JP2008207505A - 小型導光板の射出圧縮成形方法および小型導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型導光板を射出圧縮成形により成形する際に、小型導光板の成形サイクル時間を短縮しつつ、光学性能に優れた小型導光板の射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 対角寸法１インチないし６インチ、最も厚い部分の板厚０．２ｍｍないし１．０ｍｍ以下の小型導光板Ｐを射出圧縮成形する際に、固定金型１３のキャビティ形成面６２および可動金型１２のキャビティ形成面２７に加え、固定金型１３のスプルブッシュ５６または可動金型１２のゲート部形成面３９の少なくとも一方をそれぞれ別の冷却媒体流路６１，２８，６３，４６によって冷却し、成形金型１１内のキャビティ１４で１成形サイクル時間２．５秒ないし６秒で、小型導光板Ｐを成形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型導光板の射出圧縮成形方法に関するものであり、特には携帯電話等に用いられる導光板の射出圧縮成形方法に関するものである。

液晶、プラズマ、有機ＥＬ等の表示装置に用いられる導光板は、一般に射出成形やその一分野である射出圧縮成形によって行われる。導光板を射出圧縮成形により成形する際、生産効率を高めようとすると成形サイクル時間を短縮することが望まれる。
導光板の成形サイクルはその大きさと板厚によって左右される。特許文献１の１８インチサイズ、肉厚１２ｍｍの導光板では、１６０秒以上のサイクル時間を必要としている。また一方携帯電話等に使用される小型導光板の成形では１０数秒の成形サイクル時間を要するものが一般的である。小型導光板の成形サイクル時間に言及した公知文献はあまりなく一部記載したものとしては特許文献２のものが公知である。特許文献２は、１〜８インチの導光板を成形することが記載され、「保圧はピーク圧力の２／３〜１／３程度の圧力で０．３〜１．５ｓｅｃ程かけた後、さらに低い圧力で数秒かけるのが好ましい。」と記載されている。通常保圧時間以外にそれ以上に冷却時間が必要であり、射出時間、型開閉時間、取出時間等も含めた成形サイクル時間は、やはり１０数秒であると推測できる。

特開２００５−３４９６４６号公報（００２７、表１） 特開２００４−１６１９７５号公報（０１３０〜０１３３）

本発明では上記の問題を鑑みて、小型導光板を射出圧縮成形により成形する際に、小型導光板の成形サイクル時間を短縮することを可能とした射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。また小型導光板の成形サイクル時間を短縮しつつ、光学性能に優れた導光板を成形することを可能とした小型導光板の射出圧縮成形方法を提供することを目的とする。更には小型導光板の成形サイクル時間を短縮しつつ、金型からの離型性に優れた小型導光板の射出圧縮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に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法は、対角寸法１インチないし６インチ、最も厚い部分の板厚０．２ｍｍないし１．０ｍｍ以下の小型導光板の射出圧縮成形方法であって、固定金型のキャビティ形成面および可動金型のキャビティ形成面に加え、スプルブッシュまたはゲート部形成面の少なくとも一方をそれぞれ別の冷却媒体流路によって冷却し、成形金型内のキャビティで１成形サイクル時間２．５秒ないし６秒で、小型導光板を成形することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法は、請求項１において、固定金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路および可動金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路へ流される冷却媒体の温度に対して、前記スプルブッシュまたはゲート部形成面を冷却する冷却媒体流路へ流される冷却媒体の温度は、マイナス２０℃ないしプラス２０℃の温度差であることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法は、請求項１または請求項２において、小型導光板の射出圧縮成形方法に使用される樹脂はポリカーボネートであり、射出装置の前部ゾーンが３００ないし３５０℃に温度設定されて溶融され、固定金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路および可動金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路へ流される冷却媒体は、８０ないし１１０℃であることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、離型前または離型時に固定金型および可動金型から成形された導光板に対して圧搾エアが及ぼされることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、射出装置に連通される一のスプルに対して一のキャビティが対応する一個取金型内で、小型導光板を成形することを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の小型導光板は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項の小型導光板の射出圧縮成形方法によって成形されたものであることを特徴とする。

本発明の小型導光板の射出圧縮成形方法は、固定金型のキャビティ形成面と可動金型のキャビティ形成面に加え、固定金型のスプルブッシュまたは可動金型のゲート部形成面の少なくとも一方をそれぞれ別の冷却媒体流路によって冷却し、成形金型内のキャビティで１成形サイクル時間２．５秒ないし６秒で、前記小型導光板を成形するので、成形サイクル時間の短縮化に大幅に寄与することができる。

本発明の小型導光板の射出圧縮成形方法について、図１ないし図５を参照して説明する。図１は、本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の断面図であって型締力が及ぼされていない時の状態を示す図である。図２は、本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の断面図であって型締力が及ぼされた状態を示す図である。図３は、本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の可動金型の正面図である。図４は、本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の固定金型の正面図である。図５は、本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法によって成形された小型導光板の斜視図である。

本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形金型１１は、同時に１枚の対角寸法２インチ、板厚０．６ｍｍの携帯電話用サイドライト型導光板の成形を行う射出圧縮成形金型１１である。射出圧縮成形は、成形開始時から成形終了時までの間に可動金型１２と固定金型１３の間隔が可変となるものである。従って、型閉位置において溶融樹脂を射出後に可動金型をそのまま前進させ圧縮する射出プレスと呼ばれるタイプも射出圧縮成形に含まれるものとする。これら射出圧縮成形では、成形完了時に比較して、射出開始前または射出開始後にキャビティが僅かに開いた状態であるので高速射出能力を有する射出装置が必要なく、溶融樹脂を比較的低速・低圧で射出することができる。また溶融樹脂を比較的低速・低圧で射出することができることから、特にゲート付近に内部応力が発生することがないという利点がある。また射出開始後に可動金型を型締方向に移動させて溶融樹脂に圧縮を加えることから、キャビティのゲート部から遠い位置において溶融樹脂の流れを早くしたり、微細な転写を良好に行うことができるという利点がある。またキャビティ内の溶融樹脂を型締力によって圧縮することから保圧時間を短縮することができ、射出装置は保圧後に計量工程へ早期に移行でき成形サイクル時間の短縮に寄与する。このような射出圧縮成形は、特に平面部の面積と比較して板厚が薄い小型導光板（以下単に導光板と略す）の成形を行う際に特に有利である。

図１、図２は、本発明の射出圧縮成形金型１１の断面図であって、図３、図４におけるＡ−Ａ線の断面図である。前記図１ないし図４に示されるように、射出圧縮成形金型１１は、第１の金型である可動金型１２と第２の金型である固定金型１３とからなり、型合わせされた両金型１２，１３の間には容積および板厚が可変のキャビティ１４が形成されるようになっている。図示しない射出圧縮成形機の可動盤に取付けられる可動金型１２には、金型本体部１５とコア部１６と可動枠部１７が設けられている。金型本体部１５の可動盤側には、断熱板１８が取付けられ、内部にはエジェクタプレート１９を介して突き出しピン２０を前後進作動させるエジェクタ用エアシリンダ２１が配設されている。本実施形態では突き出しピン２０の先端は断面Ｚ字状に食い込み部２０ａが設けてあり、ゲート部Ｐ１、スプル部Ｐ２を含む導光板Ｐが突き出しピン２０に保持されやすくなっている。なおエジェクタ用エアシリンダ２１は油圧シリンダやサーボモータにより作動するものでもよい。

金型本体部１５の固定金型側の面における上下４箇所には、凹部２２が形成され、該凹部２２内にはバネ２３が前記固定金型側に向けて取付けられている。そして前記バネ２３の前記固定金型側は、可動枠部１７を構成するバックプレート２４に当接されている。また金型本体部１５の前記固定金型側の面における前記凹部２２の内側にはガイド穴２５が上下４箇所に形成されている。そしてバックプレート２４から金型本体部１５に向けて設けられたガイドバー２６が前記ガイド穴２５に挿入されている。従って金型本体部１５と平行に設けられるバックプレート２４を含む可動枠部１７は、前記ガイドバー２６とガイド穴２５にガイドされてバネ２３により両者の間隔が変更されるようになっている。

金型本体部１５の固定金型側の面における略中央には、コア部１６が固着されている。本実施形態においてコア部１６は、導光板Ｐの本体部Ｐ４の形状と同じ略四角形（一部に角が取れた部分や凸部あり）をしている。そしてコア部１６の固定金型１３と対向する面は、出光面Ｐ１０を形成する面であって、鏡面からなるキャビティ形成面２７となっている。またコア部１６の内部には、前記キャビティ形成面２７と平行に複数本の冷却媒体流路２８が形成されている。なお、図１、図２においてコア部１６は一体のブロックから形成されているように記載されているが、キャビティ形成面を形成する部分と他の部分が別体のブロックからなるものでもよい。またキャビティ形成面２７は鏡面の例を示したが、グルーブや粗面加工等がなされたものでもよい。

バックプレート２４における固定金型側の面には、前記コア部１６の周囲を囲むように枠体部２９が配設されている。従って換言すれば可動枠部１７であるバックプレート２４および枠体部２９とによって形成された空洞部の中にコア部１６が配設されている。そして可動枠部１７全体が前記バネ２３により金型本体部１５およびコア部１６に対して型開閉方向に移動可能となっている。図１は、型締力が及ぼされておらずバネ２３が伸長した可動金型１２の状態であり、図２は、型締力が及ぼされて前記バネ２３が収縮した可動金型１２の状態を示す図である。

図１ないし図３に示されるように、枠体部２９は、４つの枠体部３０，３１，３２，３３からなっている。そのうち第１枠体部３０、第２枠体部３１は、型開閉方向と直交する方向に移動可能な枠体であり、第３枠体部３２、第４枠体部３３は、移動不可能であってバックプレート２４に固定された枠体である。図３においてコア部１６よりも上方に位置する第１枠体部３０の移動機構について説明すると、バックプレート２４の上面にはエアシリンダ取付部３４が固定金型側に向けて突出固定され、該エアシリンダ取付部３４の上面に２個のエアシリンダ３５のシリンダ部が固定されている。そしてエアシリンダ取付部３４に設けられた各孔を貫通して各エアシリンダ３５のロッド部がそれぞれ下方に向けて配設され、各ロッド部は、第１枠体部３０の上面にそれぞれ取付けられている。従って第１枠体部３０は、エアシリンダ３５の作動により型開閉方向と直交する方向に移動可能であり、キャビティ形成位置から後退移動可能となっている。なお前記移動機構のエアシリンダ３５，３５は油圧シリンダやサーボモータにより作動するものでもよい。

図３においてコア部１６よりも右側に位置する第２枠体部３１の移動機構について説明すると、バックプレート２４の固定金型側の一方には、バネ取付部３６が固定金型側に向けて突出固定されている。そして前記バネ取付部３６の内側には凹部３７，３７が形成され、該凹部３７，３７にバネ３８，３８が第２枠体部３１に向けて取付けられている。そして第２枠体部３１は図示しないガイド溝にガイドされるとともにバックプレート２４や第４枠体部３３の一部が前進側のストッパとなって図３において左右方向に僅かに移動可能となっている。なお第２枠体部３１とコア部１６の間に転動ボールを設けて、前記ボールを介して第２枠体部３１とコア部１６を当接させるようにしてもよい。そして第２枠体部３１は、バネ３８，３８によって付勢されることにより常にキャビティ形成位置に位置している。第２枠体部３１をバネにより移動可能とした理由は、溶融樹脂による金型（特にコア部１６）の熱膨張に対応して可動部にカジリが生じなくするためである。

また図３においてコア部１６よりも左側に位置する第３枠体部３２は、第２枠体部３１と左右対象の位置に固定的に配設されている。更に図３においてコア部１６よりも下方に位置する第４枠体部３３には、キャビティ形成面２７の中央下側に連続する位置にゲート部形成面３９が形成されている。そして前記ゲート部形成面３９の中央部には貫通孔４０が形成され、該貫通孔４０にはエジェクタの突き出しピン２０が前後進移動自在に配設されている。なお突き出しピンはコア部に配設するようにしてもよい。そして第４枠体部３３の突き出しピン２０の周囲であってゲート部形成面３９の近傍位置に、冷却媒体流路４６が形成されている。前記冷却媒体流路４６は、図５に示される成形される導光板Ｐのゲート部Ｐ１およびスプル部Ｐ２の可動金型側を主に冷却固化させるためのものであるが、冷却媒体流路４６は本発明に必須ではない。また本実施形態では、枠体部２９は４分割されているが、少なくとも第１枠体部３０が移動可能であればよく、その他何分割されるものでよい。また図１において第４枠体３３の下方には、可動枠部１７のバックプレート２４から固定金型１３に向けて２本のガイドバー４１が突出形成されている。

図３に示されるように、前記第１枠体部３０、第２枠体部３１、第３枠体部３２、および第４枠体部３３の固定金型１３と対向する面のうち、キャビティ１４に隣接する対向面３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａは、型当接されキャビティが形成された際に、バリが形成されず、なおかつエアが流通する僅かな間隔が形成されるよう他の部分より平面度が高精度に加工されている。また前記対向面３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａの外側にはエア通路３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂがそれぞれキャビティ１４および後述する別体のブロック４３を取り巻くように形成されている。そしてその外側の部分は固定金型１３との当接面となっている。また前記第１枠体部３０、第２枠体部３１、第３枠体部３２、および第４枠体部３３のコア部１６に隣接し型開閉方向に沿った内側面は、図５に示される導光板Ｐの側面Ｐ９を形成するキャビティ形成面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとなっている。なおキャビティ形成面３３ｃについては導光板Ｐのゲート部Ｐ１を形成する面３３ｅを含む。そして前記キャビティ形成面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃの固定盤側に連接される内側面はコア部１６の外側面とカジリが生じない僅かな間隔を隔てて対向している。

また第１枠体部３０のキャビティ形成面３０ｃにおいて、導光板Ｐの入光面Ｐ３を形成する入光面形成面４２は、別体のブロック４３に設けられており、該ブロック４３は、ボルトにより第１枠体部３０の他の部分に着脱自在に固着されている。なお本実施形態において金型のキャビティ形成面２７、各枠体部３０，３１，３２，３３、ブロック４３および固定金型１３のキャビティ形成面を構成する部材等の主要部は、ロックウエル硬度５２ないし６５ＨＲＣの硬質ステンレス鋼（マルテンサイト系ステンレス鋼４２０Ｊ２、エルマックス等）により形成されており、特に焼入れされたエルマックスは、ロックウエル硬度が５８ないし６２であり耐磨耗性に優れ好適である。またキャビティ形成面を構成する部材をＤＬＣ、ＴＩＮ、クロムメッキ等によりコーティングしてもよい。そして前記硬質ステンレス鋼の熱伝導率は２０ないし２４Ｗ／（ｍ．ｋ）程度である。

本実施形態の導光板Ｐは本体部Ｐ４から僅かに突出した入光部Ｐ５が２箇所に形成されており、入光部Ｐ５の端面が板厚方向にグルーブ（縦溝）Ｐ３ａが形成された入光面Ｐ３となっている。本実施形態では、入光面Ｐ３のグルーブＰ３ａの山の頂点と谷の部分の差（深さ）は８０μｍとなっている。従って入光面Ｐ３を形成するブロック４３も２箇所にキャビティ１４の圧縮方向（型開閉方向）と平行方向のグルーブが形成された入光面形成面４２，４２を有している。そしてブロック４３の入光面形成面４２においてグルーブが形成される部分の圧縮方向の長さは、導光板Ｐの入光面Ｐ３の板厚Ｐ６と同じである。前記を換言すれば、射出圧縮完了時にコア部１６のキャビティ形成面２７からキャビティ側に露出している部分のみにグルーブが形成される。そして射出圧縮完了時にコア部１６の側面とブロック４３の側面が対向する部分は両者ともに平面からなっている。その理由はコア部１６の側面にもグルーブを形成してブロック４３のグルーブと噛み合せることは両者に高い加工精度が要求され、またブロック４３の側面全面をグルーブとし、コア部１６の側面全面を平面とした場合は、前記グルーブと前記平面とによって形成される間隙にバリが発生するからである。

なお本実施形態では入光面形成面４２はグルーブからなるが、ドットや多数の三角錐や四角錐を形成した面、ショットブラストによって加工された粗面、曲面など、平面以外の非平面からなるものであればよい。そして入光面形成面４２を非平面にすることにより図５に示される導光板Ｐの本体部Ｐ４の幅Ｐ７方向に光を拡散することを意図している。なお図３において入光面形成面４２，４２の間の部分は、第１枠体部３０の他の部分であり、ブロック４３を位置決めする役割を有しているが必須のものではない。

図３に示されるように可動金型１２には、射出前にキャビティ１４内のエアを吸引するとともに、圧抜時を含む離型時にキャビティ１４内に圧搾エアを噴出するためのエア通路４４，４５が形成されている。そしてエア通路４４，４５は、図示しない各バルブを介してバキューム装置と圧搾エア供給装置に接続されている。エア通路４４は、第１枠体部３０の穴４４ａから対向面に形成されたエア通路３０ｂに接続されている。そしてエア通路３０ｂは、同じく対向面に形成されたエア通路３１ｂ，３２ｂ，３３ｂに接続されている。よってエア通路３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂの圧搾エアは、隣接する対向面３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，４３ａと後述する固定金型１３の対向面５３ａ，対向面５５ａとによって形成される間隙（パーティング面）を通ってキャビティ１４内に噴出可能であり、また前記間隙からエアを吸引可能となっている。また圧搾エアの一部は、第１枠体部３０とブロック４３とによって形成される間隙から噴出される。第３枠体部３２に形成されるエア通路４５は、コア部１６と各枠体部３０，３１，３２，３３との間に形成されるエア通路３０ｄ，３１ｄ，３２ｄ，３３ｄに接続されている。よってエア通路３０ｄ，３１ｄ，３２ｄ，３３ｄの圧搾エアは、コア部１６の外側面と各枠体部３０，３１，３２，３３の内側面およびブロック４３の入光面形成面４２とによって形成される間隙を通ってキャビティ１４内に噴出可能であり、また前記間隙からエアを吸引可能となっている。従って圧搾エアは、入光面形成面４２に隣接する間隙からキャビティ１４に向けて噴出可能となっている。

本実施形態において第１枠体部３０をキャビティ形成位置（第２枠体部３１と当接してキャビティ１４の周囲に連続した枠体を形成する位置）から外側へ後退移動可能としたのは次のような理由である。すなわち、コア部１６のキャビティ形成面２７と枠体部２９から形成される可動金型側のキャビティ形成面は凹状となっており、射出圧縮成形完了後に成形品である導光板Ｐを可動金型１２から離型させることが困難であるからである。そして特にそのまま導光板Ｐの入光面Ｐ３を入光面形成面４２に接触させない状態で取出すことが困難であり、入光面Ｐ３のグルーブＰ３ａが損傷を受けるとともに、金型の入光面形成面４２も摩耗をしてしまうという問題がある。

更に本実施形態において入光面形成面４２を有するブロック４３のみを第1枠体部３０から着脱自在としたのは次のような理由である。一般に導光板Ｐのグルーブや粗面はスタンパを金型に取付けることにより転写成形されることが多いが、入光面Ｐ３は面積が狭くスタンパが取付けられるようなスペースはない。そして入光面Ｐ３は上記離型時や経年使用により摩耗しやすいが、その際に枠体部全体ではなく一部のブロック４３のみを交換することによってコストダウンに繋がることができる。また導光板Ｐの場合、入光面Ｐ３により輝度分布が異なるが、種々の入光面Ｐ３を有するブロックを交換してテストし、輝度分布等が最も優れたものを採用することができることからコストダウンに繋げることができる。

なお本実施形態の可動金型１２のキャビティ形成面を構成する部分において、エアシリンダにより移動可能な部分は、第１枠体部３０のみであるが、複数の枠体部が駆動手段、またはアンギュラピンとバネの組合せにより外側へ移動可能なものでもよい。また第１枠体部３０等の設けられるブロック４３についても導光板の入光面の形状に応じて、形状および個数が決定され、複数のブロックを設けることも考えられる。そして移動可能な第１枠体部および着脱可能なブロックが設けられる位置も上部に限らず側部等でもよい。また枠体部の移動方向は、キャビティ形成位置から外側へ後退移動可能なものであればよく、型開閉方向と直交する方向のみならず、斜め外側等に後退移動するものであってもよい。また本実施形態は、いわゆる平当金型と呼ばれる枠体部２９がコア部１６に対して型開閉方向に相対移動する金型を採用しているが、インロー金型と呼ばれるキャビ側金型（凹部を有する金型）にコア側金型（凸部を有する金型）が嵌合される金型を採用してもよい。そしてその場合は、キャビ側金型の一部に外側へ移動可能な入光面形成面が形成される。

次に固定金型１３について説明すると、図１、図２、および図４に示されるように、固定金型１３は、金型本体部５１、冷却媒体流路形成ブロック５２、第１当接ブロック５３、キャビティ形成ブロック５４、第２当接ブロック５５、スプルブッシュ５６等から形成されている。金型本体部５１の固定盤側には、断熱板５７が取付けられるとともに、中央部には、図示しない射出装置のノズルが挿入される穴５８が形成され、その周囲にはロケートリング５９が取付けられている。金型本体部５１の可動金型側には冷却媒体流路形成ブロック５２と、スプルブッシュ５６のインサートブロックである第２当接ブロック５５が取付けられている。更に金型本体部５１には可動金型１２のガイドバー４１が挿入されるガイド穴６０が設けられている。

冷却媒体流路形成ブロック５２は、内部に複数の冷却媒体流路６１がキャビティ１４と平行に形成されている。また冷却媒体流路形成ブロック５２の可動金型側には、可動金型１２の第１枠体部３０等と対向する対向面５３ａを有する第１当接ブロック５３が固定されている。また同じく冷却媒体流路形成ブロック５２の可動金型側であって前記第１当接ブロック５３の内側には、キャビティ形成ブロック５４がボルトにより着脱自在に固定されている。キャビティ形成ブロック５４の可動金型１２と対向する面は、導光板Ｐの反射面（背面）Ｐ８を形成するキャビティ形成面６２となっており、本実施形態では、キャビティ形成面６２に直接微細な凹凸の加工がされている。具体的にはショットブラストにより固定金型１３のブロック４３に近い側（上側）ほど凹凸が多くなるよう加工がされており、反射面Ｐ８において入光面Ｐ３に近い側ほど微細な凹凸が高密度に形成されるようになっている。しかしキャビティ形成面６２については、グルーブを形成するようにしてもよく、鏡面が形成されたものであってもよい。キャビティ形成面６２を着脱自在なブロックとした理由は、入光面形成面４２のブロック４３と同様であって、キャビティ形成ブロック５４のみを交換することによりキャビティ形成面６２の摩耗や各種導光板Ｐの反射面の形状のテストに対応するためである。なお固定金型１３のキャビティ形成面６２、可動金型１２のキャビティ形成面２７の少なくとも一方にスタンパを取付けるようにしてもよい。またキャビティ形成面２７，６２のいずれにより出光面を形成し、反射面を形成するようにしてもよい。

また第２当接ブロック５５の対向面５５ａは、第１当接ブロック５３の対向面５３ａとともに、可動金型１２の第１枠体部３０、第２枠体部３１、第３枠体部３２、および第４枠体部３３と対向している。そして第２当接ブロック５５の内部には円筒形状のスプルブッシュ５６が配設されている。スプルブッシュ５６は、固定盤側については前記金型本体部５１の穴５８に臨み、可動金型側については突き出しピン２０と対向している。また前記スプルブッシュ５６とその外周側の第２当接ブロック５５との間には、スプルブッシュ５６の周囲を取り巻くように、スプル部Ｐ２を冷却する冷却媒体流路６３が形成され、その両側はＯリングによりシールされている。またスプルブッシュ５６の内周面は、ショットブラストにより粗面加工されており、スプル部Ｐ２の離型が容易なようになっている。なお固定金型１３のゲート部形成面についても別の冷却媒体流路により冷却するようにしてもよい。

またキャビティ形成ブロック５４には、射出前にキャビティ１４内のエアを吸引するとともに、圧抜時を含む離型時に圧搾エアを及ぼすエア通路６４が形成されている。そしてエア通路６４は図示しない各バルブを介して真空吸引装置と圧搾エア供給装置に接続されている。エア通路６４は、キャビティ形成ブロック５４と第１当接ブロック５３との間に形成されたエア通路６４ａ、キャビティ形成ブロック５４と第２当接ブロック５５との間に形成されたエア通路６４ｂに接続されている。そして前記エア通路６４ａ，６４ｂを介してキャビティ形成ブロック５４と第１当接ブロック５３および第２当接ブロック５５との間隙からキャビティ１４に圧搾エアを噴出し、また射出前にキャビティ１４内のエアを吸引する。なおキャビティ形成ブロック５４の外縁を導光板Ｐの外形よりも小さくすることにより、転写面であるキャビティ形成面６２により多くの圧搾エアを噴出することができる。

次に本実施形態の射出圧縮成形金型１１による射出圧縮成形方法について説明する。なお前記したように本発明は一般的な射出成形方法によっても実現可能ではあるが、その一分野である射出圧縮成形方法を最適の実施形態としている。そして本実施形態では対角寸法２インチ（幅約３．１ｍｍ、長さ４．２ｍｍ）板厚０．６ｍｍで取付用突起部を両側に有する導光板を４秒の成形サイクル時間で成形している。その内訳は、型開閉時間（取出時間、中間時間含む）１．３５秒、射出時間０．０５秒、保圧時間０．４秒、冷却時間２．２秒（実質的に冷却は射出開始から始まっている）である。このため本実施形態では、可動金型１２のコア部１６の冷却媒体流路２８、突き出しピン２０およびゲート部形成面３９近傍の冷却媒体流路４６、固定金型１３の冷却媒体流路形成ブロック５２の冷却媒体流路６１、スプルブッシュ５６近傍の冷却媒体流路６３へ、温調器によりそれぞれ１００℃に温度制御された冷却媒体（冷却水）を流している。なおこの冷却水の温度については、それぞれ８０ないし１１０℃が望ましく、成形される樹脂であるポリカーボネートのガラス転移温度Ｔｇより４０ないし７０℃低いことが望ましい。従来の一般的な導光板成形金型ではゲート部Ｐ１近傍やスプル部Ｐ２近傍の冷却は行っていなかった。しかし本実施形態においては、ゲート部Ｐ１やスプル部Ｐ２についても、キャビティ形成面２７，６２と略同温度で冷却している。なお本発明では、キャビティ形成面２７，６２に対して、ゲート部Ｐ１およびスプル部Ｐ２をマイナス２０℃ないしプラス２０℃の温度差とすることにより射出時の溶融樹脂の流動性の確保と、導光板Ｐのゲート近傍部Ｐ１１とゲート遠方部Ｐ１２の板厚の差をなくし、成形サイクル時間の短縮を目指している。また可動金型１２の冷却媒体流路２８および固定金型１３の冷却媒体流路６１の温度を変えることにより導光板Ｐの反りや複屈折率等を調節することもできる。

なお本発明では、キャビティ形成面２７，６２の冷却温度に対して、ゲート部形成面３９およびスプルブッシュ５６の冷却温度の差を減少させることにより射出時の溶融樹脂の流動性の確保と、導光板Ｐのゲート近傍部Ｐ１１とゲート遠方部Ｐ１２の板厚の差をなくし、成形サイクル時間の短縮を目指している。ゲート部Ｐ１の冷却温度がキャビティ成形面２７，６２の冷却温度に対して例えばマイナス２０℃を超えると射出時の樹脂の流動が悪くなりキャビティ１４内への射出充填に支障を来たし、前記のように導光板Ｐのゲート近傍部Ｐ１１とゲート遠方部Ｐ１２の板厚の差が発生する。またゲート部形成面３９およびスプルブッシュ５６の冷却温度が望ましいキャビティ形成面の冷却温度に対して例えばプラス２０℃を超えるとスプル部Ｐ２の冷却固化が遅れ、可動金型１２を型開きしてスプル部Ｐ２をスプルブッシュ５６から引き抜く際に、スプル部Ｐ２が切断されてしまう場合があり、結果的に成形サイクル時間の延長に繋がる。なお本発明においては、キャビティ形成面２７，６２に加え、固定金型１３のスプルブッシュ５６と可動金型１２のゲート部形成面３９の少なくとも一方を、冷却媒体流路２８，６１とは別の系統の冷却媒体流路６３，４６により冷却することによりゲート部Ｐ１の樹脂流動性を確保することができる。しかしスプルブッシュとゲート部形成面に冷却媒体流路が別に設けられていない場合は、ゲート部形成面およびスプルブッシュの冷却温度が高すぎる場合と同様に、成形サイクル時間の延長に繋がり、金型全体の冷却温度を低下させるとキャビティ形成面の転写不足に繋がる。また固定金型１３の冷却媒体流路６１および可動金型１２の冷却媒体流路２８の温度を変えることにより導光板Ｐの反りや複屈折率等を調節することもできる。

また射出装置の前部ゾーン（最もノズルに近いゾーン）は３１０℃に温度設定され、ポリカーボネートの溶融樹脂が計量されている。なおポリカーボネートを用いた場合の前記射出装置の前部ゾーンの温度設定は、３００ないし３５０℃に温度設定されることが望ましい。そして図示しない型締装置が作動され、固定盤に取付けられた固定金型１３に対して可動盤に取付けられた図１に示される状態の可動金型１２を当接させ、そして型締を行う。この際に固定金型１３の第１当接ブロック５３と第２当接ブロック５５によって形成される枠状の部分と、可動金型１２の第１枠体部３０、第２枠体部３１、第３枠体部３２、および第４枠体部３３からなる枠体部２９が当接され、その内部にスプル部Ｐ２に接続されるゲート部形成面３９を含むキャビティ１４が形成される。そしてキャビティ１４が形成されるとエア通路４４，４５，６４が真空吸引装置に接続されるようバルブを開き、キャビティ１４内のエアを吸引する。その際にスプルブッシュ５６に対して射出装置のノズルが当接されていることは言うまでもない。キャビティ１４内のエアを吸引することは、射出時の溶融樹脂の流動を良好にする目的がある。

型当接がなされ射出開始前の型締力については、可動金型１２の金型本体部１５と可動枠部１７のバックプレート２４とが、バネ２３の弾発力に打ち勝って当接される型締力であり、本実施形態では５０ないし１００ｋＮである。そして図２に示されるように金型本体部１５に対してバックプレート２４が当接されることにより、コア部１６に対して枠体部２９が最後退した位置となる。次に図示しない直径２８ｍｍのスクリュが備えられた射出装置のノズルからスプルブッシュ５６を介して１００ないし３００ｍｍ／ｓｅｃ（更に望ましくは１３０ないし２４０ｍｍ／ｓｅｃ）の射出速度、１８０ないし２５０ＭＰａの射出圧（樹脂圧）により溶融樹脂を射出する。可動盤および可動金型１２の金型本体部１５およびコア部１６は、射出時の圧力により、再び図１に示されるような位置に後退される。そのことにより可動金型１２の可動枠部１７は、コア部１６よりも相対的に前進し、固定金型１３のキャビティ形成面６２と可動金型１２のキャビティ形成面２７との間隔が広くなったキャビティ１４に溶融樹脂を射出することができる。この際キャビティ１４の板厚は、図２に示される型締力が及ぼされた位置と比較して最大５０ないし２００μｍほど広がる。

そして射出装置によりスクリュ位置が所定の保圧切換位置に到達すると、射出制御から保圧制御に切換えられる。そして保圧切換に前後してまたは保圧切換と同時に、型締力を２０ないし５０ｋＮに減圧する。そして可動金型１２のキャビティ形成面２７を固定金型側に移動させて、キャビティ１４内の溶融樹脂（キャビティ形成面２７，６２側から固化が進行）を圧縮する。前記型開方向の移動量と圧縮方向の移動量との比率は、型開方向への移動量の１／３ないし同量の移動量分を圧縮する。そして圧縮完了後におけるコア部１６のキャビティ形成面２７に対するブロック４３の入光面形成面４２の位置関係は、グルーブが形成された入光面形成面４２のみがキャビティ１４に露出している状態である。そして本実施形態では、可動金型１２の移動によって溶融樹脂に圧縮が加えられることにより、通常の射出成形よりも更に、グルーブやドットの転写を良好なものとすることができる。しかしその反面、ブロック４３の入光面形成面４２のグルーブと導光板Ｐの入光面Ｐ３のグルーブＰ３ａとの噛み合せがよくなって離型が難しくなるという問題がある。また本実施形態で使用されるポリカーボネートなどの非結晶樹脂は、成形時の収縮率が小さいので、成形性に優れるが離型が難しいという問題がある。

そこで本実施形態では、型開開始前（圧抜前）から、図示しない圧搾エア供給源からエア通路４４，４５，６４に接続されるバルブを開き、前記エア通路４４，４５，６４およびエア通路３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，６４ａ，６４ｂ等へ圧搾エアを供給する。しかし最初の段階ではまだ可動金型１２の圧抜がなされていないので、圧搾エアはエア通路４４，４５，６４およびエア通路３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，６４ａ，６４ｂ等に充満され、キャビティ１４には大量には噴出されない。この圧搾エアは常温のエアが用いられるが離型前から圧抜時、離型時にかけて圧搾エアを噴出することにより、導光板の冷却促進にも寄与する。またこれらエア通路４４，４５，６４へのエア供給のタイミング、エアの供給量を調節することにより、導光板Ｐの反りを調節することもできる。

そして所定の型締時間が経過すると、型締装置により圧抜がなされる。圧抜により、固定金型１３の側では、エア通路６４、エア通路６４ａ，６４ｂに充満していた圧搾エアがキャビティ形成ブロック５４と第１当接ブロック５３および第２当接ブロック５５との間隙からキャビティ形成面６２と反射面Ｐ８の間隙等に及ぼされて、固定金型１３に対する導光板Ｐの微細な凹凸が形成された反射面Ｐ８の離型を助ける。また同時にエア通路４４およびエア通路３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂに充満していた圧搾エアも、前記対向面３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，４３ａと対向面５３ａおよび５５ａとの間隙（パーティング面）から、キャビティ形成面６２と反射面Ｐ８の間隙等に及ぼされ、同様に反射面Ｐ８の離型を助ける。また可動金型１２の側では、エア通路４５およびエア通路３０ｄ，３１ｄ，３２ｄ，３３ｄに充満していた圧搾エアがコア部１６と各枠体部３０，３１，３２，３３の間隙からキャビティ形成面２７と導光板Ｐの出光面Ｐ１０との間隙、入光面形成面４２と入光面Ｐ３の間隙、キャビティ形成面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３３ｅと側面Ｐ９の間隙に及ぼされて、可動金型１２に対する導光板Ｐの離型を助ける。

その後型締装置により可動盤および可動金型１２が型開方向へ移動される。この際キャビティ１４内で成形された導光板Ｐは、前記したスプルブッシュ５６内面の粗面加工や突き出しピン２０の先端加工等により、スプルブッシュ５６からスプル部Ｐ２が引き抜きやすくなり、スプルブッシュ５６内でスプル部Ｐ２が切れることのないような金型設計がなされている。従ってスプル部Ｐ２のゲート部Ｐ１近傍の冷却媒体流路４６やスプル部Ｐ２近傍の冷却媒体流路６３へ流す冷却媒体の温度を比較的高温にしても問題がない。また可動金型１２の側では、前記エア通路４４，４５に充満していた圧搾エアが、金型が開放されることにより、更にキャビティ形成面３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，３３ｅと側面Ｐ９の間隙等を通じて外部に噴出され、導光板Ｐの離型を助ける。型開と同時またはやや遅れて、前記移動機構のエアシリンダ３５のロッド側室にエアが供給され、ブロック４３を含む第１枠体部３０が外側（図１ないし図３においては上方）に向けて移動され、導光板Ｐの入光面Ｐ３を含む部分から遠ざかるようにする。この際の移動量は最低１ｍｍ以上、望ましくは２ｍｍ以上移動させる。またこの際入光面Ｐ３を下方以外に設け、第１枠体部に相当する部分を側方または上方に移動させた方が、導光板の不意の落下を防止する上で望ましい。

次に図示しない取出機の把持部がスプル部Ｐ２を把持するとともに、エジェクタ用エアシリンダ２１が作動して突き出しピン２０が突出しされ、スプル部Ｐ２の背面側を突き出してゲート部Ｐ１およびスプル部Ｐ２が接続された導光板Ｐが可動金型１２から完全に離型されて取出され、別の載置位置へ移動される。従って本発明では、圧搾エアや冷却収縮により入光面形成面４２と入光面Ｐ３が既に離型されている場合、そうでない場合ともに、第１枠体部３０を外側に移動させることにより、導光板Ｐの入光面Ｐ３を入光面形成面４２等のキャビティ形成面に接触させることなく取出機により導光板Ｐを取出すことができ、入光面Ｐ３および入光面形成面４２が損傷することはない。

そして可動金型１２から前記導光板Ｐが取出されると再度、前記移動機構のエアシリンダ３５が作動され、第１枠体部３０およびブロック４３を前進させて、第２枠体部３１，第３枠体部３２と当接させキャビティ形成位置に戻すことにより第１枠体部３０等により再び連続した枠体部２９を形成する。そして再び型締装置により可動盤および可動金型１２を前進させ、次の成形が行われるが、本実施形態の成形サイクル時間は４秒と従来の導光板の成形サイクル時間が１０数秒かかっていたことと比較して画期的な短時間となった。その理由としては、固定金型１３のキャビティ形成面６２、スプルブッシュ５６、可動金型１２のキャビティ形成面２７、ゲート部形成面３９をそれぞれ冷却媒体によって冷却制御している点、１個取り成形金型なので複数個取り金型のように比較的太いランナー部分を冷却する必要がない点、射出圧縮成形であることと１個取り金型であることにより保圧時間が短縮できる点などが上げられる。そして１個取り金型で同時に１枚の導光板Ｐを成形することにより、複数個取り金型で同時に複数枚の導光板を成形するときのように、樹脂の充填バランス等を考慮する必要がなくなり、１枚の導光板の成形条件だけを追求できるので、不良品の発生がほとんどなくなった。

本実施形態では上記のように対角寸法２インチ、板厚０．６ｍｍの導光板Ｐを４秒の成形サイクル時間で成形するが、本発明では対角寸法１インチないし６インチ、板厚が均厚で０．２ｍｍないし１．０ｍｍの１枚の導光板を２．５秒ないし６秒の成形サイクル時間で成形することが可能である。また多くの場合では対角寸法２インチないし４．５インチ、板厚が均厚で０．４ｍｍないし０．７ｍｍの導光板を３秒ないし５秒の成形サイクル時間で成形することが可能である。本実施形態において成形サイクル時間が２．５秒の際の内訳は、型開閉時間（取出時間、中間時間含む）０．８５秒、射出時間０．０５秒、保圧時間０．４秒、冷却時間１．２秒である。なお小型導光板Ｐのサイズはこの範囲であれば、さほど成形サイクル時間に影響を与えないが、これ以上成形サイクル時間を短縮しようとすると、冷却時間が不足し、スプルの固化不足からスプルが抜けない不良等が発生する。また成形サイクル時間の延長は可能だが経済性に問題があるので、複雑な転写面を有するものや楔型などでも６秒程度で成形が可能でありそれが上限となる。

成形された導光板Ｐは、ゲート部Ｐ１の部分で分離され仕上げ処理がなされて、サイドライト型導光板として表示装置に組込まれる。ただしサイドライト型導光板は、別途にプリズムシート等を貼着するものを除外するものではない。そして本実施形態で成形された導光板Ｐは、ゲート近傍部Ｐ１１とゲート遠方部Ｐ１２の板厚Ｐ６との差が１０μｍ以内の良品となった。また前記導光板Ｐを光源であるＬＥＤ等と組合せテストしたところは、その均斉度、および出光面を９等分してその各部の平均輝度ともに、目標をクリアし良好な結果を示した。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態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。本実施形態では対角寸法２インチの携帯電話用の導光板の射出圧縮成形金型について説明したが、他の小型導光板（１インチないし６インチ）を製造するものであってもよい。そして楔型導光板の場合は、最も板厚が厚い部分が前記のように１．０ｍｍ以下であれば、同様に本発明の金型で６秒以内で成形が可能である。

また本実施形態では、同時に１枚の携帯電話用の導光板を成形する１個取り射出圧縮成形金型について説明したが、同時に例えば２枚の導光板を成形するものでもよく、その場合も成形時間はほぼ同一時間で行える。ただし同時に２枚を成形する場合は、歩留まり等の問題を別途の方法で解決する必要がある。また本実施形態では水平方向に型開閉が行われる射出圧縮成形機に取付けられる射出圧縮成形金型について説明したが、垂直方向に型開閉が行われるものでもよい。

更に本実施形態は、本実施形態の導光板Ｐは、板厚が０．６ｍｍであるので射出圧縮成形方法が用いられるが、板厚が０．２ｍｍないし０．５ｍｍの場合は射出圧縮成形の一分野である射出プレス方法を行うことも考えられる。射出プレスは、型閉位置において既にキャビティの間隔が広げられているので、板厚が極めて薄いものでも比較的低速・低圧で射出することができ、射出後に可動金型をそのまま前進させ圧縮を行う。またその際の型締速度は高速であることが望ましい。そして例えば前記のように導光板の板厚が０．２ｍｍないし０．５ｍｍの場合は、板厚の５０％ないし１００％射出前に更にキャビティの間隔を広げておくと溶融樹脂の充填が容易であり板厚が均等となる。また板厚が薄い場合はゲート部を広く設けることも効果的である。

更に成形に使用される樹脂については、携帯電話用の場合、耐熱、耐衝撃性に優れるポリカーボネートが使用されることが多いが、光学性能に優れる樹脂なら他の樹脂でもよく、例としては、メタクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂などが上げられる。メタクリル樹脂のガラス転移温度は、９０℃であって、メタクリル樹脂を使用する場合は、冷却媒体の温度は、４０ないし８０℃が望ましい。また他の樹脂の場合も樹脂により溶融樹脂の温度およびガラス転移温度が相違するから、冷却媒体の温度や成形サイクル時間も相違することは言うまでもない。

本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の断面図であって型締力が及ぼされていない時の状態を示す図である。 本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の断面図であって型締力が及ぼされた状態を示す図である。 本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の可動金型の正面図である。 本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法に用いられる射出圧縮成形金型の固定金型の正面図である。 本実施形態の小型導光板の射出圧縮成形方法により成形された小型導光板の斜視図である。

符号の説明

１１ 射出圧縮成形金型
１２ 可動金型
１３ 固定金型
１４ キャビティ
１５，５１ 金型本体部
１６ コア部
１７ 可動枠部
２７，３０ｃ，３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ，６２ キャビティ形成面
２８，４６，６１，６３ 冷却媒体流路
３０ 第１枠体部
３１ 第２枠体部
３２ 第３枠体部
３３ 第４枠体部
３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ，５５ａ 対向面
４２ 入光面形成面
４３ ブロック
３０ｂ，３０ｄ，３１ｂ，３１ｄ，３２ｂ，３２ｄ，３３ｂ，３３ｄ，４４，４５，６４，６４ａ，６４ｂ エア通路
５３ 第１当接ブロック
５４ キャビティ形成ブロック
５５ 第２当接ブロック
５６ スプルブッシュ
Ｐ 導光板
Ｐ３ 入光面
Ｐ３ａ グルーブ
Ｐ８ 反射面
Ｐ１０ 出光面

Claims (6)

1. 対角寸法１インチないし６インチ、最も厚い部分の板厚０．２ｍｍないし１．０ｍｍ以下の小型導光板の射出圧縮成形方法であって、
   固定金型のキャビティ形成面および可動金型のキャビティ形成面に加え、スプルブッシュまたはゲート部形成面の少なくとも一方をそれぞれ別の冷却媒体流路によって冷却し、
   成形金型内のキャビティで１成形サイクル時間２．５秒ないし６秒で、前記小型導光板を成形することを特徴とする小型導光板の射出圧縮成形方法。
2. 固定金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路および可動金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路へ流される冷却媒体の温度に対して、スプルブッシュまたはゲート部形成面を冷却する冷却媒体流路へ流される冷却媒体の温度は、マイナス２０℃ないしプラス２０℃の温度差であることを特徴とする請求項１に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法。
3. 小型導光板の射出圧縮成形方法に使用される樹脂はポリカーボネートであり、
   射出装置の前部ゾーンが３００ないし３５０℃に温度設定されて溶融され、
   前記固定金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路および前記可動金型のキャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路へ流される冷却媒体は、８０ないし１１０℃であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法。
4. 離型前または離型時に前記固定金型および可動金型から成形された導光板に対して圧搾エアが及ぼされることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法。
5. 射出装置に連通される一のスプルに対して一のキャビティが対応する一個取金型内で、前記小型導光板を成形することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の小型導光板の射出圧縮成形方法。
6. 前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項の小型導光板の射出圧縮成形方法によって成形された小型導光板。

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