JP5105585B2

JP5105585B2 - 導光板の成形金型および導光板の成形方法

Info

Publication number: JP5105585B2
Application number: JP2007120376A
Authority: JP
Inventors: 利幸蛯名
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-04-28
Also published as: CN101293393B; JP2008273070A; CN101293393A

Description

本発明は、導光板の成形金型および導光板の成形方法に関するものであり、特には気体を供給して金型から導光板の取出しを容易にすることができる導光板の成形金型および導光板の成形方法に関するものである。

射出圧縮成形および射出プレスを含む射出成形によって導光板を成形する導光板の成形金型としては、特許文献１に記載されたものが公知である。特許文献１では、可動金型６の本体部２４と外壁部２１との間に向けてエア通路が形成されており、型開きの直前、または型開き後から図示しないエア供給手段からエア通路２６を経てエアが成形品Ｐに向けて噴出される。しかしながら特許文献１は、成形中に導光板とスプル等を分離せずに同時に取出すために、後工程で導光板とスプル等を分離する必要があった。また特許文献１においては、導光板とスプル等が一体になったままの状態で、導光板の部分を吸着して取出すので、スプルを固定金型から抜き取るため可動金型に形成された凹部（食い込み部）に対して食い込んだランナを含むスプルを離型するために大きい吸着力が必要であった。そして成形直後の導光板は温度が高いので、導光板を大きな吸着力により吸着して取出しを行うと、導光板の面に跡が残り不良となる場合があるという問題があった。

また成形時に導光板とスプルを金型内で分離する場合は、特許文献１に比較して導光板のみを吸着して取出すことができるので、小さい吸着力で済むが、それでも導光板に直接吸盤を当接させて吸着することには変わりはないので、より一層導光板の離型を容易にし、小さい力で導光板を取出すことが望まれていた。

特開２００３−１４５５９３号公報（００３１、図３）

本発明では上記の問題を鑑みて、導光板とスプルとを別個に取出すことができる導光板の成形金型および成形方法であって、なおかつ金型から導光板の取出しを容易にすることができる導光板の成形金型および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に記載の導光板の成形金型は、射出成形により固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ内で導光板の成形を行う導光板の成形金型において、キャビティにおける主面形成面の周囲に、圧搾エア供給装置に接続される気体流通路の開口部および前後進可能なゲートカッタ部材が形成され、前記主面形成面と前記ゲートカッタ部材との間にも気体流通路の開口部が形成され、ゲートは、導光板の側面の長さの２／３〜１／４の長さのフィルムゲートでありゲートカッタ部材によりゲートカットされることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の導光板の成形金型は、射出成形により固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ内で導光板の成形を行う導光板の成形方法において、可動金型のゲートカッタ部材を前進させた状態で成形された導光板を可動金型に保持して型開を行い、可動金型側のキャビティにおける主面形成面とゲートカッタ部材との間を含む前記キャビティにおける主面形成面の周囲の圧搾エア供給装置に接続される気体流通路の開口部から気体を供給しつつ、成形された導光板を取出すことを特徴とする。

本発明の導光板の成形金型および成形方法は、射出成形により固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ内で導光板の成形を行う導光板の成形金型において、キャビティ主面形成面の周囲に気体流通路の開口部およびゲートカッタ部材が形成されているので、導光板とスプルとを別個に取出すことができ、なおかつ導光板の取出しを容易にすることができる。

本発明の導光板の成形金型について、図１ないし図６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可動金型の正面図である。図５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。図６は、本実施形態の導光板の取出し装置の正面図である。

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３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。射出圧縮成形機１の可動盤２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、鏡面からなりキャビティ１４において出光面を形成する主面形成面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、前記主面形成面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１４において主面形成面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が当接されるように円盤状のプレート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３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Ｐ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と主面形成面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のゲート形成面は突出時以外は、前記凸部よりも低い位置（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。

そしてコア部１６と可動枠部１９の間には溝状の気体流通路３４が設けられている。図１ないし図４に示されるように、気体流通路３４は、キャビティ１４における主面形成面１６ａとは一定の間隔を離れて平行に、可動枠部１９の内側部分に形成されている。本実施形態では、コア部１６とゲートカッタ部材２４との間には溝状の気体流通路３４は配設されていないが、配設するようにしてもよい。そしてコア部１６と可動枠部１９の間における気体流通路３４よりもキャビティ１４側は、樹脂が入り込まない僅かな間隙（例えば３〜２０μｍ）の気体流通路３４ａとなっている。そしてコア部１６の主面形成面１６ａの周囲に前記気体流通路３４ａの開口部３４ｂが形成されている。また前記気体流通路３４ａおよび開口部３４ｂの一部は、コア部１６と入光面形成ブロック２０との間隙に配設される。更にまたランナ形成面３２の周囲にも同様に気体流通路３４ａの開口部３４ｂが形成されている。そして前記気体流通路３４は、可動枠部１９を貫通して可動金型１２の外部に向けて形成された図示しない気体流通路に接続されている。なお気体流通路３４は、コア部の内部側から金型本体部を経て可動金型の外部に向けて形成してもよい。そして接続された前記気体流通路から可撓性ホースを介して圧搾エア供給装置とエア吸引装置に接続されている。そして前記圧搾エア供給装置およびエア吸引装置と可動金型１２の間には、図示しない電磁開閉バルブが配設されている。

次に固定金型１３について説明すると、図１〜図３に示されるように、射出圧縮成形機１の固定盤２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面形成面４２ａとなっている。本実施形態においてこの主面形成面４２ａは、反射面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、前記主面形成面４２ａと平行に、冷却媒体流路５０が複数形成されている。

そしてキャビティ形成ブロック部４２およびインサートブロック４３と、当接ブロック４６との間には溝状の気体流通路５３が形成されている。気体流通路５３は、キャビティ１４の主面形成面４２ａとは一定の間隔を離れて平行に、キャビティ形成ブロック４２の周囲を取り巻くように形成されている。本実施形態では、キャビティ形成ブロック４２とゲートカッタ部材４５との間には溝状の気体流通路５３は配設されていないが、配設するようにしてもよい。そして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との間における気体流通路５３よりもキャビティ１４側は、樹脂が入り込まない僅かな間隙（例えば３〜２０μｍ）の気体流通路５３ａとなっている。そしてキャビティ形成ブロック部４２の主面形成面４２ａの周囲に前記気体流通路５３ａの開口部５３ｂが形成されている。またインサートブロック４３のランナ形成面５４の周囲にも同様に気体流通路５３ａの開口部５３ｂが形成されている。そして前記気体流通路５３は、固定金型１３の外部に向けて形成された図示しない気体流通路に接続され、該気体流通路から可撓性ホースを介して圧搾エア供給装置とエア吸引装置に接続されている。そして前記圧搾エア供給装置およびエア吸引装置と固定金型１３の間には、図示しない電磁開閉バルブが配設されている。

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。またスプルブッシュ４４の先端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、当接ブロック４６のランナ形成面と共に固定金型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、凹部に対向して凸部が形成され、凸部に対向して凹部が形成されている。

そしてランナ形成面５４の凹部の部分は、ゲート形成面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可動金型１２のゲートカッタ部材２４のゲート形成面と対向する部分が、固定金型ゲート形成面を形成する部分となる。また当接ブロック４６のランナ形成面に連続してゲート形成面が形成されている。そして前記ゲート形成面は、後述するキャビティ１４の主面形成面４２ａおよびゲートカッタ部材４５や、前記凸部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Ｐの側面（入光面とは反対側の側面）の長さの２／３〜１／４程度の長さ（幅）となっている。なお、上記幅のフィルムゲートをゲートカッタによりゲートカットする際、キャビティ１４における主面形成面１６ａとゲートカッタ部材２４の間にも気体流通路を開口するとより望ましい。

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と、キャビティ形成ブロック４２の主面形成面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面形成面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の前面は、主面形成面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５のチャート図により、本発明の成形方法を説明する。本実施形態では対角寸法３インチ、板厚０．４ｍｍの導光板Ｐを４．４秒の成形サイクル時間で、射出圧縮成形方法により成形を行っている。その内訳は、型開閉時間（取出時間を含む）１．４秒、中間時間および増圧時間０．１秒、射出時間０．０５秒、保圧時間０．４５秒、冷却時間２．４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の主面形成面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面形成面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３０〜７０℃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、３２０〜３７０℃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２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。そして前記キャビティ１４が形成されると、前記開口部３４ｂ，５３ｂ、気体流通路３４ａ，３４，５３ａ，５３を介してキャビティ１４内のエアを吸引し、キャビティ１４内を減圧状態とする。なお本実施形態では、常時ノズルがスプルブッシュ４４に当接されているから、減圧時にスプルブッシュ４４側からエアが吸引されることはない。射出開始前に前記気体流通路からキャビティ内の気体を吸引し、キャビティ１４内を減圧状態とするのは、射出の際に溶融樹脂がキャビティ１４内で空気の抵抗を受けずに速やかに入光面形成ブロック２０側の端部まで流動可能とするためであり、特に０．２〜０．５ｍｍの板厚の薄い導光板Ｐを成形する際に有効である。

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面形成面４２ａ等と可動金型１２の主面形成面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とゲート形成面の間隔が前記の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Ｐ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の側面とゲートカッタ部材４５の側面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、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。また切断された後のゲートＰ３部分の樹脂は、ゲートカッタ部材２４がゲート形成面よりも手前で停止し、図３のように薄肉部として残るものであってもよく、その部分の溶融樹脂を完全に押しのけるものであってもよい。また本実施形態ではゲートカッタ２４ｂとゲートカッタ４５ｂとが完全に交差してゲートを切断状態となす。しかし「ゲートを切断状態になす」とは、ゲートカッタ同士を近接させた状態にするものを含むものとする。即ちゲートカッタ同士を近接された状態とする場合は、ゲートが完全に切断されていない部分が１ｍｍ以下の単位で残るが、金型からの取出しされるまでの間に、エジェクタ装置、離型用のエア、および取出ロボット機等の補助的な力を利用してキャビティに保持された導光板Ｐのみを綺麗な切断面で分離できるものは、ゲートカッタにより実質的に切断されている（切断状態となされている）と倣されるものとする。

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の間の気体流通路３４、３４ａ、開口部３４ｂを介してキャビティ１４へ離型用の圧搾エアを及ぼす。また略同時に、可動金型１２の可動枠部１９とコア部１６の間の気体流通路３４，３４ａ、開口部３４ｂを介してキャビティ１４へ離型用エアを及ぼす。また略同時にキャビティ形成ブロック部４２およびインサートブロック４３と、当接ブロック４６との間には溝状の気体流通路５３，５３ａ、開口部５３ｂを介してキャビティ１４へ離型用の圧搾エアを及ぼす。本実施形態では圧搾エア供給装置の元圧は、０．５〜０．８ＭＰａとなっており、常温の大気を圧縮した圧搾エアが供給される。ただし窒素ガスなど他の気体を除外するものではない。ただしこの段階ではまだ型締がなされているので、キャビティ１４内に前記圧搾エアは供給されず、気体流通路３４，３４ａ，５３，５３ａ等が高圧状態となる。なお型開前から圧搾エアを供給開始するのは、型開と同時に高圧の圧搾エアが供給できるようにするためである。

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Ｐ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が、固定金型１３へ供給されている圧搾エアがキャビティ１４における主面形成面４２ａによって形成された反射面の離型を促進補助する。そして型開が行われると、図示しない電磁開閉バルブが閉鎖され、固定金型１３への離型用の圧搾エアの供給が停止されるが、可動金型１２へは継続して圧搾エアが供給され続けている。なお後述する取出用ロボット６１により導光板Ｐを取出すまで固定金型１３から圧搾エアを噴出し続けてもよい。本実施形態では型開時の固定金型１３と可動金型１２の間隔は、６〜１５ｃｍと小さいので、固定金型１３の圧搾エアを噴出し続けることにより導光板Ｐの反射面を一層冷却できる。そして取出用ロボット６１の吸盤６３による跡をより一層導光板Ｐにつかなくすることができる。

型開完了と同時または型開途中からエジェクタ装置の突き出しピン２３の前進が行なわれ、ランナＰ２のランナ形成面３２からの離型が行われる。また型開完了と同時または型開途中から取出用ロボットが作動される。図６に示されるように本実施形態に使用される取出用ロボット６１は、スプルＰ１等をチャック６２により把持するとともに導光板Ｐを吸盤６３により吸着し、それらを別個に取出すスイングアーム式の第１の取出用ロボット６１と、前記第１の取出用ロボット６１から導光板Ｐを受け渡されて吸着し、コンベア６４に載置する第２の取出用ロボット６５からなっている。そして第１の取出用ロボット６１の吸盤６３が導光板Ｐの反射面を吸着し、チャック６２が突き出されたスプルＰ１（ランナＰ２が接続されている）を把持する。そして第１の取出用ロボット６１を一旦、固定金型１３側に移動させて可動金型１２のキャビティ１４における主面形成面１６ａから導光板Ｐの出光面を離型する。その際に気体流通路３４，３４ａに連通される開口部３４ｂからキャビティ１４の主面形成面１６ａと導光板Ｐの出光面の間には型開の前から取出しの際まで継続して圧搾エアが供給され、該圧搾エアを供給しつつ導光板Ｐの取出しが行われるから、小さい吸引力により取出すことができる。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、前記ゲートカッタ部材２４とコア部１６との間隙からも圧搾エアの一部は供給されている。そのことにより射出後に前進したゲートカッタ部材２４と導光板Ｐとの離型が促進される。またゲートカッタ部材２４が前進されていることから、供給される圧搾エアは、導光板Ｐの主面である出光面側に多く供給され離型を促進する。そして可動金型１２から導光板Ｐの取出しが完全に完了すると、図示しない電磁開閉バルブが閉鎖されて可動金型１２側における離型用の圧搾エアの供給が停止される。なおゲートカッタ部材２４が前進されていることから可動金型１２から圧搾エアが供給されても導光板Ｐは落下しないが、落下しやすい金型構造の場合は、圧搾エアの供給開始を、型開完了後としてもよい。または型開前からは弱圧のエアを供給し、型開完了後に強圧に切替えてもよい。取出された導光板ＰのゲートＰ３によって形成された部分は、入光面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Ｐ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。

また本発明は、図７に示されるような別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型７１で成形し、導光板Ｐの取出しを行ってもよい。この別の実施形態の例は、射出圧縮成形金型７１におけるキャビティ７２の数を２に増やしたことが主な変更であるが、キャビティ７２の数は複数であれば個数は問わない。可動金型７３において、キャビティ７２内の真空吸引および圧搾エアの供給を行う気体流通路７４は、コア部７５と可動枠部７６の間に設けられている。そしてコア部７５のキャビティ主面形成面７５ａの周囲に前記気体流通路７４の開口部７４ａおよび可動ゲートカッタ部材７７が形成されている。また可動金型７３の略中央には、突き出しピンが内蔵されたランナ形成部材８３が可動ゲートカッタ部材７７に隣接して配設されている。なおランナ形成部材については、可動枠部と一体に設け、ランナおよびゲートの間隔が一定であるようにしてもよ、その場合、ランナおよびゲートの間隔を導光板の板厚よりも厚くしておくことが望ましい。また固定金型７８においては、気体流通路７９は、キャビティ形成ブロック８０と当接ブロック８１の間に配設され、キャビティ形成ブロック８０のキャビティ主面形成面８０ａの周囲に前記気体流通路７９の開口部７９ａおよび固定ゲートカッタ部材８２が形成されている。そして射出圧縮成形金型７１による導光板Ｐの成形方法も図１等の実施形態と同様である。

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と射出圧縮成形方法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。また背面から入光され前面に出光するバックライト型導光板（光拡散板を含む）や外光を反射するものでもよい。また反射面と出光面の形状も鏡面、ドット、グルーブ、およびホログラム等各種の組合せが考えられる。なおキャビティ主面形成面が鏡面の場合が、最も離型し難いので、型開時に導光板が残る側を鏡面以外の形状としておくことも考えられる。更には入光および出光を伴うレンズやその他の薄板を本発明で行うことも想定される。

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。その場合も凹部と凸部が嵌合される間隙を中心に圧搾エアが噴出されて導光板の離型が行われる。

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ランナまた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であるので射出成形の中の一分野である射出圧縮成形方法が用いられるが、板厚が０．２〜０．４ｍｍ程度の場合は同じく射出成形の中の一分野である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。更に導光板によっては一般的な射出成形で行うことも考えられる。

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。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可動金型の正面図である。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。本実施形態の導光板の取出し装置の正面図である。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主面形成面

１９可動枠部

２４，４５ゲートカッタ部材

２４ｂ，４５ｂゲートカッタ

３２，５４ランナ形成面

３４，３４ａ，５３，５３ａ，７４，７９気体流通路

３４ｂ，５３ｂ，７４ａ，７９ａ開口部

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

射出成形により固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ内で導光板の成形を行う導光板の成形金型において、
キャビティにおける主面形成面の周囲に、圧搾エア供給装置に接続される気体流通路の開口部および前後進可能なゲートカッタ部材が形成され、前記主面形成面と前記ゲートカッタ部材との間にも気体流通路の開口部が形成され、ゲートは、導光板の側面の長さの２／３〜１／４の長さのフィルムゲートでありゲートカッタ部材によりゲートカットされることを特徴とする導光板の成形金型。
射出成形により固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ内で導光板の成形を行う導光板の成形方法において、
可動金型のゲートカッタ部材を前進させた状態で成形された導光板を可動金型に保持して型開を行い、可動金型側のキャビティにおける主面形成面とゲートカッタ部材との間を含む前記キャビティにおける主面形成面の周囲の圧搾エア供給装置に接続される気体流通路の開口部から気体を供給しつつ、成形された導光板を取出すことを特徴とする導光板の成形方法。