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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren des Färbens von
Kunststofflinsen, und insbesondere von Brillengläsern, sowie auf ein in dem
Färbeverfahren
verwendetes Färbesystem.
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Bis
jetzt ist ein Farbeintauchverfahren in vielen Fällen zum Färben von Kunststofflinsen für Brillen benutzt
worden. Bei diesem Verfahren wird eine Farbstofflösung dargestellt
durch Mischen dispergierbarer Farbstoffe von drei Primärfarben,
d.h. rot, blau und gelb, und dispergierender Mischung in Wasser.
Die so dargestellte Farbstofflösung
wird auf ungefähr
90°C erwärmt. Eine
Kunststofflinse wird in die erwärmte
Farbstofflösung
eingetaucht, so daß die Linse
gefärbt
wird.
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Als
eine Alternative zu dem obigen Farbeintauchverfahren ist ein Dampfabscheidungsfärbverfahren
vorgeschlagen worden. Dieses Dampfabscheidungsfärbverfahren wird durch Erwärmen eines sublimierbaren
Farbstoffes zum Sublimieren ausgeführt, wodurch eine Kunststofflinse
gefärbt
wird, die erwärmt
wird.
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Bei
dem obigen Dampfabscheidungsfärbverfahren
wird das Färben
der Linsen durch das Erwärmen
des sublimierbaren Farbstoffes beeinträchtigt. Als Resultat tritt
ein Problem wie die Entsorgung von Abfallösung nach dem Färben nicht
auf. Solch ein Verfahren weist jedoch die Nachteile auf, daß es schwierig
ist, Farbstoffe mit einer festen Menge zum Anhaften einer Linsenoberfläche abzuscheiden, Farbstoffe
in gewünschter
Dichte darzustellen und Linsen mit einer tiefen Farbe zu färben. Die
Farbschattierung oder der Farbton eines zu benutzenden Farbstoffes
wird praktisch künstlich
vorbereitet. Als Resultat neigt der vorbereitete Farbstoff dazu,
ungleichmäßig in der
Farbe zu sein, was ein großes Problem
bei der Qualitätskontrolle
verursacht.
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Das
oben erwähnte
herkömmliche
Farbeintauchverfahren weist auch Nachteile auf, daß die Wechselwirkung
und die Kondensation der dispergierbaren Farbstoffe Variationen
und Ungleichmäßigkeit
der Farbschattierung oder des Farbtones verursacht. Dieses macht
es unmöglich,
stabil gleichförmig
gefärbte
Objekte vorzusehen. Zusätzlich
muß die
Farbstofflösung
nach der Benutzung entsorgt werden, was ein Problem der Entsorgung
der Abfallösung
verursacht und die effektive Benutzung von Farbstoffen verhindert.
Bei dem Farbeintauchverfahren wird weiter, da die Farbstofflösung erwärmt wird, die
Färbetätigkeit
bei hoher Temperatur und in einer feuchten Umgebung durchgeführt, bei
der fauler Geruch vorhanden ist, der von dem Farbstoff herrührt. Die
Benutzung des Farbeintauchverfahrens verursacht somit eine verschlechterte
Arbeitsumgebung.
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Aus
der JP0-277 814A kann ein Färbeverfahren
des Färbens
einer Kunststofflinse entnommen werden. Eine Lösung wird durch Auflösen eines
sublimierbaren Farbstoffes in einem Lösungsmittel hergestellt. Die
Lösung
wird so gesteuert, daß sie
eine gewünschte
Farbe und Dichte aufweist. Die Lösung wird
auf die gesamte Oberfläche
eines Papierplatte oder Pastenplatte durch ein Rollbeschichtungsverfahren
aufgebracht. Eine nicht erforderliche Fläche der mit der Färbelösung beschichteten
Papierplatte wird einem weißen
Papier abgedeckt. Die Papierplatte wird in einer Vakuumtrocknungsvorrichtung
ohne Kontakt mit einem Heizer erwärmt (100°C–160°C). Somit sublimiert der Farbstoff
zum Färben
der Kunststofflinse, die von der Papierplatte beabstandet angeordnet
ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die anfänglich erörterten Probleme zu überwinden und
ein reproduzierbares Färbeverfahren
vorzusehen, das die Vorbereitung von Farbstoffen in gewünschter
Dichte erleichtern kann und auch Kunststofflinsen färben kann
mit einer stabilen Farbschattierung und Farbton, und Verbessern
der Arbeitsumgebung davon.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Färbeverfahren
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In
der vorliegenden Erfindung wird ein Druckbasiskörper, der eine mit den Farbstoffen
gebildeten Druckfläche
aufweist, die auf einfache Weise in einem gewünschten Dichtegradienten hergestellt
werden kann, zum Färben
von Kunststofflinsen verwendet, so daß die Kunststofflinsen in einem
gewünschten
Dichtegradienten und einer stabilen Farbschattierung gefärbt werden
können.
Da der Färbebetrieb
in einer trockenen Umgebung ausgeführt wird kann die Färbearbeitsumgebung
im Vergleich mit der Umgebung von herkömmlich verwendeten Färbeverfahren ebenfalls
verbessert werden.
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Die
begleitenden Zeichnungen, die in diese Beschreibung eingefügt sind
und einen Teil davon bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar und
dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Aufgaben, Vorteile
und Prinzipien der Erfindung.
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In
den Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Druckbasiskörpers, der aus einem weißen Blatt
Papier und zwei gefärbten
Gebieten aufgebaut ist, die darauf gedruckt sind, das in einer ersten
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt wird, wobei ein Dichtegradient durch eine schraffierte
Fläche
wiedergegeben wird;
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2 ist
eine schematische innere Ansicht einer Vakuumdampfabscheidungsübertragungsvorrichtung,
die in der ersten Ausführungsform
der Erfindung zu benutzen ist;
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3A und 3B sind
Schnittansichten eines Teiles einer Linsentragplatte mit einem (linken) Loch,
das in der obigen Ausführungsform
benutzt wird;
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4A ist
eine Querschnittsansicht einer Färbeeinspannvorrichtung,
die in einer zweiten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt wird;
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4B ist
eine schematische Ansicht eines Druckbasiskörpers, der in der zweiten Ausführungsform
benutzt wird, wobei die schraffierte Fläche den Dichtegradienten wiedergibt;
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5 ist
ein Flußdiagramm
eines Färbeverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist
eine schematische Aufbauansicht verschiedener Schritte zum Färben von
Kunststofflinsen in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7A bis 7D sind
schematische Ansichten von Druckbasiskörpern, die in Beispiel 5 erzeugt
sind und bei denen 7A und 7C die vorliegende
Erfindung darstellen; und
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8 ist
ein Diagramm, das die Durchlässigkeit
von Linsen zeigt, die unter Benutzung der in 7A bis 7D gezeigten
Druckbasiskörper
gefärbt
sind.
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Eine
detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen des Färbeverfahrens,
das die vorliegende Erfindung darstellt, wird nun unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen gegeben. In den folgenden Ausführungsformen
wird die vorliegende Erfindung auf Kunststoffbrillengläser angewendet.
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In
einer ersten Ausführungsform
wird die Erzeugung des Druckbasiskörpers, der zum Färben von
Kunststofflinsen zu benutzen ist, zuerst erläutert, und dann wird das Färben der
Kunststofflinsen beschrieben. 5 zeigt
ein Flußdiagramm
des Färbeverfahrens
in der ersten Ausführungsform. 6 ist eine
schematische Ansicht des Färbesystems,
das eine Färbevorrichtung
(Einspannvorrichtung) und andere zum Ausführen des in 5 gezeigten
Färbeverfahrens
enthält.
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(1) Erzeugung des Druckbasiskörpers
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Ein
in 1 gezeigter Druckbasiskörper 3 wird auf die
folgende Weise hergestellt.
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Als
ein färbender
Tintenfarbstoff (sublimierbarer Farbstoff) werden vier Farben von
dispergierbaren Farbstofftintenfarbstoffen (von Upepo Co. Ltd. hergestellt)
auf Wasserbasis, d.h. roter, blauer, gelber und schwarzer Tintenfarbstoff
benutzt. Der Tintenfarbstoff wird durch Lösen oder Feinkorndispergieren
eines sublimierbaren Farbstoffes in einem Lösungsmittel dargestellt. Jene
Tintenfarbstoffe werden in entsprechende Tintenfarbstoffpatronen
eingefüllt und
in einen Tintenstrahldrucker 5 angebracht, der z.B. durch
MIJ Co. Ltd. hergestellt ist.
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Darauffolgend
zum Ausgeben eines Druckes in gewünschter Farbe und Dichtegradienten
auf dem Tintenstrahldrucker wird ein kommerziell erhältlicher Personal
Computer (im folgenden als „PC" bezeichnet) zum
Erzeugen der Farbschattierung und der Dichtegradienten der Tintenfarbstoffe
(S1) benutzt. Diese Erzeugung der Farbschattierung wird durch eine
Zeichnungssoft ware oder eine Computerfarbanpassung (CCM) in dem
PC gehandhabt. Folglich können
Daten über
eine gewünschte
Farbe, sobald sie erzeugt sind, in dem PC gespeichert werden, und Drucke
in einem identischen Farbton und Dichtegradienten können mehrere
Male ausgegeben werden, falls nötig.
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Für einen
Basiskörper,
auf dem Schichten des sublimierbaren Farbstoffes darauf gebildet
sind, wird ein weißes
Papier 1 eine A4-Größe (hochwertiges
PPC-Papier) benutzt, das kommerziell verfügbar ist. Dieses weiße Papier 1 wird
in den Drucker gesetzt und dem Drucken unter Benutzung des Farbstoffes
in der Farbschattierung und dem Dichtegradienten ausgesetzt, die
durch den Betrieb des PC vorbestimmt sind (S2). Auf dem Papier 1 werden
kreisförmige
gefärbte
Schichten 2 gebildet, wie in 1 gezeigt
ist. Ein Druckbasiskörper 3 ist
somit vervollständigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
werden zwei gefärbte
Gebiete 2 in Paaren auf dem weißen Papier 1 gebildet.
Dieses ist so, da die Bildung in Paaren bequemer zum Färben eines
Paares von Brillengläsern
ist, d.h. für
ein rechtes und ein linkes Glas.
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Der
Durchmesser der gefärbten
Schicht 2 ist vorzugsweise etwas größer als der der zu färbenden Linse,
da, wenn der Durchmesser der gefärbten Schicht 2 kleiner
als der Linsendurchmesser ist, der Farbstoff nicht vollständig über die
gesamte Farboberfläche
der Linse verteilt sein mag.
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(2) Färben von Kunststofflinsen
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Mit
dem wie oben erzeugten Basiskörper 3 wird
das Färben
der Kunststofflinsen wie folgt bewirkt, indem eine in 2 gezeigte
Vakuum-Dampfabscheidungs-Übertragungsvorrichtung
benutzt wird, wobei 2 eine schematische innere Ansicht der
Vorrichtung ist, wie sie von ihrer Vorderseite gesehen wird.
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Die
Vakuum-Dampfabscheidungs-Übertragungsvorrichtung 10 ist
an ihrem vorderen oberen Abschnitt mit einer nicht gezeigten Öffnung versehen,
durch die der Druckbasiskörper 2 und
Kunststofflinsen 14 in die Vorrichtung 10 eingeführt oder daraus
entfernt werden. Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Tragwelle,
die zum Bewegen einer Tragplatte 12 zum Halten darauf der
Linsen 14 in einer vertikalen Richtung und in einer horizontalen
Richtung zwischen der Öffnungs-
und Färbeposition
dient. Die Bewegung der Tragplatte 12 durch die Tragwelle 11 ermöglicht das
Anbringen oder Abnehmen der Linsen 14 auf oder von der
Tragplatte 12 durch die Öffnung. Die Tragplatte 12 weist
zwei kreisförmige
Löcher 12a auf,
die symmetrisch in Bezug auf die Tragwelle 11 vorgesehen
sind, d.h. an einer rechten und linken Seite davon in 2.
Das kreisförmige
Loch 12a ist so ausgelegt, daß es einen größeren Durchmesser
als den der Linse aufweist, die darauf anzubringen ist. Auf der
Unterseite der Tragplatte 12 werden der Druckbasiskörper 3 (der
aus dem weißen
Papier 1 mit den darauf gedruckten gefärbten Schichten 2 aufgebaut
ist) so angebracht, daß die
gefärbten Schichten 2 auf
der Oberseite des Körpers 3 positioniert
sind und koaxial mit den entsprechenden Löchern 12a ausgerichtet
sind, so daß dem
Farbstoff der gefärbten
Schichten ermöglicht
wird, zu der Linse durch das Loch 12a zu sublimieren.
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3A ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teiles der Tragplatte 12 mit dem Loch 12a (ein
linkes) in der ersten Ausführungsform.
Ein zylindrischer Linsenhalter 13 ist mit der Tragplatte 12 so
verbunden, daß der
Halter 13 mit dem Loch 12a ausgerichtet ist. Dieser
Linsenhalter 3 ist, wie in 3A gezeigt
ist, mit einer Linsenhalterrille 13a versehen, die in einer Form
gebildet ist, so daß sie
die Linse 14 so halten kann, daß das Herunterfallen davon
verhindert wird. Wenn die Kante der Linse 14 in die Linsenhalterrille 13a des
Halters 13 gesetzt ist, der mit der Tragplatte 12 verbunden
ist, kann die Linse 14 über
dem Loch 12a gehalten werden.
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Bei
der ersten Ausführungsform
kann anstelle des Linsenhalters 13 ein anderer Linsenhalter 13' mit einer unterschiedlichen
Höhe, der
in 3B gezeigt ist, geeignet benutzt werden, wodurch
ein Abstand von dem Druckbasiskörper 3 zu
der Linse 14 geändert
wird, so daß die
Farbstoffdichte eingestellt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind
sechs Linsenhalter 13 verschiedener Höhe so vorbereitet, daß die Höhe in einem
Bereich von 5–30 mm
(in 5 mm Schritten) eingestellt werden kann. Selbst wenn der identische
Druckbasiskörper 3 benutzt
wird, wird, wenn die Höhe
des Linsenhalters 13 höher
wird, der Betrag des sublimierten Farbstoffes, der die Linse 14 erreicht,
kleiner. Folglich kann, indem der höhere Linsenhalter 13 ausgewählt wird,
die Linse 14 in einer leichteren (d.h. niedrigeren) Farbdichte
gefärbt
werden.
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Das
Material der Kunststofflinse 14 ist aus Polycarbonatharz
(z.B. Diethylenglycolbis-Allyl Carbonatpolymer (CR-39)), Polyurethanharz,
Allylharz (z.B. Allyldiglycol Carbonat und seine Copolymere und
Diallylphtalat und seine Copolymere), Fumarsäureharz (z.B. Benzylfumaratcopolymer),
Styrenharz, Polymethylacrylatharz, Fibridharz (z.B. Cellulosepropionat)
und so weiter.
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In
der Vorrichtung 10 ist ein Heizer 15 unter der
Linsentragplatte 12 vorgesehen und dient zum Sublimieren
des Farbstoffes der Schichten 2, die auf das weiße Papier 2 gedruckt
sind. Dieser Heizer 15 kann auf eine gewünschte Temperatur
gesetzt werden. Das Material des Heizers 15 ist Aluminium,
das hoch in der thermischen Leitfähigkeit ist. Durch Zuführen von
Strom durch einen Nichromedraht, nicht gezeigt, der durch die Innenseite
des Heizers 15 geht, wird die Oberflächentemperatur des Heizers 15 erhöht. Diese
Oberflächentemperatur wird
durch einen Temperatursensor 16 so nachgewiesen, ob oder nicht
die Temperatur einen voreingestellten Wert erreicht.
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Eine
Rotationsvakuumpumpe 17 ist mit der Vorrichtung 10 verbunden
und zum Absenken des Druckes in der Vorrichtung 10 für eine Färbetätigkeit benutzt.
Ein Bezugszeichen 18 bezeichnet ein Leckventil, das in
der Vorrichtung 10 vorgesehen ist. Dieses Ventil 18 wird
nach der Färbetätigkeit
geöffnet, um
Luft in die Vorrichtung 10 einzuführen, die unter Vakuum gehalten
wird, wodurch zu einem Atmosphärendruck
zurückgekehrt
wird.
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Die
Vakuum-Dampfabscheidungs-Übertragungsvorrichtung 10,
die wie oben aufgebaut ist, wird auf die folgende Weise zum Färben der
Kunststofflinse 14 betrieben.
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Zuerst
wird die Tragwelle 11 zum Bewegen der Tragplatte 12 nach
oben und horizontal zu der an der Vorderseite der Vorrichtung 10 gebildeten Öffnung betätigt. Dann
wird der in dem oben erwähnten Prozeß (1) erzeugte
Druckbasiskörper 3 in
die Vorrichtung 10 eingeführt und, indem seine Druckoberfläche (mit
den gefärbten
Schichten 2) nach oben gesetzt an der Unterseite der Tragplatte 12 mit
einem Klebeband und ähnlichem
so angebracht, daß die gefärbten Schichten 2 mit
den zwei Löchern 12a der Tragplatte 12 ausgerichtet
sind. Nach dem Anbringen des Basiskörpers 3 an der Tragplatte 12 werden
die Linsenhalter 13 auf die Oberseite der Tragplatte 12 gepaßt.
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Darauffolgend
werden die Kunststofflinsen 14 mit der konkaven Oberflächenseite
nach unten in die Linsenhalter 13 gesetzt. Der Heizer 15 wird
dann auf eine gewünschte
Heiztemperatur erwärmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die Heiztemperatur des Heizers 15 in einen Bereich
von 100–200°C voreingestellt.
Wenn die Heiztemperatur niedriger als 100°C ist, sublimiert der auf den
Druckbasiskörper 3 gedruckte
Farbstoff nicht leicht. Wenn sie höher als 200°C ist, gibt es dagegen Möglichkeiten
des Verschlechterns der Qualität
des Farbstoffes oder der Verformung der Linse. Folglich ist die
Heiztemperatur des Heizers 15 bevorzugt in einen Bereich
von 100–200°C gesetzt
und bevorzugter ist sie auf eine so hohe Temperatur wie möglich innerhalb des
Bereiches gemäß dem Material
der Kunststofflinsen 14 gesetzt.
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Der
Grund, die Heiztemperatur so hoch wie möglich zur Sublimation zu setzen
ist der, daß die
höhere
Temperatur die Verringerung der Heizzeit ermöglicht, die zum Sublimieren
eines Farbstoffes in der gewünschten
Farbschattierung und Dichte und die Erhöhung der Produktivität in Verknüpfung damit notwendig
ist.
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Als
nächstes
wird die Öffnung
der Vorrichtung 10 geschlossen, und die Rotationsvakuumpumpe 17 wird
zum Erzeugen eines Vakuums in der Vorrichtung 10 aktiviert,
nämlich
zum Verringern des internen Druckes der Vorrichtung 10 auf
ungefähr
1–50 mmHg.
Es gibt kein Problem, selbst wenn der Druck niedriger als 1 mmHg
gesenkt wird, aber ein Hochleistungssauggebläse wird in solchen Fällen benötigt. Im
Gegensatz dazu ist, wenn der interne Druck der Vorrichtung 10 höher ist,
die für
die Farbstoffsublimation notwendige Temperatur höher. Folglich ist die obere
Grenze des Druckes bevorzugt 50 mmHg. Der bevorzugtere Bereich des
Druckes ist 10–30 mmHg.
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Wenn
der Sensor 16 nachweist, daß der Heizer 15 auf
die vorbestimmte Temperatur erwärmt worden
ist, wird die Tragwelle 11 zum Bewegen der Tragplatte 12 nach
unten, bis die Tragplatte 12 in Kontakt mit dem Heizer 15 durch
den Basiskörper 3 kommt,
betätigt
(S3).
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Mit
der Tragplatte 12, die in Kontakt durch den Basiskörper 3 mit
dem Heizer 15 gehalten wird, wird der Basiskörper 3,
der an der Unterseite der Tragplatte 12 angebracht ist,
durch den Heizer 15 während
der vorbestimmten Dauer, z.B. 1–20
min. von dem Kontakt erwärmt
(S4). Die Sublimation des auf den Basiskörper 3 angebrachten
Farbstoffes startet praktisch unmittelbar mit dem Kontakt mit dem Heizer 15.
Wenn die Heizdauer geringer als 1 min. ist, wird der Farbstoff nicht
ausreichend zum Färben der
Kunststofflinse 14 in einer vorbestimmten Farbdichte sublimiert.
Wenn die Heizdauer 20 min. überschreitet,
könnte
die Kunststofflinse 14 durch das Erwärmen beeinflußt werden.
Folglich ist die Heizdauer bevorzugt in einem Bereich von 1 bis
20 min. und bevorzugter 3 bis 10 min.
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Nach
Fertigstellen des Heizens wird das Leckventil 18 geöffnet, um
den Druck der Vorrichtung 10 auf normal zurückzubringen.
Die Tragwelle 11 wird zum Bewegen der Tragplatte 12 nach
oben zu der Öffnung
der Vorrichtung 10 betätigt,
die Kunststofflinse 14 wird durch die Öffnung herausgenommen. Der
sublimierte Farbstoff ist auf der Kunststofflinse abgeschieden,
aber er neigt dazu abzugehen, wenn er so belassen ist, wie er ist.
Um dieses zu vermeiden, wird die Kunststofflinse 14 weiter
in einem Ofen 35, wie in 6 gezeigt
ist, unter normalem Druck zum Fixieren des abgeschiedenen Farbstoffes auf
der Linse 14 erwärmt
(S5). Genauer, dieser Prozeß wird
in Schritten durchgeführt
des zuerst Erhöhens
der Temperatur des Ofens auf eine voreingestellte Temperatur, die
so hoch wie möglich
unterhalb der Linsenwiderstandstemperatur ist, Erwärmens der Linse 14 in
dem Ofen 35 während
einer vorbestimmten Dauer, und dann Herausnehmens der Linse 14 aus
dem Ofen 35. Diese Erwärmungstemperatur
bei der vorliegenden Ausführungsform
ist in einem Bereich von 50°C
bis 150°C,
und die Erwärmungsdauer ist
in einem Bereich von 30 bis 60 min.
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Bei
der ersten Ausführungsform
wird die Kunststofflinse 14 von unten mit dem sublimierten Farbstoff
gefärbt,
der von unten erwärmt
wird, in der Vakuum-Dampfabscheidungs-Übertra gungsvorrichtung 10.
Alternativ kann die Linse 14 mit der konkaven Oberflächenseite
nach oben angeordnet werden, so daß die konkave Oberfläche von
oben mit dem sublimierten Farbstoff gefärbt wird.
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Dieses
Verfahren des Färbens
der Linse von oben wird unten in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert,
indem auf 4A Bezug genommen wird. 4A ist
eine schematische vordere Schnittansicht einer Färbespannvorrichtung, die in
der zweiten Ausführungsform
benutzt wird. Gleiche Elemente entsprechend jenen in der ersten
Ausführungsform
sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Bezugszeichen 20 bezeichnet
einen zylindrischen Tragständer,
auf dem ein Linsenhalter 13 mit einer Linsenhalterrille 13a angebracht
ist. Wie in 4A gezeigt ist, hält der Halter 13 eine
Kunststofflinse 14, die mit der konvexen Oberflächenseite
nach unten angeordnet ist, in dem die Kante der Linse 14 in
die Linsenhalterrille 13a eingepaßt ist. Die Linse 14 wird
somit oberhalb des Tragständers 20 getragen.
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Ein
Druckbasiskörper 33,
der aus einem weißen
Papier 31 mit einer darauf gedruckten gefärbten Schicht 32 aufgebaut
ist, wird leicht durch die Benutzung eines PC und eines Druckers
auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform erzeugt. 4B ist
eine Draufsicht des Druckbasiskörpers 33.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen zylindrischen Tragständer zum
Tragen eines Druckbasiskörpers 33,
und 22 bezeichnet einen Basiskörperhalter zum sicheren Halten
des Druckbasiskörpers 33,
der auf die Oberseite des Tragständers 21 gesetzt
ist, wodurch die Verschiebung des Basiskörpers 33 verändert wird.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Basiskörper 33 so
angeordnet, daß die
Oberfläche,
auf die die gefärbte
Schicht 32 gedruckt ist, auf der Unterseite ist, so daß dem Farbstoff der
Schicht 32 ermöglicht
wird, nach unten zu sublimieren. Die Kunststofflinse 14 ist
so angeordnet, daß ihre
konkave Oberflächenseite
nicht in Kontakt mit der Linsenhalterrille 13a steht. Folglich
kann die gesamte konkave Oberfläche
der Linse 14 gefärbt
werden.
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Bezugszeichen 23 bezeichnet
eine Halogenlampe, die in einer Vakuumabscheidungsvorrichtung, nicht
gezeigt, vorgesehen ist und den Basiskörper 33 von oberhalb
erwärmt
zum Sublimieren des Farbstoffes der gefärbten Schicht 32,
die auf dem Basiskörper 33 gebildet
ist.
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Darauffolgend
wird mit der wie oben aufgebauten Farbeinspannvorrichtung der folgende
Betrieb ausgeführt
zum Sublimieren des Farbstoffes von dem Druckbasiskörper 33 in
einem Vakuumzustand ähnlich
zu der ersten Ausführungsform,
wodurch die Kunststofflinse 14 gefärbt wird.
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Zuerst
wird der Ständer 20 in
die nicht gezeigte Vakuumabscheidungsvorrichtung gesetzt, und der
Linsenhalter 13 wird auf dem Ständer 20 angebracht.
Die Kunststofflinse 14 wird mit der konkaven Oberflächenseite
nach unten in die Linsenhalterrille 13a des Linsenhalters 13 gesetzt.
Danach wird der zylindrische Tragständer 21 so vorgesehen,
daß der Linsentragständer 20 eingeschlossen
ist. Der Basiskörper 33 wird
auf den Tragständer 21 gesetzt,
wie in 4A gezeigt ist. Der Basiskörperhalter 22 wird
auf die Unterseite des Tragständers 21 so
gepaßt,
daß sicher
der Tragkörper 33 auf
dem Tragständer 21 gehalten
wird, wodurch Verschiebung des Körpers 33 verhindert
wird.
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Nach
dem Setzen der Kunststofflinse 14 und des Druckbasiskörpers 33 in
die Färbespannvorrichtung
auf die obige Weise wird eine Rotationsvakuumpumpe auf die gleiche
Weise wie bei der ersten Ausführungsform
zum Verringern des Druckes der Vakuum abscheidungsvorrichtung auf
einen vorbestimmten Druck in einem Bereich von ungefähr 1–50 mmHg,
bevorzugt 10–30
mmHg benutzt.
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Nach
dem Nachweis des vorbestimmten Vakuumdruckes der Vakuumabscheidungsvorrichtung wird
die Halogenlampe 23 eingeschaltet zum Erwärmen des
Druckbasiskörpers 33,
bis die Oberflächentemperatur
des Basiskörpers 33 eine
vorbestimmte Temperatur in einem Bereich von 100 bis 220°C erreicht.
Wenn die Oberflächentemperatur
die vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die Halogenlampe 23 ausgeschaltet
zum Beenden des Erwärmens.
Es sei angemerkt, daß das
Ausschalten der Halogenlampe 23 zu dieser Zeit stattfindet,
da allgemein die Wärme
einer Halogenlampe wirksam durch Strahlung zu einem Element geht,
das erwärmt
wird, d.h. der Druckbasiskörper 33 in
dieser Ausführungsform, und
daher sublimiert der Farbstoff simultan, wenn die Oberflächentemperatur
des Basiskörpers 33 die
vorbestimmte Temperatur erreicht.
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Nach
Beenden des Erwärmens
des Basiskörpers 33 kehrt
der interne Druck der Vakuumabscheidungsvorrichtung zu normal zurück, und
die Kunststofflinse 14 wird aus der Abscheidungsvorrichtung
herausgenommen. Danach wird die Linse 14 während der
Erwärmungszeit,
d.h. 30–60
min. und der Erwärmungstemperatur,
d.h. 50–150°C erwärmt, wodurch
das Fixieren des Farbstoffes auf der Kunststofflinse 14 beendet
ist.
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Wie
oben beschrieben wurde kann in der ersten und der zweiten Ausführungsform
das Färben der
Kunststofflinsen in einer trockenen Arbeitsumgebung, nicht in einer
nassen Arbeitsumgebung durchgeführt
werden, die durch das herkömmliche
Farbeintauchverfahren verursacht wird. Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen
kann die Arbeitsumgebung verbessert werden, und die Arbeitsfähigkeit kann
ebenfalls extrem verbessert werden. Zusätzlich wird die Vorbereitung
der Tintenfarbstoffe unter der Digitalsteuerung durch den PC durchgeführt, so
daß der
Farbstoff auf den Druckbasiskörper
in einem immer gesteuerten Betrag gedruckt wird. Folglich kann das
Färbeverfahren
in den Ausführungsformen
Ungleichmäßigkeiten
in der Farbschattierung und dem Dichtegradienten verringern und
den hervorragenden Effekt für
Produktionen vorsehen, die niedrig im Volumen und weit in der Verschiedenheit
sind.
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Da
die Dichte des zu druckenden Farbstoffes auf dem Druckbasiskörper durch
den PC gesteuert wird, kann die Linse in einem gewünschten
Dichtegradienten mit Farbungleichmäßigkeiten und fehlender Farbe
gefärbt
werden.
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Als
nächstes
wird die Beschreibung über
verschiedene Beispiele unter Benutzung des Färbeverfahrens in den ersten
und den zweiten Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung gegeben.
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Beispiel 1 (Bezug, nicht
gemäß der Erfindung)
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In
Beispiel 1 wird die Vakuum-Dampfabscheidungs-Übertragungsvorrichtung 10 in
der ersten Ausführungsform
als Färbespannvorrichtung
benutzt. Eine CR-39 Linse wird als die zu färbende Kunststofflinse 14 benutzt.
Für einen
sublimierbaren Tintenfarbstoff wird ein dispergierbarer Farbstoff
auf Wasserbasis, der von UPEPO Co. Ltd. hergestellt wird, benutzt.
Durch die Benutzung einer Zeichnungssoftware in dem PC werden die
Farbdaten derart erzeugt, daß die
Farbschattierung des Farbstoffes braune Farbe ist (das Kombinationsverhältnis von rot,
blau und gelb ist gleich 2-1-3), und die Farbdichte beträgt 30% (in
einer Lichtabschirmrate). Danach werden zwei kreisförmige gefärbte Schichten 2 jeweils
mit einem etwas größeren Durchmesser
als der Durchmesser der zu färbenden
Linse auf ein weißes Papier 1 gedruckt
(hochqualitatives PPC-Papier) auf der Grundlage der Farbdaten, die
wie oben erzeugt wurden, wodurch der Druckbasiskörper 3 fertiggestellt
wird.
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Dieser
Druckbasiskörper 3 wird
getrocknet und dann an der Unterseite der Tragplatte 12 in
der Vorrichtung 10 mit einem Klebeband und ähnlichem angebracht.
Die Linsenhalter 13 werden auf der Tragplatte 12 an
entsprechenden Positionen der Löcher 12a angebracht.
Dann werden die Kunststofflinsen 14 (CR-39) eine nach der
anderen in die Linsenhalter 13 so gesetzt, daß die konkave
Oberfläche
der Linse 14 in der Unterseite ist. Der Linsenhalter 13 mit einer
Höhe von
15 mm wird bei dem vorliegenden Beispiel benutzt. Der Heizer 15 wird
eingeschaltet, und seine Temperatur wird durch den Temperatursensor 16 erfaßt. Wenn
der Sensor 16 nachweist, daß die Temperatur des Heizers 15 200°C erreicht, wird
die Rotationsvakuumpumpe 17 aktiviert zum Verringern des
internen Druckes der Vorrichtung 10 auf 10 mmHg. Dann wird
die Tragwelle 11 betätigt zum
Bewegen der Tragplatte 12 nach unten, bis der Druckbasiskörper 3,
der an der Unterseite der Platte 12 angebracht ist, in
Kontakt mit dem Heizer 15 kommt, wodurch Sublimation des
Farbstoffes der gefärbten
Schichten 2 startet. Die Kontaktzeit zwischen dem Basiskörper 3 und
dem Heizer 5, d.h. die Heizzeit, beträgt 5 min.
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Nach
Ablauf der vorbestimmten Zeit (5 min.) wird das Leckventil 18 geöffnet, um
den Druck der Vorrichtung auf einen Normaldruck zurückzubringen. Die
gefärbten
Kunststofflinsen 14 werden aus der Vorrichtung 10 herausgenommen
und dann in den Ofen 35 bei der Heiztemperatur von 135°C und für die Heizzeit
von 30 min. gesetzt, wodurch die Farbe (d.h. der abgeschiedene Farbstoff)
auf den Kunststofflinsen 14 fixiert wird. Nach dieser Fixierung
werden die gefärbten
Linsen 14 visuell geprüft,
ob die Farbstoffarbe mit der gewünschten
Farbe ohne schlechtes Aussehen, Farbunebenheit, fehlende Farbe überein stimmt.
Als Resultat der visuellen Beobachtung gibt es keinen Defekt bezüglich der
obigen Punkte.
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Beispiel 2
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Die
Färbetätigkeit
wird an Farbstoffkunststofflinsen in einem (halben) Dichtegradienten
in den gleichen Färbebedingungen
wie in dem Beispiel 1 durchgeführt.
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Die
Farbdaten werden durch den PC derart erzeugt, daß der Dichtegradient so eingestellt
ist, daß eine
Lichtabschirmrate von 30% an einem Punkt mit 10 mm Abstand von dem
geometrischen Zentrum der Linse erreicht wird. Auf die gleiche Weise
wie in dem Beispiel 1 werden zwei kreisförmige gefärbte Schichten 2 auf
ein weißes
Papier 1 zum Bilden eines Druckbasiskörpers 3 gedruckt.
Mit diesem Basiskörper 3 werden
die Kunststofflinsen 14 gefärbt, so daß sie einen vorbestimmten Dichtegradienten
aufweisen. Die fertigen Kunststofflinsen 14 sind hervorragend
in den gefärbten
Zuständen,
und kein Defekt wird visuell hinsichtlich der Farbgleichheit und
anderer beobachtet.
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Beispiel 3
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Das
gleiche Färben
wie in Beispiel 2 wird ausgeführt
jeweils in einer Färbedichte
in einem Bereich von 10% bis 90% ungleich den 30% zum Vorsehen einer
gesamtgefärbten
Kunststofflinse und anderer gefärbter
mit unterschiedlichen Dichtegradienten. Keine Farbungleichheit und
anderes wurde bei einer visuellen Prüfung gefunden.
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Bespiel 4 (Bezug, nicht
gemäß der Erfindung)
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Die
in 4A gezeigte Färbespannvorrichtung
wird in eine Vakuumabscheidungsvorrichtung in allgemeiner Benutzung
ge setzt. Eine Kunststofflinse 14, die aus dem gleichen
Material wie bei der ersten Ausführungsform
hergestellt ist, wird benutzt. Ein Druckbasiskörper mit einer gleichförmig gefärbten Fläche und
die Kunststofflinse 14 werden an entsprechende Positionen
in der Färbespannvorrichtung
gesetzt. Die Rotationsvakuumpumpe 17 wird zum Verringern
des internen Druckes der Abscheidungsvorrichtung 10 auf
10 mmHg aktiviert. Darauffolgend wird eine Halogenlampe 23 eingeschaltet
zum Erwärmen
des Druckbasiskörpers 33,
bis eine Oberflächentemperatur
von 210°C
erreicht wird. Wenn die Oberflächentemperatur
210°C erreicht,
wird die Halogenlampe sofort abgeschaltet. Der Farbstoff ist zu der
Kunststofflinse sublimiert und darauf abgeschieden. Der Druck der
Vorrichtung wird zu normal zurückgeführt. Die
Kunststofflinse 14, die aus der Vorrichtung herausgenommen
ist, wird in einen Ofen 35 bei 135°C und während ungefähr 30 min. gesetzt zum Fixieren
der Farbe (Farbstoff). Nach dem Fixieren wird eine visuelle Prüfung bezüglich der
Erscheinungsdefekte durchgeführt
wie Farbungleichheit, fehlende Farbe und andere, und ob die gefärbte Farbe
mit einer gewünschten
Farbe übereinstimmt. Nachfolgend
wurde kein Problem in den obigen visuellen Beobachtungspunkten gefunden.
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Beispiel 5
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Durch
Benutzen des Färbesystems
von 2 und Auswählen
eines Gradientenmusters in der Zeichnungssoftware in dem PC wurden
vier Druckbasiskörper 50A–50D erzeugt,
die in 7A-7D gezeigt
sind. 7A und 7C weisen
eine gefärbte
Schicht auf, die gemäß der Erfindung
in einer Gradienten-(Gradation)Dichte auf einem weißen Papier 40 gedruckt
ist. Die Farbe (eine Kombination von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) der gefärbten Schicht 41,
die zu drucken ist, wird in der Zeichnungssoftware in dem PC so
vorbereitet, daß die
Farbindexzahlen von R,G,B gleich 0,255,255 sind.
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Bei
diesem Beispiel wird die Farbkombination auf (R,G,B) = (0,255,255)
bestimmt, aber sie ist nicht darauf begrenzt, und sie kann geeignet
ausgewählt
werden, so daß sie
den Anforderungen oder Wünschen
paßt.
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Der
in 7A gezeigte Druckbasiskörper 50A weist eine
kreisförmig
gefärbte
Schicht 41 auf, die auf ein weißes Papier gedruckt ist, auf
der Grundlage des Gradientenmusters, das in der Zeichnungssoftware
ausgewählt
ist. Dieses ausgewählte
Muster ist von einer sich allmählich ändernden
Gradientendichte insgesamt.
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Der
in 7B gezeigte Druckbasiskörper 50B weist eine
im wesentlichen halbkreisförmige
gefärbte
Schicht 42 auf einem weißen Papier 40 auf, wobei
die gefärbte
Schicht 42 insgesamt konstant in der Dichte ist. Genauer,
die Helligkeit beträgt
255, die Farbschattierung beträgt
180, die Farbsättigung
beträgt
255, wobei jeder von ihnen einer von 256 Schritten einschließlich 0
bis 255 ist.
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Der
in 7C gezeigte Druckbasiskörper 50C weist eine
im wesentlichen halbkreisförmige
gefärbte
Schicht 43 auf einem weißen Papier 40 auf. Die
gefärbte
Schicht 43 ist derart gebildet, daß ungefähr zwei Drittel Schicht 43 (entsprechend
einer gefärbten
Schicht 43a) in konstanter Dichte gefärbt ist (die Helligkeit beträgt 255,
die Farbschattierung beträgt
180, die Farbsättigung
beträgt
255), und das verbleibende eine Drittel (entsprechend einer gefärbten Schicht 43b)
ist in einer sich allmählich ändernden
Gradientendichte gefärbt.
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Der
in 7D gezeigte Druckbasiskörper 50D weist eine
im wesentlichen halbkreisförmige
gefärbte
Schicht 44 auf einem weißen Papier 40 auf. Die
gefärbte
Schicht 44 ist derart gebildet, daß ungefähr zwei Drittel der Schicht 44 (entsprechend
einer gefärbten
Schicht 44a) in einer dunklen Dichte gefärbt ist
(die Helligkeit beträgt
255, die Farbschattierung beträgt
180, die Farbsättigung
beträgt
255), und das verbleibende eine Drittel (entsprechend einer gefärbten Schicht 44b)
ist in einer leichten Dichte gefärbt
(insbesondere ist die Dunkelheit ungefähr die Hälfte im Vergleich mit der gefärbten Schicht 44a).
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Durch
die Benutzung dieser Druckbasiskörper 50A–50D werden
Kunststofflinsen 14 mit der gleichen Färbespannvorrichtung wie in
dem Beispiel 4 gefärbt.
Das Material der Linsen und die Färbebedingungen sind die gleichen
wie bei der ersten Ausführungsform.
Nach dem Färben
werden keinerlei Farbunebenheiten oder andere Defekte bei einer
visuellen Prüfung
des Aussehens der Linsen gefunden.
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Weiterhin
werden die Durchlässigkeit
der Kunststofflinsen 14, die unter Benutzung der Druckbasiskörper 50A–50D gefärbt sind,
gemessen. Diese Messung wird durch Messen der Durchlässigkeit
an mehreren Punkten in 5 mm Schritten auf der Durchmesserlinie der
Linse startend von einem Punkt nahe der äußeren Grenze der Linse (z.B.
ein Punkt in dem dunkelsten gefärbten
Abschnitt in 7A) ausgeführt.
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Die
in diesem Beispiel benutzte Meßvorrichtung
ist MODEL 304, die von ASAHI SPECTRA CO., LTD. hergestellt wird.
Das Meßresultat
ist in 8 gezeigt. Die horizontale Achse des Diagramms
zeigt den Abstand von dem Messungsstartpunkt, und die vertikale
Achse zeigt die an jedem Meßpunkt
gemessene Durchlässigkeit.
Es sei angemerkt, daß,
wenn die Farbdichte der gefärbten
Linse niedriger ist, die Durchlässigkeit
höher ist.
Vier Linien A bis D bezeichnen die Resultate der durch die Benutzung
der entsprechenden Druckbasiskörper 50A–50D gefärbten Linsen.
Auf die obige Weise werden die Kunststofflinsen 14 mit
entsprechenden Dichtemustern durch die Benutzung des entsprechenden
Basiskörpers 50A–50D gefärbt. Wie
in dem Dia gramm gezeigt ist, wird zum Beispiel mit dem Basiskörper 50A die
Linse 14 mit dem Gradientenmuster gefärbt, das einen kleinen Teil
in dunkler Dichte gefärbt
aufweist und einen plötzlichen Übergang
zu heller Dichte vorsieht. Mit den Basiskörpern 50B, 50C werden
die Linsen 14 mit den Gradientenmustern mit einem konstanten
Dichteübergang
gefärbt.
Mit dem Basiskörper 50D wird die
Linse 14 mit dem Gradientenmuster gefärbt, das einen großen Teil
in dunkler Dichte gefärbt
aufweist und einen plötzlichen Übergang
zu heller Dichte vorsieht.
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Obwohl
es sehr schwierig ist, das Färben
mit den feinen Gradientenmustern mit dem herkömmlichen nassen Verfahren durchzuführen, ermöglicht das
Färbeverfahren
in den obigen Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung, Linsen mit feinen Gradientenmustern zu färben.
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Genauer,
eine Linse kann mit einem optionalen Gradientenmuster gefärbt werden,
das aus jenen ausgewählt
wird, die in 8 gezeigt ist, oder mit einem
Gradientenmuster mit einem Halbton zwischen jenen Gradientenmustern.
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Obwohl
ein Tintenfarbstoff auf Wasserbasis in den obigen Ausführungsformen
benutzt wird, kann eine Tinte auf Ölbasis den gleichen Effekt
vorsehen. In dem Fall des Tintenfarbstoffes auf Ölbasis, der zur Trocknung in
dem Kopfabschnitt der Tintenpatrone neigt und Verstopfen des Kopfes
verursachen kann, wird ein piezoelektrischer Tintenstrahldrucker
bevorzugt benutzt.
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In
den obigen Ausführungsformen,
obwohl das Erwärmen
des Druckbasiskörpers
von oben oder unterhalb des Basiskörpers durchgeführt wird,
kann es von einer Seite des Basiskörpers zum Sublimieren des Farbstoffes
davon ausgeführt
werden.
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Weiterhin
wird der Tintenstrahldrucker in der obigen Ausführungsform zum Drucken der
gefärbten Schicht
auf dem Druckbasiskörper
benutzt. Alternativ kann anstelle des Sublimationstypdruckers und
der Tintenpatronen ein Laserdrucker mit Tonerkassetten oder eine
Ausgabevorrichtung, die die Daten von einem PC ausgibt, wie ein
Plotter und ähnliches
benutzt werden.
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Da
weiterhin der Farbdichtegradient digital durch den PC gesteuert
werden kann, kann die gleiche Farbe gelesen werden, wenn die Farbe,
die häufig
bestellt wird, zuvor einer Verwaltungszahl der Farbdaten zugeordnet
wird. Dieses macht es möglich,
die Stabilität
der zu druckenden Farbe zu behalten und auch effektiv die Färbetätigkeit
durchzuführen.
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Wie
oben im einzelnen beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
die Einstellung der Farbdichte, die für eine Kunststofflinse vorzusehen
ist, erleichtert werden, und die Linse kann in einer stabilen Farbschattierung
gefärbt
werden. Zusätzlich
kann die Färbetätigkeit
in einer bequemen Arbeitsumgebung ohne eine Verschlechterung darin ausgeführt werden.