JP2006187972A

JP2006187972A - プリズムレンズの製造装置

Info

Publication number: JP2006187972A
Application number: JP2005002247A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Umeyama; 辰也梅山; Eiji Mano; 英二間野
Original assignee: Future Vision Inc
Current assignee: Future Vision Inc
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

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

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。

プリズムレンズの製造装置の概略図プリズムレンズの正面図離型性の実験結果を示す図離型性と反り量の実験結果を示す図他のプリズムレンズの製造装置の概略図従来のプリズムレンズの製造装置の概略図プリズムレンズが用いられるバックライトの概略図

符号の説明

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

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