JP2011075690A - プラスチックレンズの染色方法および染色装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチックレンズの曲率や厚みの違いにより発生する温度勾配を極力減らすことにより、染料をレンズに均一に浸透させ温度ムラによる染料の濃淡ムラの発生を防止する。
【解決手段】染色装置３は、被染色面１ａに染料２が塗布されたプラスチックレンズ１を加熱し、染料２を被染色面１ａに浸透させる加熱装置１０と、プラスチックレンズ１の温度上昇を調整し、均一な温度にするレンズ温度調整手段１２を備えている。レンズ温度調整手段１２は、リング状の熱輻射部材からなり、プラスチックレンズ１の被染色面１ａとは反対側の面１ｂでかつ肉厚の厚い外周部に対応して配置されており、加熱装置１０によって加熱されると、熱輻射によってプラスチックレンズ１の外周部を補助的に加熱する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラスチックレンズに塗布した染料を加熱し、レンズ内に浸透させるプラスチックレンズの染色方法および染色装置に関する。

近年、プラスチックレンズはガラスレンズの代わりに多方面で使用されているが、中でも視力矯正用に使用するコンタクトレンズや眼鏡用プラスチックレンズはコスメティック効果等の目的から、全体を所望の色に均一に染色するかまたは濃度勾配（グラデーション）をつけて染色することが盛んに行われている。

プラスチックレンズの染色に関する技術は、これまで様々な方法が実施されている。その中でも特に眼鏡用プラスチックレンズを全面にわたって均一に染色する方法として、浸漬法、染色層を設けて層を染色する方法、昇華染色法などが挙げられる。

さらに、高濃度染色を行う場合は、浸漬法または昇華染色法が用いられることが多く、いずれの染色方法もプラスチックレンズ自体に染料を塗布する工程と、塗布した染料をレンズ内に浸透（拡散）させる工程を有している。染料をレンズ内に浸透させる場合は、温度依存性を有するため、レンズを所定の温度に加熱して浸透させる。

例えば、引用文献１に開示されているプラスチックレンズの染色方法および染色装置は、昇華性染料を気相にて塗布し、加熱、浸透させるもので、昇華性染料を加熱、昇華させる加熱部材（ヒーター）と、プラスチックレンズを加熱するレンズ温調器とを備えている。レンズ温調器は、レンズを保持する筒状のレンズホルダと、ヒーターとを備え、レンズをヒーターで加熱することにより、レンズを構成する分子鎖同士の目を緩めてレンズ内に染料を浸透しやすくしている。

特開２００５−２５１２９号公報

しかしながら、プラスチックレンズ自体は曲率および厚みが様々であるため、上記した引用文献１に記載の染色装置によってレンズを加熱して染料を浸透させても、ヒーターからプラスチックレンズの各部分への距離が異なり、さらにプラスチックレンズ自体の厚みも均一でないものが殆どであることから、レンズ全体を均一に加熱することが難しいという問題があった。すなわち、眼鏡用プラスチックレンズには、中心からコバ面（外周面）に向けて厚みが徐々に増加するマイナスレンズと、中心からコバ面に向けて厚みが徐々に減少するプラスレンズの２種類があり、曲率が高く、屈折率が低いプラスチックレンズについては特にその傾向が顕著に現れる。このようなプラスチックレンズの染色時、特に浸漬法や昇華染色法では、染料の加熱浸透工程において、プラスチックレンズの厚みの違いにより、熱の伝わり方に違いが生じ、薄い部分、熱源に近い部分から厚い部分、熱源から遠い部分に向かって温度が徐々に上昇し、その結果としてレンズに温度差（温度勾配）が生じる。レンズ基材の種類にもよるが、早いものでは７０℃〜８０℃に達するとレンズ内への染料の浸透が始まる。染料の浸透は、浸透温度に達した部分から始まるが、当然肉厚の薄い部分は早く昇温して、厚い部分は薄い部分より昇温が遅いため、染料の浸透に時間差が生じ、結果として染色の濃淡ムラが発生する。

本発明は、上記した従来の問題を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、プラスチックレンズの曲率や厚みの違いにより生じる温度分布を均一化させることにより、染色品質の向上を可能にしたプラスチックレンズの染色方法および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染色方法は、被染色面に染料が塗布されたプラスチックレンズを加熱装置によって加熱し、前記染料を前記被染色面に浸透させる工程を備え、前記染料を浸透させる工程は、レンズ温度調整手段をさらに備え、このレンズ温度調整手段によって前記プラスチックレンズの昇温を肉厚の厚い部分と薄い部分とで温度差が生じないように調整し、温度分布を均一化させるものである。

また、本発明に係るプラスチックレンズの染色装置は、被染色面に染料が塗布されたプラスチックレンズを加熱し、前記染料を前記被染色面に浸透させる加熱装置と、前記プラスチックレンズの昇温を肉厚の厚い部分と薄い部分とで温度差が生じないように調整し、温度分布を均一化させるレンズ温度調整手段を備えているものである。

本発明において、レンズ温度調整手段としては、熱伝導部材、熱輻射部材、補助加熱ヒーターのうちのいずれか一つが用いられ、プラスチックレンズの肉厚の厚い部分を補助的に加熱するものである。

本発明において、レンズ温度調整手段としては、冷媒が用いられ、プラスチックレンズの肉厚の薄い部分の昇温を抑制するものである。

本発明においては、レンズ温度調整手段によってプラスチックレンズの肉厚が厚い部分を補助的に加熱、または薄い部分の昇温を抑制することにより、レンズ全体の温度分布を調整し、均一化させるようにしているので、染料を良好に浸透させることができ、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。

レンズ温度調整手段として、熱輻射部材、熱伝導部材または補助加熱ヒーターを用いた場合は、レンズの肉厚の厚い部分を熱輻射または熱伝導によって補助的に加熱して昇温させることにより薄い部分との温度差をなくすようにする。冷媒としては、保冷剤、冷風、水（冷水）等を用いることができ、肉厚の薄い部分の急激な昇温を抑制し、厚い部分との温度差をなくするようにする。

本発明に係る染色装置の第１の実施の形態を示す概略断面図である。 レンズが装着された状態の治具の平面図である。 本発明に係る染色装置の第２の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明に係る染色装置の第３の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明に係る染色装置の第４の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明に係る染色装置の第５の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明に係る染色装置の第６の実施の形態を示す概略断面図である。

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２において、本発明の第１の実施の形態は、プラスチックレンズ１に塗布された昇華性染料２をレンズ内に加熱、浸透させる染色装置３に適用した例を示す。

プラスチックレンズ１は、外径が６５〜８０ｍｍφ程度で、肉厚が中心部において最も薄く、外周部に向かうにしたがって徐々に増大する円形のマイナスレンズで、凹面状の光学面１ａ、凸面状の光学面１ｂおよびコバ面１ｃを有し、凹面状の光学面１ａが所定の曲率に仕上げ加工され、昇華性染料２が塗布されることにより被染色面（以下、被染色面１ａともいう）を形成している。

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のプラスチックレンズ１への塗布は、プラスチックレンズ１と昇華性染料２を真空容器内に収納し、昇華性染料２を加熱手段によって所定温度に加熱して塗布する。すなわち、昇華性染料２は、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１の被染色面１ａに付着、堆積し、被膜を形成する。このときの昇華性染料２の加熱温度は、真空容器の真空条件、プラスチックレンズ１の材質、昇華性染料２の材質等によって異なるが、８０℃〜２８０℃程度である。そして、昇華性染料２を塗布した後、染色装置３によって昇華性染料２を加熱しプラスチックレンズ１の内部に浸透させる。

染色装置３は、プラスチックレンズ１を加熱し、昇華性染料２を被染色面１ａに浸透させる加熱装置１０と、プラスチックレンズ１を保持する治具１１と、プラスチックレンズ１の温度を肉厚の厚い部分と薄い部分とで温度差が生じないように調整し、均一化させるレンズ温度調整手段としての熱輻射部材１２とを備えている。

加熱装置１０としては、電流抵抗ヒーターや遠赤外線ヒーター等の平板状のヒーターが用いられ、治具１１の上方に水平に配置されている。

治具１１は、プラスチックレンズ１の外径より十分に大きい内径を有するリング１３と、プラスチックレンズ１を挟持する３つのレンズ保持手段１４とを有している。レンズ保持手段１４は、例えば固定ピンと、この固定ピンの先端部に出没自在に設けられた挟持ピンと、固定ピン内に組み込まれ挟持ピンを突出する方向に付勢するばねとで構成され、リング１３の内壁に周方向に１２０°の間隔をおいて突設されている。プラスチックレンズ１は、レンズ保持手段１４によって被染色面１ａを上に向けてコバ面１ｃが挟持され、リング１３内に配置される。なお、レンズ保持手段１４としては、ピン構造のものに限らず板ばね、線ばね、シート等によって弾性的に挟持または保持するものであってもよい。

熱輻射部材１２は、プラスチックレンズ１の外径より小さい中心孔１５を有するリング状に形成されて外周縁が保持リング１６の内周面に固定され、プラスチックレンズ１の被染色面１ａとは反対側の面である非染色面１ｂで、肉厚の厚い外周縁部に近接して対向するように治具１１の下方に配設されている。熱輻射部材１２の材質としては、プラスチックレンズ１よりも熱伝導率、熱輻射率が大きい材料であれば特に限定されるものではなく、例えば銅、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属、あるいはこれらの合金等であってもよい。

このような染色装置３において、プラスチックレンズ１の被染色面１ａに塗布されている昇華性染料２をレンズ内に浸透させるには、先ずプラスチックレンズ１を昇華性染料２が塗布された被染色面１ａを上にして治具１１に装着する。

治具１１へのレンズの装着が終了すると、加熱装置１０の電源をＯＮにしてプラスチックレンズ１を所定温度に加熱し、レンズ内に昇華性染料を浸透させる。プラスチックレンズ１の温度は、図示を省略した温度センサによって検知され、その検知信号が制御部に送られる。制御部は、プラスチックレンズ１の温度が所定の温度を保つように加熱装置１０を制御する。

プラスチックレンズ１の加熱温度は、昇華性染料２の種類、レンズ１の材質、染色濃度等によって異なるが、通常５０〜１８０℃程度、好ましく１００〜１５０℃程度とされる。この場合、プラスチックレンズ１は、マイナスレンズであるため、肉厚が薄くて熱容量の小さい中央部が肉厚が厚くて熱容量の大きい外周縁部に比べて速く昇温して半径方向に温度勾配が生じる。

加熱装置１０によってプラスチックレンズ１を加熱すると、熱輻射部材１２も加熱装置１０からの熱輻射により同時に加熱されて昇温する。そして、熱輻射部材１２は、熱輻射によってプラスチックレンズ１の外周縁部を補助的に加熱し、外周縁部の昇温を速め、レンズの温度勾配を極力小さくする。この結果、プラスチックレンズ１は、マイナスレンズであるにも拘わらず全体が略同時に所定の温度に加熱されて均一な温度分布となり、昇華性染料２を良好に浸透させることができる。染色後、プラスチックレンズ１の被染色面１ａ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１の被染色面１ａ全体に濃淡のムラなく均一に染色されていた。

図３は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、レンズ温度調整手段として、熱輻射部材１２の代わりに熱伝導部材１７を用いたものである。熱伝導部材１７の材質としては、プラスチックレンズ１よりも熱伝導率が大きい材料であればよく、熱輻射部材１２と同様な金属材料を用いることができる。

熱伝導部材１７を用いる場合は、球面状に湾曲しプラスチックレンズ１の非染色面ｂの外周縁部に接触する接触部１７Ａを設け、この接触部１７Ａからの熱伝導によってプラスチックレンズ１の外周縁部を補助的に加熱し昇温させるようにすればよい。その他の構成は、上記した第１の実施の形態と同一であるため、同一部材については同一符号をもって示し、その説明を省略する。

図４は、本発明の第３の実施の形態を示すもので、レンズ温度調整手段として、上記した熱輻射部材１２または熱伝導部材１７の代わりに、補助加熱ヒーター２０をプラスチックレンズ１の非染色面１ｂで、肉厚の厚い外周縁部に近接して対向するように配置した例を示す。補助加熱ヒーター２０は、熱輻射部材１２と同様に中心孔２０ａを有する円板状に形成されている。その他の構成は、上記した第１、第２の実施の形態と同一であるため、同一部材については同一符号をもって示し、その説明を省略する。

染色時において、プラスチックレンズ１は、加熱装置１０と補助加熱ヒーター２０によって同時に加熱される。加熱装置１０は熱輻射によってプラスチックレンズ１を全体を加熱するため、プラスチックレンズ１の中心部が速く昇温し、外周縁部が遅れて昇温する。一方、補助加熱ヒーター２０は、プラスチックレンズ１の外周縁部を補助的に加熱し、外周縁部の昇温を速くし、中心部の昇温と一致させる。したがって、このような構成においても、上記した第１、第２の実施の形態と同様に、プラスチックレンズ１がマイナスレンズであるにも拘わらずレンズの温度分布を均一化させることができ、昇華性染料２を良好に浸透させることができる。

図５は、本発明の第４の実施の形態を示すもので、レンズ温度調整手段として流体（冷媒）３０を用い、これによってプラスチックレンズ１の肉厚が薄い中央部の昇温を抑制し、外周縁部の昇温と一致させることにより、レンズの温度分布を均一化させるようにしたものである。流体３０としては、冷風または水（冷水）が用いられ、配管３１によってプラスチックレンズ１に導かれる。配管３１は、途中に環状部３１ａを有し、この環状部３１ａをプラスチックレンズ１の非染色面１ｂで肉厚が薄い中央部に接触または近接して対向させている。その他の構成は、上記した第１〜第３の実施の形態と同一であるため、同一部材については同一符号をもって示し、その説明を省略する。

染色時において、加熱装置１０によってプラスチックレンズ１を加熱すると、プラスチックレンズ１の肉厚が薄い中央部が肉厚の厚い外周縁部に比べて早く昇温するため半径方向に温度勾配が生じる。一方、流体３０は配管３１の環状部３１ａを介してプラスチックレンズ１の中央部を冷却して急激な昇温を抑制することにより、中央部と外周縁部の昇温速度を略一致させる。したがって、このような構成においても、上記した第１〜第３の実施の形態と同様に、プラスチックレンズ１全体の温度分布を均一化させることができ、昇華性染料２を良好に浸透させることができる。

図６は、本発明の第５の実施の形態を示すもので、レンズ温度調整手段として保冷剤（冷媒）４０を用い、プラスチックレンズ１の各部の昇温を肉厚に応じて抑制することにより、レンズ全体の温度分布を均一化させるようにしたものである。

保冷剤４０は、可撓性を有する袋４１に収納された形態で用いられ、プラスチックレンズ１の非染色面１ｂ全体を覆っている。保冷剤４０の種類は、急激な昇温を抑制できるものであれば特に限定されない。例えば、ポリジメチルシロキサン（１００〜１００００CSが好ましい）、デンプンやセルロースなどの天然高分子に、アクリル酸やスチレンスルホン酸などのグラフト共重合体や合成高分子のポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミド、ポリアミン、ポリアクリル酸塩を架橋処理したポリマー、ポリエチレングリコール系ポリマー等を使用することができる。

袋４１は、レンズの加熱温度に十分耐えられる材質、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリプロピレン、アラミド等からなる袋が用いられる。また、袋４１としては、プラスチックレンズ１と略等しい外径で、プラスチックレンズ１の肉厚が厚い部分に対しては薄く、薄い部分に対しては厚くなるように形成、望ましくはプラスチックレンズ１の非染色面１ｂに重ね合わされた状態において、レンズと袋の厚さの和が各部において略等しくなるような厚さのプラスレンズ形状に形成されている。そして、袋４１は、レンズ保持手段としてのレンズ保持用シート４２を介してプラスチックレンズ１の非染色面１ｂに配設される。なお、プラスチックレンズ１がプラスレンズの場合は、袋４１を反対にマイナスレンズ形状に形成すればよい。

レンズ保持用シート４２は、プラスチックレンズ１の外径より十分に大きい円形のシートからなり、裏面中央部にプラスチックレンズ１の非染色面１ｂが粘着剤によって貼着されることにより、プラスチックレンズ１を保持し、外周縁部の裏面が治具４３の上面に固着されている。

治具４３は、円筒体からなり、下面開口部に加熱装置１０が配設され、プラスチックレンズ１の被染色面１ａと対向している。

染色時において、加熱装置１０によってプラスチックレンズ１を下から加熱すると、プラスチックレンズ１の肉厚が薄い中央部が肉厚の厚い外周縁部に比べて早く昇温するため半径方向の温度勾配が生じる。一方、レンズ保持用シート４２は、プラスチックレンズ１の非染色面１ｂ全体を覆っているため、プラスチックレンズ１に対する温度のかかり具合は半径方向にわたって均一である。

保冷剤４０は、プラスチックレンズ１を低温に保ち急激な昇温を抑制する。保冷剤４０による昇温の抑制効果は、保冷剤４０がプラスレンズ形状の袋４１に収納されていることにより、保冷剤４０の中央部の厚みが最も厚く、外周に向かうにしたがって薄くなっているため、プラスチックレンズ１の肉厚が薄い中央部において昇温抑制効果が最も大きく、外周部に至るほど昇温抑制効果が減少する。したがって、上記した第１〜第４の実施の形態と同様に、レンズ全体の温度分布を均一化させることができ、昇華性染料２を良好に浸透させることができる。

図７は、本発明の第６の実施の形態を示すもので、浸漬染色法によってプラスチックレンズ１に塗布された染料２Ａをレンズ内に浸透させるようにしたものである。

浸漬染色法による塗布は、染料液中にプラスチックレンズ１を浸漬して塗布する。このため、染料２Ａは、プラスチックレンズ１の全面、すなわち凹面状光学面１ａ、凸面状光学面１ｂおよびコバ面１ｃに塗布される。しかる後、プラスチックレンズ１を染料液から取り出して染色装置３に装着し、レンズ内に浸透させる。染色装置３は、図１に示した実施の形態と同様に、加熱装置１０、治具１１およびレンズ温度調整手段としての熱輻射部材１２を備えている。

加熱装置１０は、プラスチックレンズ１の上方に配置されるものに限らず、下方に配置されるものであってもよく、また上方の加熱装置１０とは別個に下方に別の加熱装置１０Ａを追加配置してもよい。

このような染色装置３においても、上記した第１の実施の形態と同様に、熱輻射部材１２によってプラスチックレンズ１の外周縁部を補助的に加熱することにより、外周縁部の昇温を速めているので、レンズ全体の温度分布を均一化させることができ、染料２Ａをレンズに良好に浸透させることができる。

なお、上記した実施の形態は、いずれもマイナスレンズからなるプラスチックレンズ１に染色する例について説明したが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、プラスレンズからなるプラスチックレンズにも適用することができ、その場合も同様に熱輻射部材、熱伝導部材、補助加熱ヒーター、あるいは冷媒としての保冷剤または流体をレンズ温度調整手段として用い、温度勾配が極力小さくなるようにレンズの温度を調整すればよい。

また、上記した実施の形態においては、プラスチックレンズに染料を塗布する工程と、塗布した染料をレンズ内に浸透させる工程をそれぞれ別装置によって行なう例について説明したが、染料が昇華性染料の場合は、プラスチックレンズに昇華性染料を塗布する工程と、塗布した昇華性染料をレンズ内に浸透させる工程を１つの染色装置によって行なうようにしてもよい。

１…プラスチックレンズ、１ａ…被染色面、２…昇華性染料、２Ａ…染料、３…染色装置、１０、１０Ａ…加熱装置、１１…治具、１２…熱輻射部材、１７…熱伝導部材、２０…補助加熱ヒーター、３０…流体、４０…保冷剤、４１…袋。

Claims (6)

1. 被染色面に染料が塗布されたプラスチックレンズを加熱装置によって加熱し、前記染料を前記被染色面に浸透させる工程を備え、
   前記染料を浸透させる工程は、レンズ温度調整手段をさらに備え、このレンズ温度調整手段によって前記プラスチックレンズの昇温を肉厚の厚い部分と薄い部分とで温度差が生じないように調整し、温度分布を均一化させるプラスチックレンズの染色方法。
2. 請求項１記載のプラスチックレンズの染色方法において、
   前記レンズ温度調整手段が、熱伝導部材、熱輻射部材、補助加熱ヒーターのうちのいずれか一つからなり、プラスチックレンズの肉厚の厚い部分を補助的に加熱するプラスチックレンズの染色方法。
3. 請求項１記載のプラスチックレンズの染色方法において、
   前記レンズ温度調整手段が、冷媒からなり、プラスチックレンズの肉厚が薄い部分の昇温を抑制するプラスチックレンズの染色方法。
4. 被染色面に染料が塗布されたプラスチックレンズを加熱し、前記染料を前記被染色面に浸透させる加熱装置と、前記プラスチックレンズの昇温を肉厚の厚い部分と薄い部分とで温度差が生じないように調整し、温度分布を均一化させるレンズ温度調整手段を備えたプラスチックレンズの染色装置。
5. 請求項４記載のプラスチックレンズの染色装置において、
   前記レンズ温度調整手段が、熱伝導部材、熱輻射部材、補助加熱ヒーターのうちのいずれか一つからなり、プラスチックレンズの肉厚の厚い部分を補助的に加熱するプラスチックレンズの染色装置。
6. 請求項４記載のプラスチックレンズの染色装置において、
   前記レンズ温度調整手段が、冷媒からなり、プラスチックレンズの肉厚が薄い部分の昇温を抑制するプラスチックレンズの染色装置。

Images