JP2009149005A - 導光板の成形金型および導光板の成形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 比較的簡単な金型構造により、導光板の反射面にパターンが形成可能であって、なおかつ成形時にゲートカットが可能な導光板の成形金型および成形方法を提供する。
【解決手段】 一方の金型13と他方の金型12の間で形成されるキャビティ14に溶融樹脂を射出充填して導光板Pの成形を行う導光板の成形金型11において、一方の金型13にパターンが形成された反射面形成面42bが設けられ、他方の金型12には一方の金型13に向けて突出されるゲートカッタ24が設けられている。
【選択図】 図3
【解決手段】 一方の金型13と他方の金型12の間で形成されるキャビティ14に溶融樹脂を射出充填して導光板Pの成形を行う導光板の成形金型11において、一方の金型13にパターンが形成された反射面形成面42bが設けられ、他方の金型12には一方の金型13に向けて突出されるゲートカッタ24が設けられている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形金型および導光板の成形方法に関するものであり、特にはゲートカットを行うことができる導光板の成形金型および導光板の成形方法に関するものである。
導光板を成形する場合、特許文献1に記載されるように、ゲートを切断せずにスプルやランナと一体に取出すことが一般的である。しかしこの方式では後で導光板からスプルやランナを切断装置で切断する必要があった。一方導光板の成形において、成形金型内でゲートを切断するものとしては、特許文献2、特許文献3、特許文献4に記載の成形金型および成形方法が知られている。特許文献2についてはトンネルゲートまたはサブマリンゲートと呼ばれる金型構造であるが、ランナの取出しのため金型構造が複雑になるという問題があった。また特許文献3については、型開閉方向と直交する方向にゲートカットを行うため、成形される導光板のサイズが一定しないという問題があった。更に特許文献4は、導光板の種類、および導光板のどちら側の面からゲートカットを行うかについて記載のないものであった。
本発明では上記の問題を鑑みて、一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形金型において、比較的簡単な金型構造により、導光板の反射面にパターンが形成可能であって、なおかつ成形時にゲートカットが可能な導光板の成形金型および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に記載の導光板の成形金型は、一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形金型において、一方の金型にパターンが形成された反射面形成面が設けられ、他方の金型には一方の金型に向けて突出されるゲートカッタが設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の導光板の成形金型は、請求項1において、成形金型は射出圧縮金型であり、他方の金型には外枠部に対して位置変更可能な出光面形成面が設けられたことを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の導光板の成形方法は、一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形方法において、出光面形成面の側からパターンが形成された反射面形成面の側に向けてゲートカッタを突出させてゲートを切断することを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の導光板の成形方法は、請求項3において、成形金型は射出圧縮金型であり、キャビティ内の溶融樹脂を出光面形成面の側から圧縮することを特徴とする。
本発明の導光板の成形金型は、一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形金型において、一方の金型にパターンが形成された反射面形成面が設けられ、他方の金型には一方の金型に向けて突出されるゲートカッタが設けられているので、比較的簡単な金型構造により導光板の反射面にパターンが形成可能であって、なおかつ導光板の金型からの取出後にゲートカットを行う必要がない。
本発明の導光板の成形金型について、図1ないし図6を参照して説明する。図1は、本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型の断面図であって型締後、射出開始前の状態を示す図である。図2は、本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型の断面図であって射出時にキャビティ内の容積が拡大された状態を示す図である。図3は、本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型の断面図であってキャビティ内の樹脂が加圧されゲートカットされた状態を示す図である。図4は、本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型の要部の拡大断面図であり、可動ゲートカッタが前進した状態の説明図である。図5は、本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型の要部の拡大断面図であり、可動ゲートカッタが後退した状態を説明する説明図である。図6は、本実施形態の射出圧縮成形金型における固定金型の要部の拡大図である。
本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型11は、薄板成形品の一種である対角寸法3インチ、板厚0.3mmの小型導光板(以下導光板と略す。)を射出圧縮成形により成形する導光板の成形金型である。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の距離が可変となりキャビティ14内の溶融樹脂が加圧可能なものである。従って型閉後の停止位置において溶融樹脂を射出後に可動金型を前進させ加圧する射出プレス成形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超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加圧できることから、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。更にはゲートを切断した後については、通常の射出成形金型では、射出装置から保圧を及ぼすことはできないが、射出圧縮成形の場合は、キャビティ内の溶融樹脂を加圧して冷却固化による収縮に対応することができる。このような射出圧縮成形は、特に出光面等の側面の面積と比較して板厚が薄い導光板等の薄板成形品(例えば板厚0.1mm〜1.0mm)の成形を行う際に特に有利である。
図1ないし図3は、本発明の射出圧縮成形金型11の断面である。射出圧縮成形金型11は、一方の金型である固定金型13と他方の金型である可動金型12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厚さ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、可動盤側に断熱板21が取付けられた金型本体部15と、溶融樹脂を加圧するブロックであるコアブロック16と、可動枠部19等が設けられている。金型本体部15や後述する可動枠部19は、ステンレス鋼(SUS420J2)からなっている。金型本体部15の固定金型側の面における略中央には、導光板Pの形状に略合致した略四角形のコアブロック16が固着されている。コアブロック16は、後述する可動枠部19と相対的に移動するので摺動やカジリの問題があり、硬質材料から形成されている。具体的にはコアブロック16は、ステンレス鋼の焼入れ焼き戻し鋼からなり、ELMAX(商品名:ウッデホルム社の商品名:HRC硬度57〜60)が用いられている。またそれ以外にSTAVAX(ウッデホルム社の商品名:ロックウエルCスケール硬度(HRC硬度)52〜53)が用いられる場合もある。従ってコアブロック16は、金型本体部15や可動枠部19よりも硬度が高い部材から形成されている。
コアブロック16のキャビティ14を形成する側の面は、導光板Pの出光面形成面16aとなっている。そして前記出光面形成面16aは、外枠部である可動枠部19に対して位置変更可能となっている。なお本実施形態においてコアブロック16は、前記のように硬質金属であるので、出光面形成面16aを鏡面とする場合が多い。しかし出光面形成面16aは、パターンが形成されたものでもよく、その場合金属メッキ層にパターンを形成してもよい。またコアブロック16の内部には、複数本の冷却媒体流路17が形成されている。
前記金型本体部15の固定金型側の面における上下4箇所には、凹部が形成され、該凹部内にはバネ18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18の前記固定金型側は、前記コアブロック16の周囲を囲むよう配設された可動枠部19に取付られている。よって可動枠部19は、前記バネ18により金型本体部15およびコアブロック16に対して型開閉方向に移動可能となっている。従って換言すれば可動枠部19によって形成された空洞部の中にコアブロック16が配設され、成形時にコアブロック16が他の金型構成部材である可動枠部19に対して相対的に移動可能となっている。そしてコアブロック16の四周は、可動枠部19と僅かな間隙の気体流通路34aを介して配設されている。また可動枠部19の固定金型13と対向する面は当接面19a(パーティング面)となっており、ゲート側の一部はランナ形成面32となっている。また可動枠部19のゲート側と反対側には入光面を形成するための入光面形成ブロック20が着脱自在に配設されている。
図1ないし図5に示されるように、コアブロック16の下方には、コアブロック16と可動枠部19の一部であるランナ形成面32が形成された部分との間に、ゲートカッタのうちの可動ゲートカッタ24が一方の金型である固定金型13に向けて突出されるように進退自在に設けられている。従って可動ゲートカッタ24とコアブロック16、可動ゲートカッタ24と可動枠部19の間にはカジリを生じず、かつ溶融樹脂が入り込まない僅かな間隙が形成されている。可動ゲートカッタ24は板厚が1.2〜3.0mmの薄板である。また可動ゲートカッタ24は、溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅が10〜20mmとなっており、導光板の側面(入光面とは反対側の側面)の長さの1/2〜1/4程度の長さとなっている。前記可動ゲートカッタ24は、前面24aのキャビティ側(図4において上側)の角部が、固定ゲートカッタ45のカッタ45bと協働して溶融状態のゲートP3を切断するためのカッタ24bとなっている。前記可動ゲートカッタ24におけるキャビティ側の側面24cの一部は、図4に示されるようにゲートカット後にキャビティ形成面を構成する。そして本実施形態では、可動ゲートカッタ24は、粉末ハイス鋼であるHAP40(日立金属の商品名)が用いられている。前記HAP40の硬度は、HRC64〜67であり、少なくともコアブロック16より硬度が高いことが望ましい。そして可動ゲートカッタ24の硬度は、HRC60〜73(タングステンチタン鋼等の場合)が望ましい。
また金型本体部15の内部にはゲートカッタ駆動機構の一部であるガイドピン25やバネ26を収容するための孔および空間部が形成されている。そして前記金型本体部15の孔内にはガイドピン25が配設されている。ガイドピン25は円筒状部材の周囲の面には転動するボール27が形成されたボールガイドからなる。そして前記ガイドピン25のボール27が、孔内に当接状態に設けられ、ガイドピン25の前後進時には、ボール27が転動してガイドピン25を保芯しながら移動されるようになっている。そして金型本体部15の空間部内には前記ガイドピン25が固定されるようにプレート28が配設されている。そして前記プレート28における固定盤側中央には可動ゲートカッタ24が可動盤側から挿入され係合されている。また可動ゲートカッタ24の基部は円柱形をしており、前記基部の周囲にはプレート28および可動ゲートカッタ24を可動盤側に付勢するようにバネ26が前記空間部内に配設されている。そして本実施形態ではプレート28前面が金型本体部15の空間部の壁面のストッパに当接することにより可動ゲートカッタ24前進時の停止位置が規定されるようになっている。
また可動ゲートカッタ24を駆動するゲートカット駆動機構のうちのアクチュエータは、図示しない可動盤内または可動盤から型締装置側に配設されている。アクチュエータとしては、サーボバルブにより制御される油圧シリンダ、またはサーボモータとボールネジ機構が用いられる。サーボバルブにより制御される油圧シリンダの場合は、速度制御または圧力制御により可動ゲートカッタ24の前進時のクローズドループ制御を行う。またゲートカッタ駆動機構をサーボモータとする場合は、可動ゲートカッタ24の位置制御または速度制御が行われる。
また可動枠部19において、後述する固定金型13のスプルブッシュ44やインサートブロック43と対向する面は、ランナ形成面32となっている。またランナ形成面32については、可動ゲートカッタ24に隣接する部分(可動ゲートカッタ24よりも突き出しピン23側)に、固定金型13側に向けて出光面形成面16aよりも突出した凸部32aが形成され、凸部32aの傾斜面32bよりも突き出しピン23側は出光面形成面16aと平行な平坦面32cが形成されている。そして前記平坦面32cの部分は可動枠部19の当接面19aよりも可動盤側に一段低い溝状となっている。そして可動ゲートカッタ24の前面24aは、後退時に前記凸部32aよりも低い位置(可動盤側)にあり、出光面形成面16aと同じ高さとなっている。その理由は射出時に、射出装置のノズルの通路先端で固まっていた樹脂が凸部32aよりもスプルブッシュ44側の部分、特に後述する食い込み部23aによって受け止められることによりキャビティ14へ流入しないためと、射出圧が可動ゲートカッタ24の前面にかかり過ぎ、可動ゲートカッタ24と他部材の間隙にバリ等が発生することを防止するためである。なおランナとゲートは直線的にキャビティに接続されるものでもよい。
また金型本体部15と可動枠部19の内部に亘ってエジェクタ装置のエジェクタプレート22を介して前後進される突き出しピン23が配設されている。そして突き出しピン23の先端はランナ形成面32に臨み、スプルP1とランナP2が保持しやすいよう断面Z字状に食い込み部23aが設けている。また突き出しピン23の周囲であり可動ゲートカッタ24の近傍にはランナおよびスプルブッシュの可動金型側を冷却するための冷却媒体流路33が形成されている。なおコアブロック16とランナ形成面32は、同一ブロックから形成されるようにし、ゲートおよびランナ部分も他の金型構成部材である可動枠部に対して相対的に移動されるようにしてもよい。そして離型時に離型用エアが吹出される気体流通路34が、コアブロック16と可動枠部19の間に形成されている。なお気体流通路は、可動ゲートカッタ24と孔31の間にも設けてもよい。
次に固定金型13について説明すると、図1〜図3に示されるように、射出圧縮成形機の固定盤に取付けられる射出圧縮成形金型11の一方の金型である固定金型13には、金型本体部41、キャビティ形成ブロック42、インサートブロック43、スプルブッシュ44、固定ゲートカッタ45、当接ブロック46等から形成されている。そして金型本体部41の固定盤側には、断熱板47が取付けられるとともに、図示しない射出装置のノズルが挿入される穴48が形成され、その周囲にはロケートリング49が取付けられている。金型本体部41の可動金型側にはキャビティ形成ブロック42が取付けられ、該キャビティ形成ブロック42の可動金型12と対向する面は、金属メッキ層(無電解ニッケルリンメッキ)42aが形成され、前記金属メッキ層42aにパターンが形成された反射面形成面42bが形成されている。そして図6において一点鎖線Hよりも下方の斜線で示される部分42a1は、金属メッキ層42aは形成されているが、パターンは形成されていない。その理由は、固定ゲートカッタ45と当接する部分の金属メッキ層42aにパターンを形成すると強度上、問題がある場合があるためである。そして携帯電話等に導光板Pを取付けた場合、周辺部はパターンを必要としない部分である。そしてキャビティ形成ブロック42の周囲を取り巻くように溝状の気体流通路53が形成されている。なお一方の金型である固定金型13に金属メッキ層42aを設けたのは、コアブロック16等のように移動部分がないので、摺動やカジリにより金属メッキ層が剥離や摩耗しないためである。
更に金型本体部41には、キャビティ形成ブロック42とともにインサートブロック43が配設されている。インサートブロック43は、その中央部に可動盤側に向けて拡径された孔が設けられたスプルブッシュ44が配設されている。そしてスプルブッシュ44の周囲にはスプルP1およびランナP2を冷却する冷却媒体流路51が形成されている。また図4ないし図6に示されるように、スプルブッシュ44の先端44aから反射面形成面42bに向けて、インサートブロック43において可動金型12と対向する側には、固定金型13側のランナP2を形成する面であるランナ形成面54が形成されている。そしてランナ形成面54の溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅は、スプルブッシュ44に隣接する部分からキャビティ14に向けて徐々に広くなっている。従ってスプルブッシュ44から導入された溶融樹脂がキャビティ14内に略放射状に広がって射出されるようになっている。なおインサートブロック43と当接ブロック46は同一部材としてもよい。
そしてランナ形成面54は、可動金型12のランナ形成面32とほぼ等間隔を保つように、前記平坦面32cに対向してキャビティ14に向けて拡大された平坦面54aが形成されている。従って前記平坦面54aの正面視形状は、前記平坦面32cと同一形状であり、溶融樹脂の流動方向に向けて横幅が広くなっている。そして前記平坦面54aは、当接ブロック46の当接面46aと同じ高さとなっている。またランナ形成面54としては、平坦面54aに続いて、凸部32aに対向する位置に、インサートブロック43の平坦面54aに接続される傾斜面54bと底面54c、当接ブロック46の側面46b、および固定ゲートカッタ45の側面45cから構成される凹部が当接面46aよりも一段低く設けられている。従って可動ゲートカッタ24と対向する部分は、前記凹部のうちの底面54cとなっている。そして前記凹部の固定ゲートカッタ45のカッタ45bの部分から底面54cまでの深さBは、1.0mmとなっている。従って換言すれば、固定ゲートカッタ45は、凹部の底面54cから1.0mm突出している。なおランナP2が形成されるための溝状の部分は可動金型12、固定金型13の少なくとも一方に設けられたものであればよい。また射出後にランナP2およびゲートP3部分の厚みが可変なものでは固定金型13側が溝状に形成される。
そしてインサートブロック43とキャビティ形成ブロック42との間には、固定ゲートカッタ45が固定されている。そして固定ゲートカッタ45の溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅は、ランナ形成面54の底面54cの幅と同じか、僅かに幅広に形成されている。また本実施形態では固定ゲートカッタ45の板厚Gは、0.4〜1.0mmである。そして固定ゲートカッタ45の前面45aは、出光面形成面16aと対向しており導光板Pの反射面の一部を形成する面となっている。そして固定ゲートカッタ45の前面45aと金属メッキ層42aの反射面形成面42bとは同じ高さで連続している。また固定ゲートカッタ45の角部が刃であるカッタ45bを形成している。また固定ゲートカッタ45の側面45cは、その一部が可動金型12の可動ゲートカッタ24が前進時に僅かな間隔を隔てて対向する面となっている。また図6に示されるように、固定ゲートカッタ45のカッタ45bの幅Eは、スプルブッシュ44の中心からカッタ45bまでの長さFよりも短くなっている。
固定ゲートカッタ45は、高硬度焼入鋼であるSKD11(HRC硬度60〜62)等の硬質金属部材からなる長方形の薄板であり、カジリを防止するために可動ゲートカッタ24とは異なる金属となっている。また前記固定ゲートカッタ45の硬度は、可動ゲートカッタ24の硬度よりも低くなっており、HRCは57(ELMAXの場合等)以上が望ましい。固定ゲートカッタ45を、ステンレス鋼(SUS420J2)からなるキャビティ形成ブロック42と別の部材としたのは、キャビティ形成ブロック42の金属メッキ層42aは比較的硬度が低いので、別の硬度が高い部材からなる固定ゲートカッタ45を設けることにより、前記金属メッキ層42aの端部でゲートカットを行うことを無くし、摩耗を防止することができるからである。また万一可動ゲートカッタ24との間でカジリを生じた際に、キャビティ形成ブロック42全体でなく固定ゲートカッタ45のみの僅かな部材だけの交換で済むようにするためである。そして可動ゲートカッタ24の方が、固定ゲートカッタ45よりも硬度の高い金属としたのは、可動ゲートカッタ24の方が、硬度の高いコアブロック16等の他の部材とも摺動によりカジリを生じる可能性が高いためである。またインサートブロック43と固定ゲートカッタ45を別の部材としたのは、カジリを生じた際に僅かな部材だけの交換で済むようにするためと、キャビティ面の高さの調節を容易にするためである。
なお本実施形態では、可動ゲートカッタ24および固定ゲートカッタ45は、母材を加工した状態のままであり、その後に表面熱処理や別の耐摩耗コーティングを行なっていない。しかし更に前記加工を行ってもよい。また本実施形態の材料よりも硬度が低い材料に表面熱処理や耐摩耗コーティングを行って、耐久性に優れた硬度を得たものを用いても良い。ただし前記においても、可動ゲートカッタ24の方が硬度が高くすることと、可動ゲートカッタ24と固定ゲートカッタ45の間でカジリを生じにくい組合せの材料を選択とする必要がある。
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。本実施形態では、可動金型12の出光面形成面16aを冷却する冷却媒体流路17、突き出しピン23およびランナ形成面32近傍を冷却する冷却媒体流路33、固定金型13の反射面形成面42bを冷却する冷却媒体流路50、スプルブッシュ44近傍およびランナ形成面54近傍を冷却する冷却媒体流路51へ、温調器により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40〜70℃低い、80〜120℃程度に温度制御された冷却媒体(冷却水)を流している。
また射出装置の前部ゾーン(最もノズルに近いゾーン)は360℃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。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可動金型12を当接させることにより型閉が行われる。この型閉の際の可動金型12のコアブロック16と可動枠部19の関係は、図2の状態に近い。次に型締力を50〜200kNに上昇させて型締を行う。そのことにより図1に示されるように、バネ18の弾発力に打ち勝って可動金型12の金型本体部15と可動枠部19とが当接され、コアブロック16に対して可動枠部19が後退した位置となる。
次に所定の遅延時間が経過すると、図示しない射出装置のノズルからスプルブッシュ44を介して200〜1000mm/sec、更に好ましくは300〜600mm/secの射出速度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およびコアブロック16は、射出時の圧力により、再び図2に示される位置に後退される。そのことにより可動金型12のコアブロック16は、外枠部である可動枠部19よりも相対的に後方位置に位置変更され、固定金型13の導光板Pにパターンを形成する反射面形成面42b等と可動金型12の出光面形成面16aとの間隔は、図1に示される最初に型締力が及ぼされた位置と比較して最大50〜200μmほど広がった後、型締力により再び出光面形成面16aの側からキャビティ14内の溶融樹脂を圧縮し、キャビティ14の厚みが減少させられる。その際、図5に示されるように、可動ゲートカッタ24と固定ゲートカッタ45の間には、後退位置にある可動ゲートカッタ24と固定ゲートカッタ45との間には、成形品である導光板の板厚0.3mmに僅かな収縮分を加えた間隔A(0.3mm+α)のフィルム状のゲートP3が形成されている。
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。本実施形態ではスクリュ位置が保圧切換位置への到達するよりも僅かに手前の位置で、図示しない可動ゲートカッタ24のアクチュエータを作動させて可動ゲートカッタ24を前進させ、ゲートP3のゲートカットを行う。なおゲートカットの際、ゲートP3部分の溶融樹脂は完全に固化した状態でないことは言うまでもない。本実施形態では可動ゲートカッタ24を高速で固定金型13に向けて前進させ、可動ゲートカッタ24のカッタ24bと固定ゲートカッタ45のカッタ45bの間でゲートP3の切断が行われる。換言すれば他方の金型の出光面形成面16aの側から一方の金型のパターンが形成された反射面形成面42bの側に向けてゲートカッタである可動ゲートカッタ24を突出させてゲートP3を切断する。従ってゲートP3がフィルムゲートであるので、可動ゲートカッタ24の前進距離が小さくて済み、可動ゲートカッタ24により押し退けられる溶融樹脂の量が少なくて済む。
そして可動ゲートカッタ24は、更に前進され可動ゲートカッタ24の固定ゲートカッタ45との交差量Cが、0.2mmとなったところで、金型本体部15のストッパに当接されて当て止めにより停止されるよう調整されている。なおこの際の交差量Cは、0.1mm〜0.5mmが望ましい。この際の可動ゲートカッタ24の側面24cと固定ゲートカッタ45の側面45cとの間にはカジリが生じない僅かな間隙が形成されている。また本実施形態では固定金型13のインサートブロック43の一部が当接ブロック46に対して凹状に設けられる形で凹部が形成され、前記凹部には底面54cのほか当接ブロック46の側面46bが形成されるが、前記側面46bのうちの可動ゲートカッタ24と対向する部分との間隙もバリやカジリが発生しない僅かな間隙となっている。そして固定ゲートカッタ45の高さは1.0mmとなっているから、可動ゲートカッタ24が0.2mm交差することにより、0.8mmの薄肉部がランナP2として残ることになる。なお可動ゲートカッタ24前進時の可動ゲートカッタ24の前面24aと底面54cの間隔Dは、0.5mm〜1.0mmが望ましい。従って可動ゲートカッタ24の前進により局部的に溶融樹脂の圧力が極めて高圧になることがない。
本実施形態において、可動ゲートカッタ24、固定ゲートカッタ45の間にカジリを生じることがないのは、可動ゲートカッタ24がボールガイドにより保芯され、前進時にも先端側でブレを生じない精度が保たれていることがあげられる。そしてフィルムゲートであるので、可動ゲートカッタ24の前進距離が少なくて済むので、より一層可動ゲートカッタ24の直進方向以外へのブレが小さくなりカジリが生じにくい。また可動ゲートカッタ24と固定ゲートカッタ45は硬度が高いが金属化学的に類似していない金属を使用しているので、金属間の直接接触による凝着を小さく押えることができるので、可動ゲートカッタ24と固定ゲートカッタ45が接触してもカジリが生じることが少ない。そして万一修復が必要なほどのカジリが生じた場合、硬度が低い方の固定ゲートカッタ45に発生する可能性が高いが、その場合、薄板状の固定ゲートカッタ45のみを交換すればよいので、特許文献2〜4のものと比較して交換コストが廉価で済むという利点がある。
そして可動ゲートカッタ24によりゲートP3の切断が行われた後は、可動ゲートカッタ24は前進位置に保持される。そのことにより射出装置側からキャビティ14内の溶融樹脂へは完全に保圧が及ばなくなるが、射出圧縮成形では型締装置の駆動によって可動金型12が前進されるので、キャビティ14内の溶融樹脂の圧縮を行うことができる。従って冷却による収縮があっても、ヒケが発生せず、良好な薄板成形品である導光板の転写成形ができる。また可動ゲートカッタ24は、1.2mm〜3.0mmの薄板であるが、前進位置においても両側に樹脂が存在しているので、キャビティ14の導光板Pの樹脂またはランナP2の樹脂を圧縮しても可動ゲートカッタ24に対して横方向から強い力が加えられることはない。そしてその間に射出装置の側では次の成形に使用する溶融樹脂の計量が行われる。そして所定時間が経過すると可動金型12の可動枠部19とコアブロック16の間の気体流通路34、およびキャビティ形成ブロック42と当接ブロック46の間の気体流通路53等からキャビティ14へ離型用エアを及ぼす。次に型締装置を作動させ圧抜、型開を順に行う。その際、導光板Pと、スプルP1およびランナP2はそれぞれ可動金型12側に保持された状態で取出される。なお成形された導光板Pの反射面側の端部近傍は、固定ゲートカッタ45の前面45aにはパターンが形成されていないので平面となる。また導光板Pの反射面側の端部近傍は、キャビティ形成ブロック42の反射面形成面42bと固定ゲートカッタ45の間隙により、痕跡が僅かに残る場合がある。しかし上記のように固定ゲートカッタ45の板厚Gは、0.4〜1.0mmしかないので、導光板Pを液晶装置等に組み込んだ際に使用上の問題はない。
そして可動金型12が型開完了位置に停止するとほぼ同時にエジェクタ装置の突き出しピン23の前進が行なわれる。また取出用ロボットが作動され、スプルP1およびランナP2の把持と、導光板Pの吸着が別個に保持される。なお前記取出時に、可動ゲートカッタ24は前進位置で停止した状態であり、導光板Pと、スプルP1およびランナP2が可動金型12から落下しないように保持する役割の一端を担っている。そしてエジェクタ装置の突き出しピン23および可動ゲートカッタ24の後退により、前記取出用ロボットが導光板PとスプルP1およびランナP2を完全に保持し、取出がなされる。可動ゲートカッタ24の後退は、アクチュエータの後退作動により、バネ26が伸びる方向に反発することにより後退する。なお本実施形態の導光板Pのゲート跡部分は、余分な突起もなく切断されており、入光面になる部分ではないので、このまま仕上げ処理しないでも導光板として使用することができる。
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3インチの導光板Pの射出圧縮成形金型11について説明したが、薄板成形品であれば、導光板以外の成形品であってもよくサイズや形状も選ばない。また樹脂の種類もポリカーボネートに限定されない。
また、上記実施形態では一方の金型である固定金型13に固定ゲートカッタ45が設けられ、他方の金型である可動金型12に可動ゲートカッタ24が設けられる例について説明したが、反対でもよい。即ち、一方の金型である固定金型に可動ゲートカッタを配設し、他方の金型である可動金型に固定ゲートカッタと反射面形成面を配設してもよい。また本実施形態ではキャビティ14が1個の例について説明したが、キャビティが2個以上のものでもよく、その場合、それぞれのキャビティごとにゲートカッタが設けられる。
更に上記実施形態ではコアブロック16に対して可動枠部19が相対的に位置変更可能な平当金型と呼ばれるタイプについて説明したが、一方の金型の凹部内に他方の金型の凸部が挿入され、その間に容積可変のキャビティが形成されるインロー金型と呼ばれるタイプについても本発明を適用することができる。その場合一方の金型の外枠部に対して他方の金型の出光面形成面が位置変更可能に設けられる。また型締装置によらず金型のコア圧縮のみにより射出圧縮成形を行うものでもよい。また水平方向に型開閉が行われる射出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。
またゲートカッタの形状については、可動ゲートカッタの前面が平坦な面でなく、カッタが鋭角なもの等でもよい。更には可動ゲートカッタの前進により一方の金型のゲート形成面が後退し、可動ゲートカッタが嵌合されてゲートカットされるものでもよい。その場合は嵌合される部分の角が、固定ゲートカッタを構成する。
また本実施形態の導光板Pは、射出圧縮成形方法を用いているが、板厚が薄い場合(例えば0.1〜0.5mm程度)の場合は、同一の金型または専用の金型で、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超高速射出を行うことなく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。または圧縮成形を行わない導光板の成形金型にゲートカッタを取付けてもよい。
11 射出圧縮成形金型(成形金型)
12 可動金型
13 固定金型
14 キャビティ
16 コアブロック
16a 出光面形成面
19 可動枠部
24 可動ゲートカッタ
24b,45b カッタ
42 キャビティ形成ブロック
42a 金属メッキ層
42b 反射面形成面
45 固定ゲートカッタ
P 導光板
P3 ゲート
12 可動金型
13 固定金型
14 キャビティ
16 コアブロック
16a 出光面形成面
19 可動枠部
24 可動ゲートカッタ
24b,45b カッタ
42 キャビティ形成ブロック
42a 金属メッキ層
42b 反射面形成面
45 固定ゲートカッタ
P 導光板
P3 ゲート
Claims (4)
- 一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形金型において、
一方の金型にパターンが形成された反射面形成面が設けられ、
他方の金型には一方の金型に向けて突出されるゲートカッタが設けられていることを特徴とする導光板の成形金型。 - 前記成形金型は射出圧縮金型であり、他方の金型には外枠部に対して位置変更可能な出光面形成面が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の導光板の成形金型。
- 一方の金型と他方の金型の間で形成されるキャビティに溶融樹脂を射出充填して導光板の成形を行う導光板の成形方法において、出光面形成面の側からパターンが形成された反射面形成面の側に向けてゲートカッタを突出させてゲートを切断することを特徴とする導光板の成形方法。
- 前記成形金型は射出圧縮金型であり、キャビティ内の溶融樹脂を出光面形成面の側から圧縮することを特徴とする請求項3に記載の導光板の成形方法。
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