[发明专利]模压透镜的方法和模制透镜的模具组件

说明书

本发明涉及一种模压透镜的方法和装置，特别是一种模压具有光滑边缘并可直接戴在眼睛上的隐形眼镜的方法和装置。

目前一般采用模压法来制作透镜，特别是隐形眼镜，而不采用车削或其它方法。模制的透镜较好的原因有以下几个，例如可以以高度的重复性制作某种透镜，即制作大量的具有相同形状和光学特性的透镜；此外，模制的透镜可任意成形，而仅受模具制作方面的限制。

一般地，模制透镜的制作过程是：将可固化的液体如聚合单体注入模具腔内，将液体固化为固体，再打开模具腔取出透镜。还可采用水合等其他步骤。在各种情况下，当透镜材料从液体或半液体状态转变到固体时，材料会产生收缩，例如，若透镜材料是羟乙基丙烯酸甲酯(HEMA)一类聚合单体，当材料聚合时会产生15％～25％的体积收缩。

应该重视材料收缩并在模压过程中予以调节。如果收缩未被适当调节，固化中的透镜材料就可能从模具表面脱离。这种脱离导致劣质的光学表面，产生不能用的镜片。即便没有产生脱离，内应力也会造成不应有的镜片变形。

由于在固化过程中存在镜片材料收缩的问题，迄今还难以制作出无需附加抛光工序的良好的模制镜片。传统的模压技术，象Larsen在美国专利US4565348中所公开的技术，采用在固化时可弯曲的半模具来调节收缩。由于在固化时模具形状产生不能预料的形变，这种技术的重复性不佳。尤其是在固化时弯曲的半模具限制了透镜的外型，所以决定透镜聚焦能力的半径会无规则地变化，造成难以重复地制作镜片。

隐形眼镜的几何形状使得与收缩有关的问题更加突出。图1是隐形眼镜11的截面图。如图所示，它包括中心光学区12和边缘承载区14。光学区12的直径一般为7～11毫米，而透镜总直径为13～15毫米。如图1所示，在镜片的背面15和前面16镜片都存在不同的半径区。这样，从中心光学区12向外，前表面16首先具有依透镜放大率而定的半径R₁，渐变为透镜承载区14的半径R₂，再渐变为用来过渡到边缘锥形的半径R₃。在背面15，中心区12具有也依透镜放大率而定的半径R₄，渐变为透镜承载区14的半径R₅。

采用这种结构，镜片11在边缘承载区14的材料体积远大于中心光学区12的体积。就是说，无论光学区12具有正的还是负的放大率，由于承载区14以较大直径环绕中心区12，则有较多的材料位于承载区。这样，在透镜边缘区比中心区存在更多的需调节的收缩，使得透镜材料不均匀地收缩。

上述Larsen美国专利4565348所公开的这类模压技术未能有效地补偿这种不均匀收缩。可弯曲的模具在其模具腔的中部产生最大原补偿，在边缘不产生补偿。而如上所述在模具边缘可产生最大的收缩。

有人曾考虑通过在模具腔周围设置一个聚合单体的储料室来调节收缩。见美国专利US4113224和US4197266。原则上，在聚合过程中收缩的单体会从储料室中吸入一些单体。但实际上这种结构并不令人满意。同时难以模压出光滑的透镜边缘，那么这种透镜就必须进行随后的机械加工和车削加工。此外，由于大多数收缩发生在透镜材料变成胶状以后，采用储料室的方法效果有限。

根据本发明，通过一种模具组件及其使用方法，可以消除已有技术中存在的缺陷。该组件包括第一和第二模构件，它们分别具有第一和第二模腔表面，第一模腔表面以一个环形轮缘为界，第二膜腔表面以一个可变形的啮合表面为界，该啮合表面置于该轮缘相应的直径外，该组件还包括一个使第一和第二模构件共心的中心定位装置。模腔的结构可包括一个中心光学区和一个其体积远大于中心区的边缘承载区。啮合表面为环形，该啮合表面与第二模腔表面反向成一角度。这里所指“反向成一角度”系指啮合表面从第二模腔表面转向第一模腔表面向外成一角度。该圆环可为平面的，或可为孤形的，象一个圆凸构件。

第一和第二模构件可由不同的材料构成，它们对固化的透镜材料具有不同的亲合力。这样做的好处是模制的镜片可在模件分离后留在一个模构件中。模构件材料的选择对固化镜片的表面特性也有影响。

另外，本发明提供了一种背面模具及其使用方法，该模具最好具有一个大致为球状的模腔表面，在其边缘具有一个反向成一角度的可变形啮合表面，它适合于与正面模具上限定镜片边缘的轮缘相啮合。背面模具上啮合  表面的形状可为环形，它与模腔表面反向成一角度。该环可是弧形，象一个圆凸构件，背面模具可带有从啮合表面垂下的中心定位装置，以使其与正面模具对准，它还带有一个承载表面以承受镜片材料固化过程中的夹持压力。