JP2008080702A - レンズシートの剥離方法及び剥離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レンズシート製造工程においてレンズシート（もしくは成形型）を損傷せずに、かつ安定した生産が可能なレンズシートの剥離方法及び剥離装置を提供する。
【解決手段】平板状成形型に硬化性樹脂を塗布する工程と、前記平板状成形型上に透光性基材を積載する工程と、前記平板状成形型と前記透光性基材の積層体を加圧ロールによりしごき前記平板状成形型と前記透光性基材を密着させる工程と、前記硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記平板状成形型から前記硬化性樹脂と共に前記透光性基板を剥離する工程とからなるレンズシート製造工程であって、前記剥離工程において、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から剥離状態もしくは雰囲気を検出し、その検出された情報によって前記透光性基材上面を前記平板状成形型から剥がしとる剥離動作にフィードバックしながら剥離させることを特徴とするレンズシート剥離方法及び剥離装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズシートを成形型から剥離する方法及びその剥離装置に関する。主にフレネルレンズ製造に好適に使用できるものであるが、他の成形物品の成形型から剥離する方法及びその剥離装置としても適用できるものである。

フレネルレンズシートの製造方法として、加熱された金型により熱可塑性樹脂を押圧してフレネルレンズ面を形成する所謂「熱プレス法」、或いは溶融軟化された熱可塑性樹脂組成物を金型内に注入し固化させてフレネルレンズ面を形成する「キャスティング法」等が採用されている。しかしながら、これらの製法は、共に成形サイクルに長時間を要するため、生産性が低く製造コストがかかる、微細形状のレンズ部（凹凸パターン）を再現性良く成形することが困難である等の問題がある。このような問題点を解決するものとして、紫外線硬化型樹脂（以下ＵＶ樹脂とする）を成形型内に注入した後、紫外線照射し、該樹脂液組成物を硬化させることにより、樹脂成形物を得る、フォトポリマープロセス法（２Ｐ法）が提案されている。

２Ｐ法の一例として、特許文献１に、以下の手順からなる製造方法が開示されている。フレネルレンズ面形状を有する金型に紫外線硬化型又は電子線硬化型樹脂組成物を塗布して樹脂層を形成し、次いで、少なくとも片面が連続した光学的凹凸加工面からなり且つ上記紫外線硬化型又は電子線硬化型樹脂と屈折率の異なる透明又は半透明合成樹脂からなる樹脂基板を、上記樹脂層表面に凹凸加工面を対向させてラミネートした後、該基板側より紫外線又は電子線を照射して樹脂層を硬化させて硬化樹脂層とし、しかる後、一体化した樹脂基板及び硬化樹脂層を金型から離型して透過型スクリーン用レンズ板を製造することを特徴とする透過型スクリーン用レンズ板の製造方法。

上記方法において、硬化後剛性を有する樹脂が金型の凹凸加工面に形成され方向性を持つためフレネルレンズシートを金型から剥離する際、成型された樹脂山と型の山が干渉し、レンズ（もしくは成形型）が損傷しレンズにムラのような欠陥を生じる。

上記の問題は、フレネルレンズの単位レンズ群が同心円状に配列してなる「サーキュラーフレネル」の場合も、単位レンズ群が一方向に並列してなる「リニアフレネル」の場合であっても同様であるが、特に前者の場合に顕著であり、レンズ部を損傷することなく、剥離する方法が要求されている。

サーキュラーフレネルにおいては、成形型から剥離する際、意図的にフレネルレンズ中心を最後に剥離することで、レンズ先端と成形型の干渉が無くなるように人手で剥離する手法が、経験的に好ましいとされている。これはフレネルレンズの成形型の山形状が中心から外側に傾斜しており、成形型の傾斜が緩やかな方向から、つまりレンズシート周縁から中心に剥離することによって、成形型とレンズの干渉を避けることが可能で損傷がないレンズシートを得ることができるためと考えられている。しかしながら、この方法で剥離する場合、成形型とレンズシートの離型性のバラつきにより剥離のコントロールが困難となり、レンズ中心から外側に剥離されレンズ損傷が発生する不良が生じ易く、更に生産性を低下させる問題がある。

そこで、フレネルレンズシート剥離工程のレンズ損傷不良を防ぎなおかつ、高い生産性の得ることが可能なフレネルレンズシートの製造方法及び装置に係る提案が要求されている。

フレネルレンズシートの剥離方法及び剥離装置の改良に関して、特許文献２が公知であり、以下の方法が開示されている。成形型上に付着したレンズシートの相対向する二箇所を同時に又は順に成形型上に持ち上げ、この上昇と並行し又はこの上昇の終了後に他の相対向する二箇所を同時に又は順に成形型上に持ち上げ、しかる後レンズシ−トの全体を成形型上に持ち上げることを特徴とするレンズシ−トの剥離方法（請求項１）。レンズシ−トの中央部を成形型の方へと押さえた上で、レンズシ−トの相対向する二箇所を同時に又は順に成形型上に持ち上げ、この上昇と並行し又はこの上昇の終了後に他の相対向する二箇所を同時に又は順に成形型上に持ち上げることを特徴とするレンズシ−トの剥離方法が記載されている。

さらに、特許文献３には、レンズシートを成形型から剥離（持ち上げ）する上で好適な機構，および剥離手順に係る以下に示す製造方法が開示されている。平板状成形型に紫外線硬化型樹脂を塗布する工程と、前記平板状成形型よりも大きい透光性基板を積層して上記紫外線硬化型樹脂を均す工程と、前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射する工程と、成形されたフレネルレンズを前記成形型から剥離する剥離工程とからなるフレネルレンズの製造工程において、前記剥離工程が、透光性基板端部を複数箇所機械的にチャッキングし、さらにチャッキング部を機械的に上昇させることで、フレネルレンズ周辺部から中心部にかけて順次剥離することを特徴とするフレネルレンズの製造方法である。

特許文献２、特許文献３に示される装置において生産性を向上させることは可能である。しかしながら、成形パターン中心を越えて剥離が進行した場合、成形されたレンズと金型が干渉することでレンズ（もしくは金型）が損傷しレンズにムラのような欠陥が生じる問題は残されており、機械的な剥離動作においても離型性のバラつきなどによるコントロールが困難である問題は解決できない。

また、特許文献２には、成形型上に付着したレンズシートの中央部を成形型方向へと押さえる押圧手段を備えたことを特徴とするレンズシート剥離装置が開示されている。しかしながら、剥離性のばらつきにより一方向の剥離が極端に早く進行した場合、中央部の押し圧手段を押し上げられる、もしくは剥離が中心押し部を迂回して進行するため、中心部外周から中心部に向けて剥離されなくなる部分が生じるため、この方法においても安定してレンズの破損を防ぐことはできない。
特公平６−７９８３４号公報 特開２００２−１７２６２６号公報 特開２００３−１８１８５５号公報

本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであって、レンズシート製造工程において凹凸パターンを有する成形型に付着したレンズシートを剥離する工程でレンズシート（もしくは成形型）を損傷せずに、かつ安定した生産が可能なレンズシートの剥離方法及び剥離装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、平板状成形型に硬化性樹脂を塗布する工程と、前記平板状成形型上に透光性基材を積載する工程と、前記平板状成形型と前記透光性基材の積層体を加圧ロールによりしごき前記平板状成形型と前記透光性基材を密着させる工程と、前記硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記平板状成形型から前記硬化性樹脂と共に前記透光性基板を剥離する工程とからなるレンズシート製造工程であって、
前記剥離工程において、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から剥離状態も
しくは雰囲気を検出し、その検出された情報によって前記透光性基材上面を前記平板状成形型から剥がしとる剥離動作にフィードバックしながら剥離させることを特徴とするレンズシート剥離方法である。

請求項２に係る発明は、前記剥離工程において、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から検出される情報が、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型の温度、前記透光性基材上面のコントラスト、前記平板状成形型と前記透光性基材間の距離のいずれか、もしくは複数であることを特徴とする請求項１に記載のレンズシート剥離方法である。

請求項３に係る発明は、平板状成形型に硬化性樹脂を塗布する塗工手段と、前記平板状成形型上に透光性基材を積載する積載手段と、前記平板状成形型と前記透光性基材の積層体を加圧ロールによりしごき前記平板状成形型と前記透光性基材を密着させる加圧手段と、前記硬化性樹脂を硬化させる硬化手段と、前記平板状成形型から前記硬化性樹脂と共に前記透光性基板を剥離する剥離手段を有するレンズシート製造装置において、
前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から剥離状態もしくは雰囲気を検出する手段を有し、更に検出された情報によって、前記透光性基材上面を前記平板状成形型から剥がしとる剥離動作にフィードバックさせる手段を有することを特徴とするレンズシート剥離装置である。

請求項４に係る発明は、前記剥離装置において、
前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型の温度検出手段、前記透光性基材上面のコントラスト検出手段、前記平板状成形型と前記透光性基材間距離検出手段のいずれか、もしくは複数の手段を有することを特徴とする請求項３に記載のレンズシート剥離装置である。

請求項５に係る発明は、前記剥離装置において、
前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型の剥離状態もしくは雰囲気の検出手段が前記平板状成形型上を可動できる手段を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレンズシート剥離装置である。

請求項１に係る発明によれば、レンズシート周縁から持ち上げて剥離する際、剥離開始前、もしくは剥離進行過程において測定部から得られた情報により、剥離状態を整えながら剥離進行させることが可能である。よって中心部を越えて一方から剥離が進行する場合に起こる、レンズ成形部分もしくは成形型の損傷の無い剥離が安定して可能となる。ここでいう剥離進行とは成形型からレンズシートの剥離が進行することを示しており、剥離とは成形された硬化性樹脂と透光性基板が共に周縁から持ち上げられることで成形型と成形型に付着したレンズシートの間に距離が生じ、レンズシートが成形型から引き剥がされることを示す。

請求項２に係る発明によれば、剥離状態を左右する原因である温度のパラメータを管理でき、更にレンズシートと成形型の距離やレンズシートのコントラストを測定することで剥離進行状態の的確な把握が可能となり、状況に合った剥離動作をすることができ、レンズ損傷をさせずに剥離が可能となる。

請求項３に係る発明によれば、レンズシート周縁から持ち上げて剥離する際、剥離開始前、もしくは剥離進行過程において測定部から得られた情報により、検出された情報により剥離動作つまり保持手段の動作にフィードバックさせながら剥離させることで、パターン中心部を確実に最後に剥離することができ、レンズシート成形部が成形型に干渉して損
傷することを自動的に防止しながら剥がし取ることが可能となり、安定した生産ができる。

請求項４に係る発明によれば、剥離状態を左右する原因である温度のパラメータを管理でき、更にレンズシートと成形型の距離やレンズシートのコントラストを測定することで剥離進行状態の的確な把握が可能となり、状況に合った剥離動作を制御部から自動的に変更させることができる。

請求項５に係る発明によれば、剥離状態もしくは雰囲気を検出したい箇所すべてに設置する必要がなく、少数台でまかなえるため、省コストが実現できる。

以下、本発明の実施形態の一例としてフレネルレンズシートの製造工程における剥離方法及び剥離装置について図面を参照してを説明する。

フレネルレンズシートは図１に示す製法により製造される。図１に示すようにフレネルレンズシート１は成形型２に硬化性樹脂３を全面に塗布する塗布工程（Ａ）、その上面に透光性基板５を積載し、加圧ロール６で透光性基板５上から始点から終点まで加圧する基材供給加圧工程（Ｂ）、硬化性樹脂３に透光性基板５上から紫外線又は加熱処理４を施す樹脂硬化工程（Ｃ）と、硬化性樹脂３と透光性基板５を共に成形型２から剥がし取りフレネルレンズ１を得る剥離工程（Ｄ）を経て製造される。

本発明は主に剥離工程（Ｄ）に係る発明である。剥離工程（Ｄ）は紫外線又は加熱処理４により硬化した硬化性樹脂３を透光性基板５と共に剥がし取りフレネルレンズ１を得る工程である。成形型２のフレネルレンズ賦型面において形成溝が鋭角状の凹凸で形成されており、形状が方向性を持つために、剥がしとる方向によっては硬化性樹脂３がレンズ成形溝に干渉し、レンズ損傷を発生させることがある。

図２にその詳細を示す。フレネルレンズシート１を剥がす際周辺から中心部ａに進行させることでフレネルレンズを成形することが可能である（Ａ）。しかしながら、図２（Ｂ）に示すように中心部ａを超えて反対側に進行した場合硬化性樹脂３が成形型２のレンズ形成溝ｂの凹凸に干渉し、レンズ損傷ｃが発生する。これは成形型２の凹凸に方向性があることが原因となる。よって中心部ａから円状に成形パターンを持ったサーキュラーフレネルレンズの製造は図２（Ｃ）に示すように、フレネルレンズ１の周縁から中心部ａに向って剥離し、中心部ａを最後に剥離することが、レンズ損傷ｃを発生させない方法となる。レンズ損傷ｃが発生するとフレネルレンズ１の透光性が変化するため、レンズ損傷ｃの部分はムラのように白濁し、レンズの性能の低下を招くことになる。これは成形型２においても同様のレンズ損傷がみられる場合がある。

人手による剥離においては熟練すれば、この問題を防ぐことが可能になるが、機械的に剥離する場合は成形型２のもつ剥離性の違い、剥離方の違いにより中心を最後まで剥離しないことが困難であり、安定した剥離成形が求められている。ここで言う成形型２の持つ剥離性の違いとは、例えばフレネルレンズシート１の１辺の周縁を同一箇所まで持ち上げた際にフレネルレンズ１が剥離されている距離が成形型や周囲の雰囲気により異なることを示しており、これがばらつく原因は成形型の特性や温度変化などと考えられている。

本発明により成形型２の持つ剥離性のばらつきや剥離方法の違いによらず、確実に周辺から中心部ａに向って剥離し、中心部ａを最後に剥離することを可能にし、なおかつ安定したレンズ成形が可能となる。

次に、本発明を使用した製造方法・装置の一例を説明する。

フレネルレンズシート１の剥離は手作業・装置によらず基本的にレンズ端面を成形型から引き離すことで進行する。つまり、剥離は成形型２とフレネルレンズシート１の距離に依存して進行する。

一般にフレネルレンズシート１の剥離動作はフレネルレンズシート１の周縁から成形型２上に持ち上げる動作を複数回繰り返し、フレネルレンズシート１の持ち上げる高さを増加させることで硬化性樹脂３と透光性基板５とを共に成形型２から完全に剥がしとる。

なお、このフレネルレンズシート１の剥離工程は剥離装置によっても行うことができる。剥離装置では手に代わるものとして吸盤を設けフレネルレンズシート１の周縁を吸着する、あるいはクランプ爪を設け、レンズの周縁を挟み、上記動作を繰り返すように構成することで剥離が機械的に可能となる。

図３（Ａ）に示すようにフレネルレンズシート１を保持する保持部ｄ１、ｄ２とフレネルレンズシート１上面からフレネルレンズシート１の温度を測定できる温度測定部ｅ１とフレネルレンズシート１と成形型２の距離、つまりフレネルレンズシート１の高さを測定できる高さ測定部ｅ２、ｅ３から構成される測定部ｅと、高さ測定部ｅ２、ｅ３を移動可能とする可動部ｈ、測定部ｅの情報をデータの流れｇに沿って得て保持部ｄ１、ｄ２を制御できる制御部ｆを具備する装置を作成する。通常フレネルレンズシート１の周縁から剥離が進行し図３（Ｂ）のように一方の剥離進行が早い場合、通常そのまま剥離が中心部ａを超えて進行し、図２（Ｂ）のようにレンズ損傷ｃを発生させる。しかしながら、本発明は、まず剥離性に影響する温度を温度測定部ｅ１で測定し、定めた温度になったことを制御部ｆにて確認してから剥離を開始する。これは硬化性樹脂３を硬化させるために前工程から持ち込まれる温度のばらつきがあり、それが剥離性のばらつきの原因になるため、剥離ごとに測定の後、定めた温度になったところで剥離を開始させることで温度要因のばらつきを抑えることが可能となるためである。ここでいう剥離を開始するとは保持部ｄ１、ｄ２を持ち上げてフレネルレンズシート１と成形型２を引き剥がし始めることである。

更に、剥離を開始後、成形型２の剥離性の違いにより、図３（Ｂ）のように一方の剥離の進行が早くなった場合、剥離の進行はフレネルレンズシート１と成形型２の距離つまり高さ測定部ｅ２、ｅ３の測定値ｉ１、ｉ２となって検出される。説明の都合上、高さ測定部ｅ２，ｅ３をパターン中心部ａから均等な位置に配置することとする。すると図３（Ｂ）の場合、高さ測定部ｅ２の高さ測定値ｉ１より測定部ｅ３の測定値ｉ２の方が大きくなっている。つまり、高さ測定部ｅ２と高さ測定部ｅ３はパターン中心部ａから均等な位置に配置されていることから、測定値ｉ１、ｉ２の差はパターン中心部ａに対して剥離進行がばらついていることを示していることになる。よって、測定値ｉ１、ｉ２を等しくなるように剥離進行のバランスを整える必要がある。そこで測定値ｉ１、ｉ２を制御部ｆが読み取り、測定値ｉ１と測定値ｉ２が等しくなるように保持部ｄ１、ｄ２を制御する。但し、一度剥離した部分を戻すと成形型２と形成されたフレネルレンズシート１が接触するため、レンズ損傷を招くことがある。よって、この場合、制御部ｆは保持部ｄ２の動作を停止し、保持部ｄ１を測定値ｉ１が測定値ｉ２と等しくなるまで上昇させる。
これにより図３（Ｃ）のように、パターン中心部ａに対して均等な剥離進行状態となる。

剥離が進むにつれて高さ測定部の位置は、極力パターン中心部ａに近い方がより剥離進行状態を確実に把握できるため、可動部ｈは図３（Ｄ）のように測定部ｅ２、ｅ３を移動させる。説明の都合上、測定部ｅ２、ｅ３はパターン中心部ａに対して均等な位置に配置する。続いて剥離を進行させると、成形型２の剥離性の違いにより、図３（Ｅ）のように剥離進行にばらつきが側定値ｉ３、ｉ４の差異となって制御部ｆに検出される。図３（Ｅ
）の場合、測定値ｉ３は測定値ｉ４より大きくなっているため、制御部ｆは保持部ｄ１の動作を停止し、保持部ｄ２を測定値ｉ４が測定値ｉ３と等しくなるまで上昇させる。
これにより図３（Ｆ）のように、パターン中心部ａに対して均等な剥離進行状態となる。このように複数回前記のようなフィードバック制御を繰り返しながら、パターン中心部ａまで剥離を進めた段階で剥離完了となる。

よって本発明により、フレネルレンズシート１の周縁からパターン中心部ａに対して均等に剥離を進行させ、確実にパターン中心部ａを最後に剥離することが可能となり、レンズ損傷ｃを発生させることなく、フレネルレンズ１を成形型２から得ることができる。

上記では、保持部ｄ１、ｄ２を制御部ｆにより複数回制御を例示したが、初期段階で図３（Ｅ）のような位置に測定部ｅ２、ｅ３を配置し一回のみの制御でも可能である。

更に、上記では、剥離進行の検出手段をフレネルレンズシート１の高さにより行っていたが、本発明においては剥離時のフレネルレンズシート１のコントラストを利用しても安定した剥離が可能である。図４（Ａ）は剥離進行中のフレネルレンズシート１の上面図と側面図の模式図である。フレネルレンズシート１を成形型２から分離した際、フレネルレンズシート１と成形型２が密着した部分（未剥離部分ｌ）とフレネルレンズシート１が剥離された部分の境界にコントラストに差が発生する。このコントラストの差異、つまりコントラスト境界線ｋが剥離進行の状態を表すことになる。

よって、図４（Ａ）の側面図のようにコントラスト測定部ｅ４（たとえばカメラなど）を具備した装置を採用し、例えばパターン中心部ａから均等な位置に中心部から均等なエリアＪを設定した上で、コントラスト境界線ｋが中心部から均等なエリアｊに到達するまで、制御部ｆにより保持部ｄをフィードバック制御することで、図４（Ｂ）のように中心部ａに対して均等な剥離進行が可能となり、上記と同様の効果を得ることが可能となる。

本発明に係るシートの剥離方法を使用するレンズシートの製造方法を工程順に示す説明図であり、（Ａ）は塗布工程の模式図、（Ｂ）は基材供給加圧工程の模式図、（Ｃ）は樹脂硬化工程の模式図、（Ｄ）は剥離工程の模式図を示す。 （Ａ）はシートが適正に成形型から剥離されている状態の模式図である。（Ｂ）はシートが成形型から剥離する際に損傷する状態を示す模式図である。（Ｃ）は円形上パターン成形型における周縁から中心部に向って剥離進行を示す説明図である。 本発明に係るシート剥離方法・装置の実施の形態を示す模式図である。 剥離進行中におけるレンズシート剥離状態の上面及び側面の模式図である。

符号の説明

１…レンズシート（フレネルレンズシート）
２…成形型
３…硬化性樹脂
４…紫外線又は加熱処理
５…透光性基材
ａ…成形型中心部
ｂ…レンズ成形溝
ｃ…レンズ損傷
ｄ，ｄ１，ｄ２…保持手段
ｅ，ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４…測定部
ｆ…制御部
ｇ…データの流れ
ｈ…可動部
ｉ１，ｉ２…測定値
ｊ…中心部から均等なエリア
ｋ…コントラストの境界
ｌ…未剥離部分

Claims (5)

1. 平板状成形型に硬化性樹脂を塗布する工程と、前記平板状成形型上に透光性基材を積載する工程と、前記平板状成形型と前記透光性基材の積層体を加圧ロールによりしごき前記平板状成形型と前記透光性基材を密着させる工程と、前記硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記平板状成形型から前記硬化性樹脂と共に前記透光性基板を剥離する工程とからなるレンズシート製造工程であって、
   前記剥離工程において、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から剥離状態もしくは雰囲気を検出し、その検出された情報によって前記透光性基材上面を前記平板状成形型から剥がしとる剥離動作にフィードバックしながら剥離させることを特徴とするレンズシート剥離方法。
2. 前記剥離工程において、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から検出される情報が、前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型の温度、前記透光性基材上面のコントラスト、前記平板状成形型と前記透光性基材間の距離のいずれか、もしくは複数であることを特徴とする請求項１に記載のレンズシート剥離方法。
3. 平板状成形型に硬化性樹脂を塗布する塗工手段と、前記平板状成形型上に透光性基材を積載する積載手段と、前記平板状成形型と前記透光性基材の積層体を加圧ロールによりしごき前記平板状成形型と前記透光性基材を密着させる加圧手段と、前記硬化性樹脂を硬化させる硬化手段と、前記平板状成形型から前記硬化性樹脂と共に前記透光性基板を剥離する剥離手段を有するレンズシート製造装置において、
   前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型から剥離状態もしくは雰囲気を検出する手段を有し、更に検出された情報によって、前記透光性基材上面を前記平板状成形型から剥がしとる剥離動作にフィードバックさせる手段を有することを特徴とするレンズシート剥離装置。
4. 前記剥離装置において、
   前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型の温度検出手段、前記透光性基材上面のコントラスト検出手段、前記平板状成形型と前記透光性基材間距離検出手段のいずれか、もしくは複数の手段を有することを特徴とする請求項３に記載のレンズシート剥離装置。
5. 前記剥離装置において、
   前記透光性基材上面もしくは前記平板状成形型の剥離状態もしくは雰囲気の検出手段が前記平板状成形型上を可動できる手段を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレンズシート剥離装置。

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