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JP2011075689A - プラスチックレンズの保持方法、昇華染色方法および昇華染色装置 - Google Patents

プラスチックレンズの保持方法、昇華染色方法および昇華染色装置 Download PDF

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新一 山下
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Abstract

【課題】温度ムラによる染料の濃淡ムラの発生と、被染色面とは反対側の面に対する染料の付着を同時に抑制する。
【解決手段】レンズ保持用シート17の一方の面に塗布された粘着剤18によってプラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面3bを全面にわたって保持する。昇華性染料2が塗布された染色基板8を保持部材9内に装着する。プラスチックレンズ3が貼着されたレンズ保持用シート17を保持部材9の上方側開口部にプラスチックレンズ3の被染色面3aを染色基板8に対向させて装着する。真空容器4を真空排気し、加熱装置6によって染色基板8を加熱して昇華性染料2を昇華させることにより、プラスチックレンズ3の被染色面3aを染色する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、昇華性染料をプラスチックレンズに染色する際に用いられるプラスチックレンズの保持方法、昇華染色方法および昇華染色装置に関する。
光学部品、特に眼鏡用のプラスチックレンズを染色処理、硬化処理等の表面加工処理する場合、例えば、特許文献1〜5に開示されているように適宜なレンズ保持具によってレンズを保持している。
前記特許文献1は、支柱に設けた一対の押え具をばねによってレンズ外周に押し付けてレンズを保持し、この保持具とともにレンズを染色液中に浸漬するようにしている(特許文献1の図9に図示)。また、レンズの他の保持方法として、保持部材を接着、圧着、挟み込み、ねじ込み、挿入あるいは吊り下げ等によってレンズに取付けるようにしている(特許文献1の図1〜図7に図示)。
前記特許文献2〜5は、いずれも昇華性染料を加熱、昇華させてレンズを染色するもので、リング状のレンズ支持具や支持台によってプラスチックレンズの外周を保持するようにしている。
特開2001−46947号公報 特開2001−59950号公報 特開2001−215306号公報 特開2004−69905号公報 特開2005−25130号公報
しかしながら、上記した特許文献1の図1〜7または図9に開示されている保持具を用いて昇華染色すると、染色むらが発生することが度々あった。そこで、本発明者等は、その原因を突き止めるために各種精査した結果、加熱工程において、レンズと保持具の熱伝導率の違いにより、保持具が接触しているレンズ部分と保持具が接触していないレンズ部分とでは均一に加熱されず温度ムラが発生し、その結果として染料が一様に付着、浸透せず、染色ムラが生じ易くなることが判った。
前記特許文献2〜5に記載されているレンズ保持具は、いずれもレンズの外周を保持しているため、前記特許文献1の方法と同じくレンズの中心部と外周縁部の温度が異なり、染色ムラが発生する。
また、上記特許文献1〜5に記載のレンズ保持具は、いずれも被染色面とは反対側の面を保護していないため、この面にも蒸発した染料が回り込んで付着し、染色ムラの原因になるという問題もあった。
本発明は上記した従来の問題を一挙に解決するためになされたもので、その目的とするところは、温度ムラによる染色ムラの発生と、被染色面とは反対側の面に対する染料の付着を同時に抑制し、良好に染色し得るようにしたプラスチックレンズの保持方法、昇華染色方法および昇華染色装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明に係るプラスチックレンズの保持方法は、プラスチックレンズに昇華性染料を塗布するときに前記プラスチックレンズを保持する保持方法であって、前記プラスチックレンズの保持手段として、レンズ保持部と、このレンズ保持部の外側に設けられた固定部とを有し、少なくとも前記レンズ保持部の一方の面に粘着剤が塗布されたレンズ保持用シートを用い、前記レンズ保持部によって前記プラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を全面にわたって覆う形態で保持するものである。
本発明に係るプラスチックレンズの昇華染色方法は、染色基板に昇華性染料を塗布する工程と、レンズ保持部と、このレンズ保持部の外側に設けられた固定部とを有し、少なくとも前記レンズ保持部の一方の面に粘着剤が塗布されたレンズ保持用シートの前記レンズ保持部によってプラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を全面にわたって覆う形態で保持する工程と、前記染色基板を保持部材内に装着する工程と、前記プラスチックレンズを保持した前記レンズ保持用シートの固定部を前記保持部材の上方側開口部に前記プラスチックレンズの被染色面を前記染色基板の昇華性染料に対向させて固定する工程と、前記保持部材を真空容器内に装着する工程と、前記真空容器を真空排気する工程と、加熱装置によって前記染色基板を加熱し、前記昇華性染料を昇華させることにより、前記プラスチックレンズの被染色面を染色する工程とを備えたものである。
本発明に係るプラスチックレンズの昇華染色装置は、真空容器内に配設された加熱装置と、前記真空容器内を真空排気する排気装置と、前記加熱装置の上方に配設された保持部材と、前記プラスチックレンズを保持するレンズ保持用シートと、前記保持部材内に装着され前記加熱装置によって加熱される染色基板と、この染色基板の表面に塗布された昇華性染料とを備え、前記レンズ保持用シートは、レンズ保持部と、このレンズ保持部の外側に設けられた固定部とを有し、少なくとも前記レンズ保持部の一方の面に粘着剤が塗布された粘着剤付きシートからなり、前記レンズ保持部によって前記プラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を全面にわたって保持し、前記固定部が前記保持部材の上方側開口部に前記プラスチックレンズの被染色面を前記昇華性染料に対向させて固定されるものである。
また、本発明に係るプラスチックレンズの昇華染色方法および昇華染色装置は、上記発明において、前記レンズ保持用シートのレンズ保持部に複数の空気抜き用孔を形成してなるものである。
本発明において、レンズ保持用シートはプラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を粘着剤によって全面にわたって保持しているので、加熱、染色時にレンズの全面を均一に加熱することができるから良好に染色でき、温度勾配による染色ムラの発生を防止することができる。また、レンズ保持用シートは、プラスチックレンズを保持する保持機能に加えてレンズの被染色面とは反対側の面を保護する保護機能を有しているので、蒸発した染料が反対側の面に付着するおそれがなく、良好に染色することができる。
さらに、本発明においては、レンズ保持用シートでプラスチックレンズを保持したとき、シートに皺ができてシートとレンズとの間に気泡が溜まっても、この溜まった気泡を真空排気時に空気抜き用孔によって脱気することができるため、気泡の熱膨張による粘着剤からのレンズの剥離を防止できる。
本発明に係る昇華染色装置の一実施の形態の染色直前の状態を示す概略構成図である。 染色時の状態を示す概略構成図である。 染色基板の平面図である。 レンズ保持用シートの平面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図4において、全体を符号1で示す昇華染色装置は、昇華性染料2をプラスチックレンズ3の被染色面3a(例えば、凹面)に気相にて塗布するもので、真空容器4と、染色時に真空容器4内の空気を排気して所定の真空度にする排気装置5と、真空容器4内に配設された加熱装置6と、可動ステージ7と、染色基板8およびプラスチックレンズ3が装着される保持部材9と、可動ステージ7を昇降させる昇降機構10と、装置全体と染色工程を制御する制御部12等を備えている。
昇華性染料2としては、大気中または真空中で加熱した場合に昇華する染料であればよく、市販品、例えばカヤセットブルー906(日本化薬株式会社製)、カヤセットブラウン939(日本化薬株式会社製)、 カヤセットレッド130(日本化薬株式会社製)Kayalon Microester Red C-LS conc(日本化薬株式会社製)、Kayalon Microester Red AQ-LE(日本化薬株式会社製)、Kayalon Microester Red DX-LS(日本化薬株式会社製)、Dianix Blue AC-E(ダイスタージャパン株式会社製)、 Dianix Red AC-E 01、(ダイスタージャパン株式会社製)、Dianix Yellow AC-E new(ダイスタージャパン株式会社製)、Kayalon Microester Yellow C-LS(日本化薬株式会社製)、 Kayalon Microester Yellow AQ-LE(日本化薬株式会社製)、Kayalon Microester Blue C-LS conc(日本化薬株式会社製)、Kayalon Microester Blue AQ-LE(日本化薬株式会社製)、Kayalon Microester Blue DX-LS conc(日本化薬株式会社製)等を使用することができる。
昇華性染料2の染色基板8への塗布方法としては、種々の方法による塗布が可能であるが、本発明においては、市販品のディスペンサー装置によって染色基板8の表面にドット状に点在するように滴下して多数塗布した。滴下によって塗布されたドット状の昇華性染料2の大きさ(塗布量)は、ノズルからの吐出時間(吐出量)によって自由に調整することが可能であるが、好ましくは1ドット当たりの直径が1mm〜10mm程度、より好ましくは2mm〜6mmで、ドット相互間の間隔(昇華性染料によるドットの周辺と隣接する他のドットの周辺との間隔)は1mm〜10mm程度が望ましい。また、ドットの大きさは、染色濃度に応じて変化させることができ、また全て同じ大きさにする必要はなく、被染色面3aのカーブやハーフ染色(グラデーション染色)に応じて徐々に変化させてもよい。
プラスチックレンズ3は、外径が65〜80mmφ程度の円形レンズからなり、被塗布面3aが所定の光学面に仕上げ加工されている。
染色基板8としては、ガラスが使用されるが、これに限らず金属製であってもよい。
加熱装置6は、円筒状の外ケース6A内にヒータ13を内蔵して真空容器4の内部下方に配設されており、外ケース6Aの上面が平坦な円形の加熱面13aを形成している。ヒータ13としては、電流抵抗ヒータや遠赤外線ヒータ等を用いることができる。
可動ステージ7は、加熱装置6が貫通可能な中心孔15と、上面側に中心孔15と同心状に形成され保持部材9の下端部が嵌合する凹陥部16とを有するプレートからなり、真空容器4内に立設した複数本のガイド支柱14に上下動自在に配設され、昇降機構10によって昇降されるように構成されている。昇降機構10としては、可動ステージ7を昇降させる機構であればどのような機構、装置でもよく、例えばリニアガイドや回動アームを用いることができる。
保持部材9は、外径がステージ7の凹陥部16の内径と略等しく、内径が染色基板8の外径より僅かに大きく両端が開放した円筒体からなり、下端開口部に前記染色基板8の下面外周縁部を支持する支持部20が一体に設けられている。支持部20は、環状の内フランジからなり、内径がステージ7の中心孔15の穴径と略等しく設定されている。
保持部材9の上面には、プラスチックレンズ3がレンズ保持用シート17を介して配設されている。保持部材9の上面には複数個、例えば4つの位置決め用ピン19が周方向に90°の間隔をおいて突設されている。一方、保持部材9の下面には、ステージ7の凹陥部16の底面に突設した位置決めピン22に嵌合する嵌合凹部21が形成されている。
レンズ保持用シート17は、柔軟性および耐熱性を有する樹脂製シートからなり、プラスチックレンズ3の外径より十分に大きく保持部材9の外径と略等しい外径を有する円形に形成され、下面に粘着剤18が全面にわたって塗布され、中央部がレンズ保持部17Aを形成し、このレンズ保持部17Aを取り囲む外側部分が保持部材9に対する固定部17Bを形成している。
レンズ保持用シート17のレンズ保持部17Aは、染色処理すべきプラスチックレンズ3の最大外径と略等しいかまたはこれより若干大きい領域で、プラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面(凸面)3bを全面にわたって覆う形態で保持する。レンズを保持する際は、レンズ保持部17Aに塗布されている粘着剤18をプラスチックレンズ3に押し付け、レンズ保持用シート17にレンズを貼着すればよい。レンズ保持部17Aには、複数の空気抜き用孔23が形成されている。この空気抜き用孔23は、レンズ保持用シート17にプラスチックレンズ3を貼着したとき、シートに皺が生じてシートとレンズとの界面に滞留する気泡を脱気するために形成されるもので、シートに粘着剤18を塗布した後に形成されることにより、シート17と粘着剤18を貫通して形成されている。本実施の形態においては、図4に示すように空気抜き用孔23を縦横等間隔に形成してレンズ保持部17Aの中央部と外周部における空気抜き用孔23の形成密度を等しくした例を示しているが、レンズ保持部17Aをレンズに貼着したときに皺が生じ易い外周部分の形成密度を中央部よりも大きくすることが望ましい。
レンズ保持用シート17の固定部17Bには、保持部材9の位置決め用ピン19が挿通される4つのピン用孔24が周方向に等間隔おいて形成されている。
次に、上記構造からなる昇華染色装置1による染色手順について説明する。
染色の準備工程として、先ず、プラスチックレンズ3をレンズ保持用シート17によって保持する。この保持は、粘着剤18による貼着保持のため、プラスチックレンズ3を傷つけたりするおそれが少なく、容易に行うことができる。プラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面3bをレンズ保持用シート17のレンズ保持部17Aに押し付けて貼着すると、皺が生じるため、レンズ保持部17Aの表面を擦って皺を伸ばしレンズとレンズ保持部17Aとの界面に滞留している気泡を空気抜き用孔23から外部に排出する。
次に、ディスペンサー装置によって染色基板8の表面に昇華性染料2を所定の間隔をおいてドット状に多数滴下して塗布する。なお、染色基板8への昇華性染料2の塗布工程と、プラスチックレンズ3をレンズ保持用シート17によって保持する工程は、前後いずれであってもよく、また並行して行なってもよい。
次に、昇華性染料2が塗布された染色基板8を保持部材9に昇華性染料2が塗布されている面を上にして装着する。染色基板8の保持部材9への装着は、染色基板8を自重により保持部材9の支持部20上に落下させることにより容易に行うことができる。
さらに、プラスチックレンズ3を保持するレンズ保持用シート17を保持部材9の上方側開口部に固定する。固定に際しては、ピン用孔24に位置決め用ピン19を差し込んで位置決めし、固定部17Bを保持部材9の上面に押し付けて貼着する。
次に、染色基板8とレンズ3が装着された保持部材9を真空容器4内に挿入し、下端部を可動ステージ7の上面に形成した凹陥部16に嵌合する。このとき、保持部材9の下面に設けた位置決め用凹部21と凹陥部16の底面に設けた突起22を嵌合することにより、保持部材9を可動ステージ7に対して位置決めするとともに回転を防止する。保持部材9の装着時において、可動ステージ7は、図1に示すように加熱装置6より上方の初期位置に保持されている。
保持部材9の装着が終了すると、真空容器4を密閉して排気装置5を駆動し、真空容器4内を排気して所定の真空度にする。また、加熱装置6の電源をONにしてヒータ13を加熱し、加熱面13aを所定の温度にまで上昇させる。加熱面13aの温度は、図示を省略した温度センサによって検知され、その信号が制御部12に送られる。制御部12は、加熱面13aが所定の温度を保持するようにヒータ13を制御する。なお、加熱面13aの温度は、昇華性染料2の種類、染色濃度、プラスチックレンズ3の材質等によって予め決定され、図示を省略したタッチパネル等の入力装置によって制御部12に入力される。
ヒータ13の加熱面13aの温度が所定の温度に達すると、制御部12は、昇降機構10を駆動して可動ステージ7を図2に示す染色位置まで下降させ、その下降途中において染色基板8を保持部材9から加熱装置6へ受け渡す。すなわち、可動ステージ7が加熱装置6の位置まで下降すると、染色基板8は加熱装置6に当たって下面がヒータ13の加熱面13aに接触し、さらに可動ステージ7が一定量下降することにより加熱装置6の上にそのまま残り、加熱装置6に受け渡される。そして、可動ステージ7は染色位置まで下降して停止することにより、プラスチックレンズ3を染色基板8に近づけてその間隔を染色時の間隔に設定する。
染色時におけるプラスチックレンズ3と染色基板8のの間隔は、狭すぎると昇華性染料2の分散が十分に行われず、染色ムラの原因となる。このため、プラスチックレンズ3は、光学中心を染色基板8に対して最短で5mm程度以上離しておくことが望ましい。また、可動ステージ7の昇降動作を制御することにより、プラスチックレンズ3と染色基板8の間隔を、例えば5mm間隔で調整する。なお、プラスチックレンズ3と染色基板8を離しすぎた場合も、昇華性染料が均一に分散されず、染色ムラの原因となる。また、所定の染色濃度を得るために時間がかかる。このため、プラスチックレンズ3と染色基板8の間隔は、5〜25mm程度とされる。
加熱装置6に受け渡された染色基板8は、ヒータ13によって所定温度に加熱される。昇華性染料2は、ヒータ13により染色基板8を介して加熱されることにより昇華し、微粒子となってプラスチックレンズ3の被染色面3aに付着、堆積し、被膜を形成する。染色基板8の加熱温度は、真空容器4の真空条件、プラスチックレンズ3の材質、昇華性染料2の材質等によって異なるが、80℃〜280℃程度が望ましい。
昇華染色工程が終了すると、加熱装置6の電源をOFFにし、昇降機構10を上記とは反対方向に駆動して可動ステージ7を上昇させ、図1に示す初期位置に復帰させる。可動ステージ7は、上昇途中において、支持部20が染色基板8の下面外周縁部に接触して持ち上げることにより、加熱装置6から染色基板8を受け取る。
可動ステージ7が上昇して初期位置に復帰すると、真空容器4を開いて保持部材9を取り出す。そして、次工程において、プラスチックレンズ3に染色された昇華性染料2を加熱によってレンズ内部に浸透、拡散させ(浸透工程)、もってプラスチックレンズ3への昇華染色を終了する。
このように本発明に係る昇華染色装置1によれば、レンズ保持用シート17によってプラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面3bを全面にわたって保持しているので、加熱装置6によってプラスチックレンズ3を染色基板8を介して加熱したとき、レンズの全面を略均一に加熱することができ、良好に染色することができる。染色後、プラスチックレンズ3を目視によって検査したところ、昇華性染料2がプラスチックレンズ3の被染色面全体に濃淡のムラがなく均一に染色されていた。
また、レンズ保持用シート17によってプラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面3bを全面にわたって保護し、保持部材9の上方側開口部を覆っているので、蒸発した微粒子状の昇華性染料2が保持部材9の上方に飛翔してプラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面3bに付着するおそれがなく、これによっても染料の濃淡ムラの発生を防止することができる。
さらに、本発明においては、プラスチックレンズ3のレンズ保持用シート17からの剥離、脱落を防止することができる。すなわち、プラスチックレンズ3の被染色面3aとは反対側の面3bの全体にわたってレンズ保持用シート17のレンズ保持部17Aを貼着すると、シートに皺が生じてレンズとシートとの界面に気泡が滞留し、この気泡が加熱染色時に加熱されて膨張すると、粘着剤18からプラスチックレンズ3が剥離するおそれがある。そこで、レンズ保持用シート17のレンズ保持部17Aに空気抜き用孔23を設けておくと、真空排気時にレンズとシートとの界面に滞留している気泡を空気抜き用孔23から脱気することができ、プラスチックレンズ3がレンズ保持用シート17から剥離し脱落するおそれがない。
また、染色基板8を加熱装置6の加熱面13aに接触させているので、加熱効率が高く、短時間に所定の温度に加熱することができ、生産性を向上させることができる。
なお、上記した実施の形態は、染色基板8を加熱装置6の加熱面13aに直接接触させて加熱するようにしたが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、加熱面13aと所定の間隔を保って近接させてもよい。その場合は、ヒータ13の加熱面13aが外ケース6Aの上面より下方に位置するようにヒータ13を外ケース6A内に組み込むか、または外ケース6Aの上面に染色基板8の下面外周縁部を支持する支持部を設ければよい。
また、上記した実施の形態は、保持部材9と可動ステージ7を別部材で分離可能に配置したが、反対に、可動ステージ7に保持部材9と同形状をもった保持部を一体に設けてもよい。
また、上記した実施の形態は、プラスチックレンズ3として縁摺り加工前の円形レンズの昇華染色に適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず縁摺り加工された玉形レンズにも適用することができる。
さらに、本発明は上記した実施の形態に限らず種々の変更、変形が可能である。例えば、レンズ保持用シート17のレンズ保持部17Aと固定部17Bに粘着剤18を塗布した例を示したが、レンズ保持部17Aのみに塗布し、固定部17Bについては塗布せず、保持部材9の上面に位置決め用ピン19によって位置決めして載置した後、例えば図1に示すように重り30を位置決め用ピン19に嵌合して固定部17Bを保持部材9の上面に押し付けて固定するようにしてもよい。
また、位置決め用ピン19は、先端が尖った針状のものであって、レンズ保持用シート17に刺し通されるものであってもよい。
また、保持部材9は、円筒形に限らず、四角形、楕円形等の適宜な形状の筒体であってもよく、その形状に応じてレンズ保持用シート17の形状を決定すればよい。
1…染色装置は、2…昇華性染料、3…プラスチックレンズ、3a…被染色面、4…真空容器、5…排気装置、6…加熱装置、7…可動ステージ、8…染色基板、9…保持部材、10…昇降機構、12…制御部、13…ヒータ、13a…加熱面、17…レンズ保持用シート、17A…レンズ保持部、17B…固定部、18…粘着剤。

Claims (5)

  1. プラスチックレンズに昇華性染料を塗布するときに前記プラスチックレンズを保持する保持方法であって、
    前記プラスチックレンズの保持手段として、レンズ保持部と、このレンズ保持部の外側に設けられた固定部とを有し、少なくとも前記レンズ保持部の一方の面に粘着剤が塗布されたレンズ保持用シートを用い、前記レンズ保持部によって前記プラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を全面にわたって覆う形態で保持するプラスチックレンズの保持方法。
  2. 染色基板に昇華性染料を塗布する工程と、
    レンズ保持部と、このレンズ保持部の外側に設けられた固定部とを有し、少なくとも前記レンズ保持部の一方の面に粘着剤が塗布されたレンズ保持用シートの前記レンズ保持部によってプラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を全面にわたって覆う形態で保持する工程と、
    前記染色基板を保持部材内に装着する工程と、
    前記プラスチックレンズを保持した前記レンズ保持用シートの固定部を前記保持部材の上方側開口部に前記プラスチックレンズの被染色面を前記染色基板の昇華性染料に対向させて固定する工程と、
    前記保持部材を真空容器内に装着する工程と、
    前記真空容器を真空排気する工程と、
    加熱装置によって前記染色基板を加熱し、前記昇華性染料を昇華させることにより、前記プラスチックレンズの被染色面を染色する工程と、
    を備えたプラスチックレンズの昇華染色方法。
  3. 請求項2記載のプラスチックレンズの昇華染色方法において、
    前記レンズ保持用シートのレンズ保持部に複数の空気抜き用孔を形成してなるプラスチックレンズの昇華染色方法。
  4. プラスチックレンズを気相にて染色を行なう昇華染色装置において、
    真空容器内に配設された加熱装置と、前記真空容器内を真空排気する排気装置と、前記加熱装置の上方に配設された保持部材と、前記プラスチックレンズを保持するレンズ保持用シートと、前記保持部材内に装着され前記加熱装置によって加熱される染色基板と、この染色基板の表面に塗布された昇華性染料とを備え、
    前記レンズ保持用シートは、レンズ保持部と、このレンズ保持部の外側に設けられた固定部とを有し、少なくとも前記レンズ保持部の一方の面に粘着剤が塗布された粘着剤付きシートからなり、前記レンズ保持部によって前記プラスチックレンズの被染色面とは反対側の面を全面にわたって保持し、前記固定部が前記保持部材の上方側開口部に前記プラスチックレンズの被染色面を前記昇華性染料に対向させて固定されるプラスチックレンズの昇華染色装置。
  5. 請求項4記載のプラスチックレンズの昇華染色装置において、
    前記レンズ保持用シートのレンズ保持部に複数の空気抜き用孔を形成してなるプラスチックレンズの昇華染色装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2013210514A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Hoya Corp 染色プラスチックレンズの製造方法及び染色プラスチックレンズの製造装置

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