WO1997015435A1

WO1997015435A1 - Procede de fabrication en continu d'un dispositif optique, ensemble et appareil prevu a cet effet

Info

Publication number: WO1997015435A1
Application number: PCT/JP1996/003038
Authority: WO
Inventors: Ikuo Mimura; Keiji Adachi
Original assignee: Nippon Carbide Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1997-05-01
Also published as: CN1166152A; US5945042A; EP0799686A1; CN1064589C; EP0799686B1; DE69618338T2; JP3285586B2; DE69618338D1; EP0799686A4

Description

明細害光学素子集合体の連铳的形成方法及びその装置技術分野

本発明は、コーナーキューブ型プリズム、リニアプリズム、レンチキュラーレンズ、屈折型レンズ、フレネルレンズ、リニアフレネルレンズ、フォログラムパターンなどの光学素子の集合体を合成樹脂シート等のシート上に連続的に形成する方法及びそのための装置に関し、特に、コ一ナーキューブ型再帰反射体、即ち、入射した光が概ね光源に向かって反射する物体の製造に有用なコーナーキューブ型マイクロプリズム集合体の連続的形成方法及びそのための装置に関する。

背景技術

従来より合成樹脂シート表面上に上記の如き種々の光学素子の集合体を搭載した合成樹脂光学シートの製造法に関しては数多くの提案がなされている。

これら合成樹脂光学シー卜の製造においては、合成樹脂の所謂ェンボス加工、シボ加工、梨地加工などの一般的な樹脂加工とは異なり、光学素子の形状精度が光学性能を決定するという意味で非常に精度の高い加ェを必要とする。例えば、コーナーキューブの集合体を合成樹脂シート上に搭載した、所謂マイクロプリズム型再帰反射シー卜の場合、プリズムを構成する互いに 90°の三つの面が成形加工時に、例えば 1 °程度変動しただけでも、再帰反射する光の束の発散角度が大きくなり過ぎて実用にならないという不具合を生じる。これら不具合の改善を目的として、合成樹脂シー卜の表囬丄に尤字某子集合体を搭載する方法について種々の改善の試みが行われている。以下、合成樹脂光学シー卜の製造に関して開示しているいくつかの特許について説明する。

Rowlandによる米国特許第 3, 689. 346号明細書には、コーナーキューブ型再帰反射シートを連続的に製造する方法が記載されている。その方法は、コーナーキューブ金型に硬化可能な成形材料を充填した後、透明で柔軟なフィルム状材料を該成形材料上に被せ、しかる後に該成形材料を硬化させると同時に該フィルム材料と結合させることにより再帰反射シートを製造することからなる。しかしながら、この明細書に該成形材料として具体的に記載されている樹脂は、架橘性ァクリル酸エステルモノマーを含有したプラスチゾル型塩化ビニル樹脂などのような架橋型の榭脂に実質的に限られており、一部溶融状態の樹脂を用いうることも示唆されてはいるが、どのような榭脂の溶融粘度条件、加熱条件又は冷却条件においてエンボス加工すれば形状精度の良い製品が得られるについて具体的には何ら記載されていない。

Rowlandによる米国特許第 4, 244, 683号明細害（=特公昭 56— 51320号公報）には、熱可塑性合成樹脂シートの表面に半連続的にコーナーキュ —ブ型プリズムをエンボス加工する装置及び方法、所謂、順送りプレス成形方法が開示されている。この明細書には、表面が平滑なエンドレスベルトの上を移動する合成樹脂シー卜の上に平板状のエンボス金型を置き、 3種のプレスステーション、即ち、予備加熱ステ一ション、加熱成形ステージョン及び複数の冷却ステーションで順次加圧成形してプリズム素子を形成することが記載されている。しかしながら、この方法により形成されるプリズムシ一トは、平板状の金型を並べて成形するために継ぎ目が明らかになり製品の外観が低下し、また、生産性にも劣るという問題がある。

Pricone et al.による米国特許第 4, 486， 363号明細書（=特開昭 59— 1 40021号公報）、及び米国特許第 4, 601, 861号明細書（=特開昭 61— 4723 7号公報）には、熱可塑性合成樹脂シートの表面に連続的にコーナーキューブ型プリズムをエンボス加工する装置及び方法が開示されている。これらの明細書に記載のエンボス加工方法によれば、精密エンボスパターンを有するェンドレスベル卜よりなるエンボス装置の一部の温度が熱可塑性合成樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱された後に、複数の加圧点により熱可塑性合成樹脂シー卜が連铳的にエンボス加工され、しかる後に冷却ステージョンにおいて該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却される。

しかしながら、これらの明細書に記載の方法は、エンボス加工温度が合成樹脂のガラス転移点以上で且つキヤリアフィルムのガラス転移点以下の温度に限られているために、樹脂の流動状態が不十分となりがちで、長い加圧時間を必要としたり複数の加圧点を設置するなどの必要があり、生産性の優れた方法ではない。また、該温度条件においてエンボス加工された素子は、弾性変形により形状精度が低下するという不都合がある。さらに、エンボス加工温度が上記のとおり該合成樹脂のガラス転移点以上で且つキャリアフィルムのガラス転移点以下の温度に限られているために、例えば、ポリカーボネート樹脂などの高融点の合成樹脂シートをエンボス加工する場合には、キャリアフィルムの選択に限りが有るという不都合がある。特開昭 56— 159039号公報及び特開昭 56— 159127号公報には、一对のェンドレスベルトの間に合成樹脂部材を供給し、レンチキュラーレンズ及びフレネルレンズなどの光学素子集合体を該合成樹脂のシー卜の表面に形成する方法が開示されている。しかしながら、これらの公報には、ェンボス加工時の合成樹脂の溶融粘度条件、加熱条件及び冷却条件について具体的には何ら記載されておらず、また、開示されている装置は、ェンボス成形された合成樹脂を十分に冷却した後に剥離するような構造になっておらず、十分な光学精度を有する光学素子集合体の成形には適していない。

特開平 4一 107502号公報には、押出し機により押出された溶融状態の合成樹脂シートを、一対の弾性ロール及び冷却ロールの間で、この冷却ロールと他のロールに掛け渡された回折格子エンボス用のェンドレススタンパに押し付けることにより、フォログラムシ一トを形成することが記載されている。しかしながら、この公報に記載の方法では、押し付けられた合成樹脂シートが十分に冷却されないために、この方法によって得られる光学素子の形状は精度の高いものとはなり難い。さらに、上記公報にもどのような溶融粘度条件又は加熱条件、冷却条件においてェンボス加工すれば形状性の良い製品が得られるかについて具体的な記載はなされていない。

次に、以上に述べた如き従来技術の方法を用いて、コーナーキューブ型プリズムなどの前記の如き光学素子集合体を合成樹脂シート上に連続的に形成する場合の問題点について述べる。

前記従来技術の方法において予想される光学素子集合体の形成にかかわる問題点としては、発明者等の実験によれば、合成樹脂の流動不良に基づく金型への充填不良、溶融不良に起因する圧力解放後の弾性変形、合成樹脂の化学結合及び溶剤や合成樹脂中の低分子成分の飛散などに基づく収縮などが挙げられる。

合成樹脂の流動不良に基づく金型への充填不良は、特に合成樹脂が比較的低温、例えば室温程度のシートの状態でエンボス装置に供給される場合、加圧成形区域の前段又は加熱成形区域内で合成樹脂が十分に加熱され得ないことにより発生しやすい。特に、 Pricone et al.による米国特許第 4, 486, 363号明細書（=特開昭 59— 140021号公報）及び米国特許第 4, 601， 861号明細書（=特開昭 61— 47237号公報）に記載の方法においては、合成樹脂シートがエンボス加工される温度が該合成樹脂のガラス転移点以上で且つキヤリアフィルムのガラス転移点以下の温度に限られているために、合成樹脂の流動状態が不十分となりがちである。

このため Pricone et al.は、加圧点を複数設置する方法や、合成樹脂シートの移動速度を遅くして十分な加圧時間を付与するという方法を採用しているが、何れも生産性に優れた方法とはいえない。また、数多くの加圧点を不用意に設置した場合には、金型から剥離した合成樹脂シー卜が次の加圧点で再度加圧成形される際にパターンずれを生じるという不都合もある。また他の改善の方法として、例えば押出し成形機などで溶融させた合成樹脂を、シート状で供給する方法が記載されているが、どのような温度条件や合成樹脂の溶融状態を用いれば精度のよい光学素子集合体を製造することができるか具体的には何ら記載されていない。溶融不良に起因する圧力解放後の弾性変形は、合成樹脂が溶融不良状態において高圧力により強制的に金型内に充填された場合に発生し易い _c この場合、合成樹脂は金型に完全に充填されはするが、圧力解放後の弾性変形により、例えば、本来平面であるべき光学素子面か ϋ ϋΐ狖に膨れるなどの不都合が発生しやすい。また、このような条件下での高圧成形は、金型の寿命を低下させるという弊害もある。

合成樹脂の収縮による光学素子の変形は、加圧成形下や圧力解放後に化学結合及び溶媒や合成樹脂中の低分子成分の飛散などに基づいて本来平面であるべき光学素子面が凹面状に収縮変形する現象である。この収縮現象は金型からの合成樹脂の剥離を阻害して生産性を低下させ易い。また、合成樹脂中に低分子成分が含まれている場合、金型表面にこの低分子成分が固着し、剥離不良や表面の平滑性の低下などの不具合を発生し易く、さらに、得られるエンボスシートに残留している揮発成分が、製品として使用中に徐々に飛散して光学素子の変形を生じて製品の性能を損なうという不都合がある。

本発明者等は、光学素子集合体を合成樹脂シー卜上に連続的に形成する場合の前述した如き問題点、特にコーナーキューブ型再帰反射体の製造に用いるコーナ一キューブ型マイクロプリズムの集合体を連続的に形成する場合の上記の如き問題点を解決するために研究を行ってきた。その結果、今回、合成樹脂シートを該合成樹脂の流動温度領域まで高めてそのまま、直接エンボス手段の加熱成形区域に供給し、その流動温度を保ちながら、該エンボス手段の光学素子集合体形状をもつ型に連続的に押し当てて該シ一卜と型とを圧着させ、該シートの一方の面に光学素子集合体を形成させた後、必要に応じて、該シートの型と接していない側の面に表層フィルムを積層し、次いで得られる積層物の型と接していない側にキャリアフィルムを供給して密着させた後、該シー卜の温度を該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却することにより、表面に光学素子集合体を有する光学精度に優れた合成樹脂シ一トを生 κよ、することができることを見出だし本発明を完成した。

発明の開示

本発明は、合成樹脂シートを連続的に供給し、加熱成形区域において該シートを移動している光学素子集合体形状をもつ型に押し当て、該シ一トと型とを圧着させて、該シー卜の一方の面に光学素子集合体を形成させ、引き続き該シートを型と共に一体の状態で冷却区域に移動させ、該冷却区域において該シートを該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却した後、該シートを型から剥離させることからなる光学素子集合体の連続的形成方法において、

( a ) 温度が流動温度領域にある合成樹脂シートを加熱成形区域に直接供給すること、

( b ) 加熱成形区域において、合成樹脂シートの温度を該合成樹脂の流動温度領域に保持すること、及び、

( c ) 合成樹脂シ一卜と型とを圧着させた後、該シートの型と接していない側にキヤリアフィルムを供給し密着させ、次いで該シー卜の温度を該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却すること、

を特徴とする光学素子集合体の連続的形成方法を提供するものである。本発明はまた、外側表面に光学素子集合体形状の型を有する継ぎ目のないエンボス手段；該エンボス手段を加熱して昇温させ該エンボス手段に加熱成形区域を形成させる加熱手段；該エンボス手段の加熱成形区域に合成樹脂シートを連続的に供給する合成樹脂シ一卜供給手段；供給された合成樹脂シートを該エンボス手段の加熱成形区域において該ェンボス手段外側表面の光学素子集合体形状の型に押し当て、該シートと型とを圧着させて該シー卜の一方の面に光学素子集合体を形) ¾させる押比) ¾ 形手段；該シートを型と一体の状態で冷却区域に移動させるエンボス手段の駆動手段；該エンボス手段を冷却して該エンボス手段に合成樹脂シ一卜の温度を該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に低下させるための冷却区域を形成させる冷却手段；及び、光学素子集合体が形成された合成榭脂シ一トを該エンボス手段の型から剥離させる剥離手段を有する光学素子集合体の連続的形成装置において、

( a ) 合成樹脂シート供給手段が、供給される該シートの温度を該合成樹脂の流動温度領域に高める加熱手段を有し、且つ温度が流動温度領域にある合成樹脂シートをエンボス手段の加熱成形区域に合成樹脂シートを連铳的に直接供給できる供給手段であること、

( b ) エンボス手段の加熱成形区域の温度が、供給され押圧成形される合成樹脂シートの温度を該合成樹脂の流動温度領域に保持させるに十分な温度であること、及び、

( c ) 合成樹脂シー卜と型とを圧着させた後、該シー卜の温度がそのガラス転移点以下の温度に冷却される前に、該シー卜の型と接していない側にキヤリアフィルムを供給するキヤリアフィルム供給手段を有していること、

を特徴とする光学素子集合体の連続的形成装置を提供するものである。以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

光学素子の形状及び光学素子集合体の母型の形成方法：本発明により作成可能な光学素子の具体例としては、例えば、コーナ一キューブ型プリズム、リニアプリズム、レンチキュラーレンズ、屈折型レンズ、フレネルレンズ、リニアフレネルレンズ、フォログラムパターンなどを挙げることができ、中でも、コーナーキューフ^冉帰 Λ肘体、即ち、入射した光が概ね光源に向かって反射する物体の製造に用いるコーナーキューブ型マイクロプリズムが好適である。

これらの光学素子の集合体を合成樹脂シー卜上に連続的に形成するために必要な基本的な型である、光学素子集合体の母型の形成方法としては、例えば、フライカツト法、ルーリング法、ダイアモンドターニング法などの手段によって、金属表面に複数の方向から溝を切削加工して光学素子を形成する方法（例えば、特開昭 60 - 100103号公報（= 米国特許第 4, 588, 258号明細書参照）；金属や合成樹脂のシ一トを重ね合わせてその端面に溝を切削加工した後に、溝の深さと溝のピッチの長さ分シートを移動させて該シ一トの端面に光学素子集合体の母型を形成させる方法（例えば、米国特許第 4, 073.568号明細書参照）などを挙げることができる。

また、本発明において好適なコーナーキューブ型マイクロプリズム集合体の母型の作成は、 1996年 7月 26日に出願された PCT国際出願 PCTZJ P96ノ 02117に開示されている方法に従い、すなわち、互いに平行な二平面を持つ複数の平板を重ね、得られる平板積層物の一側面を該平面に対して直角な方向に等しいピッチで V溝を切削することにより、頂角が約 90° の連続する屋根型の突起群を形成し、次いで各々の平板上に形成された屋根型突起群の屋根の頂部を、隣接する平板上に形成された V溝の底部に一致させるように移動させることからなり、その際、用いる平板の厚さが 50〜500 //mであり、且つ、該平板が口ックゥエル硬さ 70以上の合成樹脂で形成されていることを特徴とする方法によって製造することができる。本発明において光学素子集合体を形成するための合成樹脂シ一卜に用いることのできる合成樹脂は、透明性の良い樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系榭脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系榭脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフイン系樹脂等を例示することができる。耐候性や透明性等の観点から、中でも、アクリル系榭脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂及びポリウレタン系榭脂が好適である。

エンボス手段の形成方法：

これらの光学素子集合体が形成された母型は、それ自体既知の方法、例えば、電铸加工法等により（例えば、実務表面技術， 3 5 ( 8 ) ， 1

0〜 1 6 ( 1 9 8 8 ) 、「特殊電铸とその応用電铸に使用される材料と薬剤」（井上学著）参照）合成樹脂シートの成形加工が可能な、反転された金型に多数枚複写することができる。これらの電铸複写された複数の金型は、さらにつなぎ合わせて大きな寸法の金型に形成することが可能である。このようにして複写され、つなぎ合わされた金型は、一枚の大きなシート状金型とした後にシートの末端を例えばレーザ一溶接等により接合して、合成樹脂シートをエンボス加工してその表面に光学素子集合体を形成するための継ぎ目のないベルト状金型（エンボスベルト）に形成することができる。

また、例えば、実公昭 48- 1072号公報に記載の如きの方法に従って、回転ドラム型電極の内面に上記の如くして作製される複写電铸金型を隙間なく取り付けた後さらに電铸加工することにより、溶接による継ぎ目のないベルト状金型を形成することも可能である。

ベルト状金型の厚さは、何ら制限されるものではないが、通常、用いるロールの直径の 1/3000〜1/500、特に 1/1200〜1 /800の厚さとするのが好ましい。

さらに、ロール表面上に直接光学素子集合体形状の金型を設けたェンボスロール型のエンボス手段も使用可能である。エンボスロール型のェンボス手段は、リニアプリズム、リニアフレネルレンズ、レンチキユラ一レンズなどの直線状の光学素子の場合に、ロール表面上に直接素子形状を切削加工できるので好ましい。

合成樹脂シー卜の供給方法及び手段：

本発明に従う光学素子集合体の連続的形成装置に流動温度領域にある合成樹脂シートを供給する方法としては、加熱溶融押出し成形機等を用いて流動温度領域にある合成樹脂シートを直接加熱成形区域に供給する方法；予めシート状に形成された合成樹脂を予熱手段により流動温度領域以上に加熱した後に加熱成形区域に供給する方法などが挙げられる。押出し成形機を用いる場合の具体的方法としては、一軸型押出し成形機に取り付けたコ一トハンガータイプ押出しダイスより溶融状態の合成樹脂を押出す方法が一般的である。押出し成形機のスクリュウ形状としては、例えば、直径と長さの比率（直径長さ）が 1/20〜1/35、スクリュゥの圧縮比が 1. 5〜2. 0、回転数が 20〜100rpra程度のものを例示することができる。また、合成樹脂の特性に応じて、真空ベント、ギアポンプ供給装置などを併用することもできる。さらに、シートの厚み精度を向上させる目的で、一対の力レンダーロールを合成樹脂シートが供給される加熱成形区域の直前に設置することも可能である。使用しうるカレンダ一ロールとしては 100〜500mm程度の直径を有するものを例示することができ、表面が鏡面状の金属ロールが好ましく、内部加熱可能な構造になつているものがよい。カレンダーロールの間隙は、所望の合成樹脂シート厚さが得られるように制御することが望ましい。

—方、予めシート状に形成された合成樹脂を流動温度領域以上に加熱した後に加熱成形区域に供給する方法としては、成形された合成樹脂シ一トを 2本以上の加熱ロールの間を通過させることにより流動温度領域以上に加熱する方法が挙げられる。この際に、熱風吹き付け装置、近赤外ランプ加熱装置、遠赤外ランプ加熱装置などの間接加熱装置を併用することも可能である。

加熱成形区域及び加熱手段：

上記の合成樹脂シー卜の供給方法及び手段によって光学素子集合体の連続形成装置の加熱成形区域に直接供給された流動温度領域にある合成榭脂シ一トは、押圧成形手段により光学素子集合体形状をもつ型に押し当てられて該シー卜と型とが圧着され、引き続いて加熱成形区域内を型と共に一体の状態で移動して、該シー卜の表面に光学素子集合体が形成される。

押圧成形手段としては、前記の如きエンボスベルト又はエンボス口一ルに対して設置された 1個以上の加圧ロールを例示することができる。加圧ロールは金属製、ゴム製又は合成樹脂製のロールを使用することができ、圧着時の加圧力は該シートを構成する合成樹脂の種類や金型の形状等に依存するので厳密に規制されるものではないが、通常、ロールの幅に対して 5〜100kgZcm、特に 2 0〜6 0 kg Zcm程度であるのが好ましい。連続的に押圧成形する速度としては一般に 5〜3 O mZniiru 好ましくは 7〜 1 5 mZminの範囲内を例示することができ、光学素子のサィズ、成形の圧力や速度等に応じて複数のロールを設置することも可能

12

訂正された用紙（規則 91) である。

加熱手段としては、ロール内部から熱を供給する内部加熱方法を採用することができ、熱の供給手段としては、誘電加熱方式、熱媒体循環方式などを用いることができる。また補助手段として、熱風吹き付け装置、近赤外ランプ加熱装置、遠赤外ランプ加熱装置などの間接加熱装置を組み合わせて用いることも可能である。加熱成形区域は、例えば、ェンボスベルトを用いる場合、該ベル卜が掛け渡されている 2つのロールの一方を加熱ロールとすることにより、また、エンボスロールなどを用いる場合は、該ロールの半分を加熱ゾーンとすることにより形成することができる。さらに必要に応じて、後記する成形終了後の合成樹脂シート（の積層物）を引き剥がした後、該ベルトを補助加熱手段により予備加熱することもできる。

流動温度領域：

本発明において「流動温度領域」とは、合成樹脂シートが溶融状態になり、これが光学素子集合体形状が設けられている金型に押し当てられた時、型の形状に従って流動して充填され、型と一体化されることが可能となる温度をいい、従来技術で発生しがちであった前記の不具合、即ち、合成樹脂の流動不足に基づく金型への充填不良、溶融不良に起因する圧力解放後の弾性変形などが発生しない温度領域を意味する。

流動温度領域は、具体的には、合成樹脂の溶融粘度が 1 0 0 , 0 0 0 ボイズ以下、好ましくは 5 0， 0 0 0ボイズ以下となる温度以上で且つ該合成樹脂の分解温度未満の温度領域である。合成樹脂の溶融粘度は、 JIS K- 7210に規定された高化式フローテスターを用いて昇温法により測定され、それから求められる温度一粘度の関係により流動温度領域が規定される。

昇温法の具体的測定法としては、合成樹脂の試料 1. 5gを開始温度 140 °Cに設定された穴怪 1 . O mni 0 . 長さ lOmmのダイを設置した断面積 1 _cm ² の金属製シリンダーに入れ、昇温速度 3 °C /min、加圧力 30kgfの条件で該試料を昇温させながら押出しさせる。このときの試料の温度と流出速度との関係より溶融粘度を求めることができる。

なお、加熱成形区域にある合成樹脂シートの温度は、例えば、赤外線温度計で測定することができる。

表層フィルムの積層：

押圧成形されて金型に圧着され一体化されて、その一方の面に光学素子集合体を形成された合成樹脂シー卜には、必要に応じて、該シー卜の型と接していない側の表面（以下、外表面ということがある）に、耐候性、耐溶剤性、耐汚染性、耐クリーニング性、柔軟性、耐塞性、耐傷性、耐摩耗性、耐屈曲性などの諸性能の改善を目的として、表層フィルムを積層することができる。積層の手段としてはエンボスベルトに相対して設置されたゴムロールを例示することができる。表層フイルムはゴム口ールを通じて、少なくとも流動開始点温度以上の温度、好ましくは流動温度領域にある合成樹脂シート上に供給され、ゴムロールにより加熱圧着されて積層される。その際表層フィルムはそのガラス転移点以上の温度条件で、熱融着法により積層するのが好ましい。

ここで、「流動開始点温度」とは、常温で固体である樹脂が、ガラス転移点以上の温度に熱せられて钦化し、さらに加熱されて押圧成形が可能となる程度に流動しはじめる温度をいい、具体的には、合成樹脂の溶融粘度が 1 , 0 0 0 , 0 0 0ボイズ以下となる温度をいう。上記の如き目的で合成樹脂シー卜の外表面に積層しうる表層フィルムの材質としては、例えば、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系榭脂、ポリウレタン系樹脂などが挙げられる。表層フィルムの厚さは特に制限されるものではないが、通常、 1 0〜 1 0 0 // m、好ましくは 2 0〜5 0 m程度とすることができる。

また、表層フィルムには、必要に応じてロゴや交通檩識マークなどの印刷を施すことが可能である。印刷は表層フィルムの裏面、すなわち、表層フィルムが合成榭脂シ一卜と接する側の面に行なう方が印刷ィンキの剥離を生じないために好ましい。

キャリアフィルムの積層：

前記のようにして押圧成形されて金型に圧着された合成榭脂シ一ト、又はさらに必要に応じて、該シートの外表面に表層フィルムが積層された合成樹脂シートは、金型と一体の状態で冷却区域に移動する直前に、該シー卜の金型と接していない側にキヤリアフィルムが供給されて積層される。キャリアフィルムの積層手段としては、エンボスベルトに相対して設置されたロール、例えばゴムロールを例示することができる。キヤリアフィルムはゴムロールを通して少なくとも流動開始温度以上の温度にある合成樹脂シー卜の外表面上、又は必要に応じて積層された表層フィルムの該シートと接していない側の表面上に供給され、ロールにより加熱圧着される。

このようにして溶融して型に圧着されて一体の状態となった合成樹脂シートの外表面、又は必要に応じて積層される表層フィルムの合成樹脂シートと接していない側の表面にキヤリアフィルムを押し付けて積層することにより、合成樹脂シー卜の外表面又は表層フィルムの外表面にキヤリアフィルムの表面を転写し平滑な表面とすることができる。また、キヤリアフィルムは製造中における製品表面の傷付き防止などの保護層の役割も果たす。キャリアフィルムは、合成榭脂シ一ト又は表層フィルムに積層した直後に冷却が開始されるので、合成樹脂シート又は表層フィルムとほぼ等しい流動温度を有する合成樹脂フィルムを使用することも可能である。

キャリアフィルムに用いることのできる合成樹脂の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート系榭脂、ポリイミド系榭脂、ァラミド系樹脂などの比較的耐熱性の高い樹脂が好ましいが、合成樹脂シー卜に用いられる合成樹脂のガラス転移点温度とほぼ同程度のものであってもかまわない。

また、キャリアフィルムの厚さも特に制限されるものではないが、通常、 3 5〜： I 5 0 m、好ましくは 5 0〜： L 程度とすることができる。

冷却区域及び冷却手段：

キャリアフィルムの加熱圧着時の温度は、合成樹脂シー卜が金型に押し当てられて圧着され該金型と一体の状態となる時の温度にほぼ等しいため、キャリアフィルムが溶融しないように、積雇直後に急速に冷却するための冷却区域を設ける必要がある。冷却区域における冷却手段としては、例えば、ベルト状金型（エンボスベルト）の片面又は両面に空気、窒素ガス、水などの冷却媒体を吹き付けるための冷却媒体吹き付けノズルをキヤリアフィルム積層手段の位置より移動方向下流側に設置する方法；エンボスベルトが掛け渡されている 2つのロールの一方を前記のように加熱ロール（加熱成形区域）とし、他方を水などの媒体で冷却されている冷却ロールとする方法；これら両方法の組合わせなどを採用することができる。この場合、冷却ロール及びエンボスベルトの冷却媒体吹き付けノズルが設けられている区域が冷却領域となっている。また、前記エンボスロールなどのロール表面に光学素子集合体形状が設置されているような成形手段においては、ロールの半分を冷却ゾーンにすることも可能である。この場合、ロールの内部に形成された複数の孔を区画する 2つのマ二ホールドを通じてそれぞれのマ二ホールドに熱媒体と冷却媒体を流すことにより、ロール上に加熱成形領域と冷却領域の二つの温度区域を設けることができる。

上記冷却区域において、合成樹脂シー卜とキャリアフィルムとの積層物又は合成樹脂シー卜と表層フィルムとキャリアフィルムとの積層物は、該合成樹脂のガラス転移点（T g ) 以下の温度、好ましくは（T g (°C) 一 2 0 °C) 以下、より好ましくは（T g (°C ) - 5 0 °C ) 以下の温度に冷却される。

剥離手段：

冷却された合成樹脂シ一卜とキャリアフィルムとの積層物、又は合成樹脂シートと表層フイルムとキャリアフィルムとの積層物（以下、単にシート積層物ということがある）は通常の手段、例えば引き剥がし口一ルを通じて金型から引き剥がすことができる。引き剥がしロールは、冷却処理後に金型から剥離するシート積層物が引き剥がしロールにより冷却ロールに押圧されることを防止するために、冷却ロールと接触しないように配置されていることが好ましい。剥離ロールとしては例えばゴム製のロール、金属製のロール、合成樹脂ロールなどを用いることができる。後工程：

以上のようにして光学素子集合体が表面に形成された合成樹脂光学シートは、キャリアフィルムが剥ぎ取られた後に製品として供されるが、必要に応じて、該光学シー卜の光学素子集合体が形成されている側の面に空気層を確保するため、背面シートを配置して、例えば、該背面シートをその背面、すなわち、該光学シートに面していない側の面から熱ェンボスして連続細線状の網目模様の連結壁を形成し、該光学シートの光学素子集合体が形成されている側の面と背面シートとを部分的に結合させることによりカプセル構造を形成したり、また、該光学シー卜の光学素子集合体の表面に、金属蒸着や銀の化学メツキ等により光を反射する镜面層を設置したり、さらに、他の構造物に接合するために、結合された背面シー卜の背面上や光学素子集合体の表面に設置された鏡面層上に接着層などを設けることもできる。

以下、本発明の光学素子集合体の連続的形成方法及び装置を、添付図面を参照しつつさらに具体的に説明する。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の光学素子集合体の連铳的形成装置の一態様を示す概念図である。

図 2は、本発明の光学素子集合体の連続的形成装置の別の態様を示す概念図である。

図 3は、本発明の光学素子集合体の連続的形成装置のさらに別の態様を示す概念図である。

図 1に示す態様において、 2個のスチールロール（1)、（2)に環状のシームレスエンボスベルト（3)が掛け渡されている。ロール（1)は、その内部に油循環方式の加熱手段を有しており、加熱成形区域を形成する加熟成形用ロールである。ロール（2)は、内部に冷却媒体により冷却できる構造の冷却手段を有しており、冷却区域の主要部をなす冷却用ロールである。また、シームレスエンボスベルト（3)の表面には光学素子集合体形状の金型が設置されている。

合成樹脂シート（5)は、押出し成形機に取り付けられた押出しダイス (4)から、流動温度領域に保持されて連続的に押出され、油圧シリンダ一（6)により押圧された押圧成形用ゴム製ロール（7)と、加熱成形区域にあるロール（1)上のエンボスベルト（3)の表面との間に供給され、押圧されて該エンボスベルトの表面に設けられている光学素子集合体形状の金型に圧着され、該金型と一体の状態となると共に、該シート（5)の一方の面に光学素子集合体が形成される。

金型と一体の状態となった合成樹脂シート（5)は、エンボスベルト（3) と共に加熱成形区域を移動し、該加熱成形区域の終点付近で該シート（5) の外表面にキャリアシート（9)が供給され、ゴム製の積雇用押圧ロール（8 )によって押圧されて該キヤリアシート（9)が積層され、同時に光学素子集合体の賦型が完了する。ロール（8)は、支点（15)によって回転自在に支持されている金属アーム（10)を介してエアーシリンダー（11)により押圧され、また、キャリアシート（9)は巻出し機（12)より巻き出される。金型と一体の状態でエンボスベルト（3)と共に移動するキヤリアシート（9)と合成樹脂シート（5)との積層物は、次いで冷却区域に移動し空気吹き付け冷却器（13) によって冷却された後に、さらに冷却区域の主要部を構成しているロール（2)上で該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却される。冷却されたシート積層物は、剥離ロール（14)を介してェンドレスベル卜から剥ぎ取られ、製品として巻き取られる。

図 2に示す態様において、 2個のスチールロール（25)、（26)にエンドレスベルト（27)が掛け渡されている。ロール（25)は、その内部に誘電加熱方式の加熱手段を有しており、加熱成形区域を形成する加熱成形用口ールである。ロール（26)は、内部を冷却媒体により冷却できる構造の冷却手段を有しており、冷却区域の主要部をなす冷却用ロールである。また、シームレスエンボスベルト（27)の表面には光学素子集合体形状の金型が設置されている。

合成樹脂シートは、押出し成形機に取り付けられた押出しダイス（21) から、流動温度領域に保持されて連続的に押出され、油圧シリンダー（2 2)により押圧された一対のスチール製力レンダーロール（23)、（24)の間に供給され、次いで、カレンダーロール（23)の上を移動して、カレンダ一ロール（23)により加熱成形区域にあるエンボスベルト（27)に押圧ざれて該エンボスベルトの表面に設けられている光学素子集合体形状の金型に圧着され、該金型と一体の状態となると共に、該シートの一方の面に光学素子集合体が形成される。その際、場合により、カレンダーロール

(23)に隣接してさらに押圧ロールを設けて圧着を完結させるようにしてもよい。

金型と一体の状態となった合成樹脂シートは、エンボスベルト（27)と共に加熱成形区域を移動し、該加熱成形区域内において該シートの外表面に表層フィルム（29)が供給され、ゴム製の積層用押圧ロール（28)によつて押圧されて表層フィルム（29)が積層される。ロール（28)は金属アーム (30)を介してェアーシリンダー（31)により押圧され、また、表層フィルム（29)は巻出し機（32)より巻き出される。金型と一体の状態でエンボスベルト（27)と共に移動する合成樹脂シートと表層フィルム（29)との積層物は、さらにエンボスベルト（27)と共に加熱成形区域を移動し、該加熱成形区域の終点付近で合成樹脂シー卜の外表面にキヤリアシート（34)が供給され、ゴム製の積層用押圧ロール（3 3)によって押圧されて該キャリアシート（34)が積層され、同時に光学素子集合体の賦型が完了する。ロール（33)は金属アーム（35)を介してエア —シリンダー（36)により押圧され、また、キャリアシート（34)は巻出し機（37)より巻き出される。

合成樹脂シート、表層フィルム（29)及びキヤリアシー卜（34)が積層されたシ一卜積層物は、次いで冷却区域へ移動し空気吹き付け冷却器（38) によって冷却された後に、さらに冷却区域の主要部を構成している口一ル（26)上で該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却される。冷却されたシ一ト積層物は、剥離ロール（39)を介してェンドレスベルト（27)から剥ぎ取られ、製品として巻き取り機（40)に巻き取られる。シート積層物を剥離したエンドレスベルト（27)は、移動しながら近赤外線加熱方式の予熱器（41)により押圧温度まで予備加熱された後、ロール（25)と（23) の間に戻る。

図 3に示す態様において、エンボスロール（55)は、その内部の細孔（5 6)に熱媒体を流して熱交換可能な構造になっており、ロールの外周部に設置されたマ二ホールド（57)、（58)により二つの区画に仕切られている。ロール（55)上部の細孔には加熱マ二ホールド（57)を通じて熱された熱媒体油が通され加熱成形区域を形成し、ロール下部の細孔には冷却マニホールド（58)を通じて冷却水が通され冷却区域を形成する。このようにェンボスロール（55)は二つの温度区域に仕切られている。エンボスロール (55)の表面には光学素子集合体形状の金型が設置されている。

合成樹脂シート（52)は、押出し成形機に取り付けられた押出しダイス (51)から流動温度領域に保持されて連続的に押出され、一対のスチール製のカレンダーロール（53)、（54)の間に供袷されて押圧され、次いで力レンダーロール（54)の上を移動して該カレングーロール（54)によってェンボスロール（55)の加熱成形区域に押圧され、エンボスロール（55)の表面に設けられている光学素子集合体形状の金型に圧着されて該金型と一体の状態となると共に、該シー卜の一方の面に光学素子集合体が形成される。

金型と一体の状態となった合成樹脂シート（52)は、エンボスロール（5 5)の回転にともなつて移動し、該エンボスロール（55)の加熱成形区域の最後部で該シート（52)の外表面にキヤリアシート（9)が供給され、積層用ロール（59)によって押圧されてキヤリアシート（60)が積層され、同時に光学素子集合体の賦型が完了する。合成樹脂シート（52)とキヤリアシート（60)との積層物は、次いで回転によりエンボスロール（55)の冷却区域に移動して急速に冷却されると共に、冷却空気吹き付け装置（61)により表面からも冷却が行われて、合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却される。冷却されたシ一ト積層物は剥離ロール（62)を介して剥ぎ取られ製品として巻き取られる。

以上に述べた本発明の成形方法においては、合成樹脂の流動温度領域で光学素子が押圧成形されるために、樹脂の流動不足に基づく金型への充填不良、溶融不良に起因する圧力解放後の弾性変形、樹脂の化学結合や溶剤の飛散に基づく収縮など従来技術に発生しがちな不具合を改善することができ、光学精度が極めて優れた光学素子集合体をつくることができる。

しかも、本発明の装置を用いれば、合成樹脂シートの金型への充填を速やかに達成することができ、光学素子集合体の生産性を格段に高めることができる。

実施例

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

実施例 1

図 2に示す装置を用いて本発明の光学素子集合体を連続的に製造する場合の具体例を以下に示す。

図 2において、直径 300mm、幅 800 mmの一対のスチールローノレ（25) 、（26) に周長 4000mm、幅 700mmのエンドレスベルト（27) が掛け渡されており、上部ロール（25) はその内部に設けられた誘電加熱方式により 280°Cに加熱することができる。また、下部ロール（26) は、内部を水により表面温度が 30°Cに冷却できるように冷却手段を有している。この一対のロールの間に、シームレスェンボスベルト（27) が掛け渡されており、そのベルトの表面にはプリズム高さが 1 00 m、光学軸の傾斜角度が 8° の凹形状の三角錐型キューブコーナー再帰反射素子が幅 600mmにわたつて最密充填状に設置されている。

上記ベルト装置に、幅 650mmのコートハンガー型押出しダイス（2 1 ) が設置された直径 50 mmの一軸スクリュー型押出し機から 280 °Cの温度条件で押出した、厚み 250 //mのポリカーボネート榭脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製）を、油圧シリンダ一（22) により押圧された一対の表面温度が 1 80 °Cのクロムメツキロール（2 3) 、（24) の間を通過させた後、上記ベルト装置上のェンホスベルト上に線圧 50 k gZcmの加圧力で圧着させた。さらに、ベルト上を移動したポリカーボネート樹脂フィルムを直径 20 Omm. 幅 700m mのシリコンロール（図示せず）により、加圧力 30 k c mの加圧力で押圧した。

しかるのち、ポリカーボネート榭脂シ一ト上に厚さ 30 mのァクリル樹脂フィルム（三菱レーヨン社製）（29) を、直径 200mm、幅 700mmのシリコンロール（28) を用いて積層した。このアクリルフィルムを融着したポリカーボネー卜樹脂フィルムはエンボスベルト上を進み、積層されたァクリル樹脂フィルム上に、さらに、厚さ 75 m のポリエチレンテレフタレート榭脂シート（34) を、直径 200mm- 幅 700 mmのシリコンロール（33) を用いて積層した。

上記穑層シ一トは直ちに、温度 20°Cの空気吹き出しノズルを備えた冷却装置（38) により 50°C以下に冷却し、下部冷却ロール（26) から引き剥がした。それによつて、表面がポリエチレンテレフタレート榭脂シ一卜により保護され且つァクリル樹脂フィルムが積層され、ポリカーボネート樹脂の表面に多数の三角錐型キューブコーナー再帰反射素子が形成された光学素子集合体を得た。

得られた光学素子集合体の各素子外観を、走査型電子顕微鏡を用いて 1000倍で観察したところ、該素子の反射面は非常に平滑であり、また、素子の頂点及び各稜とも欠陥箇所がなく均一でシャープに賦形されていることが確認された。さらに、得られた光学素子集合体について、 J I S Z 8714 「再帰性反射体一光学的特性一測定方法」に従い, 入射角 5° 、観察角 0.2° における再帰反射性能を測定したところ、

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訂正された用紙（規則 91) 88 OcdZlx'cm²という極めて優れた値を示した。

Claims

請求の範囲

1 . 合成樹脂シートを連続的に供辁し、加熱成形区域において該シートを移動している光学素子集合体形状をもつ型に押し当て、該シートと型とを圧着させて、該シー卜の一方の面に光学素子集合体を形成させ、引き続き該シートを型と共に一体の状態で冷却区域に移動させ、該冷却区域において該シートを該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却した後、該シートを型から剥離させることからなる光学素子集合体の連続的形成方法において、

( c ) 合成樹脂シー卜と型とを圧着させた後、該シートの型と接していない側にキャリアフィルムを供給し密着させ、次いで該シートの温度を該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に冷却すること、

を特徴とする光学素子集合体の連続的形成方法。

2 . 加熱成形区域において、合成樹脂シートと型とを圧着させた後、該合成樹脂が少なくとも流動開始点温度以上の温度にある間に、該シー卜の型と接していない側の面に表層フィルムを供給して積層し、次いで得られる積層物の型と接していない側にキヤリアフィルムを供給する請求の範囲第 1項に記載の方法。

3 . 合成樹脂の流動温度領域が、該合成樹脂の溶融粘度が 1 0 0 , 0 0 0ボイズ以下となる温度以上で且つ該合成樹脂の分解温度未満である請求の範囲第 1項に記載の方法。

4 . 合成樹脂シートと型とを圧着させた後、該合成樹脂が少なくとも流動開始点温度以上の温度にある間にキヤリアフィルムを供給する請求の範囲第 1項に記載の方法。

5 . 合成樹脂がアクリル系樹脂、ポリエステル系榭脂、ポリカーボネ一ト系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフイン系樹脂又はポリウレタン系樹脂である請求の範囲第 1項に記載の方法。

6 . 型がベルト状金型又はロール状金型である請求の範囲第 1項に記載の方法。

7 . 光学素子集合体がコーナーキューブ型プリズム、リニアプリズム、レンチキユラ一レンズ、屈折型レンズ、フレネルレンズ、リニアフレネルレンズ又はフォログラムパターンである請求の範囲第 1項に記載の方法。

8 . 外側表面に光学素子集合体形状の型を有する継ぎ目のないェンボス手段：該エンボス手段を加熱して昇温させ該エンボス手段に加熱成形区域を形成させる加熱手段；該エンボス手段の加熱成形区域に合成樹脂シートを連続的に供給する合成樹脂シー卜供給手段；供給された合成榭脂シートを該エンボス手段の加熱成形区域において該エンボス手段外側表面の光学素子集合体形状の型に押し当て、該シートと型とを圧着させて該シートの一方の面に光学素子集合体を形成させる押圧成形手段：該シートを型と一体の状態で冷却区域に移動させるエンボス手段の駆動手段；該エンボス手段を冷却して該エンボス手段に合成樹脂シートの温度を該合成樹脂のガラス転移点以下の温度に低下させるための冷却区域を形成させる冷却手段；及び、光学素子集合体が形成された合成樹脂シートを該エンボス手段の型から剥離させる剥離手段を有する光学素子集合体の連続的形成装置において、

( a ) 合成榭脂シ一ト供給手段が、供給される該シー卜の温度を該合成樹脂の流動温度領域に高める加熱手段を有し、且つ温度が流動温度領域にある合成樹脂シートをエンボス手段の加熱成形区域に合成樹脂シ一トを連続的に直接供給できる供給手段であること、

( b ) エンボス手段の加熱成形区域の温度が、供耠され押圧成形される合成樹脂シー卜の温度を該合成樹脂の流動温度領域に保持させるに十分な温度であること、及び、

( c ) 合成樹脂シー卜と型とを圧着させた後、該シ一卜の温度がそのガラス転移点以下の温度に冷却される前に、該シー卜の型と接していない側にキヤリアフィルムを供給するキヤリアフィルム供給手段を有していること、

を特徴とする光学素子集合体の連続的形成装置。

9 . エンボス手段の加熱成形区域において、合成樹脂シートと型とを圧着させた後で且つキヤリアフィルム供給前に、該シートの型と接していない側の面に表層フィルムを供給する表層フィルム供給手段、及び、該シートと表層フィルムとを積層する積層手段をさらに有している請求の範囲第 8項に記載の装置。

1 0 . エンボス手段がエンボスベルトである請求の範囲第 8項に記載の装置。

1 1 . エンボス手段がエンボスロールである請求の範囲第 8項に記載の装置。

1 2 . 合成樹脂シ一ト供給手段が合成樹脂の加熱溶融押出し装置である請求の範囲第 8項に記載の装置,