JP2006035573A - 樹脂成形品の成形装置および成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂板状体に対して加熱された転写板を押圧する樹脂成形品の成形装置において、転写板と樹脂板状体との当接開始時に前記転写板と前記樹脂板状体の間から空気が除去されずに、良好な転写が行えないという問題を解決することを目的とする。
【解決手段】 樹脂成形品の成形装置１は、冷却盤７と、加熱可能であって冷却盤７に対して当接および離隔される転写板１１と、転写板１１を樹脂板状体Ａに対して押圧して樹脂板状体Ａを転写成形する押圧機構４と、転写板１１と樹脂板状体Ａとの少なくとも当接開始時に転写板１１を樹脂板状体Ａに対して突出するように反曲させる転写板反曲機構９ａ，９ｂ，１０，２１ａ，２１ｂ，２２が備えられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂板状体に対して加熱された転写板を押圧する樹脂成形品の成形装置に関するものであり、特には転写板と樹脂板状体との当接開始時に転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させる転写板反曲機構を有する樹脂成形品の成形装置および成形方法に関するものである。

樹脂板状体に対して転写板を押圧する樹脂成形品の成形装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。しかし特許文献１に記載のものは、樹脂板を加熱しながら押圧して転写成形を行なうために、樹脂成形品が冷却完了し離型するまでに長い時間が必要となるという問題があった。また平面状態の転写板と樹脂板状体を当接させるので、当接開始時に転写板と樹脂板状体の間から空気が除去されずに、良好な転写が行えなくなる場合があるという問題があった。

一方樹脂板状体の転写成形するものにおいて、転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させることができるものとして、特許文献２、特許文献３に記載されたものが知られている。しかし特許文献２、特許文献３に記載のものは、紫外線硬化樹脂をスタンパ上で硬化させることを特徴とするもので、樹脂板状体に対して転写板を押圧して転写成形を行なうものとは、技術分野が相違している。また特許文献２、特許文献３に記載のものは、転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させるのは、樹脂成形品である情報記録媒体を転写板から剥離させるためであった。したがって特許文献２、特許文献３は、当接開始時に転写板と樹脂板状体の間から空気が完全に除去されずに、良好な転写が行えなくなるという問題の解決に繋がるものではなかった。また真空条件下で転写板に対して樹脂板状体を当接させることにより転写板と樹脂板状体の間から空気を除去することも考えられるが、真空室内に載置装置等を設けることは設備が大掛りになり困難であった。
特開平５−６０９２０号公報（０００９、図１） 実公平４−１８８１８号公報（作用欄、図１） 特開平８−２０７１５９号公報（請求項１、図２）

そこで本発明は、樹脂板状体に対して加熱された転写板を押圧する樹脂成形品の成形装置において、転写板と樹脂板状体との当接開始時に前記転写板と前記樹脂板状体の間から空気が除去されずに、良好な転写が行えないという問題を解決した樹脂成形品の成形装置および成形方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の樹脂成形品の成形装置は、冷却盤と、加熱可能であって冷却盤に対して当接および離隔される転写板と、転写板を樹脂板状体に対して押圧して樹脂板状体を転写成形する押圧機構と、転写板と樹脂板状体との少なくとも当接開始時に転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させる転写板反曲機構とが備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の樹脂成形品の成形装置は、請求項１において、転写板反曲機構は、転写板を二分する線状部分を他の部分よりも突出させ、転写板を線状部分から樹脂板状体に対して突出するように反曲させることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の樹脂成形品の成形装置は、請求項２において、転写板反曲機構は、転写板を保持する複数の保持部材のうち、転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させる部分を保持する保持部材の弾発力を、他の部分を保持する保持部材の弾発力よりも強くしたことを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の樹脂成形品の成形方法は、請求項１の樹脂成形品の成形装置による成形方法において、樹脂板状体に対して突出するように反曲された転写板に対して樹脂板状体を当接させ、冷却盤と転写板を当接させた上、転写板を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行うことを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の樹脂成形品の成形方法は、請求項４において、転写板に対して樹脂板状体を当接させた後、転写板と樹脂板状体を含む成形空間を真空状態とすることを特徴とする。

本発明の樹脂成形品の成形装置は、冷却盤と、加熱可能であって冷却盤に対して当接および離隔される転写板と、転写板を樹脂板状体に対して押圧して樹脂板状体を転写成形する押圧機構と、転写板と樹脂板状体との少なくとも当接開始時に転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させる転写板反曲機構とが備えられているので、大掛りな設備を必要とせずに、転写板と樹脂板状体の当接開始時に転写板と樹脂板状体の間から空気を除去することができ、樹脂板状体に対して良好な転写成形が行える。

本発明の実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１は、本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図である。同じく図２は、本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図であって、樹脂成形品の転写成形時の状態を示す図である。図３は、転写板と転写板の保持部材の関係を示す平面図である。

図１、図２に示されるように、樹脂成形品の成形装置１は、ベッド２に載置された下型３に対して、上可動盤４に取付けられた上型５が対向して配設されている。そして、前記上可動盤４には、押圧機構である押圧シリンダのラム６が固定され、上可動盤４および上型５は、押圧シリンダの駆動により、下型３に対して昇降移動されるようになっている。なお成形装置１の押圧機構については、前記ラム６によるものに限定されず、電動機を用いた他の機構のものでもよい。また本発明で転写成形される樹脂成形品としては、一例としてＬＣＤ用導光板があげられるが、表示装置のパネルやレンズ等他の板状成形品であってもよい。

下型３について説明すると、ベッド２上には下型３の一部を構成する冷却盤７が取付けられている。冷却盤７は上面が平面からなり、前記上面には電気的な絶縁体であって弾性体であるゴムシート８が貼付けられている。また冷却盤７の内部には複数の温調用媒体通路７ａが形成され所定の温度に制御されるようになっている。そして冷却盤７の上方には、転写板１１が転写板反曲機構である保持部材９ａ，９ｂとホルダ１０によって冷却盤７に対して当接および離隔可能に保持されている。転写板１１は、冷却盤７と比較すると熱容量が小さく、反曲されてもその後に平面状に復元性のある板状体から形成されている。本実施形態において転写板１１は、厚さが３ｍｍの略矩形のステンレス板１２の表面に、厚さ０．３ｍｍのスタンパ１３が貼付けられている。そして図３に示されるように、スタンパ１３の表面における中央部分は、樹脂板状体Ａに微細な凹凸を転写する転写面１１ａとなっている。またスタンパ１３の表面における転写面１１ａを除く周辺部分は、非転写面１１ｂとなっている。更に転写板１１のステンレス板１２の裏面は、前記ゴムシート８を介して冷却盤７と当接する当接面１２ａとなっている。転写板１１は、図示しない電源からホルダ１０の電極１４を介して通電がなされて抵抗発熱されることにより加熱可能となっている。

なお転写板については、本実施形態以外に、ステンレス板等に直接転写面を設けたものでもよく、転写板の裏面に電気的な絶縁体であるゴムシートを貼付けたものでもよい。また転写板の加熱機構についても、誘導加熱等の他の方法であってもよい。また転写板の転写面の微細な凹凸については、ドットまたはグルーブ等その形状を限定するものではなく、更には微細な凹凸がない鏡面をも含む。

次に樹脂成形品の成形装置１における転写板１１を樹脂板状体Ａに対して突出するように反曲させる転写板反曲機構について説明する。転写板１１を構成するステンレス板１２における一側と他側の非転写面１１ｂ１，１１ｂ２の裏面には、ホルダ１０が固着されている。また冷却盤７の一側と他側の側面には、側方に向けて張り出した係止部７ｂが形成されている。そして前記ホルダ１０の内向きに設けられた係合部１０ａが冷却盤７の係止部７ｂと係止されることにより、転写板１１が冷却盤７から一定以上離隔されないようになっている。

また図３に示されるように、転写板１１のステンレス板１２における前記ホルダ１０によって冷却盤７に係止されない辺である非転写面１１ｂ３，１１ｂ３の裏面は、保持部材９ａ，９ｂによってそれぞれ保持されている。前記保持部材９ａは、前記非転写面１１ｂ３，１１ｂ３の裏面のうち、ホルダ１０，１０からそれぞれ略等距離の中間部分を保持し、前記保持部材９ｂ，９ｂは、保持部材９ａによって保持される部分の一側と他側を保持するようにそれぞれ配設されている。そして保持部材９ａ，９ｂは、それぞれ前記非転写面１１ｂ３，１１ｂ３の下方に位置する冷却盤７の内部に形成された空隙部１５に収められており、バネ１６ａ，１６ｂによって保持杆１７ａ，１７ｂが上方に向けて付勢されている。保持杆１７ａ，１７ｂはセラミックからなり、バネ１６ａ，１６ｂが直接当接される円盤部と、転写板１１の前記非転写面１１ｂ３，１１ｂ３の裏面に当接されるロッド部とからなる。よって転写板１１は、保持部材９ａ，９ｂによって冷却盤７に保持されている。なお保持部材９ａ，９ｂによって保持されるのはすべて転写板１１の非転写面１１ｂ３である。転写面１１ａは、保持部材９ａ，９ｂにより熱が奪われたり、または保持部材９ａ，９ｂにより加圧力が均一にならなかったりすることにより、転写ムラが発生するのを防止するために、保持部材９ａ，９ｂによって保持されない。

また保持部材９ａのバネ１６ａは、両側の保持部材９ｂ，９ｂのバネ１６ｂ，１６ｂよりも強い弾発力を持っており、型開時にバネ１６ａ，１６ｂに押圧力が加えられないときには、ホルダ１０によって保持される転写板１１の一側と他側の非転写面１１ｂ１，１１ｂ２の高さよりも、保持部材９ａ，９ｂによって保持される非転写面１１ｂ３，１１ｂ３の高さの方が突出されるように位置設定されている。よって転写板１１は前記型開時には、保持部材９ａ，９ａにより保持される非転写面１１ｂ３，１１ｂ３を結ぶ転写面１１ａを含む線状部分１１ｃが他の転写面１１ａよりも突出されるよう樹脂板状体Ａに対して突出するように反曲されるようになっている。

なお転写板反曲機構は、転写板と樹脂板状体の少なくとも当接開始時に、転写板が平面状態ではない状態を保持し、転写板と樹脂板状体の間から空気が除去されるものであれば他の構成のものでもよい。例えば転写板を二分し、他の転写面よりも突出させるように反曲させる際に形成される線状部分は、転写板の中央部でなくてもよい。また転写板の略中央部が円形に膨出されるものでもよい。そして保持部材は、転写板の反曲される部分を保持する保持部材のバネの弾発力を、他の部分を保持するものよりも強くするのではなく、バネの弾発力は同じにし、保持杆の突出寸法を変えるようにしてもよい。更に保持部材のロッド部の先端は球面状とするか角を面取りしてもよい。更にまた保持部材により転写板を固定する場合にはホルダは必須のものではない。また保持部材は、バネによるものに限定されず、シリンダや電動機構により、保持部材の突出高さを調整して転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させるものであってもよく、保持部材の位置を変更することにより突出位置を変更させるものでもよい。例えば押出機によって押出しされ切断された樹脂板状体を使用する場合、どの樹脂板状体もほぼ同じ位置に反りが残っている場合がある。そのような際には、樹脂板状体の反りによって凹状になっている部分に転写板の反曲され突出している部分が最初に当接されることが空気を除去する上で望ましく、成形装置の転写板の突出位置または突出高さが調整可能であればより望ましい。

また本実施形態において樹脂成形品の成形装置１の上型５については、下面にゴムシート１８が貼付けられた冷却盤１９が配設されており、冷却盤１９に対して転写板２０が当接および離隔されるという構造は、下型３と略同一である。そして保持部材２１ａ，２１ｂとホルダ２２からなる転写板反曲機構の構成も下型３と略同一である。なお本発明において転写板は下型または上型の少なくとも一方に配設されていればよい。また両方の型に転写板が配設されている場合についても転写板反曲機構は、一方の型のみに配設されているものであってもよい。

次に樹脂成形品の成形装置１の作動について図１、図２により説明する。図１に示される成形装置１は、型開きした状態であって、下型３の転写板１１は、中央の保持部材９ａによってスタンパ１３を含む転写板１１の線状部分１１ｃが他の部分よりも突出するように反曲された状態にある。また上型５についても転写板２０は保持部材２１ａによって樹脂板状体Ａに対して突出するように反曲された状態にある。そして大気圧条件下において、下型３の転写板１１の上に平坦な被転写面を有する樹脂板状体Ａを載置（当接開始）するが、樹脂板状体Ａは、転写板１１が樹脂板状体Ａに対して突出するように反曲されていることにより、同時に下面Ａ１全面が転写板１１に当接されないで一部のみが当接された状態で載置される。

次に押圧機構のラム６が下降され、上型５の樹脂板状体Ａに対して突出するように反曲された転写板２０の突出部分が既に下型３に載置されている樹脂板状体Ａの上面Ａ２に当接開始される。そして更に押圧機構のラム６が下降されることにより、下型３と上型５の中央部の保持部材９ａ，２１ａの保持杆１７ａ等が両側の保持部材９ｂ，２１ｂの保持杆１７ｂ等と略同じ高さまで嵌入され、樹脂板状体Ａは転写板１１，２０に対して略均等に当接される。そして下型３の転写板１１と、上型５の転写板２０に対して通電が開始され、転写板１１，２０が同時に抵抗発熱される。なお樹脂板状体Ａの転写板１１への載置と、転写板１１の加熱開始の手順については、先に転写板１１を加熱開始しておいてから、樹脂板状体Ａを転写板１１に載置するようにしてもよい。

この状態においてはラム６はまだ全ストローク下降されておらず、上型５の冷却盤１９と転写板２０との間、および下型３の冷却盤７と転写板１１との間は、当接されていないから、転写板１１，２０は急速に加熱される。また転写成形を真空状態で行なう場合は、このとき並行して成形装置１の成形空間の減圧が行なわれる。その際成形空間を減圧しつつ、または真空状態としてから転写板１１，２０と樹脂板状体Ａの被転写面を全面的に当接させることにより、より完全に転写板１１，２０と樹脂板状体Ａの間から空気を除去しやすい。そして転写板１１，２０が所定の温度となるかまたは所定時間経過後に、ラム６を再駆動させて上型５を下降させ、転写板１１と冷却盤７を当接させるとともに転写板２０と冷却盤１９を当接させ、樹脂板状体Ａの下面Ａ１と上面Ａ２に対してそれぞれ転写板１１，２０を強く押圧し、転写成形を行なう。このとき冷却盤７，１９と転写板１１，２０とがそれぞれ当接するのと前後して転写板１１，２０への通電を停止し加熱を中止することにより、冷却盤７，１９に当接された転写板１１，２０は冷却される。その結果、樹脂板状体Ａに対しては、転写成形初期においては、転写板１１，２０の温度が上昇されているから良好に転写成形ができ、転写成形後期においては、転写板１１，２０の温度が冷却盤７，１９により下降されつつ加圧されるから、転写成形時間を短くすることができ、かつ転写板１１，２０から樹脂成形品の離型が容易に行なえるようになる。

そして所定時間が経過すると転写成形が終了し、ラム６が上方に向けて上昇され型開きが行なわれ、樹脂成形品の離型がなされる。この離型時においても、中央の保持部材をシリンダ等により突出させるか、または保持部材の長さを変えて、上型の上昇とともに転写板が樹脂板状体に対して突出するように反曲され、転写板と、樹脂成形品との離型が良好に行えるようにしてもよい。更に転写板の側方にエア供給装置を配設し、転写板と樹脂成形品の間にエアを吹き込むようにして、離型を促進させるようにしてもよい。

また本発明については、一々列挙はしないが、上記した実施形態および実施例のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。

本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図である。 本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図であって、樹脂成形品の転写成形時の状態を示す図である。 転写板と転写板の保持部材の関係を示す平面図である。

符号の説明

１ 成形装置
２ ベッド
３ 下型
４ 上可動盤
５ 上型
６ ラム
７，１９ 冷却盤
７ａ 温調用媒体通路
７ｂ 係止部
８，１８ ゴムシート
９ａ，９ｂ，２１ａ，２１ｂ 保持部材
１０，２２ ホルダ
１０ａ 係合部
１１，２０ 転写板
１１ａ 転写面
１１ｂ，１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３ 非転写面
１１ｃ 線状部分
１２ ステンレス板
１２ａ 当接面
１３ スタンパ
１４ 電極
１５ 空隙部
１６ａ，１６ｂ バネ
１７ａ，１７ｂ 保持杆
Ａ 樹脂板状体
Ａ１ 下面
Ａ２ 上面

Claims (5)

1. 冷却盤と、
   加熱可能であって冷却盤に対して当接および離隔される転写板と、
   転写板を樹脂板状体に対して押圧して樹脂板状体を転写成形する押圧機構と、
   転写板と樹脂板状体との少なくとも当接開始時に転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させる転写板反曲機構と、が備えられたことを特徴とする樹脂成形品の成形装置。
2. 前記転写板反曲機構は、
   転写板を二分する線状部分を他の部分よりも突出させ、
   転写板を前記線状部分から樹脂板状体に対して突出するように反曲させるものである請求項１に記載の樹脂成形品の成形装置。
3. 前記転写板反曲機構は、
   転写板を保持する複数の保持部材のうち、転写板を樹脂板状体に対して突出するように反曲させる部分を保持する保持部材の弾発力を、他の部分を保持する保持部材の弾発力よりも強くした請求項２に記載の樹脂成形品の成形装置。
4. 請求項１に記載の成形装置による成形方法において、
   樹脂板状体に対して突出するように反曲された転写板に対して樹脂板状体を当接させ、
   冷却盤と転写板を当接させた上、転写板を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行うことを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
5. 転写板に対して樹脂板状体を当接させた後、
   転写板と樹脂板状体を含む成形空間を真空状態とする請求項４に記載の樹脂成形品の成形方法。

Images