JP4038314B2

JP4038314B2 - プラスチックレンズ染色方法及び染色レンズ

Info

Publication number: JP4038314B2
Application number: JP34436599A
Authority: JP
Inventors: 稔犬塚
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: JP2001159746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、染色レンズ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは種々のグラデーションが得られる染色レンズ及びその染色方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、眼鏡用のレンズに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。
【０００３】
また、この浸染法に代わる方法として、気相法による染色方法が提案されている。この気相法は固形昇華性染料を加熱して昇華させ、同じく加熱状態にあるプラスチックレンズを染色するというものである。これらの染色方法を用いてレンズに濃度勾配を有するグラデーション状の染色を行なうには、前者の浸染法ではレンズの浸漬の時間を部分的に変えていくことでレンズ表面に付着する染料の濃度勾配ができるようにしている。また、後者の気相法では蒸着源とレンズとの間に遮断板を設置し、蒸発した染料を部分的に遮断しながら徐々に遮断板を動かすことによってグラデーションを形成する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に記した浸染法では、グラデーションの濃度調節が難しく、同じ条件で染色を行なっても出来上がりが不揃いになり易い。また、遮断版を用いた気相法での蒸着方法も制御が難しく、レンズにグラデーションの染色を行なうには効率が悪い。さらに、グラデーションにも濃淡の付け方によって種々のグラデーションが考えられるが、現状の染色方法ではこれら種々のグラデーションを満足いくように染色することは困難であった。
【０００５】
本発明は種々のグラデーション状の染色が得られるとともに、出来上がりにむらのないグラデーション状の染色が効率よく容易に得られるプラスチックレンズの染色方法、及びその方法を用いて得られる染色レンズを提供することを技術課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００７】
（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設定した色データに基づいて基体上に色濃度が変化するように塗布し印刷基体を得る第１ステップと、該第１ステップにて得られた前記印刷基体の塗布面を略真空状態にてプラスチックレンズと非接触に対向させて配置するとともに，前記印刷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表面に濃度勾配を有した状態にて前記昇華性色素を蒸着させる第２ステップと、該第２ステップにて得られた前記昇華性染料が蒸着したプラスチックレンズを常圧下で加熱することにより、昇華性色素を定着させる第３ステップと、を有することを特徴とする。
（２）（１）のプラスチックレンズの染色方法において、前記第２ステップにおける前記印刷基体への加熱は、加熱手段によって非接触にて行われることを特徴とする。
（３）（１）のプラスチックレンズの染色方法において、前記基体はプリンタにより前記染色用用材が塗布されていることを特徴とする。
（４）（１）のプラスチックレンズの染色方法において、実際のプラスチックレンズ側に予定する染色後の濃度勾配に対して、前記基体上に塗布する色データの濃度勾配は異なることを特徴とする。
（５）（４）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側に略直線的な変化の濃度勾配を予定する場合には、前記基体上の印刷領域の過半域が同一色濃度にて印刷され、前記印刷領域の残りの領域が前記色濃度と異なる色濃度にて印刷されることを特徴とする。
（６）（１）〜（５）のプラスチックレンズ染色方法を用いて染色されることにより得られる染色レンズであることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参考にしつつ説明する。図５は染色方法の流れを示したフローチャート、図６は使用する染色用治具等を示した概略図である。
【００１７】
本発明の実施の形態では、紙に印刷（塗布）した染料を真空蒸着にてプラスチックレンズに蒸着させる気層法による染色を行なう。初めにグラデーション用印刷基体の作製を行なう。昇華性染料として、ウペポ（株）の分散染料インキ赤、青、黄、黒色（水性）の計４色を使用した。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、インクジェットプリンタにこのカートリッジを装着する。インクジェットプリンタは市販のものを使用する。
【００１８】
次に、このインクジェットプリンタを使用して、濃度勾配を持たせた所望の色（ここではグラデーション模様）を印刷するために、市販されているパーソナルコンピュータ（以下ＰＣという）を使用して、プリントする際の色相、彩度、明度等（以後、色データとする）の調製を行なう。色データの調製はＰＣのドローソフト、ＣＣＭソフト（コンピュータ・カラー・マッチング用ソフト）等により行う。濃度勾配はドローソフト等に備えられているグラデーション機能により得ることができる。また、好みに応じたグラデーションを予め設定しておき、ＰＣ内に独自のグラデーションデータ（色データ）として保存しておくことも考えられる。このようにＰＣ内に色データとして保存させておくことで、必要になったときに何度でも同じ色データが得られる。
【００１９】
図１はインクジェットプリンタによって染料が印刷された印刷基体１を示す図である。プリンタに市販の白紙３（上質PPC用紙）を入れ、ＰＣを操作して色データを調製して印刷を行う。プリンタから出力された白紙３には図１に示すように着色層２が印刷され、プラスチックレンズを染色するための印刷基体１が得られる。このように、染料を紙に印刷しこれを染色用の基体とするため、浸染法で使用する液体の染料に比べ取り扱いが大変容易になるとともに、染色後の廃液等の処理問題もなくなる。また、従来の気相法で使用する固形染料と比べても昇華させるための分量や、染色濃度（色濃度）等の調節などが容易にできる。
【００２０】
また、グラデーション状の染色を行う場合、着色層２の印刷形状や色相等の色データは所望するグラデーションの種類に応じて若干異なってくる。例えば、プラス
チックレンズに濃度勾配が直線的なグラデーション状の染色を行なう場合、着色層２の印刷形状はレンズ形状に合せた完全な円形の印刷ではなく、図１のように円形の一部が切り取られたような略半円形状にて印刷されるのが好ましい。このようなプラスチックレンズに染色されるグラデーションと、白紙３に印刷される着色層２の印刷形状との関係は実施例にて説明する。
【００２１】
図２は真空蒸着機２０の内部に置かれ、印刷基体１を用いてプラスチックレンズを染色するための染色用治具の機構を示した概略断面図である。
【００２２】
１１は円筒形の形状をしたレンズ支持台である。レンズ支持台１１の上部には載置台１２が取り付けられ、図のように載置台１２の内壁に設けられている載置部１２ａにプラスチックレンズ１０が凸面を下にして載せられる。プラスチックレンズ１０の材質は、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）等が用いられている。
【００２３】
１３は印刷基体１を載せるための円筒の形状を有する基体支持台であり、その内筒にレンズ支持台１１が収まるように置かれる。１４は基体押さえであり、基体支持台１３の上部に載せられた印刷基体１を基体押さえ１４と基体支持台１３とで挟み込むことにより、印刷基体１が動かないようにしっかりと固定保持する。１５は真空蒸着機２０内に設けられたハロゲンランプであり、このハロゲンランプ１５を点灯させることで印刷基体１の表面を加熱し、着色層２の染料を昇華させる。ここでは印刷基体１の表面を加熱させればよいので、ハロゲンランプに限ること無くヒーターを使用してもよい。
【００２４】
また、気層法にてプラスチックレンズ１０を染色するにあたっては、印刷基体１とプラスチックレンズ１０との間が極端に狭いと染料の分散が十分に行われず、レンズ表面の染色がむらとなって蒸着する傾向がある。従って、プラスチックレンズ１０の染色面側の幾何中心から印刷基体１までの距離は最低５ｍｍ程度離しておくことが好ましい。
【００２５】
また、反対にプラスチックレンズ１０の染色面と印刷基体１との間が離れすぎると、プラスチックレンズ１０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、プラスチックレンズ１０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、プラスチックレンズ１０の染色面側の幾何中心から印刷基体１までの距離は５〜３０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは５〜２０ｍｍである。
【００２６】
このような染色用治具を真空蒸着機２０の中に入れ、プラスチックレンズ１０の染色を行なう。ポンプ２１にて真空蒸着機２０内を真空状態とする。真空状態は１３３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）〜６．６６ＫＰａ（５０ｍｍＨｇ）程度とすればよい。また、１３３Ｐａ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。さらに、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６．６６ＫＰａまでが望ましい。さらに望ましくは１．３３〜４ＫＰａである。
【００２７】
真空状態後、ハロゲンランプ１５の熱源を使用して上方から印刷基体１を加熱させ、染料を昇華させる。加熱温度は印刷基体１上で１００℃を下回ると基体から染料が昇華し難くなり、また、２００℃を上回ると高温による染料の変質やレンズの変形が生じ易くなる。従って加熱温度は１００〜２００℃の間が良いが、レンズの材料に合せてできるだけ高い温度を選ぶようにするとよい。
【００２８】
ここで、昇華に当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、所望の色相及び濃さに発色させるための加熱時間を短くすることができ、生産性を向上することができるからである。
【００２９】
真空蒸着機２０内で蒸着を行なった後、染色されたプラスチックレンズ１０を取り出してオーブンに入れ、常圧下にて加熱し染料を定着させる。この工程はプラスチックレンズ１０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内からプラスチックレンズ１０を取り出すといった手順で実行される。実際の加熱温度は５０〜１５０℃、加熱時間は３０分〜１時間程である。
【００３０】
また、プラスチックレンズ１０にグラデーション状の染色を行なう場合、その階調はレンズの着色領域から無着色領域に至るまで、直線的な濃度勾配になるように染色を行なうのが一般的である。しかしながら、グラデーションが直線的な濃度勾配となるような着色層が印刷された印刷基体１を用いてプラスチックレンズ１０に染色を行った場合、実際の気相法による染色においては印刷基体１とプラスチックレンズ１０との間に所定の距離をもたせて染色を行なうため、染料が昇華中に分散してしまうことにより、プラスチックレンズ１０に蒸着した染料の濃度勾配は直線的にならない。
【００３１】
このように、印刷基体１に印刷されたグラデーションと実際のプラスチックレンズ１０に染色したグラデーションとでは異なった濃度勾配が得られるため、事前にその相関性を把握しておく必要がある。
【００３２】
以下に、本実施の形態を用いた場合におけるグラデーションの染色の実施例を挙げ、印刷基体上の着色層の形状、色相における実際のレンズ上でのグラデーション染色状態との対応を図３、図４を用いて以下に説明する。
【００３３】
＜実施例１＞
実施例で使用されるプラスチックレンズの基材はＣＲ−３９を使用した。ＰＣの操作により、インクジェットプリンタ（エプソンMJ-520C）を使用して予め設定しておいた色相及び濃度にて白紙４０に図３（ａ）に示すような着色層４１を印刷し、印刷基体５０ａとした。印刷に使用したインキは昇華性染料（ウペポ（株）の分散染料インキ赤、青、黄、黒色（水性））を使用した。また、着色層４１はグラデーションの濃度勾配がほぼ直線となるような色データにて印刷されている。
【００３４】
印刷した色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）はＰＣ内のドローソフトによってＲ＝０、Ｇ＝２５５、Ｂ＝２５５とした。ここでは色の配合を（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（０、２５５、２５５）としているが、これに限るものではなく、色の配合は好みに応じて適宜選択すればよい。
【００３５】
このようにして得た印刷基体５０ａを真空蒸着機２０内にて図２に示した染色用治具に取り付けて染色を行う。プラスチックレンズの染色面側の幾何中心と印刷基体５０ａとの距離は１５ｍｍとした。ポンプ２１にて真空蒸着機２０内の気圧を１．３３ＫＰａまで下げた後、ハロゲンランプ１５にて印刷基体５０ａの表面温度を２００℃まで加熱させる。図示なき温度センサにより印刷基体５０ａの付近の温度を測定し、２００℃到達と同時にハロゲンランプの電源を切り、染料を昇華、蒸着させた。その後、真空蒸着機２０内の気圧を常圧に戻した後、染色されたプラスチックレンズ１０の色を定着させるためにオーブン内にて１３５℃、３０分程おいた。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、いずれも問題はなく、きれいなグラデーション状の染色レンズが得られた。
【００３６】
＜実施例２＞
実施例１と同じ手法にて印刷基体５０ｂを製作した。ただし、白紙４０上に印刷される着色層４２は、図３（ｂ）に示すように単色の濃度勾配を有さない半円状の形状とし、ＰＣのドローソフトにおいて明度２５５、色相１８０、彩度２５５となる色データにて印刷されたものである。
【００３７】
得られた印刷基体５０ｂを使用して実施例１と同じ染色用治具を用いてプラスチックレンズ１０に染色を行った。プラスチックレンズ１０は実施例１と同様の材料を使用し、染色条件も実施例１と同じ条件とした。染色後、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、いずれも問題はなく、きれいなグラデーション状の染色レンズが得られた。
【００３８】
＜実施例３＞
実施例１と同じ手法にて印刷基体５０ｃを製作した。ただし、白紙４０上に印刷される着色層４３は、図３（ｃ）に示すように着色層４３全域の２／３程度（着色層４３ａ）が単色の濃度勾配を有さない色データ（明度２５５、色相１８０、彩度２５５）であり、残りの１／３程度（着色層４３ｂ）が着色層４３ａと同色、同濃度から始まり、濃度勾配がほぼ直線的に減少するようなグラデーションとする色データに基づいて略半円状に印刷されたものである。
【００３９】
得られた印刷基体５０ｃを使用して実施例１と同じ染色用治具を用いてプラスチックレンズ１０に染色を行った。プラスチックレンズ１０は実施例１と同様の材料を使用し、染色条件も実施例１と同じ条件とした。染色後、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、いずれも問題はなく、きれいなグラデーション状の染色レンズが得られた。
【００４０】
＜実施例４＞
実施例１と同じ手法にて印刷基体５０ｄを製作した。ただし、白紙４０上に印刷される着色層４４は、図３（ｄ）に示すように着色層４４全域の２／３程度の領域（着色層４４ａ）が、明度２５５、色相１８０、彩度２５５の色データに基づいて印刷され、残りの１／３程度の領域（着色層４４ｂ）が、着色層４４ａに印刷された昇華性染料の色濃度に比べ、約半分の濃さとなる色データにて印刷を行った。
【００４１】
得られた印刷基体５０ｄを使用して実施例１と同じ染色用治具を用いてプラスチックレンズ１０に染色を行った。プラスチックレンズ１０は実施例１と同様の材料を使用し、染色条件も実施例１と同じ条件とした。染色後、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、いずれも問題はなく、きれいなグラデーション状の染色レンズが得られた。
【００４２】
また、実施例１〜実施例４（印刷基体５０ａ〜印刷基体５０ｄ）にて染色されたプラスチックレンズ１０の透過率をそれぞれ測定した。測定方法は最も濃く染色されている側から５ｍｍステップ毎に分光光度計（旭分光ＭＯＤＥＬ３０４）にて測定した。
【００４３】
その結果を図４のパターン別透過率勾配のグラフに示す。横軸は測定位置、縦軸は透過率を示す。グラフ中のａ〜ｄはそれぞれ印刷基体５０ａ〜５０ｄにて染色されたレンズの結果をプロットしたものである。図４に示すように、どの印刷基体５０ａ〜５０ｄを用いても、プラスチックレンズ１４にはグラデーション状の染色がなされるが、例えば印刷基体５０ａでは濃い部分が少なく、さらに急激に薄くなっていくようなグラデーションパターンが、また、印刷基体５０ｃ、５０ｄは濃度勾配が一定のグラデーションパターンが、さらに印刷基体５０ｂは濃い部分が多くあり、その後急激に薄くなるようなグラデーションパターンがそれぞれ得られ易い。
【００４４】
従来の染色方法では、このような細かな染色を行うことは非常に難しかったが、この染色方法ではこのように予め色データ等の条件を設定してＰＣ内に保存しておき、必要なときに色データを呼び出し、印刷基体を製作すれば、所望するグラデーションパターンを簡単に得ることができる。また、本実施例では着色層の形状（印刷形状）を略円形状または略半円形状としているが、これに限るものではなく、例えば四角状やその他の形状であってもよい。
【００４５】
以上のように、上記実施例では水性インキを使用したが、油性インキを使用しても同じような効果が得られる。油性インキの場合、インクカートリッジのヘッド部分が乾燥して詰まりやすいため、ピエゾ方式によるインクジェットで印刷を行うのが好ましい。
【００４６】
また、印刷基体の加熱方法は上側から行っているがこれに限るものではなく、板側、横からの加熱においても同じように染料の昇華をさせることができる。
【００４７】
さらに、染料を印刷するものは白紙を使用しているがこれに限るものではなく、プリンタ等に使用することが可能であるとともに、昇華時の温度に耐えうる材質のものであれば使用することが可能である。
【００４８】
さらにまた、本実施の形態で使用されたデータ出力装置はインクジェット方式のプリンタであったがこれに限るものではなく、昇華型のプリンタやインクカートリッジに換えてトナーカートリッジを用いたレーザプリンタ、さらにはプロッター等のＰＣからのデータを出力する出力装置を使用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、濃度の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を行うと共に、作業環境を損なわずに快適に染色作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】白紙に昇華性色素を印刷した印刷基体の模式図である。
【図２】実施例で使用する染色用治具の該略図である。
【図３】実施例で使用する印刷基体を示した図である。
【図４】実施例１〜４にて染色を行ったプラスチックレンズの透過率勾配を示すグラフである。
【図５】印刷基体の作成から染色完了までの流れを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態に使用される装置全体を示す図である。
【符号の説明】
１印刷基体
２着色層
３白紙
１０レンズ
１１レンズ支持台
１２載置台
１３基体支持台
１４基体押さえ
１５ハロゲンランプ
２０真空蒸着機

Claims

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設定した色データに基づいて基体上に色濃度が変化するように塗布し印刷基体を得る第１ステップと、該第１ステップにて得られた前記印刷基体の塗布面を略真空状態にてプラスチックレンズと非接触に対向させて配置するとともに，前記印刷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表面に濃度勾配を有した状態にて前記昇華性色素を蒸着させる第２ステップと、該第２ステップにて得られた前記昇華性染料が蒸着したプラスチックレンズを常圧下で加熱することにより、昇華性色素を定着させる第３ステップと、を有す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１のプラスチックレンズの染色方法において、前記第２ステップにおける前記印刷基体への加熱は、加熱手段によって非接触にて行われ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１のプラスチックレンズの染色方法において、前記基体はプリンタにより前記染色用用材が塗布されてい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１のプラスチックレンズの染色方法において、実際のプラスチックレンズ側に予定する染色後の濃度勾配に対して、前記基体上に塗布する色データの濃度勾配は異な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４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側に略直線的な変化の濃度勾配を予定する場合には、前記基体上の印刷領域の過半域が同一色濃度にて印刷され、前記印刷領域の残りの領域が前記色濃度と異なる色濃度にて印刷され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１〜５のプラスチックレンズ染色方法を用いて染色されることにより得られることを特徴とする染色レンズ。