JP2015212061A - 押出賦形樹脂成形体の製造装置および押出賦形樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に断裁加工、端面の荒削り加工および端面の鏡面研磨加工が可能な押出賦形樹脂成形体製造装置を提供すること。【解決手段】押出成型機１１と、断裁ユニットと、端面加工機２０と、を備えてなり、前記端面加工機は、押出賦形樹脂成形体の原板２１を搭載するための搭載ステージ２５と、前記搭載ステージに押出賦形樹脂成形体の原板をアライメントマーク２２によって目合わせして搭載し積層するための移載機２４と、積層された押出賦形樹脂成形体の原板を設定した枚数だけ積層後にそれを固定するためのクランプ２６と切削加工するための切削用端面加工カッター２８と、鏡面研磨ための研磨用端面加工カッター２９と、前記移載機と前記切削用端面加工カッターと前記研磨用端面加工カッターとの間を同一直線軌道に乗って搬送する手段と、を備えていることを特徴とする押出賦形樹脂成形体の製造装置。【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライト部品である、導光板やレンズシートなどを押出装置を用いて樹脂を押出すと同時に、その表面あるいは裏面に賦形パターンを形成することにより製造する押出賦形樹脂成形体の製造装置に関するものである。

液晶表示装置等のバックライトは、冷陰極管やＬＥＤなどの光源と、その光源からの光を表示装置の裏面からの均一な光源とするための導光板やレンズシートなどの光学部材から構成されている。

光源の配置の仕方としては、導光板の直下に配置する直下型バックライトと導光板の側面に配置するエッジ型バックライトがある。直下型バックライトは光源のエリア駆動が可能であるが、光源の数量を増やす必要がある。エッジ型バックライトは光源の数量を減らしコストを下げることができる。ただしエリア駆動は難しくなる。またエッジ型バックライトはその構成上、表示装置の厚さを薄くできるため、多くのバックライトで採用されている。

エッジ型バックライトの導光板は、光の透過性を上げるため、光源に接する面である端面を鏡面研磨加工する必要がある。

導光板などは、射出成形法や押出成形法によって成形されているが、大型テレビやモニターなど比較的大型の表示装置を構成する場合、射出成形法では大きな射出圧力が必要となるため、押出成形法で製作するほうが大型化に向いている。

バックライトの構成として、光の方向性や均一性を向上するため、導光板の光取出し面に拡散フィルムシートやレンズフィルムシートを設置したり、導光板自体の光取出し面あるいはその反対側の反射面に白色インキなどをドット状に印刷したり、或いは多数の凹形状または凸形状を形成したりすることで、導光板の側面にある端面から入射した光源からの光を、導光板の光取出し面に偏向させて、大面積の均一な面状光源としている。

一般的により大きな導光板などの押出賦形樹脂成形体を製造する場合、このように押出成形法によって行われるが、通常の加工の手順として、透明樹脂の板状の原板として切り出され、適正サイズに外形加工を行い、さらに端面の鏡面研磨加工がなされる。

例えば導光板の原板が作製されたのち、光取出し面に、レンズフィルムシートを配置したり、導光板の光取出し面あるいは反対側の反射面へ白色ドットを印刷するのが通常であるが、押出成形時に、導光板の光取出し面あるいは反対側の反射面を直接、ロール金型などによって、賦形加工する方法がある。この方法によれば、導光板の押出成形時に、賦形パターンも同時に形成されるため、部品点数および工数を削減できる効果が期待できる。

押出成形された板状の導光板シートを導光板の原板に断裁する方法としては、大型刃により打ち抜く方法、丸鋸により切断する方法、レーザー加工機により切断する方法、超音波カッター加工機により切断する方法、ウォータージェット加工機により切断する方法、などが可能である。

切り出された導光板の原板は、通常、端面突き当て位置決めをし、既存の設備であるランニングソーなどの外形加工機によって製品サイズに加工される。

製品サイズに加工された導光板の端面部を、既存の設備である鏡面仕上げ加工機などの研磨機により端面加工を行い製品に仕上げる。

通常、押出成形による導光板などの押出賦形樹脂成形体は、押出装置から原板へ荒断裁され、外形加工機により製品サイズに加工され、研磨機により端面研磨され仕上る。その後、方向性や均一性などの光学特性を向上するため、例えば、導光板上にレンズシートを配置したり、導光板の表面の光取出し面あるいは裏面の反射面へ賦形加工を施したりする。

しかしながら、導光板などの押出賦形樹脂成形体の表面あるいは裏面を押出成形と同時に賦形加工する場合においては、すでに賦形パターンが押出賦形樹脂成形体上に形成されているため、押出成型・賦形加工ライン上である程度の位置精度をもって断裁する必要がある。

また、押出成形された板状の導光板などの押出賦形樹脂成形体を原板へ断裁する時、押出成形ラインにおいて導光板などの押出賦形樹脂成形体が移動している中で断裁を行う必要があるため、加工寸法精度はあまり良くなく、原板の外形寸法にバラツキが生ずるという問題がある。

この問題に対応するため、端面鏡面研磨の研磨代を大きくとるため、研磨機に直接かけることが困難となり、研磨機にかける前に大きな研磨代を削るために、外形加工機が必要となるため、工程が長くなると共に、設備コストもかかる。

特許文献１には、複数の導光板の原板を積層した後、その原板を切り出す加工、端面研磨、端面への加工を一連の作業で行う導光板の製造方法が開示されているが、導光板の原板を積層する際に、アライメントせずに積層しており、すでに導光板上に賦形パターンが形成されている場合を考慮していない。

特開２０１２−２３４０８３号公報

本発明の課題は、導光板などの押出賦形樹脂成形体の光学部材を押出成形により製造する際、その表面あるいは裏面を押出成形と同時に賦形加工する押出賦形樹脂成形体の製造においても、効率的に断裁加工、端面の荒削り加工および端面の鏡面研磨加工が可能な押出賦形樹脂成形体の製造装置を提供することである。

上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、押出賦形樹脂成形体の表面あるいは裏面を押出成形と同時に賦形加工する押出賦形樹脂成形体の製造装置であって、
透明樹脂を押出成型することにより賦形パターンとアライメントマークが形成された押出賦形樹脂成形体シートを作製するための押出成型機と、
前記押出賦形樹脂成形体シートを予め設定された断裁位置にて断裁することにより押出賦形樹脂成形体の原板を作製するための断裁ユニットと、
前記押出賦形樹脂成形体の原板の端面を加工するための端面加工機と、を備えてなり、
前記押出成型機と前記端面加工機の間には、前記押出賦形樹脂成形体シートが前記断裁
ユニットによって断裁されることにより形成された押出賦形樹脂成形体の原板を、前記端面加工機が備えられた位置に搬送する手段を備えており、
前記端面加工機は、押出賦形樹脂成形体の原板を搭載するための搭載ステージと、前記搭載ステージに押出賦形樹脂成形体の原板をアライメントマークによって目合わせして搭載し積層するための移載機と、積層された押出賦形樹脂成形体の原板を設定した枚数だけ積層後にそれを固定して積層体とするためのクランプと、その積層体の端面を切削加工するための切削用端面加工カッターと、その積層体の端面を鏡面研磨するための研磨用端面加工カッターと、前記移載機と前記切削用端面加工カッターと前記研磨用端面加工カッターとの間を同一直線軌道に乗って搬送する手段と、を備えていることを特徴とする押出賦形樹脂成形体の製造装置である。

また、請求項２に記載の発明は、押出成形機を使用した押出賦形樹脂成形体の製造方法であって、
押出成形機が表面または裏面に賦形パターンおよびアライメントマークを形成した押出賦形樹脂成形体シートを作製する工程と、
前記押出賦形樹脂成形体シートを予め設定された断裁位置にて断裁することにより押出賦形樹脂成形体の原板を作製する工程と、
前記押出賦形樹脂成形体の原板を端面加工機の搭載ステージ上にアライメントマークにより目合わせして積層する工程と、
予め設定した枚数の押出賦形樹脂成形体の原板が積層されるとその積層体をクランプにより固定する工程と、
前記積層体を断裁加工する工程と、
前記積層体を切削用端面加工カッターの位置まで搬送してその積層体の端面を切削加工する工程と、
前記積層体を研磨用端面加工カッターの位置まで搬送してその積層体の端面を鏡面研磨する工程と、を備えてなることを特徴とする押出成形機を使用した押出賦形樹脂成形体の製造方法である。

押出賦形樹脂成形体への賦形加工と同時に、アライメントマークが形成されることで、光学的な位置決めができ、ある程度の位置精度をもって押出成形ラインの押出賦形樹脂成形体の断裁が可能となる。また、断裁された押出賦形樹脂成形体の原板を、アライメントマークを使って位置合わせして積層し、その状態を維持したままライン上で荒削り加工と鏡面研磨加工とを連続的に行なうことによって、効率よい端面加工が可能となる。

本発明の押出成形ラインにおける押出賦形樹脂成形体の断裁イメージの一例を示す概略説明図。 本発明の押出賦形樹脂成形体の端面加工機の構成の一例を示す概略説明図。 本発明の端面加工機を上から見た端面加工工程のフローの例を示す概略説明図であって、（ａ）は移動ステージが押出賦形樹脂成形体の原板を搭載する位置にあり、切削用および研磨用端面加工カッターがそれぞれ待機位置にある状態、（ｂ）は移動ステージが押出賦形樹脂成形体の原板の積層体を搭載後、切削用端面加工カッターの位置に移動し、切削用端面加工カッターが一対の端面を荒削り加工する位置まで移動した状態、（ｃ）は荒削り加工が終了し、移動ステージが９０度回転して、もう一対の端面を荒削りした後、切削用端面加工カッターが待機位置に戻り始めた状態、（ｄ）は移動ステージがそのままの角度で研磨用端面加工カッターの位置に移動し、研磨用端面加工カッターにて一対の端面を鏡面研磨加工を行った後、研磨用端面加工カッターが待機する所定の位置に戻り始めた状態、（ｅ）は、移動ステージが９０度回転して、もう一対の端面を鏡面研磨加工している状態、をそれぞれ示している。

本発明の押出賦形樹脂成形体の製造装置に関する押出賦形樹脂成形体の断裁および端面加工について、図を参照して説明する。
図１は、本発明の押出賦形樹脂成形体の製造装置の一部である、押出成形ラインにおける押出賦形樹脂成形体の断裁イメージの概略説明図である。押出成形機１１から透明樹脂製の板状の押出賦形樹脂成形体シート１２が押出されてくる。押出賦形樹脂成形体シート１２は押出ライン方向１３に向かって移動する。

押出成型機１１により押出賦形樹脂成形体シート１２の表面あるいは裏面には腑形パターン１５が形成されると同時にアライメントマーク１４が形成される。このアライメントマーク１４をアライメントカメラ１６で読み取り、断裁位置１７を特定し、図示していない切断ユニットによって板状の押出賦形樹脂成形体の原板に断裁する。断裁の手段としては、大型刃により打ち抜く方法、丸鋸により切断する方法、レーザー加工機により切断する方法、超音波カッター加工機により切断する方法、ウォータージェット加工機により切断する方法、などが可能である。

このとき切断ユニットは、押出成形ラインの移動速度に同期して移動するので、移動しながらの切断となるため、高精度の外形寸法は得られない。

そこで図２に示すように、断裁された押出賦形樹脂成形体の原板２１のアライメントマーク２２をアライメントカメラ２３で読み取り、移載機２４により、端面加工機２０の搭載ステージ２５へ位置決めして搭載する。押出賦形樹脂成形体の原板２１を、加工効率を上げるために、１枚ごとにアライメントしながら積層する。端面加工可能な厚さまたは予め設定した枚数になるまで押出賦形樹脂成形体の原板２１を積み上げたのち、クランプ２６により固定して、積層体とする。

搭載ステージ２５を、端面加工機移動ステージ２７上を荒削り加工のための位置に移動させ固定した後、切削用端面加工カッター２８で、押出賦形樹脂成形体の原板２１からなる積層体の端面を所定のサイズに外形加工する。

次に、搭載ステージ２５を、端面加工機移動ステージ２７上を研磨加工のための位置に移動させ固定化した後、研磨用端面加工カッター２９で押出賦形樹脂成形体の原板２１の端面の鏡面研磨仕上げを行う。このとき押出賦形樹脂成形体の原板２１の搭載から荒削り加工、その次の研磨加工までの工程を、同一直線軌道に乗って移動するための端面加工機移動ステージ２７に搭載して行うため、一定の位置関係を保持して移動することが可能となるため、効率のよい押出賦形樹脂成形体の原板２１の端面加工ができる。

図３に端面加工機を上から見た端面加工工程のフローの例を示す概略説明図を示す。図２では、切削用端面加工カッター２８と研磨用端面加工カッター２９はそれぞれ片側に設置しているが、図３に示すように、荒削り加工のための切削用端面加工カッター３３および研磨用端面加工カッター３４ともに反対側の対向面にも設置して、対向する２面を同時に加工できる構造としてもよい。また移動ステージ３２を回転可能とし、他の対向する２面を加工できる構造としてもよい。この場合のそれぞれの端面加工カッターは押出賦形樹脂成形体のサイズに合せて移動できる構造とする。

この図３によれば、押出賦形樹脂成形体の原板２１を積み上げた積層体を置き換えることなく、その端面の４面を同一直線軌道に乗って移動するための端面加工機移動ステージ３１に搭載して加工できるので、効率的な端面加工が実現できる。

１１…押出成形機
１２…押出賦形樹脂成形体シート
１３…押出ライン方向
１４…アライメントマーク
１５…腑形パターン
１６…アライメントカメラ
１７…断裁位置
２０…端面加工機
２１…押出賦形樹脂成形体の原板
２２…アライメントマーク
２３…アライメントカメラ
２４…移載機
２５…搭載ステージ
２６…クランプ
２７…端面加工機移動ステージ
２８…切削用端面加工カッター
２９…研磨用端面加工カッター
３１…端面加工機移動ステージ
３２…移載ステージ
３３…切削用端面加工カッター
３４…研磨用端面加工カッター

Claims (2)

1. 押出賦形樹脂成形体の表面あるいは裏面を押出成形と同時に賦形加工する押出賦形樹脂成形体の製造装置であって、
   透明樹脂を押出成型することにより賦形パターンとアライメントマークが形成された押出賦形樹脂成形体シートを作製するための押出成型機と、
   前記押出賦形樹脂成形体シートを予め設定された断裁位置にて断裁することにより押出賦形樹脂成形体の原板を作製するための断裁ユニットと、
   前記押出賦形樹脂成形体の原板の端面を加工するための端面加工機と、を備えてなり、
   前記押出成型機と前記端面加工機の間には、前記押出賦形樹脂成形体シートが前記断裁ユニットによって断裁されることにより形成された押出賦形樹脂成形体の原板を、前記端面加工機が備えられた位置に搬送する手段を備えており、
   前記端面加工機は、押出賦形樹脂成形体の原板を搭載するための搭載ステージと、前記搭載ステージに押出賦形樹脂成形体の原板をアライメントマークによって目合わせして搭載し積層するための移載機と、積層された押出賦形樹脂成形体の原板を設定した枚数だけ積層後にそれを固定して積層体とするためのクランプと、その積層体の端面を切削加工するための切削用端面加工カッターと、その積層体の端面を鏡面研磨するための研磨用端面加工カッターと、前記移載機と前記切削用端面加工カッターと前記研磨用端面加工カッターとの間を同一直線軌道に乗って搬送する手段と、を備えていることを特徴とする押出賦形樹脂成形体の製造装置。
2. 押出成形機を使用した押出賦形樹脂成形体の製造方法であって、
   押出成形機が表面または裏面に賦形パターンおよびアライメントマークを形成した押出賦形樹脂成形体シートを作製する工程と、
   前記押出賦形樹脂成形体シートを予め設定された断裁位置にて断裁することにより押出賦形樹脂成形体の原板を作製する工程と、
   前記押出賦形樹脂成形体の原板を端面加工機の搭載ステージ上にアライメントマークにより目合わせして積層する工程と、
   予め設定した枚数の押出賦形樹脂成形体の原板が積層されるとその積層体をクランプにより固定する工程と、
   前記積層体を断裁加工する工程と、
   前記積層体を切削用端面加工カッターの位置まで搬送してその積層体の端面を切削加工する工程と、
   前記積層体を研磨用端面加工カッターの位置まで搬送してその積層体の端面を鏡面研磨する工程と、を備えてなることを特徴とする押出成形機を使用した押出賦形樹脂成形体の製造方法。

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