(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して微細構造体の母体を得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して微細構造体を得る第３の工程とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項２】
射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して微細構造体の母体を得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して微細構造体を得る第３の工程と、
前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第４の工程と、
前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に塗布された樹脂の表面に塗布装置により溶融状態の樹脂をさらに塗布する第５の工程と、
前記第５工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に塗布された樹脂の表面を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第６の工程とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項３】
射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、
前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第１段目の微細構造体の母体を得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して第１段目の微細構造体を得る第３の工程と、
前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第４の工程と、
前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第２段目の微細構造体の母体を得る第５の工程と、
前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して第２段目の微細構造体を得る第６の工程と、
前記第６の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第７の工程と、
前記第７の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第３段目の微細構造体の母体を得る第８の工程と、
前記第３〜第８の工程を複数回繰り返して得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を形成する第９の工程と、
前記第９工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第１０の工程とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項４】
射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、
前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝微細構造体の母体を得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して凹溝微細構造体を得る第３の工程と、
前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝に充填する第４の工程と、
前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の充填された凹溝微細構造物の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を得る第５の工程と、
前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造物の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第６の工程とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項５】
射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填してを成形体の基体を得る第１の工程と、
前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第１段目の凹溝微細構造体の母体を得る第２の工程と、
前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して第１段目の凹溝微細構造体を得る第３の工程と、
前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝にコア材を充填する第４の工程と、
前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上のコア材が充填されている第１段目の凹溝微細構造物の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第２段目の凹溝微細構造体の母体を得る第５の工程と、
前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して第２段目の凹溝微細構造体を得る第６の工程と、
前記第６の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝にコア材を充填する第７の工程と、
前記第７の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第３段目の凹溝微細構造体の母体を得る第８の工程と、
前記第３〜第８の工程を複数回繰り返して得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上のコア材が充填されている凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を形成する第９の工程と、
前記第９工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第１０の工程とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの項に記載の成形方法において、３次元的に移動可能な塗布装置を使用する、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの項に記載の成形方法において、各工程をターンテーブル上で実施する、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法。
【請求項８】
射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記成形体の基体を成形する際に金型を閉じた状態に加圧保持すると共に金型を開閉する型締機と、
前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する塗布装置と、前記塗布装置により塗布される微細構造体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記微細構造体の母体にスタンパを押し付けるためのスタンパ金型とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
【請求項９】
射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第１の塗布装置と、前記第１の塗布装置により塗布される微細構造体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記スタンパにより形成される微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第２の塗布装置と、該第２の塗布装置により塗布・形成される薄膜上に溶融状態の樹脂を塗布する第３の塗布装置とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
【請求項１０】
射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記成形体の基体を成形する際に金型を閉じた状態に加圧保持すると共に金型を開閉する型締機と、
前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第１の塗布装置と、前記第１の塗布装置により塗布される微細構造体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記微細構造体の母体にスタンパを押し付けるためのスタンパ金型と、前記スタンパにより形成される微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第２の塗布装置と、該第２の塗布装置により塗布・形成される薄膜上に溶融状態の樹脂を塗布する第３の塗布装置と、前記のようにして成形された成形体の上方から押し付けて整形する整形用の金型とからなる、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の成形装置において、第１〜３の塗布装置は実質的に同じ構造を有し、第１と第３の塗布装置からは同じ種類の樹脂が塗布される、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれかの項に記載の成形装置において、塗布装置は、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能な移動手段により被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段は制御装置により設定量になるように制御される、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれかの項に記載の成形装置において、塗布装置は、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能な移動手段により被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段が、そして前記ヘラ部の開口部には溶融樹脂が押し出される樹脂通路の大きさを調節する開度調節手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段と開度調節手段は制御装置により設定量になるように制御される、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関するもので、具体的には射出成形法あるいは射出圧縮成形法により得られる成形体の基体の表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関し、さらに具体的には光導波路体、ＣＤ、ＤＶＤのような表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関するものである。限定するものではないが、特に、３次元複雑形状を有する基体の表面に、高分子系光導波路のような微細構造体を実装した成形体を得るのに好適な、表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表面に微細構造体を有する成形体の例として、コンパクトディスクすなわちＣＤ、デジタルバーサタイルディスクすなわちＤＶＤ等の光ディスクを挙げることができる。光ディスクの基板は、一般にポリカーボネート（ＰＣ）から成形されているが、この基板の表面にはμｍオーダーの「ピット」と呼ばれる凹凸が付けられている。そして、基板の凹凸の表面には、反射膜となる記録層と、凹凸あるいは反射膜を保護するための保護膜とがコーテイングされている。ＣＤは、上記のような表面に凹凸が付けられている１枚の基板からなっているが、ＤＶＤはＣＤを対向して貼り合わせたような構造になっている。このようなＣＤとＤＶＤは凹凸の大きさや実装密度が異なるが、ともにポリカーボネート製の基板は射出成形機により製造され、この射出成形時に金型の表面の凹凸が基板の表面に転写されている。そして、後述するようにその表面はコーテイングされている。
【０００３】
また、このような基板は射出圧縮成形方法によっても製造されている。この射出圧縮成形方法の実施に使用される装置は、図７に示されているように、固定金型１００と、この固定金型１００に対して型開閉される可動金型１１０と、射出機１２０と、その表面に微細な凹凸１０２、１０２、…が付けられているスタンパ１０１とからなっている。したがって、固定金型１００の凹部にスタンパ１０１を装着して、可動金型１１０を固定金型１００との間に所定の隙間が残るように型締めする。そして、射出機１２０からキャビテイ１０５に所定の空間が残るように射出充填し、次いで型締めする。この型締めにより、溶融状態にある樹脂を加圧、圧縮して基板１０６を得る。加圧、圧縮するとき、基板１０６の表面にスタンパ１０１の微細な凹凸１０２、１０２、…が転写される。上記のようにして射出圧縮法あるいは射出成形法により得られる基板１０６は、金型１００、１１０から取り出され、そして微細な凹凸が付けられた表面には、別工程により反射膜が形成され、反射膜の表面には例えばスピンコート法により薄い保護膜が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−１５５５１８号公報
【非特許文献１】
小林昭：超精密生産技術体系  第４巻  応用技術、株式会社富士テクノシステム、１９９６、ｐ１９２〜１９３（スピンコート法）
【０００５】
上記のような基板に薄い保護膜すなわち樹脂膜を形成する方法に、例えば非特許文献１に記載されているような、スピンコート法が知られている。このスピンコート法は、平板上に溶融樹脂を垂らした後に平板を高速回転させ、その遠心力で溶融樹脂を半径外方に広がらせ、そして余分の溶融樹脂を平板外に飛ばし、平板上に残った樹脂で成膜する方法である。
【０００６】
本発明の直接的な先行技術を構成するものではないが、表面に保護膜を有する成形品の製造という広い観点からみて従来の技術として、特許文献１を挙げることができる。この文献１に記載されている製造方法の実施に使用される金型は、図８の（イ）、（ハ）に示されているように、熱盤２００と、雌金型２０２と、この雌金型２００に対応した雄金型２０５とからなっている。熱盤２００には複数個の通気孔２０１、２０１、…が、雌金型２０２には排気孔２０３、２０３、…がそれぞれ形成されている。また、雌金型２０２の底部には多孔質の電鋳品２０４が装着されている。したがって、成形性を有する転写シート２１０を雌金型２０２内に配置し、熱盤２００により加熱すると共に、排気孔２０３、２０３、…から転写シート２１０を真空引きし、また熱盤２００から加圧空気を供給すると、転写シート２１０に多孔質の電鋳品２０４が転写される。電鋳品２０４の表面に吸着され、転写された状態が図８の（ロ）に示されている。次いで、図８の（ハ）に示されているように雄金型２０５を雌金型２０２に対して型締めし、そして射出機２０６から溶融樹脂を射出する。これにより、転写シート２１０の一面に保護膜が成形された成形品を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
射出圧縮成形方法によると、前述したように表面に微細な凹凸を有する基板１０６を成形することはできる。しかしながら、金型１００、１１０内では微細な凹凸が付けられた表面に保護膜を成形することはできず、金型１００、１１０から取り出された基板１０６の表面はむき出しのままである。むき出し状態の基板１０６も、射出圧縮成形とは異なる例えばスピンコート法により保護膜を形成することはできるが、金型から取り出し、スピンコート法という特別な別工程を必要としコスト高になる。また、スピンコート法によると、溶融樹脂は遠心力により塗布されるので、粘度の影響を受けやすく、高粘度の熱可塑性溶融樹脂の塗布は困難と思われる。しかも、スピンコート法は、平板上に樹脂を垂らした後に平板を高速回転させ、平板上に残った樹脂で成膜する方法であるので、溶融樹脂の９０％以上を捨てるという無駄の多い塗布方法でもある。
【０００８】
また、図９の（イ）は、３次元構造の光導波路体１５０を示す斜視図であるが、この光導波路体１５０は、複数個の脚部１５２、１５２、…と平板部１５１からなる基体１５３と、その上面の表面部１５４とからなっている。そして、表面部１５４に複数個の光導波路１５５、１５５、…が形成されている、このような３次元構造の光導波路体１５０を射出圧縮成形方法により成形することは極めて困難である。すなわち、前述したように固定金型と可動金型とを使用し、そして光導波路１５５、１５５、…を形成するための複数個の凸部が付けられているスタンパを適用すると、射出圧縮成形方法によっても光導波路１５５、１５５、…用の凹溝は成形することはできる。しかしながら、金型内で光導波路１５５、１５５、…用の凹溝にコア材を充填あるいは塗布し、そしてその表面に保護膜を形成することは極めて困難である。もっとも、金型を開いて光導波路１５５、１５５、…用の凹溝にコア材を充填し、そしてその表面に保護膜を塗布成形することは可能ではある。しかしながら、図９の（イ）に示されているような３次元の光導波路体１５０を成形するときは、品質が落ちる恐れがある。さらにその理由を詳しく説明すると、図９の（ロ）において参照数字３００、３００は金型を、そして３０１は前述したような基体あるいは成形体の一部を示しているが、これらの金型３００、３００で得られる基体３０１の肉厚部３０１’は、冷却・固化するときの体積収縮が大きいので、その表面に図９の（ハ）に示されているような窪み３０２が生じる。このように、肉厚部３０１’に窪み３０２が生じるので、図９の（ニ）に示されているような複数個の精密な凸条３０６、３０６、…を有するスタンパ３０５で光導波路用の凹溝３０７、３０７、…を成形しても、肉厚部３０１’近傍の凹溝３０７、３０７、…は、図９の（ホ）に示されているように変形する。このような変形は、特に凹溝３０７、３０７、…の大きさが数μｍ〜数十μｍと微細な場合は、無視できないものとなる。
【０００９】
特許文献１に記載されている成形方法も、上記したような問題を抱えている。すなわち、多孔質の電鋳品２０４の表面に所望の微細形状を付与しておき、雌型２０２に転写シート２１０を真空吸着・加圧すると、転写シート２１０に電鋳品２０４の微細形状を転写することは可能と考えられるが、以降の工程で転写面に保護膜を形成することはできない。また、多孔質の電鋳品２０４の表面には孔が開いているので、微細形状に要求される表面粗度を満足することはできないと思われる。特に、図９の（イ）に示されているような光導波路体１５０の場合、凹溝にコア材が充填されているコア部と、コア部を覆っている保護膜との界面は、コア部を通る光が反射する反射面でもあるので、ｎｍオーダの平滑性が求められるが、このような要求を満たすことは困難である。さらには、転写シート２１０に微細構造を転写した後に、図８の（ハ）に示されているように、成形品の母体となる溶融樹脂が射出されるので、微細構造体に溶融樹脂の充填時の剪断力、射出圧力等が作用する。そうすると、転写シート２１０が薄い場合、転写シート２１０が損傷する可能性もある。
【００１０】
本発明は、上記したような従来の問題点あるいは欠点を解決した、表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的とし、具体的には微細構造体の表面が保護膜で覆われた３次元形状の成形体を、あるいは反射膜と保護膜のような複数枚の膜で覆われた３次元形状の成形体を、金型から取り出すことなく、高精度に成形することができる成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的としている。また、他の発明は微細構造体が形成される成形体の基体が平坦以外の例えば凸レンズのように曲面からなっていても成形することができる成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的とし、さらには高粘度の熱可塑性樹脂によっても、また薄肉大面積かつ複雑形状の成形体でも、変形量が少なく、寸法精度の高い成形体を低圧力で成形できる、表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、成形体の基体となる樹脂、微細構造体の母体となる樹脂、微細構造体の凹部に充填する樹脂あるいは微細構造体の凹凸部を覆う例えば反射膜となる樹脂および微細構造体を保護する保護膜用の樹脂等を可塑化する可塑化装置を備えている。これらの可塑化装置は、同種の樹脂が適用されるときには、共通化される。また、本発明は、成形体の基体を成形するための金型、成形体の表面に微細構造体を転写するスタンパが装着されるスタンパ金型および微細構造体の形状を整える整形用の金型も備えている。さらには、成形体の基体となる樹脂を射出する射出装置、微細構造体の母体となる樹脂を塗布する塗布装置、微細構造体の凹部に充填する樹脂あるいは微細構造体の凹凸部を覆う例えば反射膜となる樹脂を塗布する塗布装置および微細構造体を保護する保護膜用の樹脂を塗布する塗布装置を備えている。これらの塗布装置も、同種の樹脂が適用されるときには、共通化される。
【００１２】
上記のような塗布装置は、本発明の上記目的を達成するために、微細構造体の母体となる樹脂、微細構造体の表面に塗布する、あるいは微細構造体の凹部に充填する樹脂等を平坦以外の曲面にも均一厚さに塗布する必要がある。そこで、塗布装置の少なくともヘラ部は、塗布操作時には被塗布面に沿って３次元的に移動可能になっている。このように移動可能な塗布装置は、樹脂貯蔵部を備えている。この樹脂貯蔵部は、望ましくは従来周知の形態をしたシリンダから構成されている。そして、樹脂貯蔵部には、樹脂貯蔵部の外部に設けられた、例えば押出機などの従来周知の樹脂可塑化装置によりあらかじめ可塑化された溶融樹脂が供給されるようになっている。この樹脂貯蔵部すなわちシリンダは、温度検出手段と加熱手段とを有しており、シリンダ内の温度は使用する樹脂を溶融した状態で維持できるように、適切な温度に制御されるようになっている。また、樹脂貯蔵部に溜められている溶融樹脂は、ピストンなどに代表される押出・加圧機構により、樹脂貯蔵部から塗布部へ押し出すことが可能なように構成されている。押出・加圧機構は、その駆動速度もしくは押圧力が設定値になるように、また加熱手段も設定温度になるように、例えばＰＩＤ制御すなわち比例積分微分制御により制御されるようになっている。また、塗布部はヘラ部を備えている。ヘラ部は樹脂貯蔵部に連通し、そして樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂は、ヘラ部に設けられている開口部から被塗布面上に供給あるいは押し出されるようになっている。開口部は、望ましくは１個のヘラ部に対して複数個独立的に設けられ、そして各開口部はニードルなどの開度調節手段により、その開度が調節されるようになっている。上記開度調節手段も、さらにはヘラ部の外周部に設けられている加熱手段も、設定値になるように例えばフィードバックにより制御される。このように構成されている開口部は、より厳密にはヘラ部の進行方向の前方に位置している。
【００１３】
上記のように構成されている溶融樹脂の塗布装置は、少なくともヘラ部は、塗布操作時には被塗布面に沿って３次元的に移動させられるが、このときの移動速度も、溶融樹脂の押出量に見合った速度に制御される。これにより、溶融樹脂は過不足なく塗布される。このような移動のために、あるいは３次元駆動のために、さらに具体的には平坦以外の曲面にも均一厚さに塗布するために、塗布装置はロボットなどのアームに取り付けることができるようになっている。ロボットのアームに取り付けると、ロボットが持つ自由度によって、塗布装置すなわちヘラ部をＸＹの並進方向の移動、あるいは上下左右方向への直線方向、並進方向ならびにＸＹＺ軸周りの回転方向等に駆動可能となる。さらには、溶融樹脂を押し出しながらヘラ部を移動させることにより、溶融樹脂を３次元形状の金型表面に厚み分布を変えながら塗布・成膜することができる。また、塗布した溶融樹脂をプレスして、厚みと寸法の精度が高く、微細形状への転写率をさらに高くした薄肉かつ三次元形状の塗布膜を得ることができる。なお、塗布装置は、コントロールの精度の高いＸＹＺステージタイプのロボットに取り付けることもできる。これにより、被塗布面と塗布装置のヘラ部とのギャップをより正確に、例えば数十〜数百μｍに精度良くコントロールすることができる。
【００１４】
かくして、本請求項１に記載の発明は、前記本発明の目的を達成するために、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して微細構造体を得る第３の工程とから構成される。
請求項２に記載の発明は、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に塗布された樹脂の表面に塗布装置により溶融状態の樹脂をさらに塗布する第５の工程と、前記第５工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に塗布された樹脂の表面を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第６の工程とから構成される。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第１段目の微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して第１段目の微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第２段目の微細構造体の母体を得る第５の工程と、前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して第２段目の微細構造体を得る第６の工程と、前記第６の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第７の工程と、前記第７の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第３段目の微細構造体の母体を得る第８の工程と、前記第３〜第８の工程を複数回繰り返して得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を形成する第９の工程と、
前記第９工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第１０の工程とから構成される。
請求項４に記載の発明は、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して凹溝微細構造体を得る第３の工程と、
前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝に充填する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の充填された凹溝微細構造物の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を得る第５の工程と、前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造物の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第６の工程とから構成される。
請求項５に記載の発明は、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填してを成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第１段目の凹溝微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して第１段目の凹溝微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝にコア材を充填する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上のコア材が充填されている第１段目の凹溝微細構造物の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第２段目の凹溝微細構造体の母体を得る第５の工程と、前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して第２段目の凹溝微細構造体を得る第６の工程と、前記第６の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝にコア材を充填する第７の工程と、前記第７の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第３段目の凹溝微細構造体の母体を得る第８の工程と、前記第３〜第８の工程を複数回繰り返して得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上のコア材が充填されている凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を形成する第９の工程と、前記第９工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第１０の工程とから構成される。請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの項に記載の成形方法において、３次元的に移動可能な塗布装置を使用するように構成され、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかの項に記載の成形方法において、各工程をターンテーブル上で実施するように構成される。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記成形体の基体を成形する際に金型を閉じた状態に加圧保持すると共に金型を開閉する型締機と、前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する塗布装置と、前記塗布装置により塗布される微細構造体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記微細構造体の母体にスタンパを押し付けるためのスタンパ金型とからなるように構成される。
請求項９に記載の発明は、射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第１の塗布装置と、前記第１の塗布装置により塗布される微細構造体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記スタンパにより形成される微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第２の塗布装置と、該第２の塗布装置により塗布・形成される薄膜上に溶融状態の樹脂を塗布する第３の塗布装置とから構成される。
請求項１０に記載の発明は、射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記成形体の基体を成形する際に金型を閉じた状態に加圧保持すると共に金型を開閉する型締機と、前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第１の塗布装置と、前記第１の塗布装置により塗布される微細構造体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記微細構造体の母体にスタンパを押し付けるためのスタンパ金型と、前記スタンパにより形成される微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第２の塗布装置と、該第２の塗布装置により塗布・形成される薄膜上に溶融状態の樹脂を塗布する第３の塗布装置と、前記のようにして成形された成形体の上方から押し付けて整形する整形用の金型とからなる構成される。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の成形装置において、第１〜３の塗布装置は実質的に同じ構造を有し、第１と第３の塗布装置からは同じ種類の樹脂が塗布される、表層に微細構造体を有する成形体の成形装置。
請求項１２に記載の発明は、請求項８〜１１のいずれかの項に記載の成形装置において、塗布装置は、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能な移動手段により被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段は制御装置により設定量になるように制御されるように、そして請求項１３に記載の発明は、請求項８〜１１のいずれかの項に記載の成形装置において、塗布装置は、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能な移動手段により被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段が、そして前記ヘラ部の開口部には溶融樹脂が押し出される樹脂通路の大きさを調節する開度調節手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段と開度調節手段は制御装置により設定量になるように制御されるように構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図９の（イ）に示されているような３次元構造の光導波路体１５０を成形する成形装置および成形方法について説明する。始めに、金型およびスタンパについて、次に押出機と射出ユニットとからなる射出装置について、そして押出機と塗布ユニットとからなる第１の塗布装置について、最後にこれらの装置を使用した光導波路体１５０の成形方法について説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係わる射出成形方法の実施の各成形段階を模式的に示す図であるが、その（イ）に示されているように、本実施の形態に係わる射出成形用あるいは射出圧縮成形用の金型は、可動側金型１と固定側金型５とからなっている。本実施の形態によると、可動側金型１の方に従来周知の形態をしたスプル２、ランナ３、３およびゲート４、４が形成され、ゲート４、４の先端部はパーティングライあるいは固定側金型５の凹部６に開口している。固定側金型５の凹部６は、本実施の形態では複数本の脚部１５２、１５２、…を成形するために、分岐している。この固定側金型５の凹部６と可動側金型１のパーティングラインとにより、型締め時に光導波路体１５０の基体１５３を成形するためのキャビテイ６’が構成される。
【００１９】
スタンパ７は、図１の（ホ）に示されているように、その一面に紙面に垂直方向に所定長さに延びた凹条あるいは凸条８、８、…からなる複数本の凹凸が形成されている。これらの凸条８、８、…により微細構造体をなす凹溝すなわち光導波路用の凹溝９、９、…が成形される。このようなスタンパ７は、その凹凸が固定側金型５の方に面するようにしてスタンパ金型７’に着脱自在に装着されている。なお、射出成形あるいは射出圧縮成形をするための、可動側金型１を固定側金型５に対して型締めする型締機は、図１には示されていない。
【００２０】
射出装置１０は、図１の（イ）および図２に示されているように、押出機１１と射出ユニット２０とからなっている。押出機１１は、従来周知のようにシリンダバレル１２を備えている。そして、このシリンダバレル１２内に材料供給部、メルト部、圧縮部等からなるスクリュ１３が回転可能に設けられている。シリンダバレル１２の外周部には、図２には示されていないが、個々に発熱温度が制御される複数個の例えばバンドヒータが設けられ、その上流側に材料供給用のホッパ１４が設けられている。このように構成されているシリンダバレル１２の、図２において左方端部にスクリュ駆動用の電動モータ１５が取り付けられ、下流端部に可塑化された溶融状態の樹脂を射出ユニット２０の方へ供給するホースあるいは供給管１６が接続されている。
【００２１】
射出ユニット２０は、図１の（イ）あるいは図２に示されているように、射出シリンダ２１と、この射出シリンダ２１内に往復動自在に設けられている射出ピストン２２とからなっている。射出シリンダ２１の外周部には、図には示されていないが、発熱温度が制御される例えばバンドヒータが取り付けられている。このヒータの加熱により、押出機１１から供給される溶融樹脂は溶融状態に保たれる。射出シリンダ２１のピストンヘッド室には、前述した供給管１６が接続され、その先端部には射出ノズル２３が取り付けられている。なお、供給管１６にはロータリバルブ１７、１７が介装されている。
【００２２】
第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂは、取り扱う樹脂の種類が異なるだけで、構造的には同じで、またその押出機１１ａ、１１ｂは射出装置１０の押出機１１と実質的に同じ構造をしているので、第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂの押出機１１ａ、１１ｂに関しては、射出装置１０の押出機１１の構成要素を示す参照数字に添え字「ａ」、「ｂ」を付けて重複説明はしない。また、第１の塗布装置３０ａの塗布ユニット３１ａの構成要素には、参照数字に添え文字「ａ」を付けて説明し、第２の塗布装置の構成要素については格別に説明しない。なお、成形例の説明等において、必要なときには第１の塗布装置３０ａの構成要素を示す参照数字の添え字「ａ」の代わりに添え字「ｂ」を付けて説明する。
【００２３】
第１の塗布装置３０ａは、図２に示されているように第１の押出機１１ａと、第１の塗布ユニット３１ａとからなっている。そして、第１の塗布ユニット３１ａは、図３に示されているように、概略的には樹脂貯蔵部であるシリンダ３２ａと、このシリンダ３２ａに付属して略一体的に設けられている塗布部４０ａとから構成されている。シリンダ３２ａは、従来周知のように全体として円筒状を呈し、その内部には、例えば油圧シリンダユニットからなるピストン駆動装置３３ａにより、図３において上下方向に駆動されるピストン３４ａが設けられている。したがって、ピストン３４ａを下方へ駆動すると、シリンダ３２ａ内に貯えられている溶融樹脂には圧力が立ち、溶融樹脂は所定速度で詳しくは後述する塗布部４０ａを介して被塗装面に押し出されることになる。シリンダ３２ａの側部には、樹脂補給路３５ａが開けられている。そして、この樹脂補給路３５ａに対応してロータリバルブ１７ａが介装されている供給管１６ａが取り付けられている。このように、本実施の形態によると、第１の押出機１１ａは固体状の樹脂を可塑化し、シリンダ３２ａは押し出し専用となっている。したがって、シリンダ３２ａ内の溶融樹脂の押出量は、ピストン３４ａの駆動速度によりきめ細かに制御されることになる。シリンダ３２ａの外周部には、発熱手段としての複数個のヒータ３６ａ、３６ａ、…が設けられている。これらのヒータ３６ａ、３６ａ、…の発熱量は、後述する制御装置５０ａで演算されるヒータの操作量に基づいて、ヒータ３６ａ、３６ａ、…への通電時間をＯＮ／ＯＦＦする電磁接触器またはＳＳＲ、ヒータへの印加電圧を調節するサイリスタ等で制御されるようになっている。
【００２４】
シリンダ３２ａの下端部はテーパ状に絞られ、そして樹脂通路３７ａとなって塗布部４０ａに連なっている。塗布部４０ａは、溶融状態の樹脂が通過する、あるいは一時的に貯えられる樹脂調整部４１ａと、その下端に位置するヘラ部４２ａとからなっている。ヘラ部４２ａは、例えば不銹鋼、セラミック等から形成されている。そして、その表面は研磨され、あるいは摩擦抵抗の小さい、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（四ふっ化エチレン−パーフルオロアルギルビニルエーテル共重合樹脂）、ＦＥＰ（四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン共重合樹脂）等の樹脂でコーテイングされている。ヘラ部４２ａの下端部は斜めに切り落とされ、そして切り落とされた斜面４３ａを前方にして矢印Ｄ方向に所定速度で駆動あるいは移動されるようになっている。このように斜面４３ａが移動方向の前方に位置するので、斜面４３ａに溶融樹脂の出口となる開口部４４ａが開けられている。開口部４４ａは、図３では１個だけ示されているが、望ましくは複数個設けられている。これらの開口部４４ａは、本実施の形態では１個の樹脂調整部４１ａと連通している。そして、各開口部４４ａには先端部がテーパ状に縮経されているニードル４５ａがそれぞれ臨んでいる。ニードル４５ａの上端部は、電動モータ、ネジ機構等からなるニードル駆動装置４６ａの出力軸に接続され、そしてグランドパッキンによりシールされて、樹脂調整部４１ａの方へ伸びている。ニードル４５ａのテーパ状に縮経されている下端部は、開口部４４ａに及んでいる。したがって、ニードル駆動装置４６ａによりニードル４５ａを適宜上下方向に駆動すると、開口部４４ａの開度が調節されることになる。なお、ヘラ部４２ａの外周部にも、発熱手段としての例えばバンドヒータが設けられている。このバンドヒータの発熱量も前述したように制御される。
【００２５】
本実施の形態によると、塗布ユニット３１ａは制御装置５０ａも備えている。制御装置５０ａは、設定値と検出値あるいは測定値とを比較し、その偏差量に基づいてＰＩＤ制御などの制御アルゴリズムに基づいてその操作量を算出する演算機能を備えている。また、ヘラ部４２ａの開口部４４ａの開度すなわちニードル４５ａの位置と、ピストン３４ａの駆動速度とから溶融樹脂の押出速度を演算する機能も有する。さらには、押出速度と開口部４４ａの開度とから溶融樹脂の押出量を演算する機能も備えている。また、溶融樹脂の押出量からヘラ部４２ａの移動速度を演算する機能あるいはヘラ部４２ａの移動速度から溶融樹脂の押出量を演算する機能も備えている。これにより、ヘラ部４２ａの開口部４４ａから押し出される溶融樹脂は過不足なく被塗布面に塗布される。なお、溶融樹脂の押出量は、ピストン３４ａの駆動速度により決まるが、このとき開口部４４ａの開度を調節して、開口部４４ａにおける溶融樹脂の流速が所定値になるように制御される。これにより、例えば流速が大きいとき生じる「樹脂の性状の荒れ」が回避され、塗布膜の表面は荒れることなく滑らかになり、膜厚は一定になる。
【００２６】
制御装置５０は、シリンダ３２ａ内と塗布部４０ａ内の溶融樹脂の温度、溶融樹脂の圧力、ピストン３４ａの駆動速度、開口部４４ａの開度、塗布動作時の塗布ユニット３１ａの移動速度等を設定する設定手段５１ａも備えている。このような機能および設定手段５１ａを有する制御装置５０ａは、シリンダ３２ａ内の溶融樹脂の圧力を計測する樹脂圧力センサ５２ａとは信号ラインａにより、溶融樹脂温度を検出する熱電対などからなる温度センサ５３ａとは信号ラインｂにより、ピストン３４ａの駆動速度を検出する速度センサ５４ａとは信号ラインｃによりそれぞれ接続されている。なお、速度センサ５４ａは、ピストン駆動装置３３ａの構成部材例えばピストンの速度を間接的に検出するように実施するすることもできる。
【００２７】
また、制御装置５０とニードル位置検出センサ５５ａは、信号ラインｄにより接続されている。なお、このニードル４５ａの位置も、ニードル駆動装置４６ａの構成部材の位置を間接的に検出するように実施することもできる。このような各種のセンサ５２ａ〜５５ａで計測される各種の計測値は、それぞれの信号ラインａ〜ｄにより制御装置５０に入力され、そして前述したように演算され、その操作量は電力ラインｈによりヒータ３６ａ、３６ａ、…（４８ａ）に、電力ラインｉによりピストン駆動装置３３ａに、そして同様に電力ラインｊによりニードル駆動装置４６ａにそれぞれ印加されるようになっている。
【００２８】
このように構成されている塗布ユニット３１ａは、図２に示されているように、上下左右の軸並進方向運動およびＸＹＺ軸周りの回転方向運動が可能なロボットのアームＲａに把持されている。したがって、前述したようにヘラ部４２ａを水平方向に移動させることができることは勿論のこと、ヘラ部４２ａの角度、被塗布面との間隔、塗布ユニット３１ａの位置、姿勢などを精度良く調節することができる。
【００２９】
次に、上記した金型１、５、スタンパ７、射出装置１０および第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂ等を使用して、図９の（イ）に示されている光導波路体１５０を成形する成形例を、主として図１、２を参照して説明する。射出材料の準備をする。ロータリバルブ１７を開き、射出装置１０の押出機１１により従来周知のようにして、基体１５３用の固体状の樹脂を可塑化して、射出シリンダ２１のピストンロッド側に補給する。このとき、射出ピストン２２は補給される溶融樹脂の圧力により上昇する。または、射出ピストン２２には必要に応じて背圧をかける、あるいは射出ピストン２２を補給に応じた所定速度で引く。また、同様にして第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂの第１、２の押出機１１ａ、１１ｂにより、比較的屈折率の小さいクラッド用のあるいは保護膜用の固体状の樹脂と、比較的屈折率の大きいコア用の固体状の樹脂をそれぞれ可塑化し、そして供給管１６ａ、１６ｂにより第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂのシリンダ３２ａ、３２ｂに補給あるいは貯留しておく。さらには、第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂのヒータ３６ａ、３６ｂ、…４８ａ、４８ｂの温度、ピストン３４ａ、３４ｂの駆動速度、溶融樹脂の圧力、開口部４４ａ、ｂの開度等を設定手段５１ａ、５１ｂにより制御装置５０ａ、ｂに設定する。
【００３０】
図１の（イ）に示されているように、可動側金型１と固定側金型５とを型締めする。そうすると、光導波路体１５０の基体１５３を成形するためのキャビテイ６’が構成される。次いで、射出ユニット２０の射出ノズル２３を可動側金型１にタッチさせ、射出ピストン２２を駆動して、スプル２、ランナ３、３等を介して前記キャビテイ６’に溶融樹脂を射出充填する。これにより、基体１５３が成形される。冷却固化を待って、射出装置１０あるいは射出ユニット２０を待避させ、可動側金型１を開く。この場合、可動側金型１も退避させる。上方へ退避・移動させた状態が図１の（ロ）に示されている。
【００３１】
次いで、光導波路体１５０の微細構造体のクラッドすなわち母体を、次のようにして成形あるいは塗布する。設定温度に維持されている第１の塗布ユニット３１ａのシリンダ３２ａ内の溶融樹脂を、所定の圧力により塗布部４０ａの樹脂調整部４１ａへと圧送する。そうすると、ニードル４５ａにより所定開度になっている開口部４４ａから被塗布面上に押し出される。これに同期して、塗布部４０ａのヘラ部４２ａを矢印Ｄ方向に所定間隔を保って移動させる。押し出された溶融樹脂は、ヘラ部４２ａにより基体１５３の平板部１５１の上に延ばされる。このようにして基体１５３の上面に微細構造体の母体１６０が塗布あるいは形成されている状態が図１の（ハ）に示されている。
【００３２】
上記のようにして形成された母体１６０に、スタンパ７が装着されているスタンパ金型７’を押し付け、スタンパ７の凸条８、８、…を転写する。これにより、微細構造体の母体１６０に光導波路となる複数本の凹溝９、９、…が成形される。スタンパ７の凸条８、８、…を転写している状態は、図１の（ニ）に、そして転写後スタンパ金型７’を開いている状態が図１の（ホ）に示されている。
【００３３】
ある程度の冷却固化を待って、第２の塗布ユニット３１ｂにより、微細構造体の母体１６０の凹溝９、９、…に溶融状態のコア材を塗布あるいは充填する。すなわち、設定温度に維持されているシリンダ３２ｂ内の溶融樹脂は、所定の圧力により塗布部４０ｂの樹脂調整部４１ｂへと圧送される。そして、ニードル４５ｂにより所定開度になっている開口部４４ｂから凹溝９、９、…上に押し出される。これに同期して、塗布装置３０ｂのヘラ部４２ｂを矢印Ｄ方向に移動させる。押し出された溶融樹脂は、ヘラ部４２ｂにより凹溝９、９、…上に延ばされる。このようにして微細構造体の母体１６０の凹溝９、９、…にコア材が充填され、光導波路１５５、１５５、…が形成される。充填している状態が図１の（ヘ）に示されている。
【００３４】
次いで、第１の塗布ユニット３１ａによりクラッドあるいは保護膜１６２を前述したようにして、塗布する。保護膜１６２を成形している状態が、図１の（ト）に示されている。上記のようにして成形された成形体の上方から整形用の金型１８を押し付けて最終形状を整え、冷却・固化を待つ。そうして、整形用の金型１８を開いて、エジェクタ装置等により固定側金型５から光導波路体１５０を取り出す。
【００３５】
本実施の形態によると、色々な効果が得られる。例えば、光導波路１５５、１５５、…は基体１５３上に塗布される母体１６０に成形されるので、基体１５３が熱収縮などにより変形していても、光導波路１５５、１５５、…に変形等の悪影響は及ばない。その理由を図４により説明する。図４の（イ）は、可動側金型１と固定側金型５とにより、光導波路体１５０の平板部１５１と脚部１５２とが接合している肉厚部１５６を成形している状態を示す断面図であるが、可動側金型１を開くと、図４の（ロ）に示されているように、肉厚部１５６の表面は熱収縮により窪む。そうすると、図９の（ニ）に関して説明したように、複数個の精密な凸条が形成されているスタンパで光導波路用の凹溝を成形しても、肉厚部１５６の近傍の凹溝は変形する。しかしながら、本実施の形態によると、図４の（ロ）に示されているように、基体１５３の上面が変形していても、基体１５３上には母体１６０が第１の塗布ユニット３１ａにより所定厚さに塗布されるので、すなわちヘラ部４２ａが平板部１５１と所定の間隔を保って駆動されるので、母体１６０の上面は平らになる。したがって、スタンパ７により母体１６０に形成される凹溝９、９、…は精密なものとなる。母体１６０にスタンパ７を押し付けて、転写している状態は、図４の（ニ）に、母体１６０に高精度の凹溝９、９、…が形成された状態は、図４の（ホ）にそれぞれ示されている。
【００３６】
また、本実施の形態によると、第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂの少なくとも第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂのヘラ部４２ａ、４２ｂは、ロボットのアームＲａに把持され３次元的に駆動あるいは移動可能であるので、基体１５３の上面が例えば凸レンズあるいは凹レンズのような曲面になっていても、その曲面上に母体１６０を所定厚さに均一に塗布できる。また、コア材、保護膜等も同様に塗布できる。
【００３７】
さらには、本実施の形態によると、基体１５３の成形段階から、成形品の取り出し段階まで、基体１５３は固定側金型５に保持されているので、すなわち金型から取り出すことなく、光導波路１５５、１５５、…が成形されるので、生産性が上がり、また成形品の変形の問題も少ない。
【００３８】
また、本実施の形態によると、基体１５３の上面に母体１６０を形成するとき、あるいはコア材を充填するとき、または保護膜を成形するとき、シリンダ３２ａ、３２ｂと塗布部４０ａ、４０ｂ内の溶融樹脂は設定温度に維持されるので、粘度が所定値に維持される。また、熱による劣化の問題もない。さらには、第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂからの溶融樹脂の押出量が調節されるので、溶融樹脂に過大なせん断が作用したときに発生するメルトフラクチャーやシャークスキンなどの発生を抑制することができる。これにより、溶融樹脂は滑らかな流動状態で第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂから押し出され、成膜時の樹脂（膜）表面は平滑化される。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、図５の（ヘ）に示されているような光導波路１５５’、１５５’、…が立体構造的に上下方向に複数段にわたって設けられている光導波路体１５０’も、図５の（イ）〜（ホ）に示されているようにして成形できる。図５の（イ）は、既に説明した図１の（ニ）に示されている成形段階に相当する図で、図５の（ロ）〜（ホ）は、図１の（ホ）〜（チ）にそれぞれ相当する図であるので、詳しい説明はしないが、微細構造体の母体１６０にスタンパ７により複数個の凹溝９、９、…を成形し、そして図５の（ハ）に示されているように、第２の塗布ユニット３１ｂにより凹溝９、９、…にコア材を塗布あるいは充填する。そうして、その表面に第１の塗布ユニット３１ａにより、図５の（ニ）に示されているように第２の母体１６０’を塗布する。次いで、整形用の金型１８により整形し、整形した第２の母体１６０’に、図５の（イ）に示されているように、スタンパ７により複数個の凹溝９、９、…を成形する。以下、同様にして凹溝９、９、…の成形、コア材の塗布、母体の塗布、整形、凹溝９、９、…の形成・・を複数回繰り返すことにより、基体１５３の上に光導波路１５５’、１５５’、…が立体構造的に上下方向に複数段にわたって設けられている光導波路体１５０’が成形される。
【００４０】
上記実施の形態では光導波路体１６０の成形例について説明されているが、微細な凹凸、反射膜、保護膜等からなるＣＤ、ＤＶＤ等も同様にして成形できることは明らかである。上記のような、光導波路体、光ディス等を成形するときは、それに適した樹脂材料が選定されるが、それらの樹脂の種類については格別に説明されていない。本実施の形態によると、第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂが上記のように構成されているので、ポリイミド等の熱硬化樹脂、エポキシなどの紫外線硬化樹脂およびポリアミドイミド溶剤溶解の熱可塑性樹脂などの低〜中粘度の樹脂に加えて、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の高粘度の一般の熱可塑性樹脂も適用できることは明らかである。また、高分子系光導波路の製造に使用されるポリアミドイミドなどの溶剤溶解の熱可塑性樹脂は、溶剤の蒸発により環境に悪影響を及ぼす可能性もあるが、本実施例によると熱可塑性樹脂を使用することができるので、環境の問題も小さい。さらには、ポリイミドのような熱硬化性樹脂を適用すると成形時間が長くなるが、本実施の形態によると、一般の熱可塑性樹脂も適用できるので、生産性が向上する効果も得られる。
【００４１】
前述した成形装置の設置に関しては格別に説明されていないが、例えば図６の平面図に示されているように、固定側金型５、５、…をターンテーブル２００上に６０°間隔に６個配置し、そして可動側金型１、射出ユニット２０、第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂ、スタンパ金型７’、整形用の金型１８等をこれらの固定金型５に対応した上方空間に進退自在に配置することもできる。そうすると、▲１▼の位置では図１に関して説明したようにして基体１５３を成形し、そしてターンテーブル２００を６０°時計針の方向に回転する。そうすると、成形された光導波路体１５０が取り出されて空になった次の固定側金型５が▲６▼の位置から▲１▼の位置に来る。同様にして▲１▼の位置では基体１５３を成形する。ターンテーブル２００が６０°回転駆動されているので、▲２▼の位置には▲１▼の位置で成形された基体１５３が位置している。したがって、▲２▼の位置で第１の塗布ユニット３１ａにより母体１６０を塗布する。以下、▲３▼位置では凹溝９、９、…を成形し、▲４▼の位置ではコア材を、▲５▼の位置では保護膜を塗布し、そして▲６▼の位置には例えばターンテーブル２００の下方から突き出るエジェクタピンにより光導波路体１５０が取り出す。このように実施すると、ターンテーブル２００が６０°回転する毎に１個の光導波路体１５０が得られる。また、格別に説明はしないが、図５図に関して説明した光導波路が立体構造的になった光導波路体１５０’も、さらにはＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクもターンテーブル上で同様にして成形できることは明らかである。
【００４２】
射出装置１０も変形可能である。例えばスクリュインライン式の射出機から構成することもできる。さらには、従来周知の縦型の射出機を直接的に適用することもできる。また、塗布装置３０ａの押出機１１ａもスクリュインライン式の射出機から構成することもできる。このときは、射出機のスクリュを回転駆動して所定量だけ可塑化計量し、そして軸方向に駆動して可塑化され溶融樹脂を塗布ユニット３１ａのシリンダ３２ａに補給することになる。
【００４３】
また、図には示されていないが、ヘラ部４２ａの開口部４４ａの近傍に、凹面鏡と、赤外線ランプ、レーザー等の熱源とからなる加熱装置を設けることもできる。このような加熱装置により、ヘラ部４２ａの前部に押し出された溶融樹脂を局部的に加熱すれば、押し出される溶融樹脂は高温に保たれ、粘度を低くすることが可能で、ヘラ部４２ａによる塗布が容易になり塗布面は滑らかになる。また、押出機と塗布装置のシリンダ等の全体の温度を高くすると、熱可塑性樹脂は長時間高い温度にさらされることになり、樹脂が熱分解したり、焼けて黄ばむなどの不都合が生じ、膜の光学特性を著しく劣化させるが、押し出された溶融樹脂のみを局所的に加熱すれば、溶融樹脂が高温にさらされる時間が大幅に短縮でき、塗布された樹脂の光学特性が劣化するようなことはない。さらには、押し出された溶融樹脂の温度を検出して、所望の温度となるように加熱装置を制御すれように実施することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、成形体の基体上に微細構造体の母体を塗布し、この母体に微細形状を転写して微細構造体を得、次いでこの微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布するので、すなわち成形体の基体上に微細構造体の母体を塗布・形成するので、基体が例え熱的に変形していても、表面に微細構造体を有する３次元形状の成形体を精度良く得ることができるという本発明に特有の効果が得られる。また、微細構造体は基体上に直接的に実装された状態になっており、実質的に実装済みの微細構造体を得ることができる。さらには、成形体の基体は一方の金型に保持された状態で、すなわち金型から取り出すことなく、母体の塗布、母体上への微細形状の転写、微細構造体表面への成膜、成膜された成形体の整形等が実施されるので、形状精度の高い微細構造体を効率的に成形することができる効果も得られる。また、一般に成形品のアスペクト比（流動長さ／成形品の厚さ）が大きくなるにしたがい、高圧・高速での充填が必要となり、樹脂流動と金型内での急速冷却によって樹脂の分子配向が生じ、その結果成形品に光学的な歪みが発生するが、本発明によると、微細構造体の母体は塗布により成形されるので、すなわち塗布装置から押し出された溶融状態の樹脂は、殆ど流動せずにその場に置かれるので、樹脂の分子配向は殆ど生じない。したがって、光学的に優れた微細構造体を有する、薄肉大面積且つ複雑形状の成形体も得られる。また、高圧・高速で充填する必要がないので、設備コストは低く、省エネで製造できる。
また、他の発明によると、３次元的に移動可能な塗布装置を使用するので、上記のような効果に加えて、成形体の基体が複雑な曲面形状を呈していても、その表面に微細構造体の母体を塗布することも、母体の表面に成膜することもできる。
さらには、塗布装置が、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能なロボットにより被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段が、そして前記ヘラ部の開口部には溶融樹脂が押し出される樹脂通路の大きさを調節する開度調節手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段と開度調節手段は制御装置により設定量になるように制御されるようになっている発明によると、ポリイミド等の熱硬化樹脂、エポキシなどの紫外線硬化樹脂およびポリアミドイミド溶剤溶解の熱可塑性樹脂などの低〜中粘度の樹脂は勿論のこと、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の高粘度の一般的な熱可塑性樹脂も適用できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる光導波路体の成形の各段階を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる射出装置と第１、２の塗布装置を一部断面にして模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる塗布装置の塗布ユニットを示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる成形方法の効果を説明するための、各成形段階を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係わる光導波路体の成形の各段階を模式的に示す断面である。
【図６】本発明の実施の形態に係わる光導波路体の成形装置の配置状態を模式的に示す平面図である。
【図７】従来の射出圧縮成形方法の実施に使用される金型と射出機とを模式的に示す断面図である。
【図８】従来の、表面に保護膜を有する成形品の製造装置を示す図で、その（イ）は熱盤を開いた状態を、その（ロ）は転写シートを雌金型に吸着した状態を、そしてその（ハ）は転写シートを雄金型で押さえた状態を、それぞれ示す断面図である。
【図９】従来例を示す図で、その（イ）は立体構造の光導波路体を示す斜視図、その（ロ）〜（ホ）は従来の各成形段階を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１              可動側金型          ５            固定側金型
７              スタンパ            ９            凹溝
１０              射出装置          １１、１１ａ    押出機
１８              整形用の金型      ２０            射出ユニット
３０ａ            第１の塗布装置    ３１ａ          第１の塗布ユニット
４２ａ            ヘラ部            ４４ａ          開口部
４５ａ            ニードル          １５０          光導波路体
１５３            基体              １５５          光導波路
１６０、１６０’  微細構造体の母体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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