JP6354987B2 - 染色用基体、染色樹脂体の製造方法、および染色用基体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、気相転写染色の工程において使用される染色用基体、前記染色用基体を用いて染色樹脂体を製造する製造方法、および、前記染色用基体の製造方法に関する。

従来、樹脂体（例えばプラスチックレンズ）を染色するための種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１が開示する気相転写染色方法では、染色用基体に付着している昇華性染料が加熱され、加熱された昇華性染料が樹脂体に蒸着される。特許文献２には、染色用基体の材質として、無機材料（例えばガラス）、有機材料（例えば紙）、金属材料（例えばアルミニウム）を用いる旨が記載されている。

特開２００１−５９９５０号公報 特開２０１１−４８３４０号公報

従来の染色用基体では、気相転写染色の品質および効率を容易に向上させることは困難であった。例えば、紙を染色用基体に用いると、染色用基体の一方の面に付着されていた昇華性染料が反対側の面に抜けてしまい、染色品質が一定とならない場合がある。また、ガラスおよび金属材料を染色用基体に用いると、紙を用いる場合に比べて、昇華性染料を加熱する際の効率が低下する。

本開示は、気相転写染色の品質および効率を共に向上させることができる染色用基体、染色樹脂体の製造方法、および染色用基体の製造方法を提供することを典型的な目的とする。

典型的な実施形態が提供する染色用基体は、染色用基体に付着された昇華性の染料を電磁波によって加熱し、前記染料を樹脂体に向けて昇華させることで前記樹脂体を染色する染色工程において使用される前記染色用基体であって、シート状に形成された金属製のベースと、少なくとも前記染料が付着される側の面の反対側に形成され、前記ベースに比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層とを備える。

典型的な実施形態が提供する染色樹脂体の製造方法は、シート状に形成された金属製のベースと、前記ベースに比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層とを備え、且つ昇華性の染料が付着された染色用基体を、前記染料が付着された面が樹脂体に対向するように真空中に配置する配置工程と、前記配置工程において配置された前記染色用基体の前記電磁波吸収層に電磁波を照射することで、前記染料を加熱して前記樹脂体に向けて昇華させる蒸着工程と、前記蒸着工程において前記染料が付着した前記樹脂体を加熱することで、前記樹脂体に前記染料を定着させる定着工程とを有する。

典型的な実施形態が提供する染色用基体の製造方法は、染色用基体に付着された昇華性の染料を電磁波によって加熱し、前記染料を樹脂体に向けて昇華させることで前記樹脂体を染色する染色工程において使用される前記染色用基体の製造方法であって、シート状に形成された金属製のベースと、前記ベースの少なくとも一方の面側に形成され、前記ベースに比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層とを既に備えた基体に対し、前記染料を含む染料層を形成する染料層形成工程を有し、前記染料層形成工程では、少なくとも前記染料層の反対側の面に前記電磁波吸収層が位置するように前記染料層が形成されることを特徴とする。

本開示に係る技術によると、気相転写染色の品質および効率が共に向上する。

染色システムの概略構成を示す図である。 染色用基体１の正面図および平面図である。 染色樹脂体の製造工程を示すフローチャートである。 染色工程前の染色用基体に対する評価結果を示す図である。 染色工程後のプラスチックレンズに対する評価結果を示す図である。

＜染色システムの概略構成＞
以下、典型的な実施形態の１つについて、図面を参照して説明する。以下では、樹脂体の１つであるプラスチックレンズ８を気相転写染色法で染色し、染色プラスチックレンズを製造する場合を例示して説明を行う。しかし、以下で例示する技術は、プラスチックレンズ８以外の樹脂体（例えば、携帯電話のカバー、ライト用のカバー、アクセサリー、玩具等）を気相転写染色法で染色して染色樹脂体を製造する場合にも適用できる。

なお、本実施形態によると、例えば、ポ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）、チオウレタン系またはチオエポキシ等の高屈折材料等を材質としたプラスチックレンズ８を染色することもできる。

まず、図１を参照して、本実施形態における染色システム１００の概略構成について説明する。本実施形態の染色システム１００は、染料付着部１０、蒸着部３０、および染料定着部５０を備える。

[染料付着部]
染料付着部１０は、後にプラスチックレンズ８に蒸着される昇華性の染料を、染色用基体１に付着させることで、染料層６（図２参照）を形成する。染色用基体１は、プラスチックレンズ８の染色に用いられる染料を一旦保持する媒体である。染色用基体１の詳細な説明については後述する。

本実施形態の染料付着部１０は、一例として、昇華性の染料が含有された液体のインクを、インクジェットプリンタ１１を用いて染色用基体１に付着（本実施形態では印刷）させる。従って、染料付着部１０は、作業者が所望する色合いの染料を、より正確に染色用基体１に付着させることができる。つまり、染色用基体１に付着させる染料の分量、色相、グラデーションの程度等の正確性が向上する。また、作業者は、染料を容易に取り扱うことができる。さらに、インクジェットプリンタ１１を用いることで、使用する染料が削減される。本実施形態では、インクジェットプリンタ１１によって印刷されたインクを乾燥させる工程が行われることで、染料がさらに強固に保持される。

本実施形態では、インクジェットプリンタ１１の駆動制御に用いられる印刷データは、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）１２によって作成される。作業者は、例えば、ＰＣ１２にインストールされたドローソフト等を用いることで、染色用基体１に付着させる染料（インク）の色相、彩度、明度、グラデーションの有無および程度等を容易に調整することができる。作業者は、ＰＣ１２のメモリ、インクジェットプリンタ１１のメモリ、ＵＳＢメモリ等に印刷データ保存させることで、インクを同一の色合いで複数の染色用基体１に繰り返し付着させることもできる。また、作業者は、メーカー等によって予め作成された複数の印刷データの中から１つを選択し、インクジェットプリンタ１１に印刷を実行させることも可能である。

なお、インクジェットプリンタ１１を用いずに染料を染色用基体１に付着させることも可能である。例えば、染料付着部１０は、ディスペンサー（液体定量塗布装置）、ローラ等を駆動することでインクを染色用基体１に付着させてもよい。スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷等を使用することも可能である。また、染料付着部１０を用いずに、作業者自身が筆またはローラ等を用いてインクを染色用基体１に付着させてもよい。

また、本実施形態では、少なくとも赤、青、黄の３色の染料が、インクジェットプリンタ１１によって染色用基体１に付着される。染料は、昇華性を有し、且つ昇華時の熱に耐え得る必要がある。一例として、本実施期待では、キノフタロン系昇華性染料またはアントラキノン系昇華性染料が用いられる。

[蒸着部]
蒸着部３０は、染色用基体１に付着された染料を電磁波によって加熱することで、染料をプラスチックレンズ８に向けて昇華させる。その結果、染料がプラスチックレンズ８に蒸着される。なお、プラスチックレンズ８には、後述する定着工程による染料の定着を容易にするための受容膜等、各種の層が形成されていてもよい。本実施形態の蒸着部３０は、電磁波発生部３１、蒸着用治具３２、ポンプ３６、およびバルブ３７を備える。

電磁波発生部３１は、染色用基体１の電磁波吸収層４（図２参照：後述する）によって吸収される電磁波を発生させる。一例として、本実施形態では、赤外線を発生させるハロゲンランプが電磁波発生部３１として使用されている。しかし、電磁波発生部３１は、後述の電磁波吸収層４によって吸収され易い電磁波を発生させるものであればよい。従って、ハロゲンランプの代わりに、紫外線、マイクロ波等の他の波長の電磁波を発生させる構成を使用してもよい。蒸着部３０は、電磁波を染色用基体１に照射することで、短時間で染料の温度を上昇させることができる。また、染色用基体１の染料を昇華させる場合、高熱となった鉄板等を染色用基体１に接触させることで染料を加熱することも考えられる。しかし、染色用基体１と鉄板等とを均一に（例えば、隙間無く）接触させることは難しい。接触状態が均一でなければ、染料が均一に加熱されずに色ムラ等が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態の蒸着部３０は、染色用基体１から離間した電磁波発生部３１からの電磁波によって、染料を均一に加熱させることができる。

蒸着用治具３２は、染色用基体１とプラスチックレンズ８を保持する。本実施形態の蒸着用治具３２は、レンズ支持部３３および基体支持部３４を備える。レンズ支持部３３は、円筒状の基部と、基部の内側に配置された載置台とを備える。プラスチックレンズ８は、基部に囲まれた状態で、レンズ支持部３３の載置台によって支持される。基体支持部３４は、円筒状の基部の上端に位置し、プラスチックレンズ８よりも上方で染色用基体１を支持する。詳細は図示しないが、染色用基体１の外周縁部が基体支持部３４上に載置されると、環状の基体押さえ部材が染色用基体１の外周縁部の上から載置される。その結果、染色用基体１の位置が固定される。なお、従来では、蒸着部３０の汚れを抑制するために、基体支持部３４に保持された染色用基体１の上面に、さらに板状のガラスを載置することで、昇華した染料が染色用基体１の裏側に抜けて広がることを防止することもあった。しかし、詳細は後述するが、本実施形態では、昇華した染料は、染色用基体１の裏側に抜けにくい。従って、ガラスを用いなくても汚れにくい。

染色用基体１は、染料が付着した面がプラスチックレンズ８に対向するように配置される。本実施形態では、プラスチックレンズ８の上方で染色用基体１が支持されるので、染色用基体１は、染料付着面が下方を向くように基体支持部３４に載置される。なお、染色用基体１の染料付着面とプラスチックレンズ８の間の距離が狭すぎると、染料の昇華が十分に行われず、色ムラ等が生じる傾向がある。染色用基体１とプラスチックレンズ８が接触して色ムラ等が生じる場合もある。また、染色用基体１の染料付着面とプラスチックレンズ８の間の距離が広すぎると、昇華した染料が再度集結して色ムラが生じる可能性があり、蒸着される染料の濃度も薄くなる。従って、染色用基体１とプラスチックレンズ８の間の距離を適切な距離（例えば、２ｍｍ〜３０ｍｍ）とすることが望ましい。

ポンプ３６は、蒸着部３０の内部の気体を外部に排出し、蒸着部３０の内部の気圧を低下させる。蒸着時における蒸着部３０の内部の気圧は、例えば、３０Ｐａ〜１０ＫＰａ、より望ましくは、５０Ｐａ〜５００Ｐａ程度とすればよい。バルブ３７は、蒸着部３０の内部空間の開放および閉鎖を切り替える。

[染料定着部]
染料定着部５０は、染料が蒸着されたプラスチックレンズ８を加熱することで、染料をプラスチックレンズ８に定着させる。本実施形態では、オーブンが染料定着部５０として用いられる。オーブン（特に、送風式定温恒温器）を用いると、プラスチックレンズ８の温度が長い時間をかけて徐々に上昇するので、温度差が発生し難い。よって、染料が均等にプラスチックレンズ８に定着し易い。

なお、染料定着部５０の構成を変更することも可能である。例えば、染料定着部５０は、レーザをプラスチックレンズ８上で走査させることで、プレスチックレンズ８を加熱してもよい。この場合、染料定着部５０は、プラスチックレンズ８の部位に応じて意図的に温度差を生じさせることも可能である。例えば、染料定着部５０は、グラデーションのある染色を施す場合等に、目的とするグラデーションの状態に応じてレーザの走査を制御してもよい。染料定着部５０は、プラスチックレンズ８の各部位の温度が望ましい温度となるように、プラスチックレンズ８の厚み等に応じてレーザの走査を制御してもよい。また、染料定着部５０は、電磁波をプラスチックレンズ８に直接照射することでプラスチックレンズを加熱してもよい。

また、染料付着部１０、蒸着部３０、および染料定着部５０の各々で行われる工程のうちの２以上が、１つの装置によって実行されてもよい。例えば、蒸着部３０によって行われる蒸着工程と、染料定着部５０によって行われる定着工程とを共に実行する染色装置が用いられてもよい。この場合、例えば、蒸着工程における染色用基体１の加熱と、定着工程におけるプラスチックレンズ８の加熱とを、同一の加熱手段（例えば赤外線ヒータ等）が実行してもよい。また、染色装置は、複数の工程（例えば、蒸着工程から定着工程まで）を一連の流れで自動的に行ってもよい。

＜染色用基体＞
図２を参照して、本実施形態における染色用基体１について説明する。図２の上側が正面図、下側が平面図である。なお、図２の正面図では、各層を分かり易く示すために、染色用基体１の厚み方向（平面図における上下方向）の長さを、実際の長さよりも長くしている。図２に例示した染色用基体１では、既に染料が付着されて染料層６が形成されている。しかし、本開示で用いる「染色用基体１」の用語の範囲には、染料層６が未だ形成されていない状態の染色用基体１も含まれる。本実施形態の染色用基体１は、ベース２、電磁波吸収層４、染料保持層５、および染料層６を備える。

[ベース]
ベース２は、他の層（電磁波吸収層４等）を保持する基材となる。ベース２は金属製であり、シート状（例えば、変形可能な板状、剛性を有する板状等）に形成されている。ベース２を金属製とすることで、昇華された染料がベース２の裏面側（図２の正面図における上側）へ抜けることが防止される。また、ベース２を形成する金属の材質を、熱伝導性が高い材質とすれば、蒸着工程において染料の温度上昇に要する時間が短縮される。本実施形態では、熱伝導性が高く、重量が軽く、且つコストが低いアルミニウムが、ベース２の材質として用いられている。しかし、他の金属（鉄等）をベース２の材質として選択してもよい。

ベース２の厚みｄ（図２の正面図における上下方向の幅）が１μｍ未満であると、ベース２の強度が低下する。この場合、作業者は染色用基体１を取り扱い難くなる。一方で、ベースの２の厚みｄが１０００μｍより大きいと、コストが高くなり、廃棄も面倒となる。染料の加熱に要するエネルギー（例えば、加熱時間および出力）も増加する。特に、染色用基体１をディスポーザブルにする場合には、厚みｄが薄い方が望ましい。また、本実施形態では、インクジェットプリンタ１１によって染料がベース２に付着される。この場合、ベース２の厚みｄが１μｍ以上１０００μｍ以下であれば、ベース２が紙と同様にインクジェットプリンタ１１によって処理される。以上のように、ベース２の厚みｄは１μｍ以上１０００μｍ以下であるのが望ましい。一例として、本実施形態では、厚みｄが１１μｍのアルミ箔がベース２に使用される。この場合、染色用基体１の取り扱いおよび廃棄が容易である。ディスポーザブルとする場合でもコストは低い。さらに、厚みｄが小さいので、電磁波吸収層４から染料層６（後述する）に短時間で効率良く熱が伝わる。ただし、ベース２の厚みｄを変更することも可能である。例えば、複数回の染色工程において染色用基体１を使用できるように（つまり、染色用基体１をリユースできるように）、厚みｄを１０００μｍよりも大きくしてもよい。この場合、作業者は、前回の染色工程終了後に染料が染色用基体１に残存していれば、残存している染料を除去した後に、次の染色工程を行うことが望ましい。

[電磁波吸収層]
電磁波吸収層４は、少なくとも染色用基体１において染料が付着される側の面の反対側（図２の正面図における上側）に形成される層である。電磁波吸収層４は、ベース２に比べて高い電磁波吸収率を有する。詳細には、電磁波吸収層４は、少なくとも電磁波発生部３１が発生させる波長の電磁波を、ベース２よりも高い吸収率で吸収できればよい。本実施形態では、可視域から近赤外の電磁波を発生させるハロゲンランプが電磁波発生部３１として用いられている。従って、本実施形態では、可視域から近赤外の電磁波の吸収効率がベース２よりも高い着色層（詳細には、黒または濃色の着色層）が、電磁波吸収層４として用いられている。

一例として、本実施形態では、耐熱性樹脂材料（本実施形態ではポリアミドイミド樹脂）と、黒色または濃色（本実施形態では黒色）の顔料とを含有する着色インクの乾燥塗膜によって、電磁波吸収層４が形成されている。この場合、電磁波吸収層４は十分な耐熱性を保持し、且つ、アルミ箔であるベース２に皺が生じることが抑制される。樹脂を溶解する溶媒には、エタノール、トルエン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド等の少なくともいずれかを用いることができる。着色インクをベース２の面に付着（塗布）させる方法には、例えば、グラビア印刷、スクリーン印刷、スプレー、筆、ローラ等を用いる方法等を採用できる。なお、他の材料および方法を用いて電磁波吸収層４を形成することも可能である。例えば、紫外線等の他の波長の電磁波を加熱に使用する場合には、使用する波長の電磁波を吸収する特性を電磁波吸収層４に付与すればよい。

図２に示すように、本実施形態の電磁波吸収層４は、染色用基体１における一方の面の一部を占める領域に形成される。従って、両面に電磁波吸収層４が形成される場合、または、一方の面の全てに電磁波吸収層４が形成される場合に比べて、染色用基体１のコストが低下する。また、本実施形態の電磁波吸収層４は、染料層６（詳細は後述する）が形成される領域の裏面側を覆う領域に形成される。本実施形態では、染料層６は、プラスチックレンズ８の形状に略一致する大きさの円形に形成される。従って、電磁波吸収層４は、染料層６の裏側を覆うように、染料層６と同じ大きさ、または染料層６とほぼ同じ大きさの円形に形成される。この場合、電磁波吸収層４が電磁波を吸収することで生じた熱が、効率良く染料層６に伝わる。さらに、染色用基体１のうち、電磁波吸収層４が形成されていない部分は、電磁波を吸収し難いので昇温し難い。従って、作業者は、蒸着工程が終了した直後であっても、染色用基体１を手で扱うのが容易である。

なお、紙を材質とするベースに電磁波吸収層を形成する場合を仮定する。この場合、電磁波吸収層は、昇華した染料が裏側に抜けることを抑制する効果も有する。よって、染料の抜けの抑制を重視する場合には、広い範囲で電磁波吸収層が形成されているのが望ましい。しかし、本実施形態では、ベース２が金属製である。従って、電磁波吸収層４による染料の抜けの抑制を考慮することなく、電磁波吸収層４の形成領域を定めることができる。ただし、電磁波吸収層４を形成する部位は適宜変更できる。例えば、染色用基体１における一方の面の全てに電磁波吸収層４を形成することも可能である。ベース２の両面に電磁波吸収層４を形成することも可能である。

[染料保持層]
染料保持層５は、ベース２において染料が付着される側の面に形成されている。ベース２が金属製である場合に、染料を含有する液体のインクをベース２の表面に直接付着させても、インクの滲み、広がり等によって、インクに含まれる染料が保持され難い。しかし、染料保持層５の上にインクが付着されると、ベース２の表面にインクが直接付着される場合に比べて、安定した状態でインク内の染料が保持される。

染料保持層５の材料には種々の材料を用いることができるが、本実施形態では親水性の高分子材料が用いられている。特に、本実施形態では、後述する評価試験の結果を踏まえて、ポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコールを含む親水性高分子材料が、染料保持層５の材料として用いられている。この場合、染色用基体１は、インクを強く保持できる。また、染料保持層５を乾燥させると粘着性が低下するので、作業者による染色用基体１の取り扱いはさらに容易になる。染料保持層５に付着したインク内の染料は、加熱されることで十分に昇華される。さらに、染料保持層５が十分な耐熱性を有するので、染料保持層５の材料の昇華等が生じ難い。

なお、ポリエチレンオキシドおよびポリエチレングリコール以外の材料を染料保持層５に使用できることも判明している。例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、および、ポリビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体の少なくともいずれかを用いる場合でも、染料は安定した状態で染料保持層５によって保持される。

上記の材料以外にも、染料保持層５に使用できる材料は存在する。纏めると、ポリビニルビロリドン、ポリビニルアルコールの如きビニル系高分子；ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、酢酸セルロース、澱粉、アルギン酸、アルギン酸塩の如き多糖類系高分子；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールの如きエチレンオキサイド系高分子；絹及びその誘導体、ゼラチンの如きタンパク質系高分子；ポリエチレンイミン塩、ポリビニルアミン塩、ジアリルアミンアクリルアミド共重合体の塩、ポリ［（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド］、ポリスチレンの四級アンモニウム塩、ポリ［（メタ）アクリルアミド］、ポリ［Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド］、ポリ［Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド］、ポリ［Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド］、ポリ［Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド］の如きアミン系高分子；ポリアクリル酸、ポリ［メトキシテトラエチレングリコール（メタ）アクリレート］、ポリ［メトキシノナエチレングリコール（メタ）アクリレート］、ポリ［メトキシトリエイコサエチレングリコール（メタ）アクリレート］、スルホン酸ソーダ−２−メチルプロパン−２−アクリルアミドの如き陰イオン性基を有する（メタ）アクリレートの重合体；トリ−ブチル｛２−（メタ）アクリロイルオキシエチル｝ホスホニウムクロライド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート四級化物の如き陽イオン性基を有する（メタ）アクリレートの重合体；２−（メタ）アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、２−アクリロイルオキシエチル琥珀酸、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレートの如きカルボキシル基を有する（メタ）アクリレートの重合体；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートの如き水酸基を有する（メタ）アクリレートの重合体；モノ｛２−（メタ）アクリロイルオキシエチル｝アシッドホスフェート、１０−（メタ）アクリロイルオキシデシルジヒドロジェンホスフェート、β−（メタ）アクリロイルオキシエチルフェニルリン酸の如きリン酸基を有する（メタ）アクリレートの重合体；糖（メタ）アクリレート及びアミノ酸の（メタ）アクリレートの重合体；ノニルフェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレートの如き親水基を有する（メタ）アクリレートの重合体、などのアクリル系高分子、などを使用できる。

染料保持層５が形成される領域は、少なくとも染料層６が形成される領域を含む領域であればよい。本実施形態では、染料層６の形成領域が予定からずれる場合を想定して、染料保持層５の形成領域は、染料層６の形成領域よりもやや広い領域となっている。しかし、染料保持層５の形成領域は適宜変更できる。例えば、染料保持層５は、ベース２の一方の面の全てに形成されてもよい。また、電磁波吸収層４の機能と染料保持層５の機能とを兼ねる層を、例えばベース２の両面に形成することも可能である。

また、本実施形態では、ベース２と染料保持層５の間の層（図示せず）、または、染料保持層５の材料中に、ベース２の色とは異なる着色材料を含む。従って、染料層６は、着色材料の上に形成される。よって、作業者は、金属製のベース２の上に染料層６が形成される場合に比べて、染料の付着の状態を適切に把握することができる。なお、本実施形態では、染料の付着状態の把握をより容易にするために、白色の着色材料が用いられている。しかし、白色以外の着色材料（例えば、乳白色、黒色等）を用いることも可能である。形成する染料層６の色に応じて、着色材料の色を選択してもよい。また、「ベース２の色とは異なる着色材料」には、金属製のベース２の光の反射を単に抑制する（光沢を減少させる）材料も含む。色味が同じでも、光沢が減少することで、染料の付着の状態が容易になる場合もある。

[染料層]
染料層６は、昇華性の染料を含む層である。前述したように、本実施形態では、昇華性の染料を含む着色インクが、インクジェットプリンタ１１によって染料保持層５上に吐出される。吐出された着色インクが乾燥されることで、染料層６が形成される。

＜染料層が形成された染色用基体の製造方法＞
図２に例示した染色用基体の製造方法の一例について説明する。本実施形態では、染料層６が形成された染色用基体１の製造方法は、電磁波吸収層形成工程、染料保持層形成工程、および染料層形成工程を含む。

電磁波吸収層形成工程は、シート状に形成された金属製のベース２の一方の面側に、電磁波吸収層４を形成する工程である。染料保持層形成工程は、電磁波吸収層４が形成される側の反対側に染料保持層５を形成する工程である。電磁波吸収層形成工程と、染料保持層形成工程は、いずれを先に行ってもよい。染料層形成工程は、電磁波吸収層４が形成された面の反対側に染料層６を形成する工程である。染料層形成工程は、電磁波吸収層形成工程および染料保持層形成工程が行われた後で実行される。従って、染料層形成工程が先に行われる場合とは異なり、他の工程が行われる際の熱等の影響で染料の変性、意図しない昇華、治具の汚れ等が生じることが防止される。なお、電磁波吸収層４、染料保持層５、および染料層６の具体的な形成方法は前述した通りである。例えば、染料層６は、インクジェットプリンタ１１を使用して形成することも可能である。

＜染色樹脂体製造工程＞
図３を参照して、本実施形態における染色樹脂体の製造工程について説明する。一例として、図３に示す製造工程は、染料層６が未だ形成されていない染色用基体１を用いて染色樹脂体を製造する場合を例示する。まず、染色用基体１に染料が付着（例えば、インクが塗布および乾燥）されて、染料層６が形成される（Ｓ１）。前述したように、本実施形態では、ＰＣ１２によって作成されたデータに従ってインクジェットプリンタ１１が駆動することで、作業者が所望する色合いでインクが染色用基体１に塗布される。インクは、染色用基体１のうち、染料保持層５の上に塗布される。塗布されたインクを乾燥させることで、染料層６が形成される。

次いで、蒸着部３０の所定位置に、染色用基体１と樹脂体（プラスチックレンズ８）が配置される（Ｓ２）。前述したように、本実施形態では、基体支持部３４に染色用基体１が配置されると共に、レンズ支持部３３にプラスチックレンズ８が配置される。詳細には、染色用基体１は、染料層６がプラスチックレンズ８に対向するように配置される。

次いで、蒸着工程が行われる（Ｓ３）。本実施形態の蒸着工程では、プラスチックレンズ８および染色用基体１の周辺の気圧が、ポンプ３６によって下げられる。次いで、電磁波発生部３１が駆動され、染色用基体１の電磁波吸収層４に電磁波が照射される。その結果、電磁波吸収層４の温度が上昇し、熱が染料層６に伝わって、染料が昇華する。昇華した染料は、プラスチックレンズ８のうち、染色用基体１に対向する側の面に蒸着される。真空下または略真空下で蒸着が行われることで、プラスチックレンズ８における色ムラの発生が抑制される。なお、前述したように、プラスチックレンズ８のうち、染料が蒸着される面には、受容膜等が形成されていてもよい。

次いで、定着工程が行われる（Ｓ４）。本実施形態では、染料定着部５０は、大気圧下または略大気圧下（大気圧よりも高い圧力に加圧してもよい）でプラスチックレンズ８を加熱することで、蒸着された染料が再び昇華することを抑制しつつ、染料をプラスチックレンズ８に定着させる。以上の工程によって、染色樹脂体が製造される。

なお、以上説明した製造工程は例示に過ぎない。従って、工程の一部を変更することも可能である。例えば、前述したように、蒸着工程（Ｓ３）と定着工程（Ｓ４）が同一の装置によって行われてもよい。また、製造工程の全てを、同一の作業者が同一の場所で行う必要は無い。例えば、メーカーは、上記Ｓ１の工程を行い、染料層６が既に形成された染色用基体１を販売してもよい。この場合、染色用基体１を購入した購入者は、上記Ｓ２〜Ｓ４の工程を行えばよい。また、染色用基体１を製造するメーカーは、染料層６が形成されていない状態の染色用基体１を販売してもよい。勿論、メーカーは、上記製造工程の全てを自ら行い、製造された染色樹脂体を販売してもよい。

＜評価試験＞
発明者は、染色用基体１に染料保持層５を設けることの効果、および染料保持層５の材料の適否を判定するために、評価試験を行った。この評価試験では、発明者は、６つのプラスチックレンズ８の各々を、染料保持層５（図２参照）の条件のみをそれぞれ変化させつつ、上記実施形態で示した方法で染色した。以下に、評価試験における各種条件を示す。以下の（２）〜（４）は、６つの試験に共通する条件である。インクジェットプリンタ１１による染料（着色インク）の印刷条件（つまり、色合い）も全て共通する。
（１）染料保持層５の条件
・Ｎｏ．１：染料保持層無し
・Ｎｏ．２：ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）１０００（水で９．７％希釈）
・Ｎｏ．３：株式会社大力製ＮＤ−１（水で４７．３％希釈）
・Ｎｏ．４：住友精化株式会社製ＰＥＯ−１（水で９．９％希釈）
・Ｎｏ．５：住友精化株式会社製ＰＥＯ−８（水で３．５％希釈）
・Ｎｏ．６（比較例）：紙をベースとする従来の染色用基体を使用し、染料保持層無し
（２）プラスチックレンズ８の種類：ＣＲ３９プラノレンズ
（３）蒸着工程における電磁波の照射時間：２０秒
（４）定着工程における温度および加熱時間：１４０℃で９０分

なお、ＰＥＯ−１とＰＥＯ−８は共に親水性ポリマー（ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール）であるが、ＰＥＯ−１の分子量は１５万〜４０万、ＰＥＯ−８の分子量は１７０万〜２２０万である。ＮＤ−１の成分は未開示であった。また、本評価試験では、いずれの染料保持層５も、筆でベース２に塗布された材料を、７０℃のオーブンで３０分乾燥させることで形成された。

図４に、染色前（つまり、蒸着工程の前）における染色用基体１に対する評価結果を示す。発明者は、紙を用いた比較例を除く５つの染色用基体５について、染料保持層５の状態と、インクジェットプリンタ１１によって染料保持層５上に付着された染料の状態（つまり、着色インクの状態）とを、目視によって評価した。Ｎｏ．１（保持層無し）では、着色インクが流れてしまい、液が集まった部分ができた。Ｎｏ．２（ＰＥＧ１０００）では、染料保持層５の材料が液つぶになって転々と付着していた。この染料保持層５の上に付着された着色インクは、Ｎｏ．１と同様に流れてしまい、液が集まった部分ができた。Ｎｏ．３（ＮＤ−１）では、染料保持層５はきれいに塗布された。ただし、この染料保持層５の上に付着された着色インクの一部は滲んでいた。Ｎｏ．４（ＰＥＯ−１）では、染料保持層５には白い線ムラが僅かに生じたものの、着色インクのドット形状はほぼ維持されていた。Ｎｏ．５（ＰＥＯ−８）では、染料保持層５に生じた白い線ムラがＮｏ．４よりも多く、着色インクの滲みもＮｏ．４より大きかった。以上の結果より、染料保持層５の品質は、Ｎｏ．４が最も良好であると言える。

次に、発明者は、染料保持層５の品質が良好であったＮｏ．３、Ｎｏ，４、Ｎｏ．５の染色用基体１を用いた染色の品質と、比較例である従来の紙製の染色用基体１を用いた染色の品質を評価した。まず、図示していないが、発明者は蒸着工程後における染色用基体１の染料の状態を目視で確認した。Ｎｏ．４（ＰＥＯ−１）およびＮｏ．５（ＰＥＯ−８）の染色用基体１の染料はきれいに昇華していた。Ｎｏ．３（ＮＤ−１）の染色用基体１では、黒く変色した物質が残存していた。これは、何らかの物質が炭化したものと思われる。ただし、この変色は、プラスチックレンズ８の染色品質（後述する）には影響を与えていないものと考えられる。

図５に、染色後（つまり、蒸着・定着工程後）におけるプラスチックレンズ８に対する評価結果を示す。発明者は、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、および比較例の染色用基体１の各々によって染色されたプラスチックレンズ８について評価を行った。詳細には、発明者は、４つのプラスチックレンズ８の各々について、Ｔｖ（視感透過率）と、Ｌ＊値、ａ＊値、ｂ＊値（ＣＩＥ表色系）とを測定し、且つ、目視による評価を行った。

図５に示すように、金属製（本実施形態ではアルミニウム製）のベース２を用いたＮｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５のプラスチックレンズ８の濃度は、比較例である従来の紙製の染色用基体１を用いたプラスチックレンズ８の濃度に比べて、約６％程度濃くなった。また、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５の染色工程では、比較例の染色工程とは異なり、染色用基体１の上面（つまり、染料層６の反対側の面）に載置された板状のガラスに染料が付着していなかった。これらの原因は、昇華した染料が裏側（つまり、電磁波吸収層４側）に抜けることを、金属製のベース２が抑制したためである。

目視による評価では、いずれのプラスチックレンズ８でも色ムラは確認されなかった。Ｎｏ．３のプラスチックレンズ８では、表面に何らかの物質が付着していたが、アセトンを用いて拭くと物質は除去された。この物質は、染料保持層５の材料中に含まれる物質が昇華されたものと考えられる。また、比較例のプラスチックレンズ８でも、紙に含まれる物質と思われる不純物が表面に若干付着していた。Ｎｏ．４、Ｎｏ．５のプラスチックレンズ８では、表面への物質の付着は確認されなかった。

以上の評価試験の結果から、金属製のベース２を用いて染色用基体１を作成しても、染色品質は低下しないことが分かった。むしろ、ベース２の裏側への染料の抜けが抑制されるので、染色濃度が高くなる。さらに、染料の抜けが抑制されることで、色の再現性も向上すると考えられる。また、染料保持層５に用いる材料としては、ポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコールを含む親水性高分子材料がより好ましいことが分かった。ただし、ＮＤ−１でも染色の品質自体は良好であった。

＜評価試験２＞
発明者は、染料保持層５の材質を、＜評価試験１＞における材質とは異なる材質（ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ））とした場合の適否を判定するために、評価試験を行った。＜評価試験２＞では、発明者は、以下の４つの材質のそれぞれを、バーコート法を用いてベース２に塗布し、（１）染料保持層５の状態、（２）インクジェットプリンタ１１によって染料保持層５上に付着された染料の状態（つまり、着色インクの状態）、および（３）染色後の品質を評価した。
・Ｎｏ．７：ＰＶＡ（１０ｗｔ％、平均重合度＝１５００、染料保持層５の膜厚＝１．５μｍ＆３．５μｍ）
・Ｎｏ．８：ＰＶＰ Ｋ２５（１０ｗｔ％、粘度平均分子量＝２５０００、染料保持層５の膜厚＝２〜３μｍ）
・Ｎｏ．９：ＰＶＰ Ｋ３０（１０ｗｔ％、粘度平均分子量＝４００００、染料保持層５の膜厚＝２〜３μｍ）
・Ｎｏ．１０：ＰＶＰ Ｋ９０（１０ｗｔ％、粘度平均分子量：６３００００、染料保持層５の膜厚＝２〜３μｍ＆５〜８μｍ）

（１）染料保持層５の状態
Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０の全てについて、染料保持層５は良好に形成された。
（２）染料保持層５上に付着された染料の状態
Ｎｏ．８とＮｏ．９については、一部の着色インクがはじかれていたり、滲んでいたりした。一方で、Ｎｏ．７とＮｏ．１０については、着色インクは均一に付着されていた。
（３）染色後の品質
蒸着工程後の染料保持層５の状態を確認すると、Ｎｏ．８とＮｏ．９では染料保持層５にクラックが発生していた。染料保持層５にクラックが発生すると、染料と共に不要な物質が昇華し、染色品質の悪化に繋がる。一方で、Ｎｏ．７とＮｏ．１０についてはクラックは発生しなかった。
（４）結論
以上の結果から、分子量等の各種条件を適切な条件とすることで、ＰＶＡおよびＰＶＰも染料保持層５の材質として採用できることが分かる。

＜比較＞
本実施形態の染色用基体１と従来の染色用基体を比較する。従来の紙製の染色用基体は、取り扱いが容易であり、コストが低く、金属製等に比べて電磁波の吸収効率も良い。しかし、染色用基体の一方の面に付着されていた昇華性の染料が、反対側の面に抜けてしまう可能性がある。この場合、染色品質が一定とならない可能性、および、治具等に汚れが付着する可能性がある。紙に含まれる不純物または線維等が樹脂体に付着し、樹脂体の洗浄または染色品質の低下等が生じる可能性もある。また、無機材料または金属材料を用いた従来の染色用基体では、昇華性の染料が反対側の面に抜ける可能性は低い。不純物によって染色品質が低下する可能性も低い。しかし、電磁波吸収率が低いので、染料を加熱する際の効率を向上させることが難しい。

本実施形態の染色用基体１は、シート状に形成された金属製のベース２を備える。ベース２の一方の面には昇華性の染料が付着される。染料が付着される面の反対側の面には、ベース２に比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層４が形成される。この場合、昇華性の染料がベース２の反対側に抜けてしまう可能性が低下する。ベース２の材質に含まれる不純物の影響も生じ難い。さらに、昇華性の染料を加熱する際の効率も向上する。従って、本実施形態によると、気相転写染色の品質および効率が共に向上する。また、本実施形態では、ベース２の厚みが１μｍ以上１０００μｍ以下である。この場合、作業者は効率良く気相転写染色を行うことができる。

金属製のベース２にインク（染料）を直接付着させても、インクの滲み、広がり等が生じやすいので、インクが保持され難い。本実施形態の染色用基体１は、染料保持層５を備えることで、インクを安定して保持しつつ、染色の品質および効率を向上させることができる。

本実施形態の染色用基体１は、ベース２と染料保持層５の間、または染料保持層５に、着色材料を含む。この場合、昇華性染料（本実施形態では染料層６）は、着色材料の上または上方に付着する。従って、作業者は、金属製のベース２の色の上に染料が付着された場合に比べて、染料の付着の状態を適切に把握することができる。

染料保持層５に用いる親水性の高分子材料は、例えば、ポリエチレンオキシドまたはポリエチレングリコールを含むことがより望ましい。この場合、染色用基体５は、インクを強く保持できる。インクを乾燥させると粘着性が低下するので、染色用基体１の取り扱いはさらに容易になる（例えば、複数の染色用基体１を重ねることも可能である）。また、染料保持層５に付着したインク内の染料は、加熱されることで十分に昇華される。さらに、染料保持層５が十分な耐熱性を有し、染料保持層５の材料の昇華等も生じ難い。ただし、ポリエチレンオキシドおよびポリエチレングリコール以外の材料を用いることも可能である。例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、および、ポリビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体のうちの少なくともいずれかを、染料保持層５に含めてもよい。つまり、２５０℃以下であれば分解または反応が生じず、水系のインクが浸透しやすい親水性材料を用いることが可能である。さらに、水系インクが浸透できる隙間（孔）を持つ高分子材料を用いることがより望ましい。水系インクが浸透できる隙間を高分子材料が持っていれば、インクを染料保持層５上に付着させた後、且つ乾燥前であっても染色用基体１を重ねることができ、作業性が向上する。

本実施形態における電磁波吸収層４の材料は、黒色または濃色の顔料と、耐熱性樹脂材料とを含む。この場合、剥離および熱変性が生じ難い電磁波吸収層が容易に形成される。特に、本実施形態の染色用基体１では、耐熱性樹脂であるポリアミドイミド樹脂が電磁波吸収層４に用いられている。従って、本実施形態の染色用基体１は、耐熱温度が高く（約２７５℃）、耐摩擦性および摺動性も高い。

本実施形態の電磁波吸収層４が形成される領域は、染色用基体１における一方の面の一部を占める領域であり、且つ、占領が付着される領域（染料層６が形成される領域）の裏面側を覆う領域である。その結果、全面に電磁波吸収層４が形成される場合に比べてコストが低下する。また、電磁波吸収層４が形成されていない部分は昇温し難い。従って、作業者は、加熱直後であっても染色用基体１を手で扱い易い。

上記実施形態で開示された内容は一例に過ぎない。従って、上記実施形態で開示された内容を変更することも可能である。まず、上記実施形態の染色用基体１は、ベース２、電磁波吸収層４、および染料保持層５を備える。しかし、染色用基体１の層の構成を変更することも可能である。例えば、ベース２による染料の保持の安定性が大きな問題とならないような場合には、染料保持層５を省略することも可能である。また、ベース２と電磁波吸収層４は、直接接触している必要は無い。つまり、ベース２と電磁波吸収層４の間に何らかの層が介在していてもよい。同様に、ベース２と染料保持層５の間に何らかの層が介在していてもよい。また、染色用基体１の表面を覆うように（例えば、電磁波吸収層４の表面を覆うように）、何らかの層が設けられていてもよい。

上記実施形態では、親水性の高分子材料を含む染料保持層５によって、インクが強固に保持される。しかし、染料保持層５を設ける場合、親水性の高分子材料以外の材料を用いて染料保持層５を形成することも可能である。例えば、金属製のベース２の一方の面に紙を張り合わせることで、紙の層を染料保持層５として用いることも可能である。また、無機物や金属に対してプラズマ処理等を行って親水性としたり、細かい繊維状としたりして、これを染料保持層５として用いることもできる。また、上記実施形態では、電磁波吸収層４の材料は、顔料と耐熱性樹脂材料を含む。しかし、電磁波吸収層４の材料を変更することも可能である。例えば、耐熱性を有するインクを用いた着色スプレーによって電磁波吸収層４が形成されてもよい。

１ 染色用基体
２ ベース
４ 電磁波吸収層
５ 染料保持層
６ 染料層
８ プラスチックレンズ

Claims (6)

1. 染色用基体に付着された昇華性の染料を電磁波によって加熱し、前記染料を樹脂体に向けて昇華させることで前記樹脂体を染色する染色工程において使用される前記染色用基体であって、
   シート状に形成された金属製のベースと、
   少なくとも前記染料が付着される側の面の反対側に形成され、前記ベースに比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層と
   を備えたことを特徴とする染色用基体。
2. 請求項１に記載の染色用基体であって、
   前記ベースの厚みが１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする染色用基体。
3. 請求項１または２に記載の染色用基体であって、
   少なくとも前記染料が付着される側の面に、前記染料を保持する染料保持層を備えたことを特徴とする染色用基体。
4. 請求項３に記載の染色用基体であって、
   前記染料保持層は親水性の高分子材料を含むことを特徴とする染色用基体。
5. シート状に形成された金属製のベースと、前記ベースに比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層とを備え、且つ昇華性の染料が付着された染色用基体を、前記染料が付着された面が樹脂体に対向するように真空中に配置する配置工程と、
   前記配置工程において配置された前記染色用基体の前記電磁波吸収層に電磁波を照射することで、前記染料を加熱して前記樹脂体に向けて昇華させる蒸着工程と、
   前記蒸着工程において前記染料が付着した前記樹脂体を加熱することで、前記樹脂体に前記染料を定着させる定着工程と、
   を有することを特徴とする染色樹脂体の製造方法。
6. 染色用基体に付着された昇華性の染料を電磁波によって加熱し、前記染料を樹脂体に向けて昇華させることで前記樹脂体を染色する染色工程において使用される前記染色用基体の製造方法であって、
   シート状に形成された金属製のベースと、前記ベースの少なくとも一方の面側に形成され、前記ベースに比べて高い電磁波吸収率を有する電磁波吸収層とを既に備えた基体に対し、前記染料を含む染料層を形成する染料層形成工程を有し、
   前記染料層形成工程では、少なくとも前記染料層の反対側の面に前記電磁波吸収層が位置するように前記染料層が形成されることを特徴とする染色用基体の製造方法。