專利名稱：菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于背投影屏幕的生成設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種背投影屏幕所用的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具。
菲涅爾透鏡和柱面鏡配合使用適用于背投影屏幕，本發(fā)明涉及的菲涅爾透鏡是平面型菲涅爾透鏡，一面是棱形槽同心面，另一面是平面。一般由一系列同心棱形槽構(gòu)成，每個(gè)環(huán)帶都相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的折射面，這些棱形帶能使入射光會(huì)聚到一個(gè)共同的焦點(diǎn)。
隨著投影圖像清晰度的提高，液晶投影機(jī)的像素?cái)?shù)從常規(guī)的數(shù)萬數(shù)量級(jí)提高到百萬數(shù)量級(jí)。這就要求菲涅爾透鏡增加每毫米距離內(nèi)棱形槽的數(shù)量，一般要在每毫米2到20個(gè)之間范圍內(nèi)。
目前生產(chǎn)菲涅爾透鏡的方法主要有三種(1)熱壓成型熱壓成型工藝一般都采用平壓平工藝(即將加熱軟化的樹脂板置于菲涅爾透鏡模具上，在樹脂板平面上均勻施以一定的壓力，通過冷卻定型)；或采用輥壓平工藝(用輥?zhàn)虞殙褐糜诜颇鶢柾哥R模具上的加熱軟化的樹脂板，使其成型，再冷卻定形)。其缺點(diǎn)是熱壓成型在冷卻過程中溫度分布不均勻，易發(fā)生熱收縮現(xiàn)象、溫度升降周期較長(zhǎng)，只適合單張菲涅爾透鏡生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低。
(2)澆注成型澆注成型工藝一般是將液態(tài)，有一定流動(dòng)性的樹脂澆注在已合模的菲涅爾透鏡成型模具中進(jìn)行樹脂固化，其缺點(diǎn)是澆注時(shí)間較長(zhǎng)，固化時(shí)間長(zhǎng)，易產(chǎn)生氣泡，也只適合單張菲涅爾透鏡生產(chǎn)，生產(chǎn)效率依然低下。
(3)平面光固化成型平面光固化成型工藝一般是使用光固化樹脂作為菲涅爾透鏡的生產(chǎn)原料，在菲涅爾透鏡模具上一層厚度均勻的液態(tài)光固化樹脂，在其上放置一缺透明有機(jī)玻璃板，勻速通過紫外線光源，紫外線透過透明有機(jī)玻璃照射到光固化樹脂上使其固化，固化完成后，進(jìn)行脫模處理。雖然采用這種平面光固化成型工藝的生產(chǎn)時(shí)間較短但也還是只適合單張菲涅爾透鏡生產(chǎn)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)化批量生產(chǎn)。
造成上述幾種生產(chǎn)成型方法效率低，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的根本原因是受菲涅爾透鏡的模具所限制了，由于菲涅爾透鏡的表面特殊結(jié)構(gòu)，在機(jī)械加工中只能加工成平面形式。
本發(fā)明的目的是為了克報(bào)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，為人們提供一種菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具，滾筒模具的使用即可吸收上述三種現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又可采用光固化樹脂作為生產(chǎn)原料，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)大型菲涅爾透鏡。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具由圓柱形滾筒(1)、金屬模具(2)、V形塊(3)組成，金屬模具(2)通過V形塊(3)擠壓緊密貼覆在柱形滾筒(1)之上，金屬模具(2)的外側(cè)具有菲涅爾透鏡表面形狀，V形塊(3)的外形輪廓與柱形滾筒(1)外徑有相同的曲率半徑。
上述方案中，V形塊(3)是通過固定件固定在柱形滾筒(1)上。
上述方案中，V形塊(3)與柱形滾筒(1)之間由材質(zhì)較軟的低熔點(diǎn)金屬或樹脂填充，接縫處進(jìn)行拋光處理。
本發(fā)明的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具與壓力輥(4)配合、可用于熱固化、光固化等各種工藝的菲涅爾透鏡的連續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明的菲涅爾透鏡滾筒模具是圓柱形式所以也可以采用滾壓的方法來取代光固化成型。
本發(fā)明的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具適用于各種尺寸大小，尤其是42英寸以上的大型菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明將具有一定撓度和韌性以及有菲涅爾透鏡表面形狀的金屬模具通過V形塊擠壓緊密貼覆在一滾筒之上，V形塊與滾筒之間由材質(zhì)較軟的低熔點(diǎn)金屬或樹脂填充，接縫處進(jìn)行拋光處理，V形塊的外形輪廓與滾筒外徑有相同的曲率半徑，否則在滾壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生間歇性沖擊(參見
圖1)，滾筒模具上的V形塊可以將菲涅爾透鏡金屬模具緊密地貼覆在滾筒上，對(duì)金屬模具有拉伸、定位作用。這樣就實(shí)現(xiàn)了由平板模具到滾筒模具的轉(zhuǎn)化，使連續(xù)化生產(chǎn)有了物質(zhì)基礎(chǔ)。從以下應(yīng)用例可見，本發(fā)明的滾筒模具的發(fā)明，使自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)菲涅爾透鏡的工藝得到實(shí)現(xiàn)，不僅能實(shí)現(xiàn)大型菲涅爾透鏡的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，而且金屬模具的磨損量較小，所以它的使用壽命幾乎無限，它大大縮短了單張屏幕的生產(chǎn)周期，而且其形成的菲涅爾透鏡表面微結(jié)構(gòu)精度較高，光學(xué)特性優(yōu)良，能滿足不同用戶的需要。
下面通過應(yīng)用實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明不僅限于所述應(yīng)用實(shí)施例。
附圖1為菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為菲涅爾透鏡自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)的部分其它設(shè)備，圖中可見滾筒模具的整體結(jié)構(gòu)。
附圖3為菲涅爾透鏡自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)應(yīng)用例的整套設(shè)備示意圖。
圖中，1、滾筒；2、金屬模具；3、V形塊；4、壓力輥；5、紫外線照射裝置；6、支撐膜；7、固定件；8、輸送輥；9、涂層裝置；10、導(dǎo)向輥；11、涂層裝置；12、有機(jī)玻璃板；13、系列輥；14、輥；15、切刀；16系列輥；17、填充物。
如圖1所示本發(fā)明的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具由圓柱形滾筒(1)、金屬模具(2)、V形塊(3)組成，金屬模具(2)通過V形塊(3)擠壓緊密貼覆在柱形滾筒(1)之上，金屬模具(2)的外側(cè)具有菲涅爾透鏡表面形狀，V形塊(3)的外形輪廓與柱形滾筒(1)外徑有相同的曲率半徑。V形塊(3)通過固定件(7)固定在柱形滾筒(1)上，固定件(7)為沉頭螺釘。V形塊(3)與柱形滾筒(1)之間由材質(zhì)較軟的低熔點(diǎn)金屬或樹脂為填充物(17)加以填充，接縫處進(jìn)行拋光處理。
圖3所示為采用光固化工藝自動(dòng)連續(xù)化制造菲涅爾透鏡的工藝流程及設(shè)備，下面通過介紹工藝過程進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明；如圖3所示(1)在區(qū)域A中透明支撐膜(6)即PET薄膜經(jīng)輸送輥(8)輸送到涂層裝置(9)處，由涂層裝置(9)中的刀片將液態(tài)光固化樹脂均勻涂在支撐膜(6)整個(gè)表面上，形成一層厚度均勻的透明樹脂薄膜；(2)薄膜通過導(dǎo)向輥(10)進(jìn)入輥筒模具與壓力輥(4)之間，上述輥筒模具配以壓力輥(4)的作用是將金屬模具(2)外側(cè)所具有的菲涅爾透鏡表面微結(jié)構(gòu)形狀傳遞給上述的透明樹脂薄膜，通過紫外線照射裝置(5)中的紫外線的照射，使光固化樹脂固化，形成一系列同心棱形槽結(jié)構(gòu)；(3)在薄膜經(jīng)過區(qū)域A進(jìn)入?yún)^(qū)域B后，由涂層裝置(11)將一層透明膠均勻涂在有機(jī)玻璃板(12)上，有機(jī)玻璃板(12)通過系列輥(13)的輸送進(jìn)入指定區(qū)域，通過輥(14)將固化樹脂碾壓在有機(jī)玻璃板(13)上，在適當(dāng)?shù)奈恢糜们械?15)切斷，通過系列輥(16)輸送到下一工序。通過有機(jī)玻璃板和薄膜的不斷的供給，從而實(shí)現(xiàn)了大型菲涅爾透鏡的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。
上述應(yīng)用例中透明支撐膜6一般采用紫外線透射薄膜，其與光固化樹脂有較好的粘結(jié)性能，材料可選擇PET薄膜、聚苯二甲酸乙烯、聚碳酸脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，對(duì)涂層裝置9的刀片無特別要求，一般采用刮膠片或涂料器。
在透明支撐6上所涂的光固化樹脂的厚度是根據(jù)菲涅爾透鏡的特性而定的，涂層厚度可以通過調(diào)整光固化樹脂的粘度和透明支撐膜的進(jìn)給量以及涂層裝置的刀口與透明支撐膜的間隙來控制液態(tài)光固化樹脂的流量來得到有效的控制。為了提高生產(chǎn)效率，減少樹脂固化時(shí)間，采用紫外線光固化樹脂作為菲涅爾透鏡的原材料。
薄膜在紫外線照射裝置(5)處的固化可以通過調(diào)節(jié)紫外線光強(qiáng)度、光照射時(shí)間的長(zhǎng)短、薄膜的進(jìn)給量以及光固化樹脂的特性來任意調(diào)節(jié)光固化樹脂的固化過程。從上應(yīng)用例可見，本發(fā)明的滾筒模具是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)菲涅爾透鏡的工藝的關(guān)鍵，除滾筒模具以外的其它設(shè)備，以及工藝條件、工藝路線(光固化或熱固化或其它方法)、生產(chǎn)原料等均可以根據(jù)需要有各種變化，即本發(fā)明的滾筒模具可應(yīng)用于需要加工菲涅爾透鏡表面微結(jié)構(gòu)形狀的各種自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)菲涅爾透鏡的工藝中。
權(quán)利要求
1.菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具，其特征在于該滾筒模具由圓柱形滾筒(1)、金屬模具(2)、V形塊(3)組成，金屬模具(2)通過V形塊(3)擠壓緊密貼覆在柱形滾筒(1)之上，金屬模具(2)的外側(cè)具有菲涅爾透鏡表面形狀，V形塊(3)的外形輪廓與柱形滾筒(1)外徑有相同的曲率半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要根據(jù)求1所述的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具，其特征在于所述V形塊(3)是通過固定件(18)固定在柱形滾筒(1)上。
3.權(quán)利要求1所述的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具的應(yīng)用，其特征在于所述滾筒模具與壓力輥(4)配合應(yīng)用于需要加工菲涅爾透鏡表面微結(jié)構(gòu)形狀的各種自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)菲涅爾透鏡的工藝中。
4.權(quán)利要求3所述的菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具的應(yīng)用，其特征在于所述的自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)菲涅爾透鏡的工藝是(1)在區(qū)域A中透明支撐膜(6)即PET薄膜經(jīng)輸送輥(8)輸送到涂層裝置(9)處，由涂層裝置(9)中的刀片將液態(tài)光固化樹脂均勻涂在支撐膜(6)整個(gè)表面上，形成一層厚度均勻的透明樹脂薄膜；(2)薄膜通過導(dǎo)向輥(10)進(jìn)入輥筒模具與壓力輥(4)之間，上述輥筒模具配以壓力輥(4)的作用是將金屬模具(2)外側(cè)所具有的菲涅爾透鏡表面微結(jié)構(gòu)形狀傳遞給上述的透明樹脂薄膜，通過紫外線照射裝置(5)中的紫外線的照射，使光固化樹脂固化，形成一系列同心棱形槽結(jié)構(gòu)；(3)在薄膜經(jīng)過區(qū)域A進(jìn)入?yún)^(qū)域B后，由涂層裝置(11)將一層透明膠均勻涂在有機(jī)玻璃板(12)上，有機(jī)玻璃板(12)通過系列輥(13)的輸送進(jìn)入指定區(qū)域，通過輥(14)將固化樹脂碾壓在有機(jī)玻璃板(13)上，在適當(dāng)?shù)奈恢糜们械?15)切斷，通過，系列輥(16)輸送到下一工序，通過有機(jī)玻璃板和薄膜的不斷的供給，實(shí)現(xiàn)大型菲涅爾透鏡的連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明是一種菲涅爾透鏡連續(xù)化生產(chǎn)工藝中的滾筒模具,該滾筒模具由圓柱形滾筒(1)、金屬模具(2)、V形塊(3)組成,金屬模具(2)通過V形塊(3)擠壓緊密貼覆在柱形滾筒(1)之上,金屬模具(2)的外側(cè)具有菲涅爾透鏡表面形狀,V形塊(3)的外形輪廓與柱形滾筒(1)外徑有相同的曲率半徑,V形塊(3)較好是通過固定件(18)固定在柱形滾筒(1)上,本發(fā)明的滾筒模具與壓力輥(4)配合應(yīng)用于需要加工菲涅爾透鏡表面微結(jié)構(gòu)形狀的各種自動(dòng)連續(xù)化生產(chǎn)菲涅爾透鏡的工藝中。
文檔編號(hào)B29C59/12GK1336277SQ01108599
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者張益民, 霍永峰, 龔成 申請(qǐng)人:張益民