(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式１で表され疎水性であり昇華性を有するアントラキノン系の染料と，該染料を水系にて分散させるための分散剤とを有する染色用インクを電子計算機にて管理された色データに基づいてプリンタにより基体に塗布し印刷基体を得る第１ステップと、プラスチックレンズの片面に前記染料を蒸着させるために、前記第１ステップにて得られた前記印刷基体の裏面と印刷基体の加熱用のランプとを非接触で対向させるともに、治具により支持されたプラスチックレンズと印刷基体の表面とを非接触に０．１ｋＰａ〜５ｋＰａ程度の減圧下で対向させて配置し、前記印刷基体の染料が塗布された領域全体を、ランプ光で染料の変質やレンズの変形が生じない範囲の高い温度で一括照射して加熱し、前記染料を昇華させ前記プラスチックレンズに蒸着させる第２ステップと、該第２ステップにて前記染料が蒸着したプラスチックレンズをオーブン内に置いて常圧下にて加熱して前記染料を定着させる第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。
【化１】
0004268767.tif 000007
式中、Ｒは水素またはエーテル基を示す。
【請求項２】
請求項１のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色用インクはインクの保湿に使用される保湿剤と、前記第２ステップにおいて該保湿剤を昇華させないための親水性の高分子材料と、を含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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチックレンズを染色するための染色用インクに関し、さらに詳しくはインクジェットプリンタにて使用するプラスチックレンズを染色するための染色用インク及びプラスチックレンズの染色方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、プラスチックレンズに染色を行う方法としてレンズを染色液の中に所定時間浸漬してレンズを染色する方法（浸染法）が知られている。この方法は従来から用いられているものであるが、作業環境が良くないこと、高屈折率のレンズには染色を行うことが困難であることが問題となっていた。そこで本出願人は特願平１１−１６９１７３号に開示するようにインクジェットプリンタより昇華性のある染料を紙に塗布（出力）させ、これを真空中でレンズと非接触に置いて染色を行う気相転写による染色方法を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この気相転写によるプラスチックレンズへの染色方法は従来の浸染法等によって生じる諸問題を解決するものであるが、従来使用されているインクジェットプリンタ用のインクや一般の繊維に使用されているような条件のインクでは染料の耐熱性や昇華性が悪く、気相転写による染色方法には向かない。また、染色後のレンズの染色状態もムラ等が生じ易い。
【０００４】
上記従来技術の問題点に鑑み、インクジェットプリンタを使用してプラスチックレンズを気相転写にて染色を行う染色方法において、プラスチックレンズの染色に好適な染色用インク及びプラスチックレンズの染色方法を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【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。
【０００６】
（１）  以下の式１で表され疎水性であり昇華性を有するアントラキノン系の染料と，該染料を水系にて分散させるための分散剤とを有する染色用インクを電子計算機にて管理された色データに基づいてプリンタにより基体に塗布し印刷基体を得る第１ステップと、プラスチックレンズの片面に前記染料を蒸着させるために、前記第１ステップにて得られた前記印刷基体の裏面と印刷基体の加熱用のランプとを非接触で対向させるともに、治具により支持されたプラスチックレンズと印刷基体の表面とを非接触に０．１ｋＰａ〜５ｋＰａ程度の減圧下で対向させて配置し、前記印刷基体の染料が塗布された領域全体を、ランプ光で染料の変質やレンズの変形が生じない範囲の高い温度で一括照射して加熱し、前記染料を昇華させ前記プラスチックレンズに蒸着させる第２ステップと、該第２ステップにて前記染料が蒸着したプラスチックレンズをオーブン内に置いて常圧下にて加熱して前記染料を定着させる第３ステップと、を有することを特徴とする。
【化２】
0004268767.tif 000002
式中、Ｒは水素またはエーテル基を示す。
（２）  （１）のプラスチックレンズの染色方法において、前記染色用インクはインクの保湿に使用される保湿剤と、前記第２ステップにおいて該保湿剤を昇華させないための親水性の高分子材料と、を含有することを特徴とする。
【００１５】
【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１はプラスチックレンズの染色方法の流れを図示したものである。
【００１６】
（１）インク作製
初めにインクジェットプリンタに用いるインクを作製する。本実施の形態ではＲＥＤ、ＹＥＬＬＯＷ、ＢＬＵＥの三色の染料（染色用用材）を用いてインクを作製する。染料は昇華性を有するものであれば使用できるが、疎水性の分散染料が好適に用いられる。また、本実施の形態では染料を所定の温度に加熱し昇華させるため、昇華時の熱に耐えうる染料を使用する必要がある。さらにプラスチックレンズへ染料が蒸着したあと、発色作業を行い染料をプラスチックレンズへ定着させたときに染色がムラのない状態にてプラスチックレンズに行われている必要がある。
【００１７】
染料の平均粒径は好ましくは０．０５μｍ〜１μｍ，最大粒径が３μｍ以下、更に好ましくは０．０５μｍ〜０．５μｍ，最大粒径が１μｍ以下である。このような点を考慮し、種々の染料を用いて検討を重ねた結果、以下の式１で示されるアントラキノン系染料が特に好適に用いられる。
【００１８】
【化３】
0004268767.tif 000003
式中、Ｒは水素またはエーテル基（−Ｏ−Ｒ1）を示す。Ｒ1は例えば炭素数が１〜１０のアルキル基、炭素数が１〜１０のフェニルアルキル基、フェニル基等である。
【００１９】
インクはＲＥＤ、ＹＥＬＬＯＷ、ＢＬＵＥの３色の染色用インクを作製する。各染料を別々の容器にいれ、各々に純水、分散剤を加えた後、充分に攪拌を行う。
インク処方における染料の割合は好ましくは０．１〜２０重量％、より好ましくは０．５〜１０重量％の染料を含む。染料が０．１重量％未満であると、所望する濃度が得られないことが多い。また、染料が２０重量％を超えると、染料の分散性が悪くなってしまう。
また、使用する分散剤は熱で分解せず、耐熱性のあるものが好ましいが、熱によって分散剤が分解されても染色に影響を及ぼさなければ構わない。
【００２０】
各容器内に入れた染色剤、分散剤を十分攪拌した後、冷却用の水が入った容器に染色用インクが入った容器を入れ、超音波ホモジナイザーにて指定時間処理を行ない染色剤を所望する粒径にする。その後、孔径約１μｍのフィルター（ガラス繊維濾紙  ＧＦ／Ｂ）で染色用インクを各々吸引濾過し、粒径の大きいものやゴミ等を取り除く。その後、指定のインク濃度になるように純水を加え調整し、インク作製の完了とする。
【００２１】
（２）  印刷基体の作製
上記にて作製した染色用インク３種類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４１にそれぞれ入れ、図示するインクジェットプリンタ４０（以後、プリンタと記す）にこのカートリッジを装着する。プリンタ４０は市販のものを使用する。
【００２２】
次に、このプリンタ４０を使用して所望の色をプリントさせるために、市販されているパーソナルコンピュータ５０（以下ＰＣという）を使用して、印刷される色相及び濃度の調製を行う。色相の調製はＰＣ５０のドローソフトにより行うため、所望する色データをＰＣ５０内に保存しておくことができ、必要になったときに何度でも同じ色調が得られるようになっている。また、色の濃淡もデジタル管理されるため、必要なときに何回でも同じ濃度の色を所望することができる。
【００２３】
昇華性染料を印刷する基体には市販のＡ４の紙１（図１参照）を使用する。紙１は紙に限らずプリンタ４０にて印刷可能なものであれば特に限定されないが、気相転写時に熱を加えるため、熱吸収のよいものを使用することが好ましい。
【００２４】
プリンタ４０に紙１を入れ、ＰＣ５０の操作により、予め設定しておいた色相及び濃度にて印刷を行う。印刷された紙１には染色用インクが塗布された着色層２が円形状に印刷される。着色層２の大きさはレンズの径よりも若干大きいものが好ましい。プリンタ４０によって着色層２が形成された紙１を印刷基体１０として使用する。
【００２５】
（３）プラスチックレンズの染色
次に着色された印刷基体１０とプラスチックレンズ３とを真空気相転写機本体２０内に設置してレンズの染色を行う方法について説明する。図２に真空気相転写機本体２０正面から見た内部該略図を示す。
【００２６】
２０は真空気相転写機本体であり、正面には印刷基体１０やプラスチックレンズ３を出し入れするための図示無き取出し口が設けられている。染色を行うプラスチックレンズ３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）等の眼鏡レンズに使用される一般的な材質が用いられる。
【００２７】
２１は印刷基体１０上の染料を昇華させるためのハロゲンランプである。２２はロータリーポンプであり、本体２０内をほぼ真空にさせるために使用する。２３はリークバルブであり、このバルブを開くことでほぼ真空になった本体２０内に外気を入れ大気圧に戻すものである。
【００２８】
３０はプラスチックレンズ３と印刷基体１０とをセットして染色を行うための染色用治具である。染色用治具３０はプラスチックレンズ３を載置するためのレンズ載置部３１と印刷基体１０を載置するための基体載置部３２からなる。
【００２９】
レンズ載置部３１は円筒形の形状を有し、プラスチックレンズ３を所定の高さに維持するための載置台３１ａとプラスチックレンズを支持する支持部３１ｂからなる。図のようにプラスチックレンズ３の凸面側を支持部３１ｂにて支持させ、支持部３１ｂを載置台３１ａ上に乗せることにより、レンズ３を所定の高さに保持させておくことができる。
【００３０】
基体載置部３２は印刷基体１０を載せるための円筒の形状を有する載置台３２ａと印刷基体１０を上方から押えるための基体押さえ３２ｂからなる。載置台３２ａは図示するように、その内側にレンズ載置部３１が位置するように置かれ、載置台３２ａの上部に載せられた印刷基体１０を基体押さえ３２ｂと載置台３２ａとで挟み込むことにより、印刷基体１０が動かないようにしっかりと固定保持する。このとき印刷基体１０の着色層２はレンズ３側（下側）に向けてセットされる。
【００３１】
このような構成を持つ真空気相転写機本体２０を使用して以下の操作を行い、プラスチックレンズ３の染色を行う。
染色用治具３０にプラスチックレンズ３、印刷基体１０をセットした後、本体２０を密封してロータリーポンプ２２を用いて真空状態にする。このときの真空状態とは０．１ｋＰａ〜５ｋＰａ付近まで減圧したときのことである。０．１ｋＰａ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。また、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５ｋＰａ、さらに好ましくは０．１ｋＰａ〜３ｋＰａである。
【００３２】
本体２０が所定の真空度に達したらハロゲンランプ２１を点灯させ、印刷基体１０を上方から加熱する。印刷基体１０上での加熱温度は染料の変質やレンズの変形が生じない中で、できるだけ高い温度になるようにすることが好ましい。
【００３３】
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。
【００３４】
ハロゲンランプ２１の点灯により印刷基体１０が加熱されるため、着色層２より染料が昇華、蒸散し、プラスチックレンズ３の凹面側に蒸着する。ハロゲンランプ２１の点灯による印刷基体１０への加熱は着色層２上の染料が殆ど昇華、蒸散するまで行えばよい。
【００３５】
加熱が終了したら、ハロゲンランプ２１の点灯を止めるとともにリークバルブ２２を開いて常圧に戻し、本体２０の扉を開けプラスチックレンズ３を取り出す。プラスチックレンズ３には昇華した染料が蒸着しているが、このままでは取れやすいので、図１に示すオーブン６０に入れ、常圧下にて加熱し定着させる。
【００３６】
この工程はプラスチックレンズ３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３を取り出すといった手順で実行される。オーブン６０の加熱温度は染料の変質やレンズの変形が生じない範囲でできるだけ高い温度が好ましい。例えば、加熱温度は５０〜１５０℃、加熱時間は３０分〜１時間程である。
【００３７】
本実施の形態では、疎水性を有するとともに昇華性を有する分散染料を染色用インクとして使用するものとしているが、インクジェットプリンタのインクカートリッジにおける乾燥等によるインクの目詰まりを防ぐために、染色用インクに保湿剤を添加することもできる。
【００３８】
使用する保湿剤には多価アルコール類の保湿剤が好適に用いられる。具体的にはエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等である。また、この他の保湿剤としてはＮ−メチル−２−ピロリドンや２−ピロリドン等のピロリドン類、ジメチルスルオキサイドやイミダゾリジノン等のアミド類の保湿剤を用いることもできる。また、上述した保湿剤は液体湿潤剤（保湿剤）であるが、例えばトリメチロールメタンやペントース等の固体湿潤剤（保湿剤）を用いることもできる。
【００３９】
インクの乾燥防止のために保湿剤をインクに添加してプラスチックレンズの染色を行う場合、インクの乾燥等による目詰まりは防ぐことができるが、染料とともに保湿剤が昇華、蒸散しレンズに付着してしまう。レンズに保湿剤が付着した状態にて加熱（発色工程）を行うと保湿剤の影響により、昇華した染料の凝集等を引き起こして染色のムラを発生させてしまう。
【００４０】
このため、染色用インクに保湿剤を添加する場合には、保湿剤がレンズに付着するのを防止するために染色用インクに親水性の高分子材料を添加させ、染料の昇華時に保湿剤がレンズへ付着するのを防ぐようにする。また、親水性の高分子材料を紙１の印刷面に予め塗布しておいても良い。使用する親水性の高分子材料は保湿剤の昇華を抑制するとともに染料の分散安定性を損なわないものであり、高分子の分子量が１千以上１００万以下のものが好適に用いられる。
【００４１】
分子量が１千を下回ると保湿剤の昇華を抑制する効果が生じ難くなる。また分子量が１００万を超えると分散安定性を損ない、インクカートリッジからのインクの安定した吐出がされ難くなる。使用する親水性の高分子材料は天然高分子、半合成高分子や純合成高分子等が挙げられる。
【００４２】
天然高分子には、例えばアラビアガム，トラガンガム，グーアガム等の植物性高分子、アルギン酸，カラギーナン等の海藻系高分子、ゼラチン，カゼイン，アルブミン等の動物性高分子、キサンテンガム，デキストラン等の微生物系高分子が挙げられる。また、半合成高分子には、例えばメチルセルロース，エチルセルロース，ヒドロキシエチルセルロース，カルボキシエチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム，デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム，アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子が挙げられる。また、純合成高分子には、例えばポリビニルアルコール，ポリビニルピロリドン，ポリビニルエチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド，ポリアクリル酸及びそのアルカリ金属塩，水溶性スチレン，アクリル樹脂等のアクリル樹脂等が挙げられる。
【００４３】
以下に具体的な実施例を示す。
＜実施例１＞
実施例では、ＣＲ−３９のレンズを使用した。使用する染料はＲＥＤはカヤロン製  ポリエステルRED  BS200、ＹＥＬＬＯＷはカヤロン  マイクロエステル
AQ-LE、ＢＬＵＥはダイアニックス  BLUE  AC-Eを用いた。また、分散剤には花王製  デモールＭＳを用いた。
【００４４】
表１は各インクカートリッジに入れる各インクの組成を示したものである。
【表１】
0004268767.tif 000004
ここで％は重量％を示している。
【００４５】
表１のような組成にて染料及び、分散剤、純水を、作製するインク毎に各々容器に入れた後、１０分以上攪拌する。その後、超音波ホモジナイザーにて指定時間処理（約１００ｇに対して３０分処理）し、染料の粒子を一次粒子まで細かくする。その後、孔径約１μｍのフィルター（ガラス繊維濾紙  ＧＦ／Ｂ）にて混合液を吸引濾過し粒径の大きいものやゴミ等を取り除く。吸引濾過後の混合液に純水を適量加え濃度の調整を行い染色用インクを作製した。このときの染料の平均粒径を粒度分布測定装置（島津製作所  ＳＡＬＤ−２０００）にて測定を行ったところ平均粒径は０．３μｍであった。
【００４６】
作製された各染色用インク（ＲＥＤ用インク，ＹＥＬＬＯＷ用インク，ＢＬＵＥ用インク）をインクジェットプリンタ（武藤工業製  RJ-1300V2）のインクカートリッジに注入し、市販の紙（三菱製紙製つや紙（黒））を使用して印刷基体１０を作製した。印刷基体１０はＰＣのソフト（Microsoft Word）及び印刷制御用ソフトを使用して、プリンタ４０にて紙上にφ９５の円形状に着色層を形成するように印刷することにより作製した。また、色相はＲ１５０，Ｇ１００，Ｂ５０となるように設定した。
【００４７】
この印刷基体の乾燥を待って、前述した真空気相転写機２０、染色用治具３０等を使用して印刷基体１０からプラスチックレンズ３への転写作業を行った。このときの真空気相転写機２０内の真空度は１ｋＰａ、印刷基体１０上の温度は２５０℃であった。印刷基体１０の着色層２から染料が殆ど昇華し、プラスチックレンズ３への染料の蒸着が行われていることが確認された。プラスチックレンズ３への転写作業後、定着させるためにオーブン６０内にプラスチックレンズ３を置き、１３５℃で１時間レンズを加熱し、発色作業を完了した。
【００４８】
＜実施例２＞
実施例２では染色用インクに保湿剤、高分子材料を添加したものを使用した。使用するレンズの基材、染料、分散剤は実施例１と同様のものを用いた。保湿剤にはグリセリンを、親水性の高分子材料にはメチルセルロース２５を用いた。
【００４９】
表２は各インクカートリッジに入れる各インクの組成を示したものである。
【表２】
0004268767.tif 000005
ここで％は重量％を示している。
【００５０】
表２のような組成にて染料及び、分散剤、純水、保湿剤、高分子材料を、作製するインク毎に各々容器に入れた後、１０分以上攪拌する。その後、超音波ホモジナイザーにて指定時間処理（約１００ｇに対して３０分処理）、フィルターにて吸引濾過し、純水を適量加え濃度の調整を行いインクを作製した。平均粒径は０．３μｍであった。
【００５１】
作製された各インクをインクジェットプリンタ（ＥＰＳＯＮ製  MJ-520C）のインクカートリッジに注入し、実施例１と同様の手順にて印刷基体１０を作製し、プラスチックレンズへの転写作業を行った。
【００５２】
また、実施例２で使用したプリンタは実施例１で使用したプリンタに比べインクカートリッジのインク吐出口（ヘッド部分）は小さく、インクの乾燥による目詰まりが懸念されたが、染色用インクに保湿剤を含有させることにより、繰り返しプリンタを使用しても乾燥による目詰まりはなく紙へ印刷が行われ、印刷基体１０を作製することができた。印刷基体１０の乾燥後、実施例１と同様の条件にて転写作業、発色作業を行った。
【００５３】
発色後のプラスチックレンズを確認したところ均一にムラなく、視感透過率で３２．０％（村上色彩技術研究所製  測色機ＤＯＴ−３  Ｄ６５光源、１０度視野にて測定）のブラウン系の色で染色されていることを確認した。
【００５４】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例１の染色用インクに保湿剤（グリセリン）を添加したものを使用した。
【００５５】
表３にインク処方を示す。
【表３】
0004268767.tif 000006
【００５６】
染色用インクの作製手順は実施例１と同様に行い、インクの作製を完了させた。また、印刷基体に使用する紙１（三菱製紙製つや紙（黒））の印刷予定面側に高分子材料を塗布した。高分子材料はメチルセルロース４００を用い、これを水に溶かし１０％溶液にした後、筆で印刷面側にムラなく塗り乾燥させた。
【００５７】
このメチルセルロースが塗布された紙１をインクジェットプリンタ（ＥＰＳＯＮ製  MJ-520C）にセットした後、実施例１と同様の手順にて印刷基体１０を作製し、プラスチックレンズへの転写作業を行った。プリンタからは目詰まりなく紙へ印刷が行われ、印刷基体１０を作製することができた。印刷基体１０の乾燥後、実施例１と同様の条件にて転写作業、発色作業を行った。
発色後のプラスチックレンズを確認したところ均一にムラなく、視感透過率で２９．５％のブラウン系の色で染色されていることを確認した。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば昇華性の分散染料を用いて染色用インクを作製したことにより、プラスチックレンズを気相転写にて染色を行うことができる。また、保湿剤、親水性高分子材料を用いることにより、気相転写における染色により好適な染色用インクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラスチックレンズの染色方法の流れを示した図である。
【図２】真空気相転写機本体２０内に置かれた染色用治具３０の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  紙
２  着色層
３  プラスチックレンズ
１０  印刷基体
２０  真空気相転写機本体
３０  染色用治具
４０  インクジェットプリンタ
４１  インクカートリッジ
５０  パーソナルコンピュータ
６０  オーブン
【図１】
0004268767.tif 000008
【図２】
0004268767.tif 000009