[发明专利]纯模制的光学物品和制造该物品的方法

说明书

背景

发明的领域

本发明一般涉及光学应用中使用的注模物品。这些物品可包括光学镜片和光碟。更具体地，本发明涉及用于生产纯模制的光学物品的方法和装置，这些纯模制的光学物品被形成以通过注模物品的差温冷却减小和/或消除沿着其外围边缘的光学畸变。

相关技术的描述

用于光学应用中的注模物品必须形成为具有精确轮廓、光学光滑的外表面的无气泡体。通常，这些物品是由合成树脂制成的，并且被模制为期望的最终形状。因此，例如用于数据存储的光碟和包括眼科镜片的眼镜镜片等物品可被快速、廉价地制成，并且提供各种期望的物理特征。

注模工艺具有如下基本步骤：塑化、注射、冷淬(chill)和脱模。这些步骤彼此不同并且必须正确地执行每个步骤以确保利用注模工艺生产了尺寸精确且光学上可接受的物品。

在塑化步骤期间，例如聚合物等的材料被加热直到材料被熔化为止。塑化步骤将材料从在室温时形成的一般硬的、通常颗粒状的转化为具有对于在材料的正确熔化温度时在注模工艺中使用是必要的浓度的液体。然后，塑化材料被注入模具中直到它完全填充模腔为止。

在模腔被完全填充以后，材料被允许冷却。在通常被称作冷淬的步骤中，热量从塑化材料处被移除以将它从液体稠度转化回其原始的固体、坚硬状态。当材料冷却时，它也收缩。

最后，当材料被固化以后，模制零件然后可从模腔中脱模。因此，模腔被打开，冷却的模制零件从模腔中被释放或排出。

当创建注模的眼镜镜片时，制造商通常使用具有模腔的模具，其被配置为生产具有比生产期望尺寸的镜片所需的尺寸更大尺寸的模制零件。通常被称作镜片毛坯的模制零件通常限定了远大于最终的切割镜片的周边的周边。一旦制备了镜片毛坯，则由此切割镜片。因为注模镜片毛坯可被形成以限定各种期望的几何结构，并且镜片可利用一种方式从毛坯处切割以继承毛坯的期望的几何形状，因此该方法是有用的。例如，镜片毛坯可被形成为平面镜片毛坯，或者它可限定简单的或复杂的弧形轮廓，例如圆柱体或球体表面的一部分的弧形轮廓。2001年1月2日授权的题为“Decentered Noncorrective Lens For Eyewear(用于眼镜的偏轴非矫正镜片)”的第6,168,271号美国专利中说明了这些原理。

在制备了镜片毛坯以后，将其切割以限定期望的、最终形状的镜片。在制备最终镜片时该步骤包括考虑光轴相对于最终镜片的方向、镜片将被接收的轨道的形状和方向以及最终精确地切割镜片毛坯以生产具有期望的光学质量和形状的最终镜片。此后，镜片毛坯的剩余材料通常被丢弃。因此，通过模制工艺生产的毛坯上的边缘瑕疵未转移到成品镜片上。

一旦从毛坯切割了最终镜片，那么可使最终镜片的边缘变得光滑或将其磨光以准备安装在眼镜架上。例如，当与仅包围镜片的一部分的眼镜架一起使用时，镜片的暴露的周边应该是平滑的以在美观和物理上是可接受的。然而，当与包围镜片的整个外围的眼镜架一起使用时，镜片的边缘可能不需要被磨光或变得平滑。因此，根据该应用和最终镜片将被配对的眼镜架，在从镜片毛坯切割最终镜片以后，可能需要额外的精整加工操作。

发明内容

根据本文公开的实施方式中的至少一个实施方式，认识到使用镜片毛坯来形成最终镜片产品导致有价值的镜片材料的浪费，其经常需要精整加工操作以产生有用的最终产品，而且是耗时且效率低的过程。因此，根据本文公开的实施方式中的至少一个实施方式，认识到在本领域中需要提供一种改进的注模工艺和装置，借此可将模制物品模制成净形或最终形状，从而消除切割或精整加工步骤。更具体地，在本领域中需要这样一种改进的注模工艺和装置，其所生产的纯模制物品的外围边缘不会变厚或者不具有可从传统模制工艺中的镜片和毛坯中看到的边缘波。

在通过传统注模工艺形成的整个模制物品中看似不容易获得恒定的厚度或均匀的表面曲率。这一挑战至少是由于在冷却过程中熔化的树脂的不均匀的结晶经常导致物品的局部体积变化、分子徙动、以及收缩或变薄而出现的。在典型的模制条件下，在整个模制物品中通常存在结晶度的显著变化。至少由于这一原因，才需要镜片毛坯来生产沿着其外围或周边不具有光学畸变的最终镜片。进一步，至少由于这一原因，用于数据存储的光碟迄今不能沿着其外围来存储额外的数据。