JP2009119653A

JP2009119653A - 薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法

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Publication number: JP2009119653A
Application number: JP2007294347A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ebina; 利幸蛯名; Takashi Imoarai; 敬一口
Original assignee: Meiki Seisakusho KK
Current assignee: Meiki Seisakusho KK
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: JP5071794B2

Abstract

【課題】比較的薄い板状の光学用成形品を、歩留りがよく、光学的な特性が良好で、しかも短い成形サイクルでコストを抑えて成形することができる薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法を提供する。
【解決手段】金型１１を所定量型開きした状態でキャビティ１４内に成形材料を射出して充填するとともに、型締装置５により型締してキャビティ１４内に射出された成形材料を圧縮する射出プレス成形を行って、薄板状光学用成形品を成形するためのものであって、成形材料の圧縮開始から設定された型締力に到達するまでの昇圧時間と、前記射出開始時の型開きの量とから設定される型締速度で型締する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に関し、特に、たとえば液晶表示装置の裏面に配設される導光板などの光学製品となる薄板状光学用成形品を成形するのに適した射出プレス成形方法に関するものである。

薄板状の光学製品として、たとえば携帯電話などの電子機器においては、液晶表示装置の裏面に光源からの光を導くために、導光板が配設されている。このような導光板などの光学製品となる薄板状光学用成形品を成形する場合には、充填不足がなく歩留りが良好であることは勿論のこと、輝度ムラの原因となるヒケやソリ、残留応力などがなく、光学的な特性を良好に成形することが要求される。また、キャビティの表面にパターン加工や粗面加工等がなされたりスタンパを配設するなどして、その形状を光学用成形品の表面に転写させるよう成形する場合には、形状を精度良く転写して、歩留りがよく、光学的な特性を良好に成形することが要求される。

これらの要求を満たすために、従来の射出成形においては、充填不足の対策として、キャビティ内への成形材料の射出速度を速く、たとえば６００ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃに設定することが行われていた。

また、射出成形またはその一分野である射出圧縮成形方法や射出プレス成形方法（インジェクションコンプレッション成形）を用いて光学製品となる薄板状光学用成形品を成形することも従来から知られている。ここで、射出圧縮成形方法とは、金型を閉じた状態でキャビティ内に成形材料を射出充填し、この射出充填による圧力で金型が所定量開くのを許容し、再び金型を型締して成形材料を圧縮するものである。また、射出プレス成形とは、金型を所定量開いた状態でキャビティ内に成形材料を射出充填し、所定のタイミングで金型を型締して成形材料を圧縮するものである。射出プレス成形の従来の技術としては、たとえば、特許文献１や特許文献２などに開示されている。

特許文献１は、特に最大肉厚が４ｍｍ以上の厚肉または偏肉の１５ｉｎｃｈ以上の液晶モニタの面発光装置に用いる導光板の成形方法に関するものである（０００１）。そして、特許文献１には、熱可塑性樹脂を射出成形するに際し、金型キャビティを厚さ方向に余分に開かせた状態で、該キャビティの容積に対して１．０９倍以上１．２０倍以下の量の該樹脂を射出し、さらに該キャビティの溶融樹脂が固化温度以上のうちに金型の圧縮を開始して該樹脂を金型キャビティ内に充満させ、さらに、該樹脂の体積が該キャビティの容積に対して１．００５倍以上１．０７倍以下になった時点で型締力を弱めて、弱めた型締力もしくは、更に弱い型締力で更に圧縮を続け、冷却、固化した後、型開きして成形品を取り出すことなどを特徴とする射出圧縮成形方法（本発明では、上述したように射出プレス成形方法という）が開示されている。

また、特許文献１には「シリンダ温度２４０℃、金型温度６０℃、充填時間５秒、ゲートシールは、射出完了後ノズルのシャトオフ機構を閉じることにより樹脂の供給のシールを行なった。金型は６面鏡面の導光板用金型１を用いた。金型キャビティの開きは、２８５ｔの力で型締めを行い、開き量が１ｍｍ（金型キャビティの最大肉厚６．０ｍｍに対し、１６．６％余分に開く）のところで型に２８５ｔの力を停止させた。次にこの余分に開いた金型キャビティ内に炭酸ガスをＰＬ面より２ＭＰａの圧力でアクリル樹脂を射出する２秒前より注入した。アクリル樹脂を元の金型キャビティの体積に対して１．１２倍量射出し、その射出が９９％完了した時点で型締力を２８５ｔで圧縮した。射出完了と同時に炭酸ガスの注入を終了した。樹脂が金型キャビティに充満した後、金型キャビティの開き量が０．３ｍｍ（金型キャビティの体積に対して、１．０５倍）の時点で型締力を１５０ｔに落とし、圧縮を続け、７５秒冷却固化させ、その後。金型を開いて取り出した。このときの、射出開始から、金型を開いて取り出すまでの時間は２分であった。」などと記載されている（００３４）。

また、特許文献２には、面状光源ユニットを構成する透明なプラスチック部材よりなる板状の導光板の製造方法において、略帯状の樹脂シートを予備加熱して軟化した状態で樹脂成形機内の金型に配設された製品キャビティ内に挿入した後、所定時間圧縮成形し、冷却・固化した成形品を排出することにより所望の形状の導光板を成形することなどを特徴とする導光板の製造方法が開示されている。

そして、特許文献２には、加熱溶融した流動樹脂（成形材料）を金型内に充填・注入した後、冷却及び固化する通常の射出成形では、「製品の肉厚が例えば、０．６ｍｍ以下に薄くなればなる程、充填不足やヒケが発生する」こと（０００８）、そして、成形材料として「樹脂シート１Ａを金型内で圧縮して成形するので、従来の射出成形では樹脂が流れないような薄肉の製品、例えば、０．３ｍｍ以下の製品製作が可能になった。」などと記載されている（００１４）。

特開２０００−２２９３４３号公報特開２００１−１９１３４８号公報

しかしながら、上記従来の技術のうち、射出成形においてキャビティ内への成形材料の射出速度を速く、たとえば６００ｍｍ／ｓｅｃ〜１０００ｍｍ／ｓｅｃに上げて設定して充填不足の対策とする場合には、図１３に示されるようにゲート部付近の残留応力が不均一になるという大きな問題があった。そして残留応力が大きいと特に板厚の薄い導光板では反りに繋がりやすく、輝度分布などの光学的な特性にも問題があった。また従来では射出速度を上げることにより、シルバーや焼けなどの不良も発生しやすいという問題があった。

さらに、このように、キャビティ内への成形材料の射出速度を速く設定する従来の技術にあっては、その射出速度を得るために加熱筒とスクリュなどからなる射出装置を大型化しなければならず、コストがかかるなどの問題があった。そして、特許文献１などに開示されているように射出プレス成形方法においては特に、射出充填速度と対抗して型締するための型締装置も大型化しなければならず、さらにコストがかかるなどの問題があった。

また、キャビティ内への成形材料の射出速度を速く設定する場合には、圧力損失を抑止するために一般にスプルやランナの断面積が比較的大きいものを使用しなければならないことから、かかるスプルやランナにおける成形材料の断面積も大きくなって温度が降下し固化するのに時間がかかり、冷却時間がたとえば１０秒以上必要となるために成形サイクルが長くなり、生産性を向上させることが困難となるなどの問題もあった。

そして、上記従来の技術のうち、特許文献１にあっては、最大肉厚が４ｍｍ以上の厚肉または偏肉で大きさが１５ｉｎｃｈ以上の液晶モニタの面発光装置に用いる導光板の成形方法に関するものであり、特許文献２にも「製品の肉厚が例えば、０．６ｍｍ以下に薄くなればなる程、充填不足やヒケが発生する」と記載されているように（０００８）、特許文献１および２に記載された発明に基づいて、本発明が成形対象とする比較的薄い板状の光学用成形品、特に携帯電話などに使用するための導光板などを成形することはできなかった。そして、このように比較的肉厚で大型の導光板を成形するための特許文献１（平面方向の対角寸法であるか一辺の長さであるかは不明であるが大きさが１５インチで、最大板厚４．０ｍｍ以上）と、比較的小型で薄肉の導光板（たとえば平面方向の対角寸法が３インチ、板厚０．３ｍｍ）などを成形するための本発明とでは単純に比較することはできないが、特許文献１では射出開始から金型を開いて取り出すまでの時間が２分もかかっており（００３４）、一成形サイクルにかかる時間が長く、生産性を向上させることは望めなかった。

さらに、上記従来の技術のうち、特許文献２にあっては、０．６ｍｍ以下の薄い導光板を成形する際に光特性不良の原因となる充填不足やヒケをなくすために、成形材料として成形しようとする導光板の厚みより僅かに厚い樹脂シートを予め成形するものであり、溶融した成形材料をキャビティ内に射出充填する射出成形ではなく、ましてや、金型を所定量開いた状態でキャビティ内に成形材料を射出充填し、所定のタイミングで金型を型締して成形材料を圧縮する射出プレス成形でもない。そして、特許文献２にあっては、成形材料を予めシート状に成形する必要があり、しかも、成形する導光板の厚みに応じた厚さの樹脂シートを用意する必要があり、異なる厚さの導光板を成形する場合に樹脂シートの厚さも変更しなければならず、手間やコストがかかるなど問題があった。さらに、特許文献２にあっては、成形材料をシート状に一旦成形してから金型内で成形する前に加熱して軟化させる必要があり、手間やコストがかかるなどの問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、たとえば平面方向の対角寸法３インチ、板厚０．３ｍｍで均等板厚の携帯電話用サイドライト型導光板など、比較的薄い板状の光学用成形品を、歩留りがよく、光学的な特性が良好で、しかも短い成形サイクルでコストを抑えて成形することができる薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、上記目的を達成するため、金型を所定量型開きした状態でキャビティ内に成形材料を射出して充填するとともに、型締装置により型締してキャビティ内に射出された成形材料を圧縮する射出プレス成形して、薄板状光学用成形品を成形するための射出プレス成形方法であって、成形材料の圧縮開始から設定された型締力に到達するまでの昇圧時間と、前記射出開始時の型開きの量とから設定される型締速度で型締することを特徴とするものである。
請求項２に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記型締を５．７〜２５．０ｍｍ／ｓｅｃの型締速度で行うことを特徴とするものである。
請求項３に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２のいずれか一項に記載の発明において、薄板状光学用成形品の板厚を０．２〜０．７ｍｍに成形することを特徴とするものである。
請求項４に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記型締装置を、圧縮開始前は金型の位置を検出して位置制御することにより金型が所定量型開きした状態となる位置に停止させておき、圧縮開始後は型締力を検出して型締力制御することを特徴とするものである。
請求項５に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、キャビティ内の成形材料に及ぼされる圧力が２５〜８０ＭＰａとなるよう型締力を制御することを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、成形材料の圧縮開始から設定された型締力に到達するまでの昇圧時間と、前記射出開始時の型開きの量とから設定される型締速度で型締することにより、金型を所定量型開きした状態でキャビティ内に射出充填された成形材料を、型締装置により適切な速度で型締してキャビティ内の成形材料を圧縮することができるため、比較的薄い板状の光学用成形品を、コストを抑えて、歩留りがよく、光学的な特性が良好でしかも短い成形サイクルで成形することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記型締を５．７〜２５．０ｍｍ／ｓｅｃの型締速度で行うことにより、キャビティ内の成形材料を適切に圧縮して成形することができ、したがって、比較的薄い板状の光学用成形品を、コストを抑えて、歩留りがよく、光学的な特性が良好に成形することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１または２のいずれか一項に記載の発明において、板厚が０．２〜０．７ｍｍの薄板状光学用成形品を、コストを抑えて、歩留りがよく、光学的な特性を良好に成形することができる。
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記型締装置を、圧縮開始前は金型の位置を検出して位置制御することにより金型が所定量型開きした状態となる位置に停止させておき、圧縮開始後は型締力を検出して型締力制御して設定された型締力を維持することにより、型開き量と型締力を正確に制御することができ、したがって、比較的薄い板状の光学用成形品を、コストを抑えて、歩留りがよく、光学的な特性が良好に成形することができる。
請求項５の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、キャビティ内の成形材料に及ぼされる圧力が２５〜８０ＭＰａとなるよう型締力を制御することにより、キャビティ内の成形材料を適切な型締力で圧縮することができ、したがって、比較的薄い板状の光学用成形品を、コストを抑えて、歩留りがよく、光学的な特性が良好に成形することができる。

本発明の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法の実施の一形態を、薄板状光学用成形品として、たとえば平面方向の対角寸法３インチ、板厚０．２〜０．３ｍｍで均等板厚の携帯電話用サイドライト型導光板を成形する場合により、図に基づいて詳細に説明する。図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。

最初に、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる射出成形機１の構成を説明する。図１は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる射出成形機１の正面図である。図２は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる射出成形機１の型締装置５の一例を説明するために示した系統図である。図３は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型１１の断面図であって射出開始前の位置に可動金型１２が停止された状態を示す図である。図４は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型１１の断面図であってキャビティ１４内の樹脂が圧縮された状態を示す図である。図５は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型１１の断面図であってゲートカットされた状態を示す図である。図６は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法を説明するために示したチャート図である。図７は、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法を説明するために示した可動金型１２の位置と型締力の時間経過に伴なう変化を示したグラフである。図８は、本実施形態の射出プレス成形方法で成形した導光板である。図９は、板厚０．３ｍｍの導光板を射出プレス成形した場合の射出速度と樹脂温度の関係を示すテスト結果である。図１０は、板厚０．２ｍｍの導光板を射出プレス成形した場合の射出速度と樹脂温度の関係を示すテスト結果である。図１１は、射出速度と射出開始時型開量の関係を示すテスト結果である。図１２は、型締開始時の昇圧時間と転写性の関係を示すテスト結果である。

図１に示されるように、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる射出成形機１は、成形材料を可塑化溶融して所定量を射出する射出装置３と、成形金型１１を開閉駆動するとともに所定の圧力で型締する型締装置５とを備えている。

射出装置３は、加熱筒２ａ内にスクリュ（図示は省略する）が軸回りに回転可能に且つ軸方向に前進・後退移動可能に嵌挿されており、可塑化溶融された所定量の成形材料を射出するノズル２ｂが加熱筒２ａの先端に設けられたもので、ベッド４上に配設されている。射出装置３は、図示しない計量機構の計量用サーボモータおよび射出機構の射出用サーボモータにより制御され、加熱筒２ａ内でのスクリュの回転速度やスクリュの後退および前進位置、スクリュの前進による成形材料の射出速度、保圧切替位置、保圧時の圧力、射出量等が制御される。なお、本実施形態ではスクリュの直径は２８ｍｍである。また、射出装置３は、上記のようにサーボモータを用いたものが好適に用いられるが、油圧機構によるものでも良い。

ベッド４上には固定盤６と受圧盤７が固定配置されており、固定盤６と受圧盤７の角隅部にはそれぞれタイバー８が配設されており、タイバー８の中間部には可動盤９が摺動可能に挿通されている。図２に示されるように、この実施の形態における型締装置５は、可動盤９を固定盤６に対して近接・遠退させるように駆動する型締シリンダ１０と、この型締シリンダ１０に作動油を供給してラム１０ａを伸長・退縮させるよう駆動する駆動装置２００と、駆動装置２００による型締シリンダ１０への作動油の供給を制御する制御装置３００とを備えている。受圧盤７には型締シリンダ１０が配設され、型締シリンダ１０のラム１０ａが可動盤９の背面に固定されている。

この実施の形態では、図２に示すように、ブースタラム式の型締装置５が採用されている。ラム１０ａの基端部には、型締シリンダ１０内に摺動可能に嵌挿されて主型締駆動シリンダ室１１４ａと型開き駆動シリンダ室１１５とを形成する鍔部１０ｂが形成されており、また、ラム１０ａの基端面には、型締シリンダ１０の内部に設けられたブースタラム１１３が挿通されるブースタシリンダラム室１１４ｂが形成されている。また、主型締駆動シリンダ室１１４ａ、ブースタシリンダラム室１１４ｂ、型開き駆動シリンダ室１１５に作動油を送る管路には、それぞれ圧力検出器１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが配設され、制御装置３００に接続されている。

型締シリンダ１０に作動油を供給するための駆動装置２００は、作動油を貯留するタンク１３０と、タンク１３０に貯留された作動油を圧送するポンプ１２８と、ポンプ１２８により圧送された作動油を一時的に貯蔵して所定の圧力で供給するためのアキュムレータ１２３と、アキュムレータ１２３から型締シリンダ１０の所定のシリンダ室１１４ａ、１１４ｂ、および１１５に作動油を切換え供給するサーボバルブ１１８とを備えている。

ポンプ１２８は、タンク１３０に蓄えられた作動油を吸引し加圧して作動油を吐出する。ポンプ１２８を回転駆動するモータ１２９は、交流誘導モータが好適に採用される。タンク１３０にはリリーフ弁１２５が接続されており、リリーフ弁１２５の制御ポート１３２には、制御装置３００からの信号によＯＮ−ＯＦＦ制御される切換弁１２６が接続されている。切換弁１２６がＯＦＦのとき（図２に示す切換状態）は制御ポート１３２がタンク１３０と連通して制御ポート１３２が無圧となるので、リリーフ弁１２５はポンプ１２８の吐出する全ての作動油をタンク１３０に戻すこととなる。一方、切換弁１２６がＯＮのときは制御ポート１３２は遮断され、制御ポート１３２は予めリリーフ弁１２５に手動で設定された油圧値に制御されるので、リリーフ弁１２５によりポンプ１２８の吐出する作動油が所定油圧に制限される。すなわち、切換弁１２６がＯＮのときポンプ１２８は負荷状態となり、ポンプ１２８の吐出作動油の全量が、リリーフ弁１２５の設定圧力に到達するまで逆止弁１２４を通じて管路１２２へ流出してアキュムレータ１２３に蓄圧される。作動油の圧力がリリーフ弁１２５の設定圧力に到達したときは、余分な作動油がリリーフ弁１２５を通じてタンク１３０に戻される。

管路１２２にはアキュムレータ１２３と、型締力を検知するためのセンサを構成する圧力検出器１２１ｄと、カートリッジ弁１１９とが接続されている。アキュムレータ１２３は、ゴム袋あるいはシリンダとピストンからなり、ゴム袋あるいはシリンダ内に貯留した作動油を窒素ガスの圧力で押圧して作動油を吐出するようにしたものである。圧力検出器１２１は、歪ゲージや半導体によって変換された型締シリンダ１０に供給される作動油の圧力の電気信号を制御装置３００などへ伝送する。圧力検出器１２１ｄまたは制御装置３００は、低圧と高圧の二つの設定値を有し、アキュムレータ１２３による圧力すなわち管路１２２の作動油の圧力が低圧の設定値まで降下したときに切換弁１２６をＯＮにし、管路１２２の作動油の圧力が高圧の設定値まで上昇したときに切換弁１２６をＯＦＦにするように制御する。すなわち、切換弁１２６がＯＮの間はポンプ１２８から吐出される作動油はアキュムレータ１２３に蓄圧される。

カートリッジ弁１１９は、切換弁１２０により開閉制御可能な逆止弁であり切換弁１２０がＯＦＦのときは閉であり、切換弁１２０がＯＮのときは開となる。カートリッジ弁１１９の出口はサーボバルブ１１８の入口Ｐポートに接続されている。したがって、アキュムレータ１２３から吐出される作動油は、管路１２２、カートリッジ弁１１９およびサーボバルブ１１８を介して型締シリンダ１０に供給される。ブースタラム１１３からブースタシリンダラム室１１４ｂに作動油を供給して型閉し固定金型１３に可動金型１２が当接したとき、切換弁１１６をＯＮして主型締駆動シリンダ室１１４ａにも作動油を供給して型締する。このとき、主型締駆動シリンダ室１１４ａとタンク１３０の間に設けた逆止弁１１７は主型締駆動シリンダ室１１４ａから逆方向であるから、主型締駆動シリンダ室１１４ａの作動油は保持される。金型１１内のキャビティ１４への溶融樹脂の射出行程と金型へ射出された溶融樹脂の固化・冷却行程が終了した後、サーボバルブ１１８は主型締駆動シリンダ室１１４ａの圧抜きを行う。そして、サーボバルブ１１８は型開き駆動シリンダ室１１５へ作動油を供給して型開きを行う。このとき、逆止弁１１７は強制的に開くように制御され、主型締駆動シリンダ室１１４ａの作動油はタンク１３０に戻る。

型締シリンダ１０による型締力は、アキュムレータ１２３からサーボバルブ１１８を介して型締シリンダ１０に供給される作動油の圧力を圧力検出器１２１ａ、１２１ｂによって検知される。また、可動金型１２が取付けられた可動盤９の位置（ラム１０ａの伸長量）は、リニアスケールなど図示しないセンサによって検知される。これらのセンサの検知結果に基づいて、型締装置５の型締シリンダ１０により、成形材料の射出充填前に可動盤９を停止させる位置（すなわち型開き量）や、型締開始時期、型締時の型締速度、型締力、そして、射出装置３の成形材料を射出することによる圧力で可動盤９が後退する量などが制御される。本実施形態でにおける型締装置５は、サーボバルブ１１８により制御される型締シリンダ１０の例を示すが、サーボモータとボールネジ機構等により作動されるトグル機構でも良い。

この実施の形態における導光板の成形金型１１は、平面方向の対角寸法が３インチ、板厚がたとえば０．３ｍｍで均等板厚の携帯電話用サイドライト型導光板を射出プレス成形によって成形するものである（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Ｐと略す）。
図３〜図５に断面図で示すように、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。なお、本発明では、板厚が０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ程度で、対角寸法が１．５〜１３インチ程度（角部が丸いものを含む）の導光板Ｐを成形することができる。

射出成形機１の可動盤９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、鏡面からなり出光面を形成するキャビティ形成面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、前記キャビティ形成面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。またキャビティ形成面１６ａは鏡面の例を示したが、ドット、グルーブ、ホログラム等のパターン加工や粗面加工等がなされたものでもよく、また、スタンパが取付けられたものを除外しない。

前記金型本体部１５の固定金型１３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１３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１３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。図３〜４に示した実施の形態の場合、ゲートＰ３は、キャビティ１４の下方とランナＰ２と間に、すなわち、成形される導光板Ｐの端面となる位置に形成される。また可動枠部１９のゲートＰ３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３は、射出開始前の位置に可動金型１２が停止された状態を示す。また図４は、射出開始後にキャビティ１４内の溶融樹脂（図示せず）が圧縮された状態を示す。更に図５は、ゲートカットされた状態を示す。なお、図３〜図５は、いずれもコア部１６と可動枠部１９の位置関係やバネの収縮等は実際より誇張して描写してある。導光板Ｐの入光面とは反対側の端面となる位置に設けられたゲートを介してキャビティ内に成形材料を射出することにより、光学的な特性が良好な導光板Ｐを成形することができる。

金型本体部１５の可動盤９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、可動盤９内または可動盤９から型締シリンダ１０のラム１０ａ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を配設するための孔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、孔２５内に当接状態に設けられたボールガイド２８により支持されており、ガイドピン２７の前後進時には、ボールガイド２８のボール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６側中央にはゲートカッタ部材２４が可動盤９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（先端面）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５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９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、可動盤９内または可動盤９からラム１０ａ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２４の前進停止位置は、可動金型１２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とキャビティ形成面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、突出時以外においては、前記凸部よりも低い位置（可動盤９側）に位置している。その理由は射出時に、射出装置３のノズル２ｂ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の周囲であってゲートカッタ部材２４の近傍には冷却媒体流路３３が形成されている。そして離型時にエアが吹出されるエア通路３４が、コア部１６と可動枠部１９の間に形成されている。なおエア通路３４は、ゲートカッタ部材２４と孔３１の間にも設けてもよい。なお導光板ＰとスプルＰ１等を一体のままスプルを把持して取出す際には、ゲートカッタ部材２４は不要であり、ゲートカッタ部材２４は本発明において必須のものではない。

次に固定金型１３について説明すると、図３〜図５に示されるように、射出成形機１の固定盤６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６側には、断熱板４７が取付けられるとともに、射出装置３のノズル２ｂ（図１を参照）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１２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４２ａとなっている。本実施形態においてこのキャビティ形成面４２ａは、導光板Ｐの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、前記キャビティ形成面４２ａと平行に、冷却媒体流路５０が複数形成されている。また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との間には、離型時にエアを噴出するためのエア通路５３が形成されている。

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９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、図３〜図５に示されるように、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６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。

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のキャビティ形成面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（先端面）は、キャビティ形成面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、以上のように構成された射出成形機を用いて平面方向の対角寸法３インチ、板厚０．２〜０．７ｍｍのうちの任意の均等板厚の導光板Ｐを成形する場合により、本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法を説明する。
本発明の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法は、概略、金型１１を所定量型開きした状態でキャビティ１４内に成形材料を射出して充填するとともに、型締装置５により型締してキャビティ１４内に射出された成形材料を圧縮する射出プレス成形して、薄板状光学用成形品を成形するためのものであって、成形材料の圧縮開始から設定された型締力に到達するまでの昇圧時間と、前記射出開始時の型開きの量とから設定される型締速度で型締するものである。

図６は、平面方向の対角寸法３インチ、板厚０．３ｍｍの均等板厚の導光板Ｐを成形する場合における本実施形態の射出プレス成形方法の概略を示したチャート図であり、図７は型締装置５による可動金型１２の固定金型１３に対する型開き量の変化と型締圧力の変化を示すグラフである。
図６に示すように、本実施形態では平面方向の対角寸法３インチ（面積約２７ｃｍ²）、板厚０．３ｍｍの均等板厚の導光板Ｐを４．２秒の成形サイクル時間で成形している。その内訳は、型開閉時間（型開時間、取出時間、型閉時間を含む）１．４秒と、射出・保圧および型締のための合計時間２．８秒とである。このため本実施形態では、可動金型１２のキャビティ形成面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３の加熱筒２ａの前部ゾーン（最もノズル２ｂに近いゾーン）は３６０℃に温度設定され、成形材料としてポリカーボネートの溶融樹脂が計量されている。そして型締シリンダ１０が作動され、固定盤６に取付けられた固定金型１３に対して可動盤９に取付けられた可動金型１２を近接移動させる。そして、図示しないリニアスケールなどのセンサによって可動金型１２が射出開始時型開量を確保した停止位置にあることを検知すると、可動金型１２の移動を停止制御する。すなわち、型締開始から所定の型開き量となる位置に停止させるまでは、可動金型１２の位置を検出してその結果に基づいて可動金型１２の移動を制御する位置制御を行う。その際の可動盤９および可動金型１２のコア部１６の射出開始時の位置Ａ（図７）は、固定金型１３のキャビティ形成面４２ａに対する可動金型１２のキャビティ形成面１６ａの距離が成形される導光板Ｐの板厚に所定の型開き量を加算した位置に停止制御される。この可動盤９および可動金型１２のコア部１６が射出開始時の位置Ａに停止されている時には、型締装置５の型締シリンダ１０により可動盤９および可動金型１２のコア部１６の位置が成形材料の射出圧力を受けることによって後退しないか（後退量０ｍｍ）、または後退量が最大でも０．０５ｍｍまでとなるように、主型締駆動シリンダ室１１４ａおよびブースタシリンダラム室１１４ｂに封じ込まれた作動油によりラム１０ａを前進させる力と、型開き駆動シリンダ室１１５に封じ込まれた作動油によりラム１０ａを後退させる力とが均衡するように、圧力検出器１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、およびサーボバルブ１１８と制御装置３００とにより制御される。

なお、この際に、一旦コア部１６を最前進位置（導光板板厚よりも更に固定金型１３側）まで前進させ、バネ１８を収縮させて可動枠部１９と金型本体部１５が当接される型閉完了位置（０位置）まで可動盤９等を前進させてから、再び型締シリンダ１０により可動盤９等を微量後退させ、図３における射出開始時の位置Ａに位置制御して停止させるようにしてもよい。そのことにより成形完了位置より型開方向の位置に可動金型１２のコア部１６を停止させることができる。

また、射出開始前にキャビティ１４内を減圧状態としてもよい。射出開始前にキャビティ１４内を減圧状態とした場合には、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なるため、特に０．２〜０．３ｍｍの板厚の薄い導光板Ｐを成形する際に有効である。さらにまた、同様の目的のために、キャビティ１４内を減圧せずに、射出開始時にパーティング面をわずかに開きキャビティ１４内の空気が抜けやすくしてもよい。

次に所定の射出遅延時間が経過すると、射出装置３の図示しない射出機構を作動させ、加熱筒２ａ内のスクリュを前進させて溶融樹脂の射出を行う。本実施形態では、射出速度は２００〜５５０ｍｍ／ｓｅｃ程度に、好ましくはピークにおいて３００〜４００ｍｍ／ｓｅｃとなるよう設定され、射出装置３の図示しない射出用サーボモータによりスクリュの前進速度が制御される。従来の技術では、充填不足の対策として射出速度が６００〜１０００ｍｍ／ｓｅｃに設定されていたのに対して、本発明ではこのように比較的低い射出速度でキャビティ１４内に射出充填できるので、成形される導光板Ｐのゲート近傍の内部応力を小さくすることができる。なお図８に示すのが本実施形態の射出プレス成形方法で成形した導光板Ｐである。また図１３に示すのが従来の方法により成形された導光板でありゲート近傍の内部応力が大きくなっている。

図９に示されるのは、板厚０．３ｍｍ、対角寸法３インチの導光板Ｐを成形する際、射出開始時型開量（射出開始時における可動金型１２の停止位置）を導光板Ｐの板厚分からプラス０．３ｍｍ型開きした状態で射出プレス成形した場合における、射出速度と樹脂温度の関係を示すテスト結果である。そして図９において、樹脂温度とは加熱筒２ａの前部ゾーンの設定温度を示している。そして射出速度は、設定射出速度を示している。またテストを通じて使用された樹脂は、ポリカーボネート（出光興産のタフロンＬＣ１５００：分子量１０，０００〜１２，０００）である。テストによれば、樹脂温度が３３０℃の場合は、いずれの射出速度の場合でも充填不足による板の欠損や板厚ムラ（ゲートから遠い部分ほど薄い）が発生した。また樹脂温度３４０℃では射出速度３００ｍｍ／ｓｅｃ以下の場合、樹脂温度３５０℃、３６０℃では射出速度２００ｍｍ／ｓｅｃ以下の場合、樹脂温度３７０℃、３８０℃では射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃ以下の場合にそれぞれ充填不足による不良が発生した。また樹脂温度３９０℃以上では、いずれの射出速度の場合でも樹脂が劣化して黄変が発生した。また３４０〜３８０℃範囲であっても射出速度が６００ｍｍ／ｓｅｃとした場合には射出速度が速すぎてせん断発熱による樹脂の黄変またはバリ等が発生し、内部応力の分布も好ましくなかった。これに対して、樹脂温度が３４０〜３８０℃では射出速度３５０〜５５０ｍｍ／ｓｅｃ、樹脂温度３５０〜３８０℃では射出速度３００〜５５０ｍｍ／ｓｅｃ、樹脂温度３７０〜３８０℃では射出速度２００〜５５０ｍｍ／ｓｅｃで良品を成形することができることが知見された。従って板厚０．３ｍｍ、対角寸法３インチの導光板Ｐの射出プレス方法による成形は、射出速度２００〜５５０ｍｍ／ｓｅｃ（望ましくは３００〜４５０ｍｍ／ｓｅｃ、さらに望ましくは３００〜４００ｍｍ／ｓｅｃ）、樹脂温度（加熱筒２ａの前部の設定温度）３５０〜３８０℃で成形することが好ましい。なお、射出速度が４００ｍｍ／ｓｅｃを超えて５５０ｍｍ／ｓｅｃまでの範囲でも成形が可能であるが、射出装置が大型化する上にエネルギー効率の点でも無駄がある。なお、成形する導光板Ｐの板厚が０．３ｍｍの場合、射出速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとすると、キャビティ内の溶融樹脂の流動性を確保するために樹脂温度（加熱筒２ａの前部の設定温度）を３７０〜３８０℃にしないと良品の成形はできない。従って、射出速度２００ｍｍ／ｓｅｃで成形できる対角寸法３インチの導光板Ｐの板厚としては、０．３ｍｍが限界である。
そして樹脂温度はできればあまり上げすぎない方が、バリ、光学特性、経済性の点から望ましい。なおこの条件については、板厚０．３〜０．７ｍｍの導光板でも同様に成形可能である。またキャビティ１４を冷却する冷却媒体流路１７、５０へ送られる冷却媒体の温度は、１１０℃に設定されている。前記冷却媒体の温度が高いほうがキャビティ１４内の溶融樹脂の流動は良好であるが、成形サイクルが長くなるという問題がある。

次に図１０に示されるのは、板厚０．２ｍｍ、対角寸法３インチの導光板Ｐを成形する際、射出開始時型開量（射出開始時における可動金型の停止位置）を板厚分からプラス０．３ｍｍ型開きした状態で射出プレス成形した場合における、射出速度と樹脂温度の関係を示すテスト結果である。テストによれば、樹脂温度が３５０℃の場合は、いずれの射出速度の場合でも充填不足による板の欠損や板厚ムラ（ゲートから遠い部分ほど薄い）が発生した。また樹脂温度３６０〜３８０℃でも、射出速度２００ｍｍ／ｓｅｃ以下の場合、それぞれ充填不足による不良が発生した。その理由としては、板厚が０．３ｍｍ未満の場合には、キャビティ内で溶融樹脂が冷却固化して形成されるスキン層以外の流動可能な断面積がわずかとなるので、キャビティ末端までの溶融樹脂が流動し難くなるからである。そして、その対策として射出前にキャビティの間隔を広げておくことは有効であるが、板厚が０．３ｍｍ未満のものではその効果に限界がある。その理由は、板厚が０．３ｍｍ未満のものは、溶融樹脂の射出充填量自体が少なく、型締装置によりキャビティ内の溶融樹脂が圧縮されてキャビティ端部付近まで溶融樹脂が送られた際にはキャビティの間隔は成形品の板厚近くまで狭められており、キャビティ端部までキャビティの間隔を拡げた状態で溶融樹脂が射出充填できる訳ではないからである。また樹脂温度３９０℃以上では、いずれの射出速度の場合でも樹脂が劣化して黄変が発生した。また３６０〜３８０℃であっても射出速度が６００ｍｍ／ｓｅｃとした場合にはせん断発熱による樹脂の黄変またはバリ等が発生し内部応力の分布も好ましくなかった。従って板厚０．２ｍｍ、対角寸法３インチの導光板Ｐの射出プレス方法による成形は、射出速度３００〜５５０ｍｍ／ｓｅｃ、加熱筒２ａの前部ゾーンの設定温度が３６０〜３８０℃の場合には、良品を成形することができることが知見された。そして、特に板厚が０．２〜０．３ｍｍ未満の場合は、射出速度は３５０〜５５０ｍｍ／ｓｅｃとすることがより望ましい。また、キャビティを冷却する冷却媒体流路１７、５０へ送られる冷却媒体の温度は１００〜１２０℃と高めに設定することが溶融樹脂の流動を促進する意味でより一層望ましい。そして、溶融樹脂の温度を上昇させ、射出速度を速くすると、金型のコア部１６と可動枠部１９の間の間隙部などにバリが発生し易くなる。そのため、板厚が０．２〜０．３ｍｍ未満の場合には、特に前記間隙部の間隙を５〜１０μｍとして、後処理が必要となるようなバリの発生を防止することがより一層望ましい。

次に図１１に示されるのは、板厚０．３ｍｍ、対角寸法３インチの導光板Ｐを樹脂温度（加熱筒前部の設定温度）３６０℃として射出プレス成形した場合の、射出速度と射出開始時型開量（射出開始時における可動金型の停止位置）の関係についてのテスト結果である。本テストによれば、射出開始時型開量が０．１ｍｍの場合には、いずれの射出速度においても充填不足が発生し、また、０．６ｍｍ以上の場合にはいずれの射出速度においても射出された樹脂が完全に潰せなかったり、縞模様が残るプレスマークと呼ばれる不良が発生した。従って、本実施形態では、成形される導光板Ｐの板厚は０．３ｍｍであり、良品が成形できた最小の射出開始時型開き量である０．２ｍｍの前記板厚０．３ｍｍに対する比率は、６６．７％である。また、プレスマークが発生せずに良品が成形できた最大の射出開始時型開き量０．５ｍｍの前記板厚０．３ｍｍに対する比率は、１６６．７％であった。
また、導光板Ｐに対して必要とされる射出開始時型開き量は、導光板Ｐの板厚が０．２〜０．７ｍｍの間では、いずれもほとんど同じ射出開始時型開き量でよく、導光板Ｐの板厚と射出開始時型開き量とは比例しないことが判明した（ただし、対角寸法５〜７インチの場合は、板厚０．３ｍｍより薄いものを除く。また、対角寸法７インチ以上の場合は板厚０．５ｍｍより薄いものを除く。）。そして、対角寸法５〜７インチ、板厚０．３〜０．５ｍｍのものでは、上記の対角寸法３インチ、板厚０．２ｍｍの導光板の成形条件と同様に、射出速度を３５０〜５５０ｍｍ／ｓｅｃ．樹脂温度（加熱筒２ａの前部の設定温度）３６０〜３８０℃で成形することがより好ましい。
その理由は、板厚が比較的薄いものは、キャビティ形成面にスキン層が形成されることにより溶融樹脂の流動可能なキャビティの断面積が小さくなってしまうので、板厚に対して射出開始時型開き量をより高い比率にする必要があるからである。一方、板厚が比較的厚いものは、スキン層が形成されても、キャビティの端部まで比較的容易に射出充填できるので、射出開始時型開き量はさほど求められないからである。また、板厚が比較的薄い導光板Ｐに対して射出開始時型開き量を大きくした場合ほど、射出量自体が少ないので、射出開始後の型締開始のタイミングを速くする必要がある。このように従来技術では想定できない比率（広い間隔）に射出開始時型開量を設定し、射出中または射出後に急速に型閉および昇圧することにより板厚が０．２ｍｍ〜０．７ｍｍと極めて薄い導光板Ｐであっても比較的遅い射出速度で射出充填して成形することが可能となるのである。

そして射出がなされた際に、前記のように型締力は停止位置からの後退量が０〜最大で０．０５ｍｍまでに留まるように位置制御により保持されている。これにより設定された型開き量が維持されるので、光学的な特性が良好な導光板を成形することができる。射出後（射出完了と略同時）または射出完了直前に、型締装置５側では型締装置５の型締シリンダ１０を作動させ、可動盤９および可動金型１２を型閉方向へ移動させる。このことにより可動枠部１９に対してコア部１６が相対的に前進され、キャビティ１４の固定金型１３のキャビティ形成面４２ａに対する可動金型１２のキャビティ形成面１６ａの距離が短くなるので、キャビティ１４内の溶融樹脂が圧縮される。この実施の形態では、図６および図７に示されるように、射出機構のスクリュが全前進行程に対する位置で８０〜１００％、好ましくは８５〜９５％に到達したときに型締シリンダ１０を作動させて圧縮を開始する。これにより、成形材料のキャビティ内への射出と、キャビティ内の成形材料の圧縮とを適切に行うことができ、したがって、比較的薄い導光板Ｐを、歩留りがよく、光学的な特性が良好に成形することができる。この際には、圧力検出器１２１ａ、１２１ｂ、および１２１ｃ（図２）によって型締シリンダ１０に供給される作動油の圧力を型締シリンダ１０による型締力として検知しており、その検知結果に基づいて型締シリンダ１０は圧力制御されており、設定１３０ｋＮ（１個取りの金型に換算した場合）となるよう作動油の供給圧力が制御される。なおこの値はキャビティ１４内の成形材料である樹脂に及ぼされる圧力の換算では、２５〜８０ＭＰａ、より好ましくは３５〜６０ＭＰａとなるよう型締力が制御されている。そして前記圧力が８０ＭＰａを超えると、成形される導光板にバリが発生しやすくなる。

図１２は型締により設定圧力まで昇圧される昇圧時間（図７のＢを参照）と転写性との関係を示したものである。たとえば板厚が０．３ｍｍ、対角寸法３インチの導光板Ｐを射出開始時型開き量０．３ｍｍ、樹脂温度（加熱筒前部の設定温度）３６０℃、キャビティ温度１１０℃で昇圧した場合、０．０４０秒以上の時間では、転写不足が発生した。そして、０．０３５秒では良好な転写成形が可能であった。そして、この昇圧時間は短い方が好ましいが、本実施形態の型締装置５では昇圧時間を０．０２０秒とするのが限界であった。なお、昇圧時間とは、所定の型開き量で型締めを開始してから型締力が設定された値に達するまでにかかる時間を意味する。

ここで、射出開始時の型開き量が設定可能な範囲の下限である０．２ｍｍのとき、昇圧時間が０．０２０秒の場合には
０．２ｍｍ÷０．０２０ｓｅｃ＝１０ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度１）
また、射出開始時の型開き量が同様に０．２ｍｍのとき、昇圧時間が０．０３５秒の場合には
０．２ｍｍ÷０．０３５ｓｅｃ＝５．７ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度２）
となる。つまり、射出開始時の型開き量が０．２ｍｍのとき、型締速度は５．７〜１０ｍｍ／ｓｅｃに設定することができる。ただし昇圧時間は、速い方が光学製品に対する転写性の関係から望ましく、０．０２０秒から０．０２５秒とすることがより望ましい。そして昇圧時間を０．０２５秒とした場合は、
０．２ｍｍ÷０．０２５ｓｅｃ＝８ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度３）
となる。従って、板厚０．３ｍｍの導光板Ｐを射出開始時型開き量０．２ｍｍとして成形する場合は、型締速度は、８〜１０ｍｍ／ｓｅｃに設定することが望ましい。

一方、射出開始時の型開き量が設定可能な上限である０．５ｍｍのとき、昇圧時間が０．０２０秒の場合には
０．５ｍｍ÷０．０２０ｓｅｃ＝２５ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度４）
また、射出開始時の型開き量が同様に０．５ｍｍのとき、昇圧時間が０．０３５秒の場合には
０．５ｍｍ÷０．０３５ｓｅｃ＝１４．３ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度５）
となる。つまり、射出開始時の型開き量が０．５ｍｍのとき、型締速度は１４．３〜２５ｍｍ／ｓｅｃに設定することが望ましい。

したがって、本実施の形態では、型開き量が下限の０．２ｍｍのときの５．７ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度２）から型開き量が上限の０．５ｍｍのときの２５ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度４）の範囲が望ましい。しかしながら、あまりに型締速度が速いと、プレスマークと呼ばれる圧縮時にできる不良が出やすいので、型締速度は２０ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度６）に留めておくことが望ましい。また、型締速度が２０ｍｍ／ｓｅｃを超えると、金型のコア部１６と可動枠部１９の間の間隙部などにバリが発生しやすくなる。そのために、より一層精密な金型を製造することが必要となる。従って、本発明により行われる型締速度は、８ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度３）から２０ｍｍ／ｓｅｃ（型締速度６）の範囲とすることが最も望ましい。

また、可動金型１２が射出開始時の型開き量をたとえば０．３ｍｍとした場合、かかる型開き量を移動した際に、ほぼ設定１３０ｋＮまで急速に昇圧される。なお、型締装置５は、サーボモータを用いた機構よりもアキュームレータを用いた型締シリンダ１０を用いた機構の方が、略同一スケールの場合では、立上がりが速く、高速の型締速度を達成することができる。そして本実施形態の対角寸法３インチの導光板Ｐの成形の１個取りの例では、１３０ｋＮで型締が行われ、２個取の金型の場合でも、１５０〜４００ｋＮで型締が行われる。なお場合によっては射出中ではなく、射出開始と同時または射出後に型締を開始するようにしてもよい。本実施形態では、型締装置５の作動開始時から圧力制御による型締が行われるが、サーボモータを型締機構に用いる場合などには所定型締力（または検出樹脂圧）となるまで位置制御により可動盤を移動させ、その後圧力制御に変更するようにしてもよい。

射出装置３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、射出制御から圧力制御による保圧制御に切換えられる。なお保圧は５〜２０ＭＰａ（樹脂圧）が望ましいが、クッション量をほとんどなくした射出および保圧が行われる。本実施形態では、保圧制御への切換えとほぼ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。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。

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５の型締シリンダ１０の駆動によって可動金型１２のコア部１６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。そしてコア部１６が前進され、最終的に導光板Ｐの板厚Ｂ（図５を参照）の位置で前進が停止された状態となる。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型締力を低下させるとともに可動金型１２の可動枠部１９とコア部１６の間のエア通路３４と、固定金型１３の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との間のエア通路５３等からキャビティ１４へ離型用エアを及ぼす。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。なお型締力はタイバセンサやトグル機構のクロスヘッド位置で検出してもよく、例えばゲートカットのタイミングで低下させるなど多段に制御してもよい。

また可動金型１２が型開完了位置に停止するのとほぼ同時に、図示しない取出用ロボットが作動されるととともに、エジェクタ装置の突き出しピン２３の前進が行なわれる。本実施形態に使用される取出用ロボットは、スプルＰ１およびランナＰ２の把持と、導光板Ｐの吸着が別個に保持可能となっている。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にある。本実施形態の射出プレス成形方法で成形された導光板Ｐは、図８に示されるように、ゲート近傍の内部応力が略均質なものであり、図１３に示される従来の方法により成形された導光板がゲート近傍の内部応力が不均一なのと比較して顕著な差がある。なお本実施形態の導光板のゲートＰ３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。

次に導光板Ｐの対角寸法および板厚と成形条件の関係について説明する。導光板Ｐの対角寸法および板厚と成形条件の関係は、樹脂やその成形条件によりカバーできる部分もあるので、厳密な区分はないが概略は次のものが特に望ましい。板厚が０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ未満の導光板Ｐは、対角寸法１．５〜５インチまたは面積７．５ｃｍ²〜７５ｃｍ²の範囲が特に望ましく、対角寸法５〜７インチ（１５０ｃｍ²）の導光板Ｐでは板厚は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍが特に望ましい。更に対角寸法７〜１３インチでは板厚０．５〜０．７ｍｍが特に望ましい。そして例えば７インチの導光板Ｐではゲートからゲートとは最遠方の角部までの距離は、約１５ｃｍであるので、大型の導光板Ｐほど高い射出速度や高い型締速度が要求されることになる。また大型の導光板Ｐほど樹脂の流動をよくするためには溶融樹脂の温度は高めであることが望ましい。また型締力については対角寸法１．５〜３インチの２個取りまたは４個取り又は、対角寸法２．５〜５インチの１個取りまたは２個取りの場合では２００〜７００ｋＮ、対角寸法６インチ以上の導光板Ｐの１個取りの場合ではそれぞれ投影面積に応じて型締力が設定される。型締力は設定最高圧までの昇圧時間が０．０２秒〜０．０３５秒を実現できるよう決定される。従って導光板Ｐは、更に大型のものでも可能であるが、対角寸法１．５〜１３インチ（５２０ｃｍ²）のものが第一義的に想定され、四隅部が円弧のものや各辺が円弧のものも含まれる。そしてその場合、導光板Ｐの２辺の延長線上の交わる点を対角寸法の測定基準点とする。または面積換算で７．５ｃｍ²〜５２０ｃｍ²の導光板Ｐが想定される。

導光板Ｐの成形サイクル時間は、次のような時間を要する。対角寸法１．５〜５インチ、板厚０．２〜０．５ｍｍの導光板Ｐについては、型閉完了から射出を経て型開開始までの時間（成形時間）が２．５〜４．０秒であり、型開開始から導光板Ｐの取出しを経て型閉完了までの時間（型開閉時間）を０．７５〜２．２秒、トータルの成形サイクル時間を６．２秒以内で行うことが可能である。また板厚０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ、対角寸法５〜７インチの導光板Ｐでは、型閉から射出を経て型開までの成形時間（型開閉時間を除く）は、５〜６秒が必要となり、型開閉時間にはほとんど差がないので、トータルの成形サイクル時間は８秒以内で行うことが可能である。また対角寸法が７インチを超え、板厚が０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの導光板Ｐでは成形サイクル時間は２０秒以内で行うことが可能である。

また本発明は、図１４に示されるような別の実施形態の導光板の成形金型７１により射出プレス成形してもよい。この別の実施形態の例は、成形金型（射出プレス成形金型）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、金型本体部７４にはキャビティ形成面７５ａが形成されるコア部７５が固定されている。また金型本体部７４には可動枠部７６がバネ８２により取付けられ、前記コア部７５に対して可動枠部７６が相対的に移動可能に設けられている。また可動金型７３にはゲートカッタ部材７７が配設されている。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く、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。一方固定金型７８においては、キャビティ形成面８０ａが形成されるキャビティ形成ブロック８０の周囲に当接ブロック８１が配設され、可動枠部７６と当接ブロック８１が当接され、キャビティ７２が形成されるようになっている。そしてキャビティ７２の固定金型７８のキャビティ形成面８０ａに対する可動金型７３のキャビティ形成面７５ａの距離が型当接後に可変となるように設けられ、キャビティ７２内の溶融樹脂が圧縮可能となっている。

更に本発明は、図１５に示されるような更に別の実施形態の導光板の成形金型９１により射出プレス成形してもよい。この成形金型９１は、所謂インロー金型と呼ばれるものである。具体的には可動金型９２の金型本体部９３には、前面にキャビティ形成面９４ａ、側面に嵌合面が形成されたキャビティ形成ブロック９４が固定されている。また金型本体部９３にはエジェクタの突き出しピン等が配設されるランナ形成ブロック９５が固着されており、ランナ形成ブロック９５の側面も嵌合面となっている。そして前記キャビティ形成ブロック９４とランナ形成ブロック９５により凸部が形成されている。

一方固定金型９６は、金型本体部９７の固定盤側にノズル当接部９８が設けられ、ホットランナのマニホールドブロック９９に接続されている。そして前記マニホールドブロック９９は、ホットランナノズル１００に接続され、ホットランナノズル１００内にはシリンダ１０１により開閉作動されるバルブゲート１０２が配設されている。またホットランナノズル１００の周囲にはランナ形成ブロック１０３が配設されている。そして金型本体部９７の可動金型９２側の略中央には、キャビティ形成面１０４ａを形成するキャビティ形成ブロック１０４が固定されている。また金型本体部９７の可動金型９２側における周辺部には枠形成ブロック１０５が前記キャビティ形成ブロック１０４を取囲むように固定されている。そして前記枠形成ブロック１０５の可動金型９２側の内側は、キャビティ側面形成面１０５ａとなっている。そして前記キャビティ形成ブロック１０４のキャビティ形成面１０４ａと枠形成ブロック１０５のキャビティ側面形成面１０５ａとにより凹部が形成されている。

そして前記固定金型９６の凹部に可動金型９２の凸部を嵌合しても、嵌合面とキャビティ側面形成面１０５ａは溶融樹脂が漏れない僅かな間隙となっており、両金型９２，９６の間にキャビティ１０６が形成される。そして固定金型９６の枠形成ブロック１０５と可動金型９２の金型本体部９３が当接しない状態で、固定金型９６のキャビティ形成面１０４ａと可動金型９２のキャビティ形成面９４ａの間の距離およびキャビティ１０６の容積が可変となっている。

従って射出プレス成形の際には、まず最初に前記固定金型９６のキャビティ形成面１０４ａに対する可動金型９２のキャビティ形成面９４ａの間隔が、成形される導光板Ｐの板厚に０．２〜０．５ｍｍを加算した位置となるよう可動金型９２を停止させ、それから射出開始するとともにキャビティ１０６内の溶融樹脂を圧縮する。これにより、板厚０．２〜０．７ｍｍ、対角寸法１．５〜１３インチの導光板を光学的な特性が良好に成形することが可能である。

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成形金型（射出プレス成形金型）について説明したが、導光板の形状や種類を選ばない。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い。楔型導光板は、入光面以外の部分にゲートが形成され、薄肉部の板厚が上記の０．２〜０．７ｍｍであるものが本発明の射出プレス成形方法に含まれる。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。更には入光および出光を伴うレンズやその他の光学薄板を本発明で行うことも想定される。いずれにしても、少なくとも一方が転写面であるものがより本発明の射出プレス成形方法に有効である。

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。また導光板の成形金型（射出プレス成形金型）は、ゲートカットを行わないものでもよい。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成形金型（射出プレス成形金型）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。

更に上記実施形態では射出成形機の型締装置により固定金型のキャビティ形成面と可動金型のキャビティ形成面の距離を変更して溶融樹脂を圧縮するものについて説明したが、可動盤または可動金型内に射出プレス用の油圧シリンダを設け、該油圧シリンダによりコア部を移動させて溶融樹脂を圧縮させるものでもよい。

更に成形に使用される成形材料である樹脂については、ポリカーボネートの例について記載したが、光学性能と流動性に優れた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挙げられる。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。

上述したように、射出プレス成形は、射出開始前に固定金型１３のキャビティ形成面４２ａと可動金型１２のキャビティ形成面１６ａとの距離が導光板Ｐの板厚Ｂに所定量を加算した値となる位置Ａ（射出開始時型開量が一定に確保された位置）で可動金型１２を停止させ、射出開始後（射出中または射出後）にキャビティ１４内の溶融樹脂を圧縮して成形を行う方法である。射出プレス成形は、成形完了時に対してキャビティ１４およびゲートが僅かに開いた状態で射出を行うので流動損失が少ない。従って超高速な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。また上記によりゲートの断面積が大きく射出速度が遅いことから、型締装置による昇圧時間を短くでき、板厚が薄い導光板ＰをゲートＰ３近傍の残留応力を極力小さくして成形することが可能である。そしてその結果、成形後の反りが極めて少なく、輝度バランスが優れた導光板を成形することができる。更には高速射出時のようなシルバーや焼けの問題が解消でき、スプルやランナも断面積が小さいものを使用できるので、冷却時間が短縮できるという利点がある。更にまた射出開始後（射出中または射出後）に可動金型１２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１４のゲート部から遠い位置において溶融樹脂の流れを速くし充填不足をなくすとともに、微細な転写を良好に行うことができるという利点もある。そしてまたゲートＰ３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、射出プレス成形の場合は、キャビティ１４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。なお射出プレス成形に用いられる成形金型１１は、型締完了位置から射出によりキャビティ１４が僅かに開き再び圧縮される射出圧縮成形方法にも用いることができる。

本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる射出成形機の正面図である。本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる射出成形機の型締装置を説明するために示した概念図である。本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型の断面図であって射出開始前の位置に可動金型が停止された状態を示す図である。本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型の断面図であってキャビティ内の樹脂を圧縮された状態を示す図である。本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型の断面図であってゲートカットされた状態を示す図である。本実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法を示すチャート図である。型締装置による可動金型の型開き量の変化と型締圧力の変化を示すグラフである。本実施形態の射出プレス成形方法で成形した導光板である。板厚０．３ｍｍの導光板を射出プレス成形した場合の射出速度と樹脂温度の関係を示すテスト結果である。板厚０．２ｍｍの導光板を射出プレス成形した場合の射出速度と樹脂温度の関係を示すテスト結果である。射出速度と射出開始時型開量の関係を示すテスト結果である。型締開始時の昇圧時間と転写性の関係を示すテスト結果である。従来の方法により成形された導光板である。別の実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型の断面図である。更に別の実施形態の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法に用いる成形金型の水平断面図である。

符号の説明

１：射出成形機
３：射出装置
５：型締装置
６：固定盤
９：可動盤
１０：型締シリンダ
１１：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：キャビティ形成面
１９：可動枠部
２４，４５：ゲートカッタ部材
Ｐ：導光板
Ｐ１：スプル
Ｐ２：ランナ
Ｐ３：ゲート

Claims

金型を所定量型開きした状態でキャビティ内に成形材料を射出して充填するとともに、型締装置により型締してキャビティ内に射出された成形材料を圧縮する射出プレス成形して、薄板状光学用成形品を成形するための射出プレス成形方法であって、
成形材料の圧縮開始から設定された型締力に到達するまでの昇圧時間と、前記射出開始時の型開きの量とから設定される型締速度で型締することを特徴とする薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法。
前記型締を５．７〜２５．０ｍｍ／ｓｅｃの型締速度で行うことを特徴とする請求項１に記載の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法。
薄板状光学用成形品の板厚を０．２〜０．７ｍｍに成形することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法。
前記型締装置を、圧縮開始前は金型の位置を検出して位置制御することにより金型が所定量型開きした状態となる位置に停止させておき、圧縮開始後は型締力を検出して型締力制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法。
キャビティ内の成形材料に及ぼされる圧力が２５〜８０ＭＰａとなるよう型締力を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の薄板状光学用成形品の射出プレス成形方法。