(57)【要約】【課題】射出成形時の残留応力による光学歪みがほとんどなく、光学特性の優れたレンズを短い成形サイクル時間で効率よく成形することができるプラスチックレンズ成形方法を提供する。【解決手段】プラスチックレンズ成形方法であって、最終寸法のレンズ３５と同重量でガラス転移点以上の温度のレンズプリフォーム１５を用意する準備工程と、ガラス転移点以上の温度のレンズプリフォーム１５をガラス転移点以下の一定温度の圧縮成形機構３０により圧縮してレンズ成形する圧縮成形工程と、によりプラスチックレンズ３５を成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックレンズ成形方法であって、
ガラス転移点以上の温度のレンズプリフォームを用意する準備工程と、
ガラス転移点以上の温度の前記レンズプリフォームをガラス転移点以下の一定温度でレンズ最終寸法を与える金型により圧縮してレンズ成形する圧縮成形工程と、
を備えるプラスチックレンズ成形方法。
【請求項２】
前記準備工程が最終寸法のレンズと同重量のレンズプリフォームを用意する請求項１記載のプラスチックレンズ成形方法。
【請求項３】
前記レンズプリフォームが射出成形により成形される請求項２記載のプラスチックレンズ成形方法。
【請求項４】
前記レンズプリフォームがガラス転移点以上の温度で射出成形機から取り出され、直ちに圧縮用金型に投入、成形される請求項３記載のプラスチックレンズ成形方法。
【請求項５】
前記レンズプリフォームが、溶融状態のプラスチックを一定体積量押し出し、切り取ることにより用意される請求項２記載のプラスチックレンズ成形方法。
【請求項６】
前記レンズプリフォームが準備工程でシート状成形体から打ち抜かれることによりに用意される請求項１記載のプラスチックレンズ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックレンズ成形方法に関し、より詳細には、射出成形などにより用意されたレンズプリフォームを、圧縮成形してプラスチックレンズを成形するプラスチックレンズ成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチックレンズの成形は、生産性の観点などから、固定側金型と可動側金型とにより形成されるキャビティにゲートから溶融樹脂を供給して行う方法が多用されていた。この成形方法によると、キャビティ内での溶融樹脂冷却に伴う収縮分を補うため、溶融樹脂に圧力を付与してゲートから供給しながら冷却する。この結果、ゲート近傍に残留応力が発生して光学歪が残り、レンズの光学性能を低下させる要因となっていた。
【０００３】
このような残留応力の発生を回避して高精度、低複屈折のプラスチックレンズを成形する成形方法としては、射出成形により略製品形状のレンズプリフォームを成形した後、該レンズプリフォームをエージング型に充填して圧縮成形する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、射出成形して得られたレンズプリフォームを、減圧された応力緩和室内に搬送し、所定の温度で最低３時間保持することにより、残留応力を除去するようにしたレンズプリフォームの成形方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１６３１１９号公報
【特許文献２】特開平８−３３６８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されているプラスチック成形品の製造方法によると、射出成形した成形品を熱変形温度以下の温度のエージング金型に充填し、該エージング金型をガラス転移点以上の温度まで加熱して所定時間保持した後、徐冷してプラスチック成形品とするので、エージング金型をガラス転移点以上の温度まで加熱し、更に冷却する必要があり、成形サイクルが長くなって生産性が悪い問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示されているレンズブランクの成形方法によると、射出成形して得られたレンズブランク（レンズプリフォーム）を、７６ｃｍＨｇに減圧され、且つ８０℃の一定温度に保持された応力緩和室内で最低３時間保持することにより応力を緩和させるようにしたので、レンズブランクの成形に長時間を要し、生産性に劣る問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、射出成形時の残留応力による光学歪みがほとんどなく、光学特性の優れたレンズを短い成形サイクル時間で効率よく成形することができるプラスチックレンズ成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記プラスチックレンズ成形方法によって達成される。
（１）  プラスチックレンズ成形方法であって、
ガラス転移点以上の温度のレンズプリフォームを用意する準備工程と、
ガラス転移点以上の温度の前記レンズプリフォームをガラス転移点以下の一定温度でレンズ最終寸法を与える金型により圧縮してレンズ成形する圧縮成形工程と、
を備えるプラスチックレンズ成形方法。
【００１０】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、ガラス転移点以上の温度のレンズプリフォームをガラス転移点以下の一定温度の金型により圧縮してレンズ最終寸法を与えるようにしたので、レンズプリフォームをガラス転移点以上の温度まで再加熱する加熱工程が不要であり、プラスチックレンズの成形時間を短縮させることができる。これにより、プラスチックレンズを生産効率よく成形することができる。また、圧縮の初期段階ではガラス転移点以上の温度であるので、光学歪みがない光学特性の優れたプラスチックレンズを成形することができる。
【００１１】
（２）  前記準備工程が最終寸法のレンズと同重量のレンズプリフォームを用意する上記（１）に記載のプラスチックレンズ成形方法。
【００１２】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、準備工程において最終寸法のレンズと同重量のレンズプリフォームを用意するので、圧縮成形工程において確実にレンズ最終寸法を与えることができ、これによって光学特性の優れたプラスチックレンズを成形することができる。更に、このように重量精度がよいと、光学面の形状はもとより、レンズの外径や厚みなどの形状精度も高くなり、複数のレンズを組み合わせて作られるレンズユニット全体での光学性能が高くすることができる。
【００１３】
（３）  前記レンズプリフォームが射出成形により成形される上記（２）記載のプラスチックレンズ成形方法。
【００１４】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、射出成形によりレンズプリフォームが成形されるので、所望のレンズと重量が同じでほぼ同形状のレンズプリフォームを成形することができる。また、該レンズプリフォームを圧縮成形して最終寸法のプラスチックレンズとしたので、レンズプリフォームに残るゲート跡や光学歪みを殆どなくして、光学特性の優れたプラスチックレンズを成形することができる。
【００１５】
（４）  前記レンズプリフォームがガラス転移点以上の温度で射出成形機から取り出され、直ちに圧縮用金型に投入、成形される上記（３）記載のプラスチックレンズ成形方法。
【００１６】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、準備工程であるレンズプリフォームの射出成形から圧縮成型への移動の時間を短くすることで、レンズプリフォームの温度低下を防ぎ、移動時間の短縮のみならず圧縮成型工程の更なる時間短縮を図ることができる。
【００１７】
（５）  前記レンズプリフォームが、溶融状態のプラスチックを一定体積量押し出し、切り取ることにより用意される上記（２）記載のプラスチックレンズ成形方法。
【００１８】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、レンズプリフォームは、溶融状態のプラスチックから冷却後のレンズ形状と大きさを考慮した所望体積量が切り取られて用意されるので、簡単且つ安価な装置によりレンズプリフォームを用意することができる。
【００１９】
（６）  前記レンズプリフォームが準備工程でシート状成形体から打ち抜かれることにより用意される上記（１）記載のプラスチックレンズ成形方法。
【００２０】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、シート状成形体からレンズプリフォームが、圧縮成形工程の金型でレンズ形状に抜かれるので、射出成形により成形するレンズプリフォームではなくすことができないゲート跡をなくすことができ、光学特性の優れたプラスチックレンズを容易に成形することができる。また、一回の打ち抜き数を容易に増やすことができるので、大量生産に容易に対応することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、射出成形時の残留応力による光学歪みがほとんどなく、光学特性の優れたレンズを短い成形サイクル時間で効率よく成形することができるプラスチックレンズ成形方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るプラスチックレンズ成形方法について図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係るプラスチックレンズ成形方法は、レンズプリフォームを用意する準備工程と、レンズプリフォームを金型により圧縮してレンズ最終寸法を与えてレンズ成形する圧縮成形工程と、を有する。
【００２３】
準備工程は、レンズプリフォーム成形機構によりガラス転移点以上の温度のレンズプリフォームを用意する工程であり、圧縮成形工程は、ガラス転移点以上の温度のレンズプリフォームを、ガラス転移点以下の温度の圧縮成形機構で圧縮してレンズ最終寸法を与え、プラスチックレンズを成形する工程である。
【００２４】
図１は本発明の実施形態であるプラスチックレンズ成形方法を適用したプラスチックレンズ成形装置の概略図である。
図１に示すように、本実施形態のプラスチックレンズ成形装置は、レンズプリフォーム成形機構１０、ハンドリング機構４０、圧縮成形機構３０からなる。
【００２５】
レンズプリフォーム成形機構１０は、基本的には固定側金型１１と、可動側金型１２とからなり、溶融樹脂を供給する固定側金型１１と可動側金型１２とによりレンズプリフォーム１５が成形され、この成形済みでガラス転移点以上の温度であるレンズプリフォーム１５がイジェクタピン１６により可動側金型１２から突き出され離間・露出する。詳しい説明は後述する。
【００２６】
次に、ハンドリング機構４０が露出した成形済みレンズプリフォーム１５をガラス転移点以下の温度になる前に、レンズの最終形状を決定する圧縮成形機構３０に移送・載置する。このハンドリング機構４０では、アーム４１の先端のハンドリング部４２ではフッ素系の樹脂コーティングや粗面化処理などにより、柔らかいレンズプリフォーム１５に対して接触面で非粘着状態が維持され、圧縮成形機構３０への受け渡しを滑らかに行うことができる。
【００２７】
圧縮成形機構３０は、主に上型３１と下型３２と胴型３３とにより構成されている。ハンドリング機構４０により移送されたレンズプリフォーム１５は、下型３２に載置されて、圧縮成形機構４０のキャビティ４７内で圧縮成形を受け、プラスチックレンズの最終形状となって下型３２に保持されて取り出される。
【００２８】
図２は本発明のプラスチックレンズ成形方法を適用するのに好適なホットランナー方式のレンズプリフォーム成形機構（射出成形機構）の要部縦断面図、図３はレンズプリフォーム成形機構により成形されたレンズプリフォームを圧縮して最終形状のプラスチックレンズを成形する圧縮成形機構の要部縦断面図である。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態のレンズプリフォーム成形機構１０は、固定側金型１１と、可動側金型１２と、固定側金型１１の固定側型板１３と可動側金型１２の可動側型板１５により形成されるキャビティ１４に溶融樹脂を供給するホットランナー２０と、レンズプリフォーム１５のフランジ部１５ａを形成する可動側型板１５を貫通して、フランジ部１５ａを可動側金型１２から突き出して離間させるためのイジェクタピン１６と、を備える。
【００３０】
固定側金型１１および可動側金型１２は、それぞれ図示しない射出成形装置の固定側および可動側に取り付けられ、可動側金型１２は固定側金型１１に対して離接自在（軸方向に移動自在）に配置されている。
【００３１】
固定側金型１１と可動側金型１２が型締めされたとき、内部には、レンズプリフォーム１５を形成するためのキャビティ１４が形成される。キャビティ１４の容量および形状は、最終製品であるプラスチックレンズ３５と同重量の高温の樹脂が入るように、熱膨張を予め計算した体積でほぼ同形状とされている。レンズプリフォーム１５の光軸Ｌと型開き方向は、ほぼ平行となっている。
【００３２】
可動側金型１２には、キャビティ１４に溶融樹脂を充填して固定側金型１１と可動側金型１２とを開いたとき、レンズプリフォーム１５のフランジ部１５ａを押圧して可動側金型１２から離間させるためのイジェクタピン１６がイジェクタプレート１７に支持されて出没自在に設けられている。
【００３３】
ホットランナー２０は、所謂、外部加熱型ホットランナーであり、固定側金型１１に配置されている。溶融樹脂を供給する通路２８が設けられたシリンダ２９の周囲には、ヒータ２３および温度センサ２１が配置されており、溶融樹脂の温度を最適温度に制御して、溶融樹脂の粘度を調整すると共に、過熱に起因する樹脂ヤケの発生などを防止する。
【００３４】
ホットランナー２０のノズル（ゲート）２２は、固定側金型１１においてキャビティ１４の中心部、換言すれば、圧縮成形して制作されるレンズ３５の光学面３５ａ上の光軸Ｌ上に開口している。
【００３５】
ノズル２２は、ニードルガイド２３によって摺動自在に保持されたバルブピン２４により開閉される。即ち、溶融樹脂の供給時には、バルブピン２４を図１において上昇させてノズル２２を開き、供給時以外は、ノズル２２を閉じて溶融樹脂の供給を遮断する。尚、ノズル２２の穴径とバルブピン２４の外径との直径差は、例えば５〜７μｍ程度であるので、ノズル２２が閉じられたとき、ノズル２２から溶融樹脂が漏れ出すことはない。
【００３６】
ノズル２２を閉じた時のバルブピン２４の先端面２４ａは、ノズル２２の先端より僅かに内側（図２において上方）に位置するように調整されているので、レンズプリフォーム１５を成形したとき、ゲート跡が僅かに突出した形状に形成される。これは、次工程である圧縮成形において、突出したゲート跡は容易になくすことができるが、凹状のゲート跡をなくすことは困難だからである。
【００３７】
また、バルブピン２４の先端面２４ａの形状は、プラスチックレンズ３５のバルブピン先端面２４ａに対応する部分とほぼ同じ形状でる。これにより、形成されたレンズプリフォーム１５のゲート跡は小さく成形されるので、次工程の僅かな圧縮成形によって、ほぼ跡を無くし、プラスチックレンズ３５の最終形状に成形することができる。
【００３８】
レンズプリフォーム１５は、ホットランナー２０のノズル溶融樹脂を供給してキャビティ１４に充填し、キャビティ表面が樹脂の溶融温度以下、且つガラス転移温度以上の温度に到達した後、可動側金型１２を移動させて型開きを行う。次いで、イジェクタピン１６によりレンズプリフォーム１５のフランジ部１５ａを押圧して可動側金型１２から離間させる。このとき、レンズプリフォーム１５は、図示しないハンドリング機構４０によりフランジ部１５ａが把持され、ガラス転移温度以上の温度を維持しつつ次工程の圧縮成形機構３０に搬送供給される。また、キャビティ１４での金型表面には樹脂に対する非粘着性のコーティングが施されており、レンズプリフォーム１５の部分付着のない剥離を可能にする。
【００３９】
溶融樹脂のキャビティ１４への供給は、固定側金型１１のキャビティ１４の中心部、換言すれば、成形されるレンズプリフォーム１５の光軸Ｌ上から行われるので、溶融樹脂の流れは光軸Ｌに対して同心円状となる。これにより、ゲート部に発生する光学歪みは、光軸Ｌに対して対称に形成される。
【００４０】
このように、レンズプリフォーム成形機構１０で成形されたレンズプリフォーム１５は、キャビティ１４に充填された溶融樹脂の温度がガラス転移点の温度以上の温度に到達したとき、同様にガラス転移点の温度以上の温度となっているハンドリング機構４０によりフランジ部１５ａが把持されてレンズプリフォーム成形機構１０から取り出される。この射出成形工程でのレンズプリフォーム１５の取り出し温度としては、Ｔｇ（ガラス転移点温度）＋３０℃〜Ｔｇ＋８０℃の範囲が好ましい。
【００４１】
そして、ガラス転移点の温度以上の温度を保持したまま、ガラス転移点の温度以下の一定温度に保持されている圧縮成形機構３０のキャビティ３４に投入され、圧縮成形されながらガラス転移点以下の温度に冷却されてプラスチックレンズ３５の最終形状に圧縮成形される。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、圧縮成形機構３０は、上型３１と下型３２と胴型３３とを有し、プラスチックレンズ３５を成形するためのキャビティ３７が形成される。
キャビティ３７の形状は、プラスチックレンズ３５の最終形状と同じ形状となっており、少なくともレンズ光学面３５ａ、３５ｂを成形する形成面３１ａ、３２ａは鏡面加工が施されている。従って、形成面３１ａ、３２ａの形状が転写されるプラスチックレンズ３５のレンズ光学面３５ａ、３５ｂは、表面粗さが極めて小さく光学特性の優れた光学面に成形される。
【００４３】
尚、圧縮成形機構３０は、レンズプリフォーム成形機構１０による射出成形時にレンズプリフォーム１５に生じるゲート跡や応力を解消させ、且つ短時間で冷却させるのに最適なガラス転移点以下の一定温度、例えば、Ｔｇ（ガラス転移点温度）〜Ｔｇ−１０℃の間に保持されている。
【００４４】
このような構成に圧縮成形機構３０に対して、図３（ａ）で示しているように、レンズプリフォーム成形機構１０で成形されたレンズプリフォーム１５は、ハンドリング機構によりフランジ部１５ａが把持され、下型３２に載置されて、圧縮成形機構３０のキャビティ３７内に投入される。次に、図３（ｂ）に示すように、胴型３３内での上型３１と下型３２とによる予め設定されている圧力による圧縮成形工程でガラス転移点以上の温度状態でプレスが開始され、徐々に冷却する中でガラス転移点以下となり、所定形状となる予め設定されている時間が経過する。そこで、図３（ｃ）に示すように、プラスチックレンズ３５の最終形状となり、型が開き、取り出される。
【００４５】
この圧縮状態では、レンズプリフォーム１５の温度は徐々に低下していき、それにつれてレンズプリフォーム１５も収縮し、その収縮に合わせて圧縮も実行される。従って、鏡面加工が施された形成面３１ａ、３２ａによってレンズプリフォーム１５が収縮に合わせて圧縮され、金型形状を良く転写し、面粗度が極めて小さいレンズ光学面３５ａ、３５ｂが形成される。
【００４６】
本実施形態において、ホットランナー方式の射出成形装置をレンズプリフォーム成形機構１０として用い、プラスチックレンズ３５の最終形状に極めて近似した形状のレンズプリフォーム１５を射出成形するようにしたのは、ホットランナー方式によるとガラス転移点の温度以上のレンズプリフォーム１５を効率よく得られるからである。
【００４７】
なお、コールドランナーでのプリフォーム作成は材料ロスが多く出てしまうが可能ではある。
また、準備工程での形状については、上記のように最終形状とは異なっていても圧縮成形にて調整されるが、最終形状に近い方が圧縮行程での変形量が小さくなるので、成形条件域が広くなり好ましい。
【００４８】
また、圧縮成形工程では、プラスチックレンズ３５の重量と同じ重量のレンズプリフォーム１５が供給されることが必要であるが、射出成形によって最終形状に近似した形状のレンズプリフォーム１５を用意すれば、特別に重量測定することなく、実質的に高精度での重量測定を行ったのと同じレンズプリフォーム１５を容易に供給することができるからである。
【００４９】
尚、ガラス転移点の温度以上のレンズプリフォーム１５を把持するハンドリング機構４０のハンドリング部４２は、レンズプリフォーム１５が粘着するのを防止するため非粘着処理されていることが望ましい。非粘着処理としては、テフロンなどのフッ素系樹脂コーティングや、把持部表面に凹凸を形成してレンズプリフォーム１５との接触面積を減少させる方法などがある。把持部表面に凹凸を形成し、更にフッ素系樹脂コーティングを施せば、更に有効である。
【００５０】
上記したように、レンズプリフォーム成形機構１０による射出成形工程、および圧縮成形機構３０による圧縮成形工程の初期工程（プラスチックレンズ３５の最終形状転写工程）は、すべてレンズプリフォーム１５の温度が、ガラス転移点の温度以上の温度で行われるので、従来の成形方法のようにエージング金型と共にレンズプリフォームを加熱、冷却したり、或いは、レンズプリフォームを減圧されて一定温度に保持された応力緩和室に長時間保管する必要がなく、短い成形サイクル時間でプラスチックレンズ３５を効率的に成形することができる。
【００５１】
このように、圧縮成形機構３０のキャビティ３４に投入されるレンズプリフォーム１５は、ガラス転移点の温度以上の温度に保持されているので、射出成形時に保圧もほとんどかからず、ゲート近傍の応力はほとんど発生しない。またレンズプリフォーム１５に残る凸状のゲート跡も圧縮成形されて消滅してゲート近傍の光学歪みも殆どなくなる。
【００５２】
また、鏡面加工が施された形成面３１ａ、３２ａによってレンズプリフォーム１５が圧縮されながら冷却されるので、面粗度が極めて小さいレンズ光学面３５ａ、３５ｂが形成される。
【００５３】
更に、光学歪みが多少残っても溶融樹脂がプラスチックレンズ３５（レンズプリフォーム１５）の光軸Ｌ上から放射状に射出されているので、溶融樹脂の転写速度および収縮速度の偏りによるコマ収差や非点収差などの発生が防止されて光軸Ｌを中心とした軸対称であるプラスチックレンズ３５が成形される。これにより、光学特性の優れたプラスチックレンズ３５が得られる。
【００５４】
上記のプラスチックレンズ成形方法によれば、ガラス転移点以上の温度のレンズプリフォーム１５をガラス転移点以下の一定温度の圧縮成形機構（金型）３０により圧縮してレンズ最終寸法を与えるようにしたので、レンズプリフォーム１５の再加熱が不要であり、プラスチックレンズ３５の成形時間を短縮させて効率よくプラスチックレンズ３５を成形することができる。また、ガラス転移点以上の温度で圧縮成形されるので、光学歪みがない光学特性の優れたプラスチックレンズ３５を成形することができる。
【００５５】
また、準備工程において最終寸法のレンズ３５と同重量のレンズプリフォーム１５を用意するので、圧縮成形工程において確実にレンズ最終寸法を与えることができ、これによって光学特性の優れたプラスチックレンズ３５を成形することができる。
【００５６】
更に、射出成形によりレンズプリフォーム１５が成形されるので、所望のレンズ３５と重量が同じでほぼ同形状のレンズプリフォーム１５を成形することができる。また、該レンズプリフォーム１５を圧縮成形して最終寸法のプラスチックレンズ３５としたので、レンズプリフォーム１５に残るゲート跡や光学歪みを殆どなくして、光学特性の優れたプラスチックレンズ３５を成形することができる。
【００５７】
なお、本実施形態のレンズプリフォーム成形機構１０では、ゲートがレンズプリフォーム１５の光学面中心部に配置されているが、ゲート跡や光学歪みなどは圧縮成形機構３０の圧力によりぼぼ消え去るので、このゲート位置はレンズのどの位置にあっても良い。そして、レンズプリフォームの形状はレンズ形状に近くなくても良いので、プリフォームについて次の実施形態が提案される。上記の実施形態においては、レンズプリフォームが射出成形されて用意される例について説明したが、レンズプリフォームは他の方法によって用意されてもよい。
【００５８】
以下に、準備工程であるレンズプリフォーム形成機構の他の実施形態を示す。
図４は、所望の体積の圧縮成形用プリフォームを供給する他の実施形態のレンズプリフォーム形成機構を示す概略断面図である。
【００５９】
レンズプリフォーム形成機構である圧縮成形用プリフォーム作製装置１００は、プリプラ式射出成形機と共通する構成を有している。本実施形態においては、特に圧縮成形用のプリフォーム（一定量の樹脂の塊）を成形することを例に説明する。本実施形態においてはカメラ付き携帯電話端末等に用いられる撮影用のプラスチックレンズを製造することを想定しており、このプラスチックレンズは、例えば直径が２ｍｍ程度の非常に小型なもので、図４に示す圧縮成形用プリフォーム作製装置１００は、極めて少量材料からなるプリフォームの生成に適するように構成されている。
【００６０】
まず、本実施形態の圧縮成形用プリフォーム作製装置１００の構成について説明する。装置フレーム１２５上には、ピストン上下動機構１０３、さらにその上に前記ピストンが縦向きに挿入され、樹脂を一定量、上方に向けて吐出させる樹脂吐出機構１０５が配置されている。樹脂吐出機構１０５のシリンダ１１０は、下端部１１０ｂから上端部１１０ｃまでを上下方向（鉛直方向であって図中矢印Ａ１の方向と平行）に向かって穿設された貫通孔１１０ａを有し、この貫通孔１１０ａによって細長く延びる内空間が形成されている。この貫通孔（内空間）１１０ａの横断面形状は円形であり、その横断面の直径及び断面積が貫通孔１１０ａの全体に渡って均一になるように形成されている。ここで、貫通孔１１０ａの横断面の直径は、１１０ｍｍ以下が望ましく、現実的には０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の大きさがよい。貫通孔１１０ａの横断面の直径が小さい方がより高精度の計量が可能になるが、小さすぎると１回の吐出容積が減少して計量時間が余分にかかることになる。また、貫通孔１１０ａの断面積が小さすぎると、シリンダは長くなってシリンダの加工が困難となるばかりか、吐出時の樹脂圧力が高くなりすぎ、ピストンの挫屈や吐出時の樹脂圧低下に時間がかかるといった問題を生じることになる。
【００６１】
シリンダ１１０の貫通孔１１０ａには、下端部１１０ｂからピストン１１１の一部分が挿入される。ピストン１１１は、貫通孔１１０ａの内側形状と同様に、断面形状が円形の細長い形状である。シリンダ１１０の横断面の直径及び断面積は、ピストン１１１の直径と同等であり、ピストン１１１はシリンダ１１０の貫通孔１１０ａを上下方向に摺動可能になっている。ピストン１１１のストロークは、樹脂製品の形状精度が０．２〜０．５％、好ましくは±０．１％程度であり、ピストンの位置精度がサーボモータの精度を考慮すると約１μｍ程度となる点から、１ｍｍ以上必要とされる。
【００６２】
ピストン１１１の基端側は、ピストン上下動機構１０３の支持板１１６に固定され、支持板１１６の上下動によってピストン１１１をシリンダ１１０内に摺動可能にしている。上下動機構１０３は、上下方向（矢印Ａ１方向）に沿って延びるガイド１１７，１１８を備え、支持板１１６にはこれらガイド１１７，１１８と嵌合するガイド孔が形成されている。これらの貫通孔にガイド１１７，１１８が挿入された状態で支持板１１６が上下動することで、ピストン１１１の上下移動が実現されている。なお、支持板１１６とガイド１１７，１１８との間には、傾きやぶれ防止のためボールベアリング等が介装される。
【００６３】
また、ピストン上下動機構１０３は、装置フレーム１２５上に支持板１１６及びピストン１１１を矢印Ａ１方向に駆動させるためのリニアアクチュエータを備える。具体的には、駆動源として装置フレーム１２５上に固設した電動モータ１１９と、電動モータ１１９の駆動軸に連結された図示しないギアとを有し、支持板１１６に固定されたボールネジ１２０が前記ギアに螺号している。従って、電動モータ１１９を駆動すると、電動モータ１１９に連結されたギアが回動し、これによりボールネジ１２０が移動し、ボールネジ１２０に連結された支持板１１６も矢印Ａ１方向に上下動する。なお、電動モータ１１９としては、サーボモータやステッピングモータ等が用いられる。
【００６４】
ピストン１１１のストローク方向（支持板１１６の矢印Ａ１方向）の移動に関する位置情報を検出するために、支持板１１６の近傍に変位センサ１２１が設けてある。変位センサ１２１は、矢印Ａ１方向の、支持板１１６と装置フレーム１２５の図中上側の板との間の相対的な位置関係を検出する。
【００６５】
一方、シリンダ１１０の外周面の一部には樹脂材料充填手段としての可塑化機構１１２が連結してある。可塑化機構１１２は、製品の原料である樹脂材料をスクリュー１１２ａで撹拌しながら吐出前方へ押出し、加熱と樹脂間の摩擦熱により溶融して流動性を持った液体状の樹脂１３０を生成するとともに、シリンダ１１０の貫通孔１１０ａへ樹脂を吐出する。貫通孔１１０ａへの樹脂を吐出する際は、可塑化機構１１２の内空間とシリンダ１１０の貫通孔１１０ａとを連通する流路１１２ｂを通じて行う。流路１１２ｂの途中には樹脂１３０の逆流を阻止する逆止弁１２６が設けてある。また、スクリュー１１２ａは可塑化機構駆動部１２３により駆動される。
【００６６】
シリンダ１１０の内部には、ヒータ１２８が埋設されている。このヒータ１２８は、シリンダ１１０の貫通孔１１０ａに注入された樹脂１３０を加熱し、樹脂１３０の温度がガラス転移点以上に維持されるようにしている。また、シリンダ１１０の外周には、断熱材１０７が適宜な配置場所に設けられている。また、図示は省略するが、装置フレーム１２５のシリンダ１１０の近傍にもヒーターが設けられるとともに、そのヒーターのシリンダ１１０から離れた側には冷却水等により冷やされる構成となっている。
【００６７】
シリンダ１１０の貫通孔１１０ａと可塑化機構１１２の流路１１２ｂとの合流点からシリンダ１１０の上端部１１０ｃまでの間の吐出口１１５の近傍には、貫通孔１１０ａと連通する開口部が形成され、この開口部に圧力センサ１１３が設置してある。圧力センサ１１３は、吐出口１１５の近傍における樹脂１３０に加わる圧力を検出する。
【００６８】
また、吐出口１１５の周囲には、吐出された樹脂を切断する樹脂材料切断手段としてのカッター１１４が設置してある。図４に示す構成例では、カッター１１４は吐出口１１５の左右に配置された一対刃１１４ａ、１１４ｂで構成されている。これらの刃１１４ａ、１１４ｂはカッター駆動部１２２により駆動される。カッター駆動部１２２により刃１１４ａ，１１４ｂを駆動すると、刃１１４ａ、１１４ｂは互いに接近する方向及び離間する方向に駆動され、刃１１４ａ、１１４ｂが往復することにより、吐出口１１５から吐出される樹脂１３０が切断される。図４に示す構成例では、カッター１１４はプレート１２７の上に設置されているが、吐出後の樹脂が切断できれば、何処に配置されていても構わない。なお、カッター１１４は、樹脂材料のガラス転移点Ｔｇより若干高め（Ｔｇ＋５０℃程度）に加熱してある。これは、カッター１１４が常温であると、刃の部分から樹脂が固まり、切断時に樹脂材料が飛散するようになり、逆に高すぎると、カッター１１４の刃に樹脂材料が貼り付いてしまうためである。
【００６９】
制御部１２４は、図４に示す装置の各部の動作を制御する。つまり、制御部１２４には、圧力センサ１１３と、カッター駆動部１２２と、可塑化機構駆動部１２３と、変位センサ１２１と、電動モータ１１９とが、少なくとも接続されている。なお、制御部１２４についてはマイクロプロセッサなどを内蔵した専用の制御回路で構成することもでき、汎用性のあるプログラマブルコントローラやパーソナルコンピュータを用いて構成することもできる。
【００７０】
次に、圧縮成形用プリフォーム作製装置１００の実際の動作を以下に説明する。
加熱により流動状態にされた樹脂１３０を可塑化機構１１２の内空間から押し出し、流路１１２ｂを通じてシリンダ１１０内の貫通孔１１０ａに注入する。これと同時に、必要な体積の樹脂材料１３０を注入するため、変位センサ１２１によって検出される位置情報を参照しながら電動モータ１１９を駆動して、ピストン１１１を貫通孔１１０ａ内の容量を増やす所定距離だけ下降させる。この動作により、シリンダ１１０の貫通孔１１０ａのうちピストン１１１が存在しない空き領域に流動状態の樹脂材料１３０が充填される。なお、この樹脂材料注入の際は、カッター１１４により吐出口１１５を塞いでおくことが好ましい。
【００７１】
図５はピストン及び吐出口付近の部分拡大断面図である。
制御部１２４は、貫通孔１１０ａ内に所定量の樹脂材料１３０が充填されると、電動モータ１１９を駆動して、ピストン１１１を再び上昇させる。これにより、図５に示すようにシリンダ１１０の内空間１１０ａに注入された樹脂材料１３０がピストン１１１で上方に向かって押し上げられ、吐出口１１５から徐々に吐出される。
なお、吐出口１１５から吐出される樹脂材料１３０は、シリンダ１１０内部で加熱手段であるヒータ１２８により、予めガラス転移点以上の温度に加熱されている。
【００７２】
電動モータ１１９の駆動を停止することにより、ピストン１１１の移動を停止する。吐出口１１５から吐出された樹脂材料１３０は、その吐出口１１５の上方に溜まり、図５に示すように堆積した樹脂材料１３０Ｂが形成される。
【００７３】
ピストン１１１が所定ストロークだけ移動停止すると、樹脂材料１３０に加わる圧力が徐々に解放され、検出される圧力も時間の経過と共に低下する。圧力が低下して安定したタイミングを閾値としている。この閾値圧において、カッター１１４が駆動され、堆積した樹脂材料１３０Ｂが切断される。圧力センサ１１３では樹脂材料１３０にかかる圧力を繰り返し検出し、検出された圧力値を予め定めた閾値（略常圧）と比較する。そして、検出された圧力が所定値まで減圧されたことを認識すると、カッター駆動部２２によるカッター１１４の駆動によって樹脂材料１３０を切断し、吐出口１１５の上方に堆積した樹脂材料１３０Ｂをシリンダ１１０内部の樹脂材料１３０から切り離す。切り離された樹脂材料１３０Ｂが圧縮成形用のプリフォーム１５として利用される。
ピストンは樹脂充填部より上に行かないこと、ピストンによる計量を開始する前に、吐出口まで樹脂を充填しておくこと、をどこかに追記願います。
【００７４】
次に、樹脂材料１３０Ｂの切断時におけるカッターの具体的な動作例を図６に示した。
すなわち、樹脂材料１３０を吐出口１１５から吐出する前は、図６（ａ）に示すように吐出口１１５付近には樹脂材料１３０が存在していない。図６（ｂ）に示すように、樹脂材料１３０の吐出により吐出口１１５の位置及びその周囲に堆積した樹脂材料１３０Ｂが生成される。そして、カッター１１４を駆動するときには、樹脂材料１３０Ｂはガラス転移点Ｔｇ以上の温度を保持された塊状となる。そして、刃１１４ａ及び刃１１４ｂの双方が吐出口１１５の左右からそれぞれ水平方向に移動して吐出口１１５に接近し、図６（ｃ）に示すように樹脂材料１３０Ｂの下側に入り込んで刃１１４ａと刃１１４ｂとが接触する。これにより樹脂材料１３０Ｂが切断される。
図６に示す構成例では、カッター１１４は吐出口１１５近傍のプレート上に設置されているが、吐出後の樹脂が切断できれば、何処に配置されていても構わない。また、その種類としても、３枚歯以上のカッターでも良く、レーザーなどを利用する構成も可能である。
【００７５】
以上説明した各実施形態のレンズプリフォーム形成機構によって、１つずつ計量され抽出されるプリフォームは、図１に示したようなハンドリング機構４０により把持され、ガラス転移温度以上の温度を維持しつつ次工程の圧縮成形工程３０に移送され、ガラス転移点以下の一定温度を経て製品になる。
【００７６】
上記以外にもレンズプリフォームの提供手段としては、ガラス転移点以上の温度に加熱されて押出し機(図示せず)から送出されるシート状の樹脂材料をレンズプリフォームに型抜きし、このガラス転移点以上の温度を維持しているレンズプリフォームをガラス転移点以下の温度となっている圧縮成形工程の金型で製品レンズとする構成もある。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態であるプラスチックレンズ成形方法を適用したプラスチックレンズ成形装置の概略図である。
【図２】本発明のプラスチックレンズ成形方法を適用するのに好適なホットランナー方式のレンズプリフォーム成形機構の要部縦断面図である。
【図３】レンズプリフォーム成形機構により成形されたレンズプリフォームを最終寸法に圧縮して最終形状のプラスチックレンズを成形する圧縮成形機構の要部縦断面図である。
【図４】所望の体積の圧縮成形用プリフォームを供給する他の実施形態のレンズプリフォーム形成機構を示す概略断面図である。
【図５】ピストン及び吐出口付近の部分拡大断面図である。
【図６】カッターによる樹脂材料の具体的な切断動作例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，１００      レンズプリフォーム成形機構
１５       レンズプリフォーム
３０       圧縮成形機構（金型）
３５       プラスチックレンズ
４０       ハンドリング機構
【図１】
2008230025.tif 000003
【図２】
2008230025.tif 000004
【図３】
2008230025.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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