(57)【要約】  ハーフブロックは、固有かつ両面性の熱伝達手段（加熱および冷却）を備えるシェルの有効面により横断方向に画成された少なくとも１つの成形凹部を有し、このシェルは、該シェルの熱伝達手段全体を収容する台座および該台座に取り付けられかつ有効面を有する取り外し可能なインサートを含み、該インサートは、どのような固有の熱伝達手段も備えずかつ前記台座との熱伝達によりもっぱら温度調節される。帽子形状のインサートは、少なくとも台座のヘッド部分を覆っており、台座の熱伝達手段は、インサートにより覆われた台座のヘッド部分に作用する。
2005511364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料製光学レンズの射出成形金型のハーフブロックであって、固有かつ両面性の熱伝達手段（１７，１８）を備えるシェル（１１，１２）の有効面（９，１０）により横断方向に画成された少なくとも１つの成形凹部（３，４）を有し、前記シェルは、該シェルの熱伝達手段（１７，１８）全体を収容する台座（２１，２２）および該台座に取り付けられかつ有効面（９，１０）を有する取り外し可能なインサート（２３，２４）を含み、該インサートは、どのような固有の熱伝達手段も備えずかつ前記台座との熱伝達によりもっぱら温度調節されるハーフブロックにおいて、帽子形状のインサート（２３，２４）は、少なくとも台座（２３，２４）のヘッド部分（２５，２６）を覆っており、台座（２２，２３）の熱伝達手段（１７，１８）は、インサートにより覆われた台座のヘッド部分（２５，２６）に作用することを特徴とするハーフブロック。
【請求項２】
シェル（１１，１２）は、ジャケット（１３、１４）内に収容されており、ジャケットは、シェル（１１，１２）の有効面（９，１０）を補足して凹部（３，４）を側方で画成する内面（１５，１６）を呈し、固有かつ両面性の熱伝達手段（１９，２０）を備える請求項１に記載の金型ハーフブロック。
【請求項３】
ジャケット（１３，１４）の固有かつ両面性の熱伝達手段（１９，２０）は、シェル（１１，１２）の熱伝達手段（１７，１８）から独立している請求項２に記載の金型ハーフブロック。
【請求項４】
シェル（１１，１２）およびジャケット（１３，１４）の固有かつ両面性の熱伝達手段（１７，１８，１９，２０）は、冷却流体循環内部回路を含む先行請求項のいずれか１項に記載の金型ハーフブロック。
【請求項５】
台座（２２，２３）自身が２つの部分、すなわち、基部（２７，２８）と、該基部（２７，２８）のヘッド部分（３１，３２）を覆う蓋（２９，３０）とを含んでおり、ヘッド部分は、段差（３３，３４）を有し、該段差は、蓋（２９，３０）と共に、前記台座の冷却流体循環回路（１７，１８）を画成する請求項４に記載の金型ハーフブロック。
【請求項６】
ジャケット（１３，１４）は、該ジャケットの冷却流体循環回路（１９，２０）を形成するためにチューブ状の膜材（３７，３８）により閉鎖される環状溝（３５，３６）を有する請求項４および５のいずれか１項に記載の金型ハーフブロック。
【請求項７】
熱可塑性材料製光学レンズの射出成形金型であって、先行請求項の少なくとも１項に記載のハーフブロックを含む金型。
【請求項８】
熱可塑性材料製光学レンズの射出成形金型であって、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハーフブロックを２つ含み、２つのハーフブロックは、開放配置と閉鎖配置との間で相互に可動であり、閉鎖配置においては、２つのハーフブロックは、横断接合平面（Ｊ）に沿った接合面によって接触し、さらに凹部は対になって補完し合い所望の成形キャビティを形成する金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形により得られる眼用レンズ、計測器用レンズまたは精密光学部品のような熱可塑性合成材料製光学部品の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性合成材料製眼用レンズの成形は多くの場合、射出により行われ、この方法は、プラスチック原料を（コーティングを除く）完成レンズに直接的に変えることを可能にする。この種類の方法によるレンズの製造においては、ガラス転移温度を上回る温度で溶融されるように熱可塑性材料が前もって加熱されることが知られている。この形態で材料は、金型内に設けられた適切な形状および寸法の成形キャビティ中へ高圧下で導入される。次に、このようにして成形されたレンズを金型から取り出す前に材料を冷却させて凝固させる。通常は、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートまたはポリカーボネートコポリマー、ポリノルボルネン、ポリスチレン、環状ポリオレフィンまたはそれらのコポリマー等のような熱可塑性樹脂を材料として用いる。
【０００３】
目的に応じた光学品質を有する眼用レンズを得るために、とりわけ不規則な変形または残留内部応力を回避するために特定の対策を講じなければならない。なぜならば、これらの変形または応力は、異方性または複屈折のような他の望ましくない光学収差が原因だからである。
【０００４】
この点において、金型内の成形キャビティ内壁の製作について特別な考慮がなされる。多くの場合、金型は、２つのハーフブロックで構成され、各ハーフブロック内には成形凹部が設けてあり、この凹部は、他方のブロック内に設けられた対応する凹部と一体になっている。これら２つのハーフブロックは、凹部へ直接アクセスできるようにする開放配置と閉鎖配置との間で相互に可動であり、閉鎖配置においては、２つのハーフブロックは横断接合平面に沿った接合面によって接触し、さらにこれらの凹部は対になって補完し合い所望の成形キャビティを形成する。
【０００５】
各成形凹部は、完成レンズに付与しようとする寸法および曲率に（特定の収縮率により）対応する適切な寸法および曲率を有する有効成形面を呈する交換可能な成形シェルにより横断方向に画成される。これらのシェルは、例えばステンレス鋼製、ニッケルベース合金製または無機ガラス製であり、光学研磨、すなわち鏡の研磨仕上げに類似した研磨仕上げを呈する。
【０００６】
さらに、凹部内への材料の射出を連続した２つの段階、すなわち、凹部が徐々に充填される本来の意味での第１の充填段階と凹部の完全な充填後に生じる過剰充填または圧縮の第２の段階、で行うことがしばしば推奨される。この第２の過剰充填または圧縮段階は、凹部内にこのようにして導入された材料に高圧を所定の時間かけるものであり、ヒケを除去し、材料の正確な密度を保証し、有害な内部応力をある程度低減することを目的とする。この保持圧力が射出機自身により生成される場合には、過剰充填と言う。この保持圧力が成形シェルの接近の結果である場合には、圧縮と言う。
【０００７】
いずれにせよ、成形用具および操作モードに適用されるこれらの対策に、プラスチック材料および成形時の金型の加熱に適用される対策を付加する必要がある。すなわち、成形キャビティおよびその内壁の温度、とりわけシェルの有効面の温度を、成形の全段階の間、しかも時間的および空間的に定義された温度勾配に従って制御できることが最重要であることが明らかになっている。この目的のため、通常、金型のハーフブロックは、１つのサイクルから次のサイクルにかけて成形キャビティ周りの金型温度を調節するため、および成形されたレンズからの熱量除去を加速するために、好ましくは両面性の（すなわち、加熱機能および冷却機能の両方を同時に行使できる）熱伝達手段を備えている。例えば、これは、冷却液循環流路とすることができる。高温流体または電気抵抗から供給または抽出された熱は、ハーフブロックの質量中を伝播し、熱伝導性によってシェルの質量中を伝播し、成形キャビティ内のシェルの有効面を介して伝わり、かくして、成形中のプラスチック材料に伝わる。
【０００８】
この加熱／冷却方法は、とりわけハーフブロックの熱慣性が大きいために、実際には不都合がある。成形キャビティ周りでの金型内の温度分布に関しても、この温度の経時的な変化に関しても、精度不足がとりわけ認められる。まず何よりも、この方法では、内部応力を回避するために望ましい規則的かつ均一なやり方でのプラスチック材料の加熱が保証されない。金型、より具体的には成形キャビティ内壁の種々の部分は、様々な成形段階の各々について必要とされる温度に、徐々にかつばらばらにしか到達しない。このような熱伝達の均一性の欠如は、射出後の冷却においても存在する。さらに、そして特に、成形の種々の段階の間に成形キャビティの温度が十分精密に制御されず、このことは、上記の大きな光学的欠陥を誘発するおそれがあり、あるいはサイクル時間の許容できないほどの増大を余儀なくする。成形された材料の種々の点において加熱および冷却がこのように不均等であること、および経時的な温度勾配が不正確であることの結果として、得られたレンズは、目的とする光学的利用にとりそのレンズを不適当なものにしかねない変形および応力を保っている。
【０００９】
温度勾配の制御精度を向上するために、冷却液循環流路のような固有かつ両面性の熱伝達手段をシェル自身が備える金型が考案された。シェルが構成する金型の主要部分に両面性の熱伝達手段をこのように組み込むことにより、最適化された温度調整法則に従って成形キャビティ内壁の大部分の加熱も冷却も行うことが可能になり、金型に外部の加熱および／または冷却手段の作用を受けさせるために金型を移動する必要がない。しかしながら、このタイプの通常の配置によれば、加熱および冷却手段を収容するように設けられたシェルは、関係するハーフブロック上に固定され、加熱流体または電流の供給源との連結は、この配置を考慮して設けられる。このように設置すると、シェルの取り付けおよび取り外し操作は長くかつ複雑になる。
【００１０】
シェルに対する熱伝達手段の直接的な作用に起因する利点を保ちつつ、このような複雑化を回避するために、２つの部分、すなわち
−  前記シェルの熱伝達手段全体を収容する台座と、
−  台座に取り付けられており成形面を備える取り外し可能なインサートであり、あらゆる固有の熱伝達手段を持たずかつ前記台座との熱伝達によりもっぱら温度調節されるインサートとでシェルを作製することが提案されている。
【００１１】
インサートはこのように交換可能であり、その結果、前もって定められたセットから選択するか、あるいはレンズについて望まれる表面の定義によって注文に応じて製造することさえもできる。従って、台座上でのインサートの取り付け／取り外しは容易かつ迅速である。なぜならば、このインサートは、温度調節源とも台座とも油圧または電気的な連結が全くないからである。温度調節源への連結は台座を介して行われ、従って取り外す必要がない。
【００１２】
シェルへの直接的な熱作用という利点をインサートの交換可能性と少なくとも理論上組み合わせるという点で興味深いこの実施の形態は、しかしながら、これにより可能になる温度調節の効率および精度に関して改善可能であることが明らかになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、熱可塑性材料製眼用レンズのような光学部品の射出成形金型のハーフブロックが提案され、該ハーフブロックは、固有かつ両面性の熱伝達手段（加熱および冷却）を備えるシェルの有効面により横断方向に画成された少なくとも１つの成形凹部を有し、前記シェルは、該シェルの熱伝達手段全体を収容する台座および該台座に取り付けられかつ有効面を有する取り外し可能なインサートを含み、該インサートは、どのような固有の熱伝達手段も備えずかつ前記台座との熱伝達によりもっぱら温度調節される。帽子形状のインサートは、少なくとも台座のヘッド部分を覆っており、台座の熱伝達手段は、インサートにより覆われた台座のこのヘッド部分に作用する。
【００１４】
そのような配置により、台座を介した熱伝達手段とインサートとの間の熱交換の精度および効率を向上させることが可能になる。すなわち、第一に、インサートの帽子形状およびこのインサート中への台座のヘッド部分の嵌入それ自体により、このインサートと台座との間の熱交換面積が増大することが理解される。さらに、そしてとりわけ、この文脈において、台座ヘッド内の熱伝達手段の位置は、熱伝達効率の観点から、結局これらの熱伝達手段をインサートのいわば「中」に配置することになり、熱伝達により唯一影響される台座のヘッド部分は、インサート−帽子中に「被包される」。
【００１５】
本発明の有利な特徴によれば、シェルはジャケット内に収容され、該ジャケットは、シェルの有効面を補足する凹部を横手から画成する円筒形内面を呈し、そして固有かつ両面性の熱伝達手段を同様に備えている。自動温度調節ジャケット中にシェルを被包することにより、成形キャビティ周りの金型の温度勾配の調節、従って熱可塑性材料の品質およびとりわけ精度を向上することが可能になる。ジャケットはこのように、熱的囲繞機能を働かせ、この機能は場合によっては、射出の最後に圧縮を実行することが望まれる場合に、２つのシェルを相互に案内する機能に付加される。
有利にはその場合、ジャケットの固有かつ両面性の熱伝達手段は、シェルの熱伝達手段から独立している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
好ましい実施の形態においては、シェルおよびジャケットの固有かつ両面性の伝達手段は、冷却流体の循環用内部回路を含む。
本発明のその他の特徴および利点は、非限定的な例として与えられる特定の実施の形態の以下の記述を読むことにより明らかになる。
【００１７】
添付図面を参照する。
図を参照すると、熱可塑性材料製の光学部品、特に眼用レンズの射出成形用の本発明による金型は、２つのハーフブロック１、２を含み、各ハーフブロックはそれぞれ、軸線Ａの円筒形輪郭を有する成形凹部３、４を少なくとも１つ含んでいる。
【００１８】
２つのハーフブロック１、２は、例えば軸線Ａに沿った並進運動に従って、凹部３、４へ直接アクセスできるようにする開放配置と閉鎖配置との間で相互に可動であり、閉鎖配置においては、２つのハーフブロック１、２は、図２においてＪで示される横断接合平面に沿った接合面５、６によって接触し、さらにこれらの凹部３、４は、補完し合い所望の成形キャビティ７を形成する。
【００１９】
実際には、各ハーフブロック１、２は、好ましくは３、４のような複数の凹部を含んでおり、閉鎖配置において、これらの凹部は、対になって補完し合い、同じ金型で、複数のレンズを同時に成形することを可能にする７のような複数の成形キャビティを形成する。
各凹部３、４は、シェル１１、１２の有効面９、１０により横断方向に画成されている。図に例示される例において、上側シェル１１の有効面９が凹面であるのに対して、下側シェル１２の有効面１０は凸面である。
【００２０】
各シェル１１、１２は、軸線Ａのチューブ状ジャケット１３、１４内に収容されており、ジャケットは、シェル１１、１２の有効面９、１０を補足して凹部３、４を側方で画成する軸線Ａの円筒形内面１５、１６を呈する。面９、１０、１５、１６はこのように、凹部３、４の、従って成形キャビティ７の内壁を形成する。
各シェル１１、１２およびこれに関連したジャケット１３、１４は、固有かつ両面性の熱伝達手段を備えている。「両面性の」は、シェル１１、１２およびそのジャケット１３、１４の加熱にも冷却にも適した手段を意味する。「固有の」は、外部起源でなく、構成において、各シェル１１、１２および各ジャケット１３、１４に直接的に影響する手段を意味する。
【００２１】
より正確には、この場合には、シェル１１、１２およびジャケット１３、１４の固有かつ両面性の熱伝達手段は、冷却流体の内部循環回路という形で実現される。従って、回路１７、１８は各シェル１１、１２用とし、回路１９、２０は各ジャケット１３、１４用として区別する。この実施の形態は当然ながら限定的なものでなく、例えば、抵抗、ガス循環内部回路、対流手段等を設けることができるであろう。
【００２２】
その一方でさらに、実施の形態がどのようなものであれ、ジャケット１３、１４の固有かつ両面性の熱伝達手段、すなわち、この場合には回路１９、２０は、シェル１１、１２の手段１７、１８から独立しているのが有利であろう。この独立により、金型の閉鎖配置において、シェル１１、１２の有効面９、１０およびジャケット１３、１４の内面１５、１６により形成される成形キャビティ７内壁の温度勾配を、時間的だけでなく成形キャビティ７周囲の空間的にも、より精密に調節することが可能になる。
【００２３】
各シェル１１、１２は、
−  台座２１、２２、および
−  台座２１、２２に取り付けられかつ有効面９、１０を有する取り外し可能なインサート２３、２４の、２つの部分を含む。
台座２１、２２は、前記シェル１１、１２の熱伝達手段全部、すなわち回路１７、１８全体を収容する。従って、インサート２３、２４は、どのような固有の熱伝達手段も持っておらず、従って、台座２１、２２との熱伝達によりもっぱら温度調節される。
各インサート２３、２４は、帽子の形状を呈し、この形状のおかげで、台座の足の部分を除いて、台座２１、２２のヘッド部分２５、２６を覆う。
【００２４】
回路１７、１８により構成される台座の熱伝達手段は、帽子状のインサート２３、２４により覆われる台座のヘッド部分２５、２６に作用する。
例示された例において、台座２１、２２はそれ自身２つの部分、すなわち、基部２７、２８と、基部２７、２８の縮径ヘッド部分３１、３２を覆う蓋またはキャップ２９、３０とを含んでいる。このヘッド部分３１、３２はその端部に段差３３、３４を有し、この段差は、蓋２９、３０と共に、軸線Ａの環状形の冷却流体循環回路１７、１８を画成する。
【００２５】
供給流路３９、４０が、軸線Ａに沿って基部２７、２８中に設けてある。この流路は、環状回路１７、１８に通じており、高温または低温流体の供給ダクト（図示せず）を端部に取り付ける継手（図示せず）を収容するのに適した注入口４１、４２を有している。同様に、熱交換後に流体を除去できるように、戻り流路（図示せず）が基部２７、２８中に設けてある。
ジャケット１３、１４は、ジャケット１３、１４の軸線Ａの円筒形外面から凹ませて設けられた環状溝３５、３６を有している。この溝は、ジャケット１３、１４の外面上に嵌着されたチューブ状の膜材３７、３８により閉鎖されて、軸線Ａの環状形の冷却流体循環回路１９、２０を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】開放配置にある、成形キャビティの軸線を含む平面により切られた本発明による金型の成形キャビティを含む区域の部分図である。
【図２】閉鎖配置にある、成形キャビティの軸線を含む平面により切られた本発明による金型の成形キャビティを含む区域の部分図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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