(57)【要約】【課題】  成形型に有機材料を液体状態で充填して光学部品を成形する方法を提供することである。【解決手段】  この方法は、以下の段階、すなわち、ゼロ流速から４０ｇ／分より大きい公称流速（Ｄｎ）まで流速を上昇させ（Ａ）、公称流速（Ｄｎ）が維持されるように最高流速で充填し（Ｂ）、公称流速（Ｄｎ）からゼロ流速まで戻るように流速を減少させること（Ｃ）、を含む。流速上昇（Ａ）段階は、少なくとも２つの相、すなわち、成形型に該成形型の最下位置から少なくとも２ｍｍの高さに材料が充填されるまでの、低流速充填開始相と、この相の間に流速は２０ｇ／分より小さい最大充填開始速度（Ｄｄ）まで増加され、充填開始流速（Ｄｄ）から公称流速（Ｄｎ）までの主流速上昇相（Ａ２）と、に分けられる。【選択図】      図７
2004224054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型に有機材料を液体状態で充填して光学部品を成形する方法であって、
ゼロ流速から４０ｇ／分より大きい公称流速（Ｄｎ）まで流速を上昇させ（Ａ）、
前記公称流速（Ｄｎ）を維持する最高流速充填（Ｂ）を行い、
前記公称流速（Ｄｎ）からゼロ流速まで戻るように流速を減少させる（Ｃ）、
ことを含む、前記方法において、
前記流速上昇（Ａ）段階が、
低流速で充填を開始し、材料を成形型の最下位置から少なくとも２ｍｍの高さまで充填し、前記流速を２０ｇ／分より小さい最大充填開始流速（Ｄｄ）まで増加させる相と、
充填開始流速（Ｄｄ）から前記公称流速（Ｄｎ）までの主流速上昇相（Ａ２）と、
の少なくとも２つの相に分けられることを特徴とする方法。
【請求項２】
充填開始の前記相（Ａ１；Ａ１’）を終了させる材料の高さは１２ｍｍより低いことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
充填開始の前記相（Ａ１；Ａ１’）を終了させる材料の高さは、５ｍｍから１０ｍｍまでであり、好ましくはおよそ７ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記充填開始流速（Ｄｄ）は、３ｇ／分から８ｇ／分までであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記公称流速（Ｄｎ）は５０から３００ｇ／分までであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記充填開始相（Ａ１）は、２つの相、すなわち、
ゼロ流速から充填開始流速（Ｄｄ）までの流速予備上昇相（Ａ１１）と、
前記充填開始流速（Ｄｄ）が維持されるようにする低流速充填開始安定状態（Ａ１２）と、
に分けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記低流速充填開始安定状態（Ａ１２）が４から１０秒間維持されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記充填開始相（Ａ１’）の間の流速は、時間の関数として厳密に増加されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記主流速上昇相（Ａ２）の間の流速上昇率は、２０００から７０００ｇ／分2までであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記流速減少段階（Ｃ；Ｃ’）は、少なくとも２つの相、すなわち、
公称流速（Ｄｎ）から２０ｇ／分より小さい充填終了流速（Ｄｆ）までの、主流速減少相（Ｃ１）と、
充填終了流速（Ｄｆ）からゼロ流速まで減少する流速における低流速充填終了相（Ｃ２）と、
に分けられることを特徴とする上記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記充填終了流速（Ｄｆ）は、３から８ｇ／分までであることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記充填終了相（Ｃ２２、Ｃ２３）は、２つの相、すなわち、
充填終了流速（Ｄｆ）が維持されるようにする低流速充填終了安定状態（Ｃ２２）と、
充填終了流速（Ｄｆ）からゼロ流速までの最終的な流速減少（Ｃ２３）と、
に分けられることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記充填終了安定状態相（Ｃ２２）は、２から８秒間維持されることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
適切な成形キャビティ（６）に有機材料を液体状態で充填する段階と、前記成形キャビティ内の材料を重合する段階と、を含む有機材料光学部品を成形する方法であって、前記成形キャビティ（６）は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の方法によって充填されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記材料は、前記キャビティの下方部分のオリフィス（９）を通して前記成形キャビティの中に導入されることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記材料の重合は、前記成形キャビティに完全に充填した直後に開始されることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、有機材料を成形することによって、処方眼鏡及び／又はサングラスの眼科用レンズ、装置のレンズ、または精密光学部品のような光学部品を製造することに関する。より詳細には、本発明は、成形型に有機材料を液体状態で充填することに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科用レンズのような光学部品は、通常は、２つの成形シェルからなる成形型を用いて成形され、該成形型の周辺部には、それらと共に要求される成形キャビティを定める環状の閉鎖部材が存在する。成形キャビティに材料を液体状態で充填した後に、熱源又は放射線源によって該材料の重合が開始される。
成形型に充填するために、成形される材料は、この目的のために成形シェルの周辺部に（実際には、普通は閉鎖部材内に）正式に形成された開口部によって成形キャビティの中に導入され、結果として得られる光学レンズの光学活性領域を妨害しないようにされる。充填相は、成形される特定の量の材料を運ぶようになった充填装置を用いることによって行われる。充填装置は、材料を成形型に導入するノズルを含み、成形型の充填開口部に関連する。ノズルの上流には、最高流速で成形型に運ばれる材料の量を正確に計量するために、好ましくは自動的に制御された、ノズルとは別の又はノズルと一体の部品である弁が存在する。
【０００３】
成形キャビティを充填する手順は、典型的には以下の段階、すなわち、
−弁を開放することによって、ゼロ流速から公称流速まで流速を上昇させる段階と、
−公称流速を維持しながら最高流速で充填する段階と、
−弁を閉鎖することによって、公称流速からゼロ流速まで流速を減少させる段階と、
からなる。
特に、経済的必要性によって強いられた製造速度からもたらされる充填速度により、経験は、上記の条件下で得られた光学レンズが、比較的高い返品率及び／又はこの方法で形成された光学部品の月並みの光学品質につながる、より多くの又はより少ない重大な局所的光学的欠陥をたびたびもつことを示す。こうした欠陥を防ぐために、非常にゆっくりとした充填及び／又は充填してから重合を開始するまでの間の比較的長い待ち時間（１から２時間のオーダーの）が疑いもなくかけられるが、この解決策は、既に言及した製造速度の要件に対抗して自然に行われる。より有効な提案は、充填するときに成形型の特定の形状に適応させることであり、成形型を垂直にし、充填を底部で開くようにすることである。しかしながら、この種の充填構成であっても、用いられる材料と、最も重要なことには要求される製造速度に応じて、欠陥が依然として存在することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らの研究は、特に充填方法自体の説明を本発明者らに探究させた。
充填中に、成形される材料は、少なくともある程度の流れの乱れにさらされ、これは成形される材料の充填速度と粘度を与え、層流を阻み、工程が良好に制御されない場合には、微泡が現れることになる。特に、充填開口部特徴の周りに位置される成形キャビティの一部の凸凹は、特に、この位置で成形型に突出する充填ノズルの先端部の存在によるものである。成形キャビティの表面の凸凹は、流れの不規則性をもたらし、微泡を出現させる。さらに、どのように充填が行われ制御されるかに応じて、材料が不規則性にさらされるか、又は流速の突然の変動さえもたらされる。同時に、成形される材料は、構成成分の混合物であるので、おそらく異なる屈折率及び／又は粘性率をもち、剪断又は伸びの結果として比較的高い局所的屈折率勾配が現れることがあり、充填後に重合が速く起こりすぎた場合には、ガラス製造業者にはよく知られた「シロップ」作用のような他の光学的欠陥を招くのに失敗することはない。これに関しては、充填方法は、特に敏感な構成要素であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の観察から始めると、本発明は、流動するとき、時に充填の開始時の、成形される材料の光学的一体性を保つ充填方法を提案するものである。
したがって、本発明は、成形型に有機材料を液体状態で充填して光学部品を成形する方法を提供するものであり、該方法は、以下の段階、すなわち、
ゼロ流速から４０ｇ／分より大きい公称流速まで流速を上昇させ、
この公称流速を維持する最高流速で充填し、
公称流速からゼロ流速まで戻るように流速を減少させる、
ことを含み、該方法は、流速上昇段階が、少なくとも２つの相、すなわち、
成形型に、該成形型の最下位置から少なくとも２ｍｍの高さに材料が充填されるまで低流速で充填を開始し、前記流速を２０ｇ／分より小さい最大充填開始流速まで増加させる相と、
充填開始流速から公称流速までの主流速上昇相と、
に分けられることを特徴とする。
【０００６】
したがって、第１の相は、低流速充填開始相であり、成形キャビティは、成形型の底部が成形される材料で「濡れる」ように、或る最小体積の材料がその中に充填されるまで、ゆっくりと充填される。これは、それが最も重要であると思われる成形型の充填の始まりであるためである。この充填開始相の間に流れがゆっくりであるおかげで、こうして最初に導入された小体積の材料は、微泡のないままであるか又は僅かに微泡が現れる程度となり、該微泡は材料の高さが低いことによって簡単に除去される。既に導入されている或る体積の材料が流体ダンパ機能を果たし、成形キャビティが広くなるのに伴って成形型内の材料の自由表面の進行速度が一定の流速で低下するので、この材料の最小高さを越えて、乱れのリスクなしに充填を加速することができる。
【０００７】
弁の制御上の便宜ために、流速は、厳密に増加するものとはせず、安定状態を備えるような時間の関数とすることが有利である。充填開始相は、２つの相、すなわち、
ゼロ流速から充填開始流速までの流速予備上昇相と、
充填開始流速が維持されるようにする低流速充填開始安定状態と、
に分けられる。
或いは、流速は、充填開始相の間に、厳密に時間の関数として増加させることができる。この場合においては、弁は、特に注意深く正確に制御されなければならない。
流速減少は、全体として対称なものにすることが有利である。流速減少段階は、少なくとも２つの相、すなわち、
公称流速から２０ｇ／分より小さい充填終了流速までの主流速減少相と、
充填終了流速からゼロ流速まで流速が減少する低流速充填終了相と、
に分けられる。
【０００８】
本発明の別の有利な特徴によれば、材料は、キャビティの下方部分に位置されるオリフィスから成形キャビティ内に導入され、充填直後に材料の重合が開始される。これは、サイクル時間を減少させる一方、成形されたレンズの光学品質を保つ。さらに、この底部からの充填様態を、公称流速より非常に低い充填開始流速で充填を開始することと組み合わせることが特に有利である。この充填開始相は、正確には充填開口部、特に充填ノズルのノーズが位置される成形キャビティの下方部分をゆっくりと「濡らす」。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、一対の処方眼鏡又はサングラスに嵌合されることが意図されている眼科用レンズのような合成材料光学部品を成形する装置を表わす。成形装置は、２つの部分、すなわち、成形されるレンズを定める成形キャビティを囲む成形型１と、充填装置１５とからなる。
成形型１の詳細は、本発明には関係せず、したがって成形型は簡潔にのみ説明される。さらに、本発明の中では、どんな類の成形型及びそれに対応する成形工程をも用いることもできる。例えば、欧州特許第０７１５９４６号、米国特許第４１９０６２１号、及び米国特許第５１１０５１４号の文書に記載されたタイプの成形型及び成形工程を用いることができる。
【００１０】
図示された例においては、成形型１は、欧州特許第ＥＰ０７１５９４６号に記載されたタイプのものである。これは２つのジョー２、３を含み、その各々は、もう一方に対して相補的な半円筒形の内面をもち、縁の垂直平面内に配置される２つの成形シェル４、５を囲む。２つのシェル４、５は、それらの間に要求される成形キャビティ６を定める。２つのジョー２、３は、フレーム７によって支持され、上側ジョー３は、アクチュエータ８によって垂直方向に並進状態で動かすことができる。下側ジョー２は、成形キャビティ６の下側部分に、好ましくは最下点に位置される注入成形オリフィス９を有する。言い換えれば、この例においては、注入成形オリフィス９は、ジョー２の内面の最下母線上で開放され、垂直方向注入成形軸線１１に沿って配置される。上側ジョー３は、上側部分において、好ましくはジョー３の内面の最高母線上の開口部である、同じ垂直方向軸線１１上の通気孔１０をもつ。
【００１１】
下側ジョー２の下には、成形キャビティに充填するための装置１５がある。この装置の全体的な目的は、微泡又はシロップ作用を生じさせずに、良好な光学品質の成形部品を得るために、要求される量の合成材料を成形キャビティに充填することである。
充填装置１５は、パイプ１６によって、成形される材料を成形キャビティに連続的に供給するようになった供給手段（図示せず）に接続される。本発明の内容における連続的に供給するとは、突然の変動なしに、ほぼ一定の圧力で供給することを意味する。供給手段は、例えば、リザーバの上流側に配置され、成形される材料を収容する供給タンクを形成し、パイプ１６によって充填装置に接続される圧力源を備える。例えば、圧力源は、調節器の制御下にあり、その中に収容され成形される材料の上のリザーバに接続される圧縮空気リザーバである。
成形される材料は、光、例えば紫外線に曝すことによって少なくとも部分的に重合可能な組成物、熱によって少なくとも部分的に重合可能な組成物、又は光に曝すことと、熱との両方によって重合可能な組成物とすることができる。
【００１２】
充填装置１５は、注入成形軸線１１に沿って配置された２つの主構成要素、すなわちノズル１７とニードル弁１８とを備える。
ノズル１７は、全体的に円形の断面であり、注入成形軸線１１と同軸であり、その外側には３つの千鳥部分、すなわち固定プレート１９と、成形型の下側ジョー４の対応するハウジングに収容された円筒形又は平行六面体の本体２０と、下側ジョー４の対応するボアに通されて出口でジョーの内面と同一平面になる末端部２１とを備える。内部では、ノズル１７は、該ノズルを貫通し、軸線１１と同軸であり、上端部において成形キャビティ６へと開かれ、上述の注入成形オリフィス９を形成する内部通路２２を有する。
【００１３】
弁１８は、ノズル１７の下、すなわち、成形される材料の流れの方向に対して該ノズルの上流に位置する。弁は、注入成形軸線１１と同軸であるほぼ円形断面の本体２５を含み、該本体２５は、ねじ２８を用いてノズル１７の固定プレート１９に対して押し付けられる上側固定フランジ２６を有し、該ねじは、フランジ２６とプレート１９に通され、ジョー４の対応するねじ溝の中にねじ込まれて、ノズル１７と弁１８の本体２５を一度に及び同時にジョー４に固定する。
弁１８の本体２５の内部の成形される材料の流れ通路３０は、後でさらに詳しく説明するように、入口開口部３１と、出口開口部３２と、これら２つの開口部の間の、着座部を形成する変化部３４によって上流側の側面に位置された狭窄部３３とを有する。
ここでは、流れ通路３０は、流れ軸線１１と同軸であって自由端が出口開口部３２を構成する垂直方向円形断面の第１分岐部と、流れ軸線１１に対して垂直な軸線３５と同軸である水平方向円形断面の第２分岐部とを有するＬ字形である。この第２分岐部は、軸線１１に対して垂直にすることはできない。
【００１４】
通路３０の第１分岐部は千鳥状であり、広いベース３６、狭窄部３３、その後に端部に出口開口部３２をもつ。ベース３６と狭窄部３３は円筒形である。狭窄部３３は、出口開口部３２と等しい直径を有し、それにより出口開口部を延長するものである。広いベース３６と狭窄部３３との間の遷移部は、円錐形で、丸みの付いたすなわち角をもたない接続領域を介して狭窄部３３及びベース３６と融合する断面変化部３４によってもたらされる。この断面変化部３４の下流の断面の凸凹と、直径のゆるやかな遷移は、断面変化部３４の円錐形状からもたらされ、角をもつ領域が存在しないことによって、ほとんどの部分の乱流が防止され又は制限される。円錐形の断面変化部３４のために３０から６０度までの頂角が選択されることが好ましい。しかしながら、断面変化部３４が厳密に円錐形となることは必須ではない。断面変化部を、例えば円環状面に近い湾曲した軸方向断面をもつ円形面か、又は広いベース３６と狭窄部３３への滑らかな接続のための起伏のある軸方向断面をもつ更に複雑な形状として形成するのが有益となる場合もある。
【００１５】
同様に、出口開口部３２の下流においては、ノズル１７の内部通路２２は円筒形であり、少なくとも出口開口部３２に隣接する部分において出口開口部３２と同じ直径をもつ。したがって、成形される材料の流れは、弁１８とノズル１７との間で凸凹に出会わない。
流れ通路３０の第２分岐部は、第１分岐部のベースで直接放出する入口開口部３１まで減少される。上流端（流れの方向に対して）において、入口開口部３１は、パイプ１６のねじ溝付きコネクタを収容するようになったねじ溝付きハウジング３７の中に放出する。
【００１６】
ここで考察される例においては、弁１８の流れ通路３０の寸法は以下の通りである。
−入口開口部３１の直径は５ｍｍである。
−流れ通路３０の第１分岐部のベース３６の直径は１０ｍｍである。
−出口開口部３２と狭窄部３３（及びノズル１７の通路２２の）共通の直径は５ｍｍである。
−円錐形の断面変化部３４の頂角は４５度である。
上記の寸法は、±２０％の許容誤差をもつ。
【００１７】
弁１８はさらに、最大流速を許可する十分に開放された位置と、流れ通路３０を遮断する閉鎖位置との間で動くように本体２５内に取り付けられたニードル４０を含み、これら２つの正反対の位置の間に、弁１８によって流速が変化される中間位置の範囲が存在する。
ニードル４０は、円形の対称軸を有し、流れ軸線１１と同軸である軸線に沿って滑動するように本体２５内に取り付けられる。より正確には、ニードル４０は、軸線１１と同軸である円筒形の外面をもつ細長いベース４１と、軸線１１の方向に延び、流れ通路３０の狭窄部３３と協働して流速調節機能を与える先端部４２とを有し、後でより詳しく説明するように、この目的のために長さの全体にわたって一様ではない断面を有する。
細長い円筒形のベース４１は、ボア４５内で滑動され、軸線１１に沿って本体２５に通される。エチレン−プロピレン−ジエン・エラストマーのＯ−リングシール４４が、本体２５とニードルの円筒形のベース４１との間に取り付けられる。
【００１８】
図１から図５までに示される例においては、先端部４２は、成形される材料の一定の入口圧力において、ニードル４０の軸方向位置と、弁１８によってもたらされる流速との間の対応関係を確立できるようにする円錐形の外面をもつ。ニードル４０の中間位置においては、ニードル４１の円錐形の先端部４２は、流れ通路３０の狭窄部３３内に係合し、該先端部４２と狭窄部３３との間の成形される材料の流れ断面は、該先端部と狭窄部３３との間の成形される材料の流れ断面に依存する。したがって、成形される材料の所与の入口圧力においては、弁１８によって許可される流速は、軸線１１に沿ってニードル４０の位置を調節することによって調節することができる。０．３バールの供給圧力と２００センチポアズ（ｃｐｓ）の粘度をもつ材料についてのこの対応関係の例は、図６に与えられ、これは、横軸上にプロットされたミリメートル単位のニードル４１の軸方向位置ｘの関数としての、縦軸上にプロットされたｇ／分単位の材料流速曲線Ｑを示す。ニードル４１の軸方向位置は、横軸の開始点における閉鎖位置からマークされ、最大開放位置のところまで延び、それは閉鎖位置から３．５ｍｍであり、そこでの流速は２５０ｇ／分近くに達する。
【００１９】
さらに、先端部４２は、丸みの付いた自由端４６をもち、より詳細には、この実施形態においては球形である。先端部４２の端部のこの丸みの付いた構成は、流れにおける乱れを防止するか又は少なくとも制限する。これは、部分的に開放された流れ状態においては、図３及び図４に見られるように、先端部４２の端部は、狭窄部３３内に係合する。同様に、流速が最も高い最大開放位置（図４）においては、先端部４２の端部４６は、狭窄部３３の入口にあるか又は狭窄部３３内に僅かに係合する。実際には、応答性を改善するために、最も重要なことにはニードルが移動する際にニードルによって材料に与えられるポンピング及び剪断作用を最小にするために、ニードルの移動を制限するのが有利である。
先端部４２と細長いベース４１との間においては、ニードル４０は、閉鎖位置で流れ通路３０の第１分岐部の断面変化部３４に対して当るようになった外部閉鎖ショルダ４３を有する。したがって、ニードル４０のショルダ４３と協働して流れ通路３０を遮断する際には、断面変化部３４は、ショルダの着座部を形成する。
ニードルの閉鎖ショルダ４３は、丸みが付けられており、より正確には円環形状をもつ。
【００２０】
考察中の例においては、ニードル４０の外部寸法は以下のとおりである。
−細長いベース４１の直径は８ｍｍである。
−円錐状の先端部４２は、１２．４度の頂角と、ベース４１との接合部において４．７ｍｍの大きい直径をもつ。
−自由端４６の半径は２ｍｍである。
−円環状ショルダ４３の半径は２ｍｍである。
上記の寸法は、±２０％の許容誤差をもって与えられる。
【００２１】
ニードルが弁本体２５のボア４５内に拘束され、その後非常に薄い材料層がニードル及び／又はボア４５の表面上に堆積するリスクを防ぐために、流れ通路３０及び本体のボア４５の内面と、流れ通路３０に入って材料に接触するニードル４０の外面の少なくとも一部は、ＰＴＦＥから形成される。本発明の例においては、ニードル４０は、全てＰＴＦＥから形成され、本体２５は、内側がＰＴＦＥか又はこれに類似のものでコーティングされた金属から形成される（弁本体の内側のために選択されたコーティングのタイプは、それが形成される金属に依存する）。
ニードル４０の軸方向位置は、ニードル４０の細長いベース４１内のねじ溝付き軸方向ボアの中にねじ込まれるねじ溝付きロッド５２をその自由端に有する軸線１１に沿って移動可能なロッド５１をもつ複動アクチュエータ５０によって制御される。アクチュエータ５０の本体５３は、スペーサ５４に固定され、これは次いで弁１８の本体２５の固定フランジ２７に固定される。スペーサ５４は、軸線１１に沿って中心ボアを有し、その中を通してアクチュエータ５０のピストンロッド５１が自由に送られる。
位置又は速度のいずれも、ロッド、それによりニードル４０の平行移動によるものであるタイプとすることができるアクチュエータ５０が、制御される。
【００２２】
図２から図５までに示された例においては、アクチュエータは、位置制御式のものであり、関連する通常の制御ユニット（図示せず）の助けによって、ロッド５１、それによりニードル４０の線形位置を軸線１１に沿って正確に制御する。これは、典型的には、ＴＡＡ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ社からのＨＳＩ４６４４１−０５−Ｍ３  ＨＳＩ（登録商標）ステッパモータアクチュエータである。この種のアクチュエータは、その正確さ及び融通性のために用いられ、複雑な注入成形手順の場合においては、充填される全体積又は充填されるキャビティの幾何学的形状のような特別のパラメータの関数として正確に定義される複数の弁の間の材料の流速の変動に関する。
【００２３】
稼動中に、有機材料光学部品は、材料を成形キャビティ６に液体状態で導入し、次いで該材料を成形キャビティ６内で重合することによって成形される。十分に硬化されたときには、レンズは成形型から排出される。
成形型１に充填するために、成形される材料は、弁１５の制御の下で注入成形オリフィス９を介して成形キャビティ内に導入される。
入口開口部３１は、パイプ１６によって、一定の圧力で成形される材料源に接続されるので、弁１８をより大きい又は小さい度合いまで開き、成形される材料の要求される流速を取得し、底部から成形型１の成形キャビティ６に徐々に充填するのに十分なものである。
重力を克服するためには、成形される材料を加圧せずに循環させるようになった供給手段を用いることで十分である。
【００２４】
図７は、底部から成形キャビティに充填して完成レンズを直接成形するための、本発明に係る成形型の充填手順の第１の例を示す。手順は、０．０７バールの供給圧力と、２００ｃｐｓの粘度をもつ材料において与えられる。この図面は、秒単位の時間ｔの関数としてのグラム毎分単位の成形キャビティへの材料の流速Ｑを与える関数Ｑ（ｔ）を示す。例えば図７は、時間の関数としての流速の変動の法則Ｑ（ｔ）の詳細である。
充填手順は、３つの主段階、すなわち、流速上昇段階Ａと、最高流速の充填段階Ｂと、流速減少段階Ｃとを有する。後で詳しく説明するように、流速上昇段階Ａと、流速減少段階Ｃの各々は、３つの相に分けられるが、最高流速の充填段階は一定の流速で行われる。
【００２５】
段階Ａ：流速の上昇
充填手順は、もちろん流速の上昇で始まり、その間に、成形キャビティに入る材料の流速がゼロから所定の公称流速Ｄｎまで増加する。実際には、この段階は、ニードルを最初の閉鎖位置から開放位置に徐々に引き出して弁を開くことによって行われる。流速の上昇をもたらすこの開放は、既に説明した光学的欠陥の発生源となる場合が多いので問題があり、こうした欠陥が発生するのを防ぐために、低流速の充填開始相Ａ１と、主流速上昇相Ａ２と、の２つの相に正確に分けられる。低流速の充填開始相Ａ１においては、流速が増加するが、さほど厳密にではなく、一定流速の安定状態をもつ。したがって、２つのサブ相、すなわち、流速予備上昇サブ相Ａ１１と、低流速で充填開始し安定状態をもつサブ相Ａ１２と、に分けられる。したがって、流速増加段階Ａは、全部で３つの相からなる。
【００２６】
相Ａ１１：流速予備上昇
第１の相は、流速予備上昇相Ａ１１（図７）であり、該相の間に、流速が最初のゼロ値から、充填開始流速Ｄｄと呼ばれる比較的低い所定の値まで増加される。
この最初の流速上昇を得るために、実際には、弁が部分的に開放される。ニードル４０は、アクチュエータ５０のロッド５１によって、ショルダ４３が流れ通路３０の第１分岐部の断面変化部３４に対して当る最初の閉鎖位置から比較的僅かに開放された位置の付近まで引き出される。充填は、ニードルが閉鎖位置にとどまるとすぐに始まる。
図７の例においては、流速Ｄｄは３ｇ／分であり、流速予備上昇相は最後の１．２秒間である。この例においては、この相の間の流速曲線は、ほとんど直線形である。したがって、この流速予備上昇相の間の流速上昇速度（流速曲線の傾きに対応する、時間に関する一次導関数）は、１５ｇ／分2である。しかしながら、流速予備上昇は、必ずしも直線形である必要はなく、特に相の開始及び終了時における時間に関する流速の二次連続性をもつ他の流速上昇曲線の形状を、この相に用いることができる。一般的に言えば、流速予備上昇曲線の形状がどのようなものであっても、０から５００ｇ／分2まで、好ましくは２００ｇ／分2より小さい流速上昇速度を考えることができる。
【００２７】
相Ａ１２：低流速で充填開始し安定状態をもつ
流速予備上昇相Ａ１１の後に、材料の流速は安定状態（図７のＡ１２）に到達し、その間に、流速は、数秒間の所定の時間だけ充填開始流速値Ｄｎに一定に維持される。この目的のために、弁のニードル４０は、僅かに開放された位置に不動状態で保持され、要求される充填開始流速Ｄｄを定める。
流速Ｄｄは、後で最高流速充填相Ｂに関連して定義される公称流速より非常に小さい。乱れを防ぐために、充填開始流速Ｄｄを、２０ｇ／分より低くなるようにすることが好ましい。実際には、充填開始流速Ｄｄは、３から８ｇ／分とすることができる。図７の例においては、これは３ｇ／分である。
低流速充填開始相Ａ１の持続時間は、流速Ｄｄと、充填を開始するために成形キャビティの中にゆっくりと導入される材料の体積に依存する。低流速充填相は、成形型の成形キャビティが、該成形キャビティの最下位置と、該位置に沿う成形される材料の自由表面との間で測定された所定の高さまで充填されるまで続く。この高さは、個々の状況、特に成形される材料と成形型の構成に依存する。どんな場合においても、試験は、最小２ｍｍの高さが必要であることを示す。
【００２８】
一方では、低流速充填相は、充填手順の全体的な持続時間を著しく増加させるので、可能な限り速く進めることが好ましい。したがって、低流速充填開始相の終了を示す材料の高さは、１２ｍｍより低くされることが好ましいと思われる。ほとんどの試験においては、５から１０ｍｍまでの材料の高さが、良好な譲歩となると考えられる。ここで議論される例においては、７ｍｍの高さが適用される。
実際には、図７の例のように、低流速充填相Ａが安定状態Ａ１２を含むときには、持続時間は、４から１０秒間までとなることが有利である。図７の例においては、相Ａ１２の持続時間は７秒間である。
【００２９】
したがって、充填は、材料のゆっくりとした流れによってゆっくりと開始される。この方法で最初に導入される小体積の材料は、微泡のないままであるか又はほんの僅かに微泡が現れる程度であるべきであり、該微泡は、材料が薄いという事実により容易に除去される。材料が、キャビティの下方部分のオリフィスから成形キャビティに導入されるのに伴って、この充填開始相は、成形キャビティ、正確には充填開口部、特に充填ノズルの先端部を含む下方部分を徐々に「濡らす」。これは、充填を速く開始し過ぎることに起因し、成形される材料中の気泡の捕捉を不可避的に招く、どんなジェット作用（全ての割合が同じままである水のジェットと類似の）をも防止する。
【００３０】
相Ａ２：主流速上昇
成形キャビティの底部が十分に満杯になったときに、主流速上昇相（図７のＡ２）が行われる。第２の流速上昇は、第１のＡ１１より非常に急である。流速は、充填開始流速から増加され、これは、上記の理由から、サイクル時間を減らすためにできる限り高くしなければならない公称流速に対して、低くすべきである。図７の例においては、公称流速Ｄｎは６０ｇ／分である。この主流速上昇相の持続時間は１秒間であり、この相の間の流速曲線は、ほとんど直線形である。したがって、この相Ａ２の間の流速の上昇速度（流速曲線の傾き、すなわち流速の加速度に対応する、時間に関する一次導関数）は、およそ３０００ｇ／分2である。しかしながら、主流速上昇は、必ずしも直線形である必要はなく、この相のために、特に、この相の開始及び終了時の時間に関する二次流速連続性をもつ他の流速上昇曲線の形状を用いることもできる。一般的に言えば、主流速上昇曲線の形状に関係なく、２０００から７０００ｇ／分2までであるか又はより高い流速上昇速度を考えることができる。
実際には、この相の間に、ニードル４０は、アクチュエータ５０のロッドＳ１によって、最大開放位置まで引っ張られる。したがって、開放部分の流速は、ニードル４０の先端部４２のプロフィールの形状と関連するニードルの線形位置の変動によって定められる法則に従って、この相にわたって変化する。
【００３１】
段階Ｂ：最高流速充填
最高流速充填段階（図７のＢ）においては、公称（最大）流速に到達され、最高流速で充填が続けられる。この速い充填相は、サイクル時間を最小にする必要性から生じる。しかしながらこれは、低流速の充填速度Ａ１２の間に注意深く導入され流体ダンピング機能を果たす或る体積の材料が成形キャビティの底部に液体状態で存在することによって乱れが防止されるので、有害な乱れをもたらさない。それにもかかわらず、公称流速は、それを超えると流体ダンピング機能がもはや有効でなくなり、乱れのリスクが再び現れる限度を超えてはならない。
したがって、材料の光学的一体性に影響を及ぼすのに失敗することはない乱流を生じさせることなく、サイクル時間を減らすために、できる限り高くしなければならない公称流速の妥協策を見つけなければならない。したがって、５０から３００ｇ／分までの公称流速Ｄｎが定められる。図７の例においては、公称流速Ｄｎは６０ｇ／分である。
実際には、この段階の間に、ニードル４０は最大開放位置に不動状態で保持され、先端部の端部４６は、狭窄部３３の開始点にある。したがって、開放位置は、ほとんど狭窄部３３のみによって定められる。ニードル４０が静止する時間に等しいこの相の持続時間は、この例においては１４秒である。
【００３２】
段階Ｃ：流速の減少
充填の終了時に、公称流速からゼロ流速まで戻すために、弁を、できる限り正確に、材料の品質を落とすことなく、閉鎖しなければならない。流速の上昇と同様に、流速のこの減少は、この例においては３つの相、即ち、主流速減少相Ｃ１と、低流速充填終了安定状態相Ｃ２２と、流速最終減少相Ｃ２３とに分けられる。
【００３３】
相Ｃ１：主流速減少
弁の閉鎖は、主減少相（図７のＣ１）と呼ばれる最初の流速減少相によって開始され、該相の間に、流速が公称流速Ｄｎから所定の充填終了時流速Ｄｆまで減少される。図７の例においては、充填終了流速は３ｇ／分であり、したがって流速は６０ｇ／分から３ｇ／分まで低下する。この例においては、この主流速減少相の持続時間は１秒間であり、この相の間の流速曲線は、ほとんど直線形である。したがって、この相の間の流速減少速度（流速曲線の傾きに対応する、時間に関する流速の一次導関数）は、３０００ｇ／分2である。一般的に言えば、主流速減少曲線の形状がどんなものであっても、２０００から７０００ｇ／分2までの流速減少速度を考えることができる。
実際には、この相の間に、ニードル４０は、アクチュエータ５０のロッド５１によって、十分に解放された位置から閉鎖位置に向けて、要求される充填終了流速Ｄｆに対応する部分的に開放された位置のところまで引っ張られる。開放位置、したがって流速は、ニードル４０の先端部４２のプロフィールの形状に関連するニードルの線形位置の変動によって定められる法則に従って、この相にわたって変化する。
【００３４】
相Ｃ２２：低流速充填終了安定状態
次いで、材料の流速は、低流速充填終了相（図７のＣ２２）において、安定状態に到達し、その間に、充填終了流速Ｄｆは、数秒間の所定の持続時間にわたって一定のまま維持される。これは、充填の終了時に成形型の頂部に残るどんな空気をも完全に排気し、オーバーフローなしに正確でクリーンな閉鎖を保証することを可能にする。
この目的のために、弁のニードル４０は、充填終了流速を定める僅かに開放された位置に不動状態で保持される。このとき開放部分は一定である。
充填終了流速Ｄｆは、公称流速Ｄｎより非常に低い。空気の乱れ又は捕捉を防ぐために、充填終了流速Ｄｆは２０ｇ／分を下回ることが好ましい。実際には、充填終了流速Ｄｆは、３から８ｇ／分とすることができる。図７の例においては、これは３ｇ／分である。
低い流速で終わる充填相は、後で定められる主流速減少相Ｃ１より長いことが好ましい。実際には、持続時間は、２から８秒間であるのが有利である。図７の例においては、相Ｃ２２は、５秒間の持続時間を有する。
【００３５】
相Ｃ２３：最終的な流速減少
最後に、充填は、充填終了流速Ｄｆをゼロ流速まで変化させるために、弁の完全な閉鎖によって停止される。これは、第２又は最終流速減少である。ニードル４０のショルダ４３は、アクチュエータのロッドによって十分な閉鎖位置まで押し戻され、断面変化部３４に対して当接される。
弁の閉鎖は、充填手順の終了を示す。
充填した後に重合が開始される。より正確には、本発明のおかげで、充填直後に、すなわち、実際には５秒以内で重合を有利に開始させることが可能であり、それは生産性のために有利であり、成形される材料が充填の間に均一なまま維持されるので、得られる光学レンズは、返品を招く恐れがある光学的欠陥がなく、全体的なコストに対して有利となる。
【００３６】
図８は、本発明に係る方法に準拠した成形充填手順の別の例を示す。図７と同様に、この手順は、３つの主段階、すなわち、流速上昇段階Ａ’と、最高流速充填段階Ｂ’と、流速減少段階Ｃ’とからなる。最高流速充填段階Ｂ’と、流速減少段階Ｃ’は、それぞれ、図７について既に説明した段階Ｂ及びＣと同様のものであり、段階Ｂ’は、一定の流速で実行され、段階Ｃ’は３つの相に分けられる。
図８の例は、流速上昇段階Ａ’が２つのみの相に分けられ、どんな安定状態をも特徴付けないという点で、図７の例とは異なる。
流速上昇段階Ａ’の間に、成形キャビティに入る材料の流速は、ゼロから公称流速Ｄｎまで増加し、この例においては図７の例と同じである。図８から分かるように、流速は、単調であり、時間の関数として厳密に増加し、二次連続性をもつ。２つのサブ相を区別することができる、すなわち、低流速充填開始相Ａ１’と、主流速上昇相Ａ２’とに区別することができる。
【００３７】
第１の相は、低流速の充填開始速度（図８のＡ１’）であり、その間に、流速が、時間の関数として、最初のゼロ値から充填開始流速Ｄｄ’まで厳密に増加する。
この第１の流速上昇を得るために、弁は、実際には部分的にゆっくりと開かれる。ポインタ４０が、アクチュエータ５０のロッド５１によって、最初の閉鎖位置から徐々に引き出される。
流速は、この例においては８ｇ／分である充填開始速度Ｄｄ’まで増加され、該速度には相Ａ１’の終了時に到達される。
【００３８】
上述のように、低流速充填開始相Ａ１’は、成形型の成形キャビティが、該成形キャビティの最下位置と、該位置に沿う成形される材料の自由表面との間で測定された所定の高さまで充填されるまで続く。図７においては、この高さは３ｍｍである。
この高さに到達したときには、主流速上昇相（図８のＡ２’）が開始される。流速は、充填開始流速Ｄｄ’から公称流速Ｄｎ’まで増加される。図７の例においては、公称流速Ｄｎ’は、６０ｇ／分である。主流速上昇相の持続時間はおよそ５秒間である。
図８は、時間の関数としての流速の変動の法則Ｑ（ｔ）を示す。特に、相Ａ１’、Ａ２’、Ｂ’、Ｃ’の間のこの関数の二次連続性に注目されたい。
実際には、この相の間に、ポインタ４０は、アクチュエータ５０のロッド５１によって最大開放位置から引き出される。開放部分、従って流速は、ポインタ４０の先端部４２のプロフィールの形状に関連するポインタの線形位置における変動によって定められる法則に従って、この相の全体にわたって変化する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る方法を用いるように設計された弁を一体化させた眼科用レンズ成形装置の斜視図である。
【図２】図１の装置の軸方向断面図である。
【図３】図２の領域ＩＩの拡大詳細図である。
【図４】図３に類似の図であり、弁の十分に開いた構成が示されている。
【図５】図３に類似の図であり、弁の閉じた構成が示されている。
【図６】弁のニードルの軸方向位置と、特定の条件下の弁によって送られる流速との間の対応関係を表わすグラフである。
【図７】本発明に係る方法に準拠する成形型の充填手順の一例を表わすグラフである。
【図８】図７のグラフに類似のグラフであり、本発明に係る方法に準拠する成形型の充填手順の別の例を表わす。
【符号の説明】
【００４０】
１  成形型
２、３  ジョー
４、５  成形シェル
６  成形キャビティ
７  フレーム
８  アクチュエータ
９  注入成形オリフィス
１５  充填装置
１７  ノズル
１８  ニードル弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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