(57)【要約】      （修正有）【課題】薄肉金属外筒とロール端板を溶接固定する際の歪みの影響を軽減させた成形ロールにより、高精度の光学シートの成形用ロール装置を得る。【解決手段】軟化した熱可塑性樹脂を、光学シートに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が、ロール端板１６ａ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た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の端部Ｅの内周面に、軸中心に向かってリング状に突出している環状部を一体的に設け、該環状部の中央開口部２３内にロール端板１６ａを嵌合させ、かつ、ロール端板１６ａと環状部との嵌合部分を溶接２７で固定し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、円板状のロール端板を有する軸部材と、両端開口部に前記ロール端板を嵌合させて前記軸部材に取り付けられた可撓性を有する薄肉金属外筒と、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端部内周面に、軸中心に向かってリング状に突出している環状部を一体的に設け、該環状部の中央開口部内に前記ロール端板を嵌合させ、かつ、該ロール端板と前記環状部との嵌合部分を溶接固定してなることを特徴とする成形用ロール装置。
【請求項２】
上記薄肉金属外筒の端部外側エッジ部に、熱歪み吸収用の切欠部を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。
【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、円板状のロール端板を有する軸部材と、両端開口部に前記ロール端板を嵌合させて前記軸部材に取り付けられた可撓性を有する薄肉金属外筒と、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。また、薄肉金属外筒とロール端板は互いに嵌合され、さらに溶接で固定されている。
【特許文献１】特開平１１−１５０３６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、薄肉金属外筒とロール端板とを嵌合させ、さらに溶接で固定している構造では、溶接をする際、該薄肉金属外筒の厚みが薄いことから溶接で発生する熱の影響を大きく受けて一時膨張し、溶接後は冷えて歪み、これが光学シートの製品精度に悪い影響を与えている問題があった。また、この溶接時の影響は、溶接箇所が薄肉金属外筒に近くなるほど該薄肉金属外筒が高い熱を受けて大きくなる。
【０００８】
そこで、薄肉金属外筒とロール端板とを溶接固定する際における歪みの影響を軽減させ
てなる成形ロールを使用して、高精度の光学シートの成形を可能にする成形用ロール装置を得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、円板状のロール端板を有する軸部材と、両端開口部に前記ロール端板を嵌合させて前記軸部材に取り付けられた可撓性を有する薄肉金属外筒と、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端部内周面に、軸中心に向かってリング状に突出している環状部を一体的に設け、該環状部の中央開口部内に前記ロール端板を嵌合させ、かつ、該ロール端板と前記環状部との嵌合部分を溶接固定し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、前記薄肉金属外筒の端部内周面に、軸中心に向かってリング状に突出している環状部とロール端板の嵌合部分とを溶接固定しているので、薄肉金属外筒の溶接部分からの距離が大きく確保されて熱影響を少なくすることができるとともに、溶接により発生する熱膨張が半径外側方向になり、有効なロール部分、すなわちロール成形で実際にシートと接触する部分に作用する薄肉金属外筒の歪みは少なくなる。
【００１１】
請求項２載の発明は、請求項１記載の成形用ロール装置において、上記薄肉金属外筒の端部外側エッジ部に、熱歪み吸収用の切欠部を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、溶接で発生する熱により薄肉金属外筒が熱膨張した際、該薄肉金属外筒の端部外側エッジ部に設けられている熱歪み吸収用の切欠部が該薄肉金属外筒の歪みを吸収し、薄肉金属外筒に作用する歪みを少なくする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明は、有効なロール部分に作用する歪みによる影響の少ない成形ロールを使用して成形するので、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。
【００１４】
請求項２記載の発明は、溶接で発生する熱膨張を熱歪み吸収用の切欠部が吸収して、さらに歪みの少ない構造をした成形ロールを使用しているので、請求項１記載の発明の効果に加えて、さらに光学シートに与える歪みを軽減して、製品精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、薄肉金属外筒とロール端板とを溶接固定する際における歪みの影響を軽減させてなる成形ロールを使用して、高精度の光学シートの成形を可能にする成形用ロール装置を得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、円板状のロール端板を有する軸部材と、両端開口部に前記ロール端板を嵌合させて前記軸部材に取り付けられた可撓性を有する薄肉金属外筒と、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端部内周面に、軸中心に向かってリング状に突出している環状部を一体的に設け、該環状部の中央開口部内に前記ロール端板を嵌合させ、かつ、該ロール
端板と前記環状部との嵌合部分を溶接固定したことにより実現した。
【実施例】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図２は前記押さえロール５の軸方向断面図であり、図３は該押さえロール５における端部Ｅの拡大図である。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
前記薄肉金属外筒１１における両端部Ｅの内周表面には、図３に示すように、軸中心である半径方向に向かってリング状に突出している環状部２２が一体的に設けられている。
【００２２】
そして、前記薄肉金属外筒１１は、環状部２２の中央開口部２３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の両側端部Ｅが各々閉塞された状態で取り付けられ、かつ、該ロール端板１６ａ,１６ｂと該環状部２２の嵌合部分を溶接２７で固定している。なお、該嵌合部分の外表面には溶接２７用の断面Ｖ字状をした開先２４が設けられており、該開先２４に溶接２７を施すことにより、該ロール端板１６ａ,１６ｂと環状部２２との結合を強固にすることができる。
【００２３】
このように、薄肉金属外筒１１の端部Ｅの内周面に、軸中心に向かってリング状に突出している環状部２２を設け、該環状部２２とロール端板１６ａ,１６ｂの大径外周部１８ａ,１８ａをそれぞれ溶接２７で固定している押さえロール５では、その溶接２７により発生する熱膨張は半径外側になり、薄肉金属外筒１１の有効なロール部分(ロール成形で
実際に溶融樹脂６と接触して光学シートを形成する部分)に発生する歪みは少なくなる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
したがって、この実施例における成形用ロール装置では、上述したように薄肉金属外筒１１の歪みが少ない押さえロール５を使用しているので、光学シートに与える歪みも少なくなり、製品精度を向上させることができることになる。
【００３１】
なお、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とした場合、薄肉金属外筒１１の厚みＴ及び該薄肉金属外筒１１の端部Ｅに設けられる環状部２２の半径方向の突出量Ｈ等の寸法は次のようにして決定するのが好ましい。
【００３２】
（１）本発明における金属弾性ロールの薄肉金属外筒１１の厚みＴは０．１ｍｍ以上、１０．０ｍｍ以下。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ことがある。より好ましくは、０．２ｍｍ以上、８ｍｍ以下がよい。
【００３３】
（２）前記環状部２２の半径方向の突出量Ｈの大きさは、例えば薄肉金属外筒１１の厚みＴの５０％以上、５０ｍｍ以下が好ましい。これより小さいと歪みの抑制が不十分となり、逆に大きいと薄肉金属外筒１１とロール端板１６ａ,１６ｂの嵌合部分の剛性が不十分になることがある。また、環状部２２の軸方向の厚みはロール端板１６ａ,１６ｂの大径外周部１８ａ,１８ａにおける軸方向の厚みｔと同程度であることが好ましい。
【００３４】
また、上記実施例では、薄肉金属外筒１１における端部Ｅの外側エッジ部を直角にして
なる構造を開示したが、例えば図４に示すように外側エッジ部の先端部を斜めにカットして形成された切欠部２５、または、図５に示すように外側エッジ部内に向って断面Ｖ状に切り込むようにカットして形成された切欠部２６を設けると、前記環状部２２とロール端板１６ａ,１６ｂを溶接する時の熱膨張による半径方向への歪みを、これら切欠部２５,２６と環状部２２、及び、開先２４でそれぞれ吸収し、より効果的に軽減させることができる。なお、図５に示した切欠部２６を設ける場合、該切欠部２６のロール軸方向の深さＳ１及び半径方向の深さＳ２は、溶接の際に金属が溶ける深さを考慮して３〜８ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り上記以外にも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】
【００３６】
【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】図２の端部Ｅにおける拡大図。
【図４】同上押さえロールにおける薄肉金属外筒の一変形例を示す断面図。
【図５】同上薄肉金属外筒の他の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１        成形用ロール装置
２        押出成型機
３        押出ダイ
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      環状部
２３      中央開口部
２４      開先
２５      切欠部
２６      切欠部
２７      溶接
Ｅ        端部
【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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