(57)【要約】モールディングツールの製造方法であって、表面レリーフパターンを有するインプリント用マスタを用意すること；可撓性のフィルム上に硬化材を塗布すること；インプリント用マスタを用いて可撓性のフィルム上の硬化材をエンボス加工して表面レリーフパターンを硬化材に転写すること；エンボス加工された硬化材を硬化してパターン化され硬化された材料を形成すること；可撓性のフィルムをモデルの非平面表面に付着させ且つ一致させること；パターン化され硬化された材料上に金属薄膜を形成すること；金属薄膜を覆うように金属層を電鋳して金属層のモールディングツールを形成すること；及び金属薄膜からモールディングツールを除去すること；を含む。
2013529146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元表面レリーフパターンを有するモールディングツールの製造方法であって、
表面レリーフパターンを有するインプリント用マスタを用意すること；
可撓性のフィルム上に硬化材を塗布すること；
前記インプリント用マスタを用いて前記可撓性のフィルム上の前記硬化材をエンボス加工して前記表面レリーフパターンを前記硬化材に転写すること；
前記可撓性のフィルム上の前記エンボス加工された硬化材を硬化して前記可撓性のフィルム上に前記表面レリーフパターンを有するパターン化され硬化された材料を形成すること；
前記可撓性のフィルムをモデルの非平面表面に付着させ且つ一致させて前記パターン化され硬化された材料が外側に向くようにすること；
前記パターン化され硬化された材料の表面に金属薄膜を形成すること；
前記金属薄膜の表面に金属層を電鋳して前記表面レリーフパターンを有する前記金属層のモールディングツールを前記金属薄膜上に形成すること；及び
前記金属薄膜から前記モールディングツールを除去すること；
を備えている３次元表面レリーフパターンを有するモールディングツールの製造方法。
【請求項２】
前記可撓性のフィルムは、前記モデルの前記非平面表面に付着させる際に軟化され伸張される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記硬化材はＵＶ硬化グルーである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記可撓性のフィルムは、ポリカーボネイト、ポリ（メチルメタクリレート）、及びポリ（エチレンテレフタル酸）から選択された材料でできている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モデルの前記非平面表面は主部と複数の側面とを有し、前記複数の側面の各々は前記主部と協働してその間に丸角を規定しており、前記可撓性のフィルムは、前記モデルの前記非平面表面に付着される際に、前記主部と前記側面により規定された前記丸角を包み込む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記インプリント用マスタを用意することは、基板にフォトレジスト材料を塗布すること；フォトリソグラフィー技術により前記フォトレジスト材料内に前記表面レリーフパターンを形成すること；前記パターン化されたフォトレジスト材料の表面に金属フィルムを電鋳して前記インプリント用マスタを形成すること；そして前記パターン化されたフォトレジスト材料から前記インプリント用マスタを除去すること；により行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記インプリント用マスタを用意することは、金属プレートの基板の表面にフォトレジスト材料を塗布すること；フォトリソグラフィー技術により前記フォトレジスト材料内に第１の表面レリーフパターンを形成すること；前記基盤上に金属層を電鋳すること；前記金属層を研磨することにより前記金属層の上に第２の表面レリーフパターンを形成すること；そして前記基板から前記フォトレジスト材料を除去して、前記第１及び第２の表面レリーフパターンを有する前記インプリント用マスタを形成すること；により行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記インプリント用マスタを用意することはさらに、金属薄膜を前記基板上に前記金属層の後続するエレクトロフォーミングのために形成すること、を含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
モールディングツールであって、内壁を持つシェルボディを有し、前記内壁は３次元レリーフパターンと一体になって形成され、主部と複数の側面を有し、前記複数の側面の各々は前記主部と協働してその間に丸角を規定しており、前記３次元表面レリーフパターンは前記主部と前記側面によって規定された丸角の上を横切っており、前記モールディングツールは請求項１に記載の方法により製造されている、モールディングツール。
【請求項１０】
モールディングツールであって、内壁を持つシェルボディを有し、前記内壁は３次元レリーフパターンと一体になって形成され、主部と複数の側面を有し、前記複数の側面の各々は前記主部と協働してその間に丸角を規定しており、前記３次元表面レリーフパターンはホログラム効果を現し、前記主部から前記側面の各々まで伸びており、前記主部と前記側面によって規定された丸角の上を横切っている、モールディングツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元表面レリーフパターンを有するモールディングツール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化粧品ボトル、携帯電話ハウジングシェル、携帯電子機器のハウジングシェル、その他のような、多くの成型品が、ホログラムパターン又は光回折レリーフパターン（又は他の微細構造パターン）及び／又はロゴをその外側表面に形成して潜在顧客の注目を引き付けることが望まれている。
【０００３】
米国特許第５０７１５９７号は、非平面表面上に形成されたホログラム又は微細構造パターンを有する成型部品の大量生産方法を開示している。この方法は、基板とその基板上に形成されたフォトレジスト材料とを含む感光板を用意すること；フォトレジスト材料内に表面レリーフホログラム即ちパターンを光学的に形成すること; 電着により、表面レリーフパターンの形状に一致する金属マスターを形成すること；金属マスタを用いて可撓性のフィルムを熱エンボス加工して表面レリーフパターンを可撓性のフィルムに転写すること；成型されるべき部品のモデルを形成すること；パターン化された可撓性のフィルムをモデルの非平面表面に付着すること；パターン化された可撓性のフィルムの表面に金属薄膜を形成すること；モデル上のパターン化された可撓性のフィルム上の金属薄膜の表面に金属層を電鋳して、表面レリーフパターンを有する金属層のマスタモールドを形成すること；マスタモールドからモデルと可撓性のフィルムを除去すること；強化用の機械加工された当て板にマスタモールドを付着すること；支持されたマスタモールドをプラグ又は他の要素に位置づけしてモールドキャビティを形成すること；溶融プラスチック材料をモールドキャビティに注入して成形品を形成すること；そして成型品上に表面レリーフパターンのメタライゼーションをすること；というステップを含んでいる。
【０００４】
表面レリーフパターンが可撓性のフィルム内に直接的に形成されるので、可撓性のフィルムはモデルへの付着時に軟化される際に変形する傾向にあり、可撓性のフィルムが伸縮される際に深刻に破損する可能性があるという問題が発生し、伸縮の度合いが大きい程、表面レリーフパターンの破損は大きくなる。この結果、可撓性のフィルムが表面レリーフパターンの破損を防止するために伸縮しないためには、可撓性のフィルムは平面な表面又は、円筒表面や僅かに先細で頂部が切断された円錐表面といった、丸角（ラウンド・コーナー）の無い非平面表面にのみ付着可能である。したがって、先行技術の方法は表面レリーフパターンが形成される部品の表面が平面か円筒状に限定されるという点で不利益である。
【０００５】
米国特許第５０７１５９７号の開示内容の全体はここに参考として包含される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５０７１５９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、表面レリーフパターンが軟化や伸縮により変形したり破損したりする傾向にあるという上述の問題を克服し、成形品の非平面表面の丸角（ラウンド・コーナー）を横切る表面レリーフパターンの形成を可能にする３次元表面レリーフパターンを有するモールディングツール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、３次元表面レリーフパターンを有するモールディングツールの製造方法が提供される。この方法は、表面レリーフパターンを有するインプリント用マスタを用意すること；可撓性のフィルム上に硬化材を塗布すること；インプリント用マスタを用いて可撓性のフィルム上の硬化材をエンボス加工して表面レリーフパターンを硬化材に転写すること；可撓性のフィルム上のエンボス加工された硬化材を硬化して可撓性のフィルム上に表面レリーフパターンを有するパターン化され硬化された材料を形成すること；可撓性のフィルムをモデルの非平面表面に付着させ且つ一致させてパターン化され硬化された材料が外側に向くようにすること；パターン化され硬化された材料の表面に金属薄膜を形成すること；金属薄膜の表面に金属層を電鋳して表面レリーフパターンを有する金属層のモールディングツールを金属薄膜上に形成すること；及び金属薄膜からモールディングツールを除去すること；を備えている。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、モールディングツールであって、内壁を持つシェルボディを有し、内壁は３次元レリーフパターンと一体になって形成され、主部と複数の側面を有し、複数の側面の各々は主部と協働してその間に丸角（ラウンド・コーナー）を規定しているモールディングツールが提供される。３次元表面レリーフパターンはホログラム効果を現し、主部から側面の各々まで伸びており、主部と側面によって規定された丸角（ラウンド・コーナー）の上を横切っている。
図面は本発明の実施例を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による３次元表面レリーフパターンを有するモールディングツール及びその製造方法の第１の好ましい実施例のフローチャートである。
【図２Ａ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｂ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｃ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｄ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｅ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｆ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｇ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｈ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｉ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｊ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図２Ｋ】第１の好ましい実施例の連続するステップを示す概略図である。
【図３Ａ】本発明の方法の第１の好ましい実施例により製造されたモールディングツールの写真画像である。
【図３Ｂ】本発明の方法の第１の好ましい実施例により製造されたモールディングツールの写真画像である。
【図３Ｃ】本発明の方法の第１の好ましい実施例により製造されたモールディングツールの写真画像である。
【図４】本発明の方法の第１の実施例により形成されたモールディングツールを用いて射出成形により製造されたプラスチック・シェルの写真画像である。
【図５Ａ】本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す概略図である。
【図５Ｃ】本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す概略図である。
【図５Ｄ】本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す概略図である。
【図５Ｅ】本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す概略図である。
【図５Ｆ】本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２Ａ乃至２Ｋは、３次元表面レリーフパターンを有する、携帯電話機のハウジングシェルのような、３次元成型品(図示せず)の製造用の、３次元レリーフパターン（微細構造のパターンを含むホログラムパターン又は光回折表面レリーフパターンなど、ここで定義される各微細構造はマイクロメータ又はナノメータのサイズを有する）を有するモールディングツール２９の製造方法の第１の好ましい実施例の連続ステップを示す。
【００１２】
第１の実施例の方法は、金属プレートの基板２１にフォトレジスト材料２２を塗布すること（図２Ａ参照）；フォトリソグラフィー技術によりフォトマスク２３を使ってフォトレジスト材料２２内に表面レリーフパターンを形成すること（図２Ａ及び２Ｂ参照）；パターン化されたフォトレジスト材料２２の表面に金属フィルムを電鋳して、パターン化されたフォトレジスト材料２２上に表面レリーフパターンを有するインプリント用マスタ２４を形成すること（図２Ｃ参照）；パターン化されたフォトレジスト材料２２からインプリント用マスタ２４を除去すること（図２Ｄ参照）；可撓性のフィルム２６上に硬化材２５を塗布すること（図２Ｅ参照）；インプリント用マスタ２４を用いて可撓性のフィルム２６上の硬化材２５を熱エンボス加工して表面レリーフパターンを硬化材２５に転写すること（図２Ｆ参照）；インプリント用マスタ２４から可撓性のフィルム２６をエンボス加工された硬化材２５と共に除去すること（図２Ｇ参照）；可撓性のフィルム２６上のエンボス加工された硬化材２５を硬化して可撓性のフィルム２６上に表面レリーフパターンを有するパターン化され硬化された材料２５を形成すること；可撓性のフィルム２６を過熱し引き伸ばすことにより可撓性のフィルム２６を軟化すること；成型される部品（図示せず）の金属でできているモデル２７の非平面表面２７１に可撓性のフィルム２６を取り付け一致させて、パターン化され硬化された材料２５が外側に面するようにすること（図２Ｈ参照）；後続する処理のための表面メタライゼーション技術（ベイパー・メタライザーション又はスパッタリング技術）により、パターン化され硬化された材料２５の表面に金属薄膜２８を形成すること（図２Ｉ参照）；モデル２７上の可撓性のフィルム２６上のパターン化され硬化された材料２５上の金属薄膜２８の表面に金属層を電鋳して、金属薄膜２８の表面に表面レリーフパターンを有する金属層のモールディングツール２９を形成すること（図２Ｊ参照）；そして金属薄膜２８からモールディングツール２９を除去すること（図２Ｋ参照）；を備えている。
【００１３】
なお、電子成型はこの分野では周知で開発された技術である。したがって、インプリント用マスタ２４と金属層のモールディングツール２９の処理の詳細はここでは簡単化のために記載しない。
【００１４】
好ましくは、硬化材は感光材料であり、より好ましくは、ＵＶ硬化グルーである。
【００１５】
可撓性のフィルム２６は好ましくは３ｍｍより小さい厚さを有し、好ましくはポリカーボネイト、ポリ（メチルメタクリレート）、及びポリ（エチレンテレフタル酸）でできている。
【００１６】
図２Ｇから２Ｈを参照すると、好ましい実施例においては、モデル２７の非平面表面２７１は主部２７１１と複数の側面２７１２とを有し、側面２７１２の各々は主部２７１１と協働してその間に丸角（ラウンド・コーナー）２７１３を形成している。可撓性のフィルム２６は、モデル２７の非平面表面２７１に付着される際に、主部２７１１と側面２７１２により規定された丸角（ラウンド・コーナー）２７１３を包み込む。
【００１７】
図２Ｋを参照すると、好ましい実施例においては、こうして形成されたモールディングツール２９は内壁２９０を持つシェルボディ２９´を有する。内壁２９０は３次元レリーフパターンと一体になって形成され、主部２９１と複数の側面２９２を有し、複数の側面２９２の各々は主部２９１と協働してその間に丸角（ラウンド・コーナー）２９３を規定している。３次元表面レリーフパターンは強力な光回折効果（即ち、ホログラム効果）を現し、主部２９１から側面２９２の各々まで伸びており、主部２９１と側面２９２によって規定された丸角（ラウンド・コーナー）２９３の上を横切っている。
【００１８】
図３Ａから３Ｃは本発明の方法による３次元表面レリーフパターンと共に形成されたモールディングツール２９の写真画像である。
【００１９】
図４は本発明の方法により形成されたモールディングツール２９を用いて従来の射出成形技術により製造された透明なプラスチック・シェルの写真画像である。３次元表面レリーフパターンはモールディングツール２９からプラスチック・シェルに転写される。
【００２０】
図５Ａから５Ｆは本発明の方法の第２の好ましい実施例のインプリント用マスタを形成する連続するステップを示す。第２の好ましい実施例は、第２の好ましい実施例で採用されたインプリント用マスタ２４が２つの異なる表面レリーフパターンを有しており、インプリント用マスタ２４の作成は次のステップにより成される点で、前述の実施例と異なる。即ち、金属プレートの基板２１の表面にフォトレジスト材料２２を塗布すること（図５Ａ参照）；フォトリソグラフィー技術によりフォトマスク２３３を使ってフォトレジスト材料２２内に第１の表面レリーフパターンを形成すること（図５Ａ及び５Ｂ参照）；銅の金属薄膜５１を基板２１の表面に後続するエレクトロフォーミングのための電着技術により形成すること（図５Ｃ参照）；金属薄膜５１上にニッケル又は銅の金属層５２を電鋳すること（図５Ｄ参照）、この場合、金属層５２はフォトレジスト材料２２の上側表面に一致する上側表面を有している；ヘアーライン表面研磨機（図示せず）を用いて金属層５２を研磨することにより金属層５２の上に第２の表面レリーフパターン（これはヘアーライン状のパターンである）を形成すること（図５Ｅ参照）；そして基板２１からフォトレジスト材料２２を除去して、第１及び第２の表面レリーフパターンを有するインプリント用マスタ２４を形成すること；を備えている。なお、上記の、基板２１上に金属薄膜５１を形成するステップは省略してもよく、後続する処理のために、金属薄膜５２を基板２１上に直接形成してもよい。
【００２１】
本発明の方法によって可撓性のフィルム２６上の硬化材２５内に表面レリーフパターン（単数又は複数）を形成することにより（図２Ｆ参照）、先行技術において遭遇した表面レリーフパターンの変形及び破損に関する前述の欠点は除去することができ、こうして形成されたモールディングツール２９は成形品の丸角（ラウンド・コーナー）を横切る３次元表面レリーフパターンを有する成形品を製造可能である。
【００２２】
本発明は、最も具体的で好ましい実施例と考えられるものに関係して記載してきたが、本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、最も広い解釈の精神及び範囲内に含まれる様々なアレンジをカバーしており、すべてのそのような変形及び等価なアレンジを包含することを意図している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
2013529146.tif 000012
【図２Ｊ】
2013529146.tif 000013
【図２Ｋ】
2013529146.tif 000014
【図５Ａ】
2013529146.tif 000015
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
2013529146.tif 000019
【図５Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2013529146.tif 000022
【図３Ｃ】
2013529146.tif 000023
【図４】
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【国際調査報告】
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2013529146.tif 000026