JP3742320B2 - プレス成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は１次成形された少なくとも樹脂からなる板を、加熱手段が設けられた型によって加圧することにより２次成形を行い、最終成形品である導光板、レンズ、プリント基板、建材等を得るプレス成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来１次成形された少なくとも樹脂からなる板を、加熱手段が設けられた型によって加圧することにより２次成形を行い、最終成形品を得るプレス成形装置としては図９に示されるものが知られている。しかしながらこのプレス成形装置は、前記板を加熱された下型に載置した上で、下型を上型に向けて移動させて加圧し成形を行うものであるため、前記板が加熱された下型上に載置されている間に、下型と当接する側の面に熱が及ぼされ、成形前に前記板に反りが発生するという問題があった。そして前記した板の反りを解消するため、プレス成形時間が必要以上に長くなっていた。また型にスタンパが取付けられ、樹脂板に転写を行うものでは、樹脂板に反りが発生し凹状になった中央部の転写が良好に行えないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、１次成形された少なくとも樹脂からなる板に対し加熱手段が設けられた型により加圧することにより２次成形を行い、最終成形品である導光板、レンズ、プリント基板、建材等を得るプレス成形において、前記板が加熱された下型上に載置されている間に樹脂板の当接部分に熱が及ぼされ、成形前に樹脂板に反りが発生することによりプレス成形時間が必要以上に長くなったり、良好な成形が行えないといった問題を解消することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載のプレス成形装置は、対向する加熱手段が設けられた型と、前記型の少なくとも一方に設けられた型移動手段と、前記型のうち一方の型の側に設けられ弾発手段により少なくとも樹脂からなる板に対し一方の型との間隔を維持して保持可能な保持手段と、他方の型の側に設けられ弾発手段により前記板または前記保持手段に対し他方の型との間隔を維持して当接可能な当接調整手段とからなり、前記型移動手段により少なくとも一方の型を他方の型に向けて移動させ、保持された前記板の一方の面と他方の面に対しそれぞれ対向する型を同時に当接させ、加圧することを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載のプレス成形装置は、請求項１において、対向する加熱手段が設けられた一対の型の少なくとも一方にはスタンパが取付けられ、光学製品を成形することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に示すものは、本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。図２に示すものは、本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の側面図である。図３に示すものは、図１におけるＡ−Ａ線における保持手段と樹脂板と型との関係を示す図である。図４に示すものはプレス時の保持手段と樹脂板と型との関係を示す断面図である。
【０００７】
本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置１は射出成形等により１次成形された樹脂板Ｐ１を２次成形することにより光学製品である導光板を成形する際に使用されるものである。 図１に示されるようにプレス成形装置１は、下盤２の四隅寄りに四本のガイド柱３が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱３の上方には上盤４が設けられている。
【０００８】
上盤４の中央部には上部シリンダ５がピストン６を下方に向けて設けられ、ピストン６には可動上板７が固定されている。そしてこれらの上部シリンダ５、ピストン６、可動上板７から型移動手段が構成されている。可動上板７の四隅寄りには前記ガイド柱３が挿通され、可動上板７はガイド柱３に対し摺動自在に設けられている。可動上板７の下面中央部には、加熱手段が設けられた上型８が取付けられている。そして可動上板７および上型８は図示しない油圧機構を用いて上部シリンダ５を駆動させることにより昇降可能に設けられている。
【０００９】
一方下盤２の中央部にも下部シリンダ９がピストン１０を上方に向けて設けられ、下部シリンダ９はプレス成形装置１の台座１１に載置されている。また下部シリンダ９のピストン１０には可動下板１２が固定されている。そしてこれらの下部シリンダ９、ピストン１０、可動下板１２から型移動手段が構成されている。可動下板１２の四隅寄りには前記ガイド柱３が挿通され、可動下板１２はガイド柱３に対し摺動自在に設けられている。可動下板１２の上面中央部には加熱手段が設けられた下型１３が前記上型８に対向して取付けられ、下型１３と上型８により一対の型を形成している。そして可動下板１２および下型１３は図示しない油圧機構を用いて下部シリンダ９を駆動させることにより昇降可能に設けられている。そして上部シリンダ５、下部シリンダ９をそれぞれ駆動させることにより、上型８と上型８に対向する下型１３は、樹脂板Ｐ１の一方の面と他方の面に対しほぼ同時に当接され、加圧可能に設けられている。
【００１０】
また前記上部シリンダ５、下部シリンダ９に接続される油圧機構にはそれぞれ油圧を調整するリリーフバルブ等が設けられ、上下のシリンダに油圧力が均等に働くように調整可能に設けられている。また上型８の下死点位置近傍、および下型１３の上死点位置近傍には図示しないリミットスイッチがそれぞれ複数設けられ、前記リミットスイッチにより上型８および下型１３の移動が検知されると、油圧機構のサーボバルブ等により上型８および下型１３の移動速度は、型当接位置付近で低速になるように制御が行われるとともに、上型８の下死点位置、下型の上死点位置での確実な停止が行なわれる。また、可動上板７と可動下板１２に図示しない規制部材をそれぞれ設け、両方の規制部材同士が直接当接することにより、上型８と下型１３の移動を物理的に停止させ、過剰な圧力が樹脂板Ｐ１にかからないようにしてもよい。更に可動上板７と可動下板１２との間のガイド柱３にそれぞれバネを装着し、型当接位置付近での樹脂板Ｐ１に対する過剰な圧力に対して反発力を得るようにしてもよい。
【００１１】
なお、プレス成形装置１の型移動手段は油圧シリンダに限定されるものでなく、他のプレス成形装置に用いられる機構であってもよい。例えば、空気圧シリンダ、サーボモータを含むモータを動力としたボールネジ機構、クランク機構、カム機構、トグル機構等のリンク機構またはそれらを併用したものを型移動手段に用いてもよい。
【００１２】
上型８と下型１３の内部にはそれぞれ加熱手段としての流体通路１４がそれぞれ設けられている。流体通路１４には図示しない温度調整器により温度制御された温水、油、蒸気等が流通され、型の温度が調整可能に設けられている。なお、型の加熱手段はこれに限定されるものでなく、電気ヒーター等でもよく、型自体に設けられたものでなく外側から型を加熱するものでもよい。更に加熱手段は、型表面に設けられ樹脂板Ｐ１と直接当接するスタンパ１５や薄板に取付けしてもよい。
【００１３】
この実施の形態では導光板のプレスを行うことを目的として、樹脂板Ｐ１にグルーブを転写するためのスタンパ１５が上型８に設けられている。スタンパ１５は上型８の下面に複数のスタンパホルダ１６により固定されている。またスタンパ１５を上型８に固定するために、上型８の下面に向けてエア通路を開口させ、図示しないバキューム装置によりスタンパ１５を吸引する手段も設けてもよい。スタンパ１５は下型１３側に設けてもよく、導光板のタイプによっては上型８と下型１３の両側に取付けてもよい。
【００１４】
そしてスタンパ１５が上型８のみに取付けられている場合、下型１３にはスタンパ１５の転写エリアに対向する部分を含む部分に押圧部１７が設けられており、下型１３の四隅部に押圧部１７より一段低い段差部１８が設けられている。段差部１８は保持手段１９の保持部２０の上に樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃを保持した状態で上型８と下型１３により成形を行う際に、保持部２０が下型１３と干渉しないために設けられている。また、成形される導光板の種類により樹脂板Ｐ１の形状がテーパー状のものであるときは、下型１３の押圧部１７は一方が高い傾斜状に設けられる。また上型８と下型１３の当接の際には、保持手段１９を待避させ加圧を行うようにしてもよい。更にランナーが付いたままの樹脂板Ｐ１のランナー部を保持手段により保持してプレス成形装置１に挿入し、成形の際に、型に併設された加熱されたカッタによりゲート部から切断するようにしてもよい。
【００１５】
次に保持手段１９について説明する。保持手段１９は、図１、図３、図４に示されるように樹脂板Ｐ１を両側および下方から保持するものであって、樹脂板Ｐ１の四隅を保持する保持部２０が設けられている。保持部２０は一段低く水平に設けられた爪部２１と爪部２１から直角方向に設けられた段部２２を有する。保持手段１９の片側部分について図３、図４により説明すると、樹脂板Ｐ１の片側の両隅をそれぞれ保持する保持部２０，２０は部材２３により連結され、部材２３の中間部にはシリンダ２４のロッド２５が固定されている。シリンダ２４は保持手段１９の本体部２６に固定されている。また本体部２６の両側には前記シリンダ２４と平行に断面Ｌ字状のガイド部材２７，２７が保持部２０側に向けて設けられている。そしてガイド部材２７，２７のＬ字状の内側部分と、保持部２０，２０の外側部分とは摺動自在に設けられ、前記シリンダ２４によって保持部２０，２０を樹脂板Ｐ１に対し進退させる際に保持部２０，２０はガイド部材２７，２７によりガイドされる。そしてシリンダ２４のロッド２５を伸長させることにより樹脂板Ｐ１の側面を保持部２０の段部２２で両側から押圧するとともに、樹脂板Ｐ１の裏面の一部を保持部２０の爪部２１で載置する。
【００１６】
また、本体部２６のシリンダ取付位置の両側上方にはそれぞれ上下方向に二個の回転自在な車輪２８，２８が設けられ、後述する移動機構２９のカイドバー３０を車輪２８，２８が挟むように設けられている。そして保持手段１９は、ガイドバー３０に対し移動自在に吊下されている。なお保持手段１９は樹脂板Ｐ１の下方の一部を載置するとともに樹脂板Ｐ１の側面を押圧することにより保持するものについて記載したが、樹脂板Ｐ１をクランプするものや吸着具により吸着するものでもよい。また、保持手段１９は熱伝導が良好な金属製の薄板上に樹脂板Ｐ１を載置するものでもよい。その場合は樹脂板Ｐ１の上面側が型に当接するのとほぼ同時に、樹脂板Ｐ１の下面側が前記薄板を介して型に当接され、樹脂板Ｐ１の両面にほぼ同時に熱が及ぼされる。よって前記例のものは樹脂板Ｐ１の下面側が直接型と当接しないが、本発明の概念に含まれる。
【００１７】
移動機構２９について説明すると、図２に示されるように、プレス成形装置１のガイド柱３，３等の内側であって樹脂板Ｐ１の進行方向の両側上方には、搬入用コンベア３１の側と搬出用コンベア３２の側に亘ってガイドバー３０，３０が設けられている。ガイドバー３０，３０には、前述した保持手段１９と、搬出手段３３が図２における左右方向に同時に移動自在に設けられている。保持手段１９は、搬入用コンベア３１からプレス成形位置への樹脂板Ｐ１の挿入を行い、前述したプレス成形開始時に樹脂板Ｐ１の保持を行う。また搬出手段３３は、プレス成形位置から搬出用コンベア３２への成形品Ｐ２の搬出を行う。
【００１８】
保持手段１９と搬出手段３３は連結杆３４，３４により連結固定され、保持手段１９には、移動機構２９のアクチュエータとしてのシリンダ３５，３５のロッド３６，３６が固定されている。また、樹脂板Ｐ１の進行方向両側に設けられたロッド３６，３６の先端側同士、連結杆３４，３４同士はそれぞれ図示しない部材により互いに連結されており、移動機構２９は平面視梯子状に骨組みされている。なお、移動機構２９のアクチュエータはシリンダ３５を用いたものを記載したが、その他公知のボールネジとサーボモータの組合わせや、ラック・ピニオン機構や、クランク機構等を用いたものでもよい。
【００１９】
搬出手段３３の構成については、保持手段１９の構成とほぼ同一であるが、シリンダ３５のロッド３６が固定されてない点が相違する。また、保持手段１９と搬出手段３３とを別個に設けず、保持手段１９のみとし、樹脂板Ｐ１を保持したまま成形を完了させ、そのまま保持手段１９により成形品Ｐ２を搬入側と同方向、あるいは他方向に搬出させるようにしてもよい。
【００２０】
次にこのプレス成形装置１を用いた導光板の成形方法について説明する。このプレス成形に用いられる１次成形された樹脂板Ｐ１は射出成形により成形されたものであるが、押出成形により成形されたものを切断したものでもよい。材料としてはこの第１の実施の形態ではアクリルが用いられたものについて説明するが、透明性の樹脂であって、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー等が使用される。
【００２１】
１次成形である射出成形に用いられる金型のキャビティ形状は、導光板の形状に略一致しているが、金型にはスタンパは装着されていないから、例えばアクリルを用いて１８インチの導光板の１次成形品を成形する場合、スタンパが装着された金型により射出成形して導光板を成形する際の金型の温度より２０℃程度低い６０℃程度の金型の温度で成形を行うことができ、成形時間も２／３程度の８０秒程度で成形ができる。射出成形された１次成形品である樹脂板Ｐ１は、搬入用コンベア３１により運ばれ、保持手段１９によってプレス成形装置１の上型８と下型１３との間に挿入され、保持される。
【００２２】
この際の射出成形機から取出された樹脂板Ｐ１の温度は５０℃〜６０℃程度であり、そのままプレス成形される。また射出成形された樹脂板Ｐ１を、プレス時間を短縮する等の目的のために、予熱手段において更に熱変形温度の近くまで予熱した上でプレス成形してもよい。
【００２３】
成形に適する樹脂板Ｐ１の予熱温度は、成形される樹脂の熱変形温度（ＡＳＴＭＤ６４８）から６５℃〜５℃低い温度、好ましくは熱変形温度から４０℃〜１５℃低い温度であり、この実施の形態の場合、アクリルの熱変形温度は約９５℃であるから、樹脂板Ｐ１の予熱温度は３０℃〜９０℃、好ましくは５５℃〜８０℃が良好な範囲である。樹脂板Ｐ１の予熱については、他で押出成形されたものを切断された樹脂板Ｐ１を使用する場合なども、樹脂板Ｐ１を予熱してからプレス成形を行うことが好ましい。
【００２４】
プレス成形について説明すると、プレス成形装置１のスタンパ１５が取付けられた上型８、および下型１３の設定温度は、いずれも１４０℃に設定されている。両型の温度はスタンパ１５が装着された面と他方の面が必ずしも完全に同一温度である必要はないが、温度差があると成形品に反りが発生しやすいから同温に設定することが好ましい。型の設定温度については、成形される樹脂の熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８）よりも１０℃〜９０℃、好ましくは３０℃〜７０℃高い温度に設定される。この実施の形態の場合、前記したようにアクリルの熱変形温度は約９５℃であるから、型の設定温度は、１０５℃〜１８５℃、好ましくは１２５℃〜１６５℃が良好な転写を行うために適する温度である。
【００２５】
樹脂板Ｐ１が保持手段１９により上型８と下型１３の間に挿入されると、保持部２０の爪部２１の上に樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃを保持したままで、スタンパ１５が取付けられた上型８とそれに対向する押圧部１７が設けられた下型１３を型移動手段によりほぼ同時に移動させ、低速で樹脂板Ｐ１の一方の面と他方の面にほぼ同時に上型８と下型１３を当接させ、更に加圧を行う。この際スタンパ１５は上型８とほぼ同温に加熱されているから、樹脂板Ｐ１の一方の面はスタンパ１５からの伝熱により、極めて容易に変形しやすい可塑状態になり、スタンパ１５の転写面の微細なグルーブが樹脂板Ｐ１のアクティブエリアＧに転写される。またこの際、樹脂板Ｐ１のアクティブエリアＧの裏面側は下型１３の押圧部１７により押圧され、樹脂板Ｐ１にはほぼ同時に上下の型の熱が及ぼされる。
【００２６】
この際の樹脂板Ｐ１に加えられるプレス圧力は０．５Ｍｐａであり、プレス成形時間は１５秒である。プレス圧力は、プレス成形装置の種類、成形される導光板の形状、樹脂の種類等にもよるが、０．３Ｍｐａ〜３Ｍｐａ、好ましくは０．４Ｍｐａ〜２Ｍｐａの範囲に設定される。またプレス成形時間は、プレス成形装置の種類、成形品の面積、成形品の形状、成形品の樹脂の種類等にもよるが、５秒〜３０秒、好ましくは１０秒〜２０秒程度に設定される。
【００２７】
なお、上型８と下型１３により樹脂板Ｐ１が加圧を開始されると保持手段１９のシリンダ２４のロッド２５が収縮され、保持部２０が両側へ退避することにより樹脂板Ｐ１の保持が解除され、シリンダ３５の収縮により保持手段１９は搬入用コンベア３１の位置に戻される。同時に搬出手段３３がプレス成形位置に移動され、成形中の樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃは搬出手段３３により保持される。そして対向する一対の上型８と下型１３がほぼ同時に成形品Ｐ２から離隔されることによりプレス成形が終了すると、グルーブがアクティブエリアＧに転写された導光板が搬出手段３３により搬出用コンベア３２に搬出され、同時に保持手段１９により次に成形される樹脂板Ｐ１が搬入用コンベア３１からプレス成形位置に挿入される。
【００２８】
次に第２の実施の形態のプレス成形装置４１は図５に示されるものである。第２の実施の形態のプレス成形装置４１は、加熱手段が設けられ対向する一対の一方の型４２と他方の型４３が水平方向に対向して設けられたものであり、一方の型４２の型移動手段であるシリンダ４５、他方の型４３の型移動手段であるシリンダ４６、ガイド柱４７等が設けられているが、他の構成および作用は第１の実施の形態のものと基本的にほぼ同じである。スタンパ４４については一方の型４２に取付けられたものについて記載したが、両方の型に取付けてもよい点も第１の実施の形態のものと同じである。
【００２９】
保持手段４８は一方の型４２と他方の型４３の間で樹脂板Ｐ１を縦方向に保持するもので、樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃが挟持部４９により挟持されるものである。そして挟持部４９に下方には回転自在な車輪５０が複数設けられ、両側に断面コ字状に設けられたガイド５１，５１に嵌合されている。保持手段４８については、樹脂板Ｐ１を下方から保持するものについて記載したが、上方から保持するもの、または上下から保持するものであってもよい。そしてプレス成形装置４１は、保持手段４８により保持された樹脂板Ｐ１に対し一方の型４２と対向する他方の型４３をほぼ同時に当接させ加圧し、成形後は成形品Ｐ２からほぼ同時に一方の型４２と他方の型４３を離隔させることによりプレス成形を行う。
【００３０】
第３の実施の形態のプレス成形装置６１は図６に示されるものである。プレス成形装置６１は、下盤６２の下部にシリンダ６３がピストン６４を上方に向けて設けられ、シリンダ６３は台座６５に載置されている。そして下盤６２の四隅寄りに四本のガイド柱６６が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱６６の上方には上盤６７が設けられている。そしてシリンダ６３のピストン６４が可動板６８に固定されており、これらのシリンダ６３、ピストン６４、可動板６８から型移動手段が構成されている。また可動板６８の四隅寄りには、前記ガイド柱６６が挿通され、可動板６８はガイド柱６６に対し摺動自在に設けられている。そして可動板６８の上面中央部には加熱手段が設けられた下型６９が取付けられるとともに、上盤６７の下側中央部には加熱手段が設けられた上型７０が前記下型６９と対向して取付けられるとともに、上型７０にはスタンパ７１が固定されている。そして下型６９と上型７０との間には樹脂板Ｐ１を保持する保持手段７２が設けられている。保持手段７２は、樹脂板Ｐ１を保持する保持部である爪部７３と樹脂板Ｐ１を昇降させる昇降部であるシリンダ７４等とからなり、第１の実施の形態の図２に示されるような移動機構によりプレス成形装置６１の外から樹脂板Ｐ１を挿入可能に設けられている。
【００３１】
第３の実施の形態のプレス成形装置６１による成形方法は、固定的に設けられスタンパ７１が取付けられた上型７０と、昇降可能に設けられた下型６９との略中央位置に保持手段７２により樹脂板Ｐ１を保持する。そして前記ピストン６４により前記下型６９を上昇させる。この際保持手段７２のシリンダ７４もほぼ同時に収縮され、保持手段７２に保持された樹脂板Ｐ１も前記下型６９の移動にあわせて上昇される。この保持手段７２による樹脂板Ｐ１の移動速度は型移動手段による下型６９の移動速度よりも相対的に遅く移動され、樹脂板Ｐ１の上面が保持手段７２により上型７０の裏面に当接されるのと、樹脂板Ｐ１の下面が下型６９の押圧部７５に当接されるのがほぼ同時に行われる。
【００３２】
そして更に下型６９の押圧部７５と上型７０のスタンパ７１との間で樹脂板Ｐ１を加圧し成形を行う。また、成形後についても成形品Ｐ２と保持手段７２は、下型６９の移動速度より相対的に遅く下方に向けて移動され、成形品Ｐ２の下面から下型６９の押圧部７５の離隔と、上型７０のスタンパ７１から成形品Ｐ２の上面の離隔とがほぼ同時に行われる。また、保持手段７２および昇降部であるシリンダ７４等は、移動機構側に設けられたものでなく、プレス成形装置６１に保持手段７２の昇降部であるシリンダ７４が設けられたものでもよい。この場合、保持手段７２には別の移動機構により樹脂板Ｐ１の挿入や成形品Ｐ２の搬出が行われる。
【００３３】
更に第３の実施の形態の応用例として、プリント基板等を製造する多段式のホットプレス装置に本発明を用いることが可能である。ホットプレス装置は、熱盤の表面に本発明の型に相当する凹凸のない鏡面板が他の熱盤の鏡面板と対向して取付けられている。そして固定された一方の型に相当する最上部の熱盤の鏡面板に向けて他の複数または単数の熱盤を移動させ鏡面板の間で樹脂板Ｐ１の加圧を行う。このホットプレス装置は、最上部の熱盤以外の熱盤と、熱盤の間に樹脂板Ｐ１を保持する保持手段としての金属製の薄板からなるキャリアプレートにもそれぞれ移動手段が設けられている。そして最上部の熱盤以外の熱盤と樹脂板Ｐ１が載置されたキャリアプレートをそれぞれ最上部の熱盤に向けて同時に移動させる。この場合、最上部の熱盤に対し遠くの側の前記熱盤、キャリアプレートほど移動速度が速く設定される。上記構成により、移動キャリアプレートに載置された樹脂板Ｐ１の上面側が上側の鏡面板に当接するのとほぼ同時に、樹脂板Ｐ１の下面側が前記薄板を介して下型の鏡面板に当接され、樹脂板Ｐ１の両面にほぼ同時に熱が及ぼされるとともに、加圧が行われる。なおこの実施の形態の例も、樹脂板Ｐ１の下面側が薄板を介して加熱された型に当接するが、第１の実施の形態において記載したように、樹脂板Ｐ１の一方の面と他方の面にほぼ同時に熱が及ぼされるから、本発明の技術課題を解決するものである。
【００３４】
次に第４の実施の形態のプレス成形装置８１は図７に示されるものである。プレス成形装置８１は、ベッド８２の上面の中央に加熱手段が設けられた下型８３が取付けられている。また、ベッド８２の四隅寄りに四本のガイド柱８４が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱８４の上方には上盤８５が設けられている。上盤８５の中央部にはシリンダ８６がピストン８７を下方に向けて設けられ、ピストン８７には可動板８８が固定されている。そしてこれらのシリンダ８６、ピストン８７、可動板８８から型移動手段が構成されている。また可動板８８の四隅寄りには前記ガイド柱８４が挿通され、可動板８８はガイド柱８４に対し摺動自在に設けられている。そして可動板８８の下面中央部には加熱手段が設けられた上型８９が下型８３に対向して取付けられるとともに、上型８９にはスタンパ９０が取付けられている。
【００３５】
またプレス成形装置８１の下型８３には保持手段９１が設けられている。保持手段９１は、弾発手段により樹脂板Ｐ１に対して下型８３との間隔を維持して保持可能とするものであって、下型８３上面の周辺部寄りに少なくとも四箇所に穿設された孔９２にそれぞれ弾発手段であるバネ９３が挿入され、前記バネ９３の先端に樹脂板Ｐ１の保持部９４が設けられている。この保持部９４の高さは、プレス成形装置８１の型開時に保持部９４に載置した樹脂板Ｐ１が下型８３から所定間隔Ｈを維持して保持可能な高さであり、樹脂板Ｐ１はプレス成形装置８１の型開時に下型８３と上型８９のほぼ中間位置に保持される。また、この保持手段９１が設けられる位置は下型側であれば、下型８３ではなくベッド８２上であってもよい。保持部９４は樹脂板Ｐ１の左右両側寄りを下方から保持するものの他、樹脂板Ｐ１の加圧部である中央のみに空所が設けられた枠状のものや、薄板上に保持するものでもよい。
【００３６】
また、上型８９にも保持手段９１と対向する位置に、当接調整手段９５が設けられている。当接調整手段９５は、弾発手段により樹脂板Ｐ１または保持手段９１に対して上型８９との間隔を維持して当接可能とするものであって、上型８９に孔９６が穿設され、孔９６には弾発手段であるバネ９７が挿入されている。そしてバネ９７の先端には部材９８が取付けられ、上型８９の待機時に上型８９の下面から一定間隔下方に部材９８が位置するように設けられている。そしてこの実施の形態では、部材９８は上型８９の下降時に保持部９４と当接可能に設けられている。また、この当接調整手段９５についても上型側であれば、上型８９に設けるのではなく、可動板８８の下面に設けてもよい。また、部材９８は上型８９の下降時に保持部９４と当接するのでなく、樹脂板Ｐ１と当接するように設けてもよい。これらの保持手段９１および当接調整手段９５に用いられる弾発手段としてはバネの他、ゴムやフェルトやエア等を用いたものでもよい。また、弾発手段と他の部材の間や保持部等には適宜断熱材が使用される。
【００３７】
このプレス成形装置８１の成形方法について説明すると、保持部９４の上方に樹脂板Ｐ１が載置される。型移動手段であるシリンダ８６が作動し、上型８９が下降すると当接調整手段９５の部材９８と保持手段９１の保持部９４の樹脂板Ｐ１を載置されてない部分とが当接される。そして更にシリンダ８６により型移動が行われると、保持手段９１のバネ９３と当接調節手段９５のバネ９７が互いに収縮され、樹脂板Ｐ１は上型８９と下型８３とにほぼ同時に当接され、加圧される。またプレス終了後についても前記機構により、成形品Ｐ２から上型８９と下型８３がほぼ同時に離隔される。
【００３８】
次に第５の実施の形態のプレス成形装置１０１は図８に示されるものである。プレス成形装置１０１は、ベッド１０２の四隅寄りに四本のガイド柱１０３が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱１０３の上方には上盤１０４が設けられている。上盤１０４の中央部にはシリンダ１０５がピストン１０６を下方に向けて設けられ、ピストン１０６は可動上板１０７に固定されている。そしてシリンダ１０５、ピストン１０６、可動上板１０７から型移動手段が構成されている。また可動上板１０７は四隅寄りに前記ガイド柱１０３が挿通され、可動上板１０７はガイド柱１０３に対し摺動自在に設けられている。可動上板１０７の下面中央部には加熱手段が設けられた上型１０８が取付けられるとともに、上型１０８にはスタンパ１０９が取付けられている。
【００３９】
一方ベッド１０２の周囲の四箇所には、上方に向けてシリンダ１１０が設けられ、シリンダ１１０のロッド１１１の先端には、可動下板１１２が取付けられている。そして前記シリンダ１１０、ロッド１１１、可動下板１１２から型移動手段が構成されている。また可動下板１１２は四隅寄りに前記ガイド柱１０３が挿通され、可動下板１１２はガイド柱１０３に対し摺動自在に設けられている。可動下板１１２の上面中央部には加熱手段が設けられた下型１１３が上型１０８に対向して取付けられている。また、上型１０８と下型１１３の間には樹脂板Ｐ１を保持する保持手段１１４が設けられている。
【００４０】
このプレス成形装置１０１の成形方法について説明すると、保持手段１１４に樹脂板Ｐ１が載置される。型移動手段であるシリンダ１０５が作動され、可動上板１０７と上型１０８が下降を開始する。それと同時に、ベッド１０２に設けられた型移動手段であるシリンダ１１０のロッド１１１も伸長され、可動下板１１２と下型１１３が上昇を開始する。そして上型１０８と下型１１３の間に保持された樹脂板Ｐ１の一方と他方の面に対し、上型１０８と下型１１３がほぼ同時に当接される。上型１０８と下型１１３が樹脂板Ｐ１に当接されると、シリンダ１０５のピストン１０６はなおも伸長され上型１０８は下降され続けるが、ベッド１０２に設けられたシリンダ１１０のロッド１１１の伸長は中止される。そしてシリンダ１１０のロッド１１１は、ピストン１０６の下降に同調してロッド１１１が収縮され、下型１１３と樹脂板Ｐ１を当接させた状態のまま、可動下板１１２をベッド１０２上に下降させる。そしてシリンダ１０５による樹脂板Ｐ１への加圧が行われる。またプレス終了後については、その逆に駆動が行われ、成形品Ｐ２から上型１０８と下型１１３がほぼ同時に離隔される。
【００４１】
また第５の実施の形態の型移動手段に関しては、上盤１０４側に可動下板１１２を上昇させるシリンダを設けてもよく、シリンダ１１０に代えてサーボモータとボールネジの組合せ等を型移動手段の駆動手段としてもよい。また下部に加圧も行うシリンダ１０５を設け、シリンダ１０５により可動下板１１２を上昇させるとともに、可動上板１０７を型移動のみを行うシリンダやサーボモータなどにより下降させるようにしてもよい。
【００４２】
なお、これらの第２の実施の形態ないし第５の実施の形態についても、第１の実施の形態で記載したような適宜の変更が可能である。すなわち、プレス機構の変更、保持手段や移動機構の変更、スタンパが取付けられる型の変更、型の形状の変更、成形条件の変更等が可能である。また、第３の実施の形態ないし第５の実施の形態についても第２の実施の形態のように、水平方向に型を移動させるものでもよい。
【００４３】
なおこれらの実施の形態については型にスタンパが取付けられ導光板を成形する例について記載したが、導光板以外の光学製品の成形に用いてもよく、スタンパを取付けずに行う他の精密成形や、プリント基板や建材等の平板状のものを成形する際にも本発明を用いることが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のプレス成形装置は、対向する加熱手段が設けられた型と、前記型の少なくとも一方に設けられた型移動手段と、前記型のうち一方の型の側に設けられ弾発手段により少なくとも樹脂からなる板に対し一方の型との間隔を維持して保持可能な保持手段と、他方の型の側に設けられ弾発手段により前記板または前記保持手段に対し他方の型との間隔を維持して当接可能な当接調整手段とからなり、前記型移動手段により少なくとも一方の型を他方の型に向けて移動させ、保持された前記板の一方の面と他方の面に対しそれぞれ対向する型を同時に当接させ、加圧することにより、前記板の両面に対し同時に熱を及ぼした上でプレス成形を行うことが可能になり、前記板が加熱された下型上に載置されている間に前記板の当接部分に熱が及ぼされ、成形前に前記板に反りが発生することにより成形時間が必要以上に長くなったり、良好な成形が行えないといった問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の側面図である。
【図３】 図１におけるＡ−Ａ線における保持手段と樹脂板と型との関係を示す図である。
【図４】 プレス時の保持手段と樹脂板と型と樹脂板と保持手段との関係を示す断面図である。
【図５】 第２の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図６】 第３の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図７】 第４の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図８】 第５の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図９】 従来技術のプレス成形装置の正面図である。
【符号の説明】
１ ……… プレス成形装置
２ ……… 下盤
３ ……… ガイド柱
４ ……… 上盤
５ ……… 上部シリンダ
６ ……… ピストン
７ ……… 可動上板
８ ……… 上型
９ ……… 下部シリンダ
１０ …… ピストン
１１ …… 台座
１２ …… 可動下板
１３ …… 下型
１４ …… 流体通路
１５ …… スタンパ
１６ …… スタンパホルダ
１７ …… 押圧部
１８ …… 段差部
１９ …… 保持手段
２０ …… 保持部
２１ …… 爪部
２２ …… 段部
２３ …… 部材
２４ …… シリンダ
２５ …… ロッド
２６ …… 本体部
２７ …… ガイド部材
２８ …… 車輪
２９ …… 移動機構
３０ …… ガイドバー
３１ …… 搬入用コンベア
３２ …… 搬出用コンベア
３３ …… 搬出手段
３４ …… 連結杆
３５ …… シリンダ
３６ …… ロッド
９５ …… 当接調整手段
Ｐ１ …… 樹脂板
Ｐ２ …… 成形品
Ｃ …… 周辺部
Ｇ …… アクティブエリア
【発明の属する技術分野】
本発明は１次成形された少なくとも樹脂からなる板を、加熱手段が設けられた型によって加圧することにより２次成形を行い、最終成形品である導光板、レンズ、プリント基板、建材等を得るプレス成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来１次成形された少なくとも樹脂からなる板を、加熱手段が設けられた型によって加圧することにより２次成形を行い、最終成形品を得るプレス成形装置としては図９に示されるものが知られている。しかしながらこのプレス成形装置は、前記板を加熱された下型に載置した上で、下型を上型に向けて移動させて加圧し成形を行うものであるため、前記板が加熱された下型上に載置されている間に、下型と当接する側の面に熱が及ぼされ、成形前に前記板に反りが発生するという問題があった。そして前記した板の反りを解消するため、プレス成形時間が必要以上に長くなっていた。また型にスタンパが取付けられ、樹脂板に転写を行うものでは、樹脂板に反りが発生し凹状になった中央部の転写が良好に行えないという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、１次成形された少なくとも樹脂からなる板に対し加熱手段が設けられた型により加圧することにより２次成形を行い、最終成形品である導光板、レンズ、プリント基板、建材等を得るプレス成形において、前記板が加熱された下型上に載置されている間に樹脂板の当接部分に熱が及ぼされ、成形前に樹脂板に反りが発生することによりプレス成形時間が必要以上に長くなったり、良好な成形が行えないといった問題を解消することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載のプレス成形装置は、対向する加熱手段が設けられた型と、前記型の少なくとも一方に設けられた型移動手段と、前記型のうち一方の型の側に設けられ弾発手段により少なくとも樹脂からなる板に対し一方の型との間隔を維持して保持可能な保持手段と、他方の型の側に設けられ弾発手段により前記板または前記保持手段に対し他方の型との間隔を維持して当接可能な当接調整手段とからなり、前記型移動手段により少なくとも一方の型を他方の型に向けて移動させ、保持された前記板の一方の面と他方の面に対しそれぞれ対向する型を同時に当接させ、加圧することを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載のプレス成形装置は、請求項１において、対向する加熱手段が設けられた一対の型の少なくとも一方にはスタンパが取付けられ、光学製品を成形することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に示すものは、本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。図２に示すものは、本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の側面図である。図３に示すものは、図１におけるＡ−Ａ線における保持手段と樹脂板と型との関係を示す図である。図４に示すものはプレス時の保持手段と樹脂板と型との関係を示す断面図である。
【０００７】
本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置１は射出成形等により１次成形された樹脂板Ｐ１を２次成形することにより光学製品である導光板を成形する際に使用されるものである。 図１に示されるようにプレス成形装置１は、下盤２の四隅寄りに四本のガイド柱３が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱３の上方には上盤４が設けられている。
【０００８】
上盤４の中央部には上部シリンダ５がピストン６を下方に向けて設けられ、ピストン６には可動上板７が固定されている。そしてこれらの上部シリンダ５、ピストン６、可動上板７から型移動手段が構成されている。可動上板７の四隅寄りには前記ガイド柱３が挿通され、可動上板７はガイド柱３に対し摺動自在に設けられている。可動上板７の下面中央部には、加熱手段が設けられた上型８が取付けられている。そして可動上板７および上型８は図示しない油圧機構を用いて上部シリンダ５を駆動させることにより昇降可能に設けられている。
【０００９】
一方下盤２の中央部にも下部シリンダ９がピストン１０を上方に向けて設けられ、下部シリンダ９はプレス成形装置１の台座１１に載置されている。また下部シリンダ９のピストン１０には可動下板１２が固定されている。そしてこれらの下部シリンダ９、ピストン１０、可動下板１２から型移動手段が構成されている。可動下板１２の四隅寄りには前記ガイド柱３が挿通され、可動下板１２はガイド柱３に対し摺動自在に設けられている。可動下板１２の上面中央部には加熱手段が設けられた下型１３が前記上型８に対向して取付けられ、下型１３と上型８により一対の型を形成している。そして可動下板１２および下型１３は図示しない油圧機構を用いて下部シリンダ９を駆動させることにより昇降可能に設けられている。そして上部シリンダ５、下部シリンダ９をそれぞれ駆動させることにより、上型８と上型８に対向する下型１３は、樹脂板Ｐ１の一方の面と他方の面に対しほぼ同時に当接され、加圧可能に設けられている。
【００１０】
また前記上部シリンダ５、下部シリンダ９に接続される油圧機構にはそれぞれ油圧を調整するリリーフバルブ等が設けられ、上下のシリンダに油圧力が均等に働くように調整可能に設けられている。また上型８の下死点位置近傍、および下型１３の上死点位置近傍には図示しないリミットスイッチがそれぞれ複数設けられ、前記リミットスイッチにより上型８および下型１３の移動が検知されると、油圧機構のサーボバルブ等により上型８および下型１３の移動速度は、型当接位置付近で低速になるように制御が行われるとともに、上型８の下死点位置、下型の上死点位置での確実な停止が行なわれる。また、可動上板７と可動下板１２に図示しない規制部材をそれぞれ設け、両方の規制部材同士が直接当接することにより、上型８と下型１３の移動を物理的に停止させ、過剰な圧力が樹脂板Ｐ１にかからないようにしてもよい。更に可動上板７と可動下板１２との間のガイド柱３にそれぞれバネを装着し、型当接位置付近での樹脂板Ｐ１に対する過剰な圧力に対して反発力を得るようにしてもよい。
【００１１】
なお、プレス成形装置１の型移動手段は油圧シリンダに限定されるものでなく、他のプレス成形装置に用いられる機構であってもよい。例えば、空気圧シリンダ、サーボモータを含むモータを動力としたボールネジ機構、クランク機構、カム機構、トグル機構等のリンク機構またはそれらを併用したものを型移動手段に用いてもよい。
【００１２】
上型８と下型１３の内部にはそれぞれ加熱手段としての流体通路１４がそれぞれ設けられている。流体通路１４には図示しない温度調整器により温度制御された温水、油、蒸気等が流通され、型の温度が調整可能に設けられている。なお、型の加熱手段はこれに限定されるものでなく、電気ヒーター等でもよく、型自体に設けられたものでなく外側から型を加熱するものでもよい。更に加熱手段は、型表面に設けられ樹脂板Ｐ１と直接当接するスタンパ１５や薄板に取付けしてもよい。
【００１３】
この実施の形態では導光板のプレスを行うことを目的として、樹脂板Ｐ１にグルーブを転写するためのスタンパ１５が上型８に設けられている。スタンパ１５は上型８の下面に複数のスタンパホルダ１６により固定されている。またスタンパ１５を上型８に固定するために、上型８の下面に向けてエア通路を開口させ、図示しないバキューム装置によりスタンパ１５を吸引する手段も設けてもよい。スタンパ１５は下型１３側に設けてもよく、導光板のタイプによっては上型８と下型１３の両側に取付けてもよい。
【００１４】
そしてスタンパ１５が上型８のみに取付けられている場合、下型１３にはスタンパ１５の転写エリアに対向する部分を含む部分に押圧部１７が設けられており、下型１３の四隅部に押圧部１７より一段低い段差部１８が設けられている。段差部１８は保持手段１９の保持部２０の上に樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃを保持した状態で上型８と下型１３により成形を行う際に、保持部２０が下型１３と干渉しないために設けられている。また、成形される導光板の種類により樹脂板Ｐ１の形状がテーパー状のものであるときは、下型１３の押圧部１７は一方が高い傾斜状に設けられる。また上型８と下型１３の当接の際には、保持手段１９を待避させ加圧を行うようにしてもよい。更にランナーが付いたままの樹脂板Ｐ１のランナー部を保持手段により保持してプレス成形装置１に挿入し、成形の際に、型に併設された加熱されたカッタによりゲート部から切断するようにしてもよい。
【００１５】
次に保持手段１９について説明する。保持手段１９は、図１、図３、図４に示されるように樹脂板Ｐ１を両側および下方から保持するものであって、樹脂板Ｐ１の四隅を保持する保持部２０が設けられている。保持部２０は一段低く水平に設けられた爪部２１と爪部２１から直角方向に設けられた段部２２を有する。保持手段１９の片側部分について図３、図４により説明すると、樹脂板Ｐ１の片側の両隅をそれぞれ保持する保持部２０，２０は部材２３により連結され、部材２３の中間部にはシリンダ２４のロッド２５が固定されている。シリンダ２４は保持手段１９の本体部２６に固定されている。また本体部２６の両側には前記シリンダ２４と平行に断面Ｌ字状のガイド部材２７，２７が保持部２０側に向けて設けられている。そしてガイド部材２７，２７のＬ字状の内側部分と、保持部２０，２０の外側部分とは摺動自在に設けられ、前記シリンダ２４によって保持部２０，２０を樹脂板Ｐ１に対し進退させる際に保持部２０，２０はガイド部材２７，２７によりガイドされる。そしてシリンダ２４のロッド２５を伸長させることにより樹脂板Ｐ１の側面を保持部２０の段部２２で両側から押圧するとともに、樹脂板Ｐ１の裏面の一部を保持部２０の爪部２１で載置する。
【００１６】
また、本体部２６のシリンダ取付位置の両側上方にはそれぞれ上下方向に二個の回転自在な車輪２８，２８が設けられ、後述する移動機構２９のカイドバー３０を車輪２８，２８が挟むように設けられている。そして保持手段１９は、ガイドバー３０に対し移動自在に吊下されている。なお保持手段１９は樹脂板Ｐ１の下方の一部を載置するとともに樹脂板Ｐ１の側面を押圧することにより保持するものについて記載したが、樹脂板Ｐ１をクランプするものや吸着具により吸着するものでもよい。また、保持手段１９は熱伝導が良好な金属製の薄板上に樹脂板Ｐ１を載置するものでもよい。その場合は樹脂板Ｐ１の上面側が型に当接するのとほぼ同時に、樹脂板Ｐ１の下面側が前記薄板を介して型に当接され、樹脂板Ｐ１の両面にほぼ同時に熱が及ぼされる。よって前記例のものは樹脂板Ｐ１の下面側が直接型と当接しないが、本発明の概念に含まれる。
【００１７】
移動機構２９について説明すると、図２に示されるように、プレス成形装置１のガイド柱３，３等の内側であって樹脂板Ｐ１の進行方向の両側上方には、搬入用コンベア３１の側と搬出用コンベア３２の側に亘ってガイドバー３０，３０が設けられている。ガイドバー３０，３０には、前述した保持手段１９と、搬出手段３３が図２における左右方向に同時に移動自在に設けられている。保持手段１９は、搬入用コンベア３１からプレス成形位置への樹脂板Ｐ１の挿入を行い、前述したプレス成形開始時に樹脂板Ｐ１の保持を行う。また搬出手段３３は、プレス成形位置から搬出用コンベア３２への成形品Ｐ２の搬出を行う。
【００１８】
保持手段１９と搬出手段３３は連結杆３４，３４により連結固定され、保持手段１９には、移動機構２９のアクチュエータとしてのシリンダ３５，３５のロッド３６，３６が固定されている。また、樹脂板Ｐ１の進行方向両側に設けられたロッド３６，３６の先端側同士、連結杆３４，３４同士はそれぞれ図示しない部材により互いに連結されており、移動機構２９は平面視梯子状に骨組みされている。なお、移動機構２９のアクチュエータはシリンダ３５を用いたものを記載したが、その他公知のボールネジとサーボモータの組合わせや、ラック・ピニオン機構や、クランク機構等を用いたものでもよい。
【００１９】
搬出手段３３の構成については、保持手段１９の構成とほぼ同一であるが、シリンダ３５のロッド３６が固定されてない点が相違する。また、保持手段１９と搬出手段３３とを別個に設けず、保持手段１９のみとし、樹脂板Ｐ１を保持したまま成形を完了させ、そのまま保持手段１９により成形品Ｐ２を搬入側と同方向、あるいは他方向に搬出させるようにしてもよい。
【００２０】
次にこのプレス成形装置１を用いた導光板の成形方法について説明する。このプレス成形に用いられる１次成形された樹脂板Ｐ１は射出成形により成形されたものであるが、押出成形により成形されたものを切断したものでもよい。材料としてはこの第１の実施の形態ではアクリルが用いられたものについて説明するが、透明性の樹脂であって、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、シクロオレフィンポリマー等が使用される。
【００２１】
１次成形である射出成形に用いられる金型のキャビティ形状は、導光板の形状に略一致しているが、金型にはスタンパは装着されていないから、例えばアクリルを用いて１８インチの導光板の１次成形品を成形する場合、スタンパが装着された金型により射出成形して導光板を成形する際の金型の温度より２０℃程度低い６０℃程度の金型の温度で成形を行うことができ、成形時間も２／３程度の８０秒程度で成形ができる。射出成形された１次成形品である樹脂板Ｐ１は、搬入用コンベア３１により運ばれ、保持手段１９によってプレス成形装置１の上型８と下型１３との間に挿入され、保持される。
【００２２】
この際の射出成形機から取出された樹脂板Ｐ１の温度は５０℃〜６０℃程度であり、そのままプレス成形される。また射出成形された樹脂板Ｐ１を、プレス時間を短縮する等の目的のために、予熱手段において更に熱変形温度の近くまで予熱した上でプレス成形してもよい。
【００２３】
成形に適する樹脂板Ｐ１の予熱温度は、成形される樹脂の熱変形温度（ＡＳＴＭＤ６４８）から６５℃〜５℃低い温度、好ましくは熱変形温度から４０℃〜１５℃低い温度であり、この実施の形態の場合、アクリルの熱変形温度は約９５℃であるから、樹脂板Ｐ１の予熱温度は３０℃〜９０℃、好ましくは５５℃〜８０℃が良好な範囲である。樹脂板Ｐ１の予熱については、他で押出成形されたものを切断された樹脂板Ｐ１を使用する場合なども、樹脂板Ｐ１を予熱してからプレス成形を行うことが好ましい。
【００２４】
プレス成形について説明すると、プレス成形装置１のスタンパ１５が取付けられた上型８、および下型１３の設定温度は、いずれも１４０℃に設定されている。両型の温度はスタンパ１５が装着された面と他方の面が必ずしも完全に同一温度である必要はないが、温度差があると成形品に反りが発生しやすいから同温に設定することが好ましい。型の設定温度については、成形される樹脂の熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８）よりも１０℃〜９０℃、好ましくは３０℃〜７０℃高い温度に設定される。この実施の形態の場合、前記したようにアクリルの熱変形温度は約９５℃であるから、型の設定温度は、１０５℃〜１８５℃、好ましくは１２５℃〜１６５℃が良好な転写を行うために適する温度である。
【００２５】
樹脂板Ｐ１が保持手段１９により上型８と下型１３の間に挿入されると、保持部２０の爪部２１の上に樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃを保持したままで、スタンパ１５が取付けられた上型８とそれに対向する押圧部１７が設けられた下型１３を型移動手段によりほぼ同時に移動させ、低速で樹脂板Ｐ１の一方の面と他方の面にほぼ同時に上型８と下型１３を当接させ、更に加圧を行う。この際スタンパ１５は上型８とほぼ同温に加熱されているから、樹脂板Ｐ１の一方の面はスタンパ１５からの伝熱により、極めて容易に変形しやすい可塑状態になり、スタンパ１５の転写面の微細なグルーブが樹脂板Ｐ１のアクティブエリアＧに転写される。またこの際、樹脂板Ｐ１のアクティブエリアＧの裏面側は下型１３の押圧部１７により押圧され、樹脂板Ｐ１にはほぼ同時に上下の型の熱が及ぼされる。
【００２６】
この際の樹脂板Ｐ１に加えられるプレス圧力は０．５Ｍｐａであり、プレス成形時間は１５秒である。プレス圧力は、プレス成形装置の種類、成形される導光板の形状、樹脂の種類等にもよるが、０．３Ｍｐａ〜３Ｍｐａ、好ましくは０．４Ｍｐａ〜２Ｍｐａの範囲に設定される。またプレス成形時間は、プレス成形装置の種類、成形品の面積、成形品の形状、成形品の樹脂の種類等にもよるが、５秒〜３０秒、好ましくは１０秒〜２０秒程度に設定される。
【００２７】
なお、上型８と下型１３により樹脂板Ｐ１が加圧を開始されると保持手段１９のシリンダ２４のロッド２５が収縮され、保持部２０が両側へ退避することにより樹脂板Ｐ１の保持が解除され、シリンダ３５の収縮により保持手段１９は搬入用コンベア３１の位置に戻される。同時に搬出手段３３がプレス成形位置に移動され、成形中の樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃは搬出手段３３により保持される。そして対向する一対の上型８と下型１３がほぼ同時に成形品Ｐ２から離隔されることによりプレス成形が終了すると、グルーブがアクティブエリアＧに転写された導光板が搬出手段３３により搬出用コンベア３２に搬出され、同時に保持手段１９により次に成形される樹脂板Ｐ１が搬入用コンベア３１からプレス成形位置に挿入される。
【００２８】
次に第２の実施の形態のプレス成形装置４１は図５に示されるものである。第２の実施の形態のプレス成形装置４１は、加熱手段が設けられ対向する一対の一方の型４２と他方の型４３が水平方向に対向して設けられたものであり、一方の型４２の型移動手段であるシリンダ４５、他方の型４３の型移動手段であるシリンダ４６、ガイド柱４７等が設けられているが、他の構成および作用は第１の実施の形態のものと基本的にほぼ同じである。スタンパ４４については一方の型４２に取付けられたものについて記載したが、両方の型に取付けてもよい点も第１の実施の形態のものと同じである。
【００２９】
保持手段４８は一方の型４２と他方の型４３の間で樹脂板Ｐ１を縦方向に保持するもので、樹脂板Ｐ１の周辺部Ｃが挟持部４９により挟持されるものである。そして挟持部４９に下方には回転自在な車輪５０が複数設けられ、両側に断面コ字状に設けられたガイド５１，５１に嵌合されている。保持手段４８については、樹脂板Ｐ１を下方から保持するものについて記載したが、上方から保持するもの、または上下から保持するものであってもよい。そしてプレス成形装置４１は、保持手段４８により保持された樹脂板Ｐ１に対し一方の型４２と対向する他方の型４３をほぼ同時に当接させ加圧し、成形後は成形品Ｐ２からほぼ同時に一方の型４２と他方の型４３を離隔させることによりプレス成形を行う。
【００３０】
第３の実施の形態のプレス成形装置６１は図６に示されるものである。プレス成形装置６１は、下盤６２の下部にシリンダ６３がピストン６４を上方に向けて設けられ、シリンダ６３は台座６５に載置されている。そして下盤６２の四隅寄りに四本のガイド柱６６が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱６６の上方には上盤６７が設けられている。そしてシリンダ６３のピストン６４が可動板６８に固定されており、これらのシリンダ６３、ピストン６４、可動板６８から型移動手段が構成されている。また可動板６８の四隅寄りには、前記ガイド柱６６が挿通され、可動板６８はガイド柱６６に対し摺動自在に設けられている。そして可動板６８の上面中央部には加熱手段が設けられた下型６９が取付けられるとともに、上盤６７の下側中央部には加熱手段が設けられた上型７０が前記下型６９と対向して取付けられるとともに、上型７０にはスタンパ７１が固定されている。そして下型６９と上型７０との間には樹脂板Ｐ１を保持する保持手段７２が設けられている。保持手段７２は、樹脂板Ｐ１を保持する保持部である爪部７３と樹脂板Ｐ１を昇降させる昇降部であるシリンダ７４等とからなり、第１の実施の形態の図２に示されるような移動機構によりプレス成形装置６１の外から樹脂板Ｐ１を挿入可能に設けられている。
【００３１】
第３の実施の形態のプレス成形装置６１による成形方法は、固定的に設けられスタンパ７１が取付けられた上型７０と、昇降可能に設けられた下型６９との略中央位置に保持手段７２により樹脂板Ｐ１を保持する。そして前記ピストン６４により前記下型６９を上昇させる。この際保持手段７２のシリンダ７４もほぼ同時に収縮され、保持手段７２に保持された樹脂板Ｐ１も前記下型６９の移動にあわせて上昇される。この保持手段７２による樹脂板Ｐ１の移動速度は型移動手段による下型６９の移動速度よりも相対的に遅く移動され、樹脂板Ｐ１の上面が保持手段７２により上型７０の裏面に当接されるのと、樹脂板Ｐ１の下面が下型６９の押圧部７５に当接されるのがほぼ同時に行われる。
【００３２】
そして更に下型６９の押圧部７５と上型７０のスタンパ７１との間で樹脂板Ｐ１を加圧し成形を行う。また、成形後についても成形品Ｐ２と保持手段７２は、下型６９の移動速度より相対的に遅く下方に向けて移動され、成形品Ｐ２の下面から下型６９の押圧部７５の離隔と、上型７０のスタンパ７１から成形品Ｐ２の上面の離隔とがほぼ同時に行われる。また、保持手段７２および昇降部であるシリンダ７４等は、移動機構側に設けられたものでなく、プレス成形装置６１に保持手段７２の昇降部であるシリンダ７４が設けられたものでもよい。この場合、保持手段７２には別の移動機構により樹脂板Ｐ１の挿入や成形品Ｐ２の搬出が行われる。
【００３３】
更に第３の実施の形態の応用例として、プリント基板等を製造する多段式のホットプレス装置に本発明を用いることが可能である。ホットプレス装置は、熱盤の表面に本発明の型に相当する凹凸のない鏡面板が他の熱盤の鏡面板と対向して取付けられている。そして固定された一方の型に相当する最上部の熱盤の鏡面板に向けて他の複数または単数の熱盤を移動させ鏡面板の間で樹脂板Ｐ１の加圧を行う。このホットプレス装置は、最上部の熱盤以外の熱盤と、熱盤の間に樹脂板Ｐ１を保持する保持手段としての金属製の薄板からなるキャリアプレートにもそれぞれ移動手段が設けられている。そして最上部の熱盤以外の熱盤と樹脂板Ｐ１が載置されたキャリアプレートをそれぞれ最上部の熱盤に向けて同時に移動させる。この場合、最上部の熱盤に対し遠くの側の前記熱盤、キャリアプレートほど移動速度が速く設定される。上記構成により、移動キャリアプレートに載置された樹脂板Ｐ１の上面側が上側の鏡面板に当接するのとほぼ同時に、樹脂板Ｐ１の下面側が前記薄板を介して下型の鏡面板に当接され、樹脂板Ｐ１の両面にほぼ同時に熱が及ぼされるとともに、加圧が行われる。なおこの実施の形態の例も、樹脂板Ｐ１の下面側が薄板を介して加熱された型に当接するが、第１の実施の形態において記載したように、樹脂板Ｐ１の一方の面と他方の面にほぼ同時に熱が及ぼされるから、本発明の技術課題を解決するものである。
【００３４】
次に第４の実施の形態のプレス成形装置８１は図７に示されるものである。プレス成形装置８１は、ベッド８２の上面の中央に加熱手段が設けられた下型８３が取付けられている。また、ベッド８２の四隅寄りに四本のガイド柱８４が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱８４の上方には上盤８５が設けられている。上盤８５の中央部にはシリンダ８６がピストン８７を下方に向けて設けられ、ピストン８７には可動板８８が固定されている。そしてこれらのシリンダ８６、ピストン８７、可動板８８から型移動手段が構成されている。また可動板８８の四隅寄りには前記ガイド柱８４が挿通され、可動板８８はガイド柱８４に対し摺動自在に設けられている。そして可動板８８の下面中央部には加熱手段が設けられた上型８９が下型８３に対向して取付けられるとともに、上型８９にはスタンパ９０が取付けられている。
【００３５】
またプレス成形装置８１の下型８３には保持手段９１が設けられている。保持手段９１は、弾発手段により樹脂板Ｐ１に対して下型８３との間隔を維持して保持可能とするものであって、下型８３上面の周辺部寄りに少なくとも四箇所に穿設された孔９２にそれぞれ弾発手段であるバネ９３が挿入され、前記バネ９３の先端に樹脂板Ｐ１の保持部９４が設けられている。この保持部９４の高さは、プレス成形装置８１の型開時に保持部９４に載置した樹脂板Ｐ１が下型８３から所定間隔Ｈを維持して保持可能な高さであり、樹脂板Ｐ１はプレス成形装置８１の型開時に下型８３と上型８９のほぼ中間位置に保持される。また、この保持手段９１が設けられる位置は下型側であれば、下型８３ではなくベッド８２上であってもよい。保持部９４は樹脂板Ｐ１の左右両側寄りを下方から保持するものの他、樹脂板Ｐ１の加圧部である中央のみに空所が設けられた枠状のものや、薄板上に保持するものでもよい。
【００３６】
また、上型８９にも保持手段９１と対向する位置に、当接調整手段９５が設けられている。当接調整手段９５は、弾発手段により樹脂板Ｐ１または保持手段９１に対して上型８９との間隔を維持して当接可能とするものであって、上型８９に孔９６が穿設され、孔９６には弾発手段であるバネ９７が挿入されている。そしてバネ９７の先端には部材９８が取付けられ、上型８９の待機時に上型８９の下面から一定間隔下方に部材９８が位置するように設けられている。そしてこの実施の形態では、部材９８は上型８９の下降時に保持部９４と当接可能に設けられている。また、この当接調整手段９５についても上型側であれば、上型８９に設けるのではなく、可動板８８の下面に設けてもよい。また、部材９８は上型８９の下降時に保持部９４と当接するのでなく、樹脂板Ｐ１と当接するように設けてもよい。これらの保持手段９１および当接調整手段９５に用いられる弾発手段としてはバネの他、ゴムやフェルトやエア等を用いたものでもよい。また、弾発手段と他の部材の間や保持部等には適宜断熱材が使用される。
【００３７】
このプレス成形装置８１の成形方法について説明すると、保持部９４の上方に樹脂板Ｐ１が載置される。型移動手段であるシリンダ８６が作動し、上型８９が下降すると当接調整手段９５の部材９８と保持手段９１の保持部９４の樹脂板Ｐ１を載置されてない部分とが当接される。そして更にシリンダ８６により型移動が行われると、保持手段９１のバネ９３と当接調節手段９５のバネ９７が互いに収縮され、樹脂板Ｐ１は上型８９と下型８３とにほぼ同時に当接され、加圧される。またプレス終了後についても前記機構により、成形品Ｐ２から上型８９と下型８３がほぼ同時に離隔される。
【００３８】
次に第５の実施の形態のプレス成形装置１０１は図８に示されるものである。プレス成形装置１０１は、ベッド１０２の四隅寄りに四本のガイド柱１０３が垂直方向に向けて設けられ、四本のガイド柱１０３の上方には上盤１０４が設けられている。上盤１０４の中央部にはシリンダ１０５がピストン１０６を下方に向けて設けられ、ピストン１０６は可動上板１０７に固定されている。そしてシリンダ１０５、ピストン１０６、可動上板１０７から型移動手段が構成されている。また可動上板１０７は四隅寄りに前記ガイド柱１０３が挿通され、可動上板１０７はガイド柱１０３に対し摺動自在に設けられている。可動上板１０７の下面中央部には加熱手段が設けられた上型１０８が取付けられるとともに、上型１０８にはスタンパ１０９が取付けられている。
【００３９】
一方ベッド１０２の周囲の四箇所には、上方に向けてシリンダ１１０が設けられ、シリンダ１１０のロッド１１１の先端には、可動下板１１２が取付けられている。そして前記シリンダ１１０、ロッド１１１、可動下板１１２から型移動手段が構成されている。また可動下板１１２は四隅寄りに前記ガイド柱１０３が挿通され、可動下板１１２はガイド柱１０３に対し摺動自在に設けられている。可動下板１１２の上面中央部には加熱手段が設けられた下型１１３が上型１０８に対向して取付けられている。また、上型１０８と下型１１３の間には樹脂板Ｐ１を保持する保持手段１１４が設けられている。
【００４０】
このプレス成形装置１０１の成形方法について説明すると、保持手段１１４に樹脂板Ｐ１が載置される。型移動手段であるシリンダ１０５が作動され、可動上板１０７と上型１０８が下降を開始する。それと同時に、ベッド１０２に設けられた型移動手段であるシリンダ１１０のロッド１１１も伸長され、可動下板１１２と下型１１３が上昇を開始する。そして上型１０８と下型１１３の間に保持された樹脂板Ｐ１の一方と他方の面に対し、上型１０８と下型１１３がほぼ同時に当接される。上型１０８と下型１１３が樹脂板Ｐ１に当接されると、シリンダ１０５のピストン１０６はなおも伸長され上型１０８は下降され続けるが、ベッド１０２に設けられたシリンダ１１０のロッド１１１の伸長は中止される。そしてシリンダ１１０のロッド１１１は、ピストン１０６の下降に同調してロッド１１１が収縮され、下型１１３と樹脂板Ｐ１を当接させた状態のまま、可動下板１１２をベッド１０２上に下降させる。そしてシリンダ１０５による樹脂板Ｐ１への加圧が行われる。またプレス終了後については、その逆に駆動が行われ、成形品Ｐ２から上型１０８と下型１１３がほぼ同時に離隔される。
【００４１】
また第５の実施の形態の型移動手段に関しては、上盤１０４側に可動下板１１２を上昇させるシリンダを設けてもよく、シリンダ１１０に代えてサーボモータとボールネジの組合せ等を型移動手段の駆動手段としてもよい。また下部に加圧も行うシリンダ１０５を設け、シリンダ１０５により可動下板１１２を上昇させるとともに、可動上板１０７を型移動のみを行うシリンダやサーボモータなどにより下降させるようにしてもよい。
【００４２】
なお、これらの第２の実施の形態ないし第５の実施の形態についても、第１の実施の形態で記載したような適宜の変更が可能である。すなわち、プレス機構の変更、保持手段や移動機構の変更、スタンパが取付けられる型の変更、型の形状の変更、成形条件の変更等が可能である。また、第３の実施の形態ないし第５の実施の形態についても第２の実施の形態のように、水平方向に型を移動させるものでもよい。
【００４３】
なおこれらの実施の形態については型にスタンパが取付けられ導光板を成形する例について記載したが、導光板以外の光学製品の成形に用いてもよく、スタンパを取付けずに行う他の精密成形や、プリント基板や建材等の平板状のものを成形する際にも本発明を用いることが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のプレス成形装置は、対向する加熱手段が設けられた型と、前記型の少なくとも一方に設けられた型移動手段と、前記型のうち一方の型の側に設けられ弾発手段により少なくとも樹脂からなる板に対し一方の型との間隔を維持して保持可能な保持手段と、他方の型の側に設けられ弾発手段により前記板または前記保持手段に対し他方の型との間隔を維持して当接可能な当接調整手段とからなり、前記型移動手段により少なくとも一方の型を他方の型に向けて移動させ、保持された前記板の一方の面と他方の面に対しそれぞれ対向する型を同時に当接させ、加圧することにより、前記板の両面に対し同時に熱を及ぼした上でプレス成形を行うことが可能になり、前記板が加熱された下型上に載置されている間に前記板の当接部分に熱が及ぼされ、成形前に前記板に反りが発生することにより成形時間が必要以上に長くなったり、良好な成形が行えないといった問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態のプレス成形装置の側面図である。
【図３】 図１におけるＡ−Ａ線における保持手段と樹脂板と型との関係を示す図である。
【図４】 プレス時の保持手段と樹脂板と型と樹脂板と保持手段との関係を示す断面図である。
【図５】 第２の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図６】 第３の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図７】 第４の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図８】 第５の実施の形態のプレス成形装置の正面図である。
【図９】 従来技術のプレス成形装置の正面図である。
【符号の説明】
１ ……… プレス成形装置
２ ……… 下盤
３ ……… ガイド柱
４ ……… 上盤
５ ……… 上部シリンダ
６ ……… ピストン
７ ……… 可動上板
８ ……… 上型
９ ……… 下部シリンダ
１０ …… ピストン
１１ …… 台座
１２ …… 可動下板
１３ …… 下型
１４ …… 流体通路
１５ …… スタンパ
１６ …… スタンパホルダ
１７ …… 押圧部
１８ …… 段差部
１９ …… 保持手段
２０ …… 保持部
２１ …… 爪部
２２ …… 段部
２３ …… 部材
２４ …… シリンダ
２５ …… ロッド
２６ …… 本体部
２７ …… ガイド部材
２８ …… 車輪
２９ …… 移動機構
３０ …… ガイドバー
３１ …… 搬入用コンベア
３２ …… 搬出用コンベア
３３ …… 搬出手段
３４ …… 連結杆
３５ …… シリンダ
３６ …… ロッド
９５ …… 当接調整手段
Ｐ１ …… 樹脂板
Ｐ２ …… 成形品
Ｃ …… 周辺部
Ｇ …… アクティブエリア
Claims (2)
- 対向する加熱手段が設けられた型と、前記型の少なくとも一方に設けられた型移動手段と、前記型のうち一方の型の側に設けられ弾発手段により少なくとも樹脂からなる板に対し一方の型との間隔を維持して保持可能な保持手段と、他方の型の側に設けられ弾発手段により前記板または前記保持手段に対し他方の型との間隔を維持して当接可能な当接調整手段とからなり、前記型移動手段により少なくとも一方の型を他方の型に向けて移動させ、保持された前記板の一方の面と他方の面に対しそれぞれ対向する型を同時に当接させ、加圧することを特徴とするプレス成形装置。
- 対向する加熱手段が設けられた一対の型の少なくとも一方にはスタンパが取付けられ、光学製品を成形することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。
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