樹脂シートの製造装置
【課題】一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造し得る製造装置を提供する。
【解決手段】製造装置１は、押出ダイ１０と、加熱ロール１１ｂと、加熱ロール１１ｂよりも温度が低い冷却ロール１３と、加熱ロール１１ｂと、冷却ロール１３とに巻き掛けられている賦形ベルト１４と、圧着ロール１１ａと、剥離ロール１５と、赤外線照射機構１９とを備えている。賦形ベルト１４の外側の表面には、樹脂シート１７の表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸が形成されている。賦形ベルト１４の外側の表面の上には、赤外線照射機構１９からの赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されている。
【解決手段】製造装置１は、押出ダイ１０と、加熱ロール１１ｂと、加熱ロール１１ｂよりも温度が低い冷却ロール１３と、加熱ロール１１ｂと、冷却ロール１３とに巻き掛けられている賦形ベルト１４と、圧着ロール１１ａと、剥離ロール１５と、赤外線照射機構１９とを備えている。賦形ベルト１４の外側の表面には、樹脂シート１７の表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸が形成されている。賦形ベルト１４の外側の表面の上には、赤外線照射機構１９からの赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂シートの製造装置に関し、詳細には、溶融されたシート状の樹脂を一対のロールを用いてプレス成形することにより一方の表面に凹凸が形成されている樹脂シートを製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置などに用いられるマイクロレンズアレイシートやエンボスシートなどの樹脂シートが種々知られている。樹脂シートの製造方法としては、溶融されたシート状の樹脂を一対のロール対を用いてプレス成形する方法が広く用いられている。例えば、下記の特許文献１には、一対のロール対を用いて溶融されたシート状の樹脂をプレス成形するための装置が記載されている。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された樹脂シートの製造装置の模式図である。図８に示すように、製造装置１００は、溶融された樹脂シート１０１を押出する押出ダイ１０２を備えている。押出ダイ１０２から押出された樹脂シート１０１は、冷却ロール１０３とゴムロール１０４との間に供給される。また、冷却ロール１０３とゴムロール１０４との間には、支持体層１０５も供給される。樹脂シート１０１は、冷却ロール１０３とゴムロール１０４とによって支持体層１０５と共に押圧されることにより樹脂シート１０６に成形される。樹脂シート１０６は、支持体層１０５と共に、第２の冷却ロール１０７を経由して第３の冷却ロール１０８にまで搬送される。樹脂シート１０６は、第３の冷却ロール１０８において支持体層１０５から剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０６５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、上記の製造装置１００を用いて両表面が平滑な偏光板などの光学シートを製造することが開示されているが、製造装置１００は、例えば、一方の表面に凹凸が形成された凹凸賦形樹脂シートの製造にも適用し得るものである。
【０００６】
例えば、冷却ロール１０３の表面、または支持体層１０５の樹脂シート１０１側の表面に、凹凸賦形樹脂シートの表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸を形成しておくことにより、製造装置１００を用いて凹凸賦形樹脂シートを製造することができる。
【０００７】
例えば、冷却ロール１０３の表面に凹凸を形成する場合、樹脂シート１０１への凹凸の転写性を高めるためには、冷却ロール１０３の温度を高くすると共に、冷却ロール１０３の半径を小さくすることが好ましい。
【０００８】
しかしながら、冷却ロール１０３の温度を高くしたり、冷却ロール１０３の半径を小さくしたりすると、樹脂シート１０１が冷却ロール１０３に張り付いてしまい、樹脂シート１０１が冷却ロール１０３から剥離しにくくなる。従って、冷却ロール１０３の温度を高くしたり、冷却ロール１０３の半径を小さくしたりすることにより、樹脂シート１０１への凹凸の転写性を十分に高めることが困難であるという問題がある。すなわち、一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造することが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造し得る製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る樹脂シートの製造装置は、一方の面に凹凸が形成されている樹脂シートを製造するための装置である。本発明に係る樹脂シートの製造装置は、押出ダイと、加熱ロールと、冷却ロールと、賦形ベルトと、圧着ロールと、剥離ロールと、赤外線照射機構とを備えている。押出ダイは、溶融された樹脂をシート状に押し出す。冷却ロールは、加熱ロールよりも温度が低い。賦形ベルトは、加熱ロールと、冷却ロールとに巻き掛けられている。賦形ベルトの外側の表面には、樹脂シートの表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸が形成されている。圧着ロールは、加熱ロールと共に、押出ダイから押し出された樹脂シートが供給される隙間を形成している。圧着ロールは、樹脂シートを加熱ロール側に押圧して賦形ベルトに圧着させることによって賦形ベルトの表面に形成されている凹凸を樹脂シートに転写する。剥離ロールは、賦形ベルトの冷却ロールと接する部分において凹凸が転写された樹脂シートを賦形ベルトから剥離する。赤外線照射機構は、賦形ベルトの搬送方向において、賦形ベルトの冷却ロールと加熱ロールとの間に位置する部分に赤外線を照射する。賦形ベルトの外側の表面の上には、赤外線吸収層が形成されている。赤外線吸収層は、赤外線照射機構からの赤外線を吸収する。
【００１１】
本発明のある特定の局面では、赤外線吸収層は、黒色めっき層である。
【００１２】
本発明の他の特定の局面では、黒色めっき層は、黒色クロムメッキ、黒色ニッケルメッキ及び黒色系合金メッキからなる群から選ばれた１または複数からなる。
【００１３】
本発明の別の特定の局面では、樹脂シートは、一方の表面に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイシートである。
【００１４】
本発明のさらに他の特定の局面では、樹脂シートは、一方の表面に微細な複数の凹凸が形成されたエンボスシートである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、加熱ロールの下流側に設けられた冷却ロールと、冷却ロールと加熱ロールとの間に巻き掛けられた賦形ベルトとが設けられており、賦形ベルトの冷却ロールと接する部分において樹脂シートが剥離されるため、賦形ベルトから樹脂シートが剥離されるまでに樹脂シートを十分に冷却することができる。よって、加熱ロールの温度を高くしたり、加熱ロールの半径を小さくしたりした場合であっても、樹脂シートが賦形ベルトから剥離しやすい。従って、加熱ロールの温度を高くすると共に、加熱ロールの半径を小さくすることができる。さらに、赤外線照射機構が設けられており、かつ賦形ベルトの外側の表面に赤外線吸収層が形成されているため、賦形ベルトの、押出ダイから押し出された樹脂シートと接する部分の温度が効果的に高められる。従って、一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【図２】樹脂シート製造装置により製造される樹脂シートの一部を表す長手方向に沿った断面図である。
【図３】賦形ベルトの一部を表す長手方向に沿った断面図である。
【図４】樹脂シート製造装置のロール対部分を拡大した模式的断面図である。
【図５】第１の変形例に係る樹脂シートの製造装置の略図的模式図である。
【図６】第２の実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【図７】変形例に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【図８】特許文献１に記載された樹脂シートの製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明するが、以下の実施形態は単なる一例であって、本発明は、下記の実施形態に限定されない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。図１に示す樹脂シート製造装置１は、図２に示す樹脂シート１７を製造するための装置である。図２に示すように、樹脂シート１７の一方の表面１７ａには、凹凸が形成されている。具体的には、本実施形態では、樹脂シート１７は、マイクロレンズアレイシートであり、樹脂シート１７の表面１７ａには、複数のマイクロレンズ１７ｂがマトリクス状に配列されたマイクロレンズアレイが形成されている。
【００１９】
樹脂シート１７の材質は、熱可塑性樹脂である限り特に限定されない。樹脂シート１７は、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーなどからなるシートであってもよい。
【００２０】
尚、マイクロレンズ１７ｂの断面形状は、特に限定されないが、半円形状であることが好ましい。
【００２１】
図１に示すように、樹脂シート製造装置１は、押出ダイ１０を備えている。押出ダイ１０は、溶融された樹脂をシート状に押し出す。押出ダイ１０から押し出された樹脂シート１６は、ロール対１１に供給される。
【００２２】
ロール対１１は、圧着ロール１１ａと、加熱ロール１１ｂとにより構成されている。圧着ロール１１ａと加熱ロール１１ｂとの間には、押出ダイ１０から押し出された溶融状態にある樹脂シート１６が供給される隙間が形成されている。尚、圧着ロール１１ａと加熱ロール１１ｂは、金属ロールやゴムロールなどにより構成することができる。典型的には、圧着ロール１１ａがゴムロールにより構成され、加熱ロール１１ｂが金属ロールにより構成される。
【００２３】
加熱ロール１１ｂの下流側には、冷却ロール１３が配置されている。冷却ロール１３は、加熱ロール１１ｂよりも低い温度に制御されている。本実施形態では、冷却ロール１３の半径ｒ２は、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１と実質的に等しく設定されている。
【００２４】
加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌは、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３とが相互に接触しない範囲内において特に限定されない。加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌは、加熱ロール１１ｂの温度や樹脂シート１７の材質などに応じて適宜設定される。一般的には、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌは、例えば、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の２．１倍〜６倍程度であることが好ましい。
【００２５】
冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとには、賦形ベルト１４が巻き掛けられている。賦形ベルト１４の材質は特に限定されない。賦形ベルト１４は、例えば金属製であってもよい。
【００２６】
図３は、賦形ベルト１４の一部分の長手方向に沿った断面図である。図３に示すように、賦形ベルト１４の外側の表面１４ａには、製造される樹脂シート１７の表面１７ａに形成されるマイクロレンズ１７ｂに対応する形状の凹部１４ｂが、マイクロレンズ１７ｂの配列に対応して複数形成されている。具体的には、賦形ベルト１４の外側の表面１４ａには、マイクロレンズ１７ｂに対応する形状の半休形状の凹部１４ｂが、マイクロレンズ１７ｂの配列に対応して複数形成されている。
【００２７】
一方、加熱ロール１１ｂや冷却ロール１３と接触する賦形ベルト１４の内側の表面は、鏡面に形成されている。
【００２８】
賦形ベルト１４の外側表面１４ｂの上には、赤外線吸収層１４ｃが形成されている。この赤外線吸収層１４ｃは、赤外線を吸収して発熱する層である限りにおいて、特に限定されない。赤外線吸収層１４ｃは、例えば、黒色めっき層により構成することができる。黒色めっき層は、例えば、黒色クロムメッキ、黒色ニッケルメッキ及び黒色系合金メッキからなる群から選ばれた１または複数からなるものであってもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、賦形ベルト１４の搬送方向ｄにおいて、賦形ベルト１４の加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間に位置する部分を冷却する冷却機構１８が設けられている。冷却機構１８の構成は特に限定されない。冷却機構１８は、例えば、スリーブベルトや冷風吹きつけ機構などにより構成することができる。
【００３０】
さらに本実施形態では、賦形ベルト１４の搬送方向ｄにおいて、賦形ベルト１４の冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に位置する部分を加熱する加熱機構１９が設けられている。この加熱機構１９は、赤外線照射機構により構成されており、賦形ベルト１４の冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に位置する部分に赤外線を照射する。より具体的には、加熱機構１９は、賦形ベルト１４の上に形成されている赤外線吸収層１４ｃの冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に位置する部分に赤外線を照射する。この赤外線照射機構１９からの赤外線を赤外線吸収層１４ｃが吸収することにより赤外線吸収層１４ｃが発熱する。その結果、賦形ベルト１４が加熱される。
【００３１】
また、本実施形態では、冷却ロール１３の近傍には、剥離ロール１５が配置されている。この剥離ロール１５は、賦形ベルト１４から樹脂シートを剥離するためのロールである。
【００３２】
次に、樹脂シート製造装置１の動作について説明する。
【００３３】
押出ダイ１０から押し出された溶融状態にある樹脂シート１６は、加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの間の隙間に供給される。図４に示すように、この加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの間の隙間に供給された樹脂シート１６は、圧着ロール１１ａによって加熱ロール１１ｂ側に押圧される。これにより、樹脂シート１６が賦形ベルト１４に圧着する。その結果、賦形ベルト１４の表面１４ａに形成されている複数の凹部１４ｂが溶融状態にあった樹脂シート１６に転写され、図２に示す樹脂シート１７が成形される。成形された樹脂シート１７は、図１に示すように、賦形ベルト１４と共に、冷却ロール１３側に搬送される。冷却ロール１３は、加熱ロール１１ｂよりも低温に制御されているため、賦形ベルト１４と共に冷却ロール１３側に搬送される途中で樹脂シート１７は冷却される。そして、賦形ベルト１４の冷却ロール１３と接する部分において、剥離ロール１５によって、樹脂シート１７は、賦形ベルト１４から剥離され、図示しない巻き取りロールによって巻き取られる。
【００３４】
例えば、図８に示す製造装置１００において、冷却ロール１０３の表面に凹部を形成して図２に示す構造の樹脂シートを製造する場合、マイクロレンズが形成されてから冷却ロール１０３から剥離されるまでの樹脂シートの搬送距離を長くすることが困難である。具体的には、マイクロレンズが形成されてから冷却ロール１０３から剥離されるまでの樹脂シートの搬送距離は、冷却ロール１０３の周長の１／４程度となってしまう。このため、例えば、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の温度を高くしたり、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の半径を小さくしたりすると、冷却ロール１０３に対して樹脂シートが張り付いてしまい、樹脂シートが剥離し難くなるおそれがある。従って、製造装置１００では、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の温度を十分に高くしたり、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の半径を十分に小さくしたりすることが困難である。よって、高い形状精度でマイクロレンズを成形することが困難である。
【００３５】
それに対して、本実施形態では、ロール対１１により成形された樹脂シート１７は、賦形ベルト１４上を冷却ロール１３側に搬送された後に賦形ベルト１４から剥離される。このため、マイクロレンズ１７ｂが形成されてから賦形ベルト１４から剥離されるまでの樹脂シート１７の搬送距離を長くすることができる。また、樹脂シート１７は、加熱ロール１１ｂから離れて、加熱ロール１１ｂよりも温度が低い冷却ロール１３側に搬送される。このため、賦形ベルト１４から剥離されるまでに樹脂シート１７を十分に低い温度にまで冷却することができる。よって、樹脂シート１７を賦形ベルト１４から容易に剥離することができる。従って、加熱ロール１１ｂの温度を高くしたり、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１を小さくしたりすることが可能となる。換言すれば、加熱ロール１１ｂの温度を高くしたり、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１を小さくしたりした場合であっても、樹脂シート１７を賦形ベルト１４から容易に剥離することができる。よって、高い形状精度で樹脂シート１７を製造することが可能となる。
【００３６】
また、樹脂シート１７の賦形ベルト１４への張り付きを抑制できるため、樹脂シート１７の張り付き異常などの製造トラブルの発生を抑制できる。従って、樹脂シート１７の良品率を高めることができる。
【００３７】
さらに、樹脂シート１７を賦形ベルト１４から剥離させる際に樹脂シート１７にかかる応力を小さくすることができる。従って、より均質な樹脂シート１７の製造が可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、冷却機構１８が設けられている。このため、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌを長くせずとも、賦形ベルト１４から剥離される際の樹脂シート１７の温度をより低くすることができる。従って、樹脂シート１７の賦形ベルト１４への張り付きをさらに効果的に抑制でき、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をさらに高くすることができる。また、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌを短くすることができる。従って、賦形ベルト１４のばたつき等を効果的に抑制することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態では、冷却ロール１３と、賦形ベルト１４を設けた場合、樹脂シート１７が剥離されるまでに、賦形ベルト１４が十分に冷却される。このため、加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの対向部に供給される賦形ベルト１４の温度も低くなる傾向にある。場合によっては、溶融状態にある樹脂シート１６の成形に適した温度よりも低い温度の賦形ベルト１４が加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの対向部に供給される。このため、高い形状精度の樹脂シート１７が得られないおそれがある。
【００４０】
しかしながら、本実施形態では、赤外線照射機構としての加熱機構１９が設けられており、かつ、賦形ベルト１４の外側表面１４ｂの上には、赤外線吸収層１４ｃが形成されている。このため、例えば、加熱機構１９が設けられていない場合や、加熱機構１９が設けられているものの赤外線吸収層１４ｃが形成されていない場合と比較して、賦形ベルト１４を効果的に加熱することができる。よって、加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの対向部に供給される賦形ベルト１４の温度の過度の低下を抑制でき、賦形ベルト１４の温度を、溶融状態にある樹脂シート１６の成形に適した温度とすることができる。従って、高い形状精度で樹脂シート１７を製造することができる。
【００４１】
本実施形態では、本発明を実施した樹脂シート製造装置の好ましい一例について、マイクロレンズアレイシートを製造するための樹脂シート製造装置１を例に挙げて説明した。但し、本発明において、樹脂シート製造装置は、マイクロレンズアレイシートを製造するための装置に限定されない。本発明に係る製造装置は、例えば、複数の線条凸部が形成されたレンチキュラーレンズアレイシート、プリズムシートや、微細な複数の凹凸が形成されたエンボスシートなどの各種光学シート、若しくは光学シート以外のシートを製造するための装置であってもよい。
【００４２】
以下、上記実施形態の変形例及び他の実施形態について説明する。以下の変形例の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符合で参照し、説明を省略する。
【００４３】
（第１の変形例）
上記実施形態では、冷却ロール１３の半径ｒ２が、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１と実質的に等しい例について説明した。但し、冷却ロール１３の半径ｒ２と加熱ロール１１ｂの半径ｒ１との大小関係は特に限定されない。例えば、冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１よりも小さくしてもよい。また、図５に示すように、冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１以上としてもよい。冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１以上とすることによって、マイクロレンズ１７ｂが形成されてから賦形ベルト１４から剥離されるまでの樹脂シート１７の搬送距離をより長くすることができる。従って、樹脂シート１７の賦形ベルト１４への張り付きをより効果的に抑制でき、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をより高くすることができる。
【００４４】
樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をより高くする観点から、冷却ロール１３の半径ｒ２は、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１より大きいことが好ましい。具体的には、冷却ロール１３の半径ｒ２は、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の１．１倍以上１０倍以下であることが好ましい。冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の１．１倍以上とすることにより、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をさらに高くすることができる。冷却ロール１３の半径ｒ２が加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の１０倍を超えると、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性は高いものの、広大なスペースが必要となり、且つ高価な設備となる傾向にある。
【００４５】
尚、上記実施形態及び第１及び第２の変形例では、一方の表面にのみ凹凸が形成された樹脂シートの製造装置を例に挙げて本発明に係る樹脂シートの製造装置について説明した。但し、本発明に係る樹脂シートの製造装置は、両方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを製造するための装置であってもよい。
【００４６】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【００４７】
図１に示すように、上記実施形態では、溶融状態にある樹脂シート１６の搬送方向と平行な方向に加熱ロール１１ｂ及び冷却ロール１３が配列されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。
【００４８】
本実施形態では、図６に示すように、加熱ロール１１ｂの中心軸の延びる方向から視た際に、冷却ロール１３は、加熱ロール１１ｂよりも一方側ｘ１に位置している。ここで、一方側ｘ１とは、押出ダイ１０から押し出された溶融状態にある樹脂シート１６に対して加熱ロール１１ｂ側であり、溶融状態にある樹脂シート１６に対して圧着ロール１１ａ側が他方側ｘ２である。すなわち、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との配列方向Ｄ１は、溶融状態にある樹脂シート１６の搬送方向Ｄ３（溶融された樹脂の押出方向）に対して傾斜する方向に延びている。具体的には、本実施形態では、配列方向Ｄ１と搬送方向Ｄ３とのなす角度は、略垂直となっている。なお、配列方向Ｄ１とは、加熱ロール１１ｂの中心軸の延びる方向から視た際に、加熱ロール１１ｂの中心軸と、冷却ロール１３の中心軸とを通る直線の延びる方向である。
【００４９】
そして、本実施形態では、圧着ロール１１ａに加えて、第２の圧着ロール２０及び圧着ベルト２１が設けられている。圧着ベルト２１は、圧着ロール１１ａと第２の圧着ロール２０とに巻き掛けられている。かつ、圧着ロール１１ａの中心軸の延びる方向から視た際に、第２の圧着ロール２０は、圧着ロール１１ａよりも一方側ｘ１であって、加熱ロール１１ｂの押出ダイ１０とは反対側に位置している。つまり、第２の圧着ロール２０は、圧着ロール１１ａの中心軸の延びる方向から視た際に、第２の圧着ロール２０の中心が圧着ロール１１ａの中心よりも加熱ロール１１ｂ側に位置するように配置されている。換言すれば、第２の圧着ロール２０は、圧着ロール１１ａと第２の圧着ロール２０の配列方向Ｄ２が搬送方向Ｄ３に対して加熱ロール１１ｂ側に傾斜するように配置されている。
【００５０】
このため、圧着ロール１１ａ及び第２の圧着ロール２０に巻き掛けられた圧着ベルト２１は、ロール対１１の対向部から、加熱ロール１１ｂの回転方向に向かって樹脂シート１７に沿っている。すなわち、圧着ベルト２１と樹脂シート１７との接触部分の加熱ロール１１ｂの回転方向に沿った長さが長くされている。よって、樹脂シート１７は、圧着ベルト２１によって、長い距離及び長い期間にわたって押圧される。その結果、樹脂シート１７の成形精度をより高くすることができる。
【００５１】
また、圧着ベルト２１と樹脂シート１７とが隔離される位置が、溶融状態にある樹脂シート１６と圧着ベルト２１とが初めて接触する位置から離れるため、圧着ベルト２１と樹脂シート１７との離型性を高めることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、冷却ロール１３の半径ｒ２が、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１よりも大きくされている。従って、溶融にある樹脂シート１６に対して加わる圧力をより高めることができる。このため、高い形状精度の樹脂シート１７を製造することができる。かつ、賦形ベルト１４と樹脂シート１７とが離れる位置と、賦形ベルト１４と溶融にある樹脂シート１６とが初めて接触する位置との間の距離を長くできる。このため、樹脂シート１７の離型性をより高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの離型性をより高める観点から、冷却ロール１３から樹脂シート１７が離型される部分に、エアナイフ２２が設置されている。
【００５４】
圧着ロール１１ａは、加熱ロール、すなわち、加熱されたロールであることが好ましい。ここで、「加熱されたロール」とは、内部にヒーター等の加熱手段を有し、樹脂シート１７の成形時において、その加熱手段によって加熱されるロールを意味する。
【００５５】
但し、加熱ロール１１ｂの温度よりも圧着ロール１１ａの温度の方が高い場合には、圧着ベルト２１から樹脂シート１７が離型しにくくなる傾向にある。このため、加熱ロール１１ｂの温度が圧着ロール１１ａの温度よりも高いことが好ましい。
【００５６】
従って、圧着ロール１１ａの温度は、加熱ロール１１ｂの温度以下であって、加熱ロール１１ｂの温度よりも２０℃低い温度以上であることが好ましい。
【００５７】
なお、本実施形態において、冷却ロール１３は、定位置に固定されていてもよいし、冷却ロール１３は変位可能であってもよい。例えば、冷却ロール１３の変位機構をさらに設け、冷却ロール１３の加熱ロール１１ｂに対する位置を調節可能にしてもよい。この構成によれば、配列方向Ｄ１と搬送方向Ｄ３とのなす角度を適宜調節することができる。また、冷却ロール１３の剥離ロール１５に対する位置を調節することもできる。冷却ロール１３の剥離ロール１５に対する位置を調節することにより、冷却ロール１３のどの部分で樹脂シート１７が剥離されるかを調節することができる。すなわち、樹脂シート１７が冷却ロール１３の外周面に沿っている部分の中心角θ１を適宜調節することができる。なお、中心角θ１は、樹脂シート１７の材質や温度などによって適宜設定できるが、一般的には、９０°以上であることが好ましく、１２０°以上であることがより好ましい。
【００５８】
また、剥離ロール１５も変位可能であってもよい。例えば、剥離ロール１５の変位機構を別途に設けてもよい。
【００５９】
さらに、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の距離が可変となるように、加熱ロール１１ｂ及び冷却ロール１３のうちの少なくとも一方が変位可能であることが好ましい。これによれば、賦形ベルト１４の張力を調整することができる。
【００６０】
また、ベルト１４，２０の張力を一定に保つテンショナを設けてもよい。さらに、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３とのうちの少なくとも一方に、他方のロールから離れる方向に略一定の力で付勢する付勢機構を設けてもよい。
【００６１】
同様に、圧着ロール１１ａと第２の圧着ロール２０の相対的位置関係も可変であることが好ましい。これによれば、圧着ベルト２１の張力を調整することができる。
【００６２】
圧着ベルト２１の外側の表面２１ａは、成形しようとする樹脂シート１７の裏面１４ｃ（図３を参照）の形状により適宜設定することができる。圧着ベルト２１の外側の表面２１ａは、鏡面であってもよいし、複数の微細な凹凸が形成されている凹凸面であってもよい。
【００６３】
また、圧着ベルト２１及び賦形ベルト１４は、シームレスであること、つまり、つなぎ目を有さないベルトであることが好ましい。
【００６４】
（その他の変形例）
上記圧着ロール１１ａ及び加熱ロール１１ｂのうちの少なくとも一方は、軸方向における端部の直径よりも軸方向における中央部の直径の方が大きい所謂樽型のクラウンロールにより構成されていてもよい。圧着ロール１１ａ及び加熱ロール１１ｂのうちの少なくとも一方をクラウンロールにより構成することにより、圧着ロール１１ａと加熱ロール１１ｂとが圧着されたときにおける、圧着ロール１１ａ、加熱ロール１１ｂの中央部の径方向における凹みを抑制することができる。従って、軸方向における中央部においても高い形状精度で樹脂シート１７を成形することができる。
【００６５】
圧着ロール１１ａ及び加熱ロール１１ｂのうちの少なくとも一方が金属製のロールである場合は、金属製のロールをクラウンロールにすることがより好ましい。もっとも、金属製以外のロール、例えばゴム製のロールもクラウンロールとしてもよい。
【００６６】
圧着ロール１１ａの外周面における弾性率と、加熱ロール１１ｂの外周面における弾性率との関係は特に限定されないが、より高い形状精度の樹脂シート１７を成形する観点からは、賦形ベルト１４が巻き掛けられている加熱ロール１１ｂの外周面における弾性率の方が、圧着ロール１１ａの外周面における弾性率よりも高いことが好ましい。すなわち、加熱ロール１１ｂは、鉄、アルミニウム、銅等の金属などの弾性率の高い材料により形成されていることが好ましい。
【００６７】
上記実施形態では、加熱ロール１１ｂ、冷却ロール１３、圧着ロール１１ａ及び第２の圧着ロール２０の外周面が鏡面である例について説明した。但し、本発明において、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面は、鏡面に限定されない。例えば、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面は、凹凸面であってもよい。また、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面には、周方向に沿って形成された１または複数の溝が形成されていてもよい。このようにすることによって、賦形ベルト１４や圧着ベルト２１の蛇行を抑制することができる。その結果、形状精度の高い樹脂シート１７の形成が可能となる。なお、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面に周方向に沿って形成された１または複数の溝が形成されている場合は、ベルト１４，２０の内側の表面に、その溝の形状に対応した凸部を設け、その凸部と溝とを嵌合させておくことが好ましい。
【００６８】
また、賦形ベルト１４や圧着ベルト２１の蛇行を抑制する観点から、ベルト１４，２０の内側の表面及びロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面に滑り止め加工を施してもよいし、蛇行防止機構を別途設けてもよい。蛇行防止機構は、例えば、光センサや磁気センサなどのベルト１４，２０の位置を検出する検出部と、ベルト１４，２０の位置を補正する位置補正部とにより構成することができる。滑り止め加工の具体例としては、上述のように、表面に凹凸や溝を形成する方法、耐熱ウレタン塗装などの摩擦抵抗の大きな層を形成する方法などが挙げられる。
【００６９】
賦形ベルト１４及びベルト２０の厚みは特に限定されない。賦形ベルト１４及びベルト２０の厚みは、例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度に設定することができる。
【００７０】
賦形ベルト１４及びベルト２０は、例えば、金属製であってもよいし、プラスチック製であってもよい。賦形ベルト１４をプラスチック製とすることにより、賦形ベルト１４の表面の凹凸の形状精度を高めることが容易となる。その結果、高い形状精度の樹脂シート１７の形成が容易となる。
【００７１】
樹脂シート製造装置の一部または全体を覆うハウジングを設けてもよい。これによれば、樹脂シート１７の成形を行っている部分の温度を均一にすることができる。また、樹脂シート１７の急冷を抑制することができる。従って、樹脂シート１７の残存応力を低減することができる。樹脂シート１７の残存応力を効果的に低減する観点からは、ロール対１１が設けられている部分から樹脂シート１７が冷却ロール１３から剥離される部分までを保温可能なハウジングを設けることがより好ましい。
【００７２】
剥離ロール１５の大きさは、特に限定されないが、通常、剥離ロール１５の半径は、冷却ロール１３の半径ｒ２以下に設定される。
【００７３】
図７に示すように、賦形ベルト１４の搬送方向において、冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に、賦形ベルト１４を加熱ロール１１ｂ側に押圧するアイドルローラ２３を設けてもよい。アイドルローラ２３を設けることにより、賦形ベルト１４の加熱ロール１１ｂと接触している部分の長さを長くすることができる。従って、溶融にある樹脂シート１６の成形部に供給される賦形ベルト１４の温度をより高くすることができる。換言すれば、搬送されているうちに過度に冷却された賦形ベルト１４が溶融にある樹脂シート１６の成形部に供給されることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…樹脂シート製造装置
１０…押出ダイ
１１…ロール対
１１ａ…圧着ロール
１１ｂ…加熱ロール
１３…冷却ロール
１４…賦形ベルト
１４ａ…賦形ベルトの表面
１４ｂ…凹部
１４ｃ…赤外線吸収層
１５…剥離ロール
１６…溶融状態にある樹脂シート
１７…樹脂シート
１７ａ…樹脂シートの表面
１７ｂ…マイクロレンズ
１８…冷却機構
１９…加熱機構（赤外線照射機構）
２０…第２の圧着ロール
２１…圧着ベルト
２２…エアナイフ
２３…アイドルローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂シートの製造装置に関し、詳細には、溶融されたシート状の樹脂を一対のロールを用いてプレス成形することにより一方の表面に凹凸が形成されている樹脂シートを製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置などに用いられるマイクロレンズアレイシートやエンボスシートなどの樹脂シートが種々知られている。樹脂シートの製造方法としては、溶融されたシート状の樹脂を一対のロール対を用いてプレス成形する方法が広く用いられている。例えば、下記の特許文献１には、一対のロール対を用いて溶融されたシート状の樹脂をプレス成形するための装置が記載されている。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された樹脂シートの製造装置の模式図である。図８に示すように、製造装置１００は、溶融された樹脂シート１０１を押出する押出ダイ１０２を備えている。押出ダイ１０２から押出された樹脂シート１０１は、冷却ロール１０３とゴムロール１０４との間に供給される。また、冷却ロール１０３とゴムロール１０４との間には、支持体層１０５も供給される。樹脂シート１０１は、冷却ロール１０３とゴムロール１０４とによって支持体層１０５と共に押圧されることにより樹脂シート１０６に成形される。樹脂シート１０６は、支持体層１０５と共に、第２の冷却ロール１０７を経由して第３の冷却ロール１０８にまで搬送される。樹脂シート１０６は、第３の冷却ロール１０８において支持体層１０５から剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０６５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、上記の製造装置１００を用いて両表面が平滑な偏光板などの光学シートを製造することが開示されているが、製造装置１００は、例えば、一方の表面に凹凸が形成された凹凸賦形樹脂シートの製造にも適用し得るものである。
【０００６】
例えば、冷却ロール１０３の表面、または支持体層１０５の樹脂シート１０１側の表面に、凹凸賦形樹脂シートの表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸を形成しておくことにより、製造装置１００を用いて凹凸賦形樹脂シートを製造することができる。
【０００７】
例えば、冷却ロール１０３の表面に凹凸を形成する場合、樹脂シート１０１への凹凸の転写性を高めるためには、冷却ロール１０３の温度を高くすると共に、冷却ロール１０３の半径を小さくすることが好ましい。
【０００８】
しかしながら、冷却ロール１０３の温度を高くしたり、冷却ロール１０３の半径を小さくしたりすると、樹脂シート１０１が冷却ロール１０３に張り付いてしまい、樹脂シート１０１が冷却ロール１０３から剥離しにくくなる。従って、冷却ロール１０３の温度を高くしたり、冷却ロール１０３の半径を小さくしたりすることにより、樹脂シート１０１への凹凸の転写性を十分に高めることが困難であるという問題がある。すなわち、一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造することが困難であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造し得る製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る樹脂シートの製造装置は、一方の面に凹凸が形成されている樹脂シートを製造するための装置である。本発明に係る樹脂シートの製造装置は、押出ダイと、加熱ロールと、冷却ロールと、賦形ベルトと、圧着ロールと、剥離ロールと、赤外線照射機構とを備えている。押出ダイは、溶融された樹脂をシート状に押し出す。冷却ロールは、加熱ロールよりも温度が低い。賦形ベルトは、加熱ロールと、冷却ロールとに巻き掛けられている。賦形ベルトの外側の表面には、樹脂シートの表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸が形成されている。圧着ロールは、加熱ロールと共に、押出ダイから押し出された樹脂シートが供給される隙間を形成している。圧着ロールは、樹脂シートを加熱ロール側に押圧して賦形ベルトに圧着させることによって賦形ベルトの表面に形成されている凹凸を樹脂シートに転写する。剥離ロールは、賦形ベルトの冷却ロールと接する部分において凹凸が転写された樹脂シートを賦形ベルトから剥離する。赤外線照射機構は、賦形ベルトの搬送方向において、賦形ベルトの冷却ロールと加熱ロールとの間に位置する部分に赤外線を照射する。賦形ベルトの外側の表面の上には、赤外線吸収層が形成されている。赤外線吸収層は、赤外線照射機構からの赤外線を吸収する。
【００１１】
本発明のある特定の局面では、赤外線吸収層は、黒色めっき層である。
【００１２】
本発明の他の特定の局面では、黒色めっき層は、黒色クロムメッキ、黒色ニッケルメッキ及び黒色系合金メッキからなる群から選ばれた１または複数からなる。
【００１３】
本発明の別の特定の局面では、樹脂シートは、一方の表面に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイシートである。
【００１４】
本発明のさらに他の特定の局面では、樹脂シートは、一方の表面に微細な複数の凹凸が形成されたエンボスシートである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、加熱ロールの下流側に設けられた冷却ロールと、冷却ロールと加熱ロールとの間に巻き掛けられた賦形ベルトとが設けられており、賦形ベルトの冷却ロールと接する部分において樹脂シートが剥離されるため、賦形ベルトから樹脂シートが剥離されるまでに樹脂シートを十分に冷却することができる。よって、加熱ロールの温度を高くしたり、加熱ロールの半径を小さくしたりした場合であっても、樹脂シートが賦形ベルトから剥離しやすい。従って、加熱ロールの温度を高くすると共に、加熱ロールの半径を小さくすることができる。さらに、赤外線照射機構が設けられており、かつ賦形ベルトの外側の表面に赤外線吸収層が形成されているため、賦形ベルトの、押出ダイから押し出された樹脂シートと接する部分の温度が効果的に高められる。従って、一方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを高い形状精度で製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【図２】樹脂シート製造装置により製造される樹脂シートの一部を表す長手方向に沿った断面図である。
【図３】賦形ベルトの一部を表す長手方向に沿った断面図である。
【図４】樹脂シート製造装置のロール対部分を拡大した模式的断面図である。
【図５】第１の変形例に係る樹脂シートの製造装置の略図的模式図である。
【図６】第２の実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【図７】変形例に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【図８】特許文献１に記載された樹脂シートの製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明するが、以下の実施形態は単なる一例であって、本発明は、下記の実施形態に限定されない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。図１に示す樹脂シート製造装置１は、図２に示す樹脂シート１７を製造するための装置である。図２に示すように、樹脂シート１７の一方の表面１７ａには、凹凸が形成されている。具体的には、本実施形態では、樹脂シート１７は、マイクロレンズアレイシートであり、樹脂シート１７の表面１７ａには、複数のマイクロレンズ１７ｂがマトリクス状に配列されたマイクロレンズアレイが形成されている。
【００１９】
樹脂シート１７の材質は、熱可塑性樹脂である限り特に限定されない。樹脂シート１７は、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーなどからなるシートであってもよい。
【００２０】
尚、マイクロレンズ１７ｂの断面形状は、特に限定されないが、半円形状であることが好ましい。
【００２１】
図１に示すように、樹脂シート製造装置１は、押出ダイ１０を備えている。押出ダイ１０は、溶融された樹脂をシート状に押し出す。押出ダイ１０から押し出された樹脂シート１６は、ロール対１１に供給される。
【００２２】
ロール対１１は、圧着ロール１１ａと、加熱ロール１１ｂとにより構成されている。圧着ロール１１ａと加熱ロール１１ｂとの間には、押出ダイ１０から押し出された溶融状態にある樹脂シート１６が供給される隙間が形成されている。尚、圧着ロール１１ａと加熱ロール１１ｂは、金属ロールやゴムロールなどにより構成することができる。典型的には、圧着ロール１１ａがゴムロールにより構成され、加熱ロール１１ｂが金属ロールにより構成される。
【００２３】
加熱ロール１１ｂの下流側には、冷却ロール１３が配置されている。冷却ロール１３は、加熱ロール１１ｂよりも低い温度に制御されている。本実施形態では、冷却ロール１３の半径ｒ２は、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１と実質的に等しく設定されている。
【００２４】
加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌは、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３とが相互に接触しない範囲内において特に限定されない。加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌは、加熱ロール１１ｂの温度や樹脂シート１７の材質などに応じて適宜設定される。一般的には、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌは、例えば、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の２．１倍〜６倍程度であることが好ましい。
【００２５】
冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとには、賦形ベルト１４が巻き掛けられている。賦形ベルト１４の材質は特に限定されない。賦形ベルト１４は、例えば金属製であってもよい。
【００２６】
図３は、賦形ベルト１４の一部分の長手方向に沿った断面図である。図３に示すように、賦形ベルト１４の外側の表面１４ａには、製造される樹脂シート１７の表面１７ａに形成されるマイクロレンズ１７ｂに対応する形状の凹部１４ｂが、マイクロレンズ１７ｂの配列に対応して複数形成されている。具体的には、賦形ベルト１４の外側の表面１４ａには、マイクロレンズ１７ｂに対応する形状の半休形状の凹部１４ｂが、マイクロレンズ１７ｂの配列に対応して複数形成されている。
【００２７】
一方、加熱ロール１１ｂや冷却ロール１３と接触する賦形ベルト１４の内側の表面は、鏡面に形成されている。
【００２８】
賦形ベルト１４の外側表面１４ｂの上には、赤外線吸収層１４ｃが形成されている。この赤外線吸収層１４ｃは、赤外線を吸収して発熱する層である限りにおいて、特に限定されない。赤外線吸収層１４ｃは、例えば、黒色めっき層により構成することができる。黒色めっき層は、例えば、黒色クロムメッキ、黒色ニッケルメッキ及び黒色系合金メッキからなる群から選ばれた１または複数からなるものであってもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、賦形ベルト１４の搬送方向ｄにおいて、賦形ベルト１４の加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間に位置する部分を冷却する冷却機構１８が設けられている。冷却機構１８の構成は特に限定されない。冷却機構１８は、例えば、スリーブベルトや冷風吹きつけ機構などにより構成することができる。
【００３０】
さらに本実施形態では、賦形ベルト１４の搬送方向ｄにおいて、賦形ベルト１４の冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に位置する部分を加熱する加熱機構１９が設けられている。この加熱機構１９は、赤外線照射機構により構成されており、賦形ベルト１４の冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に位置する部分に赤外線を照射する。より具体的には、加熱機構１９は、賦形ベルト１４の上に形成されている赤外線吸収層１４ｃの冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に位置する部分に赤外線を照射する。この赤外線照射機構１９からの赤外線を赤外線吸収層１４ｃが吸収することにより赤外線吸収層１４ｃが発熱する。その結果、賦形ベルト１４が加熱される。
【００３１】
また、本実施形態では、冷却ロール１３の近傍には、剥離ロール１５が配置されている。この剥離ロール１５は、賦形ベルト１４から樹脂シートを剥離するためのロールである。
【００３２】
次に、樹脂シート製造装置１の動作について説明する。
【００３３】
押出ダイ１０から押し出された溶融状態にある樹脂シート１６は、加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの間の隙間に供給される。図４に示すように、この加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの間の隙間に供給された樹脂シート１６は、圧着ロール１１ａによって加熱ロール１１ｂ側に押圧される。これにより、樹脂シート１６が賦形ベルト１４に圧着する。その結果、賦形ベルト１４の表面１４ａに形成されている複数の凹部１４ｂが溶融状態にあった樹脂シート１６に転写され、図２に示す樹脂シート１７が成形される。成形された樹脂シート１７は、図１に示すように、賦形ベルト１４と共に、冷却ロール１３側に搬送される。冷却ロール１３は、加熱ロール１１ｂよりも低温に制御されているため、賦形ベルト１４と共に冷却ロール１３側に搬送される途中で樹脂シート１７は冷却される。そして、賦形ベルト１４の冷却ロール１３と接する部分において、剥離ロール１５によって、樹脂シート１７は、賦形ベルト１４から剥離され、図示しない巻き取りロールによって巻き取られる。
【００３４】
例えば、図８に示す製造装置１００において、冷却ロール１０３の表面に凹部を形成して図２に示す構造の樹脂シートを製造する場合、マイクロレンズが形成されてから冷却ロール１０３から剥離されるまでの樹脂シートの搬送距離を長くすることが困難である。具体的には、マイクロレンズが形成されてから冷却ロール１０３から剥離されるまでの樹脂シートの搬送距離は、冷却ロール１０３の周長の１／４程度となってしまう。このため、例えば、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の温度を高くしたり、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の半径を小さくしたりすると、冷却ロール１０３に対して樹脂シートが張り付いてしまい、樹脂シートが剥離し難くなるおそれがある。従って、製造装置１００では、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の温度を十分に高くしたり、冷却ロール１０３やゴムロール１０４の半径を十分に小さくしたりすることが困難である。よって、高い形状精度でマイクロレンズを成形することが困難である。
【００３５】
それに対して、本実施形態では、ロール対１１により成形された樹脂シート１７は、賦形ベルト１４上を冷却ロール１３側に搬送された後に賦形ベルト１４から剥離される。このため、マイクロレンズ１７ｂが形成されてから賦形ベルト１４から剥離されるまでの樹脂シート１７の搬送距離を長くすることができる。また、樹脂シート１７は、加熱ロール１１ｂから離れて、加熱ロール１１ｂよりも温度が低い冷却ロール１３側に搬送される。このため、賦形ベルト１４から剥離されるまでに樹脂シート１７を十分に低い温度にまで冷却することができる。よって、樹脂シート１７を賦形ベルト１４から容易に剥離することができる。従って、加熱ロール１１ｂの温度を高くしたり、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１を小さくしたりすることが可能となる。換言すれば、加熱ロール１１ｂの温度を高くしたり、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１を小さくしたりした場合であっても、樹脂シート１７を賦形ベルト１４から容易に剥離することができる。よって、高い形状精度で樹脂シート１７を製造することが可能となる。
【００３６】
また、樹脂シート１７の賦形ベルト１４への張り付きを抑制できるため、樹脂シート１７の張り付き異常などの製造トラブルの発生を抑制できる。従って、樹脂シート１７の良品率を高めることができる。
【００３７】
さらに、樹脂シート１７を賦形ベルト１４から剥離させる際に樹脂シート１７にかかる応力を小さくすることができる。従って、より均質な樹脂シート１７の製造が可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、冷却機構１８が設けられている。このため、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌを長くせずとも、賦形ベルト１４から剥離される際の樹脂シート１７の温度をより低くすることができる。従って、樹脂シート１７の賦形ベルト１４への張り付きをさらに効果的に抑制でき、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をさらに高くすることができる。また、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の中心間距離Ｌを短くすることができる。従って、賦形ベルト１４のばたつき等を効果的に抑制することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態では、冷却ロール１３と、賦形ベルト１４を設けた場合、樹脂シート１７が剥離されるまでに、賦形ベルト１４が十分に冷却される。このため、加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの対向部に供給される賦形ベルト１４の温度も低くなる傾向にある。場合によっては、溶融状態にある樹脂シート１６の成形に適した温度よりも低い温度の賦形ベルト１４が加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの対向部に供給される。このため、高い形状精度の樹脂シート１７が得られないおそれがある。
【００４０】
しかしながら、本実施形態では、赤外線照射機構としての加熱機構１９が設けられており、かつ、賦形ベルト１４の外側表面１４ｂの上には、赤外線吸収層１４ｃが形成されている。このため、例えば、加熱機構１９が設けられていない場合や、加熱機構１９が設けられているものの赤外線吸収層１４ｃが形成されていない場合と比較して、賦形ベルト１４を効果的に加熱することができる。よって、加熱ロール１１ｂと圧着ロール１１ａとの対向部に供給される賦形ベルト１４の温度の過度の低下を抑制でき、賦形ベルト１４の温度を、溶融状態にある樹脂シート１６の成形に適した温度とすることができる。従って、高い形状精度で樹脂シート１７を製造することができる。
【００４１】
本実施形態では、本発明を実施した樹脂シート製造装置の好ましい一例について、マイクロレンズアレイシートを製造するための樹脂シート製造装置１を例に挙げて説明した。但し、本発明において、樹脂シート製造装置は、マイクロレンズアレイシートを製造するための装置に限定されない。本発明に係る製造装置は、例えば、複数の線条凸部が形成されたレンチキュラーレンズアレイシート、プリズムシートや、微細な複数の凹凸が形成されたエンボスシートなどの各種光学シート、若しくは光学シート以外のシートを製造するための装置であってもよい。
【００４２】
以下、上記実施形態の変形例及び他の実施形態について説明する。以下の変形例の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符合で参照し、説明を省略する。
【００４３】
（第１の変形例）
上記実施形態では、冷却ロール１３の半径ｒ２が、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１と実質的に等しい例について説明した。但し、冷却ロール１３の半径ｒ２と加熱ロール１１ｂの半径ｒ１との大小関係は特に限定されない。例えば、冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１よりも小さくしてもよい。また、図５に示すように、冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１以上としてもよい。冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１以上とすることによって、マイクロレンズ１７ｂが形成されてから賦形ベルト１４から剥離されるまでの樹脂シート１７の搬送距離をより長くすることができる。従って、樹脂シート１７の賦形ベルト１４への張り付きをより効果的に抑制でき、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をより高くすることができる。
【００４４】
樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をより高くする観点から、冷却ロール１３の半径ｒ２は、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１より大きいことが好ましい。具体的には、冷却ロール１３の半径ｒ２は、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の１．１倍以上１０倍以下であることが好ましい。冷却ロール１３の半径ｒ２を加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の１．１倍以上とすることにより、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性をさらに高くすることができる。冷却ロール１３の半径ｒ２が加熱ロール１１ｂの半径ｒ１の１０倍を超えると、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの剥離性は高いものの、広大なスペースが必要となり、且つ高価な設備となる傾向にある。
【００４５】
尚、上記実施形態及び第１及び第２の変形例では、一方の表面にのみ凹凸が形成された樹脂シートの製造装置を例に挙げて本発明に係る樹脂シートの製造装置について説明した。但し、本発明に係る樹脂シートの製造装置は、両方の表面に凹凸が形成された樹脂シートを製造するための装置であってもよい。
【００４６】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る樹脂シート製造装置の略図的模式図である。
【００４７】
図１に示すように、上記実施形態では、溶融状態にある樹脂シート１６の搬送方向と平行な方向に加熱ロール１１ｂ及び冷却ロール１３が配列されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。
【００４８】
本実施形態では、図６に示すように、加熱ロール１１ｂの中心軸の延びる方向から視た際に、冷却ロール１３は、加熱ロール１１ｂよりも一方側ｘ１に位置している。ここで、一方側ｘ１とは、押出ダイ１０から押し出された溶融状態にある樹脂シート１６に対して加熱ロール１１ｂ側であり、溶融状態にある樹脂シート１６に対して圧着ロール１１ａ側が他方側ｘ２である。すなわち、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との配列方向Ｄ１は、溶融状態にある樹脂シート１６の搬送方向Ｄ３（溶融された樹脂の押出方向）に対して傾斜する方向に延びている。具体的には、本実施形態では、配列方向Ｄ１と搬送方向Ｄ３とのなす角度は、略垂直となっている。なお、配列方向Ｄ１とは、加熱ロール１１ｂの中心軸の延びる方向から視た際に、加熱ロール１１ｂの中心軸と、冷却ロール１３の中心軸とを通る直線の延びる方向である。
【００４９】
そして、本実施形態では、圧着ロール１１ａに加えて、第２の圧着ロール２０及び圧着ベルト２１が設けられている。圧着ベルト２１は、圧着ロール１１ａと第２の圧着ロール２０とに巻き掛けられている。かつ、圧着ロール１１ａの中心軸の延びる方向から視た際に、第２の圧着ロール２０は、圧着ロール１１ａよりも一方側ｘ１であって、加熱ロール１１ｂの押出ダイ１０とは反対側に位置している。つまり、第２の圧着ロール２０は、圧着ロール１１ａの中心軸の延びる方向から視た際に、第２の圧着ロール２０の中心が圧着ロール１１ａの中心よりも加熱ロール１１ｂ側に位置するように配置されている。換言すれば、第２の圧着ロール２０は、圧着ロール１１ａと第２の圧着ロール２０の配列方向Ｄ２が搬送方向Ｄ３に対して加熱ロール１１ｂ側に傾斜するように配置されている。
【００５０】
このため、圧着ロール１１ａ及び第２の圧着ロール２０に巻き掛けられた圧着ベルト２１は、ロール対１１の対向部から、加熱ロール１１ｂの回転方向に向かって樹脂シート１７に沿っている。すなわち、圧着ベルト２１と樹脂シート１７との接触部分の加熱ロール１１ｂの回転方向に沿った長さが長くされている。よって、樹脂シート１７は、圧着ベルト２１によって、長い距離及び長い期間にわたって押圧される。その結果、樹脂シート１７の成形精度をより高くすることができる。
【００５１】
また、圧着ベルト２１と樹脂シート１７とが隔離される位置が、溶融状態にある樹脂シート１６と圧着ベルト２１とが初めて接触する位置から離れるため、圧着ベルト２１と樹脂シート１７との離型性を高めることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、冷却ロール１３の半径ｒ２が、加熱ロール１１ｂの半径ｒ１よりも大きくされている。従って、溶融にある樹脂シート１６に対して加わる圧力をより高めることができる。このため、高い形状精度の樹脂シート１７を製造することができる。かつ、賦形ベルト１４と樹脂シート１７とが離れる位置と、賦形ベルト１４と溶融にある樹脂シート１６とが初めて接触する位置との間の距離を長くできる。このため、樹脂シート１７の離型性をより高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、樹脂シート１７の賦形ベルト１４からの離型性をより高める観点から、冷却ロール１３から樹脂シート１７が離型される部分に、エアナイフ２２が設置されている。
【００５４】
圧着ロール１１ａは、加熱ロール、すなわち、加熱されたロールであることが好ましい。ここで、「加熱されたロール」とは、内部にヒーター等の加熱手段を有し、樹脂シート１７の成形時において、その加熱手段によって加熱されるロールを意味する。
【００５５】
但し、加熱ロール１１ｂの温度よりも圧着ロール１１ａの温度の方が高い場合には、圧着ベルト２１から樹脂シート１７が離型しにくくなる傾向にある。このため、加熱ロール１１ｂの温度が圧着ロール１１ａの温度よりも高いことが好ましい。
【００５６】
従って、圧着ロール１１ａの温度は、加熱ロール１１ｂの温度以下であって、加熱ロール１１ｂの温度よりも２０℃低い温度以上であることが好ましい。
【００５７】
なお、本実施形態において、冷却ロール１３は、定位置に固定されていてもよいし、冷却ロール１３は変位可能であってもよい。例えば、冷却ロール１３の変位機構をさらに設け、冷却ロール１３の加熱ロール１１ｂに対する位置を調節可能にしてもよい。この構成によれば、配列方向Ｄ１と搬送方向Ｄ３とのなす角度を適宜調節することができる。また、冷却ロール１３の剥離ロール１５に対する位置を調節することもできる。冷却ロール１３の剥離ロール１５に対する位置を調節することにより、冷却ロール１３のどの部分で樹脂シート１７が剥離されるかを調節することができる。すなわち、樹脂シート１７が冷却ロール１３の外周面に沿っている部分の中心角θ１を適宜調節することができる。なお、中心角θ１は、樹脂シート１７の材質や温度などによって適宜設定できるが、一般的には、９０°以上であることが好ましく、１２０°以上であることがより好ましい。
【００５８】
また、剥離ロール１５も変位可能であってもよい。例えば、剥離ロール１５の変位機構を別途に設けてもよい。
【００５９】
さらに、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３との間の距離が可変となるように、加熱ロール１１ｂ及び冷却ロール１３のうちの少なくとも一方が変位可能であることが好ましい。これによれば、賦形ベルト１４の張力を調整することができる。
【００６０】
また、ベルト１４，２０の張力を一定に保つテンショナを設けてもよい。さらに、加熱ロール１１ｂと冷却ロール１３とのうちの少なくとも一方に、他方のロールから離れる方向に略一定の力で付勢する付勢機構を設けてもよい。
【００６１】
同様に、圧着ロール１１ａと第２の圧着ロール２０の相対的位置関係も可変であることが好ましい。これによれば、圧着ベルト２１の張力を調整することができる。
【００６２】
圧着ベルト２１の外側の表面２１ａは、成形しようとする樹脂シート１７の裏面１４ｃ（図３を参照）の形状により適宜設定することができる。圧着ベルト２１の外側の表面２１ａは、鏡面であってもよいし、複数の微細な凹凸が形成されている凹凸面であってもよい。
【００６３】
また、圧着ベルト２１及び賦形ベルト１４は、シームレスであること、つまり、つなぎ目を有さないベルトであることが好ましい。
【００６４】
（その他の変形例）
上記圧着ロール１１ａ及び加熱ロール１１ｂのうちの少なくとも一方は、軸方向における端部の直径よりも軸方向における中央部の直径の方が大きい所謂樽型のクラウンロールにより構成されていてもよい。圧着ロール１１ａ及び加熱ロール１１ｂのうちの少なくとも一方をクラウンロールにより構成することにより、圧着ロール１１ａと加熱ロール１１ｂとが圧着されたときにおける、圧着ロール１１ａ、加熱ロール１１ｂの中央部の径方向における凹みを抑制することができる。従って、軸方向における中央部においても高い形状精度で樹脂シート１７を成形することができる。
【００６５】
圧着ロール１１ａ及び加熱ロール１１ｂのうちの少なくとも一方が金属製のロールである場合は、金属製のロールをクラウンロールにすることがより好ましい。もっとも、金属製以外のロール、例えばゴム製のロールもクラウンロールとしてもよい。
【００６６】
圧着ロール１１ａの外周面における弾性率と、加熱ロール１１ｂの外周面における弾性率との関係は特に限定されないが、より高い形状精度の樹脂シート１７を成形する観点からは、賦形ベルト１４が巻き掛けられている加熱ロール１１ｂの外周面における弾性率の方が、圧着ロール１１ａの外周面における弾性率よりも高いことが好ましい。すなわち、加熱ロール１１ｂは、鉄、アルミニウム、銅等の金属などの弾性率の高い材料により形成されていることが好ましい。
【００６７】
上記実施形態では、加熱ロール１１ｂ、冷却ロール１３、圧着ロール１１ａ及び第２の圧着ロール２０の外周面が鏡面である例について説明した。但し、本発明において、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面は、鏡面に限定されない。例えば、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面は、凹凸面であってもよい。また、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面には、周方向に沿って形成された１または複数の溝が形成されていてもよい。このようにすることによって、賦形ベルト１４や圧着ベルト２１の蛇行を抑制することができる。その結果、形状精度の高い樹脂シート１７の形成が可能となる。なお、ロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面に周方向に沿って形成された１または複数の溝が形成されている場合は、ベルト１４，２０の内側の表面に、その溝の形状に対応した凸部を設け、その凸部と溝とを嵌合させておくことが好ましい。
【００６８】
また、賦形ベルト１４や圧着ベルト２１の蛇行を抑制する観点から、ベルト１４，２０の内側の表面及びロール１１ａ、１１ｂ、１３及び２０の外周面に滑り止め加工を施してもよいし、蛇行防止機構を別途設けてもよい。蛇行防止機構は、例えば、光センサや磁気センサなどのベルト１４，２０の位置を検出する検出部と、ベルト１４，２０の位置を補正する位置補正部とにより構成することができる。滑り止め加工の具体例としては、上述のように、表面に凹凸や溝を形成する方法、耐熱ウレタン塗装などの摩擦抵抗の大きな層を形成する方法などが挙げられる。
【００６９】
賦形ベルト１４及びベルト２０の厚みは特に限定されない。賦形ベルト１４及びベルト２０の厚みは、例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度に設定することができる。
【００７０】
賦形ベルト１４及びベルト２０は、例えば、金属製であってもよいし、プラスチック製であってもよい。賦形ベルト１４をプラスチック製とすることにより、賦形ベルト１４の表面の凹凸の形状精度を高めることが容易となる。その結果、高い形状精度の樹脂シート１７の形成が容易となる。
【００７１】
樹脂シート製造装置の一部または全体を覆うハウジングを設けてもよい。これによれば、樹脂シート１７の成形を行っている部分の温度を均一にすることができる。また、樹脂シート１７の急冷を抑制することができる。従って、樹脂シート１７の残存応力を低減することができる。樹脂シート１７の残存応力を効果的に低減する観点からは、ロール対１１が設けられている部分から樹脂シート１７が冷却ロール１３から剥離される部分までを保温可能なハウジングを設けることがより好ましい。
【００７２】
剥離ロール１５の大きさは、特に限定されないが、通常、剥離ロール１５の半径は、冷却ロール１３の半径ｒ２以下に設定される。
【００７３】
図７に示すように、賦形ベルト１４の搬送方向において、冷却ロール１３と加熱ロール１１ｂとの間に、賦形ベルト１４を加熱ロール１１ｂ側に押圧するアイドルローラ２３を設けてもよい。アイドルローラ２３を設けることにより、賦形ベルト１４の加熱ロール１１ｂと接触している部分の長さを長くすることができる。従って、溶融にある樹脂シート１６の成形部に供給される賦形ベルト１４の温度をより高くすることができる。換言すれば、搬送されているうちに過度に冷却された賦形ベルト１４が溶融にある樹脂シート１６の成形部に供給されることを抑制することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…樹脂シート製造装置
１０…押出ダイ
１１…ロール対
１１ａ…圧着ロール
１１ｂ…加熱ロール
１３…冷却ロール
１４…賦形ベルト
１４ａ…賦形ベルトの表面
１４ｂ…凹部
１４ｃ…赤外線吸収層
１５…剥離ロール
１６…溶融状態にある樹脂シート
１７…樹脂シート
１７ａ…樹脂シートの表面
１７ｂ…マイクロレンズ
１８…冷却機構
１９…加熱機構（赤外線照射機構）
２０…第２の圧着ロール
２１…圧着ベルト
２２…エアナイフ
２３…アイドルローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に凹凸が形成されている樹脂シートの製造装置であって、
溶融された樹脂をシート状に押し出す押出ダイと、
加熱ロールと、
前記加熱ロールよりも温度が低い冷却ロールと、
前記加熱ロールと前記冷却ロールとに巻き掛けられており、前記樹脂シートの表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸が外側の表面に形成されている賦形ベルトと、
前記加熱ロールと共に、前記押出ダイから押し出された樹脂シートが供給される隙間を形成しており、前記樹脂シートを前記加熱ロール側に押圧して前記賦形ベルトに圧着させることによって前記賦形ベルトの表面に形成されている凹凸を前記樹脂シートに転写する圧着ロールと、
前記賦形ベルトの前記冷却ロールと接する部分において前記凹凸が転写された樹脂シートを前記賦形ベルトから剥離する剥離ロールと、
前記賦形ベルトの搬送方向において、前記賦形ベルトの前記冷却ロールと前記加熱ロールとの間に位置する部分に赤外線を照射する赤外線照射機構と、
を備え、
前記賦形ベルトの前記外側の表面の上には、前記赤外線照射機構からの赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されている、樹脂シートの製造装置。
【請求項２】
前記赤外線吸収層は、黒色めっき層である、請求項１に記載の樹脂シートの製造装置。
【請求項３】
前記黒色めっき層は、黒色クロムメッキ、黒色ニッケルメッキ及び黒色系合金メッキからなる群から選ばれた１または複数からなる、請求項１または２に記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂シートは、一方の表面に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイシートである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂シートの製造装置。
【請求項５】
前記樹脂シートは、一方の表面に微細な複数の凹凸が形成されたエンボスシートである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂シートの製造装置。
【請求項１】
一方の面に凹凸が形成されている樹脂シートの製造装置であって、
溶融された樹脂をシート状に押し出す押出ダイと、
加熱ロールと、
前記加熱ロールよりも温度が低い冷却ロールと、
前記加熱ロールと前記冷却ロールとに巻き掛けられており、前記樹脂シートの表面に形成される凹凸に対応した形状の凹凸が外側の表面に形成されている賦形ベルトと、
前記加熱ロールと共に、前記押出ダイから押し出された樹脂シートが供給される隙間を形成しており、前記樹脂シートを前記加熱ロール側に押圧して前記賦形ベルトに圧着させることによって前記賦形ベルトの表面に形成されている凹凸を前記樹脂シートに転写する圧着ロールと、
前記賦形ベルトの前記冷却ロールと接する部分において前記凹凸が転写された樹脂シートを前記賦形ベルトから剥離する剥離ロールと、
前記賦形ベルトの搬送方向において、前記賦形ベルトの前記冷却ロールと前記加熱ロールとの間に位置する部分に赤外線を照射する赤外線照射機構と、
を備え、
前記賦形ベルトの前記外側の表面の上には、前記赤外線照射機構からの赤外線を吸収する赤外線吸収層が形成されている、樹脂シートの製造装置。
【請求項２】
前記赤外線吸収層は、黒色めっき層である、請求項１に記載の樹脂シートの製造装置。
【請求項３】
前記黒色めっき層は、黒色クロムメッキ、黒色ニッケルメッキ及び黒色系合金メッキからなる群から選ばれた１または複数からなる、請求項１または２に記載の樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂シートは、一方の表面に複数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイシートである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂シートの製造装置。
【請求項５】
前記樹脂シートは、一方の表面に微細な複数の凹凸が形成されたエンボスシートである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂シートの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２２１５５９（Ｐ２０１０−２２１５５９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７１９８５（Ｐ２００９−７１９８５）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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