PT2532781E

PT2532781E - Método de tingimento e aparelho de tingimento

Info

Publication number: PT2532781E
Application number: PT121712335T
Authority: PT
Original assignee: Shizuoka Prefecture; Nidek Kk
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2015-01-14
Also published as: EP2532781A1; JP2013015824A; US20180127918A1; EP2532781B1; US20120311797A1; JP6010349B2; US20210087744A1; US10889935B2

Description

DESCRIÇÃO "Método de tingimento e aparelho de tingimento"

ANTECEDENTES DO INVENTO

Campo do invento 0 presente invento refere-se a um método de tingir resina transparente, especialmente uma lente de plástico, ao utilizar um feixe laser, e um aparelho de tingimento para utilizar no método.

Arte relacionada

Como método de tingir resina transparente tal como uma lente de plástico, é conhecido convencionalmente um método de tingir uma lente ao mergulhar ou imergir a lente numa solução de corante durante um predeterminado tempo (um método de tingimento por mergulho). Este método é convencionalmente utilizado mas tem desvantagens tais como más condições de trabalho e dificuldade em tingir uma lente de alta refracção. Por conseguinte, o presente requerente propôs um método de tingimento alcançado ao aplicar tintas de tingimento (saida) que contêm corantes sublimáveis a um corpo de base tal como um papel pela utilização de uma impressora de jacto de tinta, colocando este corpo de base fora do contacto com uma lente, sublimando o corante sublimável na direcção da lente (referido daqui para a frente como um método de tingimento de transferência de deposição de vapor) (ver Documento de Patente 1, por exemplo). Neste método, a lente é inteiramente aquecida num forno para fixar os corantes a uma superfície da lente.

De acordo com este método de tingimento de transferência de deposição de vapor, uma lente pode ficar amarela quando uma temperatura de aquecimento necessária para a fixação for elevada. É proposto um método para resolver o problema no qual uma superfície da lente seja parcialmente aquecida por um feixe laser para fixar corantes (ver o Documento de Patente 2). 0 documento de Patente 2 descreve um método de tingimento que utiliza um feixe laser e um aparelho correspondente, em que uma lente de plástico que tem uma superfície revestida com corante é aquecida para fixar o corante sobre a superfície da lente de plástico. Para isto, um feixe laser com um comprimento de onda, o qual tem menos probabilidade de ser absorvido pelo corante mas o qual é absorvido na lente de plástico, é aplicado sobre a superfície da lente de plástico através do corante.

Documentos da arte relacionada

Documentos de Patente

Documento de Patente 1: JP-A-2001-215306 Documento de Patente 2: JP-A-2009-244515

SUMÁRIO DO INVENTO

Problemas a serem resolvidos pelo invento

Verificou-se no entanto que o método de tingimento que utiliza um laser descrito no Documento de Patente 2 no qual a totalidade da lente não é aquecida até temperaturas elevadas pode reduzir a ocorrência de descoloração amarela mas tem capacidade para provocar um novo problema com coloração irregular. 0 presente invento foi feito para resolver os problemas acima e tem a finalidade de proporcionar um método de tingimento e um aparelho de tingimento que utiliza um feixe laser capaz de reduzir a ocorrência de coloração irregular e tingir adequadamente resina transparente tal como uma lente de plástico.

Meios para resolver os problemas A finalidade acima é conseguida por um método que tem as características da reivindicação 1 e por um aparelho que tem as características da reivindicação 7. 0 invento é ainda desenvolvido tal como definido nas reivindicações dependentes.

Um outro aspecto do presente invento proporciona um aparelho de tingimento no qual um corpo de resina transparente que tem uma superfície onde se aplicou um corante é aquecido para fixar o corante ao corpo de resina transparente, caracterizado por o aparelho incluir: meios de irradiação de feixe laser para irradiarem um feixe laser que tem um comprimento de onda com menos probabilidade de ser absorvido pelo corante na direcção do corpo de resina transparente; meios de exploração para explorarem relativamente o feixe laser irradiado pelos meios de irradiação de feixe laser em relação ao corpo de resina transparente; e meios de controlo para controlar a irradiação do feixe laser ao mudar uma condição de irradiação de feixe laser em relação a uma porção do corpo de resina transparente a ser aquecido, de modo que uma temperatura de aquecimento no corpo de resina transparente por irradiação do feixe laser seja substancialmente igual ao longo de toda uma área da região a ser tingida enquanto o feixe laser estiver a ser relativamente explorado pelos meios de exploração em relação à região a ser tingida do corpo de resina transparente. São dados outros desenvolvimentos do presente invento nas reivindicações dependentes.

Efeitos do invento

De acordo com o invento é possível tingir apropriadamente um corpo de resina transparente tal como uma lente de plástico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é uma vista de uma configuração esquemática de um sistema de tingimento numa concretização preferida; a FIG 2 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração esquemática de um aparelho de tingimento utilizado na concretização; a FIG 3 é um diagrama esquemático que mostra a exploração relativa de um feixe laser numa lente; a FIG 4 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de um aparelho de tingimento utilizado numa outra concretização; e a FIG 5 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de um aparelho de tingimento utilizado numa outra concretização.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES

Vai agora ser dada uma descrição detalhada de uma concretização preferida do presente invento com referência aos desenhos anexos. A FIG 1 é uma vista esquemática de um sistema de tingimento para utilizar num método de tingimento que utiliza um feixe laser de acordo com o presente invento. A FIG. 2 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de um aparelho de tingimento. 0 sistema de tingimento inclui um dispositivo de criação de corpo de base de tingimento 100 para criar um corpo de base de tingimento, uma máquina de transferência de deposição de vapor por vácuo 20 para depositar (transferir) corantes sublimáveis aplicados no corpo de base a uma lente de plástico 10 a qual é um objecto a ser tingido (é utilizada uma lente de plástico como resina transparente na presente concretização), e um aparelho de tingimento 30 para irradiar um feixe laser na lente de plástico 10 onde se depositaram os corantes sublimáveis, tingindo desse modo a lente 10. O dispositivo de criação de corpo de base de tingimento 100 inclui um monitor 101, um computador pessoal (PC) 102, uma impressora de jacto de tinta 103 e outros. O número 104 indica uma unidade de operação para operar o PC, tal como um teclado, um rato e outros. O PC 102 é utilizado para executar um programa de criação de tingimento de corpo de base armazenado num disco rigido para debitar um corpo de base de tingimento 1 a partir da impressora de jacto de tinta 103. No disco rigido do PC 102 estão armazenados não apenas o programa de um suporte lógico de criação de tingimento de corpo de base para criar um corpo de base a ser utilizado para tingir uma lente de plástico mas também informação variada de material de base das lentes de plástico, dados de cor das tintas de tingimento a serem aplicadas a um corpo de base e outros. 0 corpo de base de tingimento 1 é criado de uma maneira que um meio tal como papel que se pode utilizar na impressora de jacto de tinta 103 seja sujeito à aplicação (saida) de tintas de tingimento numa forma predeterminada. Também deverá indicar-se que este meio aqui utilizado tem um lado traseiro (uma superfície não sujeita a impressão) que está totalmente colorido de preto de modo a aumentar a eficiência da absorção de calor do corpo de base 1.

As tintas de tingimento utilizadas na impressora de jacto de tinta 103 incluem pelo menos três tintas de cor, isto é, tintas vermelha, azul e amarela. O corante contido em cada tinta de tingimento precisa ser sublimável e resistente ao calor gerado durante a sublimação. Além do mais, depois dos corantes serem depositados sobre a lente de plástico, a lente de plástico tem de ser sujeita a um trabalho de desenvolvimento de cor para fixar os corantes na lente de plástico sem coloração irregular. Tendo em consideração os pontos acima, os corantes preferíveis a serem utilizados são os corantes de quinoftalona sublimáveis ou os corantes de antraquinona sublimáveis. A máquina de transferência de deposição de vapor por vácuo 20 mostrada na FIG. 1 está provida de uma porta de abrir/fechar não mostrada para levar para dentro e para fora a lente de plástico 10, o corpo de base acima mencionado 1 e outros. Numa secção superior da máquina 20, uma lâmpada de aquecimento 21 encontra-se colocada como uma fonte de aquecimento para aquecer o corpo de base 1 para, deste modo, sublimar os corantes. A lâmpada de aquecimento 21 utilizada na presente concretização é uma lâmpada de halogéneo mas pode ser qualquer outro tipo se apenas poder aquecer o corpo de base 1 sem contactar com o mesmo. É colocado num fundo da máquina 20 um gabarito de tingimento 200. A lente de plástico 10 e o corpo de base 1 são ajustados neste gabarito 200. O número 22 é uma bomba rotativa a ser utilizada para criar um quase vácuo na máquina de transferência de deposição de vapor por vácuo 20. O número 23 é uma válvula de vazamento, a qual é aberta para levar o ar exterior para dentro da máquina de transferência de deposição de vapor por vácuo 20 cujo lado de dentro está num estado quase de vácuo para devolver o lado de dentro à pressão atmosférica. O gabarito de tingimento 200 retém a lente 10 (uma superfície a ser tingida) e o corpo de base 1 (uma superfície com tinta aplicada) de modo que ficam de frente entre si numa relação de ausência de contacto. O material da lente de plástico 10 aqui utilizado pode ser seleccionado a partir de resina de policarbonato (por exemplo, polímero de dietilenoglicol-bis-carbonato de alilo (CR-39)), resina de poliuretano, resina de alilo (por exemplo, diglicol-carbonato de alilo e seus copolímeros, ftalato de dialilo e seus copolímeros), resina de ácido fumárico (por exemplo, copolímero de fumarato de benzilo), resina de estireno, resina de poliacrilato de metilo, resina fibrosa (por exemplo, propionato de celulose), materiais altamente refractivos tais como resina de tiouretano e resina de tioepoxi, e outros materiais altamente refractivos que foram até aqui considerados inferiores na qualidade de tingir. Além do mais, também pode ser utilizada uma lente de plástico que tem uma superfície a tingir revestida com um revestimento predeterminado tal como um revestimento duro. No caso de uma lente na qual foi aplicado revestimento, a sua superfície de lente pode ser tingida ao depositar (aplicação) os corantes sobre uma camada de revestimento. O aparelho de tingimento 30 é utilizado para aquecer a lente de plástico onde se aplicou os corantes sublimáveis a uma predeterminada temperatura por irradiação de um feixe laser para fixar e revelar os corantes. A FIG. 2 é um diagrama esquemático que mostra uma configuração do aparelho de tingimento 30. O aparelho de tingimento 30 inclui uma unidade principal 31 disposta para irradiar um feixe laser e uma plataforma móvel 32. A unidade principal 31 inclui uma fonte de laser 33 que emite um feixe laser que tem um comprimento de onda predeterminado, um espelho de reflexão 36, uma lente 37, a plataforma móvel 32, um mecanismo de accionamento 38, um controlador 39, uma parte de controlo 40, uma parte de armazenagem 41 e outros. A fonte de laser 33 emite um feixe laser que tem um comprimento de onda numa região infravermelha. Muito embora a presente concretização utilize uma fonte de luz que emite um feixe laser de CO2 de um comprimento de onda de 10,2 a 10,8 pm, pode utilizar-se qualquer tipo de fonte de luz desde que emitam um feixe laser que tenha um comprimento de onda numa região infravermelha absorvível por um material de base de um corpo de resina transparente (uma lente de plástico nesta concretização) ou numa região de ultravioletas (incluindo a região perto da ultravioleta). Além do mais, pode ser aplicado de antemão um absorvedor de infravermelhos ou um absorvedor de ultravioletas numa lente em adição aos corantes, de modo que o absorvente absorva um feixe laser para aquecer o material de base. No caso de utilizar o absorvente, é preferível aplicar os corantes e o absorvente nesta ordem ao material de base. O feixe laser emitido a partir da fonte de laser 33 é deflectido pelo espelho de reflexão 36 e depois passa através da lente 37 para convergir. Na presente concretização, um feixe laser que tem um diâmetro de cerca de 3,8 mm é emitido a partir da fonte de laser. Na presente concretização, o feixe de laser que passou através da lente 37 é desfocado de modo que o diâmetro fique numa gama de cerca de 10 mm a 35 mm na superfície da lente de plástico 10. O diâmetro do feixe laser desfocado na lente de plástico não está limitado à gama acima e pode ser apropriadamente determinado tendo em consideração a produtividade e potência de irradiação. Por exemplo, o diâmetro de ponto do feixe laser na lente de plástico é de preferência não inferior a 5 mm e não mais do que 50 mm e, mais preferivelmente, não menos do que 10 mm e não mais do que 40 mm. Além do mais, pode ser utilizada uma lente cilíndrica ou semelhante para conformar um feixe laser num feixe linear.

Numa posição na qual o feixe laser irá ser desfocado, a plataforma móvel 32 é colocada de modo a mover-se para cima, para baixo, para a frente, para trás, para a esquerda e para a direita (numa direcção horizontal e numa direcção vertical). Esta plataforma 32 é movida por activação do mecanismo de accionamento 38. Uma quantidade de movimento e uma direcção de movimento da plataforma móvel 32 são constantemente detectadas por um dispositivo de detecção não mostrado. 0 controlo de accionamento do mecanismo de accionamento 38 é conduzido pelo controlador 39. A sua informação de controlo (uma direcção de movimento e uma velocidade de movimento) é ajustada pela parte de controlo (uma parte de ajustamento de condição) 40 proporcionada com comutadores não mostrados. Um apoio 11 encontra-se colocado de modo fixo sobre a plataforma móvel 32. A lente de plástico 10 na qual os corantes sublimáveis são depositados é colocada sobre o apoio 11 de modo que uma superfície de deposição (uma superfície a ser tingida) da lente 10 fique virada para cima. Uma vez que o apoio 11 está fixo na plataforma móvel 32, a sua relação posicionai é evidente de antemão. Em conformidade, mesmo quando a plataforma móvel 32 é movida enquanto a lente de plástico é ajustada sobre o apoio 11, o controlador 39 pode detectar constantemente uma posição de irradiação de um feixe laser em relação à lente de plástico. A parte de controlo 40 também pode ajustar a potência de saida de um feixe laser (potência de laser), a velocidade de movimento da plataforma móvel e outros. A parte de armazenagem 41 armazena de antemão a informação de identificação de várias lentes de plástico e a informação de ajustamento em associação individual com a informação de identificação de lente tais como as condições de irradiação de feixe laser (por exemplo, condição de potência de saida e condição de velocidade de exploração com base numa posição de exploração) necessárias para tingir apropriadamente vários tipos de lentes de plástico. Quando a lente de plástico 10 tiver de ser tingida por utilização do aparelho de tingimento 30, o género (informação de identificação) de uma lente de plástico a ser tingida é seleccionado com a parte de controlo 40. O controlador 39 lê ou recupera a informação de ajustamento (a condição de irradiação de feixe laser) associada à informação de identificação seleccionada a partir da parte de armazenagem 41, e controla a fonte de laser 33 e o mecanismo de accionamento 38 com base na informação de ajustamento lida.

Os inventores descobriram, em resultado dos seus estudos diligentes, que no caso onde uma lente de plástico tiver espessuras diferentes entre uma região periférica de lente e uma região central, tal como uma lente positiva e uma lente negativa, quando toda a área (uma superfície a ser tingida) de uma tal lente de plástico na qual corantes são depositados for sujeita a irradiação de um feixe laser sob uma condição de potência constante sem levar em conta as diferentes espessuras entre as regiões, deverá ocorrer irregularidade da cor. Devido a um tal fenómeno, o calor gerado pelo feixe laser tem menos probabilidade de difundir-se numa porção fina e assim os corantes ficam susceptíveis a sublimar de novo, de modo que os corantes podem não ser fixos suficientemente à superfície da lente. É por conseguinte necessário ajustar a condição de potência do laser sobre toda a área de uma lente em não mais do que uma temperatura na qual os corantes sublimam, ao mesmo tempo que se assegura uma temperatura de fixação necessária para fisicamente ou quimicamente ligar os corantes depositados sobre a lente num material de lente. Por esta razão, a condição de irradiação de feixe laser tem de ser mudada apropriadamente, de modo que a temperatura de aquecimento da superfície da lente (temperatura de superfície) por irradiação do feixe laser fique substancialmente igual (uniforme) ao longo de toda a área da região a ser tingida.

No presente invento, por conseguinte, para várias lentes de plástico em que cada uma tem diferentes espessuras entre uma região periférica e uma região central, por exemplo, a condição de potência do laser é mudada de acordo com as regiões a restringir a coloração irregular. Para ser concreto, quando uma lente de plástico que tenha uma espessura que mude amplamente desde uma região periférica até uma região central tiver de ser tingida numa única cor ao longo de toda a área da região a ser tingida, a condição de potência do laser é determinada tal como abaixo. A região a ser tingida é dividida em pelo menos duas regiões; uma região (uma região central) localizada numa gama predeterminada a partir do centro e uma região (uma região periférica) localizada do lado de fora da região central. De acordo com o facto de a região a ser irradiada por um feixe laser ser a região central ou a região periférica, a condição de potência do laser é mudada para mudar pelo menos uma da velocidade de exploração do feixe laser e a potência de irradiação do feixe laser. Por exemplo, quando a região central tiver uma espessura mais fina do que a região periférica, a velocidade de exploração do feixe laser na região central é ajustada mais rápido do que na região periférica ou um valor de potência do feixe laser na região central é ajustado para mais baixo do que na região periférica. É para ser notado que a região central pode ser circular ou qualquer outra forma (por exemplo, rectangular). Na presente concretização, a região central (rectangular) é determinada como um intervalo predeterminado (por exemplo, 30 mm x 30 mm) centrado no centro da lente.

Quando a condição de irradiação de feixe laser tiver de ser mudada de acordo com diferentes regiões tal como acima, a condição de irradiação de feixe laser em cada região tem apenas de ser determinada de antemão num tal grau de mudança dado que uma diferença na densidade da cor (ou uma diferença na transmitância) na gama predeterminada da lente de plástico cai dentro de cerca de 10%. Para uma gama para comparação da densidade da cor, por exemplo, uma gama de 30 mm em raio a partir do centro da lente pode ser ajustada como uma gama de comparação. No caso da diferença na densidade da cor cair dentro de cerca de 10%, a irregularidade da cor tem menos probabilidade de ser visualmente percebida e então dificilmente ocorrem problemas reais. Essas condições de irradiação de feixe laser podem ser determinadas experimentalmente por predeterminados tipos de lente de plástico, por exemplo.

Na presente concretização, a superfície a ser tingida de uma lente de plástico está dividida em duas regiões e é sujeita à aplicação de diferentes condições de irradiação de feixe laser. Como uma alternativa, uma pluralidade de regiões, por exemplo, três ou mais, podem ser ajustadas de acordo com as mudanças na espessura e diferentes condições de irradiação de feixe laser podem ser determinadas de modo que uma diferença na densidade da cor ao longo de toda uma região de tingimento caia dentro de cerca de 10%. Como outra alternativa, a condição de irradiação de feixe laser pode ser mudada continuamente (incluindo linearmente e não linearmente) de acordo com as mudanças na espessura, não num ajustamento da região de uma maneira por passos (ajustamento de condição).

De acordo com o presente invento, os corantes sublimáveis não são aquecidos pelo feixe laser. 0 feixe laser é irradiado para aquecer o material de base (lente de plástico) numa tal extensão de modo a não derreter a superfície do material de base, soltando deste modo uma estrutura molecular do polímero para permitir aos corantes permearem facilmente ali. Por compatibilidade dos corantes sublimáveis com o material de base, os corantes sublimáveis são levados e são fixos no material de base e revelam cor. Em conformidade, a potência laser, isto é, a densidade da potência de irradiação por unidade de área para a superfície a ser tingida pelo feixe laser é determinada para alcançar uma temperatura que não derreta a lente de plástico e que seja necessária para soltar a estrutura molecular do polímero que constitui o material de base. Uma tal densidade de potência de irradiação pode ser controlada por ajustamento da potência de saída do feixe laser a ser emitido a partir da fonte de laser 33 pela parte de controlo 40 e, além disso, pela velocidade de exploração ou por desfocagem do feixe laser em relação à lente de plástico. No caso de se realizar a exploração por focagem ou desfocagem em linha do feixe laser na superfície da lente, é realizada uma exploração com uma tal potência de irradiação de modo a não provocar sublimação dos corantes devido ao aquecimento. Quando os corantes não estão fixos (não estão totalmente fixos) numa exploração, a exploração é realizada ao deslocar a linha de exploração pouco a pouco enquanto de sobrepõe repetidamente a linha de exploração. Isto pode dar a potência de irradiação necessária para fixação dos corantes à lente.

Na presente concretização, além do mais, o feixe laser não é movido para exploração, ao passo que a lente é movida para realizar a exploração na superfície a ser tingida pelo feixe laser. O invento, no entanto, não está limitado ao mesmo e pode ser aplicado a quaisquer configurações se só puder explorar relativamente o feixe laser em relação à lente. Por exemplo, um dispositivo de exploração de feixe laser que consiste num espelho de galvanotecnia e outros pode ser utilizado para mover o feixe laser para exploração em relação à lente de plástico.

As operações do método de tingimento da lente de plástico 10 irão ser explicadas abaixo. A lente de plástico utilizada nesta concretização é uma lente meniscus que tem uma potência menos (uma potência negativa) e uma espessura que é mais fina numa região central do que numa região periférica da lente.

Tal como mostrado na FIG 2, a lente de plástico 10 em cuja superfície se aplicaram uniformemente os corantes sublimáveis é colocada sobre o apoio 11 com a superfície onde se aplicou os corantes sublimáveis virada para cima. Subsequentemente, um feixe laser de CO2 é irradiado para a superfície onde se aplicou o corante da lente de plástico 10. Uma vez que o feixe laser de CO2 tem uma potência muito forte, o feixe laser é condensado uma vez através da lente 37 e depois desfocado na superfície da lente de plástico. Assim, o feixe irradiado tem um ponto expandido com reduzida densidade de feixe. Além do mais, ao utilizar um dispositivo de detecção não mostrado, a posição da plataforma móvel 32 movida pelo mecanismo de accionamento 38 é constantemente apurada pelo controlador 39. Por conseguinte, a posição de irradiação do feixe laser em relação à lente de plástico que tem um tamanho conhecido colocada no apoio 11 pode ser detectada. A FIG. 3 mostra um método de exploração que utiliza o feixe laser. A lente de plástico 10 tem um diâmetro de cerca de 100 mm, uma espessura (uma espessura de material) de 2 mm numa porção fina no e à volta do centro da lente e 8 mm numa porção espessa na periferia da lente. A superfície da lente de plástico 10 é sujeita à aplicação prévia dos corantes sublimáveis. Na presente concretização, a região periférica que tem uma espessura grossa é referida como uma primeira região 10a e a região central que tem uma espessura relativamente fina é referida como uma segunda região 10b. Nesta concretização, a região central que tem um intervalo rectangular de 30 mm x 30 mm centrado no centro da lente é definida como a segunda região 10b. A plataforma móvel é movida nas direcções X-Y (trás, frente, esquerda e direita) para realizar a primeira exploração, vira para trás para a segunda exploração, e depois vira mais para trás para a terceira exploração tal como mostrado na FIG. 3. A segunda exploração é deslocada em 2 mm desde a primeira exploração numa direcção lateral (para baixo na folha de desenhos). No caso do diâmetro de ponto do feixe laser ser 10 mm, por exemplo, a primeira exploração e a segunda exploração sobrepõem-se em 8 mm. 0 mesmo se aplica a explorações subsequentes. Cada exploração é conduzida para cobrir toda a área da lente de plástico 10.

Enquanto o feixe laser está a explorar num intervalo da primeira região 10a na lente de plástico 10 (por exemplo, a primeira exploração e a segunda exploração), o controlador 39 acciona e controla o mecanismo de accionamento 38 para alcançar uma predeterminada velocidade de exploração. Por outro lado, quando a primeira região 10a e a segunda região 10b aparecerem na linha de exploração tal como na terceira exploração, o controlador 39 acciona e controla o mecanismo de accionamento 38 para explorar o feixe laser na segunda região 10b a uma velocidade mais rápida do que na primeira região 10a. A fonte laser 33 é um laser de CO2 que tem um comprimento de onda de 10,2 pm a 10,8 pm. Este comprimento de onda corresponde à luz infravermelha. Os corantes sublimáveis absorvem dificilmente este comprimento de onda de luz. Na presente concretização, o material da lente de plástico 10 é um material altamente refractivo tal como um material de tiouretano e um material de tioepoxi. O material da lente de plástico 10 utilizado nesta concretização absorve na ordem de 50% a 90% do comprimento de onda de 10,2 a 10,8 pm. O feixe laser de CO2 tem menos probabilidade de ser absorvido pelos corantes mas é absorvido pela lente de plástico 10. Em conformidade, apenas a superfície da lente de plástico 10 é aquecida para soltar a estrutura molecular do polímero que constitui a resina, dispersando deste modo os corantes de dispersão sublimáveis nas porções nas quais a estrutura molecular do polímero é solta. Assim, o corante de dispersão pode ser fixo na superfície da lente de plástico 10. Uma vez que a velocidade de exploração seja controlada para ser a diferença entre as regiões que têm espessuras diferentes, é possível manter a fixação dos corantes por toda a superfície a ser tingida ao mesmo nível e, assim, restringir a ocorrência da irregularidade da cor. 0 corpo de resina transparente é uma lente de plástico que tem um elevado índice de refracção, de 1,60 ou mais. O método de tingimento convencional que utiliza aquecimento de forno pode não tingir uma lente de plástico que tem um índice de refracção de 1,60 ou mais, feito, por exemplo, de resina de tiouretano ou resina de tioepoxi. A não ser que uma tal lente seja aquecida a 140°C ou mais alto durante 2 horas ou mais, não pode ser tingida numa densidade suficiente. Tendo no entanto em conta a capacidade de trabalho, o tingimento tem de ser conduzido num tempo curto. Uma temperatura mais elevada de 150 °C ou mais permite um tingimento de tempo reduzido, mas a lente tem probabilidade de ficar amarela ou deformada. Para aplicar os corantes à superfície da lente, esta concretização adopta o método de depositar os corantes sobre a lente ao aquecer os corantes sublimáveis sob vácuo mas não está limitado a isto. Por exemplo, a sublimação dos corantes sublimáveis pode ser realizada sob pressão atmosférica para depositar os corantes sobre a superfície da lente. Uma outra alternativa consiste em aplicar os corantes à superfície da lente por um método de revestimento rotativo.

Na concretização acima descrita, a condição de irradiação do feixe laser (por exemplo, potência de saída e velocidade de exploração do feixe laser) é mudada de acordo com a espessura de uma lente numa porção de irradiação do feixe laser, mas não está limitada a isso. Apenas é necessário controlar a irradiação do feixe laser ao mudar apropriadamente a condição de irradiação do feixe laser, de modo que a temperatura de aquecimento na lente pelo feixe laser seja substancialmente igual ou uniforme ao longo de toda a área da região a ser tingida. Na presente concretização, a "temperatura de aquecimento substancialmente igual" inclui variações na temperatura de aquecimento, proporcionando um tal grau de irregularidade da cor que não é percebido visualmente quando for desejado o tingimento de densidade de cor uniforme. Para ser concreto, inclui as variações na temperatura de aquecimento desde que a diferença na densidade da cor (ou a diferença na transmitância) numa gama predeterminada sobre a superfície a ser tingida da lente de plástico caia dentro de cerca de 10%. São a seguir explicadas outras concretizações.

As FIGS. 4 e 5 são diagramas esquemáticos de um aparelho de tingimento utilizado numa segunda concretização. Peças ou componentes atribuídos com os mesmos sinais de referência que aqueles do aparelho de tingimento mostrados na FIG. 2 têm as mesmas funções que aqueles no aparelho de tingimento da concretização atrás mencionada e, assim, os seus detalhes são omitidos. Na FIG. 4, o aparelho de tingimento 30 mostrado na FIG. 2 está adicionalmente provido de um termómetro sem contacto 50 que serve como um dispositivo de detecção para detectar (medir) uma temperatura de aquecimento (uma temperatura de superfície da lente) de um feixe laser numa posição de irradiação em relação à lente 10. Um exemplo adequado deste termómetro sem contacto é um termómetro de radiação para determinar a temperatura de um objecto ao medir a intensidade da luz infravermelha e luz visível a partir do objecto. Tal como ilustrado, o termómetro sem contacto 50 é colocado numa tal posição de modo a detectar, a partir obliquamente de cima, a posição de irradiação (um sítio de aquecimento) do feixe laser sobre a lente 10. Mais de preferência, o termómetro sem contacto 50 está localizado de modo que um eixo de medição (uma linha pontilhada) do termómetro sem contacto e o eixo óptico do feixe laser se intersectem num predeterminado ângulo. A posição vertical da lente 10 é ajustada de modo a que a intersecção caia na lente 10 . O termómetro sem contacto 50 está acoplado ao controlador 39 e transmite um resultado de detecção da temperatura de aquecimento ao controlador 39. Quando da recepção do resultado de detecção da temperatura de aquecimento, o controlador 39 muda apropriadamente a condição de irradiação de feixe laser para manter a temperatura de aquecimento pré-ajustada numa gama predeterminada e controla a potência de saída do feixe laser a ser emitida a partir da fonte de laser 33. Uma temperatura de aquecimento alvo é ajustada de antemão pela utilização da parte de controlo 40. O ajustamento da temperatura de aquecimento é feito ao ter em conta o material do corpo de resina transparente (aqui, a lente) , o qual é um objecto a ser tingido, para ajustar uma temperatura de aquecimento à qual os corantes podem ser fixos sobre a lente 10. A temperatura de aquecimento é ajustada, mesmo sabendo que depende dos materiais de resina, para uma temperatura necessária para fixação dos corantes e à qual os corantes têm menos probabilidade de sublimar de novo. Esta temperatura de aquecimento é de preferência ajustada numa gama de 100°C até 200°C e, mais de preferência, numa gama de 110°C até 170°C. Uma parte dos corantes que agarram à lente 10 pode sublimar, dependendo da temperatura de aquecimento ajustada. No entanto, pode ser mantida uma temperatura de aquecimento substancialmente igual ao longo de toda a área da superfície a ser tingida da lente. Por conseguinte, a sublimação dos corantes ocorre praticamente ao mesmo nível independentemente das posições de irradiação da lente, impedindo assim a ocorrência de irregularidade de cor. O controlador 39 acciona a plataforma móvel 32 para assegurar um tempo necessário para que os corantes se fixem à lente 10 à temperatura de aquecimento ajustada em cada posição de irradiação de laser sobre a lente 10. A velocidade de exploração relativa do feixe laser proporcionada pela plataforma móvel 32 pode ser constante independentemente da temperatura de aquecimento ajustada e pode ser ajustada em associação com a temperatura de aquecimento ajustada. A parte de armazenagem 41 pode armazenar de antemão uma pluralidade de informação acerca da condição de irradiação de feixe laser para ajustar diferentes temperaturas de aquecimento e velocidades de exploração de acordo com os vários materiais de resina. Neste caso, o tipo de uma lente (material de resina e forma da lente) é designado pela parte de controlo 40, e uma correspondente irradiação laser (por exemplo, temperatura de aquecimento e velocidade de exploração) é recuperada (lida) a partir da parte de armazenagem 41 e ajustada.

Na presente concretização, a potência de saída do feixe laser a ser emitido a partir da fonte de laser é ajustada para manter a temperatura de aquecimento ajustada na gama predeterminada, mas não se encontra limitada à mesma. Uma alternativa consiste em manter a potência do laser constante mas mudar outras condições de irradiação de feixe laser, por exemplo, ao mudar um estado desfocado do feixe laser na lente através de um componente óptico ou irradiando o feixe laser num padrão de pulso, para deste modo manter a temperatura de aquecimento ajustada. No caso onde a condição de irradiação de feixe laser é ajustada apropriadamente com base na detecção da temperatura, pode ser feita de modo consistente uma exploração relativa do feixe laser em relação à lente numa direcção constante. Quando a exploração for sempre realizada na mesma direcção, a condição de detecção de temperatura é ajustada de modo igual em comparação com a exploração relativa por movimento alternativo de feixe laser mesmo quando a posição de irradiação do feixe laser for deslocada a partir de uma posição de detecção de temperatura. Isto pode detectar de modo mais estável a temperatura de aquecimento. Quando a temperatura de aquecimento tiver de ser detectada obliquamente em relação à posição de irradiação do feixe laser pelo termómetro sem contacto, é preferível trazer o ângulo do eixo óptico de medição do termómetro sem contacto para a posição de medição da lente para perto do ângulo de irradiação do eixo óptico do feixe laser. A FIG. 5 é um diagrama esquemático que mostra um exemplo no qual o aparelho de tingimento mostrado na FIG. 4 está disposto de modo que o eixo de medição do termómetro sem contacto 50 seja feito coaxial com o eixo óptico do feixe laser. Partes ou componentes atribuídos com os mesmos sinais de referência que aqueles no aparelho de tingimento mostrado na FIG. 2 têm as mesmas funções que aqueles no aparelho de tingimento nas concretizações atrás mencionadas e os seus detalhes estão omitidos.

Num percurso óptico do feixe laser emitido a partir da fonte de laser 33, é proporcionado um espelho 51 para tornar o eixo de medição do termómetro sem contacto 50 coaxial com o eixo óptico do feixe laser. A posição de ajustamento do espelho 51 não está particularmente limitada mas está de preferência desviada de uma posição de focagem do feixe laser para impedir danos para o espelho. Na presente concretização, o espelho 51 está localizado no percurso óptico entre a posição de focagem do feixe laser pela lente 37 e pela lente 10. O espelho 51 pode ser seleccionado a partir de um espelho dicróico que tem a propriedade de transmitir um comprimento de onda do feixe laser mas que reflecte outros comprimentos de ondas, um meio espelho, um espelho laser que reflecte altamente um comprimento de onda especifico e semelhantes. Na presente concretização, em particular, é utilizado um espelho dicróico capaz de transmitir um comprimento de onda de 10,2 a 10,8 pm, o qual é o comprimento de onda do feixe laser mas que reflecte um comprimento de onda (por exemplo, 5 pm) numa banda de medição do termómetro sem contacto. O feixe laser emitido a partir da fonte de laser 33 é focado através da lente 37 e depois passa através do espelho 51 e, depois, o feixe num estado desfocado cai sobre a lente 10. Quando uma parte da lente 10 for aquecida pelo feixe laser irradiado na mesma, é gerada radiação infravermelha. O termómetro sem contacto 50 mede a intensidade da luz infravermelha de um comprimento de onda especifico num ponto de irradiação de feixe laser, gerado na lente 10, através do espelho 51 e detecta a temperatura de aquecimento. O controlador 39 controla a fonte de laser 33 para ajustar sequencialmente a potência de laser, de modo que a temperatura de aquecimento ajustada anteriormente pela parte de controlo 40 e a temperatura de aquecimento detectada sejam substancialmente iguais. O aparelho de tingimento com o eixo óptico do feixe laser e o eixo de medição do termómetro sem contacto tornado coaxial pode medir mais precisamente a temperatura de aquecimento da superfície de um corpo de uma resina que tem uma superfície curvada tal como a lente 10.

No caso onde a luz de reflexão (luz espalhada) do feixe laser entrar no termómetro sem contacto e exercer uma influência sobre um resultado de detecção do termómetro, um filtro que bloqueia o comprimento de onda do feixe laser e transmite outros comprimentos de onda pode ser colocado em frente do termómetro sem contacto.

As concretizações acima exemplificam a lente de plástico como um objecto a ser tingido o qual é um corpo de resina transparente mas não está limitado ao mesmo. É claro que o invento pode ser aplicado a um corpo de resina transparente tipo prato ou outros corpos de resina transparentes que têm formas diferentes. Vão ser explicados abaixo exemplos concretos. <Exemplo 1> 1. Condições de teste:

(1-2) Impressão: A impressão foi feita em papel para transferência com dados mostrados na Tabela 1 (Azul) por utilização da PX-6250S .

Cada tinta tem um valor de impressão máximo de 1024 e um valor de meia impressão de 512. (1-3) Transferência de deposição de vapor: O papel de transferência impresso e uma lente MR8 (S-2.50) foram ajustados num gabarito e depois colocados no TTM-1000. O trabalho de transferência foi então conduzido sob as condições em que: o grau de vácuo foi 0,5 kPa, a temperatura do papel de transferência foi 225°C e o indice de refracção da lente MR8 foi 1,60. (1-4) Teste de irradiação laser:

Equipamento experimental:

Método experimental:

Uma lente onde se aplicou os corantes foi ajustada na plataforma e irradiada com um feixe laser ao realizar o controlo com diferentes velocidades de exploração entre a região periférica e a região central. A velocidade de exploração é mudada com base em se o eixo óptico do laser está localizado na região periférica ou na região central. 2. Resultados do teste:

Foi feita a avaliação acerca da coloração de cor, danos de uma superfície de material de base e transmitância (irregularidade da cor). (1) Coloração de cor:

Depois de completada a irradiação de feixe laser, as lentes foram varridas com um tecido saturado com acetona. Foi verificado se cada lente foi ou não colorida. As lentes foram tingidas numa densidade desejada sem perda de cor. (2) Danos da superfície de material de base: A reflexão da superfície foi verificada quanto a se foram ou não encontrados danos (irregularidades causadas por fusão dos materiais de base) nas porções irradiadas. Em resultado da verificação das superfícies de lente tingidas em cores diferentes não foram encontrados danos. (3) Transmitância: A transmitância foi medida num ponto de medição que corresponde a cada posição de + ou - 10 mm, + ou - 20 mm, e + ou - 30 mm numa direcção de meridiano com referência ao centro da lente. Um dispositivo de medição utilizado é o MODEL 304 pela Asahi Spectra Co., Ltd. Os resultados da transmitância são mostrados na Tabela 2. Mesmo sabendo que a transmitância é diferente entre os pontos de medição, uma diferença entre os mesmos cai dentro de 10%, de modo que as irregularidades da cor não podem ser visualmente percebidas. <Exemplo comparativo 1>

Salvo a velocidade de exploração (33,4 mm/s) que foi fixa independentemente das regiões de uma lente, as condições de teste foram as mesmas que aquelas no Exemplo 1. (1) Coloração de cor:

Depois de completada a irradiação do feixe laser, as lentes foram varridas com um tecido saturado com acetona. Foi verificado se cada lente foi colorida ou não. As lentes foram tingidas na densidade desejada sem perda de cor. (2) Danos da superfície de material de base: A reflexão da superfície foi verificada quanto a se foram ou não encontrados danos (irregularidades provocadas por fusão dos materiais de base) nas porções irradiadas. Em resultado da verificação das superfícies de lente tingidas em cores diferentes não foram encontrados danos. (3) Transmitância: A transmitância foi medida tal como no Exemplo 1. Os seus resultados estão mostrados na Tabela 2. Mesmo sabendo que a transmitância é diferente entre os pontos de medição, uma diferença entre os mesmos excede 10%, de modo que a irregularidade da cor pode ser percebida visualmente.

Lista de sinais de referência 1 Corpo de base para tingimento 10 Lente de plástico 20 Máquina de transferência de deposição de vapor por vácuo 30 Dispositivo de tingimento 32 Plataforma móvel 33 Fonte de laser 36 Espelho de reflexão 38 Mecanismo de accionamento 40 Parte de controlo 41 Parte de armazenagem

Lisboa, 2015-01-02

Claims

REIVINDICAÇÕES 1 - Método de tingimento no qual um corpo de resina transparente que tem uma superfície onde se aplicou um corante é aquecido para fixar o corante no corpo de resina transparente, caracterizado por o método compreender um passo de aquecimento de irradiação de um feixe laser que tem um comprimento de onda o qual é absorvido pelo corpo de resina transparente mas é menos absorvido pelo corante na direcção do corpo de resina transparente onde se aplicou o corante sobre a superfície enquanto se explora relativamente o feixe laser em relação ao corpo de resina transparente para aquecer uma região a ser tingida do corpo de resina transparente para fixar o corante, em que o feixe laser é irradiado para aquecer ao mudar uma condição de irradiação de feixe laser em relação a uma porção do corpo de resina transparente a ser aquecida, de modo que uma temperatura de aquecimento no corpo de resina transparente por irradiação do feixe laser seja substancialmente igual ao longo de toda uma área da região a ser tingida.
2 - Método de tingimento de acordo com a reivindicação 1, em que o passo de aquecimento inclui detectar a temperatura de aquecimento no corpo de resina transparente sob irradiação do feixe laser e mudar a condição de irradiação de feixe laser com base num resultado de detecção.
3 - Método de tingimento de acordo com a reivindicação 1, em que o passo de aquecimento inclui irradiar o feixe laser para aquecimento sob uma primeira condição de irradiação de feixe laser em relação a uma primeira região que tem uma espessura grossa na região a ser tingida do corpo de resina transparente, e sob uma segunda condição de irradiação de feixe laser em relação a uma segunda região que tem uma espessura mais fina do que a espessura da primeira região, sendo a segunda condição de irradiação diferente da primeira condição de irradiação.
4 - Método de tingimento de acordo com a reivindicação 3, em que cada uma das primeira e segunda condições de irradiação de feixe laser inclui pelo menos uma de uma condição de velocidade da exploração e uma condição de potência de saida do feixe laser.
5 - Método de tingimento de acordo com a reivindicação 4, em que a segunda condição de irradiação de feixe laser inclui pelo menos uma de uma condição em que a velocidade de exploração é ajustada para ser mais rápida do que na primeira condição de irradiação de feixe laser, e uma condição em que a potência de irradiação é ajustada para ser mais baixa do que na primeira condição de irradiação de feixe laser.
6 - Método de tingimento de acordo com a reivindicação 2 ou 5, em que o corpo de resina transparente é uma lente de plástico.
7 - Aparelho de tingimento no qual um corpo de resina transparente que tem uma superfície onde se aplicou um corante é aquecido para fixar o corante ao corpo de resina transparente, caracterizado por o aparelho incluir: meios de irradiação de feixe laser para irradiação de um feixe laser que tem um comprimento de onda o qual é absorvido pelo corpo de resina transparente mas é menos absorvido pelo corante na direcção do corpo de resina transparente; meios de exploração para explorarem relativamente o feixe laser irradiado pelos meios de irradiação de feixe laser em relação ao corpo de resina transparente; e meios de controlo para controlarem a irradiação do feixe laser ao mudar uma condição de irradiação de feixe laser em relação a uma porção do corpo de resina transparente a ser aquecido, de modo que uma temperatura de aquecimento no corpo de resina transparente por irradiação do feixe laser seja substancialmente igual ao longo de toda uma área da região a ser tingida enquanto o feixe laser está a ser explorado relativamente pelos meios de exploração em relação à região a ser tingida do corpo de resina transparente.
8 - Aparelho de tingimento de acordo com a reivindicação 7, que inclui ainda meios de detecção para detectar uma temperatura de aquecimento no corpo de resina transparente no qual o feixe laser é irradiado, em que os meios de controlo mudam a condição de irradiação de feixe laser com base na temperatura de aquecimento detectada pelos meios de detecção.
9 - Aparelho de tingimento de acordo com a reivindicação 8, que inclui ainda um componente óptico para fazer um eixo de medição dos meios de detecção para detectar a temperatura de aquecimento coaxial com um eixo óptico de irradiação do feixe laser.
10 - Aparelho de tingimento de acordo com a reivindicação 7, em que os meios de controlo controlam os meios de irradiação de feixe laser de modo que o feixe laser explorado relativamente pelos meios de exploração seja irradiado para cima de uma primeira região que tem uma espessura grossa na região a ser tingida do corpo de resina transparente sob uma primeira condição de irradiação de feixe laser, e seja irradiado para cima de uma segunda região que tem uma espessura relativamente mais fina do que na primeira região sob uma segunda condição de irradiação de feixe laser diferente da primeira condição de irradiação de feixe laser.
11 - Aparelho de tingimento de acordo com a reivindicação 10, em que os itens definidos como a primeira condição de irradiação de feixe laser e a segunda condição de irradiação de feixe laser incluem pelo menos uma de uma velocidade de exploração relativa do feixe laser pelos meios de exploração e potência de irradiação do feixe laser pelos meios de irradiação de feixe laser; e os meios de controlo controlam os meios de exploração com base na primeira e segunda condições de irradiação de feixe laser para tornar a velocidade de exploração na segunda região mais rápida do que na primeira região, ou controlam os meios de irradiação de feixe laser para tornar a potência de saída do feixe laser mais baixa na segunda região do que na primeira região.
12 - Aparelho de tingimento de acordo com a reivindicação 11, que inclui ainda meios de armazenagem para armazenar informação de ajustamento para definir condições de irradiação que incluem a primeira condição de irradiação de feixe laser e a segunda condição de irradiação de feixe laser em relação ao corpo de resina transparente, e meios de leitura para ler a informação de ajustamento a partir dos meios de armazenagem; e em que os meios de controlo fazem o controlo com base na primeira e segunda condições de irradiação de feixe laser incluídas na informação de ajustamento lida pelos meios de leitura. Lisboa, 2015-01-02