JP2007098910A - ゲートカット装置、ゲートカット方法および導光体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切り屑を発生させず、且つ切り離し部分近傍に応力をかけたり荒らしたりすることなく射出成形した導光体成形部材からゲート部を切り離すこと。
【解決手段】本発明のゲートカット装置は、射出成形された導光板成形部材２が載置される載置部６、８と、導光板成形部材のゲート部４と導光板本体部の境界に沿って移動しながら、境界にレーザ光を照射して溶融させ、ゲート部を導光板本体部から切り離すレーザ光照射手段２８と、境界の近傍に該境界に沿って延びるように配置され、レーザ光による溶融によって生じたガスＧを吸引する吸引口２０と、吸引口に接続された吸引手段と、を備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、ゲートカット装置、ゲートカット方法およびこれらを用いた導光体の製造方法に関し、詳細には、射出成形によって製造された導光板成形部材のゲート部を導光体本体部から切り離すゲートカット方法、ゲートカット装置および導光体の製造方法に関する。

金型から取り出した導光板などの射出成形品の成形品本体には、ゲート内で硬化した樹脂がゲート部として成形品本体に一体的に形成しているため、金型からの射出成形品の取り出し後に、このゲート部を成形品本体から切り離す作業(ゲートカット）が必要となる。
液晶表示装置のバックライトに使用される導光板を射出成形で製造する場合にも、このようなゲートカットが行われる。

このようなゲートカットは、通常、相対的に上下動する切断刃を備えた所謂ギロチンカッター、または回転する円盤状の刃を備えたカッター等を用いて行われている。

しかしながら、この種のカッターを用いてゲートカットを行うと、必然的に切り屑が発生し、この切り屑が、導光板に付着して導光板を傷付けるなどして、導光板に光学的欠陥を引き起こす原因となるという問題があった。

また、この種のカッターには、射出成形された導光体成形部材の導光体本体部からゲート部を切断する時に、導光板成形部材に応力（ストレス）をかけることになるため、ゲート部の切り離しが行われた部分の近傍で導光板が予期せぬ複屈折を生じさせ、光学特性が低下することがあるという問題もある。

さらに、この種のカッターには、カッターによる切断面が荒れるため、切断面およびその近傍で光学特性が低下することがあるという問題もある。

液晶表示装置のバックライトに使用される導光板では、ＣＣＦＬ等の光源が配置される入射端面側の厚さが厚く、入射端面から離れるにしたがって厚さが薄くなる楔型の断面形状が多く採用されている。このような導光板を射出成形により製造する際には、樹脂の注入し易さ等の理由で、入射端面側の金型キャビティ側にゲートが配置されるのが一般的であるので、この種の導光板では、入射端面側に形成されたゲート部が導光体本体部から切り離されることになる。

導光板の入射端面付近は、導光板から光を均一に出射させるために重要な領域であるので、導光板に極めて高い光学特性が求められる液晶表示装置のバックライトなどに使用される導光体においては、ゲートカット時に、この部分に応力がかかること、あるいは、この面が荒れることは特に好ましくない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、切り屑を発生させず、且つ切り離し部分近傍に応力をかけたり荒らしたりすることなく射出成形した導光体成形部材の導光板本体からゲート部を切り離すことができるゲートカット装置、ゲートカット方法および導光体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、射出成形された導光板成形部材の導光板本体部からゲート部を切り離すゲートカット装置であって、前記導光板成形部材が載置される載置部と、前記載置部に載置された導光板成形部材のゲート部と前記導光板本体部の境界に沿って移動しながら、該境界にレーザ光を照射して溶融させ、前記ゲート部を前記導光板本体部から切り離すレーザ光照射手段と、前記境界の近傍に該境界に沿って延びるように配置され、前記レーザ光による溶融によって生じたガスを吸引する吸引口と、前記吸引口に接続された吸引手段と、を備えているゲートカット装置が提供される。

このような構成によれば、ゲート部が、レーザ光による溶融によって導光板本体部から切り離されるので、切り離し時に切り屑が発生せず、また導光板成形部材に応力がかかることもなく、導光体の光学特性を低下させることがない。さらに、レーザ光によって境界の樹脂が溶融されることによって発生するガスは、吸引口から吸引されるので、このガス、詳細にはガス成分が固化したものが、導光板表面に付着して、導光板の光学特性を低下させることもない。

本発明の好ましい態様によれば、前記レーザ光の照射位置に気体を吹き付ける気体吹き付け手段を、更に備えている。
このような構成によれば、レーザ光によって境界の樹脂が溶融されて生じたガスをより効率的に吸引口から吸引することができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体吹き付け手段が、前記レーザ光の照射位置を挟んで前記吸引口と対向する位置から前記吸引口に向けて気体を吹き付ける。
このような構成によれば、レーザ光によって境界の樹脂が溶融されて生じたガスを更に効率的に吸引口から吸引することができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記レーザ光照射手段が、前記境界の上方で該境界に沿って配置されるレール上を移動するヘッドに取付けられている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体吹き付け手段が、前記ヘッドに取付けられ、前記吸引口が、前記境界の下方に配置されている。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記ゲート部が、フィルムゲートによるフィルムゲート部である。

通常のゲートは入射端面の幅よりかなり狭い幅であるため、射出成形時に溶融樹脂がこの幅の狭いゲートから高速で金型キャビティ内に流入する。このため射出成形された導光板成形部材のゲート部近傍で樹脂の強い配向が起こり、この部分で複屈折等が起き易くなるという問題があった。これに対しては、樹脂の流入速度が小さくなるフィルムゲートを採用することにより樹脂の配向の問題は解決できる。

しかし、幅が広いフィルムゲートを使用することによって発生した幅広のフィルムゲート部の切り離しを従来のギロチンカッター等で行うと、数枚の切り離しを行っただけでカッターの刃に樹脂が付着して所定の切り離しが行えなくなるとともに、カッターの刃の長さが長いので研磨にコストがかかる等の問題が生じるため、導光板の製造にフィルムゲートを用いた射出成形を使用することが難しかった。

本発明の他の好ましい態様によれば、レーザ光を用いてゲート部の切断が行われるので、切断部分の長さが長くなるフィルムゲート部のゲートカットであっても、上述したギロチンカッター等によるゲートカットが有する問題を発生させることなく、ゲートカットを行うことができる。

本発明の他の態様によれば、射出成形された導光板成形部材のゲート部を導光板本体部から切り離すゲートカット方法であって、前記導光板成形部材を載置部に載置する工程と、前記載置部に載置された前記導光板成形部材のゲート部と前記導光板本体部の境界に沿って、該境界にレーザ光を照射して溶融させ、前記ゲート部を前記導光板本体部から切り離す切断工程と、を備え、前記切断工程が、前記レーザ光による溶融によって生じたガスを吸引しながら行われることを特徴とするゲートカット方法が提供される。

このような構成によれば、ゲート部は、レーザ光による溶融によって導光板本体部から切り離されるので、切り離し時に切り屑が発生せず、また導光板本体部に応力がかかることもない。さらに、レーザ光によって境界の樹脂が溶融されて生じたガスは、吸引口から吸引されるので、このガス、詳細にはガス成分が固化したものが導光板表面に付着して、導光板の光学特性を低下させることもない。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記切断工程が、前記レーザ光の照射位置に気体を前記吸引位置に向けて吹き付けながら行われる。
このような構成によれば、レーザ光によって境界の樹脂が溶融されて生じたガスを更に効率的に吸引口から吸引することができる。

本発明の他の態様によれば、上記のようなゲートカット方法によって射出成形された導光体成形部材の導光体本体部からゲート部を切り離す工程を有する導光体の製造方法が提供される。
このような構成によれば、ゲート部は、レーザ光による溶融によって導光板本体部から切り離されるので、切り離し時に切り屑が発生せず、また導光板本体部に応力がかかることもなく、導光体の光学特性を低下させることがない。

本発明によれば、切り屑を発生させず且つ、導光体本体部の切り離し部分近傍に応力をかけたり荒らしたりすることなく射出成形した導光体成形部材の導光板本体部からゲート部を切り離すことができるゲートカット装置、ゲートカット方法および導光体の製造方法が提供される。

以下、図面に沿って本発明の好ましい実施の形態をゲートカット装置を説明する。図１は、本発明の好ましい実施形態のゲートカット装置１でゲートカットを行う導光板成形部材２の射出成形金型から取り出した状態の斜視図であり、図２はゲートカット装置１の主要な構成を示す平面図であり、図３ないし図５はゲートカット装置１の斜視図である。

本実施形態のゲートカット装置１でゲートカットを行う導光板成形部材２は、液晶表示装置のバックライト用の導光板として使用されるもので、フィルムゲートを通して射出成形された成形品である。図１に示されているように、導光板成形部材２は、主面が長方形の板状部材の導光体本体部２ａを備え、この導光板本体部２ａは、一方の長辺から他方の長辺に向けて次第に厚さが薄くなる楔形の断面形状を有している。導光板成形部材２は、入射端面となる厚い側端面側にフィルムゲートが設けられた金型によって射出成形され、導光板本体部２ａの入射端面側にフィルムゲート部４が一体的に形成されている。

フィルムゲート部４は、導光板成形部材２の入射端面の略中央に位置する略三角形の中央部４ａと、中央部４ａから上方に延びるランナー部４ｂと、中央部４ａから両側端に向かってそれぞれ延びる細長い左右の側方部４ｃとを備えている。左右の側方部４ｃは、両側端の直前まで延びている。詳細には、左右の側方部４ｃは、両側端から長さｄ（例えば５ｍｍないし１０ｍｍ）内側に入った位置で終端し、両側端近傍には平坦部２ｂが形成されている。即ち、本実施形態では、射出成形金型から取り出されたとき、導光板成形部材２の両側端の内方に、長さｄ（例えば５ｍｍないし１０ｍｍ）の平坦部２ｂ、２ｂが形成されている。

次に、ゲートカット装置１の構成を説明する。図２ないし図５に示されているように、ゲートカット装置１は、ゲート部４が切り離される導光板成形部材２が載置される載置部６、８を備えている。載置部６、８は、横方向（導光板成形部材２の幅方向）に延びるようにゲートカット装置１のフレームＦに水平に取付けられた２本の平行な板部材によって構成されている。

載置部６、８の両側部には、ガイド部材１０、１０が配置されている。ガイド部材１０、１０は、ゲートカットする導光板成形部材２の幅より若干広い間隔をおいて、載置部６，８に直交して延びるようにフレームＦに取付けられ、ている。載置部６、８に載置された導光板成形部材２の両側縁に当接しこれを案内するように構成されている。

載置部６，８の前方位置には、左右一対の位置決めピン１２、１２がフレームＦに取付けられている。位置決めピン１２、１２は、「Ｌ」字形状を有し、基部１２ａがガイド部材１０の外方位置からガイド部材１０と直交して内方に延び、ガイド部材１０の内方位置で基部１２ａの先端から直角に折れ曲がって延びる折れ曲がり部１２ｂが、載置部６、８方向に延びるよう配置されている。さらに、「Ｌ」の折れ曲がり部の先端は、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の両側端の平坦部２ｂ、２ｂに当接するように配置されている。

載置部６、８の後方位置には、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の後端に当接し、導光板成形部材２を位置決めピン１２、１２に押しつけ、載置部６、８上で導光板成形部材２を所定位置に位置決するプッシャ１４が配置されている。本実施形態では、プッシャ１４は矩形の板部材であり、空気圧シリンダ等の駆動源によって矢印Ａ方向に移動（前後動）するように構成されている。

ガイド部材１０、１０上には、位置決めピン１２とプッシャ１４によって位置決めされた導光板成形部材２を固定する、固定バー１６が取付けられている。固定バー１６は、一端に設けられたピボットＰを中心として、ガイド部材１０と平行に配置される待避位置（図２、図３）と、ガイド部材１０と直交して載置部６、８に載置された導光板成形部材２上に延びる突出位置（図４）との間を矢印Ｂ方向に回動可能に構成されている。固定バー１６は、待避位置と突出位置との間で回動する際には、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の上方を通り、導光板成形部材２の表面には接触しないように構成されている。

さらに、固定バー１６は、突出位置（図４）で、載置部６、８に載置された導光板成形部材２から上方に離間した上方位置と、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の上面に接触した下方位置との間で上下動するよう構成されている。導光板成形部材２の上面に接触する固定バー１６の下面にはラバー１８が貼り付けられ、固定バー１６が下方位置に配置されたとき、導光板成形部材２の上面に接触して、固定バー１６が導光板成形部材２を確実にグリップ（固定）できるように構成されている。

本実施形態のゲートカット装置１は、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の導光板本体部２ａとゲート部４との境界に沿って延びる吸引口２０が先端に設けられた吸引ダクト２２を有する。詳細には、吸引口２０は、ゲート部４の前縁に沿って延びるようにゲート部４の斜め下方前方位置に配置されている。吸引ダクト２２は、図示しな吸引装置に接続され吸引口２０から吸引が行うことができるように構成されている。

図３ないし図５に示されているように（図２には図示せず）、載置部６、８の上方には、ガイドレール２４が、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の幅方向に延びるように配置されている。ガイドレール２４は、図示しない駆動手段によって、載置部６、８の上方のガイド部材１０、１０外方位置には取付けられた固定レール２６に沿って前後方向（矢印Ｃ方向）に移動するように構成されている。詳細には、ガイドレール２４は、プッシャ１４の後方にある後退位置と、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の導光板本体部２ａとゲート部４との境界の上方である前進位置との間を移動可能に構成されている。

ガイドレール２４には、載置部６、８に載置された導光板成形部材２に向けてレーザ光線を照射するレーザ光出射部２８と、導光体成形部材２のレーザ光線照射位置に向けて、窒素ガスなどの気体を吹き付ける気体吹き出し口３０とが取付けられたヘッド３２が摺動可能に取付けられている。

レール光出射部２８は、ガイドレール２４が前進位置にあるとき、レーザ光を載置部６、８に載置された導光板成形部材２の導光板本体部２ａとゲート部４との境界に照射し、境界の樹脂を溶融させゲート部４を導光板本体部２から切り離すことができるように配置されている。

ヘッド３２は、図示しない駆動手段によって、ガイドレール２４に沿って、すなわち載置部６、８に載置された導光板成形部材２の導光板本体部２ａとゲート部４との境界に沿って、矢印Ｄ方向に移動可能に構成されている。

次に、ゲートカット装置１によるゲート部の切り離し（ゲートカット）作動について説明する。
まず、ガイドレール２４を後退位置に配置し、且つプッシャ１４を後退させ、さらに固定バー１６を待避位置に配置した状態で、射出成形によって製造された導光板成形部材２（図１）をロボットアーム等で、ガイド部材１０、１０間で載置部６、８上に載置する（図２、図３）。
ガイド部材１０、１０の間隔は、導光板成形部材２の幅より若干広くなっているので、導光板成形部材２は、ガイド部材１０、１０間に配置されることによって幅方向で概ね位置決めされる。

次いで、エアシリンダを作動させてプッシャ１４を矢印Ａに沿って前進させ導光板成形部材２を位置決めピン１２に向かって押し、導光板成形部材２の両端で露出している平坦部２ｂ、２ｂを位置決めピン１２の折れ曲がり部１２ｂの先端に当接させ（図６）、プッシャ１４と位置決めピン１２の間で導光板成形部材２を挟持し位置決めする。

次いで、固定バー１６を、ピボットＰを中心に突出位置（上方位置）に回転させる。このとき固定バー１６は、載置部６、８に載置された導光板成形部材２の上方を通り、導光板成形部材２の表面には接触しない。次いで、突出位置（上方位置）に配置された固定バー１６を下方位置に降下させ、固定バー１６の下面のラバー１８で導光板成形部材２を下方に押圧し載置部６、８との間で固定する（図４）。同時に、ガイドレール２４を矢印Ｃに沿って前進位置に移動させる。このときヘッド３２はガイドレール２４の一端側に配置しておく。

次いで、吸引装置を作動させ且つレーザ光出射部２８からレーザ光Ｌを導光板成形部材２の導光板本体部２ａとゲート部４の境界３４に向けて照射して境界部を溶融させながら、ヘッド３２をガイドレール２４の一端から他端に向けて矢印Ｄに沿って移動させていき、ゲート部４を導光板本体部２ａから切り離していく。

このとき導光板成形部材２を構成する樹脂の溶融によって生じたガスＧは、図７に矢印Ｅで示すように気体吹き出し口３０から吹き出す気体（例えば、窒素ガス）によって吸引口２０方向に押し流され、さらに、吸引口２０から吸引されて、導光板成形部材２の近傍から速やかに取り除かれる。
ヘッド３２がガイドレール２４の他端に到達すると、ゲート部４は導光板本体部２ａから完全に切り離されて下方の受けに落下しする。

次いで、ガイドレール２４を後退させ、固定バー１６を上方位置に上昇させた後で待避位置に戻すととともにプッシャ１４を後退させて導光板成形部材２の固定を解除し、ロボットアーム（図示せず）でゲート部４が切り離された導光板本体部２ａを載置部６、８から取り外して次処理工程に送り、切り離し（ゲートカット）を完了する。

上記のようにしてゲート部が切り離された導光体本体部２ａは、必要に応じて入射端面の切削加工等の処理を施して導光体とされる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

上記実施形態では、ゲートカットを行う導光板成形部材はフィルムゲートを用いて射出成形されたフィルムゲート部付きの導光板成形部材であったが、本発明は他のゲートを用いて射出成形された導光板成形部材、または他の成形部材のゲートカットにも適用できる。

本発明の好ましい実施形態のゲートカット装置でゲートカットを行う導光板成形部材の斜視図である。 本発明の好ましい実施形態のゲートカット装置の主要部分の構成を示す平面図である。 本発明の好ましい実施形態のゲートカット装置の構成および動作を説明するために斜視図である。 本発明の好ましい実施形態のゲートカット装置の構成および動作を説明するために斜視図である。 本発明の好ましい実施形態のゲートカット装置の構成および動作を説明するために斜視図である。 図２ないし図５のゲートカット装置における導光板と位置決めピンの関係を示す拡大図である。 図２ないし図５のゲートカット装置におけるレーザ光出射部と吹き出し口と吸引口の位置関係を模式的に示す拡大図である。

符号の説明

１：ゲートカット装置
２：導光板成形部材
２ａ：導光板本体部
４：フィルムゲート部
６、８：載置部
１０：ガイド部材
１２：位置決めピン
１４：プッシャ
１６：固定バー
２０：吸引口
２２：吸引ダクト
２４：ガイドレール
２６：固定レール
２８：レーザ光出射部
３０：気体吹き出し口

Claims (6)

1. 射出成形された導光板成形部材の導光板本体部からゲート部を切り離すゲートカット装置であって、
   前記射出成形された導光板成形部材が載置される載置部と、
   前記載置部に載置された導光板成形部材のゲート部と前記導光板本体部の境界に沿って移動しながら、該境界にレーザ光を照射して溶融させ、前記ゲート部を前記導光板本体部から切り離すレーザ光照射手段と、
   前記境界の近傍に該境界に沿って延びるように配置され、前記レーザ光による溶融によって生じたガスを吸引する吸引口と、
   前記吸引口に接続された吸引手段と、を備えている、
   ゲートカット装置。
2. 前記レーザ光の照射位置に気体を吹き付ける気体吹き付け手段を、更に備えている、
   請求項１に記載のゲートカット装置。
3. 前記ゲート部が、フィルムゲートによるフィルムゲート部である、
   請求項１または２に記載のゲートカット装置。
4. 射出成形された導光板成形部材のゲート部を導光板本体部から切り離すゲートカット方法であって、
   前記導光板成形部材を載置部に載置する工程と、
   前記載置部に載置された前記導光板成形部材のゲート部と前記導光板本体部の境界に沿って、該境界にレーザ光を照射して溶融させ、前記ゲート部を前記導光板本体部から切り離す切断工程と、を備え、
   前記切断工程が、前記レーザ光による溶融によって生じたガスを吸引しながら行われる、
   ゲートカット方法。
5. 前記切断工程が、前記レーザ光の照射位置に気体を前記吸引位置に向けて吹き付けながら行われる、
   請求項４に記載のゲートカット方法。
6. 請求項４または５記載のゲートカット方法によって射出成形された導光体成形部材の導光体本体部からゲート部を切り離す工程を有する導光体の製造方法。

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