专利名称：菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具的制作方法
技术领域：
本发明属于背投影屏幕的生成设备领域，具体是一种背投影屏幕所用的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具。
菲涅尔透镜和柱面镜配合使用适用于背投影屏幕，本发明涉及的菲涅尔透镜是平面型菲涅尔透镜，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构成，每个环带都相当于一个独立的折射面，这些棱形带能使入射光会聚到一个共同的焦点。
随着投影图像清晰度的提高，液晶投影机的像素数从常规的数万数量级提高到百万数量级。这就要求菲涅尔透镜增加每毫米距离内棱形槽的数量，一般要在每毫米2到20个之间范围内。
目前生产菲涅尔透镜的方法主要有三种(1)热压成型热压成型工艺一般都采用平压平工艺(即将加热软化的树脂板置于菲涅尔透镜模具上，在树脂板平面上均匀施以一定的压力，通过冷却定型)；或采用辊压平工艺(用辊子辗压置于菲涅尔透镜模具上的加热软化的树脂板，使其成型，再冷却定形)。其缺点是热压成型在冷却过程中温度分布不均匀，易发生热收缩现象、温度升降周期较长，只适合单张菲涅尔透镜生产，生产效率低。
(2)浇注成型浇注成型工艺一般是将液态，有一定流动性的树脂浇注在已合模的菲涅尔透镜成型模具中进行树脂固化，其缺点是浇注时间较长，固化时间长，易产生气泡，也只适合单张菲涅尔透镜生产，生产效率依然低下。
(3)平面光固化成型平面光固化成型工艺一般是使用光固化树脂作为菲涅尔透镜的生产原料，在菲涅尔透镜模具上一层厚度均匀的液态光固化树脂，在其上放置一缺透明有机玻璃板，匀速通过紫外线光源，紫外线透过透明有机玻璃照射到光固化树脂上使其固化，固化完成后，进行脱模处理。虽然采用这种平面光固化成型工艺的生产时间较短但也还是只适合单张菲涅尔透镜生产，不能实现自动连续化批量生产。
造成上述几种生产成型方法效率低，不能实现连续化生产的根本原因是受菲涅尔透镜的模具所限制了，由于菲涅尔透镜的表面特殊结构，在机械加工中只能加工成平面形式。
本发明的目的是为了克报现有技术的缺陷，为人们提供一种菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具，滚筒模具的使用即可吸收上述三种现有技术的优点，又可采用光固化树脂作为生产原料，真正实现自动连续化生产大型菲涅尔透镜。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具由圆柱形滚筒(1)、金属模具(2)、V形块(3)组成，金属模具(2)通过V形块(3)挤压紧密贴覆在柱形滚筒(1)之上，金属模具(2)的外侧具有菲涅尔透镜表面形状，V形块(3)的外形轮廓与柱形滚筒(1)外径有相同的曲率半径。
上述方案中，V形块(3)是通过固定件固定在柱形滚筒(1)上。
上述方案中，V形块(3)与柱形滚筒(1)之间由材质较软的低熔点金属或树脂填充，接缝处进行抛光处理。
本发明的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具与压力辊(4)配合、可用于热固化、光固化等各种工艺的菲涅尔透镜的连续化生产。本发明的菲涅尔透镜滚筒模具是圆柱形式所以也可以采用滚压的方法来取代光固化成型。
本发明的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具适用于各种尺寸大小，尤其是42英寸以上的大型菲涅尔透镜连续化生产工艺。
本发明将具有一定挠度和韧性以及有菲涅尔透镜表面形状的金属模具通过V形块挤压紧密贴覆在一滚筒之上，V形块与滚筒之间由材质较软的低熔点金属或树脂填充，接缝处进行拋光处理，V形块的外形轮廓与滚筒外径有相同的曲率半径，否则在滚压时会产生间歇性冲击(参见
图1)，滚筒模具上的V形块可以将菲涅尔透镜金属模具紧密地贴覆在滚筒上，对金属模具有拉伸、定位作用。这样就实现了由平板模具到滚筒模具的转化，使连续化生产有了物质基础。从以下应用例可见，本发明的滚筒模具的发明，使自动连续化生产菲涅尔透镜的工艺得到实现，不仅能实现大型菲涅尔透镜的连续自动化生产，而且金属模具的磨损量较小，所以它的使用寿命几乎无限，它大大缩短了单张屏幕的生产周期，而且其形成的菲涅尔透镜表面微结构精度较高，光学特性优良，能满足不同用户的需要。
下面通过应用实施例进一步描述本发明，本发明不仅限于所述应用实施例。
附图1为菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具的截面结构示意图。
附图2为菲涅尔透镜自动连续化生产的部分其它设备，图中可见滚筒模具的整体结构。
附图3为菲涅尔透镜自动连续化生产应用例的整套设备示意图。
图中，1、滚筒；2、金属模具；3、V形块；4、压力辊；5、紫外线照射装置；6、支撑膜；7、固定件；8、输送辊；9、涂层装置；10、导向辊；11、涂层装置；12、有机玻璃板；13、系列辊；14、辊；15、切刀；16系列辊；17、填充物。
如图1所示本发明的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具由圆柱形滚筒(1)、金属模具(2)、V形块(3)组成，金属模具(2)通过V形块(3)挤压紧密贴覆在柱形滚筒(1)之上，金属模具(2)的外侧具有菲涅尔透镜表面形状，V形块(3)的外形轮廓与柱形滚筒(1)外径有相同的曲率半径。V形块(3)通过固定件(7)固定在柱形滚筒(1)上，固定件(7)为沉头螺钉。V形块(3)与柱形滚筒(1)之间由材质较软的低熔点金属或树脂为填充物(17)加以填充，接缝处进行抛光处理。
图3所示为采用光固化工艺自动连续化制造菲涅尔透镜的工艺流程及设备，下面通过介绍工艺过程进一步详细说明本发明；如图3所示(1)在区域A中透明支撑膜(6)即PET薄膜经输送辊(8)输送到涂层装置(9)处，由涂层装置(9)中的刀片将液态光固化树脂均匀涂在支撑膜(6)整个表面上，形成一层厚度均匀的透明树脂薄膜；(2)薄膜通过导向辊(10)进入辊筒模具与压力辊(4)之间，上述辊筒模具配以压力辊(4)的作用是将金属模具(2)外侧所具有的菲涅尔透镜表面微结构形状传递给上述的透明树脂薄膜，通过紫外线照射装置(5)中的紫外线的照射，使光固化树脂固化，形成一系列同心棱形槽结构；(3)在薄膜经过区域A进入区域B后，由涂层装置(11)将一层透明胶均匀涂在有机玻璃板(12)上，有机玻璃板(12)通过系列辊(13)的输送进入指定区域，通过辊(14)将固化树脂碾压在有机玻璃板(13)上，在适当的位置用切刀(15)切断，通过系列辊(16)输送到下一工序。通过有机玻璃板和薄膜的不断的供给，从而实现了大型菲涅尔透镜的连续自动化生产。
上述应用例中透明支撑膜6一般采用紫外线透射薄膜，其与光固化树脂有较好的粘结性能，材料可选择PET薄膜、聚苯二甲酸乙烯、聚碳酸脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，对涂层装置9的刀片无特别要求，一般采用刮胶片或涂料器。
在透明支撑6上所涂的光固化树脂的厚度是根据菲涅尔透镜的特性而定的，涂层厚度可以通过调整光固化树脂的粘度和透明支撑膜的进给量以及涂层装置的刀口与透明支撑膜的间隙来控制液态光固化树脂的流量来得到有效的控制。为了提高生产效率，减少树脂固化时间，采用紫外线光固化树脂作为菲涅尔透镜的原材料。
薄膜在紫外线照射装置(5)处的固化可以通过调节紫外线光强度、光照射时间的长短、薄膜的进给量以及光固化树脂的特性来任意调节光固化树脂的固化过程。从上应用例可见，本发明的滚筒模具是实现自动连续化生产菲涅尔透镜的工艺的关键，除滚筒模具以外的其它设备，以及工艺条件、工艺路线(光固化或热固化或其它方法)、生产原料等均可以根据需要有各种变化，即本发明的滚筒模具可应用于需要加工菲涅尔透镜表面微结构形状的各种自动连续化生产菲涅尔透镜的工艺中。
权利要求
1.菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具，其特征在于该滚筒模具由圆柱形滚筒(1)、金属模具(2)、V形块(3)组成，金属模具(2)通过V形块(3)挤压紧密贴覆在柱形滚筒(1)之上，金属模具(2)的外侧具有菲涅尔透镜表面形状，V形块(3)的外形轮廓与柱形滚筒(1)外径有相同的曲率半径。
2.根据权利要根据求1所述的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具，其特征在于所述V形块(3)是通过固定件(18)固定在柱形滚筒(1)上。
3.权利要求1所述的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具的应用，其特征在于所述滚筒模具与压力辊(4)配合应用于需要加工菲涅尔透镜表面微结构形状的各种自动连续化生产菲涅尔透镜的工艺中。
4.权利要求3所述的菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具的应用，其特征在于所述的自动连续化生产菲涅尔透镜的工艺是(1)在区域A中透明支撑膜(6)即PET薄膜经输送辊(8)输送到涂层装置(9)处，由涂层装置(9)中的刀片将液态光固化树脂均匀涂在支撑膜(6)整个表面上，形成一层厚度均匀的透明树脂薄膜；(2)薄膜通过导向辊(10)进入辊筒模具与压力辊(4)之间，上述辊筒模具配以压力辊(4)的作用是将金属模具(2)外侧所具有的菲涅尔透镜表面微结构形状传递给上述的透明树脂薄膜，通过紫外线照射装置(5)中的紫外线的照射，使光固化树脂固化，形成一系列同心棱形槽结构；(3)在薄膜经过区域A进入区域B后，由涂层装置(11)将一层透明胶均匀涂在有机玻璃板(12)上，有机玻璃板(12)通过系列辊(13)的输送进入指定区域，通过辊(14)将固化树脂碾压在有机玻璃板(13)上，在适当的位置用切刀(15)切断，通过，系列辊(16)输送到下一工序，通过有机玻璃板和薄膜的不断的供给，实现大型菲涅尔透镜的连续自动化生产。
全文摘要
本发明是一种菲涅尔透镜连续化生产工艺中的滚筒模具,该滚筒模具由圆柱形滚筒(1)、金属模具(2)、V形块(3)组成,金属模具(2)通过V形块(3)挤压紧密贴覆在柱形滚筒(1)之上,金属模具(2)的外侧具有菲涅尔透镜表面形状,V形块(3)的外形轮廓与柱形滚筒(1)外径有相同的曲率半径,V形块(3)较好是通过固定件(18)固定在柱形滚筒(1)上,本发明的滚筒模具与压力辊(4)配合应用于需要加工菲涅尔透镜表面微结构形状的各种自动连续化生产菲涅尔透镜的工艺中。
文档编号B29C59/12GK1336277SQ01108599
公开日2002年2月20日 申请日期2001年7月5日 优先权日2001年7月5日
发明者张益民, 霍永峰, 龚成 申请人:张益民