プラスチックレンズのハーフ染色方法及び染色装置
【課題】 染色するプラスチックレンズの染色したい部分だけの最小限の上下移動により、効率よく、しかも目的とする所定の色調に染色することができるプラスチックレンズのハーフ染色方法、及び染色装置を提供する。
【解決手段】 染色装置１の染浴槽４に貯留する染色液Ｓ中に、レンズＬ表面に濃度勾配をつけたい部分まで浸漬し、シーケンス制御部３１は、染色するレンズＬの基本濃度勾配曲線と、入力されるレンズＬの染色情報に基づいて、モーター２１が上下移動する移動速度およびパルス列を計算し、計算されたパルス列をモーター２１に出力することにより、レンズＬが染色液Ｓ中から徐々に引き上げる上下移動を、一往復することにより、レンズＬに濃度勾配を有する染色を行う。
【解決手段】 染色装置１の染浴槽４に貯留する染色液Ｓ中に、レンズＬ表面に濃度勾配をつけたい部分まで浸漬し、シーケンス制御部３１は、染色するレンズＬの基本濃度勾配曲線と、入力されるレンズＬの染色情報に基づいて、モーター２１が上下移動する移動速度およびパルス列を計算し、計算されたパルス列をモーター２１に出力することにより、レンズＬが染色液Ｓ中から徐々に引き上げる上下移動を、一往復することにより、レンズＬに濃度勾配を有する染色を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックレンズに濃度勾配を有する染色を施すハーフ染色方法、及び染色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、眼鏡用レンズはプラスチックレンズが主流であり、プラスチックレンズはその優れた染色性から色彩変化に富むファッション性豊かなレンズを作ることができる。特に濃度勾配が連続的に形成され、染色されたハーフ染色レンズ（ぼかしレンズ、またはグラデーションレンズとも呼ばれている）は、高いファッション性を有し、高い付加価値を有している。こうした背景から、多種多様なプラスチックレンズを安定的に着色する技術が求められている。
【０００３】
ところで、ハーフ染色レンズを作製するぼかし染色法の原理は、染浴槽へ浸漬する時間を変化させると共にその浸漬位置を変化させることにより、レンズ表面に連続的な染色濃度勾配を付与するものである。このようなプラスチックレンズの染色方法は、染浴槽と、この染浴槽内の染色液の温度調節をする装置と、染色されるレンズを保持しながら染色液に浸漬させる装置から構成される染色装置が用いられる。
【０００４】
こうした染色装置として、大、小２種類の振幅の上下移動を同一周期で繰り返すことにより濃度勾配のついた染色ができる染色装置が開示されている（特許文献１、参照）。
また、小周期の上下移動と大周期の上下移動を繰り返すことにより濃度勾配のついた染色ができる染色装置が開示されている（特許文献２、参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−４３４２７号公報
【特許文献２】特開昭６３−３６２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の染色装置は、いずれもレンズの上下移動を繰り返すことにより濃度勾配を付与する染色装置であり、上下移動を繰り返すことから、純粋に染色している時間以外に無駄な時間が生じている。具体的には、上昇から下降、または下降から上昇する際に、各々の方向に切り替える為に待機時間が必要になり、上下移動を繰り返す毎に無駄な待機時間が累積される。また、レンズ径の異なる全てのレンズに対して同一の上下移動が行われるため、レンズ径が小さなレンズの場合には、レンズがない部分の間も上下移動し続けるので、無駄な距離を移動する不効率が生じている。
【０００７】
また、いずれの染色装置の場合も上下移動を繰り返すので、時間が経過することでレンズ表面の温度が変動する等により、レンズを目的とする所定の色調に染色するのが困難であった。こうした現象は、ハーフ染色（グラデーション染色）において特に顕著に現れる。
【０００８】
そこで本発明は、こうした事情に鑑みなされたもので、染色するプラスチックレンズの染色したい部分だけの最小限の上下移動により、効率よく、しかも目的とする所定の色調に染色することができるプラスチックレンズのハーフ染色方法、及び染色装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するために、ハーフ染色の基本濃度勾配曲線に沿うようにアクチュエータを微細に制御すれば、目的の濃度勾配曲線のハーフ染色が得られるという知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明のプラスチックレンズのハーフ染色方法は、プラスチックレンズのハーフ染色において、染色液中に前記プラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与したい部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる、一往復の上下移動をすることにより、前記プラスチックレンズに濃度勾配を有する染色を行うことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、染色液中から引き上げる、一往復の最小限の上下移動をすることにより、染色装置の無駄な移動を省いた効率よいハーフ染色をすることができると共に、レンズ表面の温度変動も少なく、レンズを目的とする所定の色調にハーフ染色することができる。
【００１２】
また、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、プラスチックレンズの染色装置であって、染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる上下移動手段を備え、前記上下移動手段は、プログラマブルシーケンサにより制御されたアクチュエータを備えたことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、染色装置が、染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、染色液中から引き上げる上下移動手段を備え、その上下移動手段がプログラマブルシーケンサにより制御されることにより、プログラマブルシーケンサに格納された制御プログラムを変更することにより、各種プラスチックレンズのハーフ染色に対応することができる。
【００１４】
また、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、前記プログラマブルシーケンサは、染色する前記プラスチックレンズの基本濃度勾配曲線と、入力される前記プラスチックレンズの染色情報に基づいて、前記アクチュエータが上下移動する移動速度を計算し、前記アクチュエータが上下移動するパルス列を、前記アクチュエータに出力することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、染色装置のプログラマブルシーケンサは、染色するプラスチックレンズの基本濃度勾配曲線と、入力されるプラスチックレンズの染色情報に基づいて、アクチュエータが上下移動する移動速度を計算し、アクチュエータが上下移動するパルス列をアクチュエータに出力することにより、染色の基本濃度勾配曲線に沿う目的の濃度勾配曲線のハーフ染色が得られると共に、プログラマブルシーケンサにプラスチックレンズの染色情報を入力することで、各種プラスチックレンズのハーフ染色に容易に対応することができる。
【００１６】
また、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、前記アクチュエータは、サーボモーターまたはステッピングモーターであることを特徴とする。
これによれば、上下移動手段のアクチュエータが、サーボモーターまたはステッピングモーターであることにより、染色されるプラスチックレンズを微細に上下移動することができる。したがって、染色の基本濃度勾配曲線に沿う目的の濃度勾配曲線のハーフ染色を得ることができると共に、染色面にアクチュエータの移動した軌跡のない濃度勾配のハーフ染色が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の染色装置の概念図であり、図２はハーフ染色されるレンズの基本濃度勾配曲線の一例を示すグラフであり、図３はハーフ染色されるレンズの基本濃度勾配曲線、およびモーターの移動遷移図の一例を示すグラフである。なお、図２および図３の基本濃度勾配曲線は、ハーフ染色されるレンズの染色方向にレンズ中心を通過する染色面における染色濃度をグラフ化したものである。
【００１８】
先ず、図１に基づいて染色装置の構成について説明する。
染色装置１は、プラスチックレンズ（以降、レンズと表示する）の染色を行う動作部２と、動作部２の動作を制御する制御部３と、染色液Ｓを収容する染浴槽４を備えている。
動作部２は、筐体２０に、アクチュエータとしてのモーター２１、タイミングプーリ２２、スライドガイドレール２３が配設されている。
【００１９】
モーター２１は、例えばステッピングモーターであり、筐体２０に回動可能に固定され、後述する制御部３から出力される制御信号により回動する。モーター２１の回転軸にはタイミングプーリ２４が固着されている。なお、モーター２１の回動は、制御部３から入力される制御信号により正逆回転することができる。
タイミングプーリ２２は、筐体２０に配設されたモーター２１の回転軸の垂直方向に所定距離はなれた下方位置の筐体２０に、軸着されている。このタイミングプーリ２２とタイミングプーリ２４間には、タイミングベルト２５がベルト掛けされ、タイミングベルト２５は、モーター２１の回動でタイミングプーリ２２，２４上を往復動する。
【００２０】
スライドガイドレール２３は、筐体２０上に配設されたタイミングベルト２５（タイミングプーリ２２、およびタイミングプーリ２４）と、略平行に並置した位置に固定されている。また、スライドガイドレール２３のレール上には、スライドガイド２６がスライド可能に載置されている。
【００２１】
スライドガイド２６は、染色するレンズＬを保持する支持具２８を取付け固定する取付け具２７を備え、前記タイミングベルト２５に固着されている。スライドガイド２６は、モーター２１の回動により、タイミングベルト２５の上下移動に同期してスライドガイドレール２３を上下移動する。なお、スライドガイドレール２３の両端部には、スライドガイド２６の移動範囲を規制するストッパーＳＴ１，ＳＴ２を備えている。このストッパーＳＴ１，ＳＴ２は、タイミングプーリ２２と２４の回転軸間の内側の所定の位置にそれぞれ取り付けられ、スライドガイド２６の上下移動の範囲を制限することにより、モーター２１の暴走、および後述するレンズ保持具５（レンズＬ）の落下を防止する。
【００２２】
スライドガイド２６に備えられた取付け具２７は、スライドガイド２６の本体から、スライドガイドレール２３（タイミングベルト２５）に対して直角方向に延伸するアームの先端に、棒状の支持具２８の一端が取り付けられ、他端を垂直方向にして、スライドガイドレール２３（すなわち、タイミングベルト２５）と略平行に取り付けられている。
【００２３】
支持具２８は、棒状の他端の先端にフックを備え、そのフックにレンズＬを垂直に保持するレンズ保持具５が、垂直方向に取外し可能に取り付けられている。
なお、以上のように構成された動作部２が、上下移動手段である。
【００２４】
制御部３は、シーケンス制御部３１と操作部３２を備えている。
シーケンス制御部３１は、いわゆるプログラマブルシーケンサ（すなわち、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller））であり、モーター２１を駆動するパルス数及び移動速度の演算および制御指示を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、染色の基本濃度勾配曲線や各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、および染色するレンズの染色データ等を一時的に格納するＲＡＭ等のメモリ、入力部、出力部等で構成されている。
【００２５】
操作部３２は、例えばデジタルスイッチで構成され、デジタルスイッチを操作して、染色するレンズＬの染色情報（染色時間、レンズ外径、製品の種類）の入力、あるいは動作部２の入力操作（スタート、ストップ、あるいは上下移動）を行う。なお、シーケンス制御部３１（出力部）と動作部２（モーター２１）、シーケンス制御部３１（入力部）と操作部３２とは接続ケーブルを介して電気的に接続され、相互に制御信号等の入出力が行われる。
【００２６】
染色液Ｓを収容した染浴槽４は、動作部２の支持具２８の下方方向に配備され、動作部２が動作することにより、支持具２８に取り付けられたレンズ保持具５に保持されたレンズＬが、染色液Ｓの液中に水没する位置と液面から離れた位置との間を移動することができる。
【００２７】
次に、染色装置１を用いたハーフ染色方法について説明する。
本実施形態のハーフ染色方法は、染色するレンズＬを、目的の基本濃度勾配曲線に沿うようにアクチュエータとしてのモーター２１の回動を微細に制御して、染色液Ｓ中を上下移動することにより、染色面に目的の基本濃度勾配曲線に沿ったハーフ染色が得られる。すなわち、レンズＬを染浴槽４に収容された染色液Ｓに浸漬する時間に対する染色されたレンズＬの濃度の関係を計量把握したデータ（すなわち、基本濃度勾配曲線）に沿うように、モーター２１の速度を制御してハーフ染色を行う。
【００２８】
しかしながら濃度勾配曲線は、図２に示すレンズの基本濃度勾配曲線αのように、直線でないので、基本濃度勾配曲線αをほぼ直線になる区間、例えば区間ａ〜ｊの１０区間に分割し、その各分割区間を等速でモーター２１を制御することにより、ほぼ狙いとする所定の濃度勾配曲線が得られる。直線になる区間の分割は、細かく分割すれば基本濃度勾配曲線に対する復元性はよくなるが、制御が複雑になるため、実用的な分割としては１０〜１５区間に分割するのが好ましい。また、モーター２１（染色されるレンズＬ）が移動する量（距離）の分解能については、レンズＬの染色面にモーター２１の移動した軌跡が目視で判別できないレベルとして、０．０５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【００２９】
次に、レンズＬにハーフ染色を施す染色装置１の動作について説明する。
まず、染色するレンズＬを染色する所定の方向にしてレンズ保持具５に取り付ける。そして、レンズＬが取り付けられたレンズ保持具５を、支持具２８の先端のフックに掛着する。
【００３０】
そして、染色するレンズＬの染色データ（染色濃度、レンズ外径、製品の種類）を操作部３２のデジタルスイッチを操作して入力する。そして、操作部３２のデジタルスイッチ（上下移動スイッチ）を操作して、レンズＬをスタート位置から染浴槽４に収容された染色液Ｓの液面まで移動（下降）させる。レンズＬの下降位置は、染色するレンズ部分が染色液Ｓの液中になる位置まで移動する。そして、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作する。なお、染色データとして入力する染色濃度は、レンズの幾何学センターからハーフ染色の濃度変化の濃い側に１０ｍｍ離れた位置の濃度を示す。
【００３１】
そして、スタートスイッチが操作されると、スタートスイッチが操作されたことを、シーケンス制御部３１が検知する。そして、シーケンス制御部３１のＣＰＵにおいて、先に操作部３２から入力されたレンズの染色データ（染色濃度、レンズ外径、製品の種類）と、予めＲＯＭに格納された該当製品の基本濃度勾配曲線αから、基本濃度勾配曲線αをほぼ直線になる区間に、例えば１０分割し、分割された区間毎にモーター２１に出力するパルス数（すなわち、移動量）、及びその移動（上昇）速度を演算する。
【００３２】
レンズの直径が６０ｍｍのレンズＬに、染色部分４７ｍｍ（染色しない部分１３ｍｍ）のハーフ染色を行う場合、ある染色データ（濃度１０％、外径φ８０ｍｍ、製品の種類）、および製品の種類に対応した基本濃度勾配曲線α（図２に示した基本濃度勾配曲線と同じ）を基に計算され、シーケンス制御部３１からモーター２１に入力されるパルス数（すなわち、移動量）、および移動速度の演算結果を表１に示す。また、モーター２１の移動遷移図およびレンズの基本濃度勾配曲線αを示すグラフを図３に示す。なお、表１中の移動速度は、１秒あたりのパルス数で示す。
【００３３】
図３に示す移動遷移図において、基本濃度勾配曲線αを区間ａ〜ｊの１０区間に分割し、横軸に区間毎の移動量、縦軸に区間毎の移動速度を示す。なお、区間ａの移動量については、染色するレンズＬの外径が最大レンズＬＬ（一般的な眼鏡レンズの最大外径は、φ８０ｍｍが多用される。）の外形より小さい場合は、レンズＬの外径に応じて移動量が短くなるように外径寸法を考慮した演算が、シーケンス制御部３１においてなされる。
【００３４】
図３に示すレンズＬの外径は、最大レンズＬＬの外径より小さいので、染色するレンズＬの外径から最大レンズＬＬの外径の差分の距離間（すなわち、区間ａ）は、一定の濃度でよいので、モーター２１は等速で制御される。また、基本濃度勾配曲線αは、予め製品毎に設定され、シーケンス制御部３１のＲＯＭに格納されている。なお、モーター２１に入力されるパルス数（パルス列）、および移動速度は、異なるレンズＬの染色の都度、入力される染色データを基に演算される。
【００３５】
【表１】
そして、シーケンス制御部３１のＣＰＵにおいて演算されたパルス列の制御信号は、出力部を介して動作部２（モーター２１）に出力される。そして、モーター２１は、シーケンス制御部３１から入力されたパルス列に従って回動する。そして、モーター２１の回動と共に、動作部２の上下移動により、レンズ保持具５に取り付けられたレンズＬが上下移動（上昇）して、レンズＬに所定のハーフ染色が行われる。
【００３６】
レンズＬの所定の染色移動が終了すると、モーター２１はスタート位置（染浴槽４から離れた位置）へ移動（上昇）する。そして、ブザー（図示せず）から染色終了を知らせる警報（ブザー音）を発して、レンズＬのハーフ染色を終了する。
【００３７】
次に、モーター２１が回動（正逆回転）して、レンズ保持具５に保持されたレンズＬに伝達する機構の動作について説明する。
モーター２１が回動すると、モーター２１に固着されたタイミングプーリ２４が、モーター２１と同期して回動し、このタイミングプーリ２４とタイミングプーリ２２にベルト掛けされたタイミングベルト２５が、タイミングプーリ２２，２４上を往復動する。
【００３８】
そして、タイミングベルト２５が往復動すると、タイミングベルト２５に固着されたスライドガイド２６が、タイミングベルト２５と略平行に並置して固定されたスライドガイドレール２３上を、タイミングベルト２５の往復動と同期して、上下移動（上昇、および下降）する。同時に、このスライドガイド２６と一体に構成される取付け具２７、この取付け具２７に取り付けられた支持具２８が、タイミングベルト２５の往復動と同期して上下移動する。したがって、支持具２８の先端のフックに掛着されたレンズ保持具５、およびレンズ保持具５に保持されたレンズＬが、上下移動する。
【００３９】
このように、モーター２１の回動が円滑にレンズＬに伝達され、レンズＬは染浴槽４内を上下移動することができる。なお、モーター２１が移動する距離（つまり、１パルスに対する移動量）と最終のレンズＬが移動する距離の比は、計算し易いようにタイミングプーリ２４，２２のプーリ径を考慮する必要がある。なお、本実施の形態においては、制御部３（シーケンス制御部３１）からモーター２１に入力する１パルスに対してレンズＬが移動する距離は、例えば０．０５ｍｍに設定されている。
【００４０】
以上のように、本発明のプラスチックレンズのハーフ染色方法、および染色装置によれば、レンズＬの染色したい部分を一往復の最小限の上下移動をすることにより、染色装置の無駄な移動を省いた効率よいハーフ染色をすることができる。また、シーケンス制御部３１に染色するプラスチックレンズの染色情報を入力することで、染色装置１の上下移動の制御が行われ、プラスチックレンズの基本濃度勾配曲線に沿う目的の濃度勾配曲線のハーフ染色が得られる。また、シーケンス制御部３１に格納されたプログラムを変更することにより、製品の種類を追加する等の仕様の変更に柔軟に対応し、各種プラスチックレンズのハーフ染色に容易に対応することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態において、アクチュエータとしてステッピングモーターからなるモーター２１を用いた場合で説明したが、サーボモーターで構成した場合であっても同様なモーター動作が得られ、ハーフ染色されるレンズＬの染色性能も同様の性能を得ることができる。
【００４２】
また、本実施の形態の染色装置１の染色動作において、操作部３２のデジタルスイッチ（上下移動スイッチ）を操作して、レンズＬがスタート位置から染色するレンズ部分が染色液Ｓの液中になる位置まで移動した後に、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）が操作されて、動作部２が徐々に上昇することにより、レンズＬがハーフ染色される場合で説明したが、以下の染色方法であっても同様なハーフ染色が得られる。
【００４３】
操作部３２のデジタルスイッチ（上下移動スイッチ）を操作して、レンズＬをスタート位置から染浴槽４に収容された染色液Ｓの液面まで移動（下降）させ、そして操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作することにより、シーケンス制御部３１からの制御信号に基づき、動作部２が作動して、レンズＬの染色するレンズ部分が染色液Ｓの液中になる位置まで徐々に下降し、そして、スタート位置まで急速に上昇してハーフ染色される。この動作部２の動作は、シーケンス制御部３１（ＲＯＭ）の制御プログラムを変更、あるいは追加することにより行われる。
なお、こうした２つの異なるレンズＬの上下移動方法は、染色するレンズＬの種類（素材）、あるいは染色液に添加される染色剤によって使い分けがされる。
【００４４】
また、レンズＬをハーフ染色する際に、染色装置１の操作部３２のデジタルスイッチを操作して、レンズＬをスタート位置から、染色を開始する位置まで、いわゆる手動操作して移動（下降）させ、そして、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作してハーフ染色する場合で説明したが、以下のようにすることができる。
【００４５】
染色するレンズＬの染色データとして、染色しない部分のレンズ距離（寸法）を設定項目に追加したプログラムを設定し、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作することにより、レンズＬがスタート位置から、染色を開始する位置まで自動的に移動（下降）した後に、レンズＬが移動（上昇、あるいは下降）して所定のハーフ染色が行われるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の染色装置の概念図。
【図２】染色されるレンズの基本濃度勾配曲線を示すグラフ。
【図３】染色されるレンズの基本濃度勾配曲線、およびモーターの移動遷移図を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４７】
１…染色装置、２…上下移動手段としての動作部、３…制御部、４…染浴槽、５…レンズ保持具、２０…筐体、２１…アクチュエータとしてのモーター、２２，２４…タイミングプーリ、２３…スライドガイドレール、２５…タイミングベルト、２６…スライドガイド、２７…取付け具、２８…支持具、３１…シーケンス制御部、３２…操作部、Ｌ…レンズ、Ｓ…染色液、ＳＴ１，ＳＴ２…ストッパー、α…基本濃度勾配曲線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックレンズに濃度勾配を有する染色を施すハーフ染色方法、及び染色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、眼鏡用レンズはプラスチックレンズが主流であり、プラスチックレンズはその優れた染色性から色彩変化に富むファッション性豊かなレンズを作ることができる。特に濃度勾配が連続的に形成され、染色されたハーフ染色レンズ（ぼかしレンズ、またはグラデーションレンズとも呼ばれている）は、高いファッション性を有し、高い付加価値を有している。こうした背景から、多種多様なプラスチックレンズを安定的に着色する技術が求められている。
【０００３】
ところで、ハーフ染色レンズを作製するぼかし染色法の原理は、染浴槽へ浸漬する時間を変化させると共にその浸漬位置を変化させることにより、レンズ表面に連続的な染色濃度勾配を付与するものである。このようなプラスチックレンズの染色方法は、染浴槽と、この染浴槽内の染色液の温度調節をする装置と、染色されるレンズを保持しながら染色液に浸漬させる装置から構成される染色装置が用いられる。
【０００４】
こうした染色装置として、大、小２種類の振幅の上下移動を同一周期で繰り返すことにより濃度勾配のついた染色ができる染色装置が開示されている（特許文献１、参照）。
また、小周期の上下移動と大周期の上下移動を繰り返すことにより濃度勾配のついた染色ができる染色装置が開示されている（特許文献２、参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−４３４２７号公報
【特許文献２】特開昭６３−３６２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の染色装置は、いずれもレンズの上下移動を繰り返すことにより濃度勾配を付与する染色装置であり、上下移動を繰り返すことから、純粋に染色している時間以外に無駄な時間が生じている。具体的には、上昇から下降、または下降から上昇する際に、各々の方向に切り替える為に待機時間が必要になり、上下移動を繰り返す毎に無駄な待機時間が累積される。また、レンズ径の異なる全てのレンズに対して同一の上下移動が行われるため、レンズ径が小さなレンズの場合には、レンズがない部分の間も上下移動し続けるので、無駄な距離を移動する不効率が生じている。
【０００７】
また、いずれの染色装置の場合も上下移動を繰り返すので、時間が経過することでレンズ表面の温度が変動する等により、レンズを目的とする所定の色調に染色するのが困難であった。こうした現象は、ハーフ染色（グラデーション染色）において特に顕著に現れる。
【０００８】
そこで本発明は、こうした事情に鑑みなされたもので、染色するプラスチックレンズの染色したい部分だけの最小限の上下移動により、効率よく、しかも目的とする所定の色調に染色することができるプラスチックレンズのハーフ染色方法、及び染色装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するために、ハーフ染色の基本濃度勾配曲線に沿うようにアクチュエータを微細に制御すれば、目的の濃度勾配曲線のハーフ染色が得られるという知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明のプラスチックレンズのハーフ染色方法は、プラスチックレンズのハーフ染色において、染色液中に前記プラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与したい部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる、一往復の上下移動をすることにより、前記プラスチックレンズに濃度勾配を有する染色を行うことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、染色液中から引き上げる、一往復の最小限の上下移動をすることにより、染色装置の無駄な移動を省いた効率よいハーフ染色をすることができると共に、レンズ表面の温度変動も少なく、レンズを目的とする所定の色調にハーフ染色することができる。
【００１２】
また、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、プラスチックレンズの染色装置であって、染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる上下移動手段を備え、前記上下移動手段は、プログラマブルシーケンサにより制御されたアクチュエータを備えたことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、染色装置が、染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、染色液中から引き上げる上下移動手段を備え、その上下移動手段がプログラマブルシーケンサにより制御されることにより、プログラマブルシーケンサに格納された制御プログラムを変更することにより、各種プラスチックレンズのハーフ染色に対応することができる。
【００１４】
また、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、前記プログラマブルシーケンサは、染色する前記プラスチックレンズの基本濃度勾配曲線と、入力される前記プラスチックレンズの染色情報に基づいて、前記アクチュエータが上下移動する移動速度を計算し、前記アクチュエータが上下移動するパルス列を、前記アクチュエータに出力することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、染色装置のプログラマブルシーケンサは、染色するプラスチックレンズの基本濃度勾配曲線と、入力されるプラスチックレンズの染色情報に基づいて、アクチュエータが上下移動する移動速度を計算し、アクチュエータが上下移動するパルス列をアクチュエータに出力することにより、染色の基本濃度勾配曲線に沿う目的の濃度勾配曲線のハーフ染色が得られると共に、プログラマブルシーケンサにプラスチックレンズの染色情報を入力することで、各種プラスチックレンズのハーフ染色に容易に対応することができる。
【００１６】
また、本発明のプラスチックレンズの染色装置は、前記アクチュエータは、サーボモーターまたはステッピングモーターであることを特徴とする。
これによれば、上下移動手段のアクチュエータが、サーボモーターまたはステッピングモーターであることにより、染色されるプラスチックレンズを微細に上下移動することができる。したがって、染色の基本濃度勾配曲線に沿う目的の濃度勾配曲線のハーフ染色を得ることができると共に、染色面にアクチュエータの移動した軌跡のない濃度勾配のハーフ染色が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の染色装置の概念図であり、図２はハーフ染色されるレンズの基本濃度勾配曲線の一例を示すグラフであり、図３はハーフ染色されるレンズの基本濃度勾配曲線、およびモーターの移動遷移図の一例を示すグラフである。なお、図２および図３の基本濃度勾配曲線は、ハーフ染色されるレンズの染色方向にレンズ中心を通過する染色面における染色濃度をグラフ化したものである。
【００１８】
先ず、図１に基づいて染色装置の構成について説明する。
染色装置１は、プラスチックレンズ（以降、レンズと表示する）の染色を行う動作部２と、動作部２の動作を制御する制御部３と、染色液Ｓを収容する染浴槽４を備えている。
動作部２は、筐体２０に、アクチュエータとしてのモーター２１、タイミングプーリ２２、スライドガイドレール２３が配設されている。
【００１９】
モーター２１は、例えばステッピングモーターであり、筐体２０に回動可能に固定され、後述する制御部３から出力される制御信号により回動する。モーター２１の回転軸にはタイミングプーリ２４が固着されている。なお、モーター２１の回動は、制御部３から入力される制御信号により正逆回転することができる。
タイミングプーリ２２は、筐体２０に配設されたモーター２１の回転軸の垂直方向に所定距離はなれた下方位置の筐体２０に、軸着されている。このタイミングプーリ２２とタイミングプーリ２４間には、タイミングベルト２５がベルト掛けされ、タイミングベルト２５は、モーター２１の回動でタイミングプーリ２２，２４上を往復動する。
【００２０】
スライドガイドレール２３は、筐体２０上に配設されたタイミングベルト２５（タイミングプーリ２２、およびタイミングプーリ２４）と、略平行に並置した位置に固定されている。また、スライドガイドレール２３のレール上には、スライドガイド２６がスライド可能に載置されている。
【００２１】
スライドガイド２６は、染色するレンズＬを保持する支持具２８を取付け固定する取付け具２７を備え、前記タイミングベルト２５に固着されている。スライドガイド２６は、モーター２１の回動により、タイミングベルト２５の上下移動に同期してスライドガイドレール２３を上下移動する。なお、スライドガイドレール２３の両端部には、スライドガイド２６の移動範囲を規制するストッパーＳＴ１，ＳＴ２を備えている。このストッパーＳＴ１，ＳＴ２は、タイミングプーリ２２と２４の回転軸間の内側の所定の位置にそれぞれ取り付けられ、スライドガイド２６の上下移動の範囲を制限することにより、モーター２１の暴走、および後述するレンズ保持具５（レンズＬ）の落下を防止する。
【００２２】
スライドガイド２６に備えられた取付け具２７は、スライドガイド２６の本体から、スライドガイドレール２３（タイミングベルト２５）に対して直角方向に延伸するアームの先端に、棒状の支持具２８の一端が取り付けられ、他端を垂直方向にして、スライドガイドレール２３（すなわち、タイミングベルト２５）と略平行に取り付けられている。
【００２３】
支持具２８は、棒状の他端の先端にフックを備え、そのフックにレンズＬを垂直に保持するレンズ保持具５が、垂直方向に取外し可能に取り付けられている。
なお、以上のように構成された動作部２が、上下移動手段である。
【００２４】
制御部３は、シーケンス制御部３１と操作部３２を備えている。
シーケンス制御部３１は、いわゆるプログラマブルシーケンサ（すなわち、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller））であり、モーター２１を駆動するパルス数及び移動速度の演算および制御指示を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、染色の基本濃度勾配曲線や各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、および染色するレンズの染色データ等を一時的に格納するＲＡＭ等のメモリ、入力部、出力部等で構成されている。
【００２５】
操作部３２は、例えばデジタルスイッチで構成され、デジタルスイッチを操作して、染色するレンズＬの染色情報（染色時間、レンズ外径、製品の種類）の入力、あるいは動作部２の入力操作（スタート、ストップ、あるいは上下移動）を行う。なお、シーケンス制御部３１（出力部）と動作部２（モーター２１）、シーケンス制御部３１（入力部）と操作部３２とは接続ケーブルを介して電気的に接続され、相互に制御信号等の入出力が行われる。
【００２６】
染色液Ｓを収容した染浴槽４は、動作部２の支持具２８の下方方向に配備され、動作部２が動作することにより、支持具２８に取り付けられたレンズ保持具５に保持されたレンズＬが、染色液Ｓの液中に水没する位置と液面から離れた位置との間を移動することができる。
【００２７】
次に、染色装置１を用いたハーフ染色方法について説明する。
本実施形態のハーフ染色方法は、染色するレンズＬを、目的の基本濃度勾配曲線に沿うようにアクチュエータとしてのモーター２１の回動を微細に制御して、染色液Ｓ中を上下移動することにより、染色面に目的の基本濃度勾配曲線に沿ったハーフ染色が得られる。すなわち、レンズＬを染浴槽４に収容された染色液Ｓに浸漬する時間に対する染色されたレンズＬの濃度の関係を計量把握したデータ（すなわち、基本濃度勾配曲線）に沿うように、モーター２１の速度を制御してハーフ染色を行う。
【００２８】
しかしながら濃度勾配曲線は、図２に示すレンズの基本濃度勾配曲線αのように、直線でないので、基本濃度勾配曲線αをほぼ直線になる区間、例えば区間ａ〜ｊの１０区間に分割し、その各分割区間を等速でモーター２１を制御することにより、ほぼ狙いとする所定の濃度勾配曲線が得られる。直線になる区間の分割は、細かく分割すれば基本濃度勾配曲線に対する復元性はよくなるが、制御が複雑になるため、実用的な分割としては１０〜１５区間に分割するのが好ましい。また、モーター２１（染色されるレンズＬ）が移動する量（距離）の分解能については、レンズＬの染色面にモーター２１の移動した軌跡が目視で判別できないレベルとして、０．０５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【００２９】
次に、レンズＬにハーフ染色を施す染色装置１の動作について説明する。
まず、染色するレンズＬを染色する所定の方向にしてレンズ保持具５に取り付ける。そして、レンズＬが取り付けられたレンズ保持具５を、支持具２８の先端のフックに掛着する。
【００３０】
そして、染色するレンズＬの染色データ（染色濃度、レンズ外径、製品の種類）を操作部３２のデジタルスイッチを操作して入力する。そして、操作部３２のデジタルスイッチ（上下移動スイッチ）を操作して、レンズＬをスタート位置から染浴槽４に収容された染色液Ｓの液面まで移動（下降）させる。レンズＬの下降位置は、染色するレンズ部分が染色液Ｓの液中になる位置まで移動する。そして、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作する。なお、染色データとして入力する染色濃度は、レンズの幾何学センターからハーフ染色の濃度変化の濃い側に１０ｍｍ離れた位置の濃度を示す。
【００３１】
そして、スタートスイッチが操作されると、スタートスイッチが操作されたことを、シーケンス制御部３１が検知する。そして、シーケンス制御部３１のＣＰＵにおいて、先に操作部３２から入力されたレンズの染色データ（染色濃度、レンズ外径、製品の種類）と、予めＲＯＭに格納された該当製品の基本濃度勾配曲線αから、基本濃度勾配曲線αをほぼ直線になる区間に、例えば１０分割し、分割された区間毎にモーター２１に出力するパルス数（すなわち、移動量）、及びその移動（上昇）速度を演算する。
【００３２】
レンズの直径が６０ｍｍのレンズＬに、染色部分４７ｍｍ（染色しない部分１３ｍｍ）のハーフ染色を行う場合、ある染色データ（濃度１０％、外径φ８０ｍｍ、製品の種類）、および製品の種類に対応した基本濃度勾配曲線α（図２に示した基本濃度勾配曲線と同じ）を基に計算され、シーケンス制御部３１からモーター２１に入力されるパルス数（すなわち、移動量）、および移動速度の演算結果を表１に示す。また、モーター２１の移動遷移図およびレンズの基本濃度勾配曲線αを示すグラフを図３に示す。なお、表１中の移動速度は、１秒あたりのパルス数で示す。
【００３３】
図３に示す移動遷移図において、基本濃度勾配曲線αを区間ａ〜ｊの１０区間に分割し、横軸に区間毎の移動量、縦軸に区間毎の移動速度を示す。なお、区間ａの移動量については、染色するレンズＬの外径が最大レンズＬＬ（一般的な眼鏡レンズの最大外径は、φ８０ｍｍが多用される。）の外形より小さい場合は、レンズＬの外径に応じて移動量が短くなるように外径寸法を考慮した演算が、シーケンス制御部３１においてなされる。
【００３４】
図３に示すレンズＬの外径は、最大レンズＬＬの外径より小さいので、染色するレンズＬの外径から最大レンズＬＬの外径の差分の距離間（すなわち、区間ａ）は、一定の濃度でよいので、モーター２１は等速で制御される。また、基本濃度勾配曲線αは、予め製品毎に設定され、シーケンス制御部３１のＲＯＭに格納されている。なお、モーター２１に入力されるパルス数（パルス列）、および移動速度は、異なるレンズＬの染色の都度、入力される染色データを基に演算される。
【００３５】
【表１】
そして、シーケンス制御部３１のＣＰＵにおいて演算されたパルス列の制御信号は、出力部を介して動作部２（モーター２１）に出力される。そして、モーター２１は、シーケンス制御部３１から入力されたパルス列に従って回動する。そして、モーター２１の回動と共に、動作部２の上下移動により、レンズ保持具５に取り付けられたレンズＬが上下移動（上昇）して、レンズＬに所定のハーフ染色が行われる。
【００３６】
レンズＬの所定の染色移動が終了すると、モーター２１はスタート位置（染浴槽４から離れた位置）へ移動（上昇）する。そして、ブザー（図示せず）から染色終了を知らせる警報（ブザー音）を発して、レンズＬのハーフ染色を終了する。
【００３７】
次に、モーター２１が回動（正逆回転）して、レンズ保持具５に保持されたレンズＬに伝達する機構の動作について説明する。
モーター２１が回動すると、モーター２１に固着されたタイミングプーリ２４が、モーター２１と同期して回動し、このタイミングプーリ２４とタイミングプーリ２２にベルト掛けされたタイミングベルト２５が、タイミングプーリ２２，２４上を往復動する。
【００３８】
そして、タイミングベルト２５が往復動すると、タイミングベルト２５に固着されたスライドガイド２６が、タイミングベルト２５と略平行に並置して固定されたスライドガイドレール２３上を、タイミングベルト２５の往復動と同期して、上下移動（上昇、および下降）する。同時に、このスライドガイド２６と一体に構成される取付け具２７、この取付け具２７に取り付けられた支持具２８が、タイミングベルト２５の往復動と同期して上下移動する。したがって、支持具２８の先端のフックに掛着されたレンズ保持具５、およびレンズ保持具５に保持されたレンズＬが、上下移動する。
【００３９】
このように、モーター２１の回動が円滑にレンズＬに伝達され、レンズＬは染浴槽４内を上下移動することができる。なお、モーター２１が移動する距離（つまり、１パルスに対する移動量）と最終のレンズＬが移動する距離の比は、計算し易いようにタイミングプーリ２４，２２のプーリ径を考慮する必要がある。なお、本実施の形態においては、制御部３（シーケンス制御部３１）からモーター２１に入力する１パルスに対してレンズＬが移動する距離は、例えば０．０５ｍｍに設定されている。
【００４０】
以上のように、本発明のプラスチックレンズのハーフ染色方法、および染色装置によれば、レンズＬの染色したい部分を一往復の最小限の上下移動をすることにより、染色装置の無駄な移動を省いた効率よいハーフ染色をすることができる。また、シーケンス制御部３１に染色するプラスチックレンズの染色情報を入力することで、染色装置１の上下移動の制御が行われ、プラスチックレンズの基本濃度勾配曲線に沿う目的の濃度勾配曲線のハーフ染色が得られる。また、シーケンス制御部３１に格納されたプログラムを変更することにより、製品の種類を追加する等の仕様の変更に柔軟に対応し、各種プラスチックレンズのハーフ染色に容易に対応することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態において、アクチュエータとしてステッピングモーターからなるモーター２１を用いた場合で説明したが、サーボモーターで構成した場合であっても同様なモーター動作が得られ、ハーフ染色されるレンズＬの染色性能も同様の性能を得ることができる。
【００４２】
また、本実施の形態の染色装置１の染色動作において、操作部３２のデジタルスイッチ（上下移動スイッチ）を操作して、レンズＬがスタート位置から染色するレンズ部分が染色液Ｓの液中になる位置まで移動した後に、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）が操作されて、動作部２が徐々に上昇することにより、レンズＬがハーフ染色される場合で説明したが、以下の染色方法であっても同様なハーフ染色が得られる。
【００４３】
操作部３２のデジタルスイッチ（上下移動スイッチ）を操作して、レンズＬをスタート位置から染浴槽４に収容された染色液Ｓの液面まで移動（下降）させ、そして操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作することにより、シーケンス制御部３１からの制御信号に基づき、動作部２が作動して、レンズＬの染色するレンズ部分が染色液Ｓの液中になる位置まで徐々に下降し、そして、スタート位置まで急速に上昇してハーフ染色される。この動作部２の動作は、シーケンス制御部３１（ＲＯＭ）の制御プログラムを変更、あるいは追加することにより行われる。
なお、こうした２つの異なるレンズＬの上下移動方法は、染色するレンズＬの種類（素材）、あるいは染色液に添加される染色剤によって使い分けがされる。
【００４４】
また、レンズＬをハーフ染色する際に、染色装置１の操作部３２のデジタルスイッチを操作して、レンズＬをスタート位置から、染色を開始する位置まで、いわゆる手動操作して移動（下降）させ、そして、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作してハーフ染色する場合で説明したが、以下のようにすることができる。
【００４５】
染色するレンズＬの染色データとして、染色しない部分のレンズ距離（寸法）を設定項目に追加したプログラムを設定し、操作部３２のデジタルスイッチ（スタートスイッチ）を操作することにより、レンズＬがスタート位置から、染色を開始する位置まで自動的に移動（下降）した後に、レンズＬが移動（上昇、あるいは下降）して所定のハーフ染色が行われるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の染色装置の概念図。
【図２】染色されるレンズの基本濃度勾配曲線を示すグラフ。
【図３】染色されるレンズの基本濃度勾配曲線、およびモーターの移動遷移図を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４７】
１…染色装置、２…上下移動手段としての動作部、３…制御部、４…染浴槽、５…レンズ保持具、２０…筐体、２１…アクチュエータとしてのモーター、２２，２４…タイミングプーリ、２３…スライドガイドレール、２５…タイミングベルト、２６…スライドガイド、２７…取付け具、２８…支持具、３１…シーケンス制御部、３２…操作部、Ｌ…レンズ、Ｓ…染色液、ＳＴ１，ＳＴ２…ストッパー、α…基本濃度勾配曲線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックレンズのハーフ染色において、
染色液中に前記プラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる、一往復の上下移動をすることにより、
前記プラスチックレンズに濃度勾配を有する染色を行うことを特徴とするプラスチックレンズのハーフ染色方法。
【請求項２】
プラスチックレンズの染色装置であって、
染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる上下移動手段を備え、
前記上下移動手段は、プログラマブルシーケンサにより制御されたアクチュエータを備えたことを特徴とするプラスチックレンズの染色装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラスチックレンズの染色装置において、
前記プログラマブルシーケンサは、染色する前記プラスチックレンズの基本濃度勾配曲線と、入力される前記プラスチックレンズの染色情報に基づいて、前記アクチュエータが上下移動する移動速度を計算し、前記アクチュエータが上下移動するパルス列を、前記アクチュエータに出力することを特徴とするプラスチックレンズの染色装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のプラスチックレンズの染色装置において、
前記アクチュエータは、サーボモーターまたはステッピングモーターであることを特徴とするプラスチックレンズの染色装置。
【請求項１】
プラスチックレンズのハーフ染色において、
染色液中に前記プラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる、一往復の上下移動をすることにより、
前記プラスチックレンズに濃度勾配を有する染色を行うことを特徴とするプラスチックレンズのハーフ染色方法。
【請求項２】
プラスチックレンズの染色装置であって、
染色液中にプラスチックレンズの表面に濃度勾配を付与する部分まで浸漬し、前記染色液中から引き上げる上下移動手段を備え、
前記上下移動手段は、プログラマブルシーケンサにより制御されたアクチュエータを備えたことを特徴とするプラスチックレンズの染色装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラスチックレンズの染色装置において、
前記プログラマブルシーケンサは、染色する前記プラスチックレンズの基本濃度勾配曲線と、入力される前記プラスチックレンズの染色情報に基づいて、前記アクチュエータが上下移動する移動速度を計算し、前記アクチュエータが上下移動するパルス列を、前記アクチュエータに出力することを特徴とするプラスチックレンズの染色装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のプラスチックレンズの染色装置において、
前記アクチュエータは、サーボモーターまたはステッピングモーターであることを特徴とするプラスチックレンズの染色装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１４５９２９（Ｐ２００６−１４５９２９Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３６９９７（Ｐ２００４−３３６９９７）
【出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２２日（２００４．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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