(57)【要約】【課題】透明窓部と額縁部との境界の位置合わせが容易であり、位置合わせの精度が高い３次元形状を有するカバーパネルを得る。【解決手段】本体部と本体部に構成され３次元形状を有する載置部と載置部を囲み載置部よりも高い壁部とを含む第１型部材と、第１型部材に対向して配置された第２型部材とを備えた金型セットを準備し、載置部の３次元形状に対応した形状を有する枠状着色部材を載置部に載置する載置工程と、第１型部材と第２型部材との間に透明シートを配置する配置工程と、壁部と第２型部材とで透明シートを挟持する挟持工程と、透明シートを加熱する加熱工程と、第１型部材と透明シートとの間の空間を真空にし透明シートを枠状着色部材に被覆させる被覆工程と、第１型部材と第２型部材とを型開きし透明シートと枠状着色部材とが一体成形された成形品を取り出す取出工程とを備えるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と前記本体部に構成され３次元形状を有する載置部と前記載置部を囲み前記載置部よりも高い壁部とを含む第１型部材と、前記第１型部材に対向して配置された第２型部材とを備えた金型セットを準備し、前記載置部の前記３次元形状に対応した形状を有する枠状着色部材を前記載置部に載置する載置工程と、
前記第１型部材と前記第２型部材との間に透明シートを配置する配置工程と、
前記壁部と前記第２型部材とで前記透明シートを挟持する挟持工程と、
前記透明シートを加熱する加熱工程と、
前記第１型部材と前記透明シートとの間の空間を真空にし前記透明シートを前記枠状着色部材に被覆させる被覆工程と、
前記第１型部材と前記第２型部材とを型開きし前記透明シートと前記枠状着色部材とが一体成形された成形品を取り出す取出工程とを備えた、３次元形状を有するカバーパネルの製造方法。
【請求項２】
前記被覆工程は前記第２型部材の側から圧縮空気を供給することをさらに含む、請求項１に記載の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法。
【請求項３】
前記枠状着色部材は予備成形された着色シートである、請求項１または２のいずれかに記載の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法。
【請求項４】
前記枠状着色部材は着色成形品である、請求項１または２のいずれかに記載の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法。
【請求項５】
前記透明シートは、その表面にハードコート加工、反射防止加工、または防指紋加工のいずれか１つ以上が施されているものである、請求項１〜４のいずれかに記載の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状を有するカバーパネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンなど表示画面を備えた端末では、表示画面を保護するために、透明窓部とその周囲に形成された額縁部とを有するカバーパネルが設けられている。近年では、そのようなカバーパネルは３次元形状を有するものが増えてきている。３次元形状を有するカバーパネルを製造する方法としては、たとえば、特許文献１の方法がある（図８参照）。この方法では、まず、下型２４に設置された載置部２５に３次元形状を有する成形品２２を載置し、上型２３と下型２４との間に加飾シート２１を配置する（図８（ａ）参照）。次に、上型２３と下型２４とを型締めして加飾シート２１を挟持し、上型２３の加熱機構により加飾シート２１を加熱する（図８（ｂ）参照）。次に、上型２３と加飾シート２１との間の空気を吸引し、加飾シート２１を上型２３で予備成形する（図８（ｃ）参照）。最後に、上型２３の吸引を遮断して大気開放するとともに、下型２４と加飾シート２１との間の空気を吸引し、３次元形状を有する成形品２２に加飾シート２１を被覆する（図８（ｄ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−５７３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の製造方法は、額縁部が形成された加飾シートが予備成形により変形するため、変形に伴って透明窓部と額縁部との境界の位置もずれる。そのため、成形品に対する境界の位置合わせが難しく、位置合わせの精度が低いという問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、透明窓部と額縁部との境界の位置合わせが容易であり、位置合わせの精度が高い３次元形状を有するカバーパネルを得ることができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は必要に応じて任意に組み合わせることができる。
【０００７】
本発明の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法は、本体部と本体部に構成され３次元形状を有する載置部と載置部を囲み載置部よりも高い壁部とを含む第１型部材と、第１型部材に対向して配置された第２型部材とを備えた金型セットを準備し、載置部の３次元形状に対応した形状を有する枠状着色部材を載置部に載置する載置工程と、
第１型部材と第２型部材との間に透明シートを配置する配置工程と、
壁部と第２型部材とで透明シートを挟持する挟持工程と、
透明シートを加熱する加熱工程と、
第１型部材と透明シートとの間の空間を真空にし透明シートを枠状着色部材に被覆させる被覆工程と、
第１型部材と第２型部材とを型開きし透明シートと枠状着色部材とが一体成形された成形品を取り出す取出工程とを備えたものである。
【０００８】
また、被覆工程は第２型部材の側から圧縮空気を供給することをさらに含んでもよい。
【０００９】
また、枠状着色部材は予備成形された着色シートであってもよい。
【００１０】
また、枠状着色部材は着色成形品であってもよい。
【００１１】
また、透明シートは、その表面にハードコート加工、反射防止加工、または防指紋加工のいずれか１つ以上が施されているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法は、本体部と本体部に構成され３次元形状を有する載置部と載置部を囲み載置部よりも高い壁部とを含む第１型部材と、第１型部材に対向して配置された第２型部材とを備えた金型セットを準備し、載置部の３次元形状に対応した形状を有する枠状着色部材を載置部に載置する載置工程と、第１型部材と第２型部材との間に透明シートを配置する配置工程と、壁部と第２型部材とで透明シートを挟持する挟持工程と、透明シートを加熱する加熱工程と、第１型部材と透明シートとの間の空間を真空にし透明シートを枠状着色部材に被覆させる被覆工程と、第１型部材と第２型部材とを型開きし透明シートと枠状着色部材とが一体成形された成形品を取り出す取出工程とを備えるように構成した。
したがって、本発明の製造方法によれば、透明窓部と額縁部との境界の位置合わせが容易であり、位置合わせの精度が高い３次元形状を有するカバーパネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法の一実施形態を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の３次元形状を有するカバーパネルの模式的な斜視図である。
【図３】本発明の第１型部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の加熱工程の変形例を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の枠状着色部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の枠状着色部材の変形例を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の透明シートの変形例を示す模式的な断面図である。
【図８】従来のカバーパネルの製造方法を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の３次元形状を有するカバーパネルの製造方法について、図面を参照しながら実施形態の一例を説明する。
【００１５】
本発明の３次元形状を有するカバーパネル３の製造方法は、本体部４と本体部に構成され３次元形状を有する載置部６と載置部を囲み載置部よりも高い壁部５とを含む第１型部材７と、第１型部材に対向して配置された第２型部材８とを備えた金型セットを準備し、載置部６の３次元形状に対応した形状を有する枠状着色部材１を載置部６に載置する載置工程と、第１型部材７と第２型部材８との間に透明シート２を配置する配置工程と、壁部５と第２型部材８とで透明シート２を挟持する挟持工程と、透明シート２を加熱する加熱工程と、第１型部材７と透明シート２との間の空間を真空にし透明シート２を枠状着色部材１に被覆させる被覆工程と、第１型部材７と第２型部材８とを型開きし透明シート２と枠状着色部材１とが一体成形された成形品を取り出す取出工程とを備えたものである（図１、図２参照）。
【００１６】
なお、本明細書においては、シートはフィルムを含む概念とする。したがって、シートと記載している箇所は、フィルムと読み換えることができる。また、着色には乳白色、着色半透明なども含むものとする。また、透明には半透明も含むものとする。
【００１７】
（載置工程）
載置工程は、本体部４と本体部に構成され３次元形状を有する載置部６と載置部を囲み載置部よりも高い壁部５とを含む第１型部材７と、第１型部材に対向して配置された第２型部材８とを備えた金型セットを準備し、載置部６の３次元形状に対応した形状を有する枠状着色部材１を載置部６に載置する工程である（図１（ａ）参照）。
【００１８】
本実施形態において載置部６は治具であり、その形状は３次元形状を有するカバーパネル３の形状に対応している。載置部６は、第１型部材７の本体部４の上に粘着剤などで固定する。このように載置部は取り外し可能なため、第１型部材７と第２型部材８とを備えた金型セットは、汎用の真空成形用金型セットを用いることができる。
【００１９】
枠状着色部材１は、３次元形状を有するカバーパネルの額縁部１０を形成するものである（図２参照）。枠状着色部材１の材料は、樹脂、金属、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維強化樹脂といった３次元形状に加工できるものを用いることができる。枠状着色部材１は、材料そのものが持つ色を利用したものであってもよいし、印刷や加飾シートなどを用いて後から着色したものであってもよい。枠状着色部材１は、載置部６の３次元形状に対応した形状を有している。したがって、枠状着色部材１を載置部６に載置した際、枠状着色部材１の表面と載置部６の表面との間には段差が生じない。枠状着色部材１を載置部６に載置することで、３次元形状を有するカバーパネル３の額縁部１０の位置が決まる。
【００２０】
なお、枠状着色部材１の表面には、接着層を形成してもよい。接着層としては、感熱タイプや粘着タイプの接着剤を用いることができる。接着層により、枠状着色部材１と透明シート２とを強固に貼り合わせることができる。
【００２１】
（配置工程）
配置工程は、第１型部材７と第２型部材８との間に透明シート２を配置する工程である（図１（ｂ）参照）。透明シート２は、３次元形状を有するカバーパネル３の透明窓部９を形成するものである（図２参照）。また、枠状着色部材１を保護するものでもある。透明シート２の材質は、たとえば、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩ビ系樹脂などの熱可塑性樹脂およびこれらの積層品を挙げることができる。透明シート２の厚みは、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。透明シート２は、ロールツーロールで第１型部材７と第２型部材８との間に配置する。
【００２２】
透明シート２の枠状着色部材１に対向する面には、接着層を形成してもよい。透明シート２は３次元形状を有するカバーパネルの透明窓部９となるため、接着層としては透明性のある感熱タイプの接着剤を用いるとよい。接着層は透明シート２の全面に形成してもよいし、枠状着色部材と対向する面だけに形成してもよい。全面に形成した場合は、載置部の表面と透明シートとが接着しないよう、載置部の表面にはたとえばフッ素加工を施すとよい。
【００２３】
なお、第２型部材８にクランプ部材を設け、透明シート２を配置した後にクランプ部材で透明シート２を第２型部材８に対して固定してもよい。
【００２４】
（挟持工程）
挟持工程は、第１型部材７の壁部５と第２型部材８とで透明シート２を挟持する工程である（図１（ｃ）参照）。第１型部材７と第２型部材８とを型締めする工程ということもできる。挟持工程によって、第１型部材７と透明シート２との間に密閉空間ができる。なお、図では第１型部材７を固定し第２型部材８を降下しているが、第２型部材８を固定し第１型部材７を上昇してもよい。
【００２５】
（加熱工程）
加熱工程は、透明シート２を加熱する工程である。本実施形態では、挟持工程の後に加熱工程を実施する。そのため、第２型部材８の内部には加熱機構が組み込まれている。図１（ｃ）の状態で、第２型部材８の加熱機構により透明シート２を加熱し、軟化させる。加熱工程によって透明シート２が変形しやすくなるため、３次元形状を有する枠状着色部材１に容易に被覆させることができる。
【００２６】
（被覆工程）
被覆工程は、第１型部材７と透明シート２との間の空間を真空にし透明シート２を枠状着色部材１に被覆させる工程である（図１（ｄ）参照）。第１型部材７の本体部４の表面には吸引孔を形成し、本体部４の内部には吸引孔とつながる吸引通路を形成する。吸引通路は、金型外に設置する真空ポンプと接続する。真空ポンプを作動させ、第１型部材７と透明シート２との間の空気を吸引孔から吸引し、吸引通路を経て金型外へ排気することで、第１型部材７と透明シート２との間の空間を真空にすることができる。第１型部材７と透明シート２との間の空気を吸い出すことで、加熱によって軟化した透明シート２を枠状着色部材１に被覆することができる。
【００２７】
（取出工程）
取出工程は、第１型部材７と第２型部材８とを型開きし透明シート２と枠状着色部材１とが一体成形された成形品を取り出す工程である（図１（ｅ）参照）。取り出す際は、たとえば、ロボットアームを用いることができる。アームの成形品保持部分には、真空ポンプに接続された吸盤を配置し、負圧によって成形品を吸着して取り出すとよい。本実施形態では透明シート２をロールツーロールで供給するため、成形品を取り出した後は、透明シート２の不要部分をトリミングし、３次元形状を有するカバーパネル３を得る。
【００２８】
上記製造方法で得られた３次元形状を有するカバーパネル３は、透明窓部９とその周囲に形成された額縁部１０とを備える（図２参照）。３次元形状を有するカバーパネル３は、たとえば、スマートフォンのカバーパネルとして用い、裏面にはタッチセンサを備えたディスプレイが配置される。額縁部１０は、タッチセンサに形成された引き回し回路を隠蔽する。
【００２９】
本発明の製造方法では、カバーパネルの透明窓部を形成する透明シート２は枠状着色部材に対して位置合わせの必要がなく、額縁部を形成する枠状着色部材だけを載置部に対して位置合わせすればよい。したがって、従来技術に比べて、位置合わせが容易であり、位置合わせの精度が高いカバーパネルを得ることができる。
【００３０】
（変形例）
上記実施形態では載置部６が治具であり、汎用の金型セットに固定するものであったが、図３に示すように載置部６ａは第１型部材７ａと一体化したものであってもよい。図３の第１型部材７ａでは、本体部４ａ、壁部５ａ、載置部６ａが一体となっている。
【００３１】
配置工程において、透明シート２はロールツーロールで第１型部材７と第２型部材８との間に配置したが、枚葉で配置してもよい。
【００３２】
載置工程と配置工程は逆であってもよいし、同時であってもよい。
【００３３】
加熱工程は、金型内で配置工程と挟持工程との間に行ってもよい。その方法としては、たとえば、第２型部材８に加熱機構がある場合は、図１（ｂ）の配置工程の後で第２型部材８を降下させて透明シート２に接触させて加熱する。第２型部材８に加熱機構がない場合は、金型内でヒータを用いて加熱し、ヒータを金型外へ出した後に型締めする。また、加熱工程は、金型外で載置工程と同時に行ってもよい（図４参照）。ヒータ１３で加熱して軟化した透明シートが、金型内に送り込まれる間に冷却されて硬化しないように、ヒータ１３は金型セットに近い位置に設置するとよい。図４の態様では、加熱工程の後の配置工程、挟持工程、被覆工程、取出工程がロールツーロールで行えるため、３次元形状を有するカバーパネルの製造効率がよい。
【００３４】
被覆工程は、第２型部材８の側から圧縮空気を供給することをさらに含んでもよい。第２型部材８の表面には圧縮空気を供給する供給孔を形成し、第２型部材の内部には供給孔とつながる供給通路を形成する。供給通路は、金型外に設置するコンプレッサと接続する。コンプレッサを作動させ、供給通路を経て供給孔から圧縮空気を供給することができる。第１型部材の側から空気を吸引して真空にすることに加え、第２型部材の側から圧縮空気を供給することで、３次元形状を有する枠状着色部材に透明シートをよりしっかりと追従させることができる。
【００３５】
枠状着色部材１は予備成形された着色シート１１であってもよい（図５参照）。着色部１５の色はシートそのものが持つ色であってもよいし、透明シートに着色層を印刷したり、転写シートの着色層を透明シートに熱転写したりして着色部を形成してもよい。着色シート１１に、たとえば、打ち抜き加工により開口部１４を形成する（図５（ａ）参照）。その後、カバーパネルの３次元形状に対応した型を用いて、着色シート１１を３次元形状に成形する（図５（ｂ）参照）。３次元形状を有するカバーパネルがシートのみでできるため、カバーパネルの厚みを小さくできる。また、たとえばスマートフォンに用いると、スマートフォンの軽量化にも貢献できる。また、シートを打ち抜き加工などによりカットして枠状着色部材を形成するため、容易に狭額縁のカバーパネルを得ることができる。枠状着色部材１が樹脂製の着色シートであれば、接着層を形成することなく、熱接着することができる。この場合、透明シートもしくは着色シートのいずれかまたは両方の表面に、コロナ処理、プラズマ処理などの易接着処理をあらかじめ施しておくとよい。
【００３６】
枠状着色部材１は着色成形品１２であってもよい（図６参照）。着色成形品１２は、開口部１４と着色部１５とを有する（図６（ａ）参照）。着色成形品１２は、樹脂を材料として、たとえば射出成形で得ることができる。着色部１５の色は、樹脂そのものが持つ色であってもよい。着色部１５は、転写シートの着色層を成形品に熱転写して形成してもよい。また着色部１５は、転写シートや加飾シートを金型内にインサートして成形と同時に加飾することで形成してもよい。着色成形品１２は射出成形により得られるため、裏面にたとえばボス、リブ、爪といった突起部１６を容易に形成することができる（図６（ｂ）参照）。また、３次元形状、深絞り形状といった形状を容易に成形できるため形状の自由度が高く、金型を用いて成形するため形状の再現精度が高い。したがって、そのような着色成形品に透明シートを被覆したカバーパネルも、形状自由度および形状再現精度が高いものとすることができる。
【００３７】
透明シート２は、その表面にハードコート加工、反射防止加工、または防指紋加工のいずれか１つ以上が施されているものであってもよい（図７参照）。図７（ａ）は、基材シート１７の表面にハードコート層１８が形成された透明シート２である。ハードコート層１８は、たとえば、紫外線硬化性樹脂などの光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれかを含む材質で、コーティングなどを用いて形成することができる。図７（ｂ）は、基材シート１７の表面に反射防止層１９または防指紋層２０が形成された透明シート２である。反射防止層１９または防指紋層２０は、基材シート１７にコーティングした樹脂の表面に凹凸をつけることで形成することができる。または、基材シート１７の表面に凹凸をつけることで、反射防止層１９または防指紋層２０を形成してもよい。図７（ｃ）は、基材シート１７の表面にハードコート層１８と反射防止層１９、またはハードコート層１８と防指紋層２０とが形成された透明シート２である。基材シート１７の表面にハードコート層１８を形成し、乾燥させた後にその表面に凹凸をつけることで反射防止層１９または防指紋層２０を形成することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１      ：枠状着色部材
２      ：透明シート
３      ：３次元形状を有するカバーパネル
４，４ａ：本体部
５，５ａ：壁部
６，６ａ：載置部
７，７ａ：第１型部材
８      ：第２型部材
９      ：透明窓部
１０      ：額縁部
１１      ：着色シート
１２      ：着色成形品
１３      ：ヒータ
１４      ：開口部
１５      ：着色部
１６      ：突起部
１７      ：基材シート
１８      ：ハードコート層
１９      ：反射防止層
２０      ：防指紋層
２１      ：加飾シート
２２      ：成形品
２３      ：上型
２４      ：下型
２５      ：載置部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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