JPH07281009A

JPH07281009A - フレネルレンズ用スタンパ及びフレネルレンズの製造方法

Info

Publication number: JPH07281009A
Application number: JP7318894A
Authority: JP
Inventors: Toru Aikawa; 徹相川
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、離型や運搬が便利で、しかも余分な
電離放射線硬化性樹脂の取り扱いが容易なフレネルレン
ズ用スタンパを提供することと、また、このスタンパを
用いてフレネルレンズを成形するフレネルレンズの製造
方法を提供することを目的とする。【構成】電離放射線透過性を有する基材シートの片面
と、フレネルレンズ用スタンパとの間に電離放射線硬化
性樹脂を注入し、前記電離放射線透過性基材シートの一
方の面側から電離放射線を照射してフレネルレンズを成
形する際に用いるフレネルレンズ用スタンパにおいて、
前記スタンパ（１０）の周辺端部に余白部（１２）と、
この余白部に余分な樹脂を排出する溝部（１３）を設け
たフレネルレンズ用スタンパであり、また、このスタン
パ（１０）を用いてフレネルレンズを成形することを特
徴とするフレネルレンズの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクションテレ
ビ、オーバーヘッドプロジェクターなどの成形に用いら
れるフレネルレンズ用スタンパ及び成形品であるフレネ
ルレンズの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のフレネルレンズは、熱プ
レス法によって成形されていたが、成形サイクルが長
く、生産効率が低いと言った問題があった。このような
問題を解決するため、図示はしないがフレネルレンズの
金型（以下スタンパと記す）と紫外線、電子線などの電
離放射線透過性を有する基材シートとの間に、電離放射
線硬化性樹脂を流し込み電離放射線で硬化させるととも
に、基材シートと一体化する方法が、特開昭６０−８８
９０３号公報、特開昭６１−２４８７０７号公報で提案
されている。しかし、スタンパの周辺端部にまでフレネ
ルレンズの波形部位を設けると、成形後の離型の際にフ
レネルレンズの溝を傷つけたり、スタンパの運搬をする
際に挟持する所がなく不便であった。また、成形の際に
電離放射線硬化性樹脂が過剰に注入、あるいは塗工され
ると余分となった樹脂層の部分が生じ、硬化の前後でそ
の取り扱いが難しかった。

【０００３】このような理由から、離型や運搬に便利な
ようにスタンパと基材シートの重ね合わせ、電離放射線
放射、離型といった製造工程を半自動化する方法が特開
昭６３−１６３３３０号公報により、また、余分な電離
放射線硬化性樹脂をローラーなどを用いてしごき出す方
法が特開平１−１９２５３１号公報により提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第一の方法では、装置が大規模になならざるを得ず、し
かも多数のスタンパが必要となるため、スタンパの精度
を揃えることも難しく、しかもスタンパを多量に生産す
ることはコスト的にも問題である。また、フレネルレン
ズの厚みがばらつくと、レンズの光学特性などに影響が
でるので、レンズの厚みは均一でなければならない必須
条件に対して、第二の方法では、圧力が均一にかからな
いために電離放射線硬化性樹脂の厚みがばらつくという
問題が発生していた。

【０００５】本発明は、以上のような問題点に着目して
なされたもので、離型や運搬が便利で、余分な電離放射
線硬化性樹脂の取り扱いが容易なフレネルレンズ用スタ
ンパを提供することと、このスタンパを用いてフレネル
レンズを成形するフレネルレンズの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１によれば、電離放射線透過性を有
する基材シートの片面と、フレネルレンズ用スタンパと
の間に電離放射線硬化性樹脂を注入して、この電離放射
線透過性基材シートの一方の面側から電離放射線を照射
し硬化させ、フレネルレンズを成形する際に用いるフレ
ネルレンズ用スタンパにおいて、前記スタンパ（１０）
の周辺部に余白部（１２）を設けたことを特徴とするフ
レネルレンズ用スタンパである。

【０００７】請求項２によれば、前記スタンパの余白部
（１２）が、フレネルレンズの波形部位（１３）より０
〜８００μｍ、好ましくは５〜３００μｍ突出している
ことを特徴とするフレネルレンズ用スタンパである。

【０００８】請求項３によれば、前記スタンパ（１０）
の余白部（１２）に、余白部の内側（１２ａ）から外側
（１２ｂ）に向かって余分となった電離放射線硬化性樹
脂を排出する溝部（１３）が設けられていることを特徴
とするフレネルレンズ用スタンパである。

【０００９】請求項４によれば、前記スタンパ（１０）
の余白部（１２）に設けられた溝部（１３）が、内側
（１２ａ）から外側（１２ｂ）に向かって浅く傾斜して
いるか、又は低い階段状に設けられていることを特徴と
するフレネルレンズ用スタンパである。

【００１０】請求項５によれば、電離放射線透過性を有
する基材シートの片面と、フレネルレンズ用スタンパと
の間に電離放射線硬化性樹脂を注入し、前記電離放射線
透過性基材シートの一方の面側から電離放射線を照射し
硬化させ、フレネルレンズを成形してなるフレネルレン
ズの製造方法において、前記請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載のフレネルレンズ用スタンパ（１０）を用
いて成形することを特徴とするフレネルレンズの製造方
法である。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、使用することができるフレネルレンズ用スタン
パの材料としては、銅、真鍮などの金属や、ガラス、シ
リコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの非金
属でよく適宜選択することができる。

【００１２】このスタンパの周辺部に余白部（１２）を
作る方法は、切削などによりマスタースタンパを作る際
に作製しておくことが望ましく、必要なフレネルレンズ
サイズより大きな材料を用意して、所定サイズのフレネ
ルレンズの逆の波形部位（１１）を形成した後、あるい
はその前に余白部（１２）となる所を切削するか、ある
いは下地切削の面をのこしておくことによっても得られ
る。

【００１３】また、スタンパ周辺部における余白部（１
２）の溝部（１３）を作るには、マスタースタンパに設
けるのではなく、複製したスタンパに直接設けることが
望ましい。このことは、マスタースタンパは長期にわた
り保存及び流用するためで、しかも複製したスタンパの
方が溝部（１３）を形成しやすいためである。

【００１４】本発明におけるフレネルレンズの成形材料
である電離放射線硬化性樹脂としては、エポキシアクリ
レート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアク
リレート系、ポリオールアクリレート系のオリゴマー、
ポリマーと単官能、２官能、あるいは多官能重合性（メ
タ）アクリル系モノマー、例えばテトラヒドロフルフリ
ルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-
ヒドロキシ-3- フェノキシプロピルアクリレート、ポリ
エチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレング
リコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ
アクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレー
ト、ペンタエリトリトールテトラアクリレートなどを使
用することができる。

【００１５】その他に電離放射線硬化性樹脂に配合され
るものとして、光重合開始剤、例えばベンゾフェノン、
ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、
2-ヒドロキシ-2- メチル-1- フェニルプロパン-1- オ
ン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メ
チル-1- [4- （メチルチオ) フェニル]-2-モルフォリノ
プロパン-1、アシルホスフィンオキサイドなどがある
が、光重合開始剤は１００％反応するわけではなく、未
反応のものが成形されたレンズの性能に悪影響を及ぼす
ことから、０．１〜７重量％の範囲がよく、好ましくは
０．５〜５重量％で未硬化部分が残らない程度の量にと
どめるべきである。

【００１６】また、場合によっては、希釈剤として有機
溶剤、例えばアセトン、エタノール、メタノール、酢酸
エチル、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラ
ン、シクロヘキサン、ジエチルエーテル、メチルエチル
ケトン、トルエン、ベンゼンなどや、拡散剤として、例
えばガラスビーズ、シリカ、無機系酸化物、無機系炭酸
化物、無機系硫酸化物、有機系樹脂ビーズなどや、離型
剤として、例えばフッソ系、シリコン系のものが使用さ
れる。

【００１７】その他に加えられるものとして、紫外線吸
収剤、光安定剤、界面活性剤、消泡剤、帯電防止剤、酸
化防止剤、難燃剤などがあるが、これらの添加剤は、フ
レネルレンズの性能に影響を及ぼさないもの、あるいは
影響を及ぼさない程度の量でなければならない。

【００１８】また、電離放射線透過性を有する基材シー
トは、透明である程度の物性のものであればいずれでも
よいが、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化
ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン系樹脂
や、これらの複合体である合成樹脂や、ガラスなどがあ
り、電離放射線硬化性樹脂としては、様々な感光性樹脂
が使用できるが、主として分子中にアクリロイル基を有
するモノマー、オリゴマー、ポリマーが使用される。

【００１９】本発明におけるマスタースタンパは、設計
値に対する形状安定性や、複製型との離型性を考慮した
うえで選定しなければならない。また、本発明で使用さ
れる複製したスタンパ（１０）は、電離放射線照射によ
る劣化や、電離放射線硬化性樹脂との剥離性、マスター
型スタンパとの剥離性を考慮したうえで選定する。ま
た、マスタースタンパと複製したスタンパが同じものの
場合には、電離放射線照射による劣化や、電離放射線硬
化性樹脂との剥離性を考慮して選定する。

【００２０】本発明のスタンパを用いてフレネルレンズ
を製造する方法は、フレネルレンズの波形が逆に形成さ
れたスタンパに、重合性モノマーを含む樹脂を注入する
か、あるいは塗工する。ここでの操作は、発生する気泡
を抑えるため樹脂組成が壊れない程度に加熱しながら行
ってもよい。気泡を除去した後に、電離放射線透過性を
有する基材シートを被せ、電離放射線硬化性樹脂を所定
の厚さにして、基材シートを介して電離放射線を照射
し、電離放射線硬化性樹脂を硬化させた後、スタンパか
ら剥離させフレネルレンズを成形する。

【００２１】

【作用】本発明のスタンパは、フレネルレンズ（１０）
の波形部位（１１）の周辺部に余白部（１２）を設けた
ことによって、電離放射線硬化性樹脂の未硬化時には、
余分な樹脂を溝部（１３）から排出することができ、塗
膜の厚みむらが解消され性能の優れたフレネルレンズを
製造することができる。

【００２２】また、前記スタンパ（１０）の余白部（１
２）が、フレネルレンズの波形部位（１１）より、０〜
８００μｍ、好ましくは５〜３００μｍ範囲の所定の高
さだけ高くなっていることによって、容易に塗膜の厚み
を一定にすることができ、性能の良いフレネルレンズを
製造することができる。

【００２３】また、前記スタンパ（１０）の余白部（１
２）に、余分な電離放射線硬化性樹脂が排出される溝部
（１３）が刻まれていることにより、過剰に注入された
樹脂の排出路が得られ、塗膜の厚みむらが解消されると
ともに、容易に塗膜の厚みを一定にすることができ、性
能の良いフレネルレンズを製造することができる。

【００２４】また、前記スタンパ（１０）の余白部（１
２）に刻まれた溝部（１３）は、樹脂がスタンパの外に
逃げないように内側（１２ａ）から外側（１２ｂ）に向
かって傾斜して設けるか、あるいは低い階段状に設ける
ことによって、過剰に注入された樹脂以外に排出されな
いようにしたもので、他の物質の戻り、成形時の気泡の
混入を抑え、かつ、余分な樹脂の排出路が得られ、塗膜
の厚みむらが解消されるとともに、容易に塗膜の厚みを
一定にすることができ、性能の良いフレネルレンズを製
造することができる。さらに余白部によって低粘度の電
離放射線硬化性樹脂も使用することが可能となった。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例を詳細に説明する。まず、下
地切削をした厚さ２０ｍｍで、３００ｍｍ角の銅板を準
備し、この中心から直径２６０ｍｍ角でフレネルレンズ
の波形の逆の形状を最大深さ１ｍｍで切削し、その周囲
２０ｍｍ幅で、最大深さ１．８ｍｍに切削し周辺部に余
白部（１２）を設け、フレネルレンズ用のスタンパとし
た。

【００２６】また、反応性プレポリマーとしては下記に
示す組成とした。（Ａ）ウレタンアクリレートオリゴマ
ー（ＮＫ−オリゴＵ−１０８Ａ、新中村化学製）６７重
量％と、2-ヒドロキシ-3- フェノキシプロピルアクリレ
ート（アロニックスＭ−５７００、東亜合成製）３０重
量％と、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
（イルガキュア１８４、日本チバガイギー製）３重量％
を混合したものと、（Ｂ）ウレタンアクリレートオリゴ
マー（ＮＫ−オリゴＵ−４ＨＡ、新中村化学製）６７重
量％と、2-ヒドロキシ-3- フェノキシプロピルアクリレ
ート（アロニックスＭ−５７００、東亜合成製）３０重
量％と、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(
イルガキュア１８４、日本チバガイギー製）３重量％を
混合したものを用意した。

【００２７】＜実施例１＞ここで準備した前記スタンパ
上に、５０°Ｃに温めておいた前記（Ａ）のプレポリマ
ーを既存の方法で注入し、プレポリマーが全面に広がる
のを待って、厚さ３ｍｍのＭＳ樹脂板（メタクリル酸メ
チル−スチレン共重合体）を被せ、余分な樹脂を余白部
（１２）の溝部（１３）から排出させた後に、無機ガラ
スをのせるなどの周知の方法により加圧して、紫外線硬
化性樹脂を充分に薄く広げて、その上から紫外線を照射
して硬化させるとともに、ＭＳ樹脂板と一体化した。こ
のＭＳ樹脂板をスタンパより剥離することでフレネルレ
ンズを得た。

【００２８】＜実施例２＞ここで準備した前記スタンパ
の余白部（１２）上に、厚さ１．０ｍｍの銅板を置き、
シリコーン樹脂、次いでウレタン樹脂で型取ることによ
り、余白部（１２）がフレネルレンズの波形部位（１
１）より約２００μｍだけ高くなっているスタンパを得
た。そこに５０°Ｃに温めておいた前記（Ｂ）のプレポ
リマーを既存の方法で注入し、プレポリマーが全面に広
がるのを待って、厚さ３ｍｍのＰＣ樹脂板（ポリカーボ
ネート、紫外線吸収剤未混入品）を被せ、余分な樹脂を
余白部の溝部（１３）から排出させた後、無機ガラスを
のせるなどの周知の方法により加圧して、紫外線硬化性
樹脂を２００μｍまで充分に薄く広げ、その上方から紫
外線を照射し硬化させるとともに、ＰＣ樹脂板と一体化
した。このＰＣ樹脂板をスタンパから剥離することによ
りフレネルレンズを得た。

【００２９】＜実施例３＞ここで準備した前記スタンパ
の余白部（１２）上に、厚さ１．０ｍｍの銅板を置き、
シリコーン樹脂、次いでウレタン樹脂で型取ることによ
り、余白部（１２）がフレネルレンズの波形部位（１
１）より約２００μｍだけ高くなっているスタンパを得
て、この周辺の余白部の複数箇所に、幅１０ｍｍ、深さ
２００μｍの溝部（１３）を設けた。このスタンパに５
０°Ｃに温めておいた、前記（Ａ）のプレポリマーを既
存の方法で注入し、プレポリマーが全面に広がるのを待
って、厚さ３ｍｍのＰＣ樹脂板（ポリカーボネート、紫
外線吸収剤未混入品）を被せ、余分な樹脂を余白部の溝
部（１３）から排出させた後に、無機ガラスを乗せるな
どの周知方法により加圧して、紫外線硬化性樹脂を厚さ
２００μｍまで薄く広げ、その上方から紫外線を照射し
硬化させるとともに、ＰＣ樹脂板と一体化した。このＰ
Ｃ樹脂板をスタンパより剥離することによりフレネルレ
ンズを得た。

【００３０】＜実施例４＞ここで準備した前記スタンパ
（１０）の余白部（１２）上に、厚さ１．０ｍｍの銅板
を置き、シリコーン樹脂、次いでウレタン樹脂で型取る
ことにより、余白部（１２）がフレネルレンズの波形部
位（１１）より約２００μｍだけ高くなっているスタン
パを得て、この周辺の余白部（１２）の複数箇所に、幅
１０ｍｍ、深さ２００μｍの溝（１３）をスタンパの中
心に向かって深くなるよう傾斜させて設けた。そこに５
０°Ｃに温めておいた前記（Ａ）のプレポリマーを既存
の方法で注入し、プレポリマーが全面に広がるのを待っ
て、厚さ３ｍｍのＭＳ樹脂板（メタクリル酸メチル−ス
チレン共重合体）を被せ、余分な樹脂を余白部（１２）
の溝（１３）から排出させた後に、無機ガラスをのせる
などの周知の方法により加圧して、紫外線硬化性樹脂を
２００μｍまで充分に薄く広げて、その上から紫外線を
照射して硬化させるとともに、ＭＳ樹脂板と一体化し
た。このＭＳ樹脂板をスタンパより剥離することでフレ
ネルレンズを得た。

【００３１】

【発明の効果】電離放射線透過性を有する基材シートの
片面と、フレネルレンズ用スタンパの間に電離放射線硬
化性樹脂を注入してフレネルレンズを成形する。その際
に用いるスタンパの周辺部に余白部を設け、この余白部
がフレネルレンズの波形部位より０〜８００μｍ、好ま
しくは５〜３００μｍの範囲で所定の高さだけ高くなっ
ていることにより、また、余白部に余分な電離放射線硬
化性樹脂が排出される溝部が刻まれていることにより、
また、余白部に刻まれた溝部が、樹脂がスタンパの外に
必要以上に排出されないように、内側から外側に向かっ
て浅く傾斜させて設けるか、あるいは低い階段状に設け
ることによって、余分な樹脂の扱いや離型や運搬が容易
になり、作業効率が向上した。また、このスタンパによ
り成形するフレネルレンズの厚み制御も可能となり、光
学特性などの均一なフレネルレンズが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるスタンパ形状を示す
断面図である。

【図２】本発明の他の実施例におけるスタンパ形状を示
す断面図である。

【図３】本発明の一実施例におけるスタンパ形状の正面
図（ａ）及び、その側面図（ｂ）である。

【図４】本発明の他の実施例におけるスタンパ形状の正
面図（ａ）及び、その側面図（ｂ）と、溝の部分断面図
（ｃ）である。

【符号の説明】

１０ …フレネルレンズ用スタンパ１１ …波形部位１２ …余白部１２ａ…余白部内側１２ｂ…余白部外側１３ …溝部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電離放射線透過性を有する基材シートの片
面と、フレネルレンズ用スタンパとの間に電離放射線硬
化性樹脂を注入し、該電離放射線透過性基材シートの一
方の面側から電離放射線を照射してフレネルレンズを成
形する際に用いるフレネルレンズ用スタンパにおいて、
前記スタンパの周辺部に余白部を設けたことを特徴とす
るフレネルレンズ用スタンパ。
【請求項２】前記スタンパの余白部が、フレネルレンズ
の波形部位より０〜８００μｍ、好ましくは５〜３００
μｍ突出していることを特徴とする請求項１に記載のフ
レネルレンズ用スタンパ。
【請求項３】前記スタンパの余白部に、内側から外側に
向かって余分な電離放射線硬化性樹脂を排出させるため
の溝部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至
請求項２のいずれかに記載のフレネルレンズ用スタン
パ。
【請求項４】前記スタンパの余白部に設けられた溝部
が、内側から外側に向かって浅く傾斜しているか又は階
段状に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請
求項３のいずれかに記載のフレネルレンズ用スタンパ。
【請求項５】電離放射線透過性を有する基材シートの片
面と、フレネルレンズ用スタンパとの間に電離放射線硬
化性樹脂を注入し、該電離放射線透過性基材シートの一
方の面側から電離放射線を照射してフレネルレンズを成
形してなるフレネルレンズの製造方法において、前記請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフレネルレンズ
用スタンパを用いて成形することを特徴とするフレネル
レンズの製造方法。