JP2006187972A - プリズムレンズの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリズムレンズ成形基板の離型性をよくすることで、プリズムレンズ成形基板の反り変形が少ないプリズムレンズの製造装置
【解決手段】プリズム加工を施した固定側金型11と可動側金型12とを備えたプリズムレンズの製造装置10において、型開きの際に、プリズムレンズ成形基板19は可動側金型12に張り付いて移動し、エジェクター18によるプリズムレンズ成形基板19の離型は、小さな力で変形することなく行える。
【選択図】図1
【解決手段】プリズム加工を施した固定側金型11と可動側金型12とを備えたプリズムレンズの製造装置10において、型開きの際に、プリズムレンズ成形基板19は可動側金型12に張り付いて移動し、エジェクター18によるプリズムレンズ成形基板19の離型は、小さな力で変形することなく行える。
【選択図】図1
Description
本発明は、射出成形によるシクロオレフィン樹脂製プリズムレンズの製造装置に関する。
射出成形によるシクロオレフィン樹脂製プリズムレンズの製造装置において、従来、プリズムレンズの金型構造は、可動側金型にプリズムカットを施し、固定側金型を平面としていた。
図6は、このような金型構造を用いて、プリズムレンズを射出成形する製造装置50の概略図であって、固定側金型51と可動側金型52を開いた型開きの状態を示す。同図に示すように、固定側金型51の可動側金型52に対向する面が平面(鏡面)であり、可動側金型52に設けられたキャビティ53の固定側金型51に対向する面がプリズム加工されている。
図6において、可動側金型52に取り付けられた可動盤56を移動して、固定盤57に取り付けられた固定側金型51と可動側金型52を閉じる。この型閉じの状態で、溶融したシクロオレフィン樹脂を射出スクリュー54及びノズル55を介して、キャビティ53内に充填する。その後、可動盤56を移動させて、型開きを行い、エジェクター58を突き出すと共に、プリズムレンズ成形基板58の両端部をロボットアームなどにより狭持して、プリズムレンズ成形基板58を搬出する。
このようにして成形されたプリズムレンズは、図7に示すように、液晶表示装置のバックライト60の部材として用いられる。同図において、プリズムレンズ61は、冷陰極管(CCFL)62及び反射板63から発せられた光を、屈折・集光制御させ、均一な面輝度を形成するバックライトの輝度を向上させる部材である。なお、プリズムレンズ61上に順次拡散シート64と偏向シート65が設けられる。
また、金型を用いてプリズムレンズなどの光学レンズを射出成形することが、例えば、下記特許文献1ないし3に記載されている。
特許文献1には、フレネルレンズを形成するために、固定金型を均一な面とし、移動金型をフレネル面とし、離型時に、圧搾空気を用いることで、成形したフレネルレンズが湾曲、破損することなく成形金型から離型できることが記載されている。
特許文献2には、可動側金型に微細形状のフレネルパターンを形成し、可動側金型に設けた発振装置により、キャビティへの溶融樹脂の充填を振動させつつ精度よく行い、また、発振装置による振動で円滑な離型を行うことが記載されている。
特許文献3には、可動側型部材に、レンズ又はフレネル面を成形したコアを設け、このコアを突き出すことによって、成形品の汚れやコアの成形面の汚れとカジリをなくすと共に、成形品の離型を向上させることが記載されている。
特開平7−72312号公報
特開平10−175233号公報
特開平10−128803号公報
射出成形によるシクロオレフィン樹脂製プリズムレンズの製造装置において、従来、プリズムレンズの金型構造は、可動側金型にプリズムカットを施し、固定側金型を平面としていたので、プリズムレンズ成形基板の離型は非常に悪かった。
すなわち、プリズムレンズの射出成形は、樹脂の射出後、保圧工程と冷却工程を経て型開きを行う。その型開き時に、プリズムレンズ成形基板は可動側金型に移動する。これは、固定側金型の平面や可動側金型のプリズムカット面の離型抵抗よりも可動側金型に設けられたキャビティ内におけるプリズムレンズ成形基板の長手方向・短手方向の張り(テンション)のほうが大きいためである。
したがって、型開き後、プリズムレンズ成形基板が可動側金型の壁面に接触している間、樹脂の冷却固化は更に進み、樹脂は可動側金型の壁面に引っ張られて貼りつきがより強固になっていくので、可動側金型からのプリズムレンズ成形基板の離型は非常に悪かった。
また、シクロオレフィン樹脂は、流動性に優れるが故に金型表面への転写性も非常に高い樹脂であることが知られている。その転写性が高いために成形基板の金型からの離型性が悪いという問題を生じていた。
さらに、プリズムレンズ成形基板のように、そのプリズムカット面は、その反対側の平面に比べ金型表面に接する面積が大きいので、離型抵抗も当然大きくなり、プリズムレンズ成形基板の外周(フランジ部)をエジェクターピンにて突き出す時に、プリズムレンズ成形基板の反り変形を生じていた。
そこで、本発明は、プリズムレンズ成形基板の離型性をよくすることで、プリズムレンズ成形基板の反り変形が少ないプリズムレンズの製造装置を提供することを目的とする。
本発明は、射出成形によるシクロオレフィン樹脂製プリズムレンズの製造装置において、プリズムカットを有する側を固定側金型に、平面部(鏡面部)を可動側金型に形成する。
本発明によると、射出後の保圧力を上げても、固定側プリズムカットに樹脂が貼りつかず、型開き時にも成形基板をスムースに可動側に移動できる。かつ、エジェクターによる突き出しも無理なく突き出せるため、レンズ基板の変形も生じない。
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明に係るプリズムレンズの製造装置10の概略図であって、同図(a)はキャビティ13にシクロオレフィン樹脂を充填し、金型を開いた型開きの状態を示し、同図(b)は型開き後、エジェクター18によりシクロオレフィン樹脂で形成されたプリズムレンズ成形基板19を突き出した状態を示す。なお、図1での符号10〜19は、図6での符号50〜59に相当する。
図1(a)において、プリズム加工された固定側金型11と可動側金型12を閉じた状態で、溶融したシクロオレフィン樹脂を、射出スクリュー14を通し、ノズル15から射出し、キャビティ13内に充填して、プリズムレンズ成形基板19を成形する。
その後、可動側金型12に設けられた可動盤16を移動し、固定盤17に設けられた固定側金型11と可動側金型12を開く。この型開きの際に、プリズムレンズ成形基板19の冷却固化は可動側金型より固定側金型のほうが金型接触時間が短く、進んでいないので、離型抵抗は、固定側金型11のプリズム加工面よりも可動側金型12のキャビティ13内の長手・短手方向のテンション(張り)と平面(鏡面)のほうが大きく、プリズムレンズ成形基板19は可動側金型12に張り付いて移動する。
したがって、プリズムレンズ成形基板19の固定側金型11からの離型性に問題はない。なお、従来のものでは、固定側の離型性をよくするために、可動側金型をプリズム加工して、ロボットアームなどによる取り出し搬出性を重視しているといえる。
次に、図1(b)に示すように、プリズムレンズ成形基板19は、エジェクター18により突き出される。この際、プリズムレンズ成形基板19は、型開き後も可動側金型に接触しているため、プリズムレンズ成形基板19の平面は、そのプリズム面よりも金型への接触面積が少ないため離型抵抗が小さく、離型性がよい。
したがって、従来のようにプリズム面を離型する場合に比べて、小さな力で離型することができ、プリズムレンズ成形基板19の変形を抑えることができる。特に、シクロオレフィン樹脂は、流動性に優れ、金型表面への転写性が非常に高い樹脂であるため、従来のように、プリズム面を離型する場合には、大きな力で離型しなければならず、プリズムレンズ成形基板19の変形が生じる。
図2は、図1に示すプリズムレンズの製造装置により成形されたプリズムレンズ20の正面図であって、プリズムカット部21の上下にフランジ部22を有する。同図(a)において、縦横の数値の単位はmmである。同図(b)は、プリズムのピッチPが0.2mm、その角度90°の場合、同図(c)は、プリズムのピッチPが0.05mm、その角度50°の場合を示す。
図3は、図2に示すプリズムレンズ20を成形した場合の離型性の実験結果を示す図である。この実験結果での離型性は、自動取り出し吸着ロボットで成形基板の変形がなく取り出しができた場合を○印を付して合格としている。
図3において、従来のように可動側金型にプリズムカット加工を施した場合、2種類のプリズム形状とも離型性は悪い(可動側金型プリズム加工面に樹脂が貼り付く)。なお、保圧を15MPaまで下げると離型性はよくなったが、ヒケが発生する。このように保圧力が低いとヒケが発生するが、このプリズム形状でヒケをなくすためには、20MPa以上の保圧を必要とする。しかし、可動側金型にプリズムカット加工を施すことでは、保圧20MPa以上の条件では離型性が満足しない。
本発明のように、角度50°ピッチ0.05mmのプリズム加工を固定側金型に施した場合、保圧は20MPa以上でも離型性が満足いく結果であった。なお、角度90°ピッチ0.2mmの比較的鈍角なプリズム加工においても離型性がよいことは、明らかである。
以上の実験結果によると、離型が成立する成形保圧条件は、従来の可動側金型プリズム加工では、保圧15MPa以下であるが、ヒケが発生する。しかし、本発明による固定側金型プリズム加工では20〜60MPaの範囲であった。
次に、本発明による固定側金型プリズム加工における離型性とレンズ基板の反り量の実験を行った。図4は、固定側金型プリズム加工における離型性と反り量の実験結果を示す図であって、この結果により、この成形基板での適正成形条件(型温度と保圧)を求める。
離型性は、図3に示す実験同様に自動取り出し吸着ロボットでの評価とした。図4において、○印は離型性が良く、×印は離型性が悪い。また、図中の「固定 残」は成形基板が可動側に移動せず、固定側金型に成形基板が残った状態を示し、「落下」は型開きの時に、成形基板が落下する状態を示す。さらに、「反り量ランク」については、成形基板を平板に置き、成形基板外周の最大隙間量を測定し、◎印は1mm以下、○印は3mm以下、△印は5mm以下、×印は5mm以上とランク付けした。
以上の結果により、離型性に問題なく、かつ、反り量3mm以下の成形条件は、型温度80℃、保圧:35−50Mpa、型温度85℃、保圧:20−40MPaであった。なお、反り量3mm以下の○印でも、プリズムレンズ20に設けてあるフランジ部22を挟み(抑え)込む構造をバックライトは取っているため、プリズムレンズ20の製品としての性能に問題はないが、製品組み立ての歩留まりを考慮すると、反り量が少ないほうがより生産性効率に有効である。
さらに、反り量が1mm以下の成形条件範囲を絞ると、型温度80℃、保圧:35−50MPa、型温度85℃、保圧:20−25MPaである。型温度を80℃から85℃と上げると条件幅が狭くなる。
図5は、図1に示すプリズムレンズの製造装置10の他のプリズムレンズの製造装置30の概略図であって、図1と同じ符号は同じものを示す。同図において、31は可動側金型、32はスプリング保持部材、33はスプリング、34はコア、35はコアエジェクターロッド、36は型締圧縮代である。また、同図(a)は、樹脂を射出充填した場合の図、同図(b)は、プリズムレンズ成形基板19を圧縮した場合の図、同図(c)は、コア34をコアエジェクターロッド35で突き出した場合の図である。
図5(a)において、射出スクリュー14から供給される樹脂は、ノズル15から射出され、固定側金型11と可動側金型31とコア34とで形成される容積が拡大されたキャビティ内に充填されて、プリズムレンズ成形基板19が成形される。この際、樹脂は、型締圧縮代36分多めのキャビティ容積に充填される。
次に、図5(b)に示すように、可動盤16がスプリング33に抗して固定盤17側に向かって型締圧縮代36分移動する。この移動に伴って、コア36はキャビティの容積を縮小し、キャビティ内のプリズムレンズ成形基板19を加圧圧縮する。
その後、図5(c)に示すように、可動盤16を固定盤17側とは反対側に移動させ、型開きを行うと共に、コア36をコアエジェクターロッド35によって、固定盤17側に移動させ、プリズムレンズ成形基板19を可動側金型31から突き出す。
本実施例においては、プリズムレンズ成形基板19を射出圧縮成形するので、微細形状のプリズムレンズ成形基板19を射出成形で忠実に形成、つまり微細プリズム部の転写性を向上させる。また、鏡面を有するコア36の全面を突き出すことができるため、無理なく離型できると同時にレンズの離型による変形も抑制できる。さらに、プリズムレンズ成形基板19の搬出においても、金型から離型されたレンズフランジ部(光学性能を有しない外周部でバックライトに取り付ける構造部位)をロボットアームなどで挟持しやすい。
10(50)…プリズムレンズの製造装置、11(51)…固定側金型、12(52)…可動側金型、13(53)…キャビティ、14(54)…射出スクリュー、15(55)…ノズル、16(56)…可動盤、17(57)…固定盤、18(58)…エジェクター、19(59)…プリズムレンズ成形基板、20…プリズムレンズ、21…プリズムカット部、22…フランジ部、31…可動側金型、32…スプリング保持部材、33…スプリング、34…コア、35…コアエジェクターロッド、型締圧縮代…36、60…バックライト、61…プリズムレンズ、62…冷陰極管(CCFL)、63…反射板、64…拡散シート、65…偏光シート
Claims (7)
- 固定側金型とキャビティが形成された移動型金型との間に樹脂を射出してプリズムレンズを成形するプリズムレンズの製造装置において、
前記固定側金型にプリズム加工を施すことで、前記プリズムレンズの離型を小さな力で変形することなく行うことを特徴とするプリズムレンズの製造装置 - 前記樹脂が、シクロオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のプリズムレンズの製造装置
- 前記プリズムレンズをエジェクターにより突き出して離型させることを特徴とする請求項1に記載のプリズムレンズの製造装置
- 固定側金型とキャビティが形成された移動型金型との間に樹脂を射出してプリズムレンズを成形するプリズムレンズの製造装置において、
前記固定側金型にプリズム加工を施し、前記プリズムレンズを射出圧縮成形することで、前記プリズムレンズの離型を小さな力で変形することなく行うことを特徴とするプリズムレンズの製造装置 - 前記樹脂が、シクロオレフィン樹脂であることを特徴とする請求項4に記載のプリズムレンズの製造装置
- 前記プリズムレンズをコアにより突き出して離型させることを特徴とする請求項4に記載のプリズムレンズの製造装置
- 前記プリズムレンズを液晶表示装置のバックライトに利用することを特徴とする請求項1又は4に記載のプリズムレンズの製造装置
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