JP2003311787A - レンズ型をモールディングするための射出成形型インサートを製造する方法 - Google Patents
レンズ型をモールディングするための射出成形型インサートを製造する方法Info
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Abstract
同一であるはずの複製品である射出成形型インサートの
バラツキを減少させる。 【解決手段】 例えばダイアモンドポイント加工により
製造することができる単一の原型マンドレルの複数の複
製品を提供するためのレンズ型をモールディングするた
めの射出成形型インサートおよび射出成形型インサート
を製造する方法に関する。この原型マンドレルは、射出
成形型の表面を形成する光学等級の表面を持つ電気鋳造
された型インサート部品を電気鋳造するのに使用され
る。この電気鋳造された型インサートを、これとは別個
に機械加工した型インサート基材に固着するために接着
剤が使用される。
Description
ばダイアモンドポイント加工により製造することができ
る単一の原型マンドレルの複数の複製品を提供するため
のレンズ型をモールディングするための射出成形型イン
サートおよび射出成形型インサートを製造する方法に関
する。この原型マンドレルは、射出成形型の表面を形成
する光学等級の表面を持つ電気鋳造された型インサート
部品を電気鋳造するのに使用される。この電気鋳造され
た型インサートを、これとは別個に機械加工した型イン
サート基材に固着するために接着剤が使用される。
トによって自動製造・モールディング工程で製造される
ソフトコンタクトレンズの製造コストを大幅に引き下げ
る。このモールディング工程では、光学等級のプラスチ
ック製の型部品を製造するために、複製された射出成形
型インサートが使用される。各型部品は、その内部にて
単一のソフトコンタクトレンズをただ一度モールディン
グするのに使用され、その後は廃棄される。
造する技術の状況は、自動的なモールディングシステム
および組立てラインに発展してきている。組立てライン
では、ヒドロゲルソフトコンタクトレンズの各々は、前
方湾曲型(FC型)部分と後方湾曲型(BC型)部分の
間にモノマーを挟み付けることによって形成される。こ
のモノマーは重合されてレンズになり、型の二つの半分
部分から離型され、さらに処理されて消費者の使用のた
めに包装される。
製造方法では、熱可塑性の射出成形された前方湾曲型
(FC型)と後方つまり底部湾曲型(BC型)を大量に
製造するために射出成形工程で射出成形機中に金属のイ
ンサートが使用されている。FC型およびBC型の各々
は、単一のソフトヒドロゲルコンタクトレンズをただ一
度モールディングするのに使用される。この方法では、
熱可塑性のFC型にコンタクトレンズを形成するモノマ
ーが投与され、BC型はFC型の上に注意深く戴置され
る。型の二つの半分部分は同時に圧縮され、余分なモノ
マーが型の光学表面の外側の空間に排出される。次にモ
ノマーが重合されてレンズが形成される。この後レンズ
は型から離され、さらに最終的なソフトヒドロゲルコン
タクトレンズ製品を得るために処理される。
を示す図である。型アセンブリはFC型部10とBC型
部12を有し、これらの間にはソフトコンタクトレンズ
14がモールディングされる容積が画定されている。
り、中央の湾曲部は光学品質の凹面を有する。この光学
品質の凹面は、その周囲に円形の精巧な鋭い縁16を有
する。鋭い縁16は、その後にモールディングされるソ
フトコンタクトレンズのための精巧で均一なプラスチッ
クの丸みを持ったパーティングライン(分割縁)を形成
するために望ましい。同様に、BC型部12は中央の湾
曲部を有しており、中央の湾曲部は光学品質の凸面を有
する。
を持つ最終的にモールディングされるレンズを製造する
ことができ、射出成形が可能ないかなる熱可塑性材料か
らでも形成できる。好ましい型枠の材料はポリスチレン
およびポリプロピレンである。FC型とBC型を射出成
形するには、通常は、要求される形状を持つ射出金属ツ
ールインサートが加工されて、射出成形機内に取り付け
られる。射出成形されたFC型とBC型は、射出金属ツ
ールインサートに忠実な形状であり、インサートを反転
した再生産可能な複製品である。その結果モールディン
グされたコンタクトレンズは、FC型とBC型に忠実な
形状であり、再生産可能な複製品である。
命の二ピースの鋼製インサートを開示するが、このイン
サートは射出成形の型の内部に組み込むために費用のか
かる組合せおよび整列作業を要する。
の射出成形型インサートの中には、通気口がなく加工時
間を減少できるゼロベント(zero vent)デザインを有
するものがある。これらのインサートも、非常に長命で
あるが、射出成形の型の内部に組み込むために費用のか
かる組合せおよび整列作業を要する。
の射出成形型インサートであり、組合せする必要性はな
いが、鋼の射出成形型インサートに比べて寿命が短い。
トーリック(円環)コンタクトレンズ製品を製造するの
に使用される従来技術の射出成形型インサートの中に
は、短い寿命の単体の黄銅インサートがあり、これらは
組合せおよび整列作業を要しない。
けることも可能であるが、ロウ付け工程は光学等級の射
出成形型インサートに対して望ましくない変形をもたら
すので、ロウ付けは射出成形型インサートの組立て方法
としては実行可能ではない。また半田付けも実行可能な
組立て方法ではない。
の費用を削減し、ほぼ同一であるはずの複製品である射
出成形型インサートのバラツキを減少させ、射出成形型
インサートの範囲を拡大し、既存の射出成形型インサー
トの能力を維持する、レンズ型をモールディングするた
めの射出成形型インサートおよび射出成形型インサート
を製造する方法を提供することを主目的とする。
モンドポイント加工により製造することができる単一の
原型マンドレルの複数の複製品を提供するためのレンズ
型をモールディングするための射出成形型インサートお
よび射出成形型インサートを製造する方法を提供する。
この原型マンドレルは、射出成形型の表面を形成する光
学等級の表面を持つ電気鋳造された型インサート部品を
電気鋳造するのに使用される。この電気鋳造された型イ
ンサート部品とは別個に、型インサート基材部品が機械
加工され、電気鋳造された型インサート部品に接着剤で
固着されて、電気鋳造された型インサート部品を支持す
る。
トによって自動製造・モールディング工程で製造される
ソフトコンタクトレンズの製造コストを大幅に引き下げ
る射出成形型インサートおよび射出成形型インサートの
複製方法を提供する。
めの射出成形型インサートを製造する方法に関する本発
明の前述の目的および効果は、添付図面に関連した本発
明のいくつかの実施の形態に関する下記の詳細な説明を
参照することにより当業者により容易に理解されるだろ
う。図中、同様の要素は全図面を通して同一の参照符号
により示される。
ディングするための光学品質の表面を有しており、比較
的高額で製造するのが面倒である。ソフトコンタクトレ
ンズを商業的に生産するために必要とされる光学的型イ
ンサートの数は将来的には非常に増大するであろう。ソ
フトコンタクトレンズの在庫商品識別番号(SKU)の
数は、二重焦点レンズ、トーリックレンズなどのための
新製品の導入がされ続けることに伴って、将来的に非常
に増加するであろう。
サートは一般的には同一形であり、通常の方式では、原
型インサートの複製品は、ソフトコンタクトレンズの最
終製品が商業的に許容できる製品であるように、原型に
十分に酷似していなければならない。例えば単一ポイン
トのダイアモンド旋削で加工された単一の光学的原型イ
ンサートが再現すなわち複製されて、その複数の複製品
が製造されることが好ましいと考えられる。このような
複製品はソフトコンタクトレンズの製造工程の費用を大
幅に削減するからである。
ating)は、複製される光学的インサートの再生産へ電
気鋳造法を利用するので、この目的のために使用するこ
とができるかもしれない方法である。光学的型インサー
トは精確な全体的寸法を要求する三次元の立体的な部品
であるが、通常の場合には、一つだけの面を再現する金
属(例えばニッケル)の薄いシェルだけが電気鋳造方法
により形成される。
型インサートは急激に加熱および冷却されることが可能
でなければならないので、複製される光学的型インサー
トの熱伝導率は高く、均一で、調整されていなければな
らない。
けが複製される場合には、複製される先端部は、光学的
型インサートの基材すなわちベースに対して、高い精度
(全長だけでなく同心度についても)で、非常に精密な
公差で結合されることが可能でなければならない。ま
た、両者の結合は比較的均一であっていかなる空隙も持
っていてはならない。型インサートの複製においては、
複製される型インサートの長手方向の高さすなわち長さ
および同心度が、商業的に許容される公差の範囲内で精
確に再生されていることが特に重要である。
し、堆積(メッキ)された層の厚さの均一性が優れてお
り、層の厚さを調整できる電気鋳造によるパルスメッキ
法のためにある方法がすでに開発されている。この方法
は、混合回折(mixed diffractive)および規則的な光
学性能を得るために高い精度の光学的型を製造するため
に現在使用されている。欧州特許出願EP083533
5B1公報(1999年9月8日に公開)に開示された
電気鋳造によるパルスメッキ法は、本発明に利用可能で
適している。ただし、他の従来技術の電気鋳造によるパ
ルスメッキ法も、本発明の実施にあたって便利であるか
もしれない。
前方湾曲型インサート20の正面斜視図である。図3
は、図2の電気鋳造で製造された型インサート20の中
心を通る断面図であり、本発明の教示に従って適切な接
着剤26によって、電気鋳造で製造された光学品質の型
インサート部品22の型インサート基材部品24への組
み付けの詳細を示す。
は、マンドレルすなわち原型を用いて製造できる。原型
からは多くの図2および図3に示す電気鋳造された型イ
ンサート部品22が再生産できる。
イント加工により、好ましくは光学品質の表面を持つよ
うに精確な加工をすることにより製造される。この後、
このマンドレルの光学品質の表面は、その上に、この技
術分野で知られた電気鋳造法によって、電気鋳造された
型インサート部品22を多数電気鋳造するために使用さ
れる。
レルとして製造してもよいし、二ピースのマンドレルと
して製造してもよい。二ピースのマンドレルの場合に
は、好ましくは一方のマンドレル部品上に光学品質の表
面が加工された後、この部品がマンドレルの基材部品に
結合されて完全なマンドレルを形成する。好ましくはマ
ンドレルは、加工された光学品質の表面を持つ精確に加
工されたピースと基材ピースの、二ピースに形成され
る。これらの二つの部品は、鋼またはニッケルで被覆さ
れた銅合金から製造することができ、その後、鋭い縁1
6をなす鋭い隅角部を形成するように組立てられる。こ
のような鋭い縁16は単体のインサート構造では達成す
るのがより困難である。マンドレルのこれらの二ピース
は組立てのときに一度だけ組合せおよび整列が必要であ
る(インサートが使用されるたびに組合せおよび整列を
要して、そのために低い公差になってしまうのとは異な
る)。これらの二つの部品は、本発明の二ピースが接着
された型インサートの製造と同様に、好ましくは適切な
接着剤で結合される。次に、マンドレルは図2および図
3に示された高い精度で表面仕上げされた型インサート
部品22を電気鋳造するために使用される。
精確に加工された光学品質の表面を再現する。この再現
は、一回だけ実行した場合には反対向きであるが、二回
実行した場合には元と同じ向きである。凸状の湾曲した
マンドレルを加工した後にその反対向きの凹状の湾曲イ
ンサート部品22を電気鋳造することにより、凹状の底
部湾曲インサートでは加工できないインサートの形成
を、この再現工程は達成できる。また、同一の寸法を持
った多くの電気鋳造されたインサート部品22を単一の
マンドレルから形成できるので、インサート相互のバラ
ツキが低減される。
は、所望のコンタクトレンズの正面または背面と鏡像の
関係にあり、好ましくは0.2mmと1.5mmの間の
厚さを持つように製造される。上述したように、BC型
部の凸状の光学品質の表面は、元の加工作業が凸状の表
面に対して行われた二つの形成工程の結果であってよ
い。
電気鋳造メッキで層を製造する前に、光学品質の表面に
その被覆層が付着してしまうのを防止するために、マン
ドレルの光学品質の表面は皮膜で保護される。様々な皮
膜保護技術がこの技術分野では周知である。皮膜保護技
術には、表面上への薄い剥離酸化層の形成があり、これ
は酸化層の厚さを調整するために例えば電解電流と電圧
が制御される電解酸化法による。また、皮膜保護技術に
は、例えばアルブミン溶液に表面を規定の時間だけ浸漬
することによりアルブミン(タンパク質)剥離層を表面
に堆積する化学的表面安定化処理、または重クロム酸カ
リウム溶液に表面を規定の時間だけ浸漬することによる
化学的表面安定化処理もある。
び公差を持つように精確に加工することができるが、光
学品質の表面を必要とするのではない。型インサート基
材部品は、銅、錫、アルミニウム、鉄、ニッケルおよび
亜鉛から選択される少なくとも一つの金属を主成分とす
る合金から形成できる。
は、型インサート基材部品24に接着固定される。これ
には、射出成形装置の使用状態に耐えるための高温での
高い強度および圧力下の許容可能な変形抵抗といった性
質を持つ接着剤26を使用することにより行う。この接
着剤は、少なくとも200℃の使用温度に耐え、少なく
とも60,000psi(413685kPa)の接着
強度、および少なくとも60,000psi(4136
85kPa)の圧縮強度を有することができるべきであ
る。適切な接着剤の使用によれば、型インサート基材部
品24上に電気鋳造インサート部品22を歪および変形
のないように固定することができ、溶接、ロウ付けまた
は半田付けで達成可能な品質よりも改善されたレンズ表
面品質を得ることができる。この方法全体は、マンドレ
ル一式または射出成形型インサートの各々を光学品質の
仕様に加工する現在のシステム(凹状の表面を加工する
のがより困難である)に比べて、極めて経済的な効果を
有する。
増加しないように薄いのが好ましい。圧縮および疲労荷
重の下での接着剤の構造的性質は、インサートの機械的
強度が大幅に低下しないように基材と同程度である。
本発明にはUnited Resin Corpから購入可能なCircuit-B
ond(商標)接着剤が特に適している。
ノシャのAbatron, Inc.、ジョージア州ロレンスヴィル
のConap、カリフォルニア州ピッツバーグのDexter
Corp.,Aerospace Materials Div.、ミシガン州ミッド
ランドのDow Corning、ロードアイランド州グリーンヴ
ィルのEpoxies Etc.、ニューヨーク州ウォーターフォー
ドのGE Company,GE Silicones、ミシガン州ロイヤルオ
ークのUnited Resin Corporation、およびミネソタ州セ
ントポールの3M Aerospaceから購入可能である。
ントにより製造する代替的な方法は、エネルギビームの
集中によって、部分形成の進展を活用するためにある。
エネルギビームの集中は、仕様される処置に特有のコン
ピュータ制御処理で物質の堆積、除去、および反応を三
次元で引き起こすことができる。より具体的には、光造
形法(stereo lithography)および高速原子衝撃法(fa
st atom bombardment)は、物質堆積の代表的な方法で
ある。イオンビームミクロ機械加工は物質除去の方法で
ある。ツー・フォトン・ポリマリゼーション(two phot
on polymerization)は三次元の枠組で物質を反応させ
る方法である。
射出成形型インサートを製造する方法に関する本発明の
いくつかの実施の形態および変更形態を説明したが、本
発明の開示および記載は当業者に多くの代替デザインを
示唆することは明らかである。
ある。 (1)前記射出成形型インサートがコンタクトレンズの
キャスティングに使用されるレンズ型を製造するために
使用される、請求項1に記載の射出成形型インサート。 (2)前記型インサート基材部品が銅、錫、アルミニウ
ム、鉄、ニッケルおよび亜鉛から選択される少なくとも
一つの金属を主成分とする合金から形成される、請求項
1に記載の射出成形型インサート。 (3)前記電気鋳造された型インサート部品は、ニッケ
ル合金から形成される、請求項1に記載の射出成形型イ
ンサート。 (4)前記電気鋳造された型インサート部品は0.2m
mと1.5mmの間の厚さを持つ、請求項1に記載の射
出成形型インサート。 (5)前記接着剤がエポキシ接着剤である、請求項1に
記載の射出成形型インサート。
に使用されるレンズ型を製造するために前記射出成形型
インサートを使用することを備える、請求項2に記載の
方法。 (7)銅、錫、アルミニウム、鉄、ニッケルおよび亜鉛
から選択される少なくとも一つの金属を主成分とする合
金から前記型インサート基材部品を形成することを備え
る、請求項2に記載の方法。 (8)前記電気鋳造された型インサート部品をニッケル
合金から形成することを備える、請求項2に記載の方
法。 (9)前記電気鋳造された型インサート部品は0.2m
mと1.5mmの間の厚さを持つ、請求項2に記載の方
法。 (10)前記電気鋳造された型インサート部品を前記型
インサート基材部品にエポキシ接着剤で固着することを
備える、請求項2に記載の方法。
ルに前記電気鋳造された型インサート部品を電気鋳造す
ることを備える、請求項2に記載の方法。 (12)前記マンドレルの前記光学品質の表面はダイア
モンドポイント加工により形成される、実施態様(1
1)に記載の方法。 (13)前記マンドレルが、加工された光学品質の表面
を持つ精確に加工されたピースと基材ピースの、二ピー
スに形成され、前記マンドレルのこれらの二ピースが接
着剤により相互に固着される、実施態様(11)に記載
の方法。 (14)前記マンドレルの前記二ピースがエポキシ接着
剤で固着される、実施態様(13)に記載の方法。
射出成形型インサートの費用を削減し、ほぼ同一である
はずの複製品である射出成形型インサートのバラツキを
減少させることができる。
間にはソフトコンタクトレンズがモールディングされる
容積が画定されている、典型的な従来技術の型アセンブ
リを示す側面図である。
造された前方または後方湾曲型インサートの正面斜視図
である。
心を通る断面図であり、本発明の教示に従って接着剤に
よって、電気鋳造で製造された型インサート部品の型イ
ンサート基材部品への組み付けの詳細を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 射出成形表面を形成する表面を有する電
気鋳造された型インサート部品と、 前記電気鋳造された型インサート部品に固着されて、前
記電気鋳造された型インサート部品を支持する型インサ
ート基材部品と、 前記電気鋳造された型インサート部品を前記型インサー
ト基材部品に固着する接着剤とを備える射出成形型イン
サート。 - 【請求項2】 射出成形表面を形成する表面を有する電
気鋳造された型インサート部品を電気鋳造することと、 前記電気鋳造された型インサート部品に固着されて、前
記電気鋳造された型インサート部品を支持する型インサ
ート基材部品を形成することと、 前記電気鋳造された型インサート部品を前記型インサー
ト基材部品に接着剤で固着することとを備える、射出成
形型インサートを製造する方法。
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US36190402P | 2002-03-04 | 2002-03-04 | |
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