| 【発明の名称】 |
樹脂成形品の成形装置およびその成形方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅井 郁夫
【住所又は居所】愛知県大府市北崎町大根２番地 株式会社名機製作所内
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却盤と、
裏面に前記冷却盤に対して当接および離隔される当接面を有し表面に転写面を有する転写板と、
該転写板の加熱機構と、
前記転写面を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行なう押圧機構と、が備えられた樹脂成形品の成形装置であって、
前記押圧機構による前記樹脂板状体に対する転写成形時以外の時に、
前記転写板における分布温度差を減少させる温度調整機構が備えられたことを特徴とする樹脂成形品の成形装置。
【請求項２】
冷却盤と、
裏面に前記冷却盤に対して当接および離隔される当接面を有し表面に転写面を有する転写板と、
該転写板の加熱機構と、
前記転写面を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行なう押圧機構と、
該樹脂板状体に対する押圧が行われる転写ステージと、が備えられた樹脂成形品の成形装置であって、
前記押圧機構による前記樹脂板状体に対する転写成形時以外の時に前記転写板に当接される温度調整板と、
前記転写ステージの近傍に設けられ前記温度調整板の温度を調整する温度調整部と、
該温度調整部と前記転写ステージとの間において前記温度調整板を往復移動させる温度調整板移動機構とが備えられたことを特徴とする樹脂成形品の成形装置。
【請求項３】
前記転写板の表面は樹脂板状体に当接される転写面とそれ以外の非転写面とからなり、
前記温度調整板は前記転写板の表面に当接される面を有し、
該面は、転写面の外形より大きくかつ転写面の周囲の非転写面を含む大きさであることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品の成形装置。
【請求項４】
前記温度調整板移動機構は、
転写成形された樹脂成形品を前記転写ステージから搬出する際に、前記温度調整板を前記温度調整部から前記転写ステージに移動することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の樹脂成形品の成形装置。
【請求項５】
冷却盤と、
加熱後に前記冷却盤に当接され冷却される転写板と、
前記転写板を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行なう押圧機構と、
前記転写板における分布温度差を減少させる温度調整機構とからなり、
前記樹脂板状体に対して前記転写板を押圧することにより転写成形を行なった後、
前記温度調整機構により前記転写板における分布温度差を減少させることを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却盤と、加熱後に冷却盤に当接され冷却される転写板と、転写板の押圧機構とからなり、樹脂板状体に対して、前記転写板を押圧させることにより、樹脂板状体に転写成形を行なう樹脂成形品の成形装置およびその成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷却盤と、加熱後に冷却盤に当接され冷却される熱板と、膜体と、膜体操作手段とからなり、積層板に対して膜体を介して、前記熱板を押圧することにより、積層板に加熱および加圧を行なう成形装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。しかし特許文献１に記載のものは、連続して積層成形を行なう間に、積層板を押圧する熱板の中央部の温度が周辺部の温度より低くなって分布温度が不均一になり、均一な積層成形が行なえないという問題があった。
【０００３】
また特許文献２に記載されたものは、射出成形による光ディスクの成形装置において、樹脂材料の射出時には、スタンパを温度調節部から離反させ、誘導加熱によりスタンパを加熱し、その後樹脂材料の凝固時にはスタンパ支持部に温度調節部を接触させ、樹脂材料を迅速に凝固させて光ディスクの生産性を高めるものである。しかし特許文献２のものは、高温の溶融樹脂を流動させるため、スタンパにおける分布温度差を考慮する必要がなく、連続成形が行なえるものであった。
【特許文献１】特開２００１−７９８６５号公報（請求項１、図１ないし図５）
【特許文献２】特開平８−１３２４９８号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、冷却盤と、加熱後に冷却盤に当接され冷却される転写板と、転写板の押圧機構とからなり、樹脂板状体に対して、前記転写板を押圧することにより、樹脂板状体に転写成形を行なう樹脂成形品の成形装置に関して、転写成形時に転写板における転写面は、成形される樹脂板状体により熱を奪われるため、他の部分より冷却が進行して、転写板の分布温度が不均一となり、樹脂板状体に均一な転写成形を行なうことができないという問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の樹脂成形品の成形装置は、冷却盤と、裏面に冷却盤に対して当接および離隔される当接面を有し表面に転写面を有する転写板と、転写板の加熱機構と、転写面を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行なう押圧機構と、が備えられた樹脂成形品の成形装置であって、押圧機構による樹脂板状体に対する転写成形時以外の時に、転写板における分布温度差を減少させる温度調整機構が備えられたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の樹脂成形品の成形装置は、冷却盤と、裏面に冷却盤に対して当接および離隔される当接面を有し表面に転写面を有する転写板と、転写板の加熱機構と、転写面を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行なう押圧機構と、樹脂板状体に対する押圧が行われる転写ステージと、が備えられた樹脂成形品の成形装置であって、転写面の前記樹脂板状体に対する転写成形時以外の時に転写板に当接される温度調整板と、転写ステージの近傍に設けられ温度調整板の温度を調整する温度調整部と、温度調整部と転写ステージとの間において温度調整板を往復移動させる温度調整板移動機構とが備えられたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項３に記載の樹脂成形品の成形装置は、請求項２において、転写板の表面は樹脂板状体に当接される転写面とそれ以外の非転写面とからなり、温度調整板は前記転写板の表面に当接される面を有し、前記面は、転写面の外形より大きくかつ転写面の周囲の非転写面を含む大きさであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４に記載の樹脂成形品の成形装置は、請求項２または請求項３において、温度調整板移動機構は、転写成形された樹脂成形品を転写ステージから搬出する際に、温度調整板を温度調整部から転写ステージに移動することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項５に記載の樹脂成形品の成形方法は、冷却盤と、加熱後に冷却盤に当接され冷却される転写板と、転写板を樹脂板状体に対して押圧して転写成形を行なう押圧機構と、転写板における分布温度差を減少させる温度調整機構とからなっており、樹脂板状体に対して転写板を押圧することにより転写成形を行なった後、温度調整機構により転写板における分布温度差を減少させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、冷却盤と、加熱後に冷却盤に当接され冷却される転写板と、転写板の押圧機構とからなり、樹脂板状体に対して、前記転写板を押圧することにより、樹脂板状体に転写成形を行なう際に発生する転写板の分布温度差を、樹脂板状体の転写成形時以外の時に調整する温度調整機構を設けることにより解消したので、樹脂板状体に対して均一な転写成形が行なえるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図１ないしは図３を参照して説明する。図１は、本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図である。同じく図２は本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図であって、温度調整機構により転写板の分布温度差を減少させている状態を示す図である。図３は、転写成形後の転写板９の表面における分布温度を示す図である。
【００１２】
図１に示されるように、本発明の樹脂成形品の成形装置は、プレス装置１とその近傍に配設された温度調整機構１５等からなっている。プレス装置１には、ベッド２に載置された下型３と、押圧機構である押圧シリンダのラム４に固着され昇降自在に設けられた上可動盤５に取付けられた上型６とが取付けられている。なおプレス装置１の押圧機構については、前記ラム４によるものに限定されず、電動機を用いた他の機構のものでもよい。また本発明で転写成形される樹脂成形品Ａ２は、一例としてＬＣＤ用導光板があげられるが、他の表示装置のパネル等の部品であってもよく、ディスク基板やレンズ等他の成形品であってもよい。
【００１３】
下型３について詳しく説明すると、ベッド２上には、下型３の一部を構成する平板状の冷却盤７が取付けられている。冷却盤７はその内部に複数の温調用媒体通路８が形成され、所定の温度に制御される。またベッド２上において、冷却盤７の近傍には、後述する転写板９が冷却盤７から一定以上離隔するのを防止するため、ホルダ１０が取付けられている。またベッド２上における前記ホルダ１０の内側近傍には、転写板９を冷却盤７に当接および離隔移動させる転写板移動機構としてのバネ１１が取付けられ、バネ１１の他端は転写板９を保持する保持部１２に固着されている。なお転写板移動機構は、シリンダ等のアクチュエータを使用したものでもよい。そして保持部１２は、前記バネ１１が伸張したときに、前記ホルダ１０に当接される。また前記保持部１２にはそれぞれ複数の電極が固着されるとともに、電極はそれぞれ端子１３に接続されている。そして冷却盤７を挟んで対向する保持部１２，１２には、転写板９が固着されている。
【００１４】
転写板９は、冷却盤７や後述する温度調整板１６と比較すると熱容量の小さい板状体から形成されている。本実施形態においては、転写板９は厚さが３ｍｍのステンレス板に、絶縁体であって弾性体であるゴムシートが貼合わされたものである。転写板９の表面となるステンレス板の面には、転写成形を行なうための微細な凹凸が形成され、樹脂板状体Ａ１に当接する部分が転写面９ａとなっている。また転写板９の裏面となるゴムシートの面には、当接面が、前記冷却盤７の表面と平行となるように形成されている。そして転写板９は、前記バネ１１の収縮時に前記当接面が冷却盤７に当接する。また転写板９は、冷却盤７から離隔時に、図示しない電源から端子１３および保持部１２の電極を介して通電がなされて抵抗発熱する加熱機構が配設されている。なお転写板９の加熱機構については、誘導加熱等の他の方法であってもよい。
【００１５】
なお、本実施形態では、転写板９の表面の微細な凹凸が形成されている部分の面積は、各種の大きさの樹脂板状体や、同時に複数の樹脂板状体を載置して転写成形ができるように、樹脂板状体Ａ１の大きさ以上の面積に設けられている。転写板９については、本実施形態以外に、前記厚さのステンレス板の表面に、別途０．１ｍｍ程度の厚さの微細な凹凸を有するスタンパを貼付けたものでもよい。更に転写板９のゴムシートは必須のものではなく、冷却盤７等にゴムシートを固着してもよい。またゴムシートは、転写板９および冷却盤７とは別個に設けてもよく、その場合は、転写板９の当接面と冷却盤７とは前記ゴムシートやその保持部材を介して間接的に当接することとなる。
【００１６】
そして転写板９は、ラム４により押圧されていないときは、前記バネ１１の弾発力により、冷却盤７から離隔した位置にあり、ラム４により樹脂板状体Ａ１を介して転写板９が押圧されたときには、前記バネ１１が収縮されて当接面と冷却盤７が当接されることとなる。また本実施形態のプレス装置１では、ラム４による押圧力はすべて転写板９の転写面９ａを介して樹脂板状体Ａ１に及ぶ構成となっている。
【００１７】
また本実施形態のプレス装置１では、上型６については前記した下型３と同じ構造を有しており、上型６と下型３の間の樹脂板状体Ａ１に対して転写成形が行なわれる転写ステージ１４が形成され、下型３の転写板９と上型６の転写板９とにより樹脂板状体Ａ１の両面に転写成形を行なう。ただし本発明については、下型３または上型６の少なくとも一方に転写板９を有するものであればよい。
【００１８】
次に本発明の樹脂成形品の成形装置における、転写板９の分布温度差を減少させる温度調整機構１５について説明する。温度調整機構１５は、転写成形時に発生した転写板９の分布温度差を、転写成形後に略均等にするものである。本実施形態では、温度調整機構１５は、ラム４による樹脂板状体Ａ１に対する転写成形時以外の時に、転写板９に対して直接当接される温度調整板１６と、温度調整板１６の温度を調整する温度調整部１７と、温度調整部１７と転写ステージ１４との間で前記温度調整板１６を往復移動させる温度調整板移動機構１８とからなる。
【００１９】
温度調整板１６は、熱伝導率のよい材料からなり、本実施形態ではステンレス板からなっている。そして転写板９と当接される温度調整板１６の面１６ａ，１６ｂの面積は、転写板９の面積と同面積となっている。しかし温度調整板１６の面１６ａ，１６ｂの大きさは、転写面９ａの外形より大きくかつ転写面の周囲の非転写面９ｃ（図３の一点鎖線とニ点鎖線の間の部分の面積）を含む大きさであればよい。本実施形態では、温度調整板１６は厚さが１０ｍｍであるが、温度調整板１６の熱容量は、少なくとも転写板９の３倍以上であることが望ましい。
【００２０】
そして図１においてプレス装置１の転写ステージ１４の近傍には、前記温度調整板１６における分布温度を略一定に調整する温度調整部１７が配設されている。温度調整部１７については詳細は省略するが、冷却管、および送風装置等が配設され、冷却された空気を温度調整板１６の上面と下面側から均等に吹付けることにより、温度調整板１６の分布温度を均等にしつつ、所望の温度とするものである。
【００２１】
次に温度調整板１６を前記温度調整部１７と転写ステージ１４との間において往復移動させる温度調整板移動機構１８について記載する。温度調整部１７と前記転写ステージ１４の間には、温度調整板１６を狭持する狭持部１９と、前記狭持部１９を往復移動させる際に用いるガイドレール２０が２本敷設されている。狭持部１９の詳細については図示しないが、温度調整板１６を両側から狭持するキャリアと前記キャリアを駆動させるアクチュエータであるシリンダ機構からなっており、温度調整板１６の狭持または開放が自在に行なえるようになっている。また温度調整部１７の側方には、前記狭持部１９をガイドレール２０に沿って往復移動させるためのシリンダ２１が配設され、シリンダ２１のロッドが狭持部１９に連結されている。
【００２２】
また本実施形態においては、搬送コンベア２２上を運ばれてきた樹脂板状体Ａ１をプレス装置１の転写ステージ１４に搬入し、成形の完了した樹脂成形品Ａ２を再び搬送コンベア２２上に搬出する成形品移動機構２３が配設されている。成形品移動機構２３は、樹脂板状体Ａ１および樹脂成形品Ａ２を吸着する吸着カップ２３ａが複数取付けられた搬送アーム２３ｂと、搬送アーム２３ｂを昇降移動させる昇降機構２３ｃと、アームを水平移動させる移動機構２３ｄ等からなっている。そして成形品移動機構２３は、樹脂板状体Ａ１の搬入時および樹脂成形品Ａ２の搬出時に、温度調整板移動機構１８と同期して同方向に水平移動される。なお前記した成形品移動機構２３および温度調整板移動機構１８は別の公知の移動機構を用いてもよい。
【００２３】
次に樹脂成形品の成形装置の作動について説明する。図１に示される状態は、成形品移動機構２３により常温の樹脂板状体Ａ１がプレス装置１の転写ステージ１４に搬入され、温度調整板１６が温度調整部１７の内部に位置して温度調整が行なわれている状態を示している。その後成形品移動機構２３は、樹脂板状体Ａ１の吸引を解除し、樹脂板状体Ａ１を下型３の転写板９の転写面９ａに載置する。そして成形品移動機構２３の搬送アーム２３ｂが転写ステージ１４から退出すると、転写成形が開始される。まず押圧機構のラム４が下降し、上型６の転写板９が樹脂板状体Ａ１の上面に当接される。そして下型３と上型６の転写板９，９に対して、図示しない電源から通電が開始され、前記転写板９，９が同時に抵抗発熱される。なお樹脂板状体Ａ１の載置と転写板９の加熱開始の手順については、先に転写板９を加熱開始しておいてから、樹脂板状体Ａを転写面９ａに載置するようにしてもよい。
【００２４】
この状態においてはラム４はまだ全ストローク下降されておらず、上型６の冷却盤７と転写板９との間、および下型３の冷却盤７と転写板９との間は、いずれもまだ当接されていないから、転写板９，９は急速に加熱される。またプレス装置１の転写ステージ１４を真空室の中に設ける場合は、このとき同時に転写ステージ１４の減圧が行なわれる。そして転写板９が所定の温度となるかまたは所定時間経過後に、ラム４を再駆動させ、冷却盤７と転写板９を直接か、またはゴム膜を介して間接的に当接させるとともに、転写板９の転写面９ａを樹脂板状体Ａ１に対して当接させ、樹脂板状体Ａ１に対して転写板９を介して押圧し、転写成形を行なう。このとき冷却盤７と転写板９との当接と前後して転写板９の加熱を中止する。その結果、樹脂板状体Ａ１に対しては、転写成形初期においては、転写板９の温度が上昇されているから転写が良好にでき、転写成形後期においては、転写板９の温度が冷却盤７により下降されるから、成形時間を短くすることができ、転写板９からの離型を良好にできる。
【００２５】
この際に転写板９の転写面９ａの温度は、常温の樹脂板状体Ａ１に押圧されることにより、前記樹脂板状体Ａ１に熱を奪われて非転写面９ｂの温度より低くなる。その結果、非転写面９ｂに隣接する転写面９ａの周辺部９ｄは、非転写面９ｂからの熱の影響を受けるから、転写面９ａにおける中心部９ｅと周辺部９ｄとでは、分布温度差が発生することとなる。このような状態で次の成形を行なうと、転写面９ａにおける分布温度が不均一なので、樹脂板状体Ａ１に対して転写にムラができる。
【００２６】
そこで本発明の樹脂成形品の成形装置においては、温度調整機構１５により、転写成形後の転写板９における分布温度差を減少させる。転写板のプレス装置１のラム４が上方に向けて上昇して樹脂板状体Ａ１に対する転写成形が終了し、樹脂成形品Ａ２が成形されると、樹脂成形品Ａ２は、成形品移動機構２３により転写ステージ１４から搬出コンベア２２に移動される。同時に図２に示されるように、温度調整部１７に格納されており、均一な温度に冷却された温度調整板１６が温度調整板移動機構１８により、転写ステージ１４に搬入され、温度調整板１６の面１６ａが、下型３の転写板９の上に載置される。そして再度ラム４が下降され、上型６の転写板９および下型３の転写板９がそれぞれ温度調整板１６の当接面１６ｂ，１６ａに当接し、ラム４により押圧されて、上型６の転写板９および下型３の転写板９の分布温度差を減少させ、略均一化させる。この際に、温度調整板１６は、成形される樹脂板状体Ａ１の外形よりも大きく、かつ転写面の周囲の非転写面９ｃを含む大きさに形成され、転写板９の転写面９ａと転写面の周囲の非転写面９ｃに当接されるよう載置されるから、転写面の周囲の非転写面９ｃも冷却盤７によって強く押圧され、転写面の周囲の非転写面９ｃおよび転写面９ａの周辺部９ｄの温度が下降される。そして転写面９ａの中心部９ｅと周辺部９ｄとの分布温度が略均一となると、ラム４が上昇され、前記温度調整板１６が温度調整部１７に移動されるとともに、次の樹脂板状体Ａ１が搬送コンベア２２からプレス装置１の転写ステージ１４に搬入される。
【００２７】
なお本実施形態の樹脂成形品の成形装置においては、温度調整板１６を転写板９全体に当接させ、転写板９を略均一に冷却することにより、転写板９の分布温度差を減少させている。しかし、温度調整板１６を、転写板９の非転写面９ｂのみか、または非転写面９ｂと転写面９ａの周辺部９ｄのみに当接させ、前記当接された部分のみを冷却するようにしてもよい。また温度調整板１６により転写板９を冷却するのではなく、温度調整板１６の温度を、少なくとも転写成形後の転写板９における転写面９ａの周辺部９ｄの温度以上として、前記温度調整板１６を転写面９ａに当接させることにより、転写板９の分布温度差を減少させるようにしてもよい。また温度調整板１６は、転写板９の転写面９ａを保護するために、面１６ａ，１６ｂに薄いゴムシート等を貼付けたものでもよく、温度調整板１６を転写板９の表面ではなく裏面に当接させるようにしてもよい。
【００２８】
また温度調整機構１５としては、温度調整板１６に替えて、温度調整されたエア等を、プレス装置１内の転写板９の全体かまたは一部に、直接吹付けるようにしてもよい。更には、転写成形時以外の時に、転写板９をプレス装置１の転写ステージ１４からプレス装置１の外に搬出して温度調整部１７に挿入し、転写板９の分布温度差を温度調整部１７で直接均一化するようにしてもよい。その場合は複数枚の転写板９をローテーションすることが望ましい。更には転写成形前の樹脂板状体Ａ１をプレヒートしておくことや、冷却盤７の温度分布を周辺部ほど低くする等の機構を併用することにより、転写板９の転写面９ａの分布温度差を緩和させることができる。
【００２９】
また本発明については、一々列挙はしないが、上記した実施形態および実施例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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図である。
【図２】本発明の樹脂成形品の成形装置の断面図であって、温度調整機構により転写板の分布温度差を減少させている状態を示す図である。
【図３】転写成形後の転写板の表面における分布温度を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ プレス装置
２ ベッド
３ 下型
４ ラム
５ 上可動盤
６ 上型
７ 冷却盤
８ 温調用媒体通路
９ 転写板
９ａ 転写面
９ｂ 非転写面
９ｃ 転写面の周囲の非転写面
９ｄ 周辺部
９ｅ 中心部
１０ ホルダ
１１ バネ
１２ 保持部
１３ 端子
１４ 転写ステージ
１５ 温度調整機構
１６ 温度調整板
１６ａ，１６ｂ 面
１７ 温度調整部
１８ 温度調整板移動機構
１９ 狭持部
２０ ガイドレール
２１ シリンダ
２２ 搬送コンベア
２３ 成形品移動機構
２３ａ 吸着カップ
２３ｂ 搬送アーム
２３ｃ 昇降機構
２３ｄ 移動機構
Ａ１ 樹脂板状体
Ａ２ 樹脂成形品
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１５５１５９
【氏名又は名称】株式会社名機製作所
【住所又は居所】愛知県大府市北崎町大根２番地
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| 【出願日】 |
平成１５年７月１６日（２００３．７．１６） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００５−３５１８１（Ｐ２００５−３５１８１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年２月１０日（２００５．２．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−２７５０９７（Ｐ２００３−２７５０９７） |
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