JP2004052160A

JP2004052160A - プラスチックレンズの染色方法及びプラスチックレンズの染色装置

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Publication number: JP2004052160A
Application number: JP2002211996A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kukiyama; 柊山　徹也; Takeshi Yamada; 山田　健; Yoshiaki Kubodera; 窪寺　能哲
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP3817203B2

Abstract

【課題】気相法によるプラスチックレンズの染色方法において、従来法に比してさらに短時間でレンズを染色する方法を提供すること。
【解決手段】基板２００上に昇華性染料を塗布する塗布工程と、該基板の昇華性染料が塗布された面（２２０）とプラスチックレンズの被染色面（５０）とを離間して対向させ、該基板を電磁誘導加熱（４００）により加熱して昇華性染料を昇華させてプラスチックレンズを染色する染色工程とを有するプラスチックレンズの染色方法とする。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相法によるプラスチックレンズの染色方法及び染色装置に関し、更に詳しくは、昇華性染料を効率良く加熱・昇華させ短い時間で染色を行ない得る、気相法によるプラスチックレンズの染色方法及び染色装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気相法によるプラスチックレンズの染色方法は従来から知られている。その例として、特開２００２−８２２０４号公報には、アルミニウム板に、昇華性染料を碁盤目状に塗布し、電気抵抗ヒータや遠赤外線ヒータなどの加熱用部材にて該アルミニウム板を加熱し、染料を昇華させてレンズを染色する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−８２２０４号公報に開示されている方法は、染色時間においては、必ずしも満足し得るものではなく、生産効率を高めるために、さらに短時間でレンズを染色する方法が求められている。
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、従来法に比してさらに短時間でレンズを染色する方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意研究の結果、基板を電磁誘導加熱により加熱することにより当該課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
即ち、本発明のプラスチックレンズの染色方法は、
（１）基板上に、直接的または間接的に、昇華性染料を塗布する塗布工程と、該基板の昇華性染料が塗布された面とプラスチックレンズの被染色面とを離間して対向させ、該基板を電磁誘導加熱により加熱して昇華性染料を昇華させてプラスチックレンズを染色する染色工程とを有するプラスチックレンズの染色方法、
（２）前記塗布工程は、昇華性染料を基板上に点在させて塗布する上記（１）のプラスチックレンズの染色方法、
（３）前記基板上内において、点在の間隔を変化させて塗布する上記（２）のプラスチックレンズの染色方法、
（４）前記塗布工程前に、基板上の昇華性染料を塗布する面に遠赤外線輻射層を形成する輻射層形成工程を有する上記（１）〜（３）いずれかのプラスチックレンズの染色方法、
【０００５】
（５）前記塗布工程後、前記染色工程前に、レンズ保持具により該基板の昇華性染料が塗布された面とプラスチックレンズの被染色面とを離間して対向させるレンズ設定工程、プラスチックレンズ及び基板が保持されているレンズ保持具を加熱位置まで移動させる工程、プラスチックレンズ及び基板が保持されているレンズ保持具全体を密閉する工程、前記密閉された空間内を減圧する工程、とをさらに有する上記（１）〜（３）いずれかのプラスチックレンズの染色方法、
（６）前記染色工程終了後、前記密閉を解除する工程、加熱位置から退避位置に移動させる工程、及び、退避位置にてレンズを冷却させる工程、とをさらに有する上記（１）〜（５）いずれかのプラスチックレンズの染色方法、
である。
【０００６】
又、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、
（７）レンズ及び昇華性染料が塗布された基板を保持する保持具と、保持具を密閉する密閉手段と、密閉内を減圧する減圧手段と、前記基板を電磁誘導加熱により加熱する加熱手段と、を備えたプラスチックレンズの染色装置、及び
（８）前記保持具を初期位置から加熱位置間を移動させる移動手段と、加熱手段による加熱終了後、密閉を解除する解除手段と初期位置にてレンズを冷却する冷却手段と、をさらに備えた上記（７）のプラスチックレンズの染色装置、
である。
【０００７】
上記（４）において、基板上に遠赤外線輻射層を形成するために使用する遠赤外線輻射塗料は、特開昭６１−１４９７３７号公報、特開平１０−２７９８４５号公報、特開平１０−３２４８２５号公報、特開平１０−２１９１３７号公報などに開示されている。その例としては、平均粒径が約１５０μｍの二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの遠赤外線輻射効果があるセラミックと、有機ケイ素化合物、ポリウレタン溶液などのバインダ−を含んだ塗料などがある。そして、かかる塗料を基板上に塗布することにより遠赤外線輻射層を形成する。塗布する方法は特に限定されず、刷毛塗り、スプレ−方式、漬浸方式、スピンコ−ト式が挙げられる。
【０００８】
本発明において昇華性染料とは、大気中又は真空中にて染料を加熱した場合に昇華する特性がある染料をいい、そのような染料としては、特開平１−２７７８１４号公報の第２頁左下欄第６行〜第１３行に記載されている染料、Ｄｉａｎｉｘ　ＲｅｄＴＡ−Ｎ　（三菱化学社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｒｅｄ　Ｃ−ＬＳｃｏｎｃ（日本化薬社製）、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｒｅｄ　ＡＱ−ＬＥ（日本化薬社製）、Ｍｉｋｅｔｏｎ　Ｆａｓｔ　Ｒｅｄ　Ｚ（三井化学社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｒｅｄ　ＤＸ−ＬＳ（日本化薬社製）　、Ｄｉａｎｉｘ　Ｂｌｕｅ　ＵＮ−　ＳＥ（三菱化学社製）　、ＤｉｓｐｅｒｓｅＦａｓｔ　Ｂｌｕｅ　Ｚ（三井化学社製）　、Ｄｉａｎｉｘ／Ｓａｍａｒｏｎ　Ｎａｖｙ　Ｂｌｕｅ　ＴＡ−Ｎ（三菱化学社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｂｌｕｅ　Ｃ−ＬＳ　ｃｏｎｃ（日本化薬社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｂｌｕｅ　ＡＱ−ＬＥ（日本化薬社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｂｌｕｅ　ＤＸ−ＬＳ　ｃｏｎｃ（日本化薬社製）　、Ｄｉａｎｉｘ／Ｓａｍａｒｏｎ　Ｏｒａｎｇｅ　ＴＡ−Ｎ（三菱化学社製）、Ｄｉａｎｉｘ　Ｙｅｌｌｏｗ　ＴＡ−Ｎ（三菱化学社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｙｅｌｌｏｗ　ＡＱ−ＬＥ（日本化薬社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｙｅｌｌｏｗ　ＤＸ−ＬＳ　ｃｏｎｃ　（日本化薬社製）　、Ｍｉｋｅｔｏｎ　Ｆａｓｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｚ（三井化学社製）　、Ｋａｙａｌｏｎ　Ｍｉｃｒｏｅｓｔｅｒ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｃ−ＬＳ（日本化薬社製）　等の染料が好ましく用いられる。
【０００９】
本発明のプラスチックレンズの染色方法においては、基板を電磁誘導加熱により加熱する。この電磁誘導加熱とは、磁力発生コイルに電気が流れると磁力線が金属製品を通るとき、うず電流に変わり、金属製品に熱を発生させる方式をいう。従って、本発明で使用する基板の素材は、電磁誘導加熱器の磁力発生コイルに電流が流れることにより発生した磁力線により熱が発生する素材が好ましく用いられ、その例として、鉄、ステンレス等を挙げることができる。
基板の大きさは、プラスチックレンズにおける染色しようとする範囲以上の大きさを必要とする。基板又は基板上に形成された遠赤外線輻射層（以下合わせて「被塗布面」ということがある。）上において昇華性染料が塗布される位置は、基板上の染料が所定の範囲に入る位置であればよい。
【００１０】
特開２００２−８２２０４号公報に開示されているように、染料を点在させて塗布する場合には、プラスチックレンズを均一に染色する観点から、被塗布面上にＸ軸及びＹ軸を設定し、Ｘ軸及びＹ軸それぞれに平行な線を０．２〜３．０ｃｍ間隔毎に、特に好ましくは０．２〜１．５ｃｍ間隔毎に想定し、その交点位置に染料を塗布することが好ましい。
全面染色を行なう場合は、図３に示すように、全面に染料を点在させる。
ハ−フ染色を行う場合は、図４に示すよう、レンズに対応する位置において、点在させる間隔を垂直方向に行くほど階調的に変化させて染料を塗布する。
かかる手段によって、レンズの染色濃度を制御することが可能になる。塗布に際しては、基板における染料を塗布すべき位置に印を付けて塗布位置を認知しやすいようにしてもよい。
塗布方法としては、加工時の加熱や洗浄等で剥離しないインクを用いた印刷や、刻印、更には、市販されている塗布パタ−ン編集ソフトを用いる方法などがある。
【００１１】
昇華性染料は、水などの溶媒、あるいは水溶性アクリル樹脂などのバインダ−を配合した染料液の形で、被塗布層上の所定位置に塗布する。これらの溶媒等の使用量は、重量比で昇華性染料１に対して１〜３０とすることができる。
この染料液の塗布は、例えばマイクロシリンジ、少量塗布が可能なディスペンサ−を用いて行うことができる。塗布量は、染色濃度に応じて変化させることができ、例えば、前記交点位置ごとに０．０１〜５００マイクロリットルの範囲とすることができる。
昇華性染料を固着させるために、染料液を塗布するに際し、基板をあらかじめ加熱しておくこともできる。
また、カラー情報に基づいて被塗布層上の所定位置に所定の昇華性染料を点在させることも可能である。
【００１２】
被塗布面上に塗布した昇華性染料の点在範囲は、プラスチックレンズを均一に染色させるため、プラスチックレンズにおける染色しようとする範囲以上の大きさが必要である。プラスチックレンズにおける染色しようとする範囲よりも、昇華性染料の点在範囲が小さい場合には、染料が放射状に昇華するとはいえ、染色ムラが生じやすい。なお、昇華性染料が点在した被塗布面と被染色プラスチックレンズとを対向させる際には、プラスチックレンズにおける染色しようとする範囲が、昇華性染料が点在した範囲に含まれるような位置関係となるように対向させる。
【００１３】
なお、特開２００１−６６４０１号公報に記載されているように、昇華性染料を被塗布面上に点在させるのでなく、昇華性染料からなる層を、染料液をスプレ−法によって均一に塗布して形成することもできる。
【００１４】
被塗布面上（基板又は基板上に形成された遠赤外線輻射層）に塗布した昇華性染料は、基板を加熱することにより加熱して昇華させるが、本発明の染色方法は、電磁誘導加熱を用いて基板を加熱する方法である。この方法においては基板と磁力加熱用部材とは非接触状態にしても良い。
【００１５】
電磁誘導加熱により基板を加熱し、昇華性染料を昇華させてレンズを染色する操作は、大気中及び真空中のいずれで行ってもよいが、短時間で染色する場合は、真空雰囲気下で行うのが好ましい。真空度は被染色プラスチックレンズの材質、使用する昇華染料の種類に応じて適宜選定される。
【００１６】
基板の加熱温度は、被染色レンズの材質、使用する昇華性染料などに応じて異なるが、短時間で染色させるには、１００℃以上にするのが好ましい。さらに、染色時間は、被染色プラスチックレンズの材質、使用する昇華性染料の種類などに応じて適宜選択することができる。
【００１７】
昇華性染料を昇華させてプラスチックレンズ表面に染色層を形成させるに際し、該プラスチックレンズの温度は、レンズの種類により異なり、特に限定されないが、通常７０〜１５０℃の範囲に保持するのが好ましい。
【００１８】
本発明において使用されるプラスチックレンズとしては、特に限定されず、例えばメチルメタクリレ−ト単独重合体、メチルメタクリレ−トと１種以上の他のモノマ−とをモノマ−成分とする共重合体、ジエチレングリコ−ルビスアリルカ−ボネ−ト単独重合体、ジエチレングリコ−ルビスアリルカ−ボネ−トと１種以上の他のモノマ−とをモノマ−成分とする共重合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン共重合体、ポリカ−ボネ−ト、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリウレタン、ポリチオウレタンなどからなるレンズが挙げられる。また、これらのプラスチックレンズ上に、公知のプライマ−層、ハ−ドコ−ト層を施したレンズも本発明の染色方法により染色することができる。
【００１９】
次に、本発明のプラスチックレンズ染色装置について、図面に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の、電磁誘導加熱方式を使用した、プラスチックレンズ染色装置の一例の概略図である。
染色装置５００は、レンズ置き台１００、レンズ保持具１１０、レンズ置き台１００が前後方向に移動する移動機構１２０、レンズ５０、レンズ保持具１１０を密閉するための被せ蓋１３０、レンズ５０を冷却する冷却手段１４０、フレ−ム板１５０、電磁誘導加熱器（図１には示さず）より基本的に構成されている。フレ−ム板１５０とレンズ置き台１００とは、フレ−ム板１５０に電磁誘導加熱による熱が伝わらないよう、作業上の観点から別部材で作るのが好ましい。フレ−ム板１５０が、電磁誘導加熱により必要以上に熱くなると、作業に支障をきたす可能性があるからである。この例では、フレ−ム板１５０に熱が伝わらないよう、レンズ置き台１００と間隔をあけ、４つの連結部材で連結を行っている。レンズ置き台１００の素材は、その上に染料を塗布した基板１６０を載置し、さらに、レンズ保持台１１０を載せ、レンズ保持台内にレンズ５０を載置する観点から、基板と同様に、電磁誘導加熱により熱が発生する素材が好ましい。その例としては、電気を通す鉄、ステンレスなどが挙げられる。なお、レンズ保持台１１０を必要以上に加熱させないため、レンズ保持台１１０とレンズ置き台１００との間に断熱ゴムを介在することができる。
【００２１】
次に、レンズ５０をセットする方法について、図１と、各部材の位置関係を示す概略図である図２を参酌して説明する。
図２に示すように、レンズ置き台１００の上に、必要に応じて遠赤外線輻射層２１０を形成したステンレスなどから構成される基板２００を載置する。このときの、遠赤外線輻射層には昇華性染料２２０が塗布されている。そして、該昇華性染料２２０が塗布された基板面とプラスチックレンズ５０の被染色面を離間して対向させることができるように、リング状のレンズ保持具１１０を載置する。リング状のレンズ保持具１１０の中空部にレンズ５０を載せてレンズ５０を保持して、図１に示す装置Ａの状態にする（設定状態、初期状態）。
【００２２】
その後、レンズ５０、レンズ保持具１１０を載置しているフレ−ム板１５０を被せ蓋１３０の下まで、移動機構１２０により移動する。フレ−ム板１５０は、その外側に矩形形状の枠体１５１が施され、４つの連結部材１２０により連結されている。枠体１５１の下方四隅には連結棒１５３が施され、正面から見て『逆Ｌ字型』、側面及び上面からみて矩形のスライド部材１５４に連結されている。スライド部材１５４がレ−ル１５５上をスライドすることによりフレ−ム板１５０がスライドする。スライド部材１５４は伸縮可能なシャフト部材１５６に連結されている。
【００２３】
レンズ置き台１００が被せ蓋１３０の下まで移動した後、上下方向に移動可能な被せ蓋１３０によりレンズ５０、レンズ保持具１１０を密閉できるように被せ蓋１３０を下方に移動する。その状態は、図１で示す装置Ｂに相当する。図２に示すように、レンズ置き台の下にはトッププレ−ト３００が置かれている。トッププレ−ト３００は、その下にある電磁誘導加熱器４００の磁力発生コイルが必要以上に加熱しないよう、電気を通さない耐熱ガラス、アルミ、陶磁器などで作られている。
【００２４】
被せ蓋１３０（図２には示さず。）によりレンズ５０、レンズ保持具１１０を密閉した後、電磁誘導加熱器４００により磁力を発生させることにより、電気を通す素材である基板２００を加熱させ、被塗布面上に塗布されている染料を昇華させてレンズを染色させる。遠赤外線輻射層を設けた場合は、遠赤外線輻射層によりレンズ５０に遠赤外線が当たることにより、遠赤外線輻射層を施さない場合と比べ、高周波電磁誘導加熱器が同じ出力の場合において、レンズが短時間で且つより高い温度にて加熱され、短時間で染色することができる。高周波電磁誘導加熱器により磁力を発生させる際において、短時間で染色させるために同時に密閉された空間内を減圧することも可能である。
【００２５】
染色終了後は、被せ蓋１３０を上方向に移動させ、レンズ置き台１００を初期位置に移動させる。初期位置に移動させたとき、作業者が火傷しないようレンズ置き台１００の下から冷却装置１５０にてレンズ５０、レンズ保持具１１０を冷却する。
この染色装置においては、被染色プラスチックレンズ５０と昇華性染料２２０との間の距離は、該レンズおよび染料の加熱温度、染色時間、真空度、所望の染色濃度などに応じて、適宜選定されるが、一般的には１〜１０００ｍｍの範囲で選ばれる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
実施例１
染色装置として、図１記載の染色装置を用いた。さらにレンズ基材はアイリ−基材（商品名：ＨＯＹＡ株式会社製造）とし、染料は以下の４種の染料〔何れも販売元は双葉産業（株）〕を混合して用いた。
（１）　ディスパ−ス・レッドＭ
（２）　ディスパ−ス・ブラックＢ
（３）　ディスパ−ス・エロ−Ｇ
（４）　ディスパ−ス・ブル−Ｒ
上記４種の染料（配合比は重量比で１：３：２：４：）を合計で５重量％含有する染料液０．０６ｇを、ステンレス板からなる基板上に形成された遠赤外線輻射層（パ−カ−加工株式会社の「セラスパッツ加工」厚さ５〜２０ミクロン）上に点在するように塗布した。
真空度２１ｋＰａ、基板温度が１２０℃になるように電磁誘導加熱方式（５ｋｗ用）で、６０分間加熱して、染色を行った。その結果、透過率３７％（測定波長５７５ｎｍ）の均一に染色されたレンズが得られた。なお、初期の基板温度は室温で、初期の真空度は大気圧で行った。加熱時間の６０分間は、図１に示す被せ蓋を下方向に降ろし、レンズが密閉された状態を起算時間とした。
なお、基板温度が１２０℃になるまでに２０〜３０秒程度を要した。
又、レンズ表面温度が測定できるようにして、レンズ表面温度を測定したところ、８分後のレンズ表面温度は９２．０℃で、３０分後のレンズ表面温度は１０６℃であった。
【００２７】
実施例２
遠赤外線輻射層を形成していないステンレス板を使用した以外は全て、実施例１と同様に行って染色を行った。
得られたレンズの透過率を測定（測定波長５７５ｎｍ）したところ６８％であった。
【００２８】
比較例１
真空度３．５ｋＰａ、基板温度が１２０℃になるように、特開２００２−８２２０４号公報の実施例で示す装置にて、６０分間染色を行った。使用染料、使用レンズは実施例１と同一の種類の物を用いた。
なお、初期の基板温度は室温で、初期の真空度は大気圧で行った。加熱時間の６０分間は、レンズを染色装置にセットし、ヒ−タ（５ｋｗ）及び真空ポンプのスイッチを押した時間を起算時間とした。その結果、透過率７８％（測定波長５７５ｎｍ）の均一に染色されたレンズが得られた。なお、基板温度が１２０℃なるまで、約３０分程度を要した。
【００２９】
本発明によれば、基板を電磁誘導加熱により加熱することにより、レンズの染色時間の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチックレンズ染色装置の一例の概略図
【図２】本発明のプラスチックレンズ染色の一例における各部材の位置関係を示す概略図
【図３】本発明の、基板上に昇華性染料を点在させる態様の１例を示す概略図
【図４】本発明の、基板上に昇華性染料を点在させる態様の１例を示す概略図
【符号の説明】
５０：レンズ
１００：レンズ置き台
１１０：レンズ保持具
１２０：移動機構
１３０：被せ蓋
１４０：冷却手段
１５０：フレ−ム板
１５１：枠体
１５３：連結棒
１５４：スライド部材
１５５：レール
１５６：シャフト部材
２００：基板
２１０：遠赤外線輻射層
２２０：昇華性染料
３００：トッププレート
４００：電磁誘導加熱器（磁気加熱用部材）
５００：染色装置

Claims

基板上に、直接的または間接的に、昇華性染料を塗布する塗布工程と、該基板の昇華性染料が塗布された面とプラスチックレンズの被染色面とを離間して対向させ、該基板を電磁誘導加熱により加熱して昇華性染料を昇華させてプラスチックレンズを染色する染色工程とを有するプラスチックレンズの染色方法。
前記塗布工程は、昇華性染料を基板上に点在させて塗布する請求項１記載のプラスチックレンズの染色方法。
前記基板上内において、点在の間隔を変化させて塗布する請求項２記載のプラスチックレンズの染色方法。
前記塗布工程前に、基板上の昇華性染料を塗布する面に遠赤外線輻射層を形成する輻射層形成工程を有する請求項１〜３いずれか１項記載のプラスチックレンズの染色方法。
前記塗布工程後、前記染色工程前に、レンズ保持具により該基板の昇華性染料が塗布された面とプラスチックレンズの被染色面とを離間して対向させるレンズ設定工程、プラスチックレンズ及び基板が保持されているレンズ保持具を加熱位置まで移動させる工程、プラスチックレンズ及び基板が保持されているレンズ保持具全体を密閉する工程、前記密閉された空間内を減圧する工程、とをさらに有する請求項１〜３いずれか１項記載のプラスチックレンズの染色方法。
前記染色工程終了後、前記密閉を解除する工程、加熱位置から退避位置に移動させる工程、及び、退避位置にてレンズを冷却させる工程、とをさらに有する請求項１〜５いずれか１項記載のプラスチックレンズの染色方法。
レンズ及び染料が塗布された基板を保持する保持具と、保持具を密閉する密閉手段と、密閉内を減圧する減圧手段と、前記基板を電磁誘導加熱により加熱する加熱手段と、を備えたプラスチックレンズの染色装置。
前記保持具を初期位置から加熱位置間を移動させる移動手段と、加熱手段による加熱終了後、密閉を解除する解除手段と初期位置にてレンズを冷却する冷却手段と、をさらに備えた請求項７記載のプラスチックレンズの染色装置。