(57)【要約】  【課題】ロール表面全体の弾性撓み力を調整して有効なロール幅を広く確保できるようにする。  【解決手段】軟化した熱可塑性樹脂を、回転している１対の成形ロールの間を通過させて光学シートを成形する成形用ロール装置であって、かつ、前記１対の成形ロールの少なくとも一方の押さえロール５が、ロール端板ａを有するロール軸と、両端側がロール端板を介してロール軸に取り付けられてなる可撓性を有した薄肉金属外筒１１と、該薄肉金属外筒１１との間に冷却流体の流送空間を設けて該薄肉金属外筒１１内に同一軸心状に収容された金属内筒１４とを備えて二重筒で構成され、流送空間に冷却流体を流通させてなる成形用ロール装置において、薄肉金属外筒１１の内周表面に、該薄肉金属外筒１１の可撓性がロールの軸方向中央部よりもロール端部の方が大きくなるように調整するロール周方向の溝２２を、該薄肉金属外筒の軸方向に沿って複数個設けてなる成形用ロール装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化した熱可塑性樹脂を、回転している１対の成形ロールの間を通過させて光学シートを成形する成形用ロール装置であって、かつ、前記１対の成形ロールの少なくとも一方のロールが、ロール端板を有する軸部材と、両端側が前記ロール端板を介して前記軸部材に取り付けられてなる可撓性を有した薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒との間に冷却流体の流送空間を設けて該薄肉金属外筒内に同一軸心状に収容された金属内筒とを備えて二重筒で構成された成形用ロール装置において、
前記薄肉金属外筒の内周表面に、該薄肉金属外筒の可撓性がロール軸方向の中央部よりもロール端部の方が大きくなるように調整するロール周方向の溝を、該薄肉金属外筒の軸方向に沿って複数個設けてなることを特徴とする成形用ロール装置。
【請求項２】
上記溝のピッチを、上記薄肉金属外筒の中央部よりも両端部に近づくほど小さくなるようにして設けてなることを特徴とする請求項１記載の成形用ロール装置。
【請求項３】
上記溝の深さを、上記薄肉金属外筒の中央部よりも両端部に近づくほど深くなるようにして設けてなることを特徴とする請求項１または２記載の成形用ロール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形用ロール装置に関するものであり、特に、軟化した熱可塑性樹脂を回転している１対の成形ロール間を通過させて光学シートを成形する成形用ロール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学シートを製造する場合、押出ダイから軟化した熱可塑性樹脂材が押出され、該熱可塑性樹脂材を回転している１対の金属ロール間に供給し、かつ、該１対の金属ロールにより加圧しながら該熱可塑性樹脂材を通過させて所定の光学シートを製造している。この光学シートの製造方法では、光学的な機能を持ったシートを作る場合、厚さにある程度の均一性を持たせることが要求される。さらに、光学的機能に必要な平滑面や表面形状を該シートに一定の賦形率で転写させることが必要とされる場合もある。
【０００３】
また、近年、装置の薄型軽量化を図るために、光学シート自体を軽量化することが求められ、これに伴って光学シートの厚みを薄くすることも要求されている。さらに、光学シートがレンズシートの場合、高精細化（ファインピッチ化）のためにレンズを小さくして焦点距離を短くしたり、他のレンズシート等との干渉によるモアレを回避する必要がある。
【０００４】
しかしながら、このような押出し成形による製造方法では、光学的機能を持った形状の薄物シートを、その厚みに高精度を持たせて製造することが困難であった。この理由として、光学シートの厚みを薄くすると、樹脂圧力と金属ロールの加圧力並びに金属ロールの剛性とのバランスが悪化して該金属ロールが撓み、この結果、該金属ロールで薄物シートの中央部分を押すことができなくなり、均―な厚さ分布が得られなくなることがあげられる。
【０００５】
そこで、従来、このような問題を解決するために、表面が樹脂圧力に見合った弾性変形を生じさせることができるようにした金属ロール（以下「金属弾性ロール」という）を使用する成形方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記特許文献１の金属弾性ロールは、ロール端板を有する軸部材と、両端側が前記ロール端板を介して該軸部材に取り付けてなる可撓性を有した薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒の内面との間に冷却流体の流送空間を設けて該薄肉金属外筒内に同一軸心状に収容された金属内筒とを備えて、二重筒に構成されている。
【特許文献１】特開平１１−２３５７４７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１に記載の金属ロールのように、両端側がロール端板を介して軸部材に取り付けられてなる可撓性を有した薄肉金属外筒は、外筒そのものの可撓性は軸方向に一定であるが、側板と一体化されているため、構造上変形しにくくなっている。又、ロールの両端近傍で可撓性が低く、有効なロール幅が小さくなっている。このため、可撓性がロールの中央部と両ロール端部とで異なり、これによって光学シートに歪みが付与され、製品精度を低下させるという問題があった。
【０００８】
そこで、ロール表面全体の可撓性を調整して有効なロール幅を広く確保できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、軟化した熱可塑性樹脂を、回転している１対の成形ロールの間を通過させて光学シートを成形する成形用ロール装置であって、かつ、前記１対の成形ロールの少なくとも一方のロールが、ロール端板を有する軸部材と、両端側が前記ロール端板を介して前記軸部材に取り付けられてなる可撓性を有した薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒との間に冷却流体の流送空間を設けて該薄肉金属外筒内に同一軸心状に収容された金属内筒とを備えて二重筒で構成された成形用ロール装置において、前記薄肉金属外筒の内周表面に、該薄肉金属外筒の可撓性がロール軸方向の中央部よりもロール端部の方が大きくなるように調整するロール周方向の溝を、該薄肉金属外筒の軸方向に沿って複数個設けてなる成形用ロール装置を提供する。
【００１０】
この構成によれば、薄肉金属外筒の内周表面に設ける溝により、該薄肉金属外筒の厚み等を変えてロール表面全体の可撓性を調整することができる。なお、前記ロール周方向の溝は、一端から他端に向かってロール周方向に形成された螺旋状の溝も含む。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の成形用ロール装置において、上記溝のピッチを、上記薄肉金属外筒の中央部よりも両端部に近づくほど小さくなるようにして設けてなる成形用ロール装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、溝のピッチを薄肉金属外筒の中央部よりも両端部に近づくほど小さくなるようにして形成したことにより、可撓性がロールの中央部から両端部に近づくほど増し、有効なロール幅を広げることができる。さらに、溝のピッチを変えることによって可撓性の調整もできる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の成形用ロール装置において、上記溝の深さを、上記薄肉金属外筒の中央部よりも両端部に近づくほど深くなるようにして設けてなる成形用ロール装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、溝の深さを薄肉金属外筒の中央部よりも両端部に近づくほど深くなるようにして形成したことにより、薄肉金属外筒の厚みが中央部から両端部に近づくほど大きくなる。また、このようにして厚みを変えることによって可撓性がロールの中央部から両端部に近づくほど増し、有効なロール幅を広げることができる。さらに、溝の深さを変えることによって可撓性の調整もできる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明は、薄肉金属外筒の内周表面に設けた溝により、ロール表面全体の可撓性を調整して有効なロール幅を広く確保することができるので、光学シートに与える歪みが軽減し、製品精度を向上させることができる。また、溝の形状を変えるとロール表面全体の可撓性の調整を簡単に行うことができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、溝のピッチにより薄肉金属外筒におけるロール表面全体の可撓性の調整を行うことができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、有効なロール幅の確保、及び、ロール表面全体の可撓性の調整をさらに簡単にすることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、溝の深さにより薄肉金属外筒の厚みを変えてロール表面全体の可撓性の調整を行うことができるので、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、有効なロール幅の確保、及び、ロール表面全体の可撓性の調整をより一層簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、ロール表面全体の可撓性を調整して有効なロール幅を広く確保できるようにするという目的を達成するために、軟化した熱可塑性樹脂を、回転している１対の成形ロールの間を通過させて光学シートを成形する成形用ロール装置であって、かつ、前記１対の成形ロールの少なくとも一方のロールが、ロール端板を有する軸部材と、両端側が前記ロール端板を介して前記軸部材に取り付けられてなる可撓性を有した薄肉金属外筒と、該薄肉金属外筒との間に冷却流体の流送空間を設けて該薄肉金属外筒内に同一軸心状に収容された金属内筒とを備えて二重筒で構成された成形用ロール装置において、前記薄肉金属外筒の内周表面に、該薄肉金属外筒の可撓性がロール軸方向の中央部よりもロール端部の方が大きくなるように調整するロール周方向の溝を、該薄肉金属外筒の軸方向に沿って複数個設けたことにより実現した。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の成形用ロール装置について、好適な実施例をあげて説明する。図１は本発明を適用した成形用ロール装置の一実施例を示す側面図である。同図において、成形用ロール装置１は、互いに並行に配設された主ロール４と押さえロール５との間に、押出成型機２から押出ダイ３を介して軟化した熱可塑性樹脂材６(以下、「溶融樹脂６」という)が供給される。また、該供給された溶融樹脂６は、回転している両ロール４,５に挟圧されて後方に送出されて行く。そして、挟圧時に該溶融樹脂６が正確な厚みのシートに伸延されるとともに、該溶融樹脂６にロール４,５の外周表面に設けられている鏡面またはエンボス模様が該シートに転写されて所定の光学シートが形成されるように構成されている。
【００２０】
これら前記ロール４,５は、多くの場合、径が２００〜６００ｍｍで、また内部の中空部に水やオイル等の冷却流体が供給されてロール４,５の外周表面を適正な温度に保持し、軟化している溶融樹脂６を適正な温度に冷却するように構成されている。また、前記主ロール４は高剛性の金属ロールであって、かつ、前記押さえロール５はロール表面が弾性変形可能な金属弾性ロールにて形成されている。
【００２１】
図２は前記押さえロール５の軸方向断面図あり、図３（ａ）,（ｂ）は該押さえロール５における薄肉金属外筒の側面図で、同図（ａ）は図２の端部Ｅの拡大図、同図（ｂ）は図２の中央部Ｃの拡大図である。
【００２２】
同図において、該押さえロール５は、可撓性を有する継目無し炭素鋼製の薄肉金属外筒１１と、該薄肉金属外筒１１との間に冷却流体（例えば、水やオイル）１２用の流送空間１３を設けて、該薄肉金属外筒１１内に同一心状に収容された炭素鋼製の金属内筒１４とからなる二重筒の前記弾性ロールとして構成されている。
【００２３】
さらに詳述すると、前記押さえロール５は、ロール軸１５ａ,１５ｂと、該ロール軸１５ａ,１５ｂに同心状に取り付けられた円盤状のロール端板１６ａ,１６ｂとでなる軸部材１７を有している。また、ロール端板１６ａ,１６ｂには、それぞれ前記薄肉金属外筒１１が取り付けられる大径外周部１８ａと該大径外周部１８ａよりも内側に位置して前記金属内筒１４が取り付けられる小径外周部１８ｂが設けられている。さらに、ロール軸１５ａとロール端板１６ａの軸心部には流体供給通路１７ａが設けられ、ロール軸１５ｂとロール端板１６ｂの軸心部には流体排出通路１７ｂが設けられている。
【００２４】
そして、前記薄肉金属外筒１１は、該薄肉金属外筒１１の両端側の開口部に前記両ロール端板１６ａ,１６ｂの大径外周部１８ａ,１８ａをそれぞれ嵌合させて、該両ロール端板１６ａ,１６ｂ間に該薄肉金属外筒１１の両側開口部が各々閉塞された状態で取り付けられている。
【００２５】
また、薄肉金属外筒１１の内周表面には、図３に示すように、該薄肉金属外筒１１の可撓性を調整するためのロール周方向の溝２２が、該薄肉金属外筒１１の軸方向に沿って複数個設けられている。該溝２２は断面略逆Ｕ字状であって、かつ、ピッチＰが同図（ａ）に示す前記薄肉金属外筒１１の中央部Ｃから同図（ｂ）に示す端部Ｅに近づくほど小さくなるようにして形成されている。すなわち、該溝２２のピッチＰの違いにより、該薄肉金属外筒１１は、端部Ｅの方が中央部Ｃよりも可撓性が大きく得られる構造になっている。
【００２６】
一方、金属内筒１４は、該金属内筒１４の両端側の開口部に両ロール端板１６ａ,１６ｂの小径外周部１８ｂ,１８ｂをそれぞれ嵌合させ、該金属内筒１４の両側開口部が該両ロール端板１６ａ,１６ｂにより閉塞された状態で該両ロール端板１６ａ,１６ｂ間に取り付けられている。
【００２７】
また、金属内筒１４の両端内側には、該金属内筒１４内の両端側にそれぞれ前記ロール端板１６ａ,１６ｂと共に流送空間１９,１９を形成している隔壁２０,２０が、該金属内筒１４内を各々前後に仕切るようにして取り付けられている。
【００２８】
なお、該金属内筒１４の両端部には、それぞれ該金属内筒１４内の流通空間１９に対応して、該流通空間１９と前記流通空間１３を連通するための冷却流体通過孔２１が円周方向に沿って複数設けられている。
【００２９】
次に、このように構成された押さえロール５の作用を説明する。冷却流体１２は、ロータリージョイント（図示せず）を介して流体供給通路１７ａに供給される。該流体供給通路１７ａに供給された冷却流体１２は、ロール端板１６ａと隔壁２０の間の流送空間１９に送られ、さらに冷却流体通過孔２１,２１…を通過して薄肉金属外筒１１と金属内筒１４との間の流送空間１３内に送られる。
【００３０】
該流送空間１３内では、冷却流体１２がロール端板１６ｂ側に向かって流れ、薄肉金属外筒１１の内周面全体に接触し、該薄肉金属外筒１１におけるロール表面の温度が均一になるように調整する。これにより、ロール表面における温度調整が行われる。
【００３１】
また、流送空間１３内を通過した冷却流体１２は、ロール端板１６ｂ側の冷却流体通過孔２１,２１…を通過して薄肉金属外筒１１と金属内筒１４との間の流送空間１３内に送られ、さらに流体排出通路１７ｂを通って外部に排出される系路で循環する。
【００３２】
そして、本実施例における該押さえロール５では、薄肉金属外筒１１の可撓性がロールの軸方向中央部Ｃより両端部Ｅの方が大きくなるように調整し、この調整で有効なロール幅を大きく確保しているので、光学シートに与える歪みが軽減され、製品精度を向上させることができる。また、薄肉金属外筒１１の可撓性の調整は、該薄肉金属外筒１１の内周表面にロール周方向の溝２２を軸方向に沿って複数個設けるだけでよいので簡単に行うことができる。
【００３３】
なお、上記実施例では、薄肉金属外筒１１に設けられる溝２２の断面をＵ字状にした構造を開示したが、例えば図５の端部Ｅ、中間部Ｓ、中央部Ｃの各拡大図として、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示すように、溝２２の断面形状をＶ字状にし、かつ、該溝２２のピッチ及び深さを同図（ｃ）に示す中央部Ｃから同図（ｂ）に示す中間部Ｓ、同図（ａ）に示す端部Ｅの順に、中央部Ｃから端部Ｅに近づくほど小さくなるようにして形成してもよい。ただし、曲げ応力が溝２２の先端部に集中して該薄肉金属外筒１１が破損しないようにするためにＵ字状に形成することが好ましい。
【００３４】
また、本発明を実施するに当たって、より好ましい形態を図２及び図３,図４を用いて説明すると、押さえロール５の全幅Ｗ：６００ｍｍ、押さえロール５の外径Ｄ：３００ｍｍ、薄肉金属外筒１１の厚みＴ：５ｍｍとした場合、前記溝２２の幅ｆ及びピッチＰ並びに深さｄ等の各寸法は次のようにして決定するのが好ましい。
【００３５】
（１）薄肉金属外筒１１の厚みＴは０．１ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下であることが好ましい。これより薄いと該薄肉金属外筒１１の強度に問題が生じ、逆に厚いと該薄肉金属外筒１１の可撓性が不足する。最も好ましいのは０．２ｍｍ以上、８ｍｍ以下である。
【００３６】
（２）本発明の溝２２は切削バイトを使用し、旋盤切削によって形成することができる。旋盤切削によって溝２２を形成する場合は、薄肉金属外筒１１の厚みＴが薄いとその剛性が不足する恐れがあるため、ｌｍｍ以上であることが好ましい。
【００３７】
（３）薄肉金属外筒１１の材質は、例えば鋼を用いることができる。該薄肉金属外筒１１の厚みＴがｌｃｍ以下の場合、剛性が不足する恐れがあるため、ニッケル鉄合金、クロム鉄合金等を用いることが好ましい。
【００３８】
（４）薄肉金属外筒１１に設けられる溝２２の深さは、例えば薄肉金属外筒１１の最大厚みＴに対して２％〜３０％程度が好ましい。これより小さい場合、該溝２２を設けることによる可撓性が不十分となる場合がある。また、これよりも大きい場合は該薄肉金属外筒１１の外筒表面を研磨あるいは切削する際、溝ピッチ配列に応じた撓みムラによって表面の平坦性に問題が生じることがある。
【００３９】
（５）薄肉金属外筒１１に設けられる溝２２のピッチＰは特に制限は無いが、例えば、ピッチＰが溝２２の最大幅と一致する場合、該ピッチＰが溝２２の最大幅の１／１０程度の場合、あるいはピッチＰが溝２２の最大幅の２倍から１０倍等とする場合などが考えられる。また、ロール中央部Ｃでは溝２２を設けなくてもよい。又、ピッチＰが溝２２の最大幅より小さくなった場合（図６（ａ））、溝深さはベースラインからの深さとする。
【００４０】
また、上記薄肉金属外筒１１の可撓性を調整するには、ロール幅方向で溝２２の深さあるいは該溝２２のピッチＰのいずれか一方を変化させるか、または図６に示すように、溝２２の深さ及びピッチＰの両方を変化させてもよい。この場合、溝２２の形状を一定とし、該溝２２のピッチＰを変化させる場合は切削が容易である。可撓性を大きく変化させたい場合は溝２２の深さを変化させることが好ましく、該可撓性をさらに大きく変化させたい場合は該溝２２の深さとピッチＰの両方を変化させることが好ましい。
【００４１】
さらに、上記薄肉金属外筒１１の外径は一定であっても良いが、ロールの圧力をより均一にするためには、中央ほど径が大きいクラウンロールであることが好ましい。
【００４２】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る成形用ロール装置の概略側面図。
【図２】同上成形用ロール装置における押さえロールの断面図。
【図３】同上押さえロールにおける薄肉金属外筒の側面図で、（ａ）は図２の端部Ｅにおける拡大図、（ｂ）は図２の中央部Ｃにおける拡大図。
【図４】薄肉金属外筒の部分拡大断面図。
【図５】同上薄肉金属外筒の一変形例を示す断面図。
【図６】同上薄肉金属外筒の部分拡大断面図で、（ａ）は図５の端部Ｅにおけ拡大図、（ｂ）は図５の中間部Ｓにおける拡大図、（ｃ）は図５の中央部Ｃにおける拡大図。
【符号の説明】
【００４４】
１        成形用ロール装置
２        押出成型機
３        Ｔダイ
４        主ロール
５        押さえロール
６        溶融樹脂
１１      薄肉金属外筒
１２      冷却流体
１３      流送空間
１４      金属内筒
１５ａ    ロール軸（軸部材）
１５ｂ    ロール軸（軸部材）
１６ａ    ロール端板
１６ｂ    ロール端板
１７      軸部材
１７ａ    流体供給通路
１７ｂ    流体排出通路
１８ａ    大径外周部
１８ｂ    小径外周部
１９      流送空間
２０      隔壁
２１      冷却流体通過孔
２２      ロール周方向の溝
【図６】
2010156405.tif 000003
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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