中該延長區域之該長度為至少約15 mm。
  4. 如請求項2之模具區，其中該延長區域之該長度在約30 mm與約35 mm之間。
  5. 如請求項1之模具區，其中該延長區域之該第一部分具有一在約0.5 mm與約3.0 mm之間的厚度。
  6. 如請求項1之模具區，其中該延長區域之該第二部分薄於該延長區域之該第一部分。
  7. 如請求項1之模具區，其進一步包含位於該延長區域上之標誌。
  8. 如請求項7之模具區，其中該標誌包含該延長區域之一 表面，該表面係相對於該延長區域之另一表面而粗化。
  9. 如請求項7之模具區，其中該標誌為一機器可讀表面。
  10. 一種模具總成，其包含一如請求項1之第一模具區及一第二大體相同模具區，該第二大體相同模具區耦合至該第一模具區以在該第一模具區之該第一鏡片界定表面與該第二模具區之該第二鏡片界定表面之間界定一鏡片狀空腔。
  11. 如請求項10之總成，其中該等耦合之模具區界定一自該鏡片狀空腔徑向向外定位之第一接觸區域及一自該第一接觸區域徑向向外定位之第二接觸區域。
  12. 如請求項10之總成，其進一步包含一在該鏡片狀空腔中之可聚合含矽組合物。
  13. 如請求項1之模具區，其中該凸緣區域包括至少一非環形凹座。
  14. 如請求項13之模具區，其中該凹座自該凸緣區域之一與該第二鏡片界定表面鄰近之表面延伸至該凸緣區域中。
  15. 如請求項1之模具區，其中該延長區域沿其之一整個長度為大體上平坦的。
  16. 如請求項1之模具區，其中至少一鏡片界定表面具有一有效製造一複曲面隱形眼鏡之形狀。
  17. 一種在一矽水凝膠隱形眼鏡之製造中，如請求項1之模具區的使用。
  18. 一種製造一隱形眼鏡模具區之方法，其包含：將一熔融熱塑性材料導引至一模具空腔中，其中： 該模具空腔包含一第一光學性能插入件表面；一相對之第二光學性能插入件表面；一外切該第一光學性能插入件表面及該第二光學性能插入件表面之模具凸緣界定區域，該第一光學性能插入件表面及該第二光學性能插入件表面界定一隱形眼鏡模具區之第一鏡片界定表面及第二大體相對之鏡片界定表面；及一延長通道，其自該模具凸緣界定區域大體上徑向向外延伸，其中該延長通道包括一具有一大體均一寬度之第一部分及一具有一發散寬度之第二部分，該第二部分鄰近該凸緣界定區域。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含藉由沿具有不同粗糙度之該延長通道提供第一及第二離散區域而在該模具區上形成機器可讀標誌。
  20. 如請求項18之方法，其中該第一光學性能插入件表面為一位於一可移除變化板總成之一第一板中之插入件的一表面，且該第二光學性能插入件表面為一位於該可移除變化板總成之一第二板中之插入件的一表面，且該方法進一步包含當該第一板與該第二板彼此分離時，將形成於該模具空腔中之該模具區保持於一變化板上。
  21. 如請求項18之方法，其中該第一光學性能插入件表面為一位於一可移除變化板總成之一第一板中之插入件的一表面，且該第二光學性能插入件表面為一位於該可移除變化板總成之一第二板中之插入件的一表面，且該方法進一步包含冷卻該變化板總成。
  22. 如請求項18之方法，其中該第一光學性能插入件表面為 一單件插入件之一表面且該第二光學性能插入件表面為一單件插入件之一表面。
  23. 一種隱形眼鏡模具射出成形系統，其包含如請求項1之至少一模具區。
  24. 一種製造具有不同要求(prescription)之複數個隱形眼鏡的方法，其包含：在眾多模具空腔中製造複數個單件隱形眼鏡模具區，每一隱形眼鏡模具區包含一鏡片界定區域，該鏡片界定區域具有：一第一鏡片界定表面，其為一隱形眼鏡之一光學性能前部表面的一負片，並具有一第一曲率半徑；一大體相對之第二鏡片界定表面，其為一隱形眼鏡之一光學性能後部表面的一負片，並具有一第二曲率半徑；一凸緣區域，其外切該第一鏡片界定表面及該第二鏡片界定表面；及使用該等單件隱形眼鏡模具區之各種結合以製造複數個具有數個不同要求之隱形眼鏡，其中該等隱形眼鏡之不同要求數目等於模具空腔數目之平方。
  25. 如請求項24之方法，其中每一模具空腔包含一可移除光學插入件，且在不移除該等光學插入件的情況下獲得用於該等隱形眼鏡之該不同要求的數目。
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