(57)【要約】【課題】成型用樹脂基材の表面に成型用凹版にて微細パターンを転写成型後に、その転写成型された樹脂基材を成型用凹版から離型する前にて、その転写成型された樹脂基材を急激に冷却し、成型用凹版から離型、離版させる時に生じるムラを無くす微細パターン成型樹脂製品の製造方法を提供する。【解決手段】プレス式転写成型手段によりプラスチック板等の樹脂基材の表面に成型用凹版の微細なパターンを押圧プレスして転写成型する微細パターン成型樹脂製品の製造方法において、微細なパターンを押圧プレスして転写成型した後に、成型用凹版の押圧プレスを継続した状態にて、樹脂基材の裏面に急冷手段を用いて該樹脂基材をその裏面側から急冷しながら成型用凹版から離型することにより、樹脂基材表面に離型ムラが発生するのを回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型にて成形した後、その成形型から成形された微細凹凸パターンを表面に有する樹脂シートを剥離する工程を含む樹脂シートの製造方法において、成形された樹脂シートを急冷手段により急冷した後若しくは急冷しながら剥離することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂シートの製造方法において、前記急冷手段が、目的の冷却用温度にコントロールされた接触式冷却ジャケットであり、前記樹脂シートの微細凹凸パターン成形面に対して反対面である裏面側に接触して急冷することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の樹脂シートの製造方法において、前記接触式冷却ジャケットが、水冷チラーを用いて冷却ジャケット内に目的の冷却用温度にコントロールされた冷却水を循環させた接触式水冷ジャケットであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の樹脂シートの製造方法において、前記接触式冷却ジャケットが、冷却用ベース板にペルチェ素子等の電気的冷却装置を配置した電流又は電圧制御により目的の冷却用温度にコントロールされた接触式冷却ジャケットであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の樹脂シートの製造方法において、前記接触式冷却ジャケットが、バッグ内に目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアーを供給圧入させた接触式空冷バッグであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の樹脂シートの製造方法において、前記接触式空冷バッグが、バッグ内に冷却用ベース板にペルチェ素子等の電気的冷却装置を配置した電流又は電圧制御により目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアーを供給圧入させた接触式空冷バッグであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の樹脂シートの製造方法において、前記急冷手段が、目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアを吹き付けるブロー式冷却ジャケットであり、前記樹脂シートの微細凹凸パターン成形面に対して反対面である裏面側に冷却エアを吹き付けて急冷することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の樹脂シートの製造方法において、前記ブロー式冷却ジャケットが、冷却エアプロセッサーを用いて冷却ジャケット内に目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアを送流させて該冷却ジャケットの複数の小孔より冷却エアを吹き付けるブロー式空冷ジャケットであることを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形加工における成形型を用いた微細凹凸パターンの転写成形に関し、特に成形型が有する微細凹凸パターンの逆形状パターンを樹脂表面に転写成形した後に成形型から剥離することにより、成形加工を高効率に行うようにした樹脂シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、平圧プレス式転写成形装置、輪転プレス式転写成形装置などにより成形用凹型を用いて、厚さ数十〜数百μｍのプラスチックフィルム又は厚さ数ｍｍのプラスチック板等の樹脂基材の表面に、微細なパターンを押圧プレスして転写成形する場合は、その成形される微細パターンの形状や、使用する成形用凹版の表面に対する離型処理や、成形用樹脂基材への添加物や離型剤の添加や塗布による離型処理等により、転写成形された製品を成形用凹版から円滑に離型、離版させるようにして、その製品に離型、離版させる時に生じるムラを除去するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この場合、転写成形パターンの形状の制約、成形用凹版の表面処理面積の制約、成形用樹脂の選択の制約の問題があり、特に光学的製品の場合は、離型剤による転写成形製品面へのシミ等の汚れの発生が問題であった。
【０００４】
そこで、本発明は、成形用樹脂基材の表面に成形用凹版にて微細パターンを転写成形後に、その転写成形された樹脂基材を成形用凹版から離型する前にて、その転写成形された樹脂基材を急激に冷却し、成形用凹版から離型、離版させる時に生じるムラを無くすことを課題とし、成形用凹版により転写成形される微細パターン成形樹脂板の安定した生産を可能にする微細パターン成形樹脂製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するための本発明の請求項１に係る発明は、成形型にて成形した後、その成形型から成形された微細凹凸パターンを表面に有する樹脂シートを剥離する工程を含む樹脂シートの製造方法において、成形された樹脂シートを急冷手段により急冷した後若しくは急冷しながら剥離することを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【０００６】
本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る樹脂シートの製造方法において、前記急冷手段が、目的の冷却用温度にコントロールされた接触式冷却ジャケットであり、前記樹脂シートの微細凹凸パターン成形面に対して反対面である裏面側に接触して急冷することを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【０００７】
本発明の請求項３に係る発明は、上記請求項２に係る樹脂シートの製造方法において、前記接触式冷却ジャケットが、水冷チラーを用いて冷却ジャケット内に目的の冷却用温度にコントロールされた冷却水を循環させた接触式水冷ジャケットであることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【０００８】
本発明の請求項４に係る発明は、上記請求項２に係る樹脂シートの製造方法において、前記接触式冷却ジャケットが、冷却用ベース板にペルチェ素子等の電気的冷却装置を配置した電流又は電圧制御により目的の冷却用温度にコントロールされた接触式冷却ジャケットであることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【０００９】
本発明の請求項５に係る発明は、上記請求項２に係る樹脂シートの製造方法において、前記接触式冷却ジャケットが、バッグ内に目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアーを供給圧入させた接触式空冷バッグであることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【００１０】
本発明の請求項６に係る発明は、上記請求項５に係る樹脂シートの製造方法において、前記接触式空冷バッグが、バッグ内に冷却用ベース板にペルチェ素子等の電気的冷却装置を配置した電流制御、又は電圧制御により、目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアーを供給圧入させた接触式空冷バッグであることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【００１１】
本発明の請求項７に係る発明は、上記請求項１に係る樹脂シートの製造方法において、前記急冷手段が、目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアーを吹き付けるブロー式冷却ジャケットであり、前記樹脂シートの微細凹凸パターン成形面に対して反対面である裏面側に、冷却エアを吹き付けて急冷することを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【００１２】
本発明の請求項８に係る発明は、上記請求項７に係る樹脂シートの製造方法において、前記ブロー式冷却ジャケットが、冷却エアプロセッサーを用いて冷却ジャケット内に目的の冷却用温度にコントロールされた冷却エアを送流させて該冷却ジャケットの複数の小孔より冷却エアを吹き付けるブロー式空冷ジャケットであることを特徴とする樹脂シートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の微細凹凸パターンを有する樹脂シートの製造方法によれば、冷却ジャケット、冷却バッグ等による急冷を行う機構により、離版、離型の直前に、成形樹脂を急冷するものであり、従来、成形樹脂製品の表面温度で２４℃近辺までしか良品ができない条件と同じ生産条件であっても、また４２度℃に成形樹脂製品の表面温度が上昇しても、不良が発生しない生産条件を実現できる効果があり、これにより良品ができる温度条件のレンジが大幅に改善される。
【００１４】
また、本発明の製造方法は、成形物を剥離する際に急冷を施すことにより、成形型の全面に亘って成形型と成形物との間の密着強度が低下して成形型からの離型性が向上し、剥離前における成形型と成形物との間の密着強度が部分的に高いことに伴う剥離時の剥離ムラによる製品不良の発生を防止することができる。
【００１５】
このように、本発明によれば、成形用樹脂基材の表面に成形用凹版にて微細パターンを転写成形後に、その転写成形された樹脂基材を成形用凹版から離型する前にて、その転写成形された樹脂基材を急激に冷却することにより、成形用凹版から離型、離版させる時に生じるムラを無くすことができ、成形用凹版により転写成形される微細パターン成形樹脂板の安定した生産が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の微細凹凸パターンを有する樹脂シートの製造方法を、その実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。
【００１７】
本発明の微細凹凸パターンを有する樹脂シートの製造方法は、例えば、平圧プレス式転写成形手段や輪転プレス式転写成形手段等のプレス成形手段（圧縮成形手段）を用いて、例えば厚さ数十〜数百μｍのプラスチックフィルム又は厚さ数ｍｍのプラスチック板等の
樹脂基材の表面に、加熱した成形型である成形用凹型の微細なパターンを押圧プレスして転写成形する製造方法であり、成形型の微細なパターンを押圧プレスして転写成形した後に、前記成形用凹版の押圧プレスを継続した状態にて、転写成形された樹脂基材の表面と相対する裏面側を、急冷手段を用いて急冷しながら成形用凹版から離型するようにしたものである。
【００１８】
これにより、樹脂基材の転写成形された表面に離型ムラが発生するのを回避するようにしたものである。
【００１９】
本発明の製造方法には、平圧プレス式転写成形手段や輪転プレス式転写成形手段等の成形手段等と成形型が用いられ、この成形型としては、例えば、所定の厚さの平坦な金属板の表面に、凹版印刷方式により印刷を行う際に使用する凹版印刷版と同様の凹版製版工程、例えば、金属板の表面へのフォトレジスト膜塗布工程、フォトレジスト膜へのパターン露光工程、フォトレジスト膜パターン現像工程（フォトレジストパターン形成工程）、パターンエッチング（金属エッチング）工程等により、微細なパターン状に凹部をパターン形成した成形用凹版（樹脂成形用凹版）が用いられる。
【００２０】
本発明方法において微細パターンの転写成形に使用する樹脂材料としては、所定の厚さの樹脂フィルムや樹脂シートや樹脂プレートであり、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、その他のきっかけにより硬化する硬化型樹脂が使用される。
【００２１】
本発明の製造方法は、平圧プレス式転写成形手段を用いて、上記成形用樹脂材料の表面に、成形用凹版の微細パターンを熱プレスして、微細パターンを転写成形する樹脂成形の際に、熱により樹脂硬化後の微細パターン成形樹脂製品を成形用凹版から離型、離版させる直前に、硬化樹脂を急冷手段で急冷し、更にその樹脂を硬化収縮させることにより、離型、離版時に生じるムラをなくし、安定した生産を可能にする製造方法である。
【００２２】
このように、本発明の製造方法は、成形樹脂製品の微細パターン転写面に対して反対面側から、急激に硬化樹脂を冷却する急冷手段を用いることにより、成形樹脂製品を成形用凹版から離型、離版させる時に生じるムラを無くし、安定且つ効率良く成形樹脂製品を製造するようにしたものである。
【００２３】
図１は、本発明の成形用凹版による微細パターン成形樹脂製品の製造方法において使用する平圧プレス式転写成形手段の全体斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、本発明における平圧プレス式転写成形手段Ａとしては、急冷手段４を配置して取り付けることができるプレスベース板１と、成形用凹版１１を載置する載置台２１と、プレスベース板１を垂直に昇降動作させるアクチュエータ２と、制御盤２２、及び冷却源２３から構成されている。
【００２５】
本発明におけるプレスベース板１に取り付けられる急冷手段４としては、冷却ジャケット又は冷却バッグが使用でき、この急冷手段により、前記冷却ベース板を目的の冷却温度に冷却するものであり、冷却ジャケットの冷却には、水冷方式、空冷方式が採用でき、冷却バッグの冷却には、吸熱反応等化学反応方式等が用いられる。
【００２６】
図２は、急冷手段４である平坦な冷却ジャケット５の全体斜視図であり、冷却ジャケット５の材質は、アルミ合金製（５０５２）で、例えば厚さ７０ｍｍ、その内部には、冷却水の流路６としてφ５０ｍｍの貫通穴が６０ｍｍピッチで孔設されている。
【００２７】
また、図３は、急冷手段４である急冷バッグ７の全体斜視図であり、図４は、転写成形
手段Ａのプレス用ベース板１の下面を示す斜視図である。
【００２８】
図２に示す冷却ジャケット５は、熱伝導性のよいアルミ合金製で、成形される樹脂製品の裏面（微細パターン成形面に対して反対面）との接触面に、密着性を良くするために高熱伝導タイプのゴムシート３０を接着してあり、また冷却水を循環させるために、内部には、例えば複数本の直線状の冷却水流路６が設けてあり、その各々流路６の２本ずつを冷却ジャケット５外側の両端部にて連通させる各々Ｕターンブロック５ａ、５ａ、・・・を備え、そのＵターンブロック５ａには流入配管金具５ｂと流出配管金具５ｃを備え、冷却水を流路６内に循環供給できるようになっている。
【００２９】
図３に示す冷却バッグ７は、高熱伝導タイプのゴム製で、形状保持と、プレスベース板１への固定のための枠状や板状のホルダー４０により保持されており、薬液供給用供給口４１及び反応生成液排出口４２を設けてある。
【００３０】
プレスベース板１は、上記急冷手段４の冷却ジャケット５又は冷却バッグ７を着脱可能に取り付けできるようになっており、例えば、冷却ジャケット５と同じ外形寸法で、１００ｍｍ程度のピッチで、格子状にねじ孔８（Ｍ８）を設けてあり、冷却ジャケット５又は冷却バッグ７の取り付け位置を調節できるようにしてある。
【００３１】
上記プレスベース板１は、図１に示すように、空圧シリンダー又は油圧シリンダー等の垂直昇降用アクチュエータ２の作動ローッド２ａに取り付けられていて、垂直リニアガイド２ｂにてガイドされながら垂直方向に昇降動作可能である。
【００３２】
アクチュエータ２（又はその作動ローッド２ａ）は、例えば、図示するように、プレスベース板１の中央部の１個所に設けられていてもよいし、あるいは、図示しないが、プレスベース板１の中央部を挟んで、転写成形手段Ａに対する成形樹脂製品Ｒの搬入、搬出の流れ方向（矢印方向）に、又はその方向に対して直交する方向に１個ずつ（一対）、２個所に取り付けるようにしてもよい。
【００３３】
垂直昇降用アクチュエータ２（又はその作動ローッド２ａ）を２個所に設けた場合は、プレスベース板１が、その下面に取り付けた急冷手段４の冷却ジャケット５又は冷却バッグ７の荷重に対してバランスを取って円滑な昇降動作ができるように、アクチュエータ２（又はその作動ローッド２ａ）取り付け方向のプレスベース板１の対向両端の２個所に、図１に示すように、カウンターバランス３（吊下錘体）を垂下した滑車３ａとＵターン牽引ワイヤー３ｂとを設けて、プレスベース板１が常に水平な状態にて付勢されるように釣り合いを取っている。なお、カウンターバランス３（錘）、滑車３ａ、牽引ワイヤー３ｂは省略することも可能である。
【００３４】
制御盤２２には、シーケンサー、温度コントローラー、圧空制御用電磁弁等が設置されていて、制御プログラムによる前後工程との通信により、急冷工程の開始、終了を通信して、急冷工程の制御を行っている。
【００３５】
図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｂ）は、本発明の成形用凹版による微細パターン成形樹脂製品の製造方法を説明する微細パターン成形手段としての平圧プレス式転写成形手段Ａ及びその微細パターン成形工程を説明する全体側面図、図７は、成形用凹版により微細パターン成形された樹脂製品の側面図であり、以下に、その微細パターン成形工程を図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｂ）に基づいて説明する。
【００３６】
図５（ａ）にて、平圧プレス式転写成形手段Ａの載置台２１上に、成形用凹版１１をその微細パターン１１ａを上側に向けて載置し、その成形用凹版１１上に成形用の樹脂材料
Ｒを設置する。
【００３７】
図５（ｂ）にて、プレスベース板１をアクチュエータ２にて、樹脂材料Ｒ面に向けて下降動作させてプレス押圧して、成形用凹版１１の微細パターン１１ａに対して樹脂材料Ｒ面を押圧しながら、該樹脂材料Ｒ面に微細パターン１１ａに相当する微細パターンを転写成形する。
【００３８】
図５（ｃ）にて、プレスベース板１をアクチュエータ２にて上昇動作させる。
【００３９】
図５（ｄ）にて、プレスベース板１の下面に、そのネジ孔８を用いて、急冷手段４を取り付ける。
【００４０】
図６（ａ）にて、プレスベース板１に取り付けた急冷手段４を、アクチュエータ２にて樹脂材料Ｒ面に向けて下降動作させて、該急冷手段４（冷却ジャケット５又冷却バッグ７）を、その成形された樹脂材料Ｒ面（成形面に対して反対の裏面）に接触させて、成形された樹脂材料Ｒを裏面側から急冷する。
【００４１】
図６（ｂ）にて、プレスベース板１及び急冷手段４（冷却ジャケット５又冷却バッグ７）をアクチュエータ２にて上昇動作させた後、冷却した成形された樹脂材料Ｒを成形用凹版１１の微細パターン１１ａ面から離型、離版させる。
【００４２】
これにより、図７に示すような微細パターンＲ1 の成形された成形樹脂製品Ｒが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の微細パターン成形樹脂製品の製造方法にて使用する平圧プレス式転写成形手段の全体斜視図。
【図２】本発明の微細パターン成形樹脂製品の製造方法にて使用する急冷手段としての冷却ジャケットの斜視図。
【図３】本発明の微細パターン成形樹脂製品の製造方法にて使用する急冷手段としての冷却バッグの斜視図。
【図４】本発明の微細パターン成形樹脂製品の製造方法にて使用する平圧プレス式転写成形手段のプレスベース板の下面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の成形用凹版による微細パターン成形樹脂製品の製造方法を説明する微細パターン成形手段としての平圧プレス式転写成形手段Ａ及びその微細パターン成形工程を説明する全体側面図。
【図６】（ａ）〜（ｂ）は、本発明の成形用凹版による微細パターン成形樹脂製品の製造方法を説明する微細パターン成形手段としての平圧プレス式転写成形手段Ａ及びその微細パターン成形工程を説明する全体側面図。
【図７】本発明の微細パターン成形樹脂製品の製造方法にて成形用凹版により微細パターン成形された樹脂製品の側面図。
【符号の説明】
【００４４】
１…プレスベース板
２…アクチュエータ
３…カウンターバランス
４…急冷手段
５…冷却ジャケット
６…冷却水流路
７…冷却バッグ
８…ネジ孔
１１…成形用凹版（成形型）
１１ａ…微細パターン
Ｒ…成形樹脂製品
Ｒ1 …成形微細パターン
【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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