(57)【要約】【課題】  射出成形では導光板の板厚に略等しい薄いキャビティに高速で樹脂を射出充填するために、スプルの直径を太くして溶融樹脂の流動損失を小さくする必要があり、その結果、スプルが完全に冷却固化されるまでに時間がかかり過ぎるという問題を解消する。【解決手段】  固定金型１３と可動金型１２の間に形成され導光板Ｐを圧縮成形可能なキャビティ形成部１６ａ，４２ａと、キャビティ形成部１６ａ，４２ａ内に対してランナ形成部３２，５４を介して接続されたスプルブッシュ４４と、スプルブッシュ４４の周囲に配設されキャビティ形成部１６ａ，４２ａの冷却媒体流路１７，５０とは独立した冷却媒体流路５１とが備えられ、スプルブッシュ４４の内孔４４ａにより形成されるスプルＰ１の重量がキャビティ形成部１６ａ，４２ａ内で成形される導光板Ｐの重量に対して、１．４〜６．１重量％となるようにする。【選択図】 図２
2008307882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ形成部内で導光板の成形を行う導光板の成形金型において、
導光板を圧縮成形可能なキャビティ形成部と、前記キャビティ形成部に対してランナ形成部を介して接続されたスプルブッシュと、該スプルブッシュの周囲に配設され前記キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路とは独立した冷却媒体流路とが備えられ、
該スプルブッシュの内孔により形成されるスプルの重量がキャビティ形成部内で成形される導光板の重量に対して、１．４〜６．１重量％となるようになしたことを特徴とする導光板の成形金型。
【請求項２】
成形品容積が７．８ｃｍ３以下の導光板を成形する際の前記スプルの注入孔の断面積は５．３１ｍｍ２以下であり、ランナ接続部の断面積は１０．１７ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板の成形金型。
【請求項３】
固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ形成部内で導光板の成形を行う導光板の成形方法において、
導光板を圧縮成形可能なキャビティ形成部と、前記キャビティ形成部に対してランナ形成部を介して接続されたスプルブッシュと、該スプルブッシュの周囲に配設され前記キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路とは独立した冷却媒体流路とが備えられ、
該スプルブッシュの内孔により形成されるスプルの重量がキャビティ形成部内で成形される導光板の重量に対して、１．４〜６．１重量％となるようになし、前記スプルブッシュの内孔を介してキャビティ内に溶融樹脂を射出して導光板を成形することを特徴とする導光板の成形方法。
【請求項４】
成形品容積が７．８ｃｍ３以下の導光板を成形する際の前記スプルの注入孔の断面積は５．３１ｍｍ２以下であり、ランナ接続部の断面積は１０．１７ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項３に記載の導光板の成形方法。
【請求項５】
前記独立して配設された冷却媒体流路に送られる冷却媒体の温度は、キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路に送られる冷却媒体の温度以下に設定されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の導光板の成形方法。
【請求項６】
射出装置のノズルを常時スプルブッシュに当接させた状態で連続成形を行うことを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の導光板の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板の成形金型および成形方法に関するものであり、特にはスプル部分の形状およびスプル部分の成形に関する工夫がなされた導光板の成形金型および成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形により導光板を成形する方法としては、大きく分けて、特許文献１に記載されるようにホットランナが設けられた成形金型を使用する成形方法と、特許文献２に記載されるようにコールドランナ（スプルを含む）が設けられた成形金型を使用する成形方法がある。前者のホットランナが設けられた成形金型は樹脂の成形ロスが少ないというメリットがあるが、次のようなデメリットがある。
（１）金型構造が複雑である。
（２）成形開始時の調整に時間がかかる。
（３）射出時の流動損失が大きい。
（４）キャビティのノズル近傍が冷えにくいため成形サイクル時間が長くなる。
そのためスプルおよびランナの全長が長い大型導光板の射出成形には比較的使用されるが、小型導光板（７インチ以下）ではほとんど使用されていない。
【０００３】
一方後者のコールドランナが設けられた成形金型は、ランナおよびスプルからなるコールドランナ部分の樹脂が成形ロスとなるという問題はあるが、金型構造が比較的簡単な上、成形開始までの調整も容易であるので広く用いられている。特許文献２に記載されたものは、所謂３枚プレート方式と呼ばれるものであり、プレート３２，３３の間からランナが取出し可能となっている。そしてプレート３２には、スプール専用の冷却配管を設けられ、スプールを効率的に冷却するために冷却工程の時間の短縮を図っている。しかし特許文献２の方式は、型構造が複雑で大型導光板の成形にしか向かない上に、次のような理由から冷却時間を大幅に短縮することができなかった。
（１）キャビティの容積が一定の状態で型締される射出成形金型により成形されるので、導光板の板厚に略等しいキャビティ内へ樹脂を射出充填する必要がある。そのため射出速度を高速にして樹脂をキャビティ内へ射出充填しないと導光板端部まで均一に溶融樹脂が充填できない。そして高速の射出速度のままキャビティ内に溶融樹脂を到達させるためには、溶融樹脂の流動損失をなるべく小さくすることが求められ、スプールの直径を太くする必要がある。
（２）ランナが屈曲しているので、溶融樹脂の流動損失が大きくなり、それを解消するためには、より一層スプールやランナの直径を太くする必要がある。
（３）キャビティ内の溶融樹脂の収縮によるヒケを防止するために射出装置から保圧をかけ続ける必要があり、その結果、スプール部分が高圧で収縮なしに成形されるので、スプール内壁とスプールとの離型が困難になる。
そのため特許文献２においては、スプール専用の冷却配管を設けても、前記（１）、（２）の理由からスプールの直径を太くせざるを得ないため完全に冷却固化されるまでに時間がかかり過ぎ、また前記（３）の理由から、スプール抜取時にスプールが切断されスプルブッシュの内孔に残存してしまうことを防止するためには、スプールをより一層低温になるまで冷却する必要があるという問題があった。
【０００４】
また特許文献３においては、厚さ０．６５ｍｍ、対角寸法１０．６インチの導光板を成形する際に、射出速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上が必要であるという例が開示されている。そして特許文献３においては、１ショット重量６５ｇに対して成形品重量は２９ｇであり、成形品の重量比は、４４．６％である。図１を参照すると特許文献３は、ランナのないダイレクトゲートタイプであり、スプルの重量比が５０％以上であることが解る。つまり前記の射出速度を確保するためにスプルの断面積を大きくする必要があり、スプルの部分の重量が重くなっていることが前記からもよく理解されるであろう。因みに特許文献２、特許文献３ともに成形サイクル時間等については何ら言及していないが、前記のようなスプルを備えたものでは、常識的には２０秒以上の成形サイクル時間が必要となると思われる。
【０００５】
更には特許文献４においては、スプルの射出成形用ノズルに接する部位の有効直径が１〜１０ｍｍであるスプルブッシュを備えた射出成形用金型を用いて導光板等の成形を行うことが記載されている。そして特許文献４の実施例１には、板厚が２．０〜６．０ｍｍの楔形導光板を、サイクルタイム４０秒を目標として成形することが記載されている。しかしながら特許文献４についても、キャビティの容積が一定の状態で型締される射出成形用金型により成形されるものであり、導光板の板厚に略等しいキャビティ内へ樹脂を射出充填しなければならないので、前記のような板厚の導光板は成形できるが、板厚が薄い導光板を比較的低い射出速度で良品を成形することは困難であった。またスプルブッシュのノズルに接する部位の有効直径との関連においては、前記有効直径３ｍｍ以下とした場合には、板厚が０．６ｍｍ以下の薄い導光板の良品の成形を行うことは困難であった。即ちスプルブッシュの前記有効直径が３ｍｍ以下では５００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速射出を行っても板厚が薄い導光板の端部まで充填することが難しく、より射出速度を高速にすると残留応力により導光板に歪みが生じたり、輝度分布にムラが生じたりするという問題があった。従って特許文献４は、スプルの内径が小さい部分では適用が難しく、図６にも記載されるようなスプルの射出成形用ノズルに接する部位の有効直径が４．２ｍｍ程度のものにのみ適用可能なものであった。また特許文献４は、スプルを別個に冷却する温調配管の記載がなく、他の部分と兼用で冷却を行っていると思われるが、成形品とスプルをそれぞれ別個に適切な温度で冷却することができなかった。そしてまた特許文献４では熱伝導率が３５Ｗ／ｍ・ｋ以上の材質のスプルブッシュを使用して冷却促進を行っているので、スプルブッシュの前記有効直径が３ｍｍ以下の場合では、局部的なスプルの冷却固化の進行により射出装置から保圧が十分に掛けられないという問題があり、成形される導光板にヒケが生じる恐れがあった。更にスプルブッシュの熱伝導率が高いので、ノズルを常時スプルブッシュにタッチして成形するとノズル先端の熱が奪われすぎるため、ノズルを成形毎に後退させることが求められ、成形サイクル時間を向上させることができなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４５５９３号公報（００１６、図１）
【特許文献２】特開２００４−９０５５５号公報（請求項１、図２）
【特許文献３】特開２００６−３４１５１２号公報（００２６、図７）
【特許文献４】特開２００７−８３４６２号公報（請求項１、００１６、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では上記の問題を鑑みて、従来では射出成形で導光板の成形を行っていたので、導光板の板厚に略等しい薄いキャビティに高速で樹脂を射出充填するために、スプルの直径を太くして溶融樹脂の流動損失をなるべく小さくする必要と、キャビティとスプルに保圧をかける必要があり、その結果、スプルが完全に冷却固化されるまでに時間がかかり過ぎるという問題を解消することの可能な導光板の成形金型および成形方法を提供することを目的とする。また同時に金型構造が簡単であり、成形開始時の調整も容易にできるコールドランナタイプの導光板の成形金型を用いても、導光板以外のランナやスプルといった成形ロスとなる部分の比率を減らして歩留まりを向上させることができる導光板の成形金型および成形方法を提供することを目的とする。更にはスプルの冷却時間を短縮しても確実にスプルを引き抜くことができる導光板の成形金型および成形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】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の導光板の成形金型は、固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ形成部内で導光板の成形を行う導光板の成形金型において、導光板を圧縮成形可能なキャビティ形成部と、前記キャビティ形成部に対してランナ形成部を介して接続されたスプルブッシュと、該スプルブッシュの周囲に配設され前記キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路とは独立した冷却媒体流路とが備えられ、該スプルブッシュの内孔により形成されるスプルの重量がキャビティ形成部内で成形される導光板の重量に対して、１．４〜６．１重量％となるようになしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の導光板の成形金型は、請求項１において、成形品容積が７．８ｃｍ３以下の導光板を成形する際の前記スプルの注入孔の断面積は５．３１ｍｍ２以下であり、ランナ接続部の断面積は１０．１７ｍｍ２以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の導光板の成形方法は、固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ形成部内で導光板の成形を行う導光板の成形方法において、導光板を圧縮成形可能なキャビティ形成部と、前記キャビティ形成部に対してランナ形成部を介して接続されたスプルブッシュと、該スプルブッシュの周囲に配設され前記キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路とは独立した冷却媒体流路とが備えられ、該スプルブッシュの内孔により形成されるスプルの重量がキャビティ形成部内で成形される導光板の重量に対して、１．４〜６．１重量％となるようになし、前記スプルブッシュの内孔を介してキャビティ内に溶融樹脂を射出して導光板を成形することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の導光板の成形方法は、請求項３において、成形品容積が７．８ｃｍ３以下の導光板を成形する際の前記スプルの注入孔の断面積は５．３１ｍｍ２以下であり、ランナ接続部の断面積は１０．１７ｍｍ２以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の導光板の成形方法は、請求項３または請求項４において、前記独立して配設された冷却媒体流路に送られる冷却媒体の温度は、キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路に送られる冷却媒体の温度以下に設定されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の導光板の成形方法。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の導光板の成形方法は、請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、射出装置のノズルを常時スプルブッシュに当接させた状態で連続成形を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の導光板の成形金型および成形方法は、固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティ形成部内で導光板の成形を行う導光板の成形金型において、導光板を圧縮成形可能なキャビティ形成部と、前記キャビティ形成部に対してランナ形成部を介して接続されたスプルブッシュと、該スプルブッシュの周囲に配設され前記キャビティ形成部を冷却する冷却媒体流路とは独立した冷却媒体流路とが備えられ、該スプルブッシュの内孔により形成されるスプルの重量がキャビティ形成部内で成形される導光板の重量に対して、１．４〜６．１重量％となるようになしたので、スプルを小さくしてもキャビティ内の溶融樹脂の冷却収縮に対応して前記溶融樹脂を圧縮することができ、同時に冷却時間および成形サイクル時間の短縮を図ることができる。またランナやスプルといった導光板以外の成形ロスとなる部分の比率を減らして歩留まり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】
本実施形態の導光板の成形金型と射出成形機について、図１ないし図７を参照して説明する。図１は、本実施形態の導光板の射出成形機の正面図である。図２は、本実施形態の導光板の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。図３は、本実施形態の導光板の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。図４は、本実施形態の導光板の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。図５は、図４におけるスプルブッシュの要部拡大図である。図６は、本実施形態の導光板の成形方法を示すチャート図である。図７は、本実施形態の導光板の成形方法により得られるスプルおよびランナの斜視図である。図９は、本実施形態の導光板の成形方法により得られるスプルの拡大側面図である。
【００１６】
本実施形態の射出成形機１は、射出後に容積可変に形成されたキャビティにより成形する射出圧縮成形やその一分野である射出プレス成形が可能な成形機である。射出成形機１は、スクリュが内蔵された加熱筒２ａとノズル２ｂが備えられた射出装置３が、ベッド４上に配設されている。本実施形態ではノズル２ｂのノズル孔の直径は、１．５ｍｍとなっている。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、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。型締装置５は、ベッド４に固定される固定盤６と、ベッド４に配設された受圧盤７の間に４本のタイバ８が配設され、前記タイバ８には可動盤９が移動可能に挿通されている。また受圧盤７には型開閉と型締を行う型開閉・型締機構である型締シリンダ１０が配設され、前記型締シリンダ１０のラム１０ａが可動盤９の背面に固定されている。そして型開閉・型締機構である型締シリンダ１０により、型締時の型締速度、型締力が制御される。本実施形態では型開閉・型締機構は、サーボバルブ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。
【００１７】
導光板の成形金型１１は、平面方向の対角寸法４インチ（有効面積３．５インチ）、板厚０．３８ｍｍで均等板厚の携帯電話用導光板を射出プレス成形によって２個取りで成形する成形金型１１である。（以下携帯電話用導光板については、単に導光板Ｐと略す。）射出プレス成形は、射出開始前に固定金型１３のキャビティ形成部４２ａと可動金型１２のキャビティ形成部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（一定の型開量が確保された位置）で可動金型１２を停止させ、射出開始とともに、または射出開始後、または射出完了後にキャビティ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が僅かに開いた状態で射出を行うので一般的な射出成形と比較して流動損失が少ない。従って高速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。また上記により射出速度が比較的遅いことから、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。更には高速射出により成形した際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。更にまた射出開始とともにまたは射出開始後に可動金型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にも用いることができ、本発明はその両方を対象とする。
【００１８】
図２ないし図４は、本実施形態の成形金型１１の断面である。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２個形成されるようになっている。なお本実施形態では２個取り成形金型１１の例を示すが、１個取りの場合もスプルＰ１の形状等が同じ成形金型により成形が可能である。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部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部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部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部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、スタンパが取付けられたものを除外しない。
【００１９】
前記金型本体部１５の固定金型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。また可動枠部１９のゲート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が着脱自在にそれぞれ配設されている。そして入光面形成ブロック２０を含む可動枠部１９の前方内側部分もキャビティ形成部１６ａとともにキャビティ１４を形成するキャビティ形成部を構成する。なお図２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３は、射出開始後にキャビティ１４，１４内の溶融樹脂（図示せず）が圧縮された状態を示す。更に図４は、更に圧縮されゲートカットされた状態を示す。なお、図２〜図４は、いずれもスプルＰ１の形状や、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。
【００２０】
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部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。
【００２１】
また金型本体部１５の内部にはゲートカッタ部材２４，２４が配設されている。それぞれのゲートカッタ部材２４は、長方形の薄板からなり、その前面はゲート形成部となっており、ゲート形成部のキャビティ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２４ａとなっている。そして図４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部を構成する。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(ゲートの幅)が１２ｍｍとなっている。なお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。
【００２２】
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。またゲートカッタ部材２４は、バネ２５によりそれぞれ後退可能となっている。
【００２３】
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、ランナ形成部３２となっている。ランナ形成部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のゲート形成部は突出時以外は、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、射出装置のノズル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１４，１４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、バリ等が発生することを防止するためである。
【００２４】
またランナ形成部３２は、図７に示されるスプルＰ１およびランナＰ２（導光板Ｐ，Ｐとはゲートカットされ分離）を見て理解されるように、スプルＰ１との接続部Ｐ２ａからゲートＰ３の切断部Ｐ２ｂ，Ｐ２ｂに向けて幅が広くなるように形成されているが、スプルＰ１との接続部Ｐ２ａ（突き出しピン２３の直径に略等しい）では７ｍｍ程度であり、ゲートＰ３の切断部Ｐ２ｂでは前述のように１２ｍｍであるから５ｍｍ広がっている。なおスプルＰ１の接続部Ｐ２ａの幅は３〜９ｍｍ程度が望ましい。そしてランナＰ２の板厚Ｐ２ｃは、０.６〜１．５ｍｍ程度が冷却時間の短縮と樹脂の流動性の確保を両立させる点から望ましい。本実施形態ではランナ形成部３２は、コア部１６の一部として設けられており、ランナＰ２およびゲートＰ３も断面積が射出後に可変となるように設けられているが、ランナ形成部が可動枠部の一部となるようにして、ランナおよびゲートの断面積が変更不能に設けてもよい。また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く、ランナの幅、長さも適宜のものが選択されるが、フィルムゲートを用いることが望ましい。
【００２５】
突き出しピン２３の周囲でありゲートカッタ部材２４の近傍には冷却媒体流路３３が形成されており、ランナＰ２の冷却が促進されるようになっている。そして離型時に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。なおエア通路は、ゲートカッタ部材２４と孔の間にも設けてもよい。なお導光板とスプル等を一体のままスプルを把持して取出す際には、ゲートカッタ部材は不要であり、ゲートカッタ部材は本発明において必須のものではない。
【００２６】
次に固定金型１３について説明すると、図２〜図４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４５，４５、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、キャビティ形成部のうちの主要部形成部４２ａとなっている。本実施形態においてこの主要部形成部４２ａは、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部の主要部形成部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。
【００２７】
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。図４の二点鎖線部分を拡大した図５に示されるように、インサートブロック４３の中央の孔には、スプルブッシュ４４が配設されている。スプルブッシュ４４は、可動金型１２側の小径部とノズルタッチ面４４ｂ側に大径部とが段部を境に形成されており、中心軸にスプルＰ１を成形する内孔４４ａが設けられている。またスプルブッシュ４４は、ステンレス鋼であるマルテンサイト系のＳＵＳ４２０Ｊ２またはそれに類する硬度を有する鋼からなっている。なおＳＵＳ４２０Ｊ２の熱伝導率は、２４．９Ｗ／ｍ℃であるが、あまりに熱伝導率が良すぎるものをスプルブッシュ４４に使用すると、ノズル先端が冷えすぎて射出に支障をきたすとともに、スプルブッシュ４４内の溶融樹脂の冷却固化が進みすぎるので、各種ステンレス鋼の熱伝導率の幅（１３〜３０Ｗ／ｍ℃）程度が必須ではないが望ましい。またステンレス鋼のヤング率は、１８０〜２１０ｋＮ／ｍｍ２であり、ヤング率があまりに低いものでは、ノズルタッチ力を受け続けている状態で問題が起きる可能性がある。
【００２８】
そしてスプルブッシュ４４の内孔４４ａは、ノズルタッチ面４４ｂに臨む注入孔４４ｃからランナ接続部４４ｄに向けてテーパ状に拡径されている。本実施形態で抜き勾配（スプルを引き抜くために必要な傾斜なので抜き勾配という）の角度θは、図５の断面に示されるように中心線Ｌに対して各１°であり、両側で２°となっている。しかし前記角度θは各０．５〜２．０°（両側で１〜４°）が望ましく、更に前記角度θは、各０．８〜１．４°がランナ接続部４４ｄの直径を最適にできるので更に望ましく、１°が最も望ましい。なぜなら０．５°より小さい抜き勾配の角度θの場合には、内孔との摩擦が大きくなり過ぎてスプルＰ１を離型する際にスプルＰ１が切れてしまう場合があるとともに糸引きが発生しやすくなる。また２．０°より大きい抜き勾配の角度θの場合には、ランナ接続部近傍の直径が太くなりすぎ、スプルＰ１を離型する際にランナ接続部近傍の冷却が遅れてランナ接続部近傍でスプルＰ１が切れてしまうという問題が発生する。ただし抜き勾配の角度θが２°または２°近傍の場合であっても、スプルＰ１のランナ接続部４４ｄの直径Ｐ１ｂが一定以上であると冷却時間が掛かりすぎるという問題がある。
【００２９】
本実施形態におけるスプルブッシュ４４の内孔４４ａにおける注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａは、２．０ｍｍ（断面積３．１４ｍｍ２：以下を四捨五入）、ランナ接続部４４ｄの直径Ｐ１ｂは、約２．８７ｍｍ（断面積６．４７ｍｍ２：以下を四捨五入）となっている。前記注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａは、ノズル２ｂのノズル孔の直径（本実施形態では１．５ｍｍ）よりも大きく設けられる。そして注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが小さすぎると溶融樹脂の流動損失やスプルの冷えすぎによる不良を招き、大きすぎると成形サイクル時間が長くなり、またスプル切れや糸引きの原因となる。なお本実施形態においてスプルブッシュ４４の内孔４４ａの断面形状は真円形であるが、真円以外のものを除外するものではないので、直径Ｐ１ａ，Ｐ１ｂについては有効直径である。例えば注入孔およびランナ接続部の少なくとも一方は、非真円形状（楕円形、多角形、円弧と直線の組合せ、異なる円弧同士の組合せからなる形状等でもよく、その場合、図９において最大、最小が示されるスプルブッシュ４４の注入孔４４ｃ，ランナ接続部４４ｄの断面積の範囲内を満たすものであればよい。
【００３０】
そしてスプルブッシュ４４の内孔４４ａの全長Ｐ１ｃは、２５ｍｍが最適値として採用されている。スプルブッシュ４４の内孔４４ａの全長Ｐ１ｃは短いと溶融樹脂の流動損失を防止する点からは有利であるが、固定金型１３に冷却媒体流路５０等を設けるためと、インサートブロック４３がノズルタッチ圧を受けるため必要な厚みを勘案すると２０ｍｍ以上必要である。またスプルブッシュ４４の内孔４４ａの全長Ｐ１ｃは、溶融樹脂の流動損失を減少させる意味から３０ｍｍ以下とすることが望ましい。そしてスプルブッシュ４４の内孔４４ａの表面は、サンドブラストにより粗面加工がなされているが、その理由はスプルブッシュ４４の離型を容易にするためである。
【００３１】
従って本実施形態において、図５において一点鎖線でランナＰ２と区分され内孔４４ａ内で成形されるスプルＰ１の容積は、僅かに発生するヒケや粗面による部分を考慮せずに１１６．６ｍｍ３（以下を四捨五入）であり、成形に使用されるポリカーボネートの比重１．２を乗算すると、スプルＰ１の重量ｇ２は０．１４ｇ（以下を四捨五入）となっている。また図７に示されるスプルＰ１とランナＰ２を加えた重量（実測値の平均値）は、０．５０ｇであり、比重で除算して容積を求めると約４１６．７ｍｍ３（以下を四捨五入）となっている。従って本実施形態のランナＰ２，Ｐ２の重量は両側分で０．３６ｇ（計算値）であり、その容積は３００．０ｍｍ３（演算値）となっている。また対角寸法３インチ、板厚０．３ｍｍで均等板厚の導光板Ｐの１枚の成形品重量ｇ１（実測値の平均値）は、２．２０ｇであり、その容積は約１，８３３．３ｍｍ３（以下を四捨五入）であった。従って本実施形態では、２枚の導光板が同時に成形されるので、２枚分の導光板Ｐの成形品重量ｇ１は、４．４０ｇであり、その容積は、３，６６６．６ｍｍ３（容積３．７ｃｍ３：以下を四捨五入）となる。よって導光板Ｐの成形品重量ｇ１に対する前記スプルブッシュ４４により成形されるスプルＰ１の重量ｇ２の重量％（計算式はｇ２／ｇ１）が、３．２％（以下を四捨五入）となっている。なおこの値は、従来の射出成形（キャビティの容積固定）により導光板Ｐを成形する場合の導光板Ｐに対するスプルＰ１の重量％と比較すると１／３程度〜１／６程度であり、画期的なスプルＰ１の小型化と容積の削減が実現された。
【００３２】
図９において実線で示されるのは、本実施形態の導光板の成形方法により得られるスプルの拡大側面図である。また図９において破線で示されるのは、本発明で得られるスプルＰ１の最小の場合と、最大の場合を示している。更に図９において、二点鎖線で示されるのが、従来の導光板の成形方法によって得られるスプルであり、本発明のスプルＰ１がいかに小容量であるかがよく解る。なお、対角寸法（実寸法）５インチ、板厚０．５ｍｍの導光板（容積３，８７６ｍｍ３、重量４．６５ｇ）を２個取りする場合（容積７，７５２ｍｍ３（７．８ｃｍ３（小数点第３位四捨五入）），重量９．３ｇ）か、または対角寸法（実寸法）７インチ、板厚０．５ｍｍの導光板（容積７，５２６ｍｍ３（７．５ｃｍ３（小数点第３位四捨五入））、重量９．０３ｇ）を１個取りする場合までが本発明のスプルブッシュ４４により成形可能であることが確認された。
【００３３】
上記のように、本発明において成形サイクル時間のうち冷却時間を決める要素として最も影響があるのは、図５に示されるようなスプルＰ１の直径およびテーパー角度（抜き勾配の角度）θである。射出装置のノズルのノズル孔（図示せず）の直径は１．５ｍｍとなっている。スプル引き抜き時にノズル先端の樹脂が良好に除去されるためにも、スプルブッシュ４４のノズル孔側の注入孔４４ｃの直径はノズル孔の直径よりも大きくする必要があるが、１．６ｍｍ以上の注入孔とすることが望ましい。図１０ないし図１４は、対角寸法２．８インチ、板厚０．４ｍｍ、容積０．９４ｃｍ３の小型導光板Ｐを２個取りする小型導光板の射出圧縮成形金型（スプルブッシュ４４の構造は図５と同じ）を使用し、キャビティ形成面を冷却する冷却媒体流路の冷却水の温度を各９０℃とし、ノズル温度３２５℃、加熱筒前部温度３５５℃、加熱筒中部温度３７０℃、加熱筒後部温度３６０℃、射出速度３００ｍｍ／ｓｅｃにてテストを行った結果である。
【００３４】
図１０は、注入孔４４ｃの直径が１．６ｍｍ（断面積２．０１ｍｍ２：以下を四捨五入）、図５に示されるようなテーパー角度θが１°、ランナ接続部４４ｄの直径が２．５ｍｍ、長さ２５ｍｍのスプルブッシュ４４を用いた際のデータであり、成形されるスプルＰ１は、図９において一番内側の破線で記載されたものである。この例では、スプルブッシュ４４の冷却温度が７０℃、８０℃の場合に、成形サイクル時間が長くなる（５秒以上となる）とスプルブッシュ４４の注入孔４４ｃおよびノズルのノズル孔が冷却されすぎて次回の射出ができなかったり成形品にコールドスラグが混ざるという不良が発生した。そしてスプルブッシュ４４の冷却温度が９０℃の際も６秒以上で不良となった。従ってスプルブッシュ４４の注入孔４４ｃの直径は、１．６ｍｍの場合は実用域が極めて狭いものであり、それ以下であると実用的な設定調整ができなくなるという問題が判明した。
【００３５】
図１１は、注入孔４４ｃの直径が２．０ｍｍ、テーパー角度θが１°、ランナ接続部４４ｄの直径が２．９ｍｍ、長さ２５ｍｍのスプルブッシュ４４を用いた際のデータであり、成形されるスプルＰ１は、図９において実線で記載されたものである。この例では各冷却温度の場合も、成形サイクル時間が２秒となるとスプルＰ１の冷却が追いつかなくなりスプル切れが発生する場合があるが、それ以外では良好な結果を示した。ただし必要以上に成形サイクル時間を延ばすことは経済的とは言えない。そしてまた成形サイクル時間が余りに延長されるとノズルが冷やされ溶融樹脂の流動性が低下する問題や、加熱筒内での溶融樹脂の滞留が長くなりすぎ樹脂が劣化（黄変や黒点）するという問題も発生する。そして冷却水の温度については、４０℃の場合は、成形品にコールドスラグが交じり始めるので、成形に用いる冷却温度としては５０℃以上とすることが望ましい。また１２０℃の場合は、スプル切れが４秒で発生するので、成形に用いる冷却温度としては１１０℃以下（特にはキャビティ形成面の冷却温度以下）とすることが望ましい。
【００３６】
図１２は、注入孔４４ｃの直径が２．３ｍｍ、テーパー角度θが１°、ランナ接続部４４ｄの直径が３．２ｍｍ、長さ２５ｍｍのスプルブッシュ４４を用いた際のデータである。この例では冷却温度が７０℃の場合に、成形サイクル時間が３秒となるとスプル切れが発生し、冷却温度が８０℃、９０℃の場合では成形サイクル時間が５秒でもスプル切れが発生した。
【００３７】
図１３は、注入孔４４ｃの直径が２．６ｍｍ、テーパー角度θが１°、ランナ接続部４４ｄの直径が３．５ｍｍ、長さ２５ｍｍのスプルブッシュ４４を用いた際のデータである。この例では、ランナ接続部４４ｄの直径は３．４７ｍｍとなりこの部分の冷却固化に時間を要する。そしてこの例では冷却温度が７０℃の場合に、成形サイクル時間が５秒となるとスプル切れや糸引きが発生し、冷却温度が８０℃、９０℃の場合では成形サイクル時間が６秒でもスプル切れや糸引きが発生した。従って注入孔の直径が２．６ｍｍの場合は、上記のように望ましい成形サイクル時間を６秒以内とした場合、それを達成することができる中で、上限の直径であると言える。
【００３８】
また図１４は、注入孔４４ｃの直径がそれぞれ１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、２．３ｍｍ、２．６ｍｍであって、テーパー角度θが１．５°、長さ２５ｍｍのスプルブッシュ４４を用い、冷却温度を７０℃としてテストした際のデータである。この例では、ランナ接続部の直径は、それぞれ前記に対応して２．９ｍｍ、３．３ｍｍ、３．６ｍｍ、３．９ｍｍとなり、最も肉厚なこの部分の冷却固化が特に遅れるという問題がある。そして注入孔４４ｃの直径２．６ｍｍ、テーパー角度θが１．５°の例では、冷却温度が７０℃の場合に、成形サイクル時間が５秒となるとスプル切れが発生し、６秒でもスプルの伸びや曲がりが見られた。また他の注入孔４４ｃの直径のものもスプルブッシュ４４の内孔４４ａのテーパー角度θが１°の場合と比較して、最短となる成形サイクル時間を延長しないと成形不良が発生した。従って最も冷却が遅れるスプルブッシュ４４のランナ接続部４４ｄの直径は、３．６ｍｍのものが実用領域で最大直径のものと判断された。
【００３９】
従って前記図１３にも示される、注入孔４４ｃの直径が２．６ｍｍのものであっても、ランナ接続部４４ｄの直径は、図１４に示されるように３．６ｍｍが上限となることが想定される。よって図９に実線の外側に破線で表わされるように、注入孔４４ｃの直径２．６ｍｍ（断面積５．３１ｍｍ２：以下を四捨五入）、ランナ接続部４４ｄの直径３．６ｍｍ（断面積１０．１７ｍｍ２：以下を四捨五入）のスプルＰ１が本発明の中で最大容量のスプルＰ１となる。
【００４０】
そしてスプルブッシュ４４の内孔４４ａの好ましいテーパー角度θは、注入孔４４ｃからランナ接続部４４ｄに向けて０．５〜２．０°拡径されていることが好ましい。しかしランナ接続部４４ｄの直径が３．６ｍｍを超えると、成形サイクル時間６秒（冷却時間３．９秒）としても、ランナ接続部４４ｄ近傍の冷却固化が遅れ、型開時にスプルＰ１の切れが発生する可能性がある。一度スプルＰ１がスプルブッシュ４４内に残留してしまうと連続成形が中断される上に、熟練した作業者が狭い空間内で作業してスプルＰ１を取り出す必要があり、金型を痛める可能性もある。
【００４１】
上記の例を踏まえて、本実施形態の２枚で４．４０ｇ（容積３．７ｃｍ３）の導光板ＰとスプルＰ１の重量および容積について記載する。スプルＰ１が最小の場合としては、注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが１．６ｍｍ、抜き勾配の角度θ：中心線に対して各０．５°、全長Ｐ１ｃが２０ｍｍの内孔４４ａを有するスプルブッシュ４４によって成形されるスプルＰ１の容積は、４９．５ｍｍ３（以下を四捨五入）であり、スプルＰ１の重量ｇ２が０．０６ｇ（以下を四捨五入）となる。そして成形品である導光板Ｐの成形品重量ｇ１である４．４０ｇに対するスプルＰ１の重量ｇ２の重量％は、１．４％（以下を四捨五入）（容積比も同じ）となる。また上記の中でスプルＰ１の重量および容積が最大の場合としては、注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが２．６ｍｍ、ランナ接続部４４ｄの直径Ｐ１ｂが３．６ｍｍ、全長Ｐ１ｃが３０ｍｍの内孔４４ａを有するスプルブッシュ４４によって成形されるスプルＰ１の容積は、２２６．３ｍｍ３（以下を四捨五入）であり、スプルＰ１の重量ｇ２が０．２７ｇ（以下を四捨五入）となる。そして導光板Ｐの成形品重量ｇ１である４．４０ｇに対するスプルＰ１の重量ｇ２の重量％は、６．１％（以下を四捨五入）となる。よって導光板Ｐに対するスプルＰ１の重量％は、冷却効率と成形品の状態を満たす範囲として前記の１．４〜６．１％の範囲内となる。
【００４２】
更には抜き勾配の角度θやスプルＰ１の全長（内孔４４ａの全長Ｐ１ｃと一致）等がより一層望ましい場合として、注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが１．６ｍｍ、抜き勾配の角度θが、図５において一点鎖線で表わされる中心線Ｌに対して各１°、全長Ｐ１ｃが２５ｍｍの内孔４４ａを有するスプルブッシュ４４を選択した場合は、スプルＰ１の容積は、８１．４ｍｍ３（以下を四捨五入）であり、スプルＰ１の重量ｇ２が０．１０ｇ（以下を四捨五入）となる。そして導光板Ｐの成形品重量ｇ１である４．４０ｇに対するスプルＰ１の重量ｇ２の重量％は、２．３％（以下を四捨五入）となる。また上記の中で注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが２．６ｍｍ、抜き勾配の角度θが前記中心線Ｌに対して各１°、全長Ｐ１ｃが２５ｍｍの内孔４４ａを有するスプルブッシュ４４を選択した場合は、スプルＰ１の容積は、１８１．０ｍｍ３（以下を四捨五入）であり、スプルＰ１の重量ｇ２が０．２２ｇ（以下を四捨五入）となる。そして導光板Ｐの成形品重量ｇ１である４．４０ｇに対するスプルＰ１の重量ｇ２の重量％は、５．０％（以下を四捨五入）となる。よって導光板Ｐに対するスプルＰ１の重量％は、上記の範囲である２．３〜５．０％とすることがスプルＰ１が離型可能となるまでの冷却速度、溶融樹脂の流動、および成形性の観点からより一層望ましい。
【００４３】
なお対角寸法（実寸法）５インチ、板厚０．５ｍｍの導光板（容積３，８７６ｍｍ３、重量４．６５ｇ）を２個取りする場合、注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが２．６ｍｍ、抜き勾配の角度θが前記中心線Ｌに対して各１°、全長Ｐ１ｃが２５ｍｍの内孔４４ａを有するスプルブッシュ４４を選択した場合は、前記のようにスプルＰ１の重量ｇ２が０．２２ｇであり、スプルＰ１は２．４重量％となる。
【００４４】
このスプルＰ１およびランナＰ２の小型軽量化は、前記のように射出プレスや射出圧縮成形を行うことにより、射出速度が比較的遅くてよいので、溶融樹脂の流動損失が小さくなるようスプルＰ１の断面積を大きくする必要がなくなったことが大きい。更にまた射出プレスや射出圧縮成形においては、キャビティ１４，１４内の樹脂に対して型開閉・型締機構により圧縮を加えることによってキャビティ１４，１４内の樹脂のヒケを無くすことができ、射出装置側から強力に保圧を及ぼす必要がないので、スプルＰ１が先に冷却固化してもよく、その結果スプルＰ１の断面積を大きくする必要がなくなった。特にゲートカットを行うタイプにおいては、ゲートカット前までスプルＰ１を介して保圧を加え、ゲートカット後には保圧を停止することにより、スプルＰ１の内圧を下げ、スプルＰ１に僅かにヒケを起こすようにすることにより、スプルＰ１をスプルブッシュ４４の内孔４４ａからより容易に離型することができる。
【００４５】
そして前記スプルブッシュ４４の小径部の周囲にはスプル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。具体的にはインサートブロック４３のスプルブッシュ４４と対向する部分に冷却媒体流路５１がスプルＰ１の長手方向５〜１０ｍｍ、長手方向に直交する方向の幅３〜６ｍｍに凹部状に形成され、スプルブッシュ４４とインサートブロック４３の間にはそれぞれ冷却媒体の漏れを防ぐためにＯリング５１ａ，５１ａが嵌めこまれている。そしてスプルブッシュ４４の小径部において冷却媒体流路５１が設けられる部分の肉厚４４ｅは、２０〜３０ｍｍ程度が望ましい。なお本実施形態ではスプルＰ１の全長が２５ｍｍと短いので一箇所に冷却媒体流路５１が形成されているが、注入孔側とランナ接続部側を別個に冷却するようにしてもよい。なお本実施形態では冷却媒体は温度制御された水が使用されるが油を使用してもよい。
【００４６】
また図２ないし図４に示されるように、スプルブッシュ４４のランナ接続部４４ｄからキャビティ形成部に向けて、インサートブロック４３の可動金型１２と対向する面には、ランナ形成部５４が接続されて形成されている。そして前記ランナ形成部５４は当接ブロック４６の当接面４６ａに対して溝状に一段低い位置（固定盤側の位置）に形成され、固定金型１３側のランナＰ２を形成する面を構成する。そしてランナ形成部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１４，１４に向けて徐々に広くなっている。そしてランナ形成部５４についても可動金型１２のランナ形成部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。
【００４７】
そしてランナ形成部５４の凹部の部分は、ゲート形成部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やその形成部に明確な区別がある訳ではない。またコア部１６のランナ形成部３２に連続してゲートカッタ部材２４の端面からなるゲート形成部が形成されている。そしてゲート形成部の溶融樹脂の流動方向と直交する方向の幅（ゲートカッタ部材２４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）となっており、前記フィルムゲートを介してランナとキャビティが接続されている。
【００４８】
そしてインサートブロック４３のランナ形成部５４と、キャビティ形成ブロック４２のキャビティ形成部の主要部形成部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、キャビティ形成部の主要部形成部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、ゲート形成部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の前面は、キャビティ形成部１６ａと対向しており、キャビティ形成部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４５ａ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。
【００４９】
次に図６のチャート図により、本実施形態の成形金型１１による成形方法（射出プレス成形方法）について説明する。そして本実施形態では平面方向の対角寸法４インチ、板厚０．３８ｍｍの均等板厚の導光板を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、中間時間（減圧時間を含む）０．１秒、射出時間０．０５秒、保圧時間０．４５秒、冷却時間２．２秒（実質的に冷却は射出開始から始まっている）である。このため本実施形態では、可動金型１２のキャビティ形成部１６ａを冷却する冷却媒体流路１７、突き出しピン２３およびランナ形成部３２近傍を冷却する冷却媒体流路３３、固定金型１３のキャビティ形成部の主要部形成部４２ａを冷却する冷却媒体流路５０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。またスプルブッシュ４４近傍およびランナ形成部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３０〜１００℃低い、５０〜１２０℃程度に温度制御された冷却媒体（冷却水）を流している。なお前記冷却媒体流路５１へ送られる冷却媒体の温度は、冷却媒体流路５０に対して送られる冷却媒体の温度以下であることが望ましい。即ち図１１にも示されるように、スプルブッシュ４４の冷却媒体流路５１への冷却水の温度が４０℃の場合、７秒以上の成形サイクル時間ではスプルブッシュ４４が冷えすぎて成形品にコールドスラグが混じる不良が発生した。また固定金型１３におけるキャビティ形成ブロック４２と温度差が有り過ぎると各部の熱膨張差が発生して好ましくなく、転写に関する問題もあるので、４０℃以下では成形を行うことは望ましくない。また前記冷却媒体流路５１への冷却水の温度が１２０℃の場合は、４秒でスプル切れが発生し、実施的にはそのような温度でスプル切れのリスクを犯して成形を行う意味がない。
【００５０】
また射出装置の前部ゾーン（最もノズルに近いゾーン）は３５０℃に温度設定され、ポリカーボネートの溶融樹脂が計量されている。なおポリカーボネートを用いた場合の前記射出装置の前部ゾーンの温度設定は、３２０〜３８０℃と比較的高温に温度設定されることが溶融樹脂の流動の点から望ましい。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を当接させることにより型閉が行われる。この際一旦コア部１６が最前進位置まで前進され、バネ１８が収縮して可動枠部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２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。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。なお可動盤の位置がサーボモータ等により更に高精度に決められる場合は、最初から可動盤を射出開始時の位置Ａに移動させてもよい。
【００５１】
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は、固定金型１３のキャビティ形成部４２ａに対する可動金型１２のキャビティ形成部１６ａの距離が成形される導光板Ｐの板厚に０．１〜０．３ｍｍを加算した位置となるように制御される。更には導光板Ｐの板厚に対して前記キャビティ形成部４２ａとキャビティ形成部１６ａの距離は、１２０％〜２００％となる位置が望ましく、板厚が薄い場合は、前記比率の中で高い数値、板厚が厚い場合は低い数値が望ましい。この射出開始時の位置Ａに停止時には、型開閉・型締機構である型締シリンダ１０により前記位置が変更されない程度に僅かに型締力が及ぼされている。またサーボモータを用いる場合は、前記停止位置に停止されるよう位置制御がなされる。
【００５２】
そして可動金型１２が停止され、厚さ可変のゲートを含むランナに接続された厚さ可変のキャビティ１４，１４が形成されると、前記キャビティ１４，１４内のエアの吸引を行う。エアの吸引は、図示しないバキューム装置とエア通路３４，５３との間の電磁開閉バルブを開き、エア通路３４とそれに接続されるコア部１６と可動枠部１９の間隙、エア通路５３とそれに接続されるキャビティ形成ブロック４２と当接ブロック４６との間隙等からキャビティ１４，１４内のエアを吸引する。射出開始前にキャビティ１４，１４内を減圧状態とするのは、射出の際に溶融樹脂がキャビティ１４，１４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するためであり、特に０．２〜１．０ｍｍの板厚の薄い導光板Ｐを成形する際に有効である。なお本実施形態では、常時ノズル２ｂがスプルブッシュ４４に当接されているから、減圧時にスプルブッシュ４４側からエアが吸引されることはない。
【００５３】
次に所定の中間時間（減圧時間）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。そして前記ノズル２ｂのノズル孔、スプルブッシュ４４の内孔４４ａにより形成されるスプルＰ１、ランナＰ２、およびゲートＰ３を介してキャビティ１４内に溶融樹脂が射出される。本実施形態では、射出速度はピークにおいて２００ｍｍ／ｓｅｃとなるよう設定され、射出機構の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。しかし射出速度は１５０〜４００ｍｍ／ｓｅｃが望ましい。このように比較的低い射出速度でキャビティ１４，１４内に射出充填できるので、上記のようにスプルＰ１およびランナＰ２の重量および容積を小さくすることができ、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
【００５４】
そして射出がなされた際に、前記のように型締力は０に近い値となっているので、射出圧により可動金型１２のコア部１６および可動盤９等が後退し、キャビティ１４，１４の間隔が広げられる。射出後（射出完了と略同時）に、型締装置５側では型開閉・型締機構である型締シリンダ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１４，１４の固定金型１３のキャビティ形成部４２ａに対する可動金型１２のキャビティ形成部１６ａの距離が短くなるので、キャビティ１４，１４内の溶融樹脂が圧縮される。この際型締シリンダ１０は圧力制御されており、設定４００ＫＮとなるよう油圧が検出され制御される。なおこの値はキャビティ１４，１４内の樹脂圧換算では１５０ＭＰａ程度である。この際の昇圧速度は、設定値まで０．０３秒で高速昇圧される。なお昇圧速度は速い方が望ましく、０．０２〜０．０５秒で昇圧されることが望ましい。なおサーボモータを用いた機構よりも型締シリンダ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４インチの導光板の成形の例では、３００ＫＮで型締が行われる。なお場合によっては射出開始とともにまたは射出中（射出開始後）に型締を開始するようにしてもよく、その場合、キャビティ１４，１４の間隔がほとんど或いはまったく広がらない場合もありえる。また型開閉・型締機構の作動開始から圧縮を開始する所定位置、或いは所定型締力（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。
【００５５】
射出装置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、所定時間が経過すると、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の各ゲートカッタ部材２４を０．４５〜０．８ｍｍ前進させ、ゲートＰ３，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２４ａ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４５ａの間でゲートＰ３，Ｐ３の切断がそれぞれ行われる。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。
【００５６】
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。しかし本発明では、射出装置から保圧が及ばなくなっても、型開閉・型締機構である型締シリンダ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１４，１４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の位置で前進が停止された状態となる。一方射出装置の側は、保圧を停止し、所定時間後に計量を開始することができる。またスプルＰ１の側は、射出装置３から保圧が及ばなくなるので、スプルＰ１内の圧力を低下させることができる。そしてスプルＰ１は冷却媒体により冷却収縮が進行して僅かにヒケを生じ、スプルブッシュ４４の内孔４４ａとの間に間隙が出来やすくなり、内孔４４ａが粗面加工されていることと相俟ってスプルＰ１が抜き取りやすくなる。
【００５７】
また本実施形態では、スプルＰ１に前記中心線Ｌに対して各１°の抜き勾配の角度θが設けられているので、スプルＰ１をより抜き取りやすくなっている。抜き勾配の角度θが小さすぎる場合（各０．５°より小）ではスプルＰ１が抜けず、抜き勾配の角度θが大きすぎる場合（各２°より大）では、注入孔４４ｃ近傍のスプルＰ１の冷却固化の進行に対してランナ接続部４４ｄ近傍のスプルＰ１の冷却固化の進行が遅れるので、スプルＰ１を無理に引き抜くとスプルＰ１がランナＰ２の近傍で切断される可能性が高くなる。また注入孔４４ｃの直径Ｐ１ａが２．０ｍｍとなっており、スプルＰ１を引き抜いた際の糸引きを防止している。注入孔４４ｃの直径が３．０ｍｍを超えると、糸引きが発生し、１．６ｍｍより小さくすると樹脂の流動損失が大きくなるので、本実施形態の数値よりも更に高い射出速度が求められることになり、導光板Ｐに不良品が発生する可能性が高くなる。
【００５８】
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、および固定金型１３の当接ブロック４６と、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との間のエア通路５３等からキャビティ１４，１４およびランナＰ２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、スプルＰ１は、食い込み部２３ａにスプルＰと一体となっているランナＰ２が食い込んでいることから、スプルブッシュ４４から引き抜かれ、ランナＰ２とともに可動金型１２側に保持された状態で取出される。またゲートカットされた導光板Ｐ，Ｐも金型形状から可動金型１２側に保持された状態で取出される。
【００５９】
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。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、上記のように極めて重量％が小さいが、別途リサイクルして利用することも可能である。そしてその場合もスプルＰ１の直径が細いことから、小型の粉砕機で粉砕することができ、バージン材の比率を高めることができる。
【００６０】
次に導光板の対角寸法および板厚と成形条件の関係について記載する。導光板の対角寸法および板厚の関係は、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ように区分される。対角寸法２〜５インチの導光板は、板厚は０．３〜０．５ｍｍの自由な範囲で成形が可能であり、条件次第では０．２ｍｍ以上のものも成形できる。因みに対角寸法２インチ、板厚０．３ｍｍの導光板を２個取りした場合、容積は７４４ｍｍ３であり、成形品重量ｇ１は０．８９ｇである。
そして対角寸法５〜６インチの導光板では板厚は０．３〜０．６ｍｍが樹脂流動と冷却速度の関係から特に望ましく、対角寸法６〜７インチの導光板では板厚０．４〜０．６ｍｍが特に望ましい。そして例えば７インチの導光板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２〜５インチの１個取りまたは２個取りの場合では２００〜５００ＫＮ、６インチ以上の導光板の１個取りの場合では５００〜１０００ＫＮが望ましい。型締力は導光板の投影面積を勘案して所望の型締速度ピーク時において３００〜６００ｍｍ／ｓｅｃが実現できるよう決定される。
【００６１】
導光板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２〜５インチ、板厚０．２〜０．５ｍｍの導光板を２個取りする場合、対角寸法５〜７インチ、板厚０．４〜０．６ｍｍの導光板を１個取りする場合については、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１．７５〜４．０秒であり、型開開始から導光板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。なお図１５は、本発明に含まれる射出圧縮成形により導光板を成形するサイクル時間を最短の２．５秒で行う場合のチャート図である。その際の内訳は、型開閉時間（取出時間、中間時間）０．７５秒と、射出遅延時間（増圧時間）０．１秒、射出時間０．０５秒、保圧時間０．４秒、冷却時間１．２秒である。なお本発明の導光板の成形において、導光板の板厚は最高でも１．０ｍｍ以下であり、導光板の平面方向のサイズはさほど成形サイクル時間に影響を与えない。成形サイクル時間に最も影響を与えるのは、最も肉厚なスプルＰ１（その中でも特にランナ接続部）であり、これ以上成形サイクル時間を短縮しようとすると、スプルＰ１の冷却時間が不足して固化不足から、スプルＰ１の切れが発生する。図１６のチャート図に示されるように対角寸法３インチ、板厚０．６ｍｍ（均等板厚）の転写パターンを有する導光板を成形サイクル時間６．０秒で射出圧縮成形により成形することもでき、この場合の冷却時間は３．９秒である。成形される導光板の面積や板厚が大きいものほど成形サイクル時間が長くなる傾向はあるが、これ以上成形サイクル時間を延長することは経済性等から問題があり、更に例えば９〜１０秒を超えてくるとノズル冷却や加熱筒内の樹脂の劣化からも問題が発生する。
【００６２】
更に本発明は、図８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６１により射出圧縮成形や射出プレス成形を行ってもよい。この成形金型６１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６２の金型本体部６３には、前面にキャビティ形成部６４ａ、側面に嵌合面６４ｂが形成されたキャビティ形成ブロック６４が固定されている。また金型本体部６３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６５が固着されており、ランナ形成ブロック６５の側面も嵌合面６５ａとなっている。またキャビティ形成ブロック６４とランナ形成ブロック６５はぞれぞれ別系統の冷却媒体流路により冷却され、キャビティ形成ブロック６４とランナ形成ブロック６５の間には、可動ゲートカッタ部材が配設されている。そして前記キャビティ形成ブロック６４とランナ形成ブロック６５により固定金型６６側に向けて凸部が形成されている。
【００６３】
一方固定金型６６は、金型本体部６７に対して、前面にキャビティ形成部６８ａが形成されたキャビティ形成ブロック６８と、中央部にスプルブッシュ６９が配設されたインサートブロック７０が固定されている。また前記キャビティ形成ブロック６８およびインサートブロック７０の周囲を取囲むように枠形成ブロック７１が固定されている。そして前記枠形成ブロック７１の可動金型６２側の内側は、キャビティ側面形成部７１ａとなっている。またキャビティ形成ブロック６８とインサートブロック７０の間には、固定ゲートカッタ部材が配設されている。そして前記キャビティ形成ブロック６８のキャビティ形成部６８ａと枠形成ブロック７１のキャビティ側面形成部７１ａとにより可動金型６２に向けて凹部が形成されている。
【００６４】
そして固定金型６６のスプルブッシュ６９の周囲にもキャビティ形成ブロック６８の冷却媒流路６８ｂとは、別系統の冷却媒体流路７０ａが形成されている。また本実施形態においてもスプルＰ１の注入孔６９ａの直径Ｐ１ａは２０ｍｍ、抜き勾配の角度θは各１°であり、内孔４４ａの全長Ｐ１ｃは２５ｍｍである。そして成形される導光板Ｐの成形品重量ｇ１に対して、スプルＰ１およびランナＰ２の重量ｇ２も、図２等に示される実施形態と同じ関係のものが適用できる。
【００６５】
そして前記固定金型６６の凹部に可動金型６２の凸部を嵌合しても、嵌合面６４ｂ，６５ａとキャビティ側面形成部７１ａは溶融樹脂が漏れない僅かな間隙となっており、両金型６２，６６の間にキャビティ７２が形成される。そして固定金型６６の枠形成ブロック７１と可動金型６２の金型本体部６３が当接しない状態で、固定金型６６のキャビティ形成部６８ａと可動金型６２のキャビティ形成部６４ａ間の距離およびキャビティ７２（キャビティ形成部）の容積が可変となっている。
【００６６】
従って図８に示される別の実施形態により射出プレス成形を行う際には、まず最初に前記固定金型６６のキャビティ形成部６８ａに対する可動金型６２のキャビティ形成部６４ａの間隔が、成形時に変更されることにより、射出速度を１５０〜４００ｍｍ／ｓｅｃとしても射出充填が可能であり、またゲートカット後もキャビティ７２内の溶融樹脂を圧縮して板厚０．３〜０．５ｍｍ、対角寸法２〜７インチの導光板を成形することが可能である。そして上記のようにスプルＰ１の直径が比較的小さくてよく、スプルＰ１を独立した冷却媒体流路７０ａにより冷却することにより、スプルＰ１を早期に冷却でき、成形サイクル時間を短縮することができる。
【００６７】
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４インチの携帯電話用の導光板の成形金型１１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０．２〜０．６ｍｍであるものが成形可能である。また光の入光については、側面から入光されるサイドライト型導光板や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（光拡散板と呼ばれるものを含む）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本発明の射出プレス成形や射出圧縮成形に有効である。
【００６８】
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１１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開閉・型締機構により固定金型のキャビティ形成部と可動金型のキャビティ形成部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。
【００６９】
更に成形に使用される樹脂については、ポリカーボネート（一例として出光興産のタフロンＬＣ１５００）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（比重１．２）、シクロオレフィンポリマー樹脂（比重１．０）などが挙げられる。また本発明において導光板の範疇に含まれるものとしては、光拡散板等の透光性を有する樹脂板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態の導光板の成形方法に用いる射出成形機の正面図である。
【図２】本実施形態の導光板の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。
【図３】本実施形態の導光板の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。
【図４】本実施形態の導光板の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。
【図５】図４におけるスプルブッシュの要部拡大図である。
【図６】本実施形態の導光板の成形方法を示すチャート図である。
【図７】本実施形態の導光板の成形方法により得られるスプルおよびランナの斜視図である。
【図８】別の実施形態の導光板の成形方法に用いる成形金型の断面図である。
【図９】本実施形態の導光板の成形方法により得られるスプルの拡大側面図である。
【図１０】別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型のスプル形状と成形サイクル時間の関係を示す図である。
【図１１】別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型のスプル形状と成形サイクル時間の関係を示す図である。
【図１２】別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型のスプル形状と成形サイクル時間の関係を示す図である。
【図１３】別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型のスプル形状と成形サイクル時間の関係を示す図である。
【図１４】別の実施形態の導光板の射出圧縮成形金型のスプル形状と成形サイクル時間の関係を示す図である。
【図１５】別の実施形態の導光板の成形方法を示すチャート図である。
【図１６】別の実施形態の導光板の成形方法を示すチャート図である。
【符号の説明】
【００７１】
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
１１，６１    成形金型
１２，６２    可動金型
１３，６６    固定金型
１４，７２    キャビティ
１５，４１    金型本体部
１６，    コア部
１６ａ，４２ａ     キャビティ形成部
１９    可動枠部
２４，４５    ゲートカッタ部材
４４，６９    スプルブッシュ
４４ａ    内孔
４４ｂ    ノズルタッチ面
４４ｃ，６９ａ    注入孔
４４ｄ    ランナ接続部
１７，３３，５０，５１，６８ｂ，７０ａ    冷却媒体流路
Ｐ    導光板
Ｐ１    スプル
Ｐ１ａ    注入孔の直径
Ｐ１ｂ    ランナ接続部の直径
Ｐ１ｃ    全長
Ｐ２    ランナ
Ｐ３    ゲート
【図１】
2008307882.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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