JP4192414B2 - レンズシートの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、リアプロジェクションテレビ等に使用されるフレネルレンズシートやレンチキュラーシート等のレンズシートの製造方法に関し、レンズシート自体あるいはレンズシートの成形型を、スクリーンコーティング技術を利用して得る方法に関する。
本発明の応用分野としては、必ずしもレンズシートの製造に制約を受けるものではなく、成形型（所望の凹凸が形成されたスタンパ）の型面に樹脂を供給し、前記樹脂の硬化物からなる「所望の凹凸が形成された樹脂成形物」の製造を目的とする用途の全てに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、リアプロジェクションテレビ等に使用されるフレネルレンズシートやレンチキュラーレンズシート等のレンズシートにおいては、その製造方法としてホットプレス法，キャスト法が知られている。
【０００３】
ホットプレス法では、切削加工した金型と金属板との間にレンズシートの基部となる樹脂板を挟み、加熱，加圧，冷却することにより製造される。
この場合、切削加工された金型がレンズシートの成形型として直接用いられ、レンズシートの量産時には、多数の切削金型を用意しなければならない。
しかし、切削金型は、その原板である金属板の費用，要切削時間の長さ，切削の歩留まり等を考えると非常に高価なものであり、成形時の金型の耐久性を考慮するち、多数の成形型（＝切削金型）が必要となり、製造コストのアップにつながるという問題がある。
【０００４】
一方キャスト法では、溶融軟化された熱可塑性樹脂を成形型に塗布または注入し、樹脂を熱硬化させることでレンズシートが製造される。
この場合、レンズシート１枚あたりの作製時間が長く、多数のレンズシートを量産する上では効率が低く、同時に多数の成形型を必要とすることになり、同様に製造コストのアップにつながるという問題がある。
【０００５】
また、近年では、紫外線硬化樹脂や電子線硬化樹脂等の電離放射線硬化樹脂を使用して、レンズシートを成型する方法が提案されている。
この方法では、レンズシート型端部に前記電離放射線硬化樹脂を塗布し、その上に透明樹脂フィルムを載せ、加圧ロールで均し、硬化，離型することでレンズシートが製造される。
この方法によると、ホットプレス法のように「成形型の耐久性」の問題はなく、キャスト法のように「１枚あたりの作製時間」の問題もないため、製造効率や製造コストの問題（熱可塑性樹脂に比べての電離放射線硬化樹脂のコストを除いては）は少ない。
【０００６】
製造コストのかかる切削金型を多数用意せずに済ませ、製造コストを一層低減する目的で、最近では、まず金型（レンズシートの凹凸の逆型）から樹脂等により型どりした中間型（レンズシートの凹凸の正型）を作製し、そこから樹脂等により型取りすることで、金型の複製版を作製し、それをレンズシート成形型（レンズシートの凹凸の逆型）として用いる方法が提案されている。
この場合、複製を繰り返すことにより、用意する切削金型の台数は前記ホットプレス法と比較し大きく削減することができるため、製造コストのダウンにつながる。この方法で問題となるのは、切削金型からいかに忠実に複製した型を製造するかという点にある。
【０００７】
材料に関しては、まず、元の金型の寸法精度をそのまま再現できる、つまり、収縮等の少ないものが望ましい。
また、実際にレンズシートを成形する際に、成形可能な枚数が多く、耐摩耗性に優れたものが望ましい。切削金型から複製されたレンズシート成形型の寿命が長ければ、さらなる製造コストのダウンにつながるためである。
【０００８】
成形型の構成に関しては、成形型部（凹凸）とその基部との密着性が良好であることが望ましい。
【０００９】
また、製造技術に関しては、成形型部（凹凸）に気泡混入等の欠陥が発生しないような成型技術が要求される。
一般には、気泡混入を防ぐために粘度のより低い材料を用いることが多いが、硬化の前後で熱収縮がより小さく、かつ熱硬化後により耐摩耗性に優れた成形型を製造するためには、粘度の高い樹脂を使うことは避けられない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、
レンズシートの低コストでの量産複製に好適な「切削金型→中間型→成形型→レンズシート」の順序による複製プロセスの中で、特に、高粘度の熱硬化性樹脂を中間型に塗布する過程で、気泡混入を防ぐことを可能とし、寸法精度の良く、かつ耐摩耗性に優れたレンズシート成形型を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の本発明は、
レンズパターンの逆型が形成された金型から型取りされた中間型に、熱硬化性樹脂を塗工し、熱硬化性樹脂の塗工された中間型に金属板あるいは樹脂板を載せ、熱硬化性樹脂を硬化させて、レンズシート成形型を型取りする工程を含むレンズシートの製造方法において、
熱硬化性樹脂の塗工にあたり、スクリーン上に高粘度の熱硬化性樹脂を置き、スキージを下に押しつけながら移動することによって、スクリーンの孔から押し出された熱硬化性樹脂を中間型に塗工するスクリーンコーティングの方法に従うことを特徴とする。
【００１２】
前記レンズシート成形型の基部に用いる金属板あるいは樹脂板としては、請求項２に示すように、その表面に樹脂密着性の高い層を設けることが、レンズシート成形時の耐性を考慮した場合に好ましい。
【００１３】
また、請求項１に示す熱硬化性樹脂には、硬化の前後で熱収縮がより小さく、かつ熱硬化後により耐摩耗性に優れているという物性が要求される。
そのような熱硬化性樹脂の粘度は一般的に高い。本発明においては請求項３に示すように、粘度が100 〜50000 ｍＰａ・ｓの範囲にある熱硬化性樹脂を用いた場合に、請求項１に示す製造工程において、気泡混入を防ぐ上で好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に言う中間型の材料としては、シリコン樹脂等を用いることができる。
その場合、シリコン樹脂は室温硬化型のもので、縮合型よりも付加型のものが好ましい。
また、その作製方法の一例を図１に示す。
この方法によると、切削金型３にシリコン樹脂等の樹脂溜まり２を設け、その上に金属板あるいは樹脂板を載せ、ロール４で加圧しながら圧延し、その後室温で所定時間放置することで中間型５が得られる。
【００１６】
熱硬化性樹脂としては、熱硬化前後での収縮が少なく、熱硬化後には耐摩耗性に優れているものが好適である。一般的にはエポキシ樹脂が用いられる。
【００１７】
レンズシート成形型の基部には、金属板あるいは樹脂板を用いるが、前記熱硬化性樹脂との密着が悪い場合には、請求項２に記すように樹脂密着性の高い層を設ける必要がある。
【００１８】
熱硬化性樹脂を前記中間型へ塗工する方法を図２に示す。
この工程では、スクリーン９上に熱硬化性樹脂６を置き、スキージ１０を下に押しつけながら移動することによって、スクリーン９の孔から押し出された熱硬化性樹脂６が塗工テーブル８上の中間型５に塗工されるという、一般的なスクリーンコーティングの方法に従う。
場合によっては、前記熱硬化性樹脂に微粉末シリカ等を添加し、気泡混入防止の徹底を図っても良い。
【００１９】
熱硬化性樹脂が塗工された中間型の上に金属板あるいは樹脂板を載せ、約６５℃で約５時間熱硬化させ、中間型を離型する。
さらにその後、150 〜200 ℃で約10時間熱硬化することで、目的のレンズシート成形型を得ることができる。
図２では、レンズ部の逆型を構成する熱硬化性樹脂層と、成形型の基材となる金属板あるいは樹脂板との間に、両者の密着性を強固にし、後述するレンズ成形時の耐刷性を付与する目的で密着層７が形成されているが、このような補助処理は必要に応じて行なわれる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の方法により製造したレンズシート成形型を用いた実施例を説明する。本例は、フレネルレンズシートの製造に適用した例に係る説明である。
【００２１】
レンズ材料には、紫外線硬化樹脂や電子線硬化樹脂等の電離放射線硬化樹脂を用いる。
この場合、硬化時に成形型との離型性がよく、また、レンズの耐光性に優れ、レンズ硬さの硬いものを選ぶ。これらの材料は事前に真空脱泡を行うことで、レンズ成型時の気泡混入を避けることができる。
レンズの基部には、ポリカーボネートやポリアクリレートから成る板状の透明樹脂板を用いる。その厚みは１０ｍｍ以下が適当である。
【００２２】
フレネルレンズの製造方法を図３に示す。
本発明の方法により製造したフレネルレンズシート成形型１３の中央部に電離放射線樹脂１２を塗布し、樹脂溜まりを形成する。その上にレンズシートの基部となる前記樹脂板１１を載せ、その上からプレス機１４により加圧し、前記電離放射線樹脂を周方向に圧延させる。
その後、紫外線や電子線等の電離放射線を、光源１５より前記樹脂板の上から照射し、電離放射線樹脂を硬化させた後、成形型から離型することでレンズシートを得ることができる。
【００２３】
なお、上記実施例に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更しても良い。フレネルレンズシートに限らずレンチキュラーレンズシート等のレンズシートの製造にも適用できる方法である。
【００２４】
また、レンズシートの成形型からレンズシートの成形において、本発明を適用しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のレンズシート成形型の製造方法によれば、欠陥が無く、寸法精度のよく、かつ耐摩耗性に優れたレンズシート成形型を作製することができる。
金型から直接レンズを成形成形するのではなく、一台の金型から複数のそれと同じ寸法の樹脂成形型を複製することにより、成形型代の大幅なコストダウンを可能とした。
【００２６】
また、この成形型一枚あたりの成形可能回数が少なければレンズシート成形全体としての大幅なコストダウンにはつながらないが、本発明での成形型の耐摩耗性を考慮した材料選定とそれに対応した製造方法により、レンズシート成形全体としてのコストダウンを可能とした。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】中間型の製造装置を概念的に示す説明図
【図２】中間型へ樹脂を塗工する工程を概念的に示す説明図
【図３】レンズシート成形工程を示す説明図
【符号の説明】
１：中間型の基材
２：シリコン樹脂
３：切削金型
４：加圧ロール
５：中間型
６：熱硬化性樹脂
７：密着層
８：塗工テーブル
９：スクリーン
１０：スキージ
１１：フレネルレンズシートの基材
１２：電離放射線硬化樹脂
１３：レンズシート成形型
１４：プレス機
１５：電離放射線光源

Claims (3)

1. レンズパターンの逆型が形成された金型から型取りされた中間型に、熱硬化性樹脂を塗工し、熱硬化性樹脂の塗工された中間型に金属板あるいは樹脂板を載せ、熱硬化性樹脂を硬化させて、レンズシート成形型を型取りする工程を含むレンズシートの製造方法において、
   熱硬化性樹脂の塗工にあたり、スクリーン上に高粘度の熱硬化性樹脂を置き、スキージを下に押しつけながら移動することによって、スクリーンの孔から押し出された熱硬化性樹脂を中間型に塗工するスクリーンコーティングの方法に従うことを特徴とするレンズシートの製造方法。
2. 金属板あるいは樹脂板の表面に、熱硬化性樹脂との密着性の高い層を形成する工程を含む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. 熱硬化性樹脂の粘度が1000〜50000 ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズシートの製造方法。

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