(57)【要約】【課題】スタンパーを用いて所定の射出物にパターンを形成させる場合に、該パターンによって射出物の表面に色が発生したり文字のような所定の形状が形成されるようにすることができるスタンパーを提供する。【解決手段】このスタンパーは、スタンパーボディー部と、該スタンパーボディー部の表面に形成されて、該スタンパーと接触する所定製品の表面に所定の色が発生したり所定の形状が形成されるようにする複数の微細パターンと、該微細パターンの間に形成される所定の空間部と、を含む構成とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタンパーボディー部と、
前記スタンパーのボディー部の表面に形成されて、前記スタンパーと接触する所定の製品の表面が所定の色を発現するようにしたり所定の形状を有するようにする複数の微細パターンと、
前記微細パターンの間に形成される所定の空間部と、
を含むことを特徴とするスタンパー。
【請求項２】
前記製品の表面に所定の色を発現させる微細パターンの幅または微細パターン間のピッチは、０．２μｍ〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のスタンパー。
【請求項３】
前記射出物の表面に所定の形状を形成させる微細パターンの幅または微細パターン間のピッチは、２０μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のスタンパー。
【請求項４】
前記微細パターンの形状は、一直線形態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスタンパー。
【請求項５】
前記微細パターンの形状は、前記微細パターンに入射する光の方向によって色または形状が変わるように、前記スタンパー中の所定の中心点を包囲する形態とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスタンパー。
【請求項６】
前記微細パターンの形状は、円環形状であることを特徴とする請求項５に記載のスタンパー。
【請求項７】
前記微細パターンの形状は、六角形状であることを特徴とする請求項５に記載のスタンパー。
【請求項８】
前記微細パターンの形状は、直方形状であることを特徴とする請求項５に記載のスタンパー。
【請求項９】
前記スタンパーの微細パターンに入射する光が入射位置によって変わることによって、その各部分で発生する色がそれぞれ変わるように、前記スタンパーの微細パターン間のピッチ及び微細パターンの幅のサイズを部分別に異ならせることを特徴とする請求項１に記載のスタンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンを有するスタンパーに係り、特に、スタンパーを用いて所定の射出物にパターンを付ける場合に、該パターンによって射出物の表面に色を発現させたり文字のような所定の形状を形成させたりすることができるスタンパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家電製品は、従来、製品の機能やユーザーの便宜性を中心にして開発してきたが、それに加えて、最近では、ユーザーの感性を考慮してユーザーの感じ取る審美性などに重点を置く傾向が強くなっている。
【０００３】
そのため、従来の家電製品は、特別な文様のない白色のような無彩色の外観が主であったが、最近の家電製品の外観は、カラーフルであり、さらには装飾物が付いており、より華麗になっている。すなわち、最近の家電製品は、ユーザーに使い勝手の良さを提供する機能の他、室内デザインの一構成要素とする方向に発展してきている。
【０００４】
特に、冷蔵庫や空気調和機のように前面が大きく形成される家電製品では、所定の装飾パネルを前面に付けることで審美性をより高めている。
【０００５】
しかしながら、このように家電製品を装飾するにあっては、色パネルを家電製品に直接取り付けた後、一定の装飾物を挿入する工程が必要とされ、さらに、所定部分に文字が必要な場合は、当該文字を刻み込む別の工程が必要とされる。
【０００６】
このような工程の追加は時間及びコストの増加につながり、このような問題点を最小化する方案が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、所定の製品の表面に容易に色を発現させたり文字のような所定の形状を容易に形成させたりすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一実施例は、スタンパーボディー部と、前記スタンパーのボディー部の表面に形成されて、前記スタンパーと接触する所定の製品の表面が所定の色を発現するようにしたり所定の形状を有するようにする複数の微細パターンと、前記微細パターンの間に形成される所定の空間部と、を含むことを特徴とするスタンパーを提供する。
【０００９】
また、前記製品の表面に所定の色を発現させる微細パターンの幅または微細パターン間のピッチは、０．２μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記射出物の表面に所定の形状を形成させる微細パターンの幅または微細パターン間のピッチは、２０μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
また、前記微細パターンの形状は、一直線形態であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記微細パターンの形状は、前記微細パターンに入射する光の方向によって色または形状が変わるように、前記スタンパー中の所定の中心点を包囲する形態とされることを特徴とする。
【００１３】
また、前記微細パターンの形状は、円環形状であることを特徴とする。
【００１４】
また、前記微細パターンの形状は、六角形状であることを特徴とする。
【００１５】
また、前記微細パターンの形状は、直方形状であることを特徴とする。
【００１６】
また、前記スタンパーの微細パターンに入射する光が入射位置によって変わることによって、その各部分で発生する色がそれぞれ変わるように、前記スタンパーの微細パターン間のピッチ及び微細パターンの幅のサイズを部分別に異ならせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所定の製品に所定の色や形状が必要とされる場合に、色を塗ったり必要な形状を直接形成させたりすることなく、スタンパーの微細パターンを転写することによって、色や形状をより容易に形成させることができ、かつ、同一パターンを迅速で大量に形成させることができる。
【００１８】
また、見る角度によって色がそれぞれ変わるようにすることによって、製品の審美性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１ａ】本発明によるスタンパーの製作過程を示す図である。
【図１ｂ】本発明によるスタンパーの製作過程を示す図である。
【図１ｃ】本発明によるスタンパーの製作過程を示す図である。
【図２ａ】本発明によるスタンパーの製作過程を示す図である。
【図２ｂ】本発明によるスタンパーの製作過程を示す図である。
【図２ｃ】本発明によるスタンパーの製作過程を示す図である。
【図３ａ】同一ピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図３ｂ】同一ピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図３ｃ】同一ピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図３ｄ】同一ピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図４ａ】異なるピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図４ｂ】異なるピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図４ｃ】異なるピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図４ｄ】異なるピッチの微細パターンを有するスタンパーを示す図である。
【図５】射出成形方法及び微細パターンを有するスタンパーを用いて所定の製品に微細パターンを転写する過程を示す図である。
【図６】射出成形方法及び微細パターンを有するスタンパーを用いて所定の製品に微細パターンを転写する過程を示す図である。
【図７】射出成形方法及び微細パターンを有するスタンパーを用いて所定の製品に微細パターンを転写する過程を示す図である。
【図８】射出成形方法及び微細パターンを有するスタンパーを用いて所定の製品に微細パターンを転写する過程を示す図である。
【図９ａ】微細パターンの転写された製品の写真である。
【図９ｂ】微細パターンの転写された製品の写真である。
【図９ｃ】微細パターンの転写された製品の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【００２１】
図１を参照して、本発明の微細パターンを製作する工程について説明する。
【００２２】
図１ａに示すように、まず、所望のパターンを形成するために、所定の平面基板２上に感光液３を塗布する。そして、図１ｂに示すように、該平面基板２上に、所定のパターンが形成されているマスク４を配置し、マスク４の上面部分から露光すると、図１ｃに示すように、平面基板２の上面には、マスク４に形成されたパターンに対応するパターン５が形成される。
【００２３】
ここで、パターン５は、ナノサイズまたはマイクロサイズの微細パターンとすることが好ましい。
【００２４】
そして、図２ａに示すように、スタンパー製作に必要なメッキのために、基板２及びパターン５上に一定厚さの金属シード層（Seed layer）６を塗布し、図２ｂに示すように、金属シード層６の塗布されているパターン上にニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）のような構造物７をメッキ（electroforming）工程によって形成し、以降、図２ｃに示すように、メッキ構造物７を基板から取り外すことで、所定のパターンを有するスタンパー８が製作される。
【００２５】
ここで、スタンパー８は、ボディーを構成するスタンパーボディー部８ａと、スタンパーボディー部８ａの表面に形成され、パターン５が転写された形態の微細パターン８ｂと、これら微細パターン８ｂの間に形成される所定の空間部８ｃと、を含む。
【００２６】
ただし、このスタンパー８は、該スタンパー８と接触して成形される製品の表面パターンが多様化し、該製品を見る角度によって表面の色が変化するようにスタンパー８の微細パターン８ｂの形状を様々にすることができる。
【００２７】
この微細パターン８ｂは、図３ａに示すように、一字状のパターンにしても良く、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄに示すように、それぞれ、六角形状、円環形状、直方形状のパターンにしても良い。
【００２８】
このように各微細パターンを様々にする理由は、微細パターンの転写された製品が、例えば家電機器などにおいて装飾を必要とする部分に設置され、この部分をユーザーが外部から見る時、見る方向によって色が変わるホログラム効果を出すためである。
【００２９】
光は粒子性と共に波動の性質も持っており、波動の特徴である干渉現象を示す。干渉とは、波動の位相が一致する時には振幅がより強められ（補強干渉）、位相が逆の場合は弱め合う（相殺干渉）現象のことをいう。白色光が、ある媒質に会って干渉を起こすと、特定波長領域は干渉補強され、他の波長は干渉相殺されることで、色が表現される。
【００３０】
空気を通過している光が他の媒質、すなわち、微細パターンの構造に当たると、一部は反射され、一部は通過する。この通過した光は、次の微細パターンに会って再び一部は反射され、残りは通過する。この過程が数回繰り返される。
【００３１】
この場合、各段階で反射される光が同一位相を有すると補強干渉がおき、異なると相殺干渉がおきる。
【００３２】
一方、この場合、微細パターンの構造によって色が変わったり消えたりすることもある。仮に、スタンパーの微細パターンの間隔を調節して製品に形成される微細パターンの間隔を広めたり狭めたりすると光の経路が変わって、干渉補強、すなわち、反射される光の波長も変わる。また、微細パターンに入射する光の角度によって反射される色が変わる。
【００３３】
このような微細パターン、該微細パターンに入射する光の特性、ユーザーの視線方向、すなわち、光の入射方向を考慮して、微細パターン間のピッチ及び微細パターン自体の幅を調節することで、外部から色を認識できるようにし且つ視線方向によって色を変化させることができる。
【００３４】
この場合、色が表現されうるような微細パターンの幅Ｌ及び微細パターン間のピッチＳのサイズは、外部から入射する光の波長、特に、可視光線の波長を考慮して０．２μｍ〜２０μｍとすることが好ましく、なお、スタンパー全体にわたってそれぞれの微細パターンの幅及び微細パターン間のピッチのサイズを部分的に異ならせることによって、各部分から異なる色の光を発生させることもできる。
【００３５】
一方、微細パターンの転写される製品の表面に上記のようにして色を与える他にも、微細パターンのピッチ及び幅のサイズを、色を発現する微細パターンのサイズ及び幅のサイズよりも大きくすることで、文字などの形状を製品に形成することもできる。
【００３６】
この場合には、微細パターンが全波長の可視光線を反射させることによって、入射する光が全部合波されたまま外部に反射され、該微細パターンの形成されている部分が白色系に見えるようにすることが好ましい。
【００３７】
このために、微細パターンのピッチＳ及び微細パターンの幅Ｌは、２０〜２０００μmにすることが好ましい。
【００３８】
一方、図４は、微細パターンのピッチＳ１、Ｓ２を同一ピッチとせずに、部分別に異ならせたものであり、これは、スタンパーの微細パターンに入射する光が、入射位置によって変わることによって、発現される色が各部分別に変わるようにするためである。
【００３９】
以下では、上記の微細パターンを有するスタンパーを用いて製品を製作する過程について説明する。この場合、ホットスタンピングまたは射出成形などを用いることができるが、ここでは、迅速な製品の製作が可能な射出成形を例に取って説明する。
【００４０】
図５に示すように、本発明による微細パターンを有するスタンパーを用いる射出装置１の構成は、次の通りである。
【００４１】
まず、同図の射出装置は、第１金型部１０と、第２金型部２０とを含み、第１金型部１０の内部には、溶融樹脂が流入する空間であるキャビティ１１が形成される。
【００４２】
ここで、第１金型部１０の内部には、射出成形時に、樹脂が凝固しないように第１ヒーター１３のような加熱装置、及び冷却水の流れる冷却水流路１２が設けられることが好ましい。
【００４３】
第２金型部２０は、第２金型部２０の温度を上昇させる第２ヒーター２２が内蔵されており、第２ヒーター２２の後方には、第２金型部２０を冷却させる冷却金型３０が設けられている。
【００４４】
冷却金型３０は、第２金型部２０の内部に設けられる別の収容部２５に移動可能に配置され、収容部２５の内部には、冷却金型３０の移動を案内するガイド部材４０が設けられる。
【００４５】
冷却金型３０及び第２金型部２０にはそれぞれ、電磁石３５及び永久磁石５９が配置される。このように電磁石３５及び永久磁石５９を配置し、電磁石３５に一定の電流をかけると、電磁石３５と永久磁石５９との間に引力または斥力が発生し、引力が発生すると冷却金型３０と第２金型部２０とが接することで、第２金型部２０は冷却される。
【００４６】
冷却金型３０の内部には冷却水の流れる冷却水流路３３が設けられており、よって、第２金型部２０を冷却する必要がある場合は、冷却水流路３３に冷却水を流し込むと第２金型部２０及び後述するスタンパー８の温度が急速に降下し、これによって第１及び第２金型部１０，２０中に充填されている樹脂が凝固して成形物が形成される。
【００４７】
第１金型部１０の一側には、第１金型部１０を支持する第１金型支持ブロック５８が設けられ、第１金型支持ブロック５８と一定間隔離隔して、第２金型部２０を支持する第２金型支持ブロック６０が設けられる。
【００４８】
第２金型部３０の後方には、第２金型支持ブロック６０から突出して第２金型部２０を第１金型部１０に移動させたり第１金型部１０から離隔させたりする金型移動部３８が設けられる。
【００４９】
第１金型支持ブロック５８の一側には、溶溶樹脂を第１金型部１０の方向に移動させる樹脂供給装置８０が設けられ、樹脂供給装置８０の上部には、溶融樹脂が収容されるホッパー７０が設けられる。
【００５０】
ここで、ホッパー７０の出口から第１金型部１０までに溶融樹脂を案内するように、樹脂供給装置８０、第１金型支持ブロック６０及び第１金型部１０を貫通する樹脂流路８２が設けられ、樹脂流路８２には、溶融樹脂を第１金型部１０に迅速に移動させるようにスクリュー８３を配置することが好ましい。
【００５１】
そして、第１及び第２金型支持ブロック５８，６０及び樹脂供給装置８０の下部には、これらを支持するベースブロック８４が設けられる。
【００５２】
一方、第２金型部２０の一側には、上記の微細パターン８ｂを有するスタンパー８が設けられ、第２金型部２０の一面には、該スタンパーを取り付けるためのスタンパー付着部２０'が設けられる。
【００５３】
ただし、図面では、明確な図示のために、スタンパーの微細パターン８ｂを拡大して示すが、実際的には肉眼では識別されない。
【００５４】
スタンパー付着部２０'には、スタンパーを固定するためのホルダー（図示せず）またはジグ（図示せず）等のような固定装置を設けることで、射出成形において、スタンパー９と溶融樹脂との接触時に両方の位置が変化することを防止することが好ましい。
【００５５】
スタンパー８は、主にニッケルなどの金属材料からなるため、射出成形に用いられる溶融樹脂に比べて表面温度が顕著に低いのが一般的である。
【００５６】
したがって、相対的に低い温度のスタンパー８と高い温度の溶融樹脂とが接触する場合に、微細パターン８ｂが成形物に完全にパターニングされるも前に硬くなる問題点があり、よって、スタンパー８を、樹脂を構成する重合体のガラス転移温度以上に維持しなければならない。
【００５７】
ここで、ガラス転移温度とは、高分子物質が温度によって活性を帯びて動き始める時点のことを意味し、ガラス転移温度以下になると高分子の樹脂は固体状態になり、ガラス転移温度以上になると、ゴムのように流動性の物質に変わってから、窮極としては液状状態になる。
【００５８】
したがって、液状状態の樹脂がスタンパー８と接触することで、該樹脂によって形成される射出物に、スタンパー８に形成されている微細パターン８ｂと同じパターンが正確に形成されるためには、樹脂の液状状態が所定時間維持されなければならず、このため、この所定時間の間にスタンパー８の表面温度もガラス転移温度状態とされなければならない。
【００５９】
一方、射出装置のベースブロック８４の部分には温度制御装置８５が設けられる。
【００６０】
特に、第２金型部２０に設けられた冷却金型３０及び第２ヒーター２２は、スタンパー８の急速加熱及び急速冷却を行うことが主な目的であり、よって、温度制御装置８５の主な役目も、スタンパー８の表面の急速温度調節である。
【００６１】
本発明の第１実施例によって、微細パターン８ｂを有するスタンパー８を用いて射出成形を行う場合について説明する。
【００６２】
図５に示すように、まず、微細パターン８ｂを有するスタンパー８を、第２金型部２０のスタンパー付着部２０ａに固着させる。その後、別途の操作ボタンを入力して、スタンパー８の表面温度と第１及び第２金型部１０，２０が一定温度以上になるように命令すると、第１及び第２ヒーター部１３，２２に電流が流れ、熱抵抗によって第１及び第２金型部１０，２０が加熱されると共に、スタンパー８も加熱されて一定温度以上になる。
【００６３】
スタンパー８が一定の温度、例えば、ガラス転移温度まで到達するには、通常、ヒーターの作動から１分程度かかる。
【００６４】
この時、電磁石３５には一定の電流が流れて、永久磁石２８と電磁石３５との間に斥力が発生することで、第２金型部２０及び冷却金型３０は互いに離隔状態を維持するようになる。
【００６５】
このように、第２金型部２０と冷却金型３０とが離隔状態を維持し、第１及び第２金型部１０，２０とスタンパー８が加熱された状態を維持しながら、図６に示すように、第２金型部２０が第１金型部１０の方向へ移動して両者が結着すると、第１金型部１０とスタンパー８との間に射出物形態の密閉されたキャビティ１１が形成される。
【００６６】
図７に示すように、第１及び第２金型部１０，２０が密着して密閉キャビティ１１を形成した状態で、樹脂流路８２中のスクリュー８３の作動によって溶融樹脂Ｒがキャビティ１１内に流入してキャビティ１１の内部に充填され、溶融樹脂Ｒは、スタンパー８の微細パターン８ｂの間に流入することで、微細パターン８ｂがそのまま転写されることとなる。
【００６７】
以降、第１及び第２ヒーター１３，２２の作動を停止させ、電磁石３５と永久磁石５９とに斥力が発生すると、冷却金型３０が第２金型部２０に接し、同時に冷却金型３０の冷却水流路部３３と第１金型部１０の冷却水流路部１２に冷却水が流入すると、第１及び第２金型部１０，２０とスタンパー８が冷却され、これによって、キャビティ１１に充填された樹脂が固化する。
【００６８】
以降、図８に示すように、第２金型部２０を第１金型部１０と離隔させると、開放されたキャビティ１１には、スタンパー８の微細パターン部８ｂがパターニングされた射出物Ｆが得られる。
【００６９】
ここで、スタンパー８の微細パターン８ｂのピッチ及び幅を異ならせて、射出物Ｆの表面の色が部分別に変わるようにすることができることは、上述した通りである。
【００７０】
一方、上記の射出方法に限定されず、スタンパーを加熱して樹脂製品と接触させることによって、スタンパーに形成されている微細パターンを樹脂製品の表面に付ける、所謂ホットスタンピング方法によって所定の製品を得ることもできる。
【００７１】
図９ａ乃至図９ｃには、上記の微細パターンを用いて所定の製品に色発現効果及び形状発現効果を具現した例を示す。
【００７２】
図９ａは、所定の装飾用パネルに微細パターンを有するスタンパーを用いて色を発現させたもので、総じて花びら模様を形成する輪郭線部分に所定の色が発現するように、スタンパーを用いて製作したものである。
【００７３】
すなわち、Ａで表示された部分には、上述した通り、色を発現させるような０．２〜２０μｍのピッチを有する微細パターンを用いた。
【００７４】
図９ｂは、装飾用パネルに色の表示される部分と、文字の表示される部分がそれぞれ現れるようにしたもので、色の表示されるＡ部分には０．２〜２０μｍのピッチを有する微細パターンを用い、文字の表示されるＢ部分には２０〜２０００μｍのピッチを有する微細パターンを用いた。
【００７５】
そして、図９ｃは、パネルに文字と所定形態の図形が白色で表現されるものであり、ここで、文字と図形を構成する部分は、２０〜２０００μｍのピッチを有するスタンパーを用いて形成した。
【図１（ａ）】
2011525867.tif 000003
【図１（ｂ）】
2011525867.tif 000004
【図１（ｃ）】
2011525867.tif 000005
【図２（ａ）】
2011525867.tif 000006
【図２（ｂ）】
2011525867.tif 000007
【図２（ｃ）】
2011525867.tif 000008
【図３（ａ）】
2011525867.tif 000009
【図３（ｂ）】
2011525867.tif 000010
【図３（ｃ）】
2011525867.tif 000011
【図３（ｄ）】
2011525867.tif 000012
【図４（ａ）】
2011525867.tif 000013
【図４（ｂ）】
2011525867.tif 000014
【図４（ｃ）】
2011525867.tif 000015
【図４（ｄ）】
2011525867.tif 000016
【図５】
2011525867.tif 000017
【図６】
2011525867.tif 000018
【図７】
2011525867.tif 000019
【図８】
2011525867.tif 000020
【図９（ａ）】
2011525867.tif 000021
【図９（ｂ）】
2011525867.tif 000022
【図９（ｃ）】
2011525867.tif 000023
【国際調査報告】
2011525867.tif 000024
2011525867.tif 000025
2011525867.tif 000026
2011525867.tif 000027
2011525867.tif 000028
2011525867.tif 000029