JP2005047148A

JP2005047148A - 細緻構造を有する成形型およびそれを用いたシートの成形方法

Info

Publication number: JP2005047148A
Application number: JP2003281543A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Fujiwara; 隆之藤原
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】レンズシートなどの成形品の量産にあたって、紫外線硬化型樹脂等に対する耐蝕性に優れていること，環境に対して安全な、細緻構造を有する成形型を提供する。特に、成形に用いる型（成形型）を複版する際に、サイズの変わらない複版の上では、温度条件に応じてサイズが変化しにくい点で有効な金属製の成形型を提供する。
【解決手段】細緻構造を有する成形表面に、金属，セラミックス，またはこれらの複合材料の少なくとも1つからなる溶射形成被膜を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレネルレンズシートやシリンドリカルレンズシートやマイクロレンズアレイシート等の光学シートの成形に適した成形型に関する。

フレネルレンズシート，シリンドリカルレンズ群が並列されらレンチキュラーシート，単位レンズが２次元配列されてなるマイクロレンズアレイシートなどの光学部材の成形に用いる細緻構造を有する成形型では、賦型する細緻構造の逆型が加工された型に鍍金を施した上で成形型として用いていた。

または、図1に示すように、賦型する細緻構造の複版を繰り返した上で、成形品であるシートを得るプロセスが採用されている。
まず、図１（ａ）に示される、表面に細緻加工が施された原型Ａ（逆）を得る。
次いで、図１（ｂ）に示すように、型取り用の樹脂もしくは電鋳法を用いて、原型Aの逆型となる複製型Ｂ（正）を作製する。

さらに、図１（ｃ）に示すように、複製型Ｂの逆型、つまり原型Ａと同形状（逆）を持つ複製型Ｃを作製する。

シートの成形にあたっては、図１（ｄ）に示すように、複製型Ｃを成形用型とし、成形用型Ｃの成形面に樹脂Ｄを充填し、その上にシートＥを積層する。

そして、前記樹脂Ｄを硬化成形し、図１（ｅ）に示すように、複製型Ｃから剥離することで、成形品Ｆ（正）を作製することが知られている。（例えば、特許文献1参照）
この種の成形品Ｆとして、細緻構造がレンズ部の凹凸形状であるレンズシートが代表的であり、図１の例では、原型Ａの形状の複製（複版）を２段階に渡って行っている。

一般に、上記レンズシートとしては、透光性樹脂基材とその基材上の電離放射線硬化型樹脂の硬化物が重合接着した積層構成からなる成型品となっている。
特開平９―１４１６６３号公報特許文献１に開示された手法では、金属金型（原型Ａ）からの第１段階の複版では、第１の熱硬化型樹脂を注入し第１の温度で硬化させた後、離型して樹脂製型を作製し、前記樹脂製型からの第２段階の複版では、第２の硬化型樹脂またはセラミックスを注入し、第２の温度で一次硬化させて一次硬化型を作製する工程を具備している。

さらに、第２の硬化型樹脂またはセラミックスの一次硬化型を離型する工程と、上記第２の硬化型樹脂またはセラミックスの一次硬化型を第３の温度で二次硬化させる工程とを有し、上記第１，第２および第３の温度が上記金属金型と異なる寸法の成形用樹脂型またはセラミック型が得られるように選択される
このように、特許文献１に開示された手法では、意図的に「第１，第２の硬化型樹脂」を用いることで、硬化温度の設定により原型Ａの寸法を可変することを目的としている。

原型Ａが切削加工された金属金型の場合、その寸法を変えず、切削段階で意図したサイズでの成形品（レンズシートなど）を得ようとする場合、切削加工された金属金型自身を成形に用いることが望ましいが、金型切削に要する時間・労力を考慮した場合、成形品の量産にあたっては、成形に用いる型（成形型）を複版することが効率的であり、サイズの変わらない複版の上では、温度条件に応じてサイズが変化しやすい樹脂よりも、金属製の型を複版することが有利である。

金属製の成形型を用いた成形品（レンズシート）の量産の際に問題視されている課題は、以下の通りである。

例えば、加工機（旋盤など）によって細緻構造を切削加工された真鍮板からなる金属製原型とし、この原型を成形型とし、この型に、電離放射線硬化型樹脂（紫外線硬化型樹脂が多用される）を塗布し、この樹脂上に透光性基材を被せ、上下から加圧し樹脂を成形型に充填し、その後、樹脂を硬化させ、透光性基材と樹脂とが一体となったシートを成形型から剥離する工程を有する細緻構造を有するシートの成形方法に用いる成形型とした場合、例えば、紫外線硬化型樹脂を用いた場合、前記樹脂により真鍮製成形型が汚れ、洗浄工程が必要となったり、再切削を行ったりと、時間とコストがかってしまう恐れがあった。

また、前記真鍮製の原型を用い、電鋳法や樹脂によって複製した複版型を作製する場合、上記と同様に、例えば、型取り用シリコーン樹脂により真鍮製成形原型が汚れ、洗浄工程を必要としたり、切削し直したりと時間とコストがかかる恐れがあった。

また、前記真鍮製の原型に、クロム等の鍍金を施した場合、鍍金に際し廃液の処理など環境に対する負荷や問題があった。

本発明は、前述した課題を解決して、紫外線硬化型樹脂等に対する耐蝕性に優れていること、環境に対して安全であることを特徴とする細緻構造を有する成形型を提供することを目的とする。

本発明による成形型は、
細緻構造を有する成形表面に、金属，セラミックス，またはこれらの複合材料の少なくとも1つからなる溶射形成被膜を設けたことを特徴とする。

前記溶射形成被膜の厚みは、１〜５μmの範囲が好適である。

前記賦形する細緻構造を有する型は、表面に細緻構造が加工された金属型であることが好適である。

本発明による成形型では、金属，セラミックス，またはこれらの複合材料の少なくとも1つからなる溶射形成被膜を、細緻構造を有する成形表面に設けた構成であるため、レンズシートなどの成形物の材料である紫外線硬化型樹脂に対する腐食性が向上する。

また、溶射形成被膜を形成することで、原型からの複製（複版）の際に用いられる電鋳液，シリコーン樹脂などの型取り用の樹脂に対しても耐蝕性が向上する。

本発明による細緻構造を有するシートの成形型により、凹凸を有する型の作製にかかる費用を低減でき、また、所望のシートを、繰り返し容易に成形を行なうことができる。

本発明の細緻構造を有するシートの製造において、加工機によって細緻構造が表面に加工された真鍮原型の成形表面に溶射形成される被膜には、金属，セラミックス，またはこれらの複合材料から選択される材料の少なくとも1つを用いる。

また、前記原型を用い、電鋳法にはニッケル電鋳浴、また樹脂による複製にはシリコーン樹脂及びエポキシ樹脂を用いて成形型を複製した複版型を作製する。

上記のような成形型を用い、必要に応じ製造装置に固定して、反応して硬化する樹脂を塗布し、その上にアクリル、塩化ビニル、ポリカーボネート等の透光性基材を積載し、その後反応を進めて硬化させた後、成形型から剥離することにより緻密凹凸を有するシートを作製する。

以下に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
まず、ピッチ0.1ｍｍのフレネルレンズ形状のレンズパターンを有する、縦横それぞれ1ｍサイズの真鍮製金属原型を作製し、その表面にニッケルの溶射形成被膜を施し、成形型を作製した。

次に、前記成形型に、紫外線硬化型樹脂を充填した後、メタクリルスチレン樹脂基材を被せ、加圧し、余分な樹脂が成形型から溢れさせた後、光量１６００ｍｊ／ｃｍ^２で硬化させ、前記成形型からレンズの成形された基材を紫外線硬化型樹脂と成形型の間で剥離することにより、所望のフレネルレンズシートを連続的に生産できた。

前記溶射材料として、酸化アルミニウム、ＴｉＣ−Ｎｉを用いた場合でも同様の結果が得られた。
（比較例１）
実施例1と同様に、ピッチ0.1ｍｍのフレネルレンズ形状のレンズパターンを有する、縦横それぞれ１ｍサイズの真鍮製金属原型を作製し、その真鍮型をそのまま成形型としフレネルレンズシートを作製したところ、1シート作製毎に成形型の周縁が汚れてしまい、その洗浄を行わなければならなかった。
（実施例２）
実施例1で作製した成形型から、図1に示した工程に従い、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂をそれぞれ用いて真空注型法により、前記成形型を複製した複版型を作製した。

複版型を成形型として用いることにより、所望のフレネルレンズシート及び樹脂による型を量産することができた。また、2段階目以降の複版型も原型を汚すことなく満足する型を得ることができた。
（比較例２）
実施例1と同様に、ピッチ0.1ｍｍのフレネルレンズ形状のレンズパターンを有する、縦横それぞれ１ｍサイズの真鍮製金属型を作製し、真鍮製金属型にシリコーン樹脂、エポキシ樹脂を用い、真鍮型金属型を複製した複版型を作製した。複版型を成形型としフレネルレンズシートを作製したところ、２段階目の複版型のレンズ形状表面にムラができ、所望のレンズシートを得られなかった。

複版技術を用いた、原型〜成形型〜成形品の作製手順を示す説明図。

符号の説明

Ａ…原型
Ｂ…複製型
Ｃ…複製型（成形型）
Ｄ…樹脂
Ｅ…シート
Ｆ…成形品

Claims

細緻構造を有する成形表面に、金属，セラミックス，またはこれらの複合材料の少なくとも1つからなる溶射形成被膜を設けたことを特徴とする細緻構造を有する成形型。
前記溶射形成被膜の厚みは、１〜５μmの範囲であることを特徴とする請求項1記載の細緻構造を有する成形型。
前記賦形する細緻構造を有する型は、表面に細緻構造が加工された金属型であることを特徴とする請求項１または２に記載の細緻構造を有する成形型。
請求項１〜３の何れかに記載の成形型の成形面に、電離放射線硬化型樹脂を塗布し、前記樹脂上に透光性基材を被せ、前記樹脂を介して成形型と透光性基材とを加圧し、前記樹脂を成形面に充填後、電離放射線を照射して前記樹脂を硬化させる工程と、透光性基材と前記樹脂の硬化物とが一体となったシートを成形型から剥離する工程を有することを特徴とする細緻構造を有するシートの成形方法。
請求項１〜３の何れかに記載の成形型の成形面形状を、電鋳法により少なくとも１段階複製する工程を有し、複製された成形型の成形面に対して、電離放射線硬化型樹脂を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項４記載の細緻構造を有するシートの成形方法。