JP2800697B2 - レンズシートの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズシートの製造方
法および製造装置に関する。本発明で言うレンズシート
は、フレネルレンズ板やレンチキュラー板等に代表され
るようなものであり、片面（あるいは両面）に、レンズ
を構成する所定形状の凹凸が形成されており、プロジェ
クション・タイプのテレビや、オーバヘッドプロジェク
ター（ＯＨＰ）等の光学部品として用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のレンズシートを成形する
代表的な手法として、以下のものが知られている。

【０００３】プレス法 熱可塑性樹脂を、加熱されたスタンパを用いて押圧し、
レンズ面を成形する手法。

【０００４】キャスティング法 溶融軟化された熱可塑性樹脂を、スタンパの凹凸形成面
に塗布・注入し固化させてレンズ面を成形する手法。

【０００５】また、近年ではこのような熱可塑性樹脂で
はなく、電離放射線（紫外線＝ＵＶや、電子線＝ＥＢ）
硬化型樹脂を使用してレンズシートを成形する手法とし
て、以下に例示する手法も開発されている。

【０００６】特開昭61−177215号公報 電離放射線（紫外線）を透過する透明樹脂板と、レンズ
を構成する所定形状の凹凸（フレネルレンズ面）が形成
されたスタンパの凹凸形成面とによって規定される空隙
に紫外線硬化型樹脂を充填した後、前記樹脂に前記透明
樹脂板側より紫外線を照射して前記樹脂を硬化させ、前
記透明樹脂板と重合接着させることによって、積層構成
のフレネルレンズを製造する方法。

【０００７】前記に代表される手法に潜在する「電離
放射線硬化型樹脂層が厚いことによって、成形品に影響
する反り変形」や「樹脂内に含まれている気泡が、充填
（真空吸引）時に、体積が膨張し海島状の気泡が生じる
とともに、充填時間が長くなる問題」を配慮した手法と
して、下記に示す提案がある。

【０００８】特開平４−195031号公報 電離放射線硬化型樹脂層の厚さを基体薄板部の厚さの１
／３以下とした構成の透過型スクリーンであって、その
成形にあたっては、「放射線を透過する薄板と、キャビ
ティ（空隙）面を所定形状に彫刻した金型（スタンパ）
の前記キャビティ面とによって形成されるキャビティ内
へ、放射線硬化樹脂を充填する時のキャビティ厚さより
も、放射線を照射して該樹脂を硬化させる時のキャビテ
ィ厚さの方を薄くする」ことを特徴とする。

【０００９】前記の手法によると、樹脂の充填時のキ
ャビティ厚さを大きく設定すれば、流動速度の差は少な
くなり、海島状の気泡を生ずることはなく高速で充填で
きる。しかも、充填後は、機械的な圧縮によりキャビテ
ィを薄くして樹脂を排出した後で硬化させるので、樹脂
層を基体薄板に比べて薄く設定でき、製造コストを低く
抑えることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記の手法では、放
射線照射手段とプレス（加圧）手段とが一体化している
ため、用いる製造装置が大がかりなものとなってしま
い、非常に高コストとなってしまうという問題を有して
いる。

【００１１】すなわち、キャビティ内へ放射線硬化樹脂
を充填した後、基体薄板（本発明における透明フィルム
等と同義）の上から「透明板材」（石英・青板等の各種
ガラスや、アクリル樹脂板）を介して、加圧を施す必要
がある。これは、基体薄板だけでは加圧に耐えうる強度
が不十分なためであるが、後で施される放射線照射を考
慮した場合、「透明板材」に放射線透過特性が要求され
るので、前記したような材質の透明板材を用いる必要が
生じる。

【００１２】石英ガラスは高価であり、目的とする製造
物が、大きいサイズの透過型スクリーン（レンズシー
ト）の場合、透明板材として前記ガラスを用いると、製
造装置が非常に高コストとなってしまう。

【００１３】また、透明板材が厚さを有する分、放射線
照射の際にも、樹脂を硬化させるための照射強度や照射
時間が余分に必要となり、この問題は、「透明板材」と
して比較的安価な青板ガラスやアクリル樹脂を用いたと
しても解決されるものではない。

【００１４】本発明は、製造装置が大がかりで高コスト
となることのないような、レンズシートの製造方法を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では、「加圧工
程」と「レンズ部分の放射線照射工程」とを、別々の装
置を用いて行ない、「放射線照射」は、周辺部の照射〜
中心部（レンズを構成する所定形状の凹凸がスタンパに
形成された部分を含む領域）の照射というように、二段
階にわたって行なう。

【００１６】すなわち、請求項１に記載の本発明は、電
離放射線を透過する透明フィルムもしくは透明シート
と、レンズを構成する所定形状の凹凸の逆型が形成され
たスタンパの凹凸形成面とによって規定される空隙に電
離放射線硬化型樹脂を充填した後、前記樹脂に前記フィ
ルムもしくはシート側より電離放射線を照射して前記樹
脂を硬化させ、前記フィルムもしくはシートと重合接着
させることによって、レンズシートを製造する方法にお
いて、以下の工程を含むことを特徴とするレンズシート
の製造方法である。

【００１７】（ａ）前記空隙に電離放射線硬化型樹脂を
充填した後、スタンパの凹凸形成面を含む前記フィルム
もしくはシートの表面を、電離放射線を透過しない材質
のマスクによって遮蔽する工程。

【００１８】（ｂ）プレスにより機械的に加圧し、前記
マスク部分を含む前記フィルムもしくはシートをスタン
パ側に変位させ、前記空隙の厚さを減少させる工程。

【００１９】（ｃ）前記マスクの周辺部の前記樹脂に前
記フィルムもしくはシート側より電離放射線を照射して
前記樹脂を硬化させ、前記フィルムもしくはシートと重
合接着させる工程。

【００２０】（ｄ）前記マスクを取り外し、マスクによ
って遮蔽されていた部分の前記樹脂に前記フィルムもし
くはシート側より電離放射線を照射して前記樹脂を硬化
させ、前記フィルムもしくはシートと重合接着させる工
程。

【００２１】前記スタンパとしては、レンチキュラーシ
ートの成型用スタンパあるいはフレネルレンズシートの
成型用スタンパ等が用いられる。

【００２２】また、前記透明フィルムもしくは透明シー
トに代えて、片面あるいは両面に所望形状の凹凸が形成
されたレンズシートを用い、最終的に製造されるレンズ
シートとして、両面に所望形状の凹凸が形成された構成
のレンズシートを製造することも可能である。

【００２３】上記工程（ｂ）〜（ｃ）においては、既存
のプレス装置の周辺（加圧上盤の周囲）に、電離放射線
照射手段を具備した装置を用い、前記マスクの周辺部の
電離放射線硬化型樹脂を照射・硬化させ、次工程におい
て、既存の電離放射線照射装置を用いて、前記マスク部
分の電離放射線硬化型樹脂を照射・硬化させる。

【００２４】本発明では、前記空隙への電離放射線硬化
型樹脂の充填にあたっては、真空注入（吸引）に限ら
ず、各種の塗布方法（例えば、ロールコートやバーコー
ト等）が適宜に採用される。これは、一般に真空注入で
は、低粘度の電離放射線硬化型樹脂でないと、充填時間
や動力を要するためであり、低粘度の樹脂だと、充填後
に周辺部から中心部へ樹脂や気泡が移動する惧れがある
という問題を抱えているためである。また、この際、発
生する気泡を抑えるために、樹脂組成が壊れない程度に
加熱を施しながら充填を行っても良い。

【００２５】スタンパの材質としては、銅，真鍮などの
金属や、ガラス，シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，ウレ
タン樹脂などの非金属材料も使用できる。

【００２６】電離放射線硬化型樹脂としては様々なもの
があるが、代表的なものは、分子中にアクリロイル基を
有する紫外線硬化型樹脂であり、エポキシアクリレート
系，ウレタンアクリレート系，ポリエステルアクリレー
ト系，ポリオールアクリレート系のオリゴマー、ポリマ
ーと単官能・２官能・あるいは多官能重合性（メタ）ア
クリル系モノマー、例えばテトラヒドロフルフリルアク
リレート，２−ヒドロキシエチルアクリレート，２−ヒ
ドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート，ポリ
エチレングリコールジアクリレート，ポリプロピレング
リコールジアクリレート，トリメチロールプロパントリ
アクリレート，ペンタエリトリトールトリアクリレー
ト，ペンタエリトリトールテトラアクリレートのモノマ
ー、オリゴマー、ポリマーなどの混合物などが使用され
る。

【００２７】電離放射線硬化型樹脂に配合されるものと
して、光重合開始剤、例えばベンゾフェノン，ジエチル
チオキサントン，ベンジルジメチルケタール，２−ヒド
ロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オ
ン，１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン，２
−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−
モリフォリノプロパン−１，アシルホスフィンオキサイ
ドなどがあるが、光重合開始剤は１００％反応するわけ
ではなく、未反応のものが成形されたレンズの性能に悪
影響を及ぼすことから、０．１〜７重量％の範囲、好ま
しくは０．５〜５重量％で、未硬化部が残らない程度に
添加量をとどめるべきである。

【００２８】場合によっては、希釈剤が用いられること
もあり、有機溶剤、例えばアセトン，エタノール，メタ
ノール，酢酸エチル，クロロホルム，四塩化炭素，テト
ラヒドロフラン，シクロヘキサン，ジエチルエーテル，
メチルエチルケトン，トルエン，ベンゼンなどが使用さ
れる。また、拡散剤として、例えばガラスビーズ，シリ
カ，無機系酸化物，無機系炭酸化物，無機系硫酸化物，
有機系樹脂ビーズなどや、離型剤として、例えばフッ素
系，シリコーン系のものが使用される。

【００２９】その他に添加されるものとして、紫外線吸
収剤，光安定剤，界面活性剤，消泡剤，帯電防止剤，酸
化防止剤，難燃剤などがあるが、これらの添加剤は、成
形されるレンズの性能に悪影響を及ぼさないものや、悪
影響を及ぼさない程度の添加量でなければならない。

【００３０】電離放射線を透過する透明フィルムもしく
は透明シートとしては、ある程度の物性（クッション材
を介した加圧への耐久性）を有した透明材料であれば、
材質は特に限定されないが、メタクリル樹脂，ポリカー
ボネイト樹脂，塩化ビニル樹脂，ポリスチレン樹脂，ポ
リオレフィン樹脂や、これらの複合体などの合成樹脂
や、ガラスなどが用いられる。

【００３１】凹凸形成部を遮蔽するマスク材料として
は、電離放射線を透過しない材質であればどのようなも
のでも構わないが、電離放射線の照射によって変質しな
いものが望ましい。

【００３２】

【作用】電離放射線の照射による樹脂硬化の工程を、周
辺部，中心部の二段階とすることによって、まず周辺部
が樹脂硬化（周辺シール）されるため、残った未硬化の
中心部の樹脂量が固定され、レンズ成形部の寸法（厚
さ）を安定しやすい。

【００３３】また、周辺シールを行なうことによって、
低粘度の電離放射線硬化型樹脂を用いたとしても、上記
したような、周辺部から中心部への、樹脂や気泡の戻り
といった問題がなく、さらには、硬化樹脂と透明フィル
ムとの重合接着が、両者が接する面においてだけではな
く、周囲（辺）においても行われるので、両者の接着が
より確実となる。

【００３４】「加圧工程」と「レンズ部分の放射線照射
工程」とを、別々の装置を用いて行なうことによれば、
「加圧工程」では既存のプレス装置を用いれば良く、上
記したような特別な「透明板材（各種ガラスやアクリル
樹脂板）」を用いる必要がない。

【００３５】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。

【００３６】(1) スタンパ 下地切削をした厚さ２０ｍｍ，３５０ｍｍ角の銅板を用
意し、縦型旋盤を用い、その中心から直径２９０ｍｍ
で、フレネルレンズの波型が逆に形成された凹凸形状を
切削する等して、フレネルレンズ用のスタンパ１とす
る。

【００３７】(2) プレス装置…図３参照 加圧上盤11（加圧範囲）が３００ｍｍ角の平プレス装置
10の、前記加圧上盤11の周囲四辺に紫外線照射手段（紫
外線ランプ）12を取り付け、プレス装置10全体を暗幕で
覆った。尚、前記紫外線ランプ12は、加圧上盤11以外の
周辺部を照射できるようになっている。

【００３８】(3) 紫外線照射装置 既存の、コンベア式の紫外線照射装置20。

【００３９】(4) 反応性プレポリマー（電離放射線硬化
型樹脂）の組成 ア）ウレタンアクリレートオリゴマー（ＮＫ−オリゴＵ
−４ＨＡ 新中村化学製）６７重量％と、２−ヒドロキ
シ−３−フェノキシプロピルアクリレート（アロニック
スＭ−５７００ 東亜合成製）３０重量％と、１−ヒド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトン（イルガキュア１
８４ 日本チバガイギー製）３重量％とを混合したもの
を用意し、上記ア）を、電離放射線硬化型樹脂２とす
る。

【００４０】(5) 電離放射線を透過する透明フィルムも
しくは透明シート ３６０ｍｍ角，厚さ３ｍｍのＭＳ（メタクリル酸メチル
−スチレン共重合体）樹脂板を、前記透明フィルムもし
くは透明シート３とする。

【００４１】(6) 電離放射線を透過しない材質のマスク ３４０ｍｍ角の銅板を、前記マスク４とする。

【００４２】＜上記(1) 〜(6) を用いたレンズシートの
製造＞スタンパ１上の凹凸形成面に、５０℃に温めてお
いた上記ア）の電離放射線硬化型樹脂２を充填し、樹脂
２がスタンパ全面に拡がるのを待って、その上から、前
記透明シート３を、中心をそろえて被せ、さらにその上
から、前記マスク４を、凹凸形成面を覆うように被せ
る。以後、レンズシートとなる電離放射線硬化型樹脂２
と透明シート３（これらを併せて、レンズシート材と称
する）とを含むこれらスタンパ１，樹脂２，透明シート
３，マスク４の積層構成を、素材30と称することとす
る。（図１参照）

【００４３】次いで、素材30を、プレス装置10の定盤に
載せ、加圧上盤11により、マスク４を1.0 kg／cm² で３
０秒加圧する。

【００４４】樹脂２が透明シート３とスタンパ１との間
で充分拡がり、スタンパ１の周辺部から余分な樹脂が排
出されていることを確認した後、装置10の紫外線ランプ
12により、素材30の前記マスク４の周辺部を紫外線照射
し、その部分（図２中、斜線部分）の樹脂２を硬化させ
る。この際、加圧を施しながら紫外線照射を行なうこと
が、樹脂層の薄型化および厚さの均一化の上でも有効で
ある。（図２参照）

【００４５】紫外線照射および加圧を解除し、プレス装
置10から素材30を取り出し、マスク４を外した素材30を
紫外線照射装置20に通し、樹脂２が未硬化の部分（スタ
ンパの凹凸形成部）の樹脂２を硬化させると共に、硬化
樹脂と透明シートとを重合接着させる。

【００４６】その後、素材30のスタンパ１から、重合接
着したレンズシート材を剥離して、二層構成のフレネル
レンズシートを得る。

【００４７】尚、上記実施例では、フレネルレンズシー
トの製造について説明したが、それに限らず、趣旨を逸
脱しない範囲で構成を変更（例えば、レンチキュラーシ
ートとしたり、透明シート３として予め成形されたレン
ズシートを用いる等）しても良いことは言うまでもな
い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電離放射線硬化型樹脂層を薄くでき、レンズ成形部の寸
法（厚さ）を安定しやすいレンズシートの製造方法が提
供された。

【００４９】また、従来必要であった、プレス装置の加
圧上盤に接する「透明板材」の厚みの分、放射線照射の
際に、樹脂を硬化させるための照射強度や照射時間が余
分に必要となるということがない。

【００５０】しかも、本発明の製造方法および製造装置
によれば、「加圧工程」と「レンズ部分の放射線照射工
程」とを、別々の装置を用いて行なうことになり、加圧
工程では、既存のプレス装置に周辺部のみの放射線照射
手段を付加した装置を用いるため、製造装置が大がかり
で高コストとなることがない。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】レンズシートを成形する素材を示す断面説明
図。

【図２】素材に放射線照射する状態を概略的に示す説明
図。

【図３】本発明による製造装置（紫外線ランプ付きプレ
ス装置）を概略的に示す説明図。

【符号の説明】

１…スタンパ ２…電離放射線硬化型樹脂 ３…透明フィルムもしくは透明シート ４…マスク 10…電離放射線照射手段付きプレス装置 11…加圧上盤 12…電離放射線照射手段 20…電離放射線照射装置 30…素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｌ 11:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29D 11/00 - 11/02 B29C 69/00 - 69/02 B29C 71/04 G02B 3/08 G03B 21/60 B29C 33/38 - 33/40 B29C 39/00 - 39/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電離放射線を透過する透明フィルムもしく
   は透明シートと、レンズを構成する所定形状の凹凸の逆
   型が形成されたスタンパの凹凸形成面とによって規定さ
   れる空隙に電離放射線硬化型樹脂を充填した後、前記樹
   脂に前記フィルムもしくはシート側より電離放射線を照
   射して前記樹脂を硬化させ、前記フィルムもしくはシー
   トと重合接着させることによって、レンズシートを製造
   する方法において、以下の工程を含むことを特徴とする
   レンズシートの製造方法。 （ａ）前記空隙に電離放射線硬化型樹脂を充填した後、
   スタンパの凹凸形成面を含む前記フィルムもしくはシー
   トの表面を、電離放射線を透過しない材質のマスクによ
   って遮蔽する工程。 （ｂ）プレスにより機械的に加圧し、前記マスク部分を
   含む前記フィルムもしくはシートをスタンパ側に変位さ
   せ、前記空隙の厚さを減少させる工程。 （ｃ）前記マスクの周辺部の前記樹脂に前記フィルムも
   しくはシート側より電離放射線を照射して前記樹脂を硬
   化させ、前記フィルムもしくはシートと重合接着させる
   工程。 （ｄ）前記マスクを取り外し、マスクによって遮蔽され
   ていた部分の前記樹脂に前記フィルムもしくはシート側
   より電離放射線を照射して前記樹脂を硬化させ、前記フ
   ィルムもしくはシートと重合接着させる工程。
2. 【請求項２】前記透明フィルムもしくは透明シートに代
   えて、片面あるいは両面に所望形状の凹凸が形成された
   レンズシートを用い、 前記レンズシートの一方の面と、レンズを構成する所定
   形状の凹凸の逆型が形成されたスタンパの凹凸形成面と
   によって規定される空隙に電離放射線硬化型樹脂を充填
   した後、前記樹脂に前記レンズシート側より電離放射線
   を照射して前記樹脂を硬化させ、前記レンズシートと前
   記樹脂とを重合接着させて、両面に所望形状の凹凸が形
   成された構成のレンズシートを製造することを特徴とす
   る請求項１記載のレンズシートの製造方法。
3. 【請求項３】電離放射線を透過する透明フィルムもしく
   は透明シートと、レンズを構成する所定形状の凹凸の逆
   型が形成されたスタンパの凹凸形成面とによって規定さ
   れる空隙に電離放射線硬化型樹脂を充填した後、前記樹
   脂に前記フィルムもしくはシート側より電離放射線を照
   射して前記樹脂を硬化させ、前記フィルムもしくはシー
   トと重合接着させることによって、レンズシートを製造
   する装置であって、 前記空隙に電離放射線硬化型樹脂が充填され、スタンパ
   の凹凸形成面を含む前記フィルムもしくはシートの表面
   が、電離放射線を透過しない材質のマスクによって遮蔽
   されたレンズシート材に対して、 前記レンズシート材を 機械的に加圧し、前記マスク部分
   を含む前記フィルムもしくはシートをスタンパ側に変位
   させ、前記空隙の厚さを減少させる手段を有すると共
   に、 前記マスク部分の周辺部分を、電離放射線により前記フ
   ィルムもしくはシート側より照射する手段を備えること
   を特徴とするレンズシートの製造装置。