JP4900823B2

JP4900823B2 - 導光板の射出圧縮成形金型および導光板の射出圧縮成形方法

Info

Publication number: JP4900823B2
Application number: JP2007234597A
Authority: JP
Inventors: 利幸蛯名
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: JP2008265270A

Description

本発明は、導光板の射出圧縮成形金型および導光板の射出圧縮成形方法に関するものであり、特には射出圧縮成形金型内部における導光板のゲートカットに関するものである。

導光板を射出圧縮成形により成形する場合、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ゲート等を切断装置で切断する必要があった。一方、導光板成形用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方法であり、特許文献３もその変形である。これらの導光板成形用金型はゲートとそれに接続されるランナ通路がいずれか一方の金型のコマ内部に設けられている。従って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４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。またこれら特許文献２ないし特許文献４では、ゲートの断面積は樹脂が射出される際も一定であり、複雑なランナ形状であるので、キャビティ内に溶融樹脂を射出するまでの間の流動損失が大きいという問題があった。更にはゲートを切断するための可動部が大きいためにカジリが発生した場合の交換部品の費用が高額になるという問題があった。

特開２００３−１４５５９３号公報（請求項４、図２）特開２００３−３２６５５７号公報（請求項１、図２）特開２００１−３４１１７７号公報（請求項１、図４）特開２００４−３４４４３号公報（００２１、図４）

本発明では上記の問題を鑑みて、簡単な金型構造であり、従来と比較して射出時の溶融樹脂の流動損失を減らした導光板の射出圧縮成形金型および導光板の射出圧縮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に記載の導光板の射出圧縮成形金型は、固定金型のキャビティ形成面およびゲート形成面に対する可動金型のキャビティ形成面およびゲート形成面の距離が可変に形成された導光板の射出圧縮成形金型において、固定金型には、導光板を成形するキャビティ形成面の主要部形成面に隣接して前記主要部形成面を構成する部材よりも硬度が高い薄板部材から形成され、その前面がキャビティ形成面の一部であるゲートカッタ部材が設けられ、可動金型には前記固定金型のゲートカッタ部材との間でゲートを切断状態となすようゲートカッタ部材駆動装置により進退され、ゲートカット後にキャビティ側の側面の一部がキャビティ形成面を構成する薄板のゲートカッタ部材が設けられ、可動金型を前進させてキャビティ内へ射出された溶融樹脂を圧縮中に、ゲートカッタ部材駆動装置を駆動させてゲートカッタ部材を固定金型に向けて前進させてゲートを切断状態となし、導光板のみを分離することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の導光板の射出圧縮成形方法は、固定金型のキャビティ形成面およびゲート形成面に対する可動金型のキャビティ形成面およびゲート形成面の距離が可変に形成され、キャビティおよびゲートの厚みを変更して該キャビティ内で導光板を成形する導光板の射出圧縮成形方法において、固定金型には、導光板を成形する前記キャビティ形成面の主要部形成面に隣接して前記主要部形成面を構成する部材よりも硬度が高い薄板部材から形成され、その前面がキャビティ形成面の一部であるゲートカッタ部材が設けられ、可動金型には前記固定金型のゲートカッタ部材との間でゲートを切断状態となすようゲートカッタ部材駆動装置により進退され、ゲートカット後にキャビティ側の側面の一部がキャビティ形成面を構成する薄板のゲートカッタ部材が設けられ、可動金型を前進させて前記キャビティ内へ射出された溶融樹脂を圧縮中に、ゲートカッタ部材駆動装置を駆動させてゲートカッタ部材を固定金型に向けて前進させ、固定金型のゲートカッタ部材のゲートカッタと可動金型のゲートカッタ部材のゲートカッタを交差または近接させてゲートを切断状態となし、導光板のみを分離することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の導光板の射出圧縮成形方法は、請求項２において、ゲートを切断状態となすために前進させた可動金型のゲートカッタ部材を、エジェクタの前進開始まで前進完了位置で保持することを特徴とするゲートを切断状態となすために前進させた可動金型のゲートカッタを、エジェクタの前進開始まで前進完了位置で保持することを特徴とする。

本発明の導光板の射出圧縮成形金型は、固定金型のキャビティ形成面およびゲート形成面に対する可動金型のキャビティ形成面およびゲート形成面の距離が可変に形成された導光板の射出圧縮成形金型において、固定金型には、導光板を成形するキャビティ形成面の主要部形成面に隣接して前記主要部形成面を構成する部材よりも硬度が高い薄板部材から形成され、その前面がキャビティ形成面の一部であるゲートカッタ部材が設けられ、可動金型には前記固定金型のゲートカッタ部材との間でゲートを切断状態となすようゲートカッタ部材駆動装置により進退され、ゲートカット後にキャビティ側の側面の一部がキャビティ形成面を構成する薄板のゲートカッタ部材が設けられ、可動金型を前進させてキャビティ内へ射出された溶融樹脂を圧縮中に、ゲートカッタ部材駆動装置を駆動させてゲートカッタ部材を固定金型に向けて前進させてゲートを切断状態となし、導光板のみを分離するので、従来のものと比較して簡単な金型構造で射出時の溶融樹脂の流動損失を少なくすることができる。

本発明の導光板の射出圧縮成形金型について、図１ないし図３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を圧縮後に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拡大断面図であってキャビティ内の樹脂が圧縮後にゲートカットされた状態を示す図である。図５は、固定金型におけるランナ形成部付近の拡大正面図である。図６は、本実施形態の導光板の射出圧縮成形方法を示すチャート図である。

本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型１１は、対角寸法３インチ、板厚０．４ｍｍの携帯電話用サイドライト型導光板を射出圧縮成形により成形する金型である。（以下携帯電話用サイドライト型導光板については、単に導光板と略す。）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の距離が可変となるものである。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そのまま前進させ圧縮する射出プレス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圧縮を加えることから、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圧縮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、特に出光面等の面積と比較して板厚が薄い導光板の成形を行う際に特に有利である。

図１ないし図４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、第１の金型である可動金型１２と第２の金型である固定金型１３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、金型本体部１５とコア部１６と可動枠部１９等が設けられている。金型本体部１５の固定金型側の面における略中央には、コア部１６が固着されている。コア部１６の固定金型１３と対向する面は、鏡面からなり出光面を形成するキャビティ形成面１６ａとなっており、導光板Ｐの形状に略一致した突起部等を含む略四角形をしている。またコア部１６の内部には、前記キャビティ形成面１６ａと平行に複数本の冷却媒体流路１７が形成されている。なおコア部のキャビティ形成面を形成する部分と他の部分は、別体のブロックからなるものでもよい。またキャビティ形成面１６ａは鏡面の例を示したが、グルーブや粗面加工等がなされたものでもよい。

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、前記コア部１６の周囲を囲むよう配設された可動枠部１９に当接されている。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部１６が配設されている。そして可動枠部１９全体が前記バネ１８により金型本体部１５およびコア部１６に対して型開閉方向に移動可能となっている。そして可動枠部１９の固定金型１３と対向する面は当接面１９ａとなっている。また可動枠部１９のゲートと反対側には入光面Ｐ４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。なお図１は、可動金型１２に型締力が及ぼされて前記バネ１８が収縮した状態であり、図２は、射出時にコア部１６が後退してキャビティ１４の容積が拡大した状態を示す図であるが実際より誇張して記載してある。

金型本体部１５の可動盤側には、断熱板２１が取付けられ、内部の空間および孔には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。突き出しピン２３は、金型本体部１５とコア部１６の内部に亘って形成された孔内に配設され、そ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。突き出しピン２３を駆動するのは、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たエジェクタ駆動装置である。

また金型本体部１５の内部にはゲートカッタ部材２４が配設されるための孔２５および空間部２６が形成されている。一方金型本体部１５の孔２５内にはガイドピン２７が配設されている。ガイドピン２７は円筒状部材の周囲の面には転動するボール２８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２７のボール２８が、孔２５内に当接状態に設けられ、ガイドピン２７の前後進時には、ボール２８が転動してガイドピン２７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２６内には前記ガイドピン２７が固定された円盤状のプレート２９が配設されている。そして前記プレート２９における固定盤側中央にはゲートカッタ部材２４が可動盤側から挿入され係合されている。ゲートカッタ部材２４は、長方形の薄板からなり、コア部１６の断面矩形の孔３１内に前後進移動可能に配設されている。前記ゲートカッタ部材２４の前面はゲート形成面２４ａであり、そのキャビティ側（図中上側）の角部が溶融状態のゲートを切断するためのゲートカッタ２４ｂとなっている。そして図４に示されるように、前記ゲートカッタ部材２４におけるキャビティ側の側面２４ｃの一部は、ゲートカット後にキャビティ形成面を構成する。またゲートカッタ部材２４の基部２４ｄは円柱形をしており、前記基部２４ｄの周囲にはプレート２９およびゲートカッタ部材２４を可動盤側に付勢するようにバネ３０が前記空間部２６内に配設されている。本実施形態では前記ゲートカッタ部材２４は、ロックウエルＣスケール硬度が５５〜６５ＨＲＣのハイス鋼等の硬質金属部材を使用している。またゲートカッタ部材２４の寸法は、溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅が１０〜２０ｍｍ、溶融樹脂の流動方向の厚みが１．２〜２．０ｍｍ程度とすることが、本実施形態の大きさの導光板を成形する場合に望ましい。

またゲートカッタ部材２４を駆動するのは、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たゲートカッタ駆動装置である。ゲートカッタ駆動装置は、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ゲートカッタ部材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装置をサーボモータとする場合は、ゲートカッタ部材２４の位置制御または速度制御が行われる。またゲートカッタ部材の前進停止位置は、可動金型内にストッパブロックまたはシムを配設し、そのストッパブロック等を厚さの異なるストッパブロック等に交換することにより調整してもよい。

またコア部１６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。そして前記ランナ形成面３２とキャビティ形成面１６ａの間に、ゲートカッタ部材２４が進退する矩形の孔３１が形成され、前記孔３１とゲートカッタ部材２４との間隙は、いずれも樹脂が入り込まない間隔に形成されている。またランナ形成面３２については、ゲートカッタ部材２４から突き出しピン２３側に隣接する部分に、凸部３２ａが形成され、スプルブッシュ４４と対向し突き出しピン２３が臨む部分が凹部３２ｂとなっている。そしてゲートカッタ部材２４のゲート形成面２４ａは突出時以外は、前記凸部３２ａよりも低い位置（可動盤側）に位置している。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た樹脂が、コールドスラグウエル状となっている凹部３２ｂ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、射出圧がゲートカッタ部材２４の前面にかかり過ぎ、孔３１との間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。

また突き出しピン２３の周囲でありゲートカッタ部材２４の近傍には冷却媒体流路３３が形成されている。そして離型時に吹出されるエア通路３４が、コア部１６と可動枠部１９の間に形成されている。なおエア通路は、ゲートカッタ部材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５に示されるように、図示しない射出圧縮成形機の固定盤に取付けられる固定金型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、ゲートカッタ部材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、キャビティ形成面のうちの主要部形成面４２ａとなっている。本実施形態においてこの主要部形成面４２ａは、反射面Ｐ５を形成する部分であり、微細なドットが刻設されている。またキャビティ形成ブロック４２の内部には、前記キャビティ形成面の主要部形成面４２ａと平行に、冷却媒体流路５０が複数形成されている。またキャビティ形成ブロック４２およびインサートブロック４３と、当接ブロック４６との間には離型時にエアを噴出するためのエア通路５３が形成されている。

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および図５に示されるように、スプルブッシュ４４の先端４４ａからキャビティ形成面に向けて、インサートブロック４３の可動金型１２と対向する面には、ランナ形成面５４が形成されている。そして前記ランナ形成面５４は当接ブロック４６の当接面４６ａに溝状に一段低い位置（固定盤側の位置）に形成され、図５に示される当接ブロック４６のランナ形成面４６ｂと共に固定金型１３側のランナＰ２を形成する面を構成する。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。そしてランナ形成面５４についても可動金型１２のランナ形成面３２と等間隔を保つように、凹部３２ｂに対向して凸部５４ａが形成され、凸部３２ａに対向して凹部５４ｂが形成されている。

そしてランナ形成面５４の凹部５４ｂの部分は、ゲート形成面５２へ連続する同一面で接続されている。従ってランナＰ２とゲートＰ３やその形成面に明確な区別がある訳ではない。前記連続する同一面のうち図５において一点鎖線で表わされる可動金型１２のゲートカッタ部材２４のゲート形成面２４ａと対向する部分が、固定金型ゲート形成面５２を形成する部分となる。また当接ブロック４６のランナ形成面４６ｂに連続してゲート形成面４６ｃが形成されている。そして前記ゲート形成面５２は、後述するキャビティ形成面の主要部形成面４２ａおよびゲートカッタ部材４５や、前記凸部５４ａに対して一段低い位置（固定盤側の位置）に設けられている。そしてゲート形成面５２の溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅は、スプルＰ１の直径よりも幅広に設けられている。従って本実施形態のゲートＰ３は、フィルムゲートの一種であって、導光板の側面（入光面Ｐ４とは反対側の側面）の長さの１／２〜１／４程度の長さ（幅）となっている。なお可動金型１２のランナ形成面３２の側を凹状に形成するか、可動金型１２と固定金型１３のランナ形成面３２，５４をそれぞれ一部づつ凹状としてもよい。

そしてインサートブロック４３のランナ形成面５４に接続されるゲート形成面５２と、キャビティ形成ブロック４２のキャビティ形成面の主要部形成面４２ａとの間には、ゲートカッタ部材４５が固定されている。ゲートカッタ部材４５は、ロックウエルＣスケール硬度が５５〜６３ＨＲＣの合金工具鋼（ＳＫＤ鋼）等の硬質金属部材からなる長方形の薄板であり、キャビティ形成面の主要部形成面４２ａを形成する部材よりも前記硬度が高い金属が使用されている。そしてゲートカッタ部材４５の溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅は、ゲート形成面５２と同じか僅かに幅広に形成されている。またゲートカッタ部材４５の厚みは、０．４〜０．８ｍｍ程度である。そしてゲートカッタ部材４５の前面４５ａは、キャビティ形成面１６ａと対向しており、キャビティ形成面の一部となっている。またゲートカッタ部材４５のゲート部側の角部が刃であるゲートカッタ４５ｂを形成している。またゲート部側の面４５ｃは可動金型１２のゲートカッタ部材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。従って本実施形態のゲート形成面２４ａ，５２の距離は、固定金型１３と可動金型１２のキャビティ１４の距離と同様に可動金型１２の進退により可変であり、更にはゲートカッタ部材２４の前後進によっても可変である。

次に図６のチャート図により、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。そして本実施形態では対角寸法３インチ、板厚０．４ｍｍの導光板を４秒の成形サイクル時間で成形している。その内訳は、型開閉時間（取出時間、中間時間含む）１．３５秒、射出時間０．０５秒、保圧時間０．４秒、冷却時間２．２秒（実質的に冷却は射出開始から始まっている）である。このため本実施形態では、可動金型１２のキャビティ形成面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のキャビティ形成面の主要部形成面４２ａ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３１０℃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。なおポリカーボネートを用いた場合の前記射出装置の前部ゾーンの温度設定は、３００〜３５０℃に温度設定されることが望ましい。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のコア部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、コア部１６に対して可動枠部１９が最後退した位置となる。そして固定金型１３と可動金型１２との間には、厚さ可変のゲートを含むランナ、および該ランナに接続された厚さ可変のキャビティ１４が形成される。この際、キャビティ１４内のエアは吸引することがキャビティ１４内の溶融樹脂流動の点から望ましい。

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１００〜２００ｍｍ／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およびコア部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の可動枠部１９は、コア部１６よりも相対的に前方位置となり、固定金型１３のキャビティ形成面の主要部形成面４２ａ等と可動金型１２のキャビティ形成面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ほど広がる。また同様に固定金型１３と可動金型１２間の距離が広がることによりゲート形成面５２とゲート形成面２４ａの間隔が前記の５０〜２００μｍだけ開き、ゲートＰ３の断面積が大きくなったキャビティ１４に溶融樹脂を射出することができ、溶融樹脂の流動損失を少なくすることができる。またその結果、溶融樹脂を比較的低速・低圧で射出することができることから、特に導光板のゲート近傍に内部応力が発生することがないという利点がある。

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。保圧制御に切替えられた後も型締装置側では高型締力による型締が行われているから、該高型締力により、上記の射出の際に型開した距離、またはその距離よりも少ない距離だけ型締方向に可動金型１２が移動される。または射出開始時の可動金型１２の位置が完全に型締された位置よりも開き気味の場合は、型開量（位置）よりも型締量（位置）の方が前進される場合もある。その後保圧制御に切換してから一定時間後、または保圧切換と同時に、型締力を減少させる。本実施形態では、型締力の低下と同時に、図示しないゲートカッタ部材駆動装置により、可動金型１２のゲートカッタ部材２４を０．４５〜０．８ｍｍ前進させ、ゲートＰ３の切断を行う。この際、可動金型１２のゲートカッタ部材２４の刃であるゲートカッタ２４ｂと固定金型１３のゲートカッタ部材４５の刃であるゲートカッタ４５ｂの間でゲートＰ３の切断が行われる。そしてゲートカッタ部材２４の側面２４ｃとゲートカッタ部材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が当接ブロック４６に対して凹状に設けられる形で、ゲート形成面５２が当接面４６ａよりも一段深く形成されているが、そのゲート形成面４６ｃとゲートカッタ部材２４との間もバリがほとんど生じず、またカジリも生じない僅かな間隙となっている。本実施形態において、ゲートカッタ部材４５、ゲートカッタ部材２４の間にカジリを生じることがないのは、ゲートカッタ部材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上げられる。またゲートカッタ部材２４とゲートカッタ部材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、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を生じたとしても、薄板状のカッタ部材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。

なおゲートカットの際、ゲートＰ３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。なおゲートカッタ部材２４の前進速度は一段であっても、高速、低速の２段になるように制御してもよい。またゲートカッタ部材２４の前進は、型締装置の駆動による可動金型１２の前進中（前進開始〜前進完了まで）に行われるので、ゲートＰ３の部分は最も広がっていたときよりも狭くなっており、ゲートカッタ部材２４の前進距離は短くて済む。また固定金型１３に対するゲートカッタ部材２４の前進速度はより増速されたものとなる。そしてその傾向は射出プレス成形の方がより顕著である。

そしてゲートカッタ部材２４によりゲートＰ３の切断が行われた後は、ゲートカッタ部材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、型締装置の駆動によって可動金型１２が前進されることによりキャビティ１４内の溶融樹脂の圧縮を行うことができるので、冷却による収縮があっても、ヒケが発生せず、良好な転写成形ができる。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とコア部１６の間のエア通路３４，５３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については、固定金型１３によって形成される反射面Ｐ５側の端部にゲートカッタ部材４５の前面４５ａと主要部形成面４２ａとの間の痕跡が僅かに残る場合があるが、主要部形成面４２ａ以外の面は、反射面Ｐ５を形成しないので問題ない。

また型開途中から図示しない取出用ロボットが作動され、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。本実施形態に使用される取出用ロボットは、スプルＰ１およびランナＰ２の把持と、導光板の吸着が別個に保持可能となっている。なお前記取出時に、ゲートカッタ部材２４は前進位置で停止した状態であり、導光板と、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およびゲートカッタ部材２４の後退により、前記取出用ロボットが導光板とスプルＰ１およびランナＰ２を完全に保持し、取出がなされる。なお本実施形態の導光板のゲートＰ３は、入光面Ｐ４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。またスプルＰ１およびランナＰ２は別途リサイクルして利用することも可能である。

次に図７〜図９に示される別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型６１について説明する。この別の実施形態の例は、金型におけるキャビティの数を２に増やしたことに伴う変更であり、技術思想自体は、図１等の例と同じである。またキャビティの数は複数であれば個数は問わない。従って図１等と同一部分は同一符号で表わし、説明を大幅に省略し、相違点を中心に説明する。

別の実施形態の射出圧縮成形金型６１は、第１の金型である可動金型１２と第２の金型である固定金型１３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。可動金型１２は、金型本体部１５とコア部１６と可動枠部１９等が設けられ、コア部１６と可動枠部１９が型開閉方向に相対的に位置変更可能となっている。そしてコア部１６には２面のキャビティ形成面１６ａ，１６ａが形成されている。そして金型本体部１５およびコア部１６の中央には、固定金型１３のスプルブッシュ４４に対向する位置にエジェクタ装置の突き出しピン２３が配設されている。そして前記突き出しピン２３の周辺部から各キャビティ形成面１６ａに向けてそれぞれランナ形成面３２が形成されている。

射出圧縮成形金型６１が図１等の射出圧縮成形金型１１と相違する点は、可動金型１２のゲートカット機構の部分である。金型本体部１５またはコア部１６に複数配設された孔２５内にボールガイドからなるガイドピン２７が配設されている。そして空間部６３については、エジェクタ装置の突き出しピン２３の周囲を取囲むように形成され、内部にドーナツ円盤状のプレート６４が配設されている。そして前記プレート６４はコア部１６内に複数形成された穴６５内に配設されたバネ６６により可動盤側に向けて付勢されている。そして前記プレート６４のバネ６６の部分よりも外側には、細長い薄板状のゲートカッタ部材２４が２本取付けられ、前記ゲートカッタ部材２４は、孔３１内を前後進移動可能となっている。なおゲートカッタ部材２４における先端側のゲートカッタ２４ｂの形状やゲートＰ３の形状は図１等と同じであるので説明を省略する。このようなゲートカッタ部材２４を用いる場合、複数本のガイドピン２７によりガイドされるので、より一層、ゲートカッタ部材２４の前進時のブレを防止することができる。

また第２の金型である固定金型１３は、金型本体部４１、２面の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、ゲートカッタ部材４５、当接ブロック４６等から構成されている。そして前記スプルブッシュ４４からランナ形成面５４を介してキャビティ形成面４２ａに到る間に、キャビティ形成面４２ａに隣接してゲートカッタ部材４５の刃であるゲートカッタ４５ｂが配設されている。

導光板の射出圧縮成形金型による成形についても図６の例と手順等は同じである。キャビティ１４内に溶融樹脂が射出された後、保圧制御に移行し、その途中でゲートを形成する溶融樹脂が未だ冷却固化しないうちにゲートカッタ部材２４，２４を前進させ、ゲートカッタ部材４５，４５との間でゲートＰ３の切断を行う。そしてその後、型締装置を更に駆動してキャビティ１４，１４内の溶融樹脂に圧縮を加える。そして成形完了後は、図示しない取出機により２枚の導光板を吸着するとともに、スプルＰ１およびランナＰ２をチャックにより把持して取出しを行う。

次に図１０ないし図１２に示される別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型８１について、図１等と同一部分は同一符号で表わし、相違点を中心に説明する。更に別の実施形態の射出圧縮成形金型８１は、第１の金型である可動金型１２と第２の金型である固定金型１３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。可動金型１２は、金型本体部１５とコア部１６と可動枠部１９等が設けられ、コア部１６と可動枠部１９が型開閉方向に相対的に位置変更可能となっている。図１０等に示される更に別の実施形態では、ランナ形成面３２を形成するブロックは、可動枠部１９と一体に設けられている点が図１等に示される実施形態と相違している。なお図１０等に示される更に別の実施形態は、キャビティ１４が複数でもよく、可動枠部１９に対してランナ形成面３２を形成するブロックを別ブロックとしてもよい。いずれにしてもランナ形成面３２を形成するブロックは可動枠部１９と同様にバネ１８によりコア部１６に対して相対的に移動可能となっている。

この図１０等に示される更に別の実施形態では、ランナ形成面３２の形状は先の図１等に示される実施形態と同様となっている。そしてコア部１６と可動枠部１９の間には、図示しない駆動装置により進退移動可能なゲートカッタ部材２４が設けられている。ゲートカッタ部材２４は、金型本体部１５内の空間部２６内に配設されたプレート２９に係合されている。ゲートカッタ部材２４の形状等は、図１等の実施形態と同じである。ゲートカッタ部材２４の基部の周囲にはプレート２９およびゲートカッタ部材２４を可動盤側に向けて付勢されるようにバネ３０が配設されている。従ってゲートカッタ部材２４は、金型本体部１５およびコア部１６側に配設され、ゲートカッタ部材２４の後退時には、その前面であるゲート形成面２４ａがコア部１６のキャビティ形成面１６ａと同じ面（おなじ高さ）となるように調整されている。また前記プレート２９には転動するボール２８によりガイドされたガイドピン２７が接続され、前記ガイドピン２７の後端面は、駆動装置にプレート板等を介して接続される駆動ロッド５９の前端面に、僅かな間隙を隔てて対持している。その理由は、停止時に駆動ロッド５９の後退位置の微調整を行うことにより、ゲートカッタ部材２４の前進位置を微調整を可能にするためである。なお前記バネ３０は、コア部１６や可動枠部１９に設けてもよいが、いずれにしても可動盤側に向けてゲートカッタ部材２４が付勢されてゲートカッタ部材２４の後退位置がキャビティ形成面１６ａど同一面となるようにされるものが望ましい。図１０等に示される更に別の実施形態では、固定金型１３は、図１等に示される実施形態と略同じであるから説明を省略する。

次に図１０等に示される更に別の実施形態の成形時の作動について説明する。図１０等に示される更に別の実施形態は、成形時における可動金型１２のランナ形成面３２と固定金型１３のランナ形成面５４の間隔が、当接面１９ａと当接面４６ａが当接されてから射出を経てゲートカットされる間、常に同一間隔となっている（射出によるランナ形成面３２の意図しない僅かな後退を除く）点が、図１等に示される実施形態とは相違している。従ってランナＰ２の断面積は、射出後も変化しない。しかしゲートカッタ部材２４の作動は、図１等に示される実施形態と略同じである。即ち図１１に示されるように、射出圧縮成形の際に、射出開始中のゲートカッタ部材２４のゲート形成面２４ａと固定金型１３のゲート形成面５２の距離（ゲートＰ３の間隔）は、図１２に示されるキャビティ１４内の溶融樹脂が圧縮後の前記距離（ゲートＰ３の間隔）に対して一旦広がる。従って射出中の溶融樹脂がゲートＰ３部分で受けるストレスを少なくしてキャビティ１４内に充填できる。またゲートカッタ部材２４の前進は、型締装置の駆動による可動金型１２の前進中に行われるので、ゲートＰ３の部分は最も広がっていたときよりも狭くなっており、型内におけるゲートカット時のゲートカッタ部材２４の前進距離が短くて済む。また固定金型１３に対するゲートカッタ部材２４の相対的な前進速度は、可動金型１２が停止している場合よりも増速されたものとなる。

また図１０等に示される更に別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型８１は、板厚が薄い導光板（０．２〜０．５ｍｍ）を射出プレス成形により成形する場合にも用いられる。射出プレス成形の際は、射出開始時に可動枠部１９に対してコア部１６が後退した位置に停止されており、ゲートＰ３とキャビティ１４の間隔が広くなっている。その状態から射出を開始し、保圧切換直前（または保圧切換と同時か保圧切換の直後）のタイミングで型締を開始する。そして前記型締により、可動枠部１９に対してコア部１６が相対的に前進され、キャビティ１４内の溶融樹脂が圧縮される。そして保圧切換と略同時にゲートカッタ部材２４を前進させてゲートＰ３のゲートカットを行なう。従ってゲートＰ３の厚みが薄くなった状態でゲートカットされるので、ゲートカッタ部材２４の前進距離が短くてよい。また型締装置の駆動によるコア部１６の前進と並行してゲートカッタ部材２４も前進されるので、固定金型１３に対するゲートカッタ部材２４の前進速度は増速される。なお上記の射出圧縮成形の場合よりも射出プレス成形の場合の方が前記ゲートカッタ部材２４の前進速度は顕著に増速される。

次に本発明により成形された導光板Ｐを用いた表示装置１０１について説明する。前記の射出圧縮成形（射出プレス成形を含む）により成形された導光板Ｐは、アニーリング、検査等の工程を経てから出荷され、通常は別の工場で表示装置１０１に組込まれる。図１３は、携帯電話の液晶表示装置の概略を模式的に示した断面図である。サイドライト型の表示装置１０１に取付けられた導光板Ｐの入光面Ｐ４の側方には、光源１０２が前記入光面Ｐ４と平行に設けられている。光源１０２としては、冷陰極蛍光ランプ（ＣＦＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などが挙げられる。そして表示装置１０１の裏面側には導光板Ｐの反射面Ｐ５に対向して反射シート１０３が配設されている。また表示装置１０１の表面側には導光板Ｐの出光面Ｐ６に対向して拡散シート１０４、プリズムシート１０５等が配設され、その上部には偏光板、ガラス板、液晶層等からなる液晶パネル１０６が配設されている。従って導光板Ｐの入光面Ｐ４から入光した光が液晶パネル１０６に輝度ムラなく導光されるようになっている。

表示装置１０１への導光板Ｐの取付けは、図示しない導光板Ｐのミミ部が表示装置１０１内に固定される。そして前記導光板Ｐの配設、固定方法は、前記光源１０２とは異なる側（図１３の例では反対側）にゲートカットされた側面Ｐ７が位置するように配設されている。即ち表示装置１０１において、光源１０２とは異なる側（反対側）に、導光板Ｐのゲートカットされた側面Ｐ７を持ってくることにより、光源１０２から液晶パネル１０６への導光に影響を与えることがない。よって前記導光板Ｐの側面Ｐ７は、型内でゲートカットされた状態のままでゲート仕上げを行う必要がない。表示装置１０１は、携帯電話用に限らずパソコン等に使用されるものでもよく、液晶パネル以外にプラズマパネル等の画像表示パネルであってもよい。

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インチの携帯電話用の導光板の射出圧縮成形金型について説明したが、導光板のサイズや形状を選ばない。従って板厚が均厚な導光板でも、板厚が入光面側から他側に向けて薄くなる楔型導光板であってもよく、楔型の場合も入光面以外の部分にゲートが形成される。

上記実施形態では固定のゲートカッタが設けられる一方の金型は、固定金型であり、可動のゲートカッタが設けられる他方の金型が可動金型の例で説明したが、反対でもよい。即ち、固定金型に可動ゲートカッタを配設し、可動金型に固定ゲートカッタを配設してもよい。そして導光板の取出も可動金型に保持されるものが一般的ではあるが、固定金型側に保持されるものでもよい。また本実施形態では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。

上記実施形態ではコア部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、一方の金型の凸部が他方の金型の凹部内に嵌合され、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。

またゲート部分の形状については、一方の金型のゲート形成面に対して他方の金型のゲートカッタ部が前進してゲートを押し潰すような形で近接させ切断状態となすものでもよい。その場合は、一方の金型のゲート形成面がキャビティ形成面に隣接するゲートカッタを構成する。なおゲートカッタ部材の前面は平坦な面でなく、ゲートカッタが鋭角なものでもよい。更には一方の金型におけるゲート形成面の高さとキャビティ形成面の高さが射出時に同一または段差がほとんど無く、他方の金型のゲートカッタの前進により、一方の金型のゲート形成面（例えばスプルブッシュ等）が後退してゲートカットされるものでもよい。その場合はキャビティ形成面の端部の角がキャビティ形成面に隣接するゲートカッタを構成する。また溶融樹脂がキャビティへ流動されるゲートの部分の断面積が変更されるものであれば、可動金型のキャビティ形成面とランナ形成面が一体に設けられたものでないタイプでもよい。

また本実施形態は、本実施形態の導光板Ｐは、板厚が０．４ｍｍであるので射出圧縮成形方法が用いられるが、板厚が０．２〜０．４ｍｍ程度の場合は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比較的低速・低圧で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。またその際の型締速度は高速であることが望ましい。

更に成形に使用される樹脂については、ポリカーボネートの例について記載したが、光学性能に優れる樹脂なら他の樹脂でもよく、例としては、メタクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂などが上げられる。そして樹脂により溶融樹脂の温度およびガラス転移温度が相違するから、ゲートカットのタイミング、冷却媒体の温度、および成形サイクル時間等も相違することは言うまでもない。

本実施形態の導光板の射出圧縮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。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。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圧縮後にゲートカットされた状態を示す図である。本実施形態の導光板の射出圧縮成形金型の要部拡大断面図であってキャビティ内の樹脂が圧縮後にゲートカットされた状態を示す図である。本実施形態の固定金型におけるランナ形成部付近の拡大正面図である。本実施形態の導光板の射出圧縮成形方法を示すチャート図である。別の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。別の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。別の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圧縮後にゲートカットされた状態を示す図である。更に別の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。更に別の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。更に別の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圧縮中にゲートカットされた状態を示す図である。携帯電話の液晶表示装置の概略を模式的に示した断面図である。

１１射出圧縮成形金型
１２可動金型
１３固定金型
１４キャビティ
１５，４１金型本体部
１６コア部
１６ａ，４２ａ，４５ａキャビティ形成面
１９可動枠部
２４，４５ゲートカッタ部材
２４ｂ，４５ｂゲートカッタ
２４ａ，４６ｃ，５２ゲート形成面
３２，５４，４６ｂランナ形成面
４３インサートブロック
Ｐ導光板
Ｐ１スプル
Ｐ２ランナ
Ｐ３ゲート

Claims

固定金型のキャビティ形成面およびゲート形成面に対する可動金型のキャビティ形成面およびゲート形成面の距離が可変に形成された導光板の射出圧縮成形金型において、
固定金型には、導光板を成形するキャビティ形成面の主要部形成面に隣接して前記主要部形成面を構成する部材よりも硬度が高い薄板部材から形成され、その前面がキャビティ形成面の一部であるゲートカッタ部材が設けられ、
可動金型には前記固定金型のゲートカッタ部材との間でゲートを切断状態となすようゲートカッタ部材駆動装置により進退され、ゲートカット後にキャビティ側の側面の一部がキャビティ形成面を構成する薄板のゲートカッタ部材が設けられ、
可動金型を前進させてキャビティ内へ射出された溶融樹脂を圧縮中に、ゲートカッタ部材駆動装置を駆動させてゲートカッタ部材を固定金型に向けて前進させてゲートを切断状態となし、導光板のみを分離することを特徴とする導光板の射出圧縮成形金型。
固定金型のキャビティ形成面およびゲート形成面に対する可動金型のキャビティ形成面およびゲート形成面の距離が可変に形成され、キャビティおよびゲートの厚みを変更して該キャビティ内で導光板を成形する導光板の射出圧縮成形方法において、
固定金型には、導光板を成形する前記キャビティ形成面の主要部形成面に隣接して前記主要部形成面を構成する部材よりも硬度が高い薄板部材から形成され、その前面がキャビティ形成面の一部であるゲートカッタ部材が設けられ、
可動金型には前記固定金型のゲートカッタ部材との間でゲートを切断状態となすようゲートカッタ部材駆動装置により進退され、ゲートカット後にキャビティ側の側面の一部がキャビティ形成面を構成する薄板のゲートカッタ部材が設けられ、
可動金型を前進させて前記キャビティ内へ射出された溶融樹脂を圧縮中に、ゲートカッタ部材駆動装置を駆動させてゲートカッタ部材を固定金型に向けて前進させ、固定金型のゲートカッタ部材のゲートカッタと可動金型のゲートカッタ部材のゲートカッタを交差または近接させてゲートを切断状態となし、導光板のみを分離することを特徴とする導光板の射出圧縮成形方法。
ゲートを切断状態となすために前進させた可動金型のゲートカッタ部材を、エジェクタの前進開始まで前進完了位置で保持することを特徴とする請求項２に記載の導光板の射出圧縮成形方法。