JP2001214381A - プラスチックレンズの染色方法 - Google Patents
プラスチックレンズの染色方法Info
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Abstract
クレンズにおいても濃い濃度の染色が可能な染色方法を
提供する。 【解決手段】 昇華性色素を溶解又は微粒子分散させた
染色用用材を電子計算機にて管理された色データに基づ
いて基体に塗布する第一工程と、染色用用材が塗布され
た基体の塗布面を真空中にプラスチックレンズと非接触
に対向させる第二工程と、基体を加熱することにより昇
華性色素を昇華させ、該昇華性色素をプラスチックレン
ズに接触させることにより、プラスチックレンズを染色
させる第三工程と、該第三工程にて染色されたプラスチ
ックレンズ上の昇華性色素を定着させるためにオーブン
にて90℃以上150℃以下で加熱する第四工程によっ
てプラスチックレンズの染色を行う。
Description
ズを染色する方法に関する。
対して染色を行う方法として、浸漬染色方法(以下「浸
染法」という)が多く用いられている。この浸染法は、
分散染料の赤、青、黄の三原色を混合して水中に分散さ
せた染色液を調合し、この染色液を90℃程度に加熱
し、その中にプラスチックレンズを浸漬して染色を行う
ものである。
レタン系やチオエポキシ系等の高屈折率材料を原料とし
たプラスチックレンズは染色性が悪く、従来の浸染法等
の染色方法では濃い濃度の染色ができないという問題が
ある。
のプラスチックレンズにおいても濃い濃度の染色が可能
な染色方法を提供することを技術課題とする。
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
させた染色用用材を電子計算機にて管理された色データ
に基づいて基体に塗布する第一工程と、前記染色用用材
が塗布された前記基体の塗布面を真空中にプラスチック
レンズと非接触に対向させる第二工程と、前記基体を加
熱することにより昇華性色素を昇華させ、該昇華性色素
を前記プラスチックレンズに接触させることにより、前
記プラスチックレンズを染色させる第三工程と、該第三
工程にて染色されたプラスチックレンズ上の前記昇華性
色素を定着させるためにオーブンにて90℃以上150
℃以下で加熱する第四工程と、を特徴とする。
色方法において、前記第四工程の加熱時間は30分以上
3時間以内であることを特徴とする。
色方法において、前記プラスチックレンズを染色する前
に前記第四工程の定着時間を短縮するための定着促進処
理を行うことを特徴とする。
を参考にしつつ説明する。図1は使用する染色装置等を
示した染色システム概略図、図5は染色方法の流れを示
したフローチャートである。
が塗布された印刷基体10を作製する。印刷基体10は
パーソナルコンピュータ1(以下PCという)にて所定
の色相や色濃度を設定し、その後インクジェットプリン
タ2から印刷することにより得られる。
料インキ赤、青、黄、黒色(いずれも水性)の計4色を
使用する。このインキを市販のインクジェットプリンタ
用のインクカートリッジにそれぞれ入れ、プリンタ2に
このカートリッジを装着する。プリンタ2は市販(EPSO
N MJ-520C)のものを使用した。
をプリントさせるために、市販されているPC1を使用
して、出力する色相及び濃度の調製を行う。色相等の調
製はPC1のドローソフトやCCM(コンピュータカラ
ーマッチング)等により行うため、所望する色データを
PC1内に保存しておくことができ、必要になったとき
に何度でも同じ色調が得られるようになっている。ま
た、色の濃淡もデジタル管理されるため、必要なときに
何回でも同じ濃度の色を所望することができる。
製(印刷)した印刷基体10を示した図である。印刷基
体10の作製に使用される印刷用紙11は図2(a)に
示すように裏面(印刷を行わない面)の全域が黒色とな
っているものが使用される。このような片面が黒色の紙
は、一般に市販されているものを使用することや、両面
が白色の紙の片面を黒く塗ることにより使用することが
できる。また、片面が黒色の紙を使用するのは、後述す
るプラスチックレンズの染色時において、熱源からの熱
を効率よく吸収し、印刷された染料を迅速に昇華させる
ためである。
ある印刷用紙11を用いて印刷基体10を作製している
が、これに限るものではなく、裏面に黒色に近く熱吸収
の良いとされる色や熱伝導率がよいとされる材料が用い
られている印刷用紙であればよい。また、印刷用紙11
として使用する紙はプリンタに使用できるものであれば
特に限定はされないが、紙の厚みが薄いもの等、熱の伝
導が良いとされる紙が好適に使用される。
面)も裏面と同色であっても構わないが、印刷基体10
を作製した際の印刷状態が判り易いように白色が好まし
い。
1の操作により、予め設定しておいた色相及び濃度にて
印刷を行う。印刷された印刷用紙11の表面には図2
(b)に示すように着色層12が円形状に印刷される。
着色層12は印刷用紙11上に2つ印刷されるが、これ
は眼鏡レンズは左右一対となるので、予めペアにして作
製しておく方が都合が良いためである。また、印刷され
る着色層12の直径は実際に染色をするレンズ径よりも
長めの方が好ましい。着色層12の直径がレンズ径より
も短い場合、レンズの着色側全面に十分染料が行き渡ら
ない可能性があるからである。
刷用紙11のサイズは特にこだわる必要はなく、プリン
タ2に使用可能な紙のサイズを使用すればよい。本実施
形態で使用する紙のサイズはA5用紙サイズのものを使
用しているが、プリンタ2より出力後、後述する染色用
治具に合うように余計な余白部分をある程度切取って使
用するものとしている。また、本実施の形態では、着色
層12の形状は円形としているが、これに限るものでは
なく、レンズの染色させたい領域に染料が行き渡るよう
な大きさ、形状であればよい。
の昇華時に片面(表面)のみから染料を昇華させるため
に、裏面からの染料の昇華を防ぐためのコーティングが
されていることが好ましい。図2(c)は印刷基体10
の断面を表す拡大概略図であるが、この図に示すように
印刷用紙11の裏面に通気を阻害するコーティング層1
3を形成しておく。このコーティング層13の材料には
通気を阻害するとともに、ある程度の耐熱性を有してい
るものであれば使用することが可能であり、例えばオレ
フィン系の樹脂やポリエチレングリコール等が使用され
る。
とにより、印刷基体10の裏面からの昇華を防止し、効
率よくレンズへの染料の蒸着を行うため、所望する濃度
が得られ易くなる。
転写機を正面から見た内部該略図を示す。
ラスチックレンズ22や印刷基体10等を出し入れする
ための図示無き開閉扉が設けられている。真空気相転写
機20内部の上部と下部には印刷基体10を熱して染料
を昇華させるための熱源としての加熱ランプ21が上部
に7本、下部に7本の計14本設置される。本実施形態
で使用される加熱ランプ21はハロゲンランプを使用し
ているが、印刷基体10と非接触にて加熱が可能なもの
であればこれに限るものではない。
チックレンズ22を染色するための染色用治具30を載
置させる棚23を備えている。棚23には複数個の長方
形の開口部23aが設けられており、この開口部23a
に染色用治具30を嵌め込むことで、真空気相転写機2
0内部の中段位置に染色用治具30を支持(載置)して
おくことが可能である。
印刷基体10がレンズ22の凹面側、凸面側の両面側に
取り付けられており、両方向から加熱することにより、
レンズ22の凹面、凸面の両面を一度に染色することが
可能な機構となっている。
は、あまり近すぎると温度ムラが生じてしまい、印刷基
体10条の着色層12の全域が均一に昇華されないた
め、レンズ22の染色がムラになり易い。また、あまり
遠いと熱の効果が少なく、染料の昇華に時間が掛かる。
したがって、印刷基体10と加熱ランプ21との距離
は、好ましくは50mm〜500mmであり、さらに好
ましくは150mm〜300mmである。
転写機20内をほぼ真空にさせるために使用する。25
はリークバルブであり、このバルブを開くことで、ほぼ
真空になった真空気相転写機20内に外気を入れ、大気
圧に戻すものである。
断面図である。31は開口部23aに嵌め込まれる箱型
の基台である。基台31は開口部23aと同形状を有
し、嵌め込んで使用されるが、嵌め込む際に基台31の
周囲に設けられた縁部31aが棚23に引っかかること
により、開口部23aから落ちないように保持される。
基台31の底部31bには、印刷基体10の着色層12
の直径よりも充分大きな直径を持つ円形状の開口部31
cが2つ設けられており、底部31bに印刷基体10が
敷かれると、開口部31c上に印刷基体10の着色層1
2が位置するようになっている(図では奥行き方向に対
して開口部31cが2つ設けられている)。このような
機構により、本体20の下部に設けられた加熱ランプ2
1から光が発せられると、開口部31cを通して印刷基
体10に直接当たり、着色層12からの染料の昇華が起
こり易いようになっている。
10上の着色層12の各々に、着色層12よりも大きな
径を持つ円筒形の間隔調整リング32が着色層12を覆
うようにして各々置かれる。リング32は印刷基体10
を動かないように押えるとともに、レンズ22と印刷基
体10との間隔を調整する役目も持つ。リング32の高
さを変えることにより、レンズ22と印刷基体10との
間隔を調整することができ、染色後のレンズの濃度を調
整することが可能である。
るためのレンズ台34が置かれ、さらにその上に印刷基
体10とレンズ22の凹面との間隔を調整するための間
隔調整リング33が置かれる。レンズ台34は円筒形を
有しており、さらにその内側は図に示すように、レンズ
22が下に落ちないようレンズを支えるレンズ支持部3
4aを備える形状となっている。
レンズ22の縁をレンズ支持部34aに載せることによ
り、レンズ22を開口部31c上に保持させておくこと
ができる。35は印刷基体10を押えるための印刷基体
押さえである。印刷基体押さえ35の上面には基台31
と同じように2つの開口部35aが設けられており、真
空気相転写機20の上部に設けられた加熱ランプ21か
ら光が発せられると、開口部35aを通して印刷基体1
0に直接当たるようになっている。
色状態によって決定すれば良いが、レンズ22に印刷基
体10が触れてしまうと、その接触部分だけ濃度・色相
が異なってしまい、レンズ22を均一に着色できない。
また、反対にレンズ22の染色面と印刷基体10との間
が離れすぎると、レンズ22への染色濃度が薄くなって
しまい、所望する染色濃度が得られ難くなる。また、気
層中で染料の粒子が均一に分散されず、反対に互いに集
結するため、レンズ22の染色面にてむらになって蒸着
する傾向がある。このような点から、レンズ22の染色
面側の幾何中心から印刷基体10までの距離は、好まし
くは凸面側では1〜30mm程度であり、凹面側では7
〜30mm程度である。
リカーボネート系樹脂(例えば、ジエチレングリコール
ビスアリルカーボネート重合体(CR−39))、ポリ
ウレタン系樹脂、アリル系樹脂(例えば、アリルジグリ
コールカーボネート及びその共重合体、ジアリルフタレ
ート及びその共重合体)、フマル酸系樹脂(例えば、ベ
ンジルフマレート共重合体)、スチレン系樹脂、ポリメ
チルアクリレート系樹脂、繊維系樹脂(例えば、セルロ
ースプロピオネート)、さらにはチオウレタン系やチオ
エポキシ系等の高屈折率の材料や、その他従来より染色
性に劣るとされた高屈折率材料等を用いることができ
る。
使用して以下の操作を行い、レンズ22の染色を行う。
た開口部23aに基台31を設置した後、(1)におい
て作製された印刷基体10、レンズ22を、図4のよう
に染色用治具30に取り付ける。
機20を密閉した後、ロータリーポンプ24を用いて真
空状態にする。このときの真空状態とは0.1〜5kP
a付近まで減圧したときのことである。0.1kPaを
下回っても差し支えないが、高性能排気装置を必要とす
る。また、装置内の気圧が高ければ高い程、染料を昇華
させるのに必要な温度が高くなるため圧力の上限は5k
Paまでが好ましい。さらに好ましくは1〜3kPaで
ある。
置されている加熱ランプ21を点灯させる。着色層12
上の染料は100℃以下では昇華し難いため、できるだ
け短時間にて高温にすることが望ましい。染料の昇華に
あたって、加熱を行う場合の温度をできるだけ高温とす
るのは、染料の昇華完了時間を短くすることができ、生
産性を向上させることができるからである。また、昇温
時間が長時間になると、レンズ22自体の温度が上がり
はじめてしまい、昇華した染料がレンズに付き難くなっ
てしまう。
裏面が黒色のものを使用しているため、熱の吸収が早く
印刷基体10の昇温速度が速くなるとともに、高温にな
り易い。このため、印刷基体10からの染料の昇華を短
時間で終えることができ、生産効率がよくなる。また、
短時間で終えることにより、レンズ自体の温度上昇を押
えることができる。
1の点灯により、染色用治具30の上部に敷かれた印刷
基体10を加熱することができ、下部に設置されている
加熱ランプ21の点灯により、染色用治具の底部に敷か
れた印刷基体10を加熱することができる。このため、
レンズ22の両面が同時に染色することが可能なため、
片面のみ染色で得られる濃度よりも濃い濃度が1回の染
色で簡単に得られることとなる。
印刷基体にて行えるため、レンズ22の凸面側の染色と
凹面側の染色を各々異なる色や素材にて行うことが可能
である。加熱が終了したらリークバルブ25を開いて常
圧に戻し、真空気相転写機20を開け、レンズ22を取
り出す。レンズ22には昇華した染料が蒸着している
が、このままでは取れやすいので、オーブン3に入れ常
圧下にて加熱し定着させる。この工程はレンズ22の耐
熱温度以下で、できるだけ高温に設定された温度にオー
ブン3内を加熱し、所望の色相及び濃度を得るために予
め定めておいた時間が経過した後にオーブン3内からレ
ンズ22を取り出すといった手順で実行される。加熱温
度は90℃未満であると十分な発色ができず、150℃
を超えるとレンズが変形し易い。このため加熱温度は、
好ましくは90℃以上150℃以下であり、さらに好ま
しくは110℃以上130℃以下である。また、加熱時
間は30分未満では十分な発色ができず、3時間を超え
ると染料の変質が起こり易いため所望する色相が得られ
なくなる。このため加熱時間は、好ましくは30分以上
3時間以下であり、さらに好ましくは30分以上2時間
以下である。
色することで短時間に濃い濃度のレンズの染色が可能で
ある。また、本発明のような気層にて行う染色は浸染法
に比べ、染色性の低い高屈折率のレンズ材料であっても
十分に染色することが可能である。さらに、印刷基体か
ら染料を昇華させてレンズに蒸着させる前に、さらに、
印刷基体から染料を昇華させてレンズに蒸着させる前
に、レンズ自体に定着を促進させるための前処理を施し
ておくことにより、オーブンでの定着時間を短くするこ
とができる。上記の前処理にはフェニルフェノール系や
ナフタレン系、クロロベンゼン系等のキャリヤーと呼ば
れる用剤が使用される。
のレンズを使用した。昇華性インキはウペポ社製の分散
染料(水性)を使用し、PC1のドローソフトを使用し
て色相(U)160、彩度(S)255、明度(V)1
53に決定した。その後、この色データに基づいて印刷
面(表面)が白色、裏面が黒色の印刷用紙(裏面に通気
防止のコーティング処理済)に、直径90mmの円形形
状を2つ印刷した後、図4に示す染色用治具30に合う
ように余白部分を切り取り、これを印刷基体とした。印
刷基体は1つの染色用治具30に対して2枚作製した。
0の棚23にレンズ22を挟んで印刷基体の印刷面を対
抗させた状態で染色用治具30取り付けた。次にロータ
リーポンプ24を使用して真空気相転写機20内の圧力
を1kPaにした。真空気層転写機20内の圧力が1k
Paになったら、上下の加熱ランプ21(ハロゲンラン
プ)を点灯させて、印刷基体から染料を昇華させた。加
熱ランプ21と印刷基体10との距離は200mmとし
た。
す。温度変化は印刷基体の裏面(黒色側)に熱電対を接
触させて計測した。印刷基体上の染料は加熱ランプ21
の点灯後、45秒ほどで着色層12上の染料はすべて昇
華した。
に対し、両面とも白色の印刷用紙を使用して印刷基体を
作製したことのみ異なるだけで、その他はすべて同じ条
件とした。この時の印刷基体10の昇温状態を表2に示
す。印刷基体上の染料は加熱ランプ21の点灯後、45
秒ほど経過しても一部の染料しか昇華されなかった。染
料がすべて昇華されるためには点灯から120秒以上を
要した。
ズの凹面側、凸面側の同時染色を行った(両面染色)。
加熱ランプ21によって印刷基体の温度が250℃にな
るまで点灯(加熱)を続けた。加熱終了後、染色された
レンズを取り出し、染色されたレンズの色を定着させる
ためにオーブン内にて125℃、60分程加熱した。表
3に色度データを示す。測色は分光光度計((株)村上
色彩技術研究所 DOT-3)にて行なった(D65光源、10
視野)。ここで、Yは視感透過率を、L*、a*、b*は
CIE表色値を示す。また、定着後、外観不良、色む
ら、色抜け等がなく目的の色と一致しているかという観
点で目視観察を行ったが、問題はなかった。
染色することにより、1回の染色で染色濃度が80%近
くまで着色できた。
ズの凹面側のみの染色を行った(片面染色)。上側に設
置されている加熱ランプ21のみを点灯させて、印刷基
体の温度が250℃になるまで加熱を続けた。加熱終了
後、染色されたレンズを取り出し、染色されたレンズの
色を定着させるためにオーブン内にて125℃、60分
程おいた。表4に色度データを示す。定着後、外観不
良、色むら、色抜け等がなく目的の色と一致しているか
という観点で目視観察を行ったが、問題はなかった。
は、1回の染色で染色濃度が50%程度しか得られなか
った。
エポキシ系のレンズを用いて染色を行った。この実施例
では、昇華性インキはウペポ社製の分散染料(水性)を
使用し、PC1のドローソフトを使用して色相(U)1
20、彩度(S)170、明度(V)150とした。そ
の後、この色データに基づいて印刷面(表面)が白色、
裏面が黒色の印刷用紙に、直径90mmの円形形状を2
つ印刷した後、図4に示す染色用治具30に合うよう
に、余白部分を切り取り、これを印刷基体とした。
0、染色用治具30を使用してレンズに染色を行った。
染色はレンズの両面ではなく、凹面のみを行うものとし
た。真空気層転写機20内の圧力は1kPaとし、上側
に設置されている加熱ランプ21のみを点灯させて、印
刷基体の温度が250℃になるまで加熱を続けた。加熱
終了後、染色されたレンズを取り出した後、さらにもう
一度同じ工程を行い、レンズの凹面側に2回染料を昇華
させ蒸着させた。その後、染色されたレンズの色を定着
させるためにオーブン内にて種々の条件を変えて加熱を
行った。オーブンの加熱条件は125℃にて1時間、1
35℃にて1時間、135℃にて2時間、150℃にて
2時間の計4条件にて行った。
測色は実施例2と同様に分光光度計にて行なった。ここ
で、Yは視感透過率を、L*、a*、b*はCIE表色値
を示す。また、定着後、外観不良、色むら、色抜け等が
なく目的の色と一致しているかという観点で目視観察を
行ったが、問題はなかった。
屈折率材料でも、本発明の染色法により、問題なく濃い
濃度の染色を行うことができた。
自体を80℃、0.2%の前処理用ののキャリヤー溶液
(大和化学工業(株)DK−C)に2分程浸漬した後、
前述の条件(表4の発色条件)で同じように染色を行っ
たところ、すべての条件において加熱時間が半分の時間
で同じ視感透過率が得られた。
染法により、染色を行った。分散染料Red1g/l、
Yellow1g/l、Blue4g/lの染色液を調
合し、この染色液を90℃程度に加熱し、その中にレン
ズを30分浸漬して染色を行った。その後、オーブンで
115℃にて1時間加熱して染色を完了させた。表6に
染色結果を示す。
%程しか得られなかった。さらに浸漬時間、オーブンで
の加熱時間等を延ばしたが、あまり変わりはなかった。
調製が容易で常に安定した色相のプラスチックレンズの
染色が行えると共に、染色性が低いとされた高屈折率材
料のプラスチックレンズにおいても濃い濃度の染色が可
能である。
図である。
る。
成を示す図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 昇華性色素を溶解又は微粒子分散させた
染色用用材を電子計算機にて管理された色データに基づ
いて基体に塗布する第一工程と、前記染色用用材が塗布
された前記基体の塗布面を真空中にプラスチックレンズ
と非接触に対向させる第二工程と、前記基体を加熱する
ことにより昇華性色素を昇華させ、該昇華性色素を前記
プラスチックレンズに接触させることにより、前記プラ
スチックレンズを染色させる第三工程と、該第三工程に
て染色されたプラスチックレンズ上の前記昇華性色素を
定着させるためにオーブンにて90℃以上150℃以下
で加熱する第四工程と、を特徴とするプラスチックレン
ズの染色方法。 - 【請求項2】 請求項1のプラスチックレンズの染色方
法において、前記第四工程の加熱時間は30分以上3時
間以内であることを特徴とするプラスチックレンズの染
色方法。 - 【請求項3】 請求項1のプラスチックレンズの染色方
法において、前記プラスチックレンズを染色する前に前
記第四工程の定着時間を短縮するための定着促進処理を
行うことを特徴とするプラスチックレンズの染色方法。
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