樹脂シートの製造装置及び樹脂シートの製造方法
【課題】パターンロールの周面に形成された微細なパターンを溶融樹脂シートに高精度に転写することが可能な樹脂シートの製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】溶融樹脂シート３に転写するためのパターンが形成された周面を有するパターンロール４と、周面のパターン形成部の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部を有するブロック５を用意し、温度調節用の媒体流路５３によって所定の温度に調節された曲面部とパターン形成部の間に溶融樹脂シート３を挟み込む。パターンロール４を回転させ、溶融樹脂シート３をブロック５の曲面部によりパターン形成部の方向に押圧し、曲面部とパターン形成部の間隔をパターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少させながら、パターンを溶融樹脂シート３に転写する。
【解決手段】溶融樹脂シート３に転写するためのパターンが形成された周面を有するパターンロール４と、周面のパターン形成部の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部を有するブロック５を用意し、温度調節用の媒体流路５３によって所定の温度に調節された曲面部とパターン形成部の間に溶融樹脂シート３を挟み込む。パターンロール４を回転させ、溶融樹脂シート３をブロック５の曲面部によりパターン形成部の方向に押圧し、曲面部とパターン形成部の間隔をパターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少させながら、パターンを溶融樹脂シート３に転写する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンロールの周面に形成されたパターンを溶融樹脂シートに転写する樹脂シートの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、輝度向上シートや光拡散シートのように表面に微細なパターンを有する樹脂シートを押出成形で製造する場合には、例えば融解点相当温度より高い温度に昇温した溶融樹脂をＴダイからシート状に押し出し、周面にパターンが形成されたパターンロールと、周面に鏡面加工を施した鏡面ロールで挟み込むことで樹脂充填圧力を印加し、溶融樹脂シートにパターンを転写していた（例えば特許文献１）。なお、融解点相当温度とは、結晶性の高分子化合物の場合には融解点、非晶性の材料の場合には粘度が低下して流動性を呈し、原型を保持出来なくなる所定の温度を指している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来装置を用いた樹脂シートの製造方法では、溶融樹脂シートの厚みに対してパターンロール周面に形成されたパターンの樹脂充填部（凹部）の幅が狭い場合や、高精度の転写が要求される場合に、以下のような課題があった。一般に、溶融樹脂のような流体は、流動抵抗のより低い方へ流れる性質があるため、微細なパターンの場合、パターンへの樹脂充填抵抗が溶融樹脂シートの幅方向や長手方向の樹脂流動抵抗より高くなり、溶融樹脂はパターンの樹脂充填部に充填されないまま、溶融樹脂シートの幅方向や長手方向に流れてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、微細なパターンの転写が求められる場合は、成形時の樹脂温度を高くして樹脂の粘度を低下させる方法があるが、それぞれの樹脂に応じた適正な温度よりも高くすると樹脂の熱劣化や熱分解が起こるため、この方法の適用には限界があった。また、溶融樹脂シートを挟み込む力を強くして樹脂充填圧力を増加させる方法でも、溶融樹脂シートの幅方向や長手方向に圧力が解放され、パターン部への充填に効果的に寄与しないという問題があった。
【０００６】
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、パターンロールの周面に形成された微細なパターンを溶融樹脂シートに高精度に転写することが可能な樹脂シートの製造装置及び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】
【０００７】
本発明に係る樹脂シートの製造装置は、相対向する円形の側面とこれらを繋ぐ周面を有するロール状の回転体であって、両側面の中心を貫く軸を回転軸として回転可能に設けられ、溶融樹脂シートに転写するためのパターンが周面に形成されたパターンロールと、
パターンロールの周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部、パターンロールに部分的に接触しパターンロールを支持する支持部、及び曲面部近傍に設けられた温度調節用の媒体流路を有し、曲面部と周面の間に溶融樹脂シートを挟み、溶融樹脂シートを周面の方向に押圧するブロックを備え、曲面部と周面の間隔が、パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少しているものである。
【０００８】
また、本発明に係る樹脂シートの製造方法は、溶融樹脂シートに転写するためのパターンが形成された周面を有するパターンロールと、周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部及びパターンロールに部分的に接触する支持部を有するブロックを用意し、温度調節用の媒体流路によって所定の温度に調節された曲面部と周面の間に溶融樹脂シートを挟み込むとともに、支持部でパターンロールを支持する第１のステップと、パターンロールを回転させ、溶融樹脂シートを曲面部により周面の方向に押圧し、曲面部と周面の間隔をパターンロールの回転方向に向かって連続的に減少させることにより曲面部による押圧力を連続的に増加させながら、パターンを溶融樹脂シートに転写する第２のステップを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明における樹脂シートの製造装置及び樹脂シートの製造方法によれば、溶融樹脂シートを挟み込むブロックの曲面部とパターンロール周面の間隔を、パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少させることにより、曲面部による押圧力を連続的に増加させているので、パターンへの溶融樹脂の充填が徐々に進行し、パターン転写の妨げとなる空気がパターンの樹脂未充填部を通して外部に排出されるため、転写不良を防止することができる。また、パターンロールと所定の温度に調節されたブロックを接触させて成形することで、樹脂充填圧力を印加した際の溶融樹脂シートの幅方向及び長手方向の樹脂の流動を防止することができる。これにより、パターンロール周面に形成されたパターンを溶融樹脂シートに高精度に転写することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る押出成形機の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る押出成形機のパターンロールを示す側面図、正面図、及び部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る押出成形機のブロックを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る押出成形機のパターンロールとブロックで溶融樹脂シートを挟み込んだ状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるパターン形成部への樹脂充填状況を示す図である
【図６】本発明の実施の形態２に係る押出成形機の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る押出成形機のパターンロールを示す側面図、正面図、及び部分拡大断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る押出成形機のブロックを示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る押出成形機のパターンロールとブロックで溶融樹脂シートを挟み込んだ状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３係る押出成形機の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る押出成形機のパターンロールを示す側面図、正面図、及び部分拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る押出成形機のブロックを示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る押出成形機のパターンロールとブロックで溶融樹脂シートを挟み込んだ状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態である実施の形態１〜実施の形態３について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る樹脂シートの製造装置である押出成形機の構成を
示す概略図である。本実施の形態１に係る押出成形機１００は、押出機１、Ｔダイ２、パターンロール４、ブロック５、及び冷却ロール６から主に構成されている。また、図示していないが、樹脂ペレットの供給口であるホッパー、成形後の樹脂シートを巻き取るロール及びこれを回転させるモータ、温度調節機等を備えている。
【００１３】
押出機１は、融解点相当温度まで昇温した樹脂を押し出し、Ｔダイ２は、押出機１から押し出された溶融樹脂を所定の厚みのシート状に広げた溶融樹脂シート３を成形し、パターンロール４に供給するものである。パターンロール４とブロック５については、後に詳しく説明する。冷却ロール６は、表面に鏡面加工が施され、パターン転写が完了した溶融樹脂シート３ａを冷却するものである。
【００１４】
図２は、本実施の形態１における押出成形機１００のパターンロール４を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、（ｂ）中Ａ−Ａで示す部分の部分拡大断面図である。パターンロール４は、相対向する円形の側面４１、４２とこれらを繋ぐ周面４３を有するロール状の回転体である。両側面４１、４２の中心を貫く軸を回転軸（図示せず）として回転可能に設けられている（回転機構については図示せず）。
【００１５】
パターンロール４の周面４３は、両側面４１、４２にそれぞれ近接する２つの端部４３ａ、４３ｂと、これら２つの端部４３ａ、４３ｂの間に溶融樹脂シート３に転写するためのパターンが形成されたパターン形成部４３ｃを有している。なお、図２（ｂ）中に示した矢印は、溶融樹脂シート３の送り方向を示している。
【００１６】
パターンロール４の製造方法について簡単に説明する。まず、一般的なロール材料である炭素鋼（例えばＳ２５Ｃ）を用いてパターンロール４の基となるマザーロールを製作する。次に、マザーロール周面のパターン形成部４３ｃに対応する部分にニッケルリンメッキを形成し、両端部４３ａ、４３ｂに対応する部分に硬質クロムメッキを形成する。さらに、パターン形成部４３ｃに対応する部分にダイヤモンドバイトで円周方向に溝を形成する。
【００１７】
なお、マザーロールの内部構造には特に制約はないが、ロール表面温度を均等にするため、ロール内部を二重壁とし、その壁間にスパイラル状の板を設けて温度調整用の媒体流路を形成する。本実施の形態１では、温度調整用の媒体として油を用いており、所定の温度に保った油をロール内部に循環させている。
【００１８】
次に、ブロック５について説明する。図３は、本実施の形態１における押出成形機１００のブロック５を示す斜視図である。ブロック５は、パターンロール４の周面４３の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部５２と、パターンロール４に部分的に接触しパターンロール４を支持する支持部５１ａ、５１ｂと、曲面部５２近傍に設けられた温度調節用の媒体流路５３を有する。本実施の形態１では、パターンロール４の２つの端部４３ａ、４３ｂとそれぞれ接触する２つの支持部５１ａ、５１ｂと、これら２つの支持部５１ａ、５１ｂの間に、パターンロール４のパターン形成部４３ｃと対向する曲面部５２を有している。支持部５１ａ、５１ｂは、パターンロール４の端部４３ａ、４３ｂの外形寸法と同寸法の円弧状に形成されている。
【００１９】
また、曲面部５２は、パターンロール４のパターン形成部４３ｃの一部と、所定の間隔をおいて対向して配置され、パターン形成部４３ｃとの間に挟まれた溶融樹脂シート３をパターン形成部４３ｃの方向に押圧する。曲面部５２とパターン形成部４３ｃとの間隔は、パターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少している。
【００２０】
ブロック５内部の曲面部５２近傍には、曲面部５２に沿って温度調節用の媒体流路５３
が設けられている。図３において、横線で示した媒体流路５３ａは冷却用媒体流路、縦線で示した媒体流路５３ｂは加熱用媒体流路である。図３に示すように、冷却用媒体流路５３ａは、曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と溶融樹脂シート出口（ｅ）付近に対応して設けられている。また、加熱用媒体流路５３ｂは、曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と溶融樹脂シート出口（ｅ）付近を除く部分（ｂ〜ｄ）に対応して設けられている。
【００２１】
ブロック５の製造方法について簡単に説明する。母材はマザーロールと同じく炭素鋼（例えばＳ２５Ｃ）を使用する。支持部５１ａ、５１ｂ、及び曲面部５２に対応する部分にニッケルリンメッキを形成し、ダイヤモンドバイトを使用して鏡面加工を施す。また、ブロック５内部の曲面部５２近傍に、溶融樹脂シート３を加熱または冷却するための媒体流路５３を形成する。
【００２２】
ニッケルリンメッキは硬質クロムメッキよりも硬度が低いため、パターンロール４の両端部４３ａ、４３ｂとブロック５の支持部５１ａ、５１ｂを接触させると、支持部５１ａ、５１ｂ表面に形成したニッケルリンメッキが磨耗する。磨耗が進んだ場合は、再度ニッケルリンメッキを形成する必要がある。なお、押出機１、Ｔダイ２、冷却ロール６については、一般的に使用されているものを用いることができるため、これらの製造方法については説明を省略する。
【００２３】
図４は、パターンロール４の端部４３ａ、４３ｂとブロック５の支持部５１ａ、５１ｂを重ね合わせ、溶融樹脂シート３を挟み込んだ状態を示している。なお、パターンロール４とブロック５を位置決めし保持する機構については、特に限定するものではない。ブロック５を固定しパターンロール４を移動させるように構成してもよいし、パターンロール４を固定しブロック５を移動させる構成でもよい。または、パターンロール４、ブロック５共に移動させる構成でもよい。その場合、例えばパターンロール４を左右に移動させ、ブロック５を上下に移動させるようにしてもよく、その逆でもよい。
【００２４】
次に、パターンロール４の周面４３とブロック５の曲面部５２の間隔について、図１及び図３を用いて説明する。図１において、ａはＴダイ２によりシート状に広げられた溶融樹脂シート３が挿入される溶融樹脂シート入口、ｂはパターン形成部４３ｃのパターンに溶融樹脂シート３の溶融樹脂が充填され始める充填開始位置(転写開始位置)、ｃは充填経過位置、ｄはパターンへの溶融樹脂の充填が完了する充填完了位置(転写完了位置)、ｅはパターンの転写が完了した溶融樹脂シート３ａが排出される溶融樹脂シート出口である。また、図３において、Ｘ（ａ）は、ａの位置におけるパターンロール４の周面４３（パターン形成部４３ｃ）とブロック５の曲面部５２の間隔を示している。なお、Ｘ（ｂ）、Ｘ（ｃ）、Ｘ（ｄ）、Ｘ（ｅ）についても同様である。
【００２５】
パターンロール４のパターン形成部４３ｃとブロック５の曲面部５２の間隔は、溶融樹脂シート入口（ａ）から充填開始位置（ｂ）まで、同じ間隔に形成されている（Ｘ（ａ）＝Ｘ（ｂ））。また、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）までは、連続的に減少している（Ｘ（ｂ）＞Ｘ（ｃ）＞Ｘ（ｄ））。さらに、充填完了位置（ｄ）から溶融樹脂シート出口（ｅ）の間は、同じ間隔に形成されている（Ｘ（ｄ）＝Ｘ（ｅ））。このように、曲面部５２とパターン形成部４３ｃの間隔をパターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少させることにより、曲面部５２による押圧力を連続的に増加させるものである。
【００２６】
次に、パターンロール４のパターン形成部４３ｃに、溶融樹脂シート３の溶融樹脂が充填される様子について、図５を用いて説明する。図５の（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、図１に示すａ〜ｅの位置における溶融樹脂の充填状況を示している。なお、図５において、パ
ターンロール４のパターン形成部４３ｃと溶融樹脂シート３に挟まれている白い部分は、樹脂未充填部７を示している。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示すように、溶融樹脂シート入口（ａ）では、Ｔダイ２により厚みＬに延ばされた溶融樹脂シート３が、パターンロール４のパターン形成部４３ｃとブロック５の曲面部５２の間隔Ｘ（ａ）の間に挿入される。充填開始位置（ｂ）までは、図５（ｂ）に示すように、同じ状態で送られる。続いて、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）までは、パターン形成部４３ｃと曲面部５２の間隔が連続的に減少しているため、図５（ｃ）に示すように溶融樹脂シート３の溶融樹脂が、パターンの溝に充填され始める。さらに、図５（ｄ）に示すように、充填完了位置（ｄ）では、溶融樹脂がパターンの溝に完全に充填され、図５（ｅ）では、パターン転写が完了した溶融樹脂シート３ａが溶融樹脂シート出口（ｅ）から排出される。
【００２８】
なお、図５において、パターンロール４のパターン形成部４３ｃとブロック５の曲面部５２の間隔は、パターン転写前の溶融樹脂シート３の断面積Ｓ１と、パターン転写が完了した溶融樹脂シート３ａの断面積Ｓ２が同じ面積になるように、パターンのピッチＰ、溝深さｄ、溝本数ｎ、及び溶融樹脂シート３の厚みＬから求められる。例えばパターンの断面形状が図２（ｃ）に示すような連続した三角形状の場合、以下の式１、式２によって求められる。
【００２９】
溶融樹脂シート３の溶融樹脂がパターン溝に充填される前の溶融樹脂シート入口（ａ）から充填開始位置（ｂ）までの間の間隔Ｘ（ａ〜ｂ）は、溶融樹脂シート３の厚みＬと略等しく設定されるので、
Ｘ（ａ〜ｂ）＝Ｌ ・・・（式１)
とすると、溶融樹脂が完全に充填された充填完了位置（ｄ）から溶融樹脂シート出口（ｅ）までの間の間隔Ｘ（ｄ〜ｅ）は、
Ｘ（ｄ〜ｅ）＝（Ｌ−ｄ／２）・・・（式２)
となる。また、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）の間の間隔は、Ｌから（Ｌ−ｄ／２）まで連続的に減少させたものである。
【００３０】
ここで、パターン転写前の溶融樹脂シート３の厚みＬを０．３mm、頂角θを９０°、溝深さｄを０．０５ｍｍ、ピッチＰを０．１ｍｍとすると、Ｘ（ａ〜ｂ）は０．３mm、Ｘ（ｄ〜ｅ）は０．２７５ｍｍとなる。充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）の間の間隔Ｘ（ｂ〜ｄ）は、０．３ｍｍから０．２７５ｍｍまで連続的に減少させたものである。
【００３１】
次に、本実施の形態１に係る押出成形機１００を用いた樹脂シートの製造方法について説明する。まず、溶融樹脂シート３に転写するためのパターンが形成された周面４３を有するパターンロール４と、周面４３のパターン形成部４３ｃの一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部５２及びパターンロール４に部分的に接触する支持部５１ａ、５１ｂを有するブロック５を用意する。続いて、温度調節用の媒体流路５３によって所定の温度に調節された曲面部５２とパターン形成部４３ｃの間に溶融樹脂シート３を挟み込むとともに、支持部５１ａ、５１ｂでパターンロール４の端部４３ａ、４３ｂを支持する（第１のステップ）。
【００３２】
第１のステップでは、最初はブロック５をパターンロール４に接触させず、離して設置しておく。そこに、例えば非晶性の熱可塑性樹脂であるポリカーボネート(以下、ＰＣと
記す)を押出機１内で融解点以上の３００℃まで昇温すると同時に、押出機１内部のスク
リューを回転させることで、樹脂を溶融、混練し、押し出す。なお、ＰＣは溶融時に分解ガスを発生するため、押出機１にガスベントを設けて強制排出する。
【００３３】
続いて、押出機１内で溶融したＰＣをＴダイ２の内部でシート状に広げ、所定の厚みの溶融樹脂シート３に成形し、ＰＣのガラス転移温度以下（例えば１４０℃）に昇温したパターンロール４及び冷却ロール６に巻き付ける。図１では、パターンロール４は右回り、冷却ロール６は左回りに回転する。また、ブロック５の加熱用媒体流路５３ａに３００℃の油、冷却用媒体流路５３ｂに１４０℃の油を流す。その後、ブロック５の支持部５１ａ、５１ｂとパターンロール４の両端部４３ａ、４３ｂを重ね合わせ、溶融樹脂シート３を挟み込む。
【００３４】
次に、パターンロール４及び冷却ロール６を回転させ、溶融樹脂シート３をブロック５の曲面部５２によりパターン形成部４３ｃの方向に押圧する。ここで、曲面部５２とパターン形成部４３ｃの間隔Ｘを、パターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少させることにより、曲面部５２による押圧力を連続的に増加させながら、パターン形成部４３ｃのパターンを溶融樹脂シート３に転写する（第２のステップ）。
【００３５】
なお、第２のステップにおいて、ブロック５の曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と、溶融樹脂シート出口（ｅ）付近では、冷却用媒体により溶融樹脂シート３を冷却する。また、曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と溶融樹脂シート出口（ｅ）付近を除く部分、すなわち充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）の間の部分では、加熱用媒体により溶融樹脂シート３を加熱する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１に係る押出成形機１００を用い、上記のような第１及び第２のステップを含む製造方法によって樹脂シートを製造し、従来装置（図示せず)によ
る樹脂シートと比較したところ、従来装置による樹脂シートはパターンへの樹脂充填率が溝深さに対して約８５％であったが、本実施の形態１による押出成形機１００で製造した樹脂シートでは約９８％であった。
【００３７】
本実施の形態１における樹脂シートの製造方法によれば、ブロック５の曲面部５２によるパターン形成部４３ｃへの押圧力（樹脂充填圧力）は、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）に進むにつれて徐々に増加し、図５に示すように、パターンへの溶融樹脂の充填が徐々に進行することから、樹脂未充填部７は溶融樹脂シート入口（ａ）から充填完了位置（ｄ）まで連通している。このため、パターン転写の妨げとなる空気は、樹脂未充填部７を通して充填完了位置（ｄ）から溶融樹脂シート入口（ａ）に向けて外部に排出されるため、転写不良を防止することができる。
【００３８】
さらに、ブロック５からの押圧力（樹脂充填圧力）による溶融樹脂シート３の幅方向への流れ（広がり）は、ブロック５の支持部５１ａ、５１ｂにより防止することができる。また、長手方向の流れは、ブロック５に設けられた冷却用媒体流路５３ａにより、溶融樹脂シート入口（ａ）付近に対応する部分と、溶融樹脂シート出口（ｅ）付近に対応する部分を冷却することで、溶融樹脂の流動層を減少させるとともに、溶融樹脂の粘度を増加させ、流動抵抗を増加させることにより防止することができる。
【００３９】
以上のことから、本実施の形態１によれば、パターンロール４のパターン形成部４３ｃに形成された微細なパターンを溶融樹脂シート３に高精度に転写することが可能な樹脂シートの製造装置及び製造方法を提供することができる。
【００４０】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る樹脂シートの製造装置である押出成形機１０１の構成を示す概略図、図７は、本実施の形態２における押出成形機１０１のパターンロール４０を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、（ｂ）中Ｂ−Ｂで示す部分の部分拡大断面図である。また、図８は、本実施の形態２における押出成形機１０１
のブロック５０を示す斜視図である。
【００４１】
本実施の形態２における押出成形機１０１のパターンロール４０は、図７に示すように、周面４３の端部４３ｄ、４３ｅに、それぞれが近接する側面４１、４２に向かってロールの直径が小さくなる方向に傾斜が設けられている。また、これに対応するように、ブロック５０の支持部５１ｃ、５１ｄにも傾斜が設けられている。
【００４２】
また、ブロック５０は、支持部５１ｃを有する部品５Ａ、支持部５１ｄを有する部品５Ｂ、及び曲面部５２を有する部品５Ｃの３つの部品から構成され、これらの部品はボルト５４で固定されている。図９は、パターンロール４０の傾斜を有する２つの端部４３ｄ、４３ｅとブロック５０の２つの支持部５１ｃ、５１ｄを重ね合わせ、溶融樹脂シート３を挟み込んだ状態を示している。なお、本実施の形態２における押出成形機１０１のその他の構成及び樹脂シートの製造方法については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ブロック５０が３つの部品５Ａ、５Ｂ、５Ｃから構成されているため、支持部５１ｃ、５１ｄに形成したニッケルリンメッキが磨耗した際には、部品５Ａ、５Ｂのみに再度ニッケルリンメッキを施工すればよく、上記実施の形態１に比べて容易に修復ができる。また、パターンロール４０の両端部４３ｄ、４３ｅと、これらに接触するブロック５０の支持部５１ｃ、５１ｄに傾斜を設けることにより、パターンロール４０とブロック５０で溶融樹脂シート３を挟み込む際の位置決めを容易に行うことができる。
【００４４】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る樹脂シートの製造装置である押出成形機１０２の構成を示す概略図、図１１は、本実施の形態３における押出成形機１０２のパターンロール４００を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、（ｂ）中Ｃ−Ｃで示す部分の部分拡大断面図である。また、図１２は、本実施の形態３における押出成形機１０２のブロック５００を示す斜視図である。
【００４５】
本実施の形態３における押出成形機１０２のパターンロール４００は、図１１に示すように、周面４３全面にパターン形成部４３ｃを有している。また、これに対応するように、ブロック５００は、パターンロール４００の両側面４１、４２とそれぞれ接触する２つの支持部５１ｅ、５１ｆと、これら２つの支持部５１ｅ、５１ｆの間に、パターン形成部４３ｃと対向する曲面部５２を有している。
【００４６】
また、ブロック５００は、支持部５１ｅを有する部品５Ｄ、支持部５１ｆを有する部品５Ｅ、及び曲面部５２を有する部品５Ｆの３つの部品から構成され、これらの部品はボルト５４で固定されている。図１３は、パターンロール４００の両側面４１、４２と、ブロック５００の２つの支持部５１ｅ、５１ｆを接触させ、溶融樹脂シート３を挟み込んだ状態を示している。なお、本実施の形態３における押出成形機１０２のその他の構成及び樹脂シートの製造方法については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ブロック５００が３つの部品５Ｄ、５Ｅ、５Ｆから構成されているため、支持部５１ｅ、５１ｆに形成したニッケルリンメッキが磨耗した際には、部品５Ｄ、５Ｅのみに再度ニッケルリンメッキを施工すればよく、上記実施の形態１に比べて容易に修復ができる。
【００４８】
さらに、上記実施の形態１及び実施の形態２では、ブロック５、５０をパターンロール４、４０の周面４３に接触させていたが、本実施の形態３では、ブロック５００をパター
ンロール４００の両側面４１、４２に接触させるようにした。これにより、パターンロール４００のパターン形成部４３ｃとブロック５００の曲面部５２の間隔を変更したい場合に、パターンロール４００またはブロック５００の加工を伴うことなく、ブロック５００の位置を調整することで容易に変更できるため、様々な厚みの樹脂シートを製造することが可能である。
【００４９】
なお、上記実施の形態１〜実施の形態３では、マザーロール表面にニッケルリンメッキと硬質クロムメッキを形成したが、メッキの種類はこれに限定されるものではなく、例えば銅メッキ等を形成してもよい。ただし、パターンロールとブロックを接触させて成形するため、パターンロールもしくはブロックの接触部位の磨耗、異物巻き込み時のキズ、変形等が発生した際に、パターンロールもしくはブロックのどちらか一方を修復すれば良いように、パターンロール及びブロックの接触部位表面に形成するメッキの硬度に差を付けた方が良い。
【００５０】
また、ブロックの支持部の摩耗を軽減するために、接触部位表面に潤滑油などの潤滑材や、フッ素コーティング等の対磨耗コーティングを塗布しても良い。また、互いに接触する部位にベアリング等の摺動機構を使用しても良い。また、パターンロールとブロックの母材としてＳ２５Ｃを用いたが、これに限らず、パターンロール及びブロックの剛性や、表面に形成するメッキの線膨張係数等を考慮して最適な材料を選定すれば良い。
【００５１】
また、上記実施の形態１〜実施の形態３では、樹脂シート材料として非晶性の熱可塑性樹脂であるＰＣを用いたが、これに限定されるものではなく、他の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、感光性樹脂、２液混合により硬化する樹脂等、架橋硬化性樹脂を用いても良い。さらに、上記実施の形態１〜実施の形態３では、押出機１とＴダイ２を使用して溶融樹脂シート３を製作したが、市販されている熱可塑性の樹脂シートを加熱して使用しても良い。また、本発明は、樹脂材料に限らず、パターンロールやブロックを形成する材料よりも融解点相当温度が低い材料に対して適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、輝度向上シートや光拡散シートのように表面に微細なパターンを有する樹脂シートを押出成形で製造する際の製造装置及び製造方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 押出機、２ Ｔダイ、３ 溶融樹脂シート、
３ａ パターン転写が完了した溶融樹脂シート、
４、４０、４００ パターンロール、４１、４２ 側面、
４３ 周面、４３ａ、４３ｂ、４３ｄ、４３ｅ 端部、４３ｃ パターン形成部、
５、５０、５００ ブロック、６ 冷却ロール、７ 樹脂未充填部、
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ 支持部、５２ 曲面部、
５３ 媒体流路、５４ ボルト、１００、１０１、１０２ 押出成形機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンロールの周面に形成されたパターンを溶融樹脂シートに転写する樹脂シートの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、輝度向上シートや光拡散シートのように表面に微細なパターンを有する樹脂シートを押出成形で製造する場合には、例えば融解点相当温度より高い温度に昇温した溶融樹脂をＴダイからシート状に押し出し、周面にパターンが形成されたパターンロールと、周面に鏡面加工を施した鏡面ロールで挟み込むことで樹脂充填圧力を印加し、溶融樹脂シートにパターンを転写していた（例えば特許文献１）。なお、融解点相当温度とは、結晶性の高分子化合物の場合には融解点、非晶性の材料の場合には粘度が低下して流動性を呈し、原型を保持出来なくなる所定の温度を指している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７９８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来装置を用いた樹脂シートの製造方法では、溶融樹脂シートの厚みに対してパターンロール周面に形成されたパターンの樹脂充填部（凹部）の幅が狭い場合や、高精度の転写が要求される場合に、以下のような課題があった。一般に、溶融樹脂のような流体は、流動抵抗のより低い方へ流れる性質があるため、微細なパターンの場合、パターンへの樹脂充填抵抗が溶融樹脂シートの幅方向や長手方向の樹脂流動抵抗より高くなり、溶融樹脂はパターンの樹脂充填部に充填されないまま、溶融樹脂シートの幅方向や長手方向に流れてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、微細なパターンの転写が求められる場合は、成形時の樹脂温度を高くして樹脂の粘度を低下させる方法があるが、それぞれの樹脂に応じた適正な温度よりも高くすると樹脂の熱劣化や熱分解が起こるため、この方法の適用には限界があった。また、溶融樹脂シートを挟み込む力を強くして樹脂充填圧力を増加させる方法でも、溶融樹脂シートの幅方向や長手方向に圧力が解放され、パターン部への充填に効果的に寄与しないという問題があった。
【０００６】
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、パターンロールの周面に形成された微細なパターンを溶融樹脂シートに高精度に転写することが可能な樹脂シートの製造装置及び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】
【０００７】
本発明に係る樹脂シートの製造装置は、相対向する円形の側面とこれらを繋ぐ周面を有するロール状の回転体であって、両側面の中心を貫く軸を回転軸として回転可能に設けられ、溶融樹脂シートに転写するためのパターンが周面に形成されたパターンロールと、
パターンロールの周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部、パターンロールに部分的に接触しパターンロールを支持する支持部、及び曲面部近傍に設けられた温度調節用の媒体流路を有し、曲面部と周面の間に溶融樹脂シートを挟み、溶融樹脂シートを周面の方向に押圧するブロックを備え、曲面部と周面の間隔が、パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少しているものである。
【０００８】
また、本発明に係る樹脂シートの製造方法は、溶融樹脂シートに転写するためのパターンが形成された周面を有するパターンロールと、周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部及びパターンロールに部分的に接触する支持部を有するブロックを用意し、温度調節用の媒体流路によって所定の温度に調節された曲面部と周面の間に溶融樹脂シートを挟み込むとともに、支持部でパターンロールを支持する第１のステップと、パターンロールを回転させ、溶融樹脂シートを曲面部により周面の方向に押圧し、曲面部と周面の間隔をパターンロールの回転方向に向かって連続的に減少させることにより曲面部による押圧力を連続的に増加させながら、パターンを溶融樹脂シートに転写する第２のステップを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明における樹脂シートの製造装置及び樹脂シートの製造方法によれば、溶融樹脂シートを挟み込むブロックの曲面部とパターンロール周面の間隔を、パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少させることにより、曲面部による押圧力を連続的に増加させているので、パターンへの溶融樹脂の充填が徐々に進行し、パターン転写の妨げとなる空気がパターンの樹脂未充填部を通して外部に排出されるため、転写不良を防止することができる。また、パターンロールと所定の温度に調節されたブロックを接触させて成形することで、樹脂充填圧力を印加した際の溶融樹脂シートの幅方向及び長手方向の樹脂の流動を防止することができる。これにより、パターンロール周面に形成されたパターンを溶融樹脂シートに高精度に転写することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る押出成形機の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る押出成形機のパターンロールを示す側面図、正面図、及び部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る押出成形機のブロックを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る押出成形機のパターンロールとブロックで溶融樹脂シートを挟み込んだ状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるパターン形成部への樹脂充填状況を示す図である
【図６】本発明の実施の形態２に係る押出成形機の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る押出成形機のパターンロールを示す側面図、正面図、及び部分拡大断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る押出成形機のブロックを示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る押出成形機のパターンロールとブロックで溶融樹脂シートを挟み込んだ状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３係る押出成形機の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る押出成形機のパターンロールを示す側面図、正面図、及び部分拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る押出成形機のブロックを示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る押出成形機のパターンロールとブロックで溶融樹脂シートを挟み込んだ状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態である実施の形態１〜実施の形態３について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る樹脂シートの製造装置である押出成形機の構成を
示す概略図である。本実施の形態１に係る押出成形機１００は、押出機１、Ｔダイ２、パターンロール４、ブロック５、及び冷却ロール６から主に構成されている。また、図示していないが、樹脂ペレットの供給口であるホッパー、成形後の樹脂シートを巻き取るロール及びこれを回転させるモータ、温度調節機等を備えている。
【００１３】
押出機１は、融解点相当温度まで昇温した樹脂を押し出し、Ｔダイ２は、押出機１から押し出された溶融樹脂を所定の厚みのシート状に広げた溶融樹脂シート３を成形し、パターンロール４に供給するものである。パターンロール４とブロック５については、後に詳しく説明する。冷却ロール６は、表面に鏡面加工が施され、パターン転写が完了した溶融樹脂シート３ａを冷却するものである。
【００１４】
図２は、本実施の形態１における押出成形機１００のパターンロール４を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、（ｂ）中Ａ−Ａで示す部分の部分拡大断面図である。パターンロール４は、相対向する円形の側面４１、４２とこれらを繋ぐ周面４３を有するロール状の回転体である。両側面４１、４２の中心を貫く軸を回転軸（図示せず）として回転可能に設けられている（回転機構については図示せず）。
【００１５】
パターンロール４の周面４３は、両側面４１、４２にそれぞれ近接する２つの端部４３ａ、４３ｂと、これら２つの端部４３ａ、４３ｂの間に溶融樹脂シート３に転写するためのパターンが形成されたパターン形成部４３ｃを有している。なお、図２（ｂ）中に示した矢印は、溶融樹脂シート３の送り方向を示している。
【００１６】
パターンロール４の製造方法について簡単に説明する。まず、一般的なロール材料である炭素鋼（例えばＳ２５Ｃ）を用いてパターンロール４の基となるマザーロールを製作する。次に、マザーロール周面のパターン形成部４３ｃに対応する部分にニッケルリンメッキを形成し、両端部４３ａ、４３ｂに対応する部分に硬質クロムメッキを形成する。さらに、パターン形成部４３ｃに対応する部分にダイヤモンドバイトで円周方向に溝を形成する。
【００１７】
なお、マザーロールの内部構造には特に制約はないが、ロール表面温度を均等にするため、ロール内部を二重壁とし、その壁間にスパイラル状の板を設けて温度調整用の媒体流路を形成する。本実施の形態１では、温度調整用の媒体として油を用いており、所定の温度に保った油をロール内部に循環させている。
【００１８】
次に、ブロック５について説明する。図３は、本実施の形態１における押出成形機１００のブロック５を示す斜視図である。ブロック５は、パターンロール４の周面４３の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部５２と、パターンロール４に部分的に接触しパターンロール４を支持する支持部５１ａ、５１ｂと、曲面部５２近傍に設けられた温度調節用の媒体流路５３を有する。本実施の形態１では、パターンロール４の２つの端部４３ａ、４３ｂとそれぞれ接触する２つの支持部５１ａ、５１ｂと、これら２つの支持部５１ａ、５１ｂの間に、パターンロール４のパターン形成部４３ｃと対向する曲面部５２を有している。支持部５１ａ、５１ｂは、パターンロール４の端部４３ａ、４３ｂの外形寸法と同寸法の円弧状に形成されている。
【００１９】
また、曲面部５２は、パターンロール４のパターン形成部４３ｃの一部と、所定の間隔をおいて対向して配置され、パターン形成部４３ｃとの間に挟まれた溶融樹脂シート３をパターン形成部４３ｃの方向に押圧する。曲面部５２とパターン形成部４３ｃとの間隔は、パターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少している。
【００２０】
ブロック５内部の曲面部５２近傍には、曲面部５２に沿って温度調節用の媒体流路５３
が設けられている。図３において、横線で示した媒体流路５３ａは冷却用媒体流路、縦線で示した媒体流路５３ｂは加熱用媒体流路である。図３に示すように、冷却用媒体流路５３ａは、曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と溶融樹脂シート出口（ｅ）付近に対応して設けられている。また、加熱用媒体流路５３ｂは、曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と溶融樹脂シート出口（ｅ）付近を除く部分（ｂ〜ｄ）に対応して設けられている。
【００２１】
ブロック５の製造方法について簡単に説明する。母材はマザーロールと同じく炭素鋼（例えばＳ２５Ｃ）を使用する。支持部５１ａ、５１ｂ、及び曲面部５２に対応する部分にニッケルリンメッキを形成し、ダイヤモンドバイトを使用して鏡面加工を施す。また、ブロック５内部の曲面部５２近傍に、溶融樹脂シート３を加熱または冷却するための媒体流路５３を形成する。
【００２２】
ニッケルリンメッキは硬質クロムメッキよりも硬度が低いため、パターンロール４の両端部４３ａ、４３ｂとブロック５の支持部５１ａ、５１ｂを接触させると、支持部５１ａ、５１ｂ表面に形成したニッケルリンメッキが磨耗する。磨耗が進んだ場合は、再度ニッケルリンメッキを形成する必要がある。なお、押出機１、Ｔダイ２、冷却ロール６については、一般的に使用されているものを用いることができるため、これらの製造方法については説明を省略する。
【００２３】
図４は、パターンロール４の端部４３ａ、４３ｂとブロック５の支持部５１ａ、５１ｂを重ね合わせ、溶融樹脂シート３を挟み込んだ状態を示している。なお、パターンロール４とブロック５を位置決めし保持する機構については、特に限定するものではない。ブロック５を固定しパターンロール４を移動させるように構成してもよいし、パターンロール４を固定しブロック５を移動させる構成でもよい。または、パターンロール４、ブロック５共に移動させる構成でもよい。その場合、例えばパターンロール４を左右に移動させ、ブロック５を上下に移動させるようにしてもよく、その逆でもよい。
【００２４】
次に、パターンロール４の周面４３とブロック５の曲面部５２の間隔について、図１及び図３を用いて説明する。図１において、ａはＴダイ２によりシート状に広げられた溶融樹脂シート３が挿入される溶融樹脂シート入口、ｂはパターン形成部４３ｃのパターンに溶融樹脂シート３の溶融樹脂が充填され始める充填開始位置(転写開始位置)、ｃは充填経過位置、ｄはパターンへの溶融樹脂の充填が完了する充填完了位置(転写完了位置)、ｅはパターンの転写が完了した溶融樹脂シート３ａが排出される溶融樹脂シート出口である。また、図３において、Ｘ（ａ）は、ａの位置におけるパターンロール４の周面４３（パターン形成部４３ｃ）とブロック５の曲面部５２の間隔を示している。なお、Ｘ（ｂ）、Ｘ（ｃ）、Ｘ（ｄ）、Ｘ（ｅ）についても同様である。
【００２５】
パターンロール４のパターン形成部４３ｃとブロック５の曲面部５２の間隔は、溶融樹脂シート入口（ａ）から充填開始位置（ｂ）まで、同じ間隔に形成されている（Ｘ（ａ）＝Ｘ（ｂ））。また、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）までは、連続的に減少している（Ｘ（ｂ）＞Ｘ（ｃ）＞Ｘ（ｄ））。さらに、充填完了位置（ｄ）から溶融樹脂シート出口（ｅ）の間は、同じ間隔に形成されている（Ｘ（ｄ）＝Ｘ（ｅ））。このように、曲面部５２とパターン形成部４３ｃの間隔をパターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少させることにより、曲面部５２による押圧力を連続的に増加させるものである。
【００２６】
次に、パターンロール４のパターン形成部４３ｃに、溶融樹脂シート３の溶融樹脂が充填される様子について、図５を用いて説明する。図５の（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、図１に示すａ〜ｅの位置における溶融樹脂の充填状況を示している。なお、図５において、パ
ターンロール４のパターン形成部４３ｃと溶融樹脂シート３に挟まれている白い部分は、樹脂未充填部７を示している。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示すように、溶融樹脂シート入口（ａ）では、Ｔダイ２により厚みＬに延ばされた溶融樹脂シート３が、パターンロール４のパターン形成部４３ｃとブロック５の曲面部５２の間隔Ｘ（ａ）の間に挿入される。充填開始位置（ｂ）までは、図５（ｂ）に示すように、同じ状態で送られる。続いて、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）までは、パターン形成部４３ｃと曲面部５２の間隔が連続的に減少しているため、図５（ｃ）に示すように溶融樹脂シート３の溶融樹脂が、パターンの溝に充填され始める。さらに、図５（ｄ）に示すように、充填完了位置（ｄ）では、溶融樹脂がパターンの溝に完全に充填され、図５（ｅ）では、パターン転写が完了した溶融樹脂シート３ａが溶融樹脂シート出口（ｅ）から排出される。
【００２８】
なお、図５において、パターンロール４のパターン形成部４３ｃとブロック５の曲面部５２の間隔は、パターン転写前の溶融樹脂シート３の断面積Ｓ１と、パターン転写が完了した溶融樹脂シート３ａの断面積Ｓ２が同じ面積になるように、パターンのピッチＰ、溝深さｄ、溝本数ｎ、及び溶融樹脂シート３の厚みＬから求められる。例えばパターンの断面形状が図２（ｃ）に示すような連続した三角形状の場合、以下の式１、式２によって求められる。
【００２９】
溶融樹脂シート３の溶融樹脂がパターン溝に充填される前の溶融樹脂シート入口（ａ）から充填開始位置（ｂ）までの間の間隔Ｘ（ａ〜ｂ）は、溶融樹脂シート３の厚みＬと略等しく設定されるので、
Ｘ（ａ〜ｂ）＝Ｌ ・・・（式１)
とすると、溶融樹脂が完全に充填された充填完了位置（ｄ）から溶融樹脂シート出口（ｅ）までの間の間隔Ｘ（ｄ〜ｅ）は、
Ｘ（ｄ〜ｅ）＝（Ｌ−ｄ／２）・・・（式２)
となる。また、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）の間の間隔は、Ｌから（Ｌ−ｄ／２）まで連続的に減少させたものである。
【００３０】
ここで、パターン転写前の溶融樹脂シート３の厚みＬを０．３mm、頂角θを９０°、溝深さｄを０．０５ｍｍ、ピッチＰを０．１ｍｍとすると、Ｘ（ａ〜ｂ）は０．３mm、Ｘ（ｄ〜ｅ）は０．２７５ｍｍとなる。充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）の間の間隔Ｘ（ｂ〜ｄ）は、０．３ｍｍから０．２７５ｍｍまで連続的に減少させたものである。
【００３１】
次に、本実施の形態１に係る押出成形機１００を用いた樹脂シートの製造方法について説明する。まず、溶融樹脂シート３に転写するためのパターンが形成された周面４３を有するパターンロール４と、周面４３のパターン形成部４３ｃの一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部５２及びパターンロール４に部分的に接触する支持部５１ａ、５１ｂを有するブロック５を用意する。続いて、温度調節用の媒体流路５３によって所定の温度に調節された曲面部５２とパターン形成部４３ｃの間に溶融樹脂シート３を挟み込むとともに、支持部５１ａ、５１ｂでパターンロール４の端部４３ａ、４３ｂを支持する（第１のステップ）。
【００３２】
第１のステップでは、最初はブロック５をパターンロール４に接触させず、離して設置しておく。そこに、例えば非晶性の熱可塑性樹脂であるポリカーボネート(以下、ＰＣと
記す)を押出機１内で融解点以上の３００℃まで昇温すると同時に、押出機１内部のスク
リューを回転させることで、樹脂を溶融、混練し、押し出す。なお、ＰＣは溶融時に分解ガスを発生するため、押出機１にガスベントを設けて強制排出する。
【００３３】
続いて、押出機１内で溶融したＰＣをＴダイ２の内部でシート状に広げ、所定の厚みの溶融樹脂シート３に成形し、ＰＣのガラス転移温度以下（例えば１４０℃）に昇温したパターンロール４及び冷却ロール６に巻き付ける。図１では、パターンロール４は右回り、冷却ロール６は左回りに回転する。また、ブロック５の加熱用媒体流路５３ａに３００℃の油、冷却用媒体流路５３ｂに１４０℃の油を流す。その後、ブロック５の支持部５１ａ、５１ｂとパターンロール４の両端部４３ａ、４３ｂを重ね合わせ、溶融樹脂シート３を挟み込む。
【００３４】
次に、パターンロール４及び冷却ロール６を回転させ、溶融樹脂シート３をブロック５の曲面部５２によりパターン形成部４３ｃの方向に押圧する。ここで、曲面部５２とパターン形成部４３ｃの間隔Ｘを、パターンロール４の回転方向に向かって連続的に減少させることにより、曲面部５２による押圧力を連続的に増加させながら、パターン形成部４３ｃのパターンを溶融樹脂シート３に転写する（第２のステップ）。
【００３５】
なお、第２のステップにおいて、ブロック５の曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と、溶融樹脂シート出口（ｅ）付近では、冷却用媒体により溶融樹脂シート３を冷却する。また、曲面部５２の溶融樹脂シート入口（ａ）付近と溶融樹脂シート出口（ｅ）付近を除く部分、すなわち充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）の間の部分では、加熱用媒体により溶融樹脂シート３を加熱する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１に係る押出成形機１００を用い、上記のような第１及び第２のステップを含む製造方法によって樹脂シートを製造し、従来装置（図示せず)によ
る樹脂シートと比較したところ、従来装置による樹脂シートはパターンへの樹脂充填率が溝深さに対して約８５％であったが、本実施の形態１による押出成形機１００で製造した樹脂シートでは約９８％であった。
【００３７】
本実施の形態１における樹脂シートの製造方法によれば、ブロック５の曲面部５２によるパターン形成部４３ｃへの押圧力（樹脂充填圧力）は、充填開始位置（ｂ）から充填完了位置（ｄ）に進むにつれて徐々に増加し、図５に示すように、パターンへの溶融樹脂の充填が徐々に進行することから、樹脂未充填部７は溶融樹脂シート入口（ａ）から充填完了位置（ｄ）まで連通している。このため、パターン転写の妨げとなる空気は、樹脂未充填部７を通して充填完了位置（ｄ）から溶融樹脂シート入口（ａ）に向けて外部に排出されるため、転写不良を防止することができる。
【００３８】
さらに、ブロック５からの押圧力（樹脂充填圧力）による溶融樹脂シート３の幅方向への流れ（広がり）は、ブロック５の支持部５１ａ、５１ｂにより防止することができる。また、長手方向の流れは、ブロック５に設けられた冷却用媒体流路５３ａにより、溶融樹脂シート入口（ａ）付近に対応する部分と、溶融樹脂シート出口（ｅ）付近に対応する部分を冷却することで、溶融樹脂の流動層を減少させるとともに、溶融樹脂の粘度を増加させ、流動抵抗を増加させることにより防止することができる。
【００３９】
以上のことから、本実施の形態１によれば、パターンロール４のパターン形成部４３ｃに形成された微細なパターンを溶融樹脂シート３に高精度に転写することが可能な樹脂シートの製造装置及び製造方法を提供することができる。
【００４０】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る樹脂シートの製造装置である押出成形機１０１の構成を示す概略図、図７は、本実施の形態２における押出成形機１０１のパターンロール４０を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、（ｂ）中Ｂ−Ｂで示す部分の部分拡大断面図である。また、図８は、本実施の形態２における押出成形機１０１
のブロック５０を示す斜視図である。
【００４１】
本実施の形態２における押出成形機１０１のパターンロール４０は、図７に示すように、周面４３の端部４３ｄ、４３ｅに、それぞれが近接する側面４１、４２に向かってロールの直径が小さくなる方向に傾斜が設けられている。また、これに対応するように、ブロック５０の支持部５１ｃ、５１ｄにも傾斜が設けられている。
【００４２】
また、ブロック５０は、支持部５１ｃを有する部品５Ａ、支持部５１ｄを有する部品５Ｂ、及び曲面部５２を有する部品５Ｃの３つの部品から構成され、これらの部品はボルト５４で固定されている。図９は、パターンロール４０の傾斜を有する２つの端部４３ｄ、４３ｅとブロック５０の２つの支持部５１ｃ、５１ｄを重ね合わせ、溶融樹脂シート３を挟み込んだ状態を示している。なお、本実施の形態２における押出成形機１０１のその他の構成及び樹脂シートの製造方法については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ブロック５０が３つの部品５Ａ、５Ｂ、５Ｃから構成されているため、支持部５１ｃ、５１ｄに形成したニッケルリンメッキが磨耗した際には、部品５Ａ、５Ｂのみに再度ニッケルリンメッキを施工すればよく、上記実施の形態１に比べて容易に修復ができる。また、パターンロール４０の両端部４３ｄ、４３ｅと、これらに接触するブロック５０の支持部５１ｃ、５１ｄに傾斜を設けることにより、パターンロール４０とブロック５０で溶融樹脂シート３を挟み込む際の位置決めを容易に行うことができる。
【００４４】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る樹脂シートの製造装置である押出成形機１０２の構成を示す概略図、図１１は、本実施の形態３における押出成形機１０２のパターンロール４００を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、（ｂ）中Ｃ−Ｃで示す部分の部分拡大断面図である。また、図１２は、本実施の形態３における押出成形機１０２のブロック５００を示す斜視図である。
【００４５】
本実施の形態３における押出成形機１０２のパターンロール４００は、図１１に示すように、周面４３全面にパターン形成部４３ｃを有している。また、これに対応するように、ブロック５００は、パターンロール４００の両側面４１、４２とそれぞれ接触する２つの支持部５１ｅ、５１ｆと、これら２つの支持部５１ｅ、５１ｆの間に、パターン形成部４３ｃと対向する曲面部５２を有している。
【００４６】
また、ブロック５００は、支持部５１ｅを有する部品５Ｄ、支持部５１ｆを有する部品５Ｅ、及び曲面部５２を有する部品５Ｆの３つの部品から構成され、これらの部品はボルト５４で固定されている。図１３は、パターンロール４００の両側面４１、４２と、ブロック５００の２つの支持部５１ｅ、５１ｆを接触させ、溶融樹脂シート３を挟み込んだ状態を示している。なお、本実施の形態３における押出成形機１０２のその他の構成及び樹脂シートの製造方法については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ブロック５００が３つの部品５Ｄ、５Ｅ、５Ｆから構成されているため、支持部５１ｅ、５１ｆに形成したニッケルリンメッキが磨耗した際には、部品５Ｄ、５Ｅのみに再度ニッケルリンメッキを施工すればよく、上記実施の形態１に比べて容易に修復ができる。
【００４８】
さらに、上記実施の形態１及び実施の形態２では、ブロック５、５０をパターンロール４、４０の周面４３に接触させていたが、本実施の形態３では、ブロック５００をパター
ンロール４００の両側面４１、４２に接触させるようにした。これにより、パターンロール４００のパターン形成部４３ｃとブロック５００の曲面部５２の間隔を変更したい場合に、パターンロール４００またはブロック５００の加工を伴うことなく、ブロック５００の位置を調整することで容易に変更できるため、様々な厚みの樹脂シートを製造することが可能である。
【００４９】
なお、上記実施の形態１〜実施の形態３では、マザーロール表面にニッケルリンメッキと硬質クロムメッキを形成したが、メッキの種類はこれに限定されるものではなく、例えば銅メッキ等を形成してもよい。ただし、パターンロールとブロックを接触させて成形するため、パターンロールもしくはブロックの接触部位の磨耗、異物巻き込み時のキズ、変形等が発生した際に、パターンロールもしくはブロックのどちらか一方を修復すれば良いように、パターンロール及びブロックの接触部位表面に形成するメッキの硬度に差を付けた方が良い。
【００５０】
また、ブロックの支持部の摩耗を軽減するために、接触部位表面に潤滑油などの潤滑材や、フッ素コーティング等の対磨耗コーティングを塗布しても良い。また、互いに接触する部位にベアリング等の摺動機構を使用しても良い。また、パターンロールとブロックの母材としてＳ２５Ｃを用いたが、これに限らず、パターンロール及びブロックの剛性や、表面に形成するメッキの線膨張係数等を考慮して最適な材料を選定すれば良い。
【００５１】
また、上記実施の形態１〜実施の形態３では、樹脂シート材料として非晶性の熱可塑性樹脂であるＰＣを用いたが、これに限定されるものではなく、他の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、感光性樹脂、２液混合により硬化する樹脂等、架橋硬化性樹脂を用いても良い。さらに、上記実施の形態１〜実施の形態３では、押出機１とＴダイ２を使用して溶融樹脂シート３を製作したが、市販されている熱可塑性の樹脂シートを加熱して使用しても良い。また、本発明は、樹脂材料に限らず、パターンロールやブロックを形成する材料よりも融解点相当温度が低い材料に対して適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、輝度向上シートや光拡散シートのように表面に微細なパターンを有する樹脂シートを押出成形で製造する際の製造装置及び製造方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 押出機、２ Ｔダイ、３ 溶融樹脂シート、
３ａ パターン転写が完了した溶融樹脂シート、
４、４０、４００ パターンロール、４１、４２ 側面、
４３ 周面、４３ａ、４３ｂ、４３ｄ、４３ｅ 端部、４３ｃ パターン形成部、
５、５０、５００ ブロック、６ 冷却ロール、７ 樹脂未充填部、
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ 支持部、５２ 曲面部、
５３ 媒体流路、５４ ボルト、１００、１０１、１０２ 押出成形機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する円形の側面とこれらを繋ぐ周面を有するロール状の回転体であって、前記両側面の中心を貫く軸を回転軸として回転可能に設けられ、溶融樹脂シートに転写するためのパターンが前記周面に形成されたパターンロール、
前記パターンロールの前記周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部と、前記パターンロールに部分的に接触し前記パターンロールを支持する支持部と、前記曲面部近傍に設けられた温度調節用の媒体流路を有し、前記曲面部と前記周面の間に溶融樹脂シートを挟み、溶融樹脂シートを前記周面の方向に押圧するブロックを備え、
前記曲面部と前記周面の間隔が、前記パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少していることを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記パターンロールの前記周面は、前記両側面にそれぞれ近接する２つの端部と、これら２つの端部の間に前記パターンが形成されたパターン形成部を有し、前記ブロックの前記支持部は、前記２つの端部とそれぞれ接触して前記パターンロールを支持することを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記端部には、近接する前記側面に向かってロールの直径が小さくなる方向に傾斜が設けられていることを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記パターンロールの前記周面は、その全面に前記パターンが形成されたパターン形成部を有し、前記ブロックの前記支持部は、前記パターンロールの両側面とそれぞれ接触して前記パターンロールを支持することを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記温度調節用の媒体流路として、前記曲面部の溶融樹脂シート入口付近と溶融樹脂シート出口付近に対応して冷却用の媒体流路が設けられ、前記曲面部の前記溶融樹脂シート入口付近と前記溶融樹脂シート出口付近を除く部分に対応して加熱用の媒体流路が設けられていることを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項６】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、樹脂を溶融して押し出す押出機と、前記押出機から押し出された溶融樹脂をシート状に広げるダイを備え、前記ダイにより所定の厚みに成形された溶融樹脂シートを前記パターンロールに供給することを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項７】
溶融樹脂シートに転写するためのパターンが形成された周面を有するパターンロールと、前記周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部及び前記パターンロールに部分的に接触する支持部を有するブロックを用意し、温度調節用の媒体流路によって所定の温度に調節された前記曲面部と前記周面の間に溶融樹脂シートを挟み込むとともに、前記支持部で前記パターンロールを支持する第１のステップ、
前記パターンロールを回転させ、溶融樹脂シートを前記曲面部により前記周面の方向に押圧し、前記曲面部と前記周面の間隔を前記パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少させることにより前記曲面部による押圧力を連続的に増加させながら、前記パターンを溶融樹脂シートに転写する第２のステップを含むことを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の樹脂シートの製造方法であって、前記第２のステップにおいて、前記曲面部の溶融樹脂シート入口付近と溶融樹脂シート出口付近では、冷却用媒体により溶融
樹脂シートを冷却し、前記曲面部の溶融樹脂シート入口付近と溶融樹脂シート出口付近を除く部分では、加熱用媒体により溶融樹脂シートを加熱することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項１】
相対向する円形の側面とこれらを繋ぐ周面を有するロール状の回転体であって、前記両側面の中心を貫く軸を回転軸として回転可能に設けられ、溶融樹脂シートに転写するためのパターンが前記周面に形成されたパターンロール、
前記パターンロールの前記周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部と、前記パターンロールに部分的に接触し前記パターンロールを支持する支持部と、前記曲面部近傍に設けられた温度調節用の媒体流路を有し、前記曲面部と前記周面の間に溶融樹脂シートを挟み、溶融樹脂シートを前記周面の方向に押圧するブロックを備え、
前記曲面部と前記周面の間隔が、前記パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少していることを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記パターンロールの前記周面は、前記両側面にそれぞれ近接する２つの端部と、これら２つの端部の間に前記パターンが形成されたパターン形成部を有し、前記ブロックの前記支持部は、前記２つの端部とそれぞれ接触して前記パターンロールを支持することを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記端部には、近接する前記側面に向かってロールの直径が小さくなる方向に傾斜が設けられていることを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記パターンロールの前記周面は、その全面に前記パターンが形成されたパターン形成部を有し、前記ブロックの前記支持部は、前記パターンロールの両側面とそれぞれ接触して前記パターンロールを支持することを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、前記温度調節用の媒体流路として、前記曲面部の溶融樹脂シート入口付近と溶融樹脂シート出口付近に対応して冷却用の媒体流路が設けられ、前記曲面部の前記溶融樹脂シート入口付近と前記溶融樹脂シート出口付近を除く部分に対応して加熱用の媒体流路が設けられていることを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項６】
請求項１に記載の樹脂シートの製造装置であって、樹脂を溶融して押し出す押出機と、前記押出機から押し出された溶融樹脂をシート状に広げるダイを備え、前記ダイにより所定の厚みに成形された溶融樹脂シートを前記パターンロールに供給することを特徴とする樹脂シートの製造装置。
【請求項７】
溶融樹脂シートに転写するためのパターンが形成された周面を有するパターンロールと、前記周面の一部と所定の間隔をおいて対向する曲面部及び前記パターンロールに部分的に接触する支持部を有するブロックを用意し、温度調節用の媒体流路によって所定の温度に調節された前記曲面部と前記周面の間に溶融樹脂シートを挟み込むとともに、前記支持部で前記パターンロールを支持する第１のステップ、
前記パターンロールを回転させ、溶融樹脂シートを前記曲面部により前記周面の方向に押圧し、前記曲面部と前記周面の間隔を前記パターンロールの回転方向に向かって連続的に減少させることにより前記曲面部による押圧力を連続的に増加させながら、前記パターンを溶融樹脂シートに転写する第２のステップを含むことを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の樹脂シートの製造方法であって、前記第２のステップにおいて、前記曲面部の溶融樹脂シート入口付近と溶融樹脂シート出口付近では、冷却用媒体により溶融
樹脂シートを冷却し、前記曲面部の溶融樹脂シート入口付近と溶融樹脂シート出口付近を除く部分では、加熱用媒体により溶融樹脂シートを加熱することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２６４６０４（Ｐ２０１０−２６４６０４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５６２５（Ｐ２００９−１１５６２５）
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１２日（２００９．５．１２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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