JP5297168B2 - マイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂シートを装填した金型に溶融樹脂を射出して成形する合成樹脂成形品の製造方法に関し、特に、マイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法に関する。

自動車の計器盤や家電製品のパネル等では、計器盤やパネルの裏側から光を当て、前面から文字や模様を明るく見えやすくすること（以降、「バックライティング」という）が多く行われている。バックライティングの文字や模様は、合成樹脂成形品に印刷し、あるいは、文字や模様を印刷した合成樹脂シートを貼り付けることによって製作されている。この内、文字や模様を印刷した合成樹脂シートを合成樹脂成形品に貼り付けて製作することが、製作コスト等の観点からは優位であった。そこで、文字や模様を印刷した合成樹脂シートを金型に装填し、溶融樹脂を射出して一体に成形することにより、効率よく、美麗なバックライティング可能な合成樹脂成形品を製造することが行われている（たとえば、特許文献１参照）。

バックライティングによる文字や模様を立体的に見えるようにするため、表面にマイクロレンズを加工することが行われることがある。マイクロレンズは、印刷や転写によりシートに加工されることが多い（たとえば、特許文献２および３参照）。しかし、これらの方法では、マイクロレンズ付きシートを形成することはできるが、計器盤やパネルのような立体的な形状を有する合成樹脂成形品に適用するためには、マイクロレンズ付きシートを表面に貼り合わせるという工程が必要となり、しかも、平面でない合成樹脂成形品への貼り合わせは技術的にも難しいのが現状である。
特開２００２−１７８３６２号公報（第４、５ページ、図７） 特開２００５−６７１６５号公報（第４ページ、図１〜４） 特開２００５−１４４９８１号公報（第５、６ページ、図１）

そこで本発明は、マイクロレンズ付き合成樹脂成形品を容易に少ない工程数で製造できる方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る透明樹脂の表面に複数のマイクロレンズを形成し、前記表面と異なる面に形成した模様を立体的に見せるマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法は、たとえば図１に示すように、透明な合成樹脂シート１０の少なくとも１面に模様１２を印刷する工程と；模様１２が印刷された面と反対の面１０ａを、マイクロレンズ４２の形状に応じたキャビティ６２が形成されている金型６０ａに接するように合成樹脂シート１０を金型６０ａに装填する工程と；合成樹脂シート１０が装填された金型６０に溶融樹脂２０を射出し、合成樹脂シート１０を溶着接合して合成樹脂成形品３０を成形する工程とを備える。

このように構成すると、模様を印刷した透明な合成樹脂シートをマイクロレンズの形状に応じたキャビティが形成されている金型内に装填し、溶融樹脂を射出成形することにより、表面にマイクロレンズが形成された合成樹脂成形品を製造できるので、容易で工程数の少ないマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法となる。

また、請求項２に記載の発明に係るマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法では、請求項１に記載の合成樹脂成形品の製造方法において、たとえば図１（ｄ）に示すように、マイクロレンズ４２が欠球形状である。
このように構成すると、マイクロレンズが欠球形状であるので、射出成形した後のマイクロレンズを金型から取り外しやすく、さらにマイクロレンズとしての効果が顕著に現れる。なお、ここでいう「欠球形状」とは、いわゆるレンズ形状を平面で厚さ方向において切断した形状を指し、球の一部の形状だけではなく、半球、半楕円、皿型を含む。

また、請求項３に記載の発明に係るマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法では、請求項１または請求項２に記載の合成樹脂成形品の製造方法において、たとえば図２（ａ）に示すように、マイクロレンズ４２が全て実質的に同じ大きさであり、規則正しく整列している。
このように構成すると、マイクロレンズが全て実質的に同じ大きさであり、規則正しく整列しているので、合成樹脂成形品のどこでも一様にマイクロレンズの効果が得られる。

また、請求項４に記載の発明に係るマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法では、請求項１または請求項２に記載の合成樹脂成形品の製造方法において、たとえば図４（ａ）に示すように、大きさの異なるマイクロレンズ５２が形成される。
このように構成すると、大きさの異なるマイクロレンズが形成されるので、立体的な見え方に変化を付けたマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法となる。

本発明によれば、透明な合成樹脂シートの少なくとも１面に模様を印刷する工程と、模様が印刷された面と反対の面をマイクロレンズの形状に応じたキャビティが形成されている金型に接するように合成樹脂シートを金型に装填する工程と、合成樹脂シートが装填された金型に溶融樹脂を射出し、合成樹脂シートを溶着接合して合成樹脂成形品を成形する工程とを備えるので、容易に少ない工程数でマイクロレンズ付き合成樹脂成形品を製造することが出来る。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１を参照して、本発明に係るマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法について説明する。図１は、本発明に係る合成樹脂成形品の製造方法を説明する部分断面図で、（ａ）は透明な合成樹脂シート１０にインク膜層１２を印刷した様子を、（ｂ）はインク膜層１２が印刷された面と反対の面１０ａを金型６０ａに接するように合成樹脂シート１０を装填した様子を、（ｃ）は金型６０に溶融樹脂２０を射出した様子を、（ｄ）は金型６０から取り出した合成樹脂成形品３０を示す。ここで、合成樹脂シート１０を装填するときに接する側の固定金型を金型６０ａと、金型６０ａと組み合わされる可動金型を金型６０ｂとし、その両者を合わせて金型６０とする。また、図１（ｂ）および図１（ｃ）では、固定金型６０ａを上方に可動金型６０ｂを下方に示すが、固定金型６０ａと可動金型６０ｂの配置はこれに限られない。

なお図１では、合成樹脂成形品３０の一部分の成形の様子を示している。すなわち、金型６０ａあるいは６０ｂの内側が平面に示されているが、平面には限られず、曲面の場合もある。さらに後述するキャビティ６２とは別に、マイクロレンズ付き合成樹脂成形品３０の全体形状としての凹凸（たとえば、計器盤の文字等の凹凸など）が付けられていてもよい。

先ず図１（ａ）に示すように、透明な合成樹脂シート１０の１つの面にインク層膜１２を形成する。合成樹脂シート１０は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＣ／ＰＥＴブレンド、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のシートが好ましいが、これらには限定されない。

合成樹脂シート１０の厚さは、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。合成樹脂シート１０の厚さが０．２ｍｍより薄いと、金型６０内に装填するときに腰が弱く、金型６０の構造によっては金型６０からずれてしまうことがある。また、溶融樹脂２０の温度および圧力によっては部分的に溶融もしくは破断することがあり、その形状を保てなくなることもある。合成樹脂シート１０の厚さが２．０ｍｍより厚いと、合成樹脂シート１２が金型６０ａの形状（曲面や凹凸）に沿えず、所望の成形品が得られないことがある。

インク層膜１２は、バックライティング用には４μｍ以上の厚さを有することが好ましい。ここで、インク層膜１２の厚さは乾燥後の厚さである。インク層膜１２が４μｍより薄いとピンホールが発生しやすい。また、さらに好ましくは、二層の重ね印刷により８μｍ以上の厚さとする。二層の重ね印刷とすることにより、インク層膜１２の面積が広くなってもピンホールの発現頻度を低く抑えることが出来る。インク層膜１２の形成は、周知の印刷法を用いることが出来るが、４μｍ以上のインク層膜１２を形成するにはスクリーン印刷が好ましい。図１では、均一にインク層膜１２が印刷されているように図示されるが、インク層膜１２は印刷のいらない部分にはなくてもよく、また、厚みを場所（色彩）により変化させてもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、インク膜層１２が印刷された面と反対の面１０ａを金型６０ａに接するようにして、合成樹脂シート１０を金型６０ａに装填する。金型６０ａには、マイクロレンズに対応するキャビティ６２が形成されている。インク膜層１２として印刷された模様とマイクロレンズとの位置関係を整合させるために、合成樹脂シート１０の位置を調整してもよい。図１では、キャビティ６２を半球状にあらわしているが、キャビティ６２の形状はマイクロレンズの形状に対応すればよく、欠球形状あるいは、その他の形状であってもよい。また、両面にインク膜層１２が印刷された合成樹脂シート（図示せず）では、いずれの面をインク膜層１２が印刷された面と反対の面１０ａとして金型６０ａに接しさせてもよい。

図１（ｃ）に示すように、合成樹脂シート１０を装填した固定金型６０ａに可動金型６０ｂを組み合わせて、金型６０に所定形状の空洞部を形成する。その際、金型６０内で合成樹脂シート１０を固定するように、金型６０に設けられたピン（不図示）で合成樹脂シート１０を押さえあるいは合成樹脂シート１０をピンが刺してもよい。

金型６０の空洞部に溶融樹脂２０を射出する。射出する樹脂としては、ポリカーボネート、アクリル、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）など任意の樹脂でよいが、バックライティング用には透明な樹脂がよい。溶融樹脂２０を金型６０の空洞部に射出すると、溶融樹脂２０の温度のために合成樹脂シート１０が高温となり軟化し、また、射出された溶融樹脂２０の圧力のために、金型６０ａのキャビティ６２に合成樹脂シート１０が押し込まれる。すなわち、合成樹脂シート１０にマイクロレンズ４２がプレス成形される。

溶融樹脂２０の射出後、溶融樹脂２０を冷却固化する。溶融樹脂２０が冷却固化することにより、インク層膜１２が形成された合成樹脂シート１０が溶着接合され一体となった合成樹脂成形品３０が形成される。また、合成樹脂シート１０に形成されたマイクロレンズ４２の形状が安定する（固化する）。なお、射出および冷却固化は、周知の方法で行うことができる。

図１（ｄ）に金型６０から取り出したマイクロレンズ４２付き合成樹脂成形品３０を示す。合成樹脂成形品３０は、たとえば計器盤であり、直径１００〜１２０ｍｍのほぼ円盤形状をし、厚みは３ｍｍ〜５ｍｍ程度である。また、マイクロレンズ４２は、たとえば直径０．３ｍｍ以上で、高さが６０μｍ以上の欠球形状をしている。

このようにインク膜層１２が印刷された透明な合成樹脂シート１０をキャビティ６２が形成された金型６０内に装填し、溶融樹脂２０を射出することで、容易に、印刷されかつマイクロレンズ４２が形成された合成樹脂成形品３０を容易に少ない工程数で製造することができる。

次に、図１（ｄ）に示す、本発明に係る製造方法により製造されたマイクロレンズ４２付き合成樹脂成形品３０について説明する。マイクロレンズ４２付き合成樹脂成形品３０は、合成樹脂シート１０が貼られたのと反対側（図１（ｄ）の下側）から光を入射してバックライティングをし、合成樹脂シート１０が貼られた側（図１（ｄ）の上側）から視認するのに用いる。

マイクロレンズ４２付き合成樹脂成形品３０では、バックライティングしたときには、表面に多数のマイクロレンズが形成されているので、立体的にみえるというマイクロレンズ効果が得られる。また、見る角度により輝度や色彩が変化し美観に優れるという効果も得られる。よって、透明樹脂の表面に複数のマイクロレンズを形成し前記表面と異なる面に形成した模様を立体的に見せる合成樹脂成形品を容易に製造できる。インク膜層１２が印刷された面と反対の面１０ａを金型６０ａに接するようにして、合成樹脂シート１０を金型６０ａに装填するので、合成樹脂成形品３０としたときには、インク膜層１２が合成樹脂シート１０の内側となり、インク割れが生じにくく、インク膜層１２が外力等により損傷を受けにくい。

次に、図２〜４を参照して、種々のマイクロレンズについて説明する。図２は、実質的に同じ大きさのマイクロレンズ４２、４４が規則正しく整列している様子を示し、（ａ）は欠球形状のマイクロレンズ４２、（ｂ）は矩形のマイクロレンズ４４を示す。図２（ａ）に示すマイクロレンズ４２は、これまで説明した欠球形状のマイクロレンズ４２が規則正しく整列したものである。マイクロレンズの形状は欠球形状には限られず、たとえば図２（ｂ）に示すように矩形をしてもよい。矩形のマイクロレンズ４４付き合成樹脂成形品３２も、マイクロレンズ４２付き合成樹脂成形品３０と同様の効果が得られる。マイクロレンズの形状は、三角形、六角形、その他の多角形など、任意の形状でよい。なお、マイクロレンズを欠球形状とすると、マイクロレンズの成形時により合成樹脂シート１０がキャビティ６２内に充填しやすく、また、成形後の金型６０からの取り外しも容易となる。マイクロレンズの形状を多角形とする場合においても、断面形状は台形形とし、合成樹脂シート１０側で広く先端で狭くすることにより、成形、取り外しが容易となる。

図３は、かまぼこ型の多数のマイクロレンズ（レンチキュラーレンズ）４６が形成された合成樹脂成形品３４を説明する図で、(ａ)は上面図（視認する方向からの図）で、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図を示す。レンチキュラーレンズ４６を備えることで、見る方向により図柄を変化させたり、立体的に模様を見せたりすることができる。レンチキュラーレンズ４６も金型６０のキャビティ６２の形状をかまぼこ型に対応させることで、容易に製造できる。

図４は、大きさが同じではないマイクロレンズ５２、５４を説明する図で、（ａ）は大きさが変化する欠球形状のマイクロレンズ５２ａ〜ｄを備える合成樹脂成形品３６を示す上面図（視認する方向からの図）、（ｂ）は高さが変化する矩形のマイクロレンズ５４ａ〜ｅを備える合成樹脂成形品３８を示す断面図である。なお、マイクロレンズ５２、５４というときにはマイクロレンズ群の総称であり、マイクロレンズ５２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、５４ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅのように英小文字を添えるときには、各大きさのマイクロレンズ（群）を指す。図４（ａ）に示す合成樹脂成形品３６では、欠球形状のマイクロレンズが左側に示すマイクロレンズ５２ａから右側に並ぶマイクロレンズ５２ｂ、ｃ、ｄへと徐々に大きくなっている。このように、同じ形状のマイクロレンズ５２ａ〜ｄの大きさを変化させることにより、色彩や輝度の見え方を変化させることができる。

また、図４（ｂ）に示す合成樹脂成形品３８では、図２（ｂ）に上面図を示したような矩形のマイクロレンズにおいて、高さを左側の列のマイクロレンズ５４ａから右側にずれたマイクロレンズ５４ｂ、ｃ、ｄ、ｅへと徐々に高く形成している。このように、マイクロレンズ５４ａ〜ｅの高さを変化させるだけでも、色彩や輝度の見え方を変化させることができる。

このように、大きさや高さが変化したマイクロレンズ５２、５４付きの合成樹脂成形品３６、３８も、金型６０に形成するキャビティ６２の大きさを対応させることで、容易に製造することができる。特に、合成樹脂シート１０へのインク膜層１２の印刷と、インク膜層１２が印刷された合成樹脂シート１０の金型６０内への装填の仕方により、マイクロレンズ５２、５４の大きさの変化による色彩や輝度の見え方の変化をより有効に用いることが可能となる。

マイクロレンズ付き合成樹脂成形品においては、図２〜４で説明したマイクロレンズの特長を組み合わせてもよい。すなわち、１つの合成樹脂成形品において、マイクロレンズの形状を変化させ、大きさや高さをも変化させてもよい。このようにすると、色彩や輝度の見え方がより複雑な合成樹脂成形品となる。

発明に係る合成樹脂成形品の製造方法を説明する部分断面図で、（ａ）は透明な合成樹脂シートにインク膜層を印刷した様子を、（ｂ）はインク膜層が印刷された面と反対の面を金型に接するように合成樹脂シートを装填した様子を、（ｃ）は金型に溶融樹脂を射出した様子を、（ｄ）は金型から取り出した合成樹脂成形品を示す。 実質的に同じ大きさのマイクロレンズが規則正しく整列している様子を示し、（ａ）は欠球形状のマイクロレンズ、（ｂ）は矩形のマイクロレンズを示す。 かまぼこ型の多数のマイクロレンズが形成された合成樹脂成形品を説明する図で、(ａ)は上面図で、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図を示す。 大きさが同じではないマイクロレンズを説明する図で、（ａ）は大きさが変化する欠球形状のマイクロレンズを備える合成樹脂成形品を示す上面図、（ｂ）は高さが変化する矩形のマイクロレンズを備える合成樹脂成形品を示す断面図である。

符号の説明

１０ 合成樹脂シート
１０ａ 合成樹脂シートの模様が印刷された面と反対の面
１２ インク膜層
２０ 溶融樹脂
３０、３２、３４、３６、３８ 合成樹脂成形品
４２、４４、４６、４８、５２、５４ マイクロレンズ
６０（６０ａ、６０ｂ） 金型
６２ キャビティ

Claims (4)

1. 透明樹脂の表面に複数のマイクロレンズを形成し、前記表面と異なる面に形成した模様を立体的に見せるマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法において、
   透明な合成樹脂シートの少なくとも１面に模様を印刷する工程と；
   前記模様が印刷された面と反対の面を、マイクロレンズの形状に応じたキャビティが形成されている金型に接するように前記合成樹脂シートを金型に装填する工程と；
   前記合成樹脂シートが装填された金型内であって、前記合成樹脂シートの模様が印刷された面側に溶融樹脂を射出し、前記合成樹脂シートの模様が印刷された面と溶融樹脂とを溶着接合して合成樹脂成形品を成形する工程とを備える；
   マイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法。
2. 前記マイクロレンズが欠球形状である；
   請求項１に記載のマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法。
3. 前記マイクロレンズが全て実質的に同じ大きさであり、規則正しく整列している；
   請求項１または請求項２に記載のマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法。
4. 大きさの異なる前記マイクロレンズが形成された；
   請求項１または請求項２に記載のマイクロレンズ付き合成樹脂成形品の製造方法。

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