(57)【要約】【課題】複製金型１００における電鋳層主面１１上の凹凸を、ＵＶ硬化樹脂や熱可塑性樹脂に転写するインプリント成形において電鋳層反対面１２に凹凸があっても均一なプレス圧力で転写できる複製金型を提供する。【解決手段】凹凸形状を備える母型主面４１を有する母型４０から、母型主面４１上に電鋳を成長させた後、母型４０から離脱させた電鋳層１０と、電鋳層１０の母型主面４１と接していた面に相対する位置にある電鋳層反対面１２に設けられた緩衝層２０と、を有する。この複製金型１００を用いることで、インプリント成形において、緩衝層２０がプレスの圧力均一化を可能とする。【選択図】図２
2012166496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸形状を備える母型主面を有する母型から、前記母型主面上に電鋳を成長させた後、前記母型から離脱させた電鋳層と、
前記電鋳層の前記母型主面と接していた面に相対する位置にある電鋳層反対面に設けられた緩衝層と、を有することを特徴とする複製金型。
【請求項２】
前記電鋳層と前記緩衝層との間に接着層を有することを特徴とする、請求項１に記載の複製金型。
【請求項３】
前記緩衝層は、樹脂製緩衝層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の複製金型。
【請求項４】
前記樹脂製緩衝層は、シリコーン樹脂製であることを特徴とする、請求項３に記載の複製金型。
【請求項５】
前記樹脂製緩衝層は、フェルトであることを特徴とする、請求項３に記載の複製金型。
【請求項６】
前記フェルトは、アラミド繊維フェルトであることを特徴とする、請求項５に記載の複製金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複製金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ等の微細光学部品を樹脂にて製造する方法において、インプリント成形法が良く知られている。インプリント成形法には、大きく分類して熱インプリント成形法とＵＶインプリント成形法とがある。熱インプリント成形法とは、熱可塑性樹脂を型と重ねて熱プレスし、熱可塑性樹脂を熱軟化または溶融させて型の凹凸形状に熱可塑性樹脂を倣わせた後、熱可塑性樹脂を冷却して、型の凹凸形状を転写した熱可塑性樹脂を得る方法である。ＵＶインプリント成形法とは、ＵＶ硬化樹脂を型の上に塗布し、ＵＶ硬化樹脂に透明部材を重ねてプレスし、ＵＶ硬化樹脂を型の凹凸形状に倣わせるように押し広げＵＶ光を照射して硬化し、型の凹凸形状を転写したＵＶ硬化樹脂を得る方法である。
【０００３】
インプリント成形法にて使用する型は特許文献１に記載されているように、高価な母型ではなく、母型から電鋳により製造した複製金型を使用することが一般的である。この複製金型はインプリント成形にて複製金型が破損してしまっても、母型から何度も複製金型を製造することが可能である。
【０００４】
インプリント成形法では、樹脂に対して複製金型を均一な圧力でプレスする必要があるため、複製金型の裏面を平坦化しておく必要がある。複製金型の電鋳による製造方法では母型の母型主面から電鋳層を成長させていく。電鋳はほぼ等方的に成長していくため母型主面と接していた面に相対する位置にある電鋳層反対面は、母型主面の凹凸の影響が残っており裏面は平面にはならない（特許文献１には図示されていない）。これを平面にするためには、母型から電鋳層を離脱する前に電鋳層反対面を平面研磨して、その後母型から離脱した電鋳層を複製金型として使用することが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５６４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、平面研磨するためには、電鋳層をあらかじめ厚くしておく必要がある。例えば３ｍｍの厚みの複製金型が欲しい場合には、電鋳層を５ｍｍ程度にしておいて電鋳層反対面の凹凸を平面研磨して３ｍｍの厚さにするなどの必要がある。電鋳はニッケルリン（ＮｉＰ）などの材料を用いることが多いが、この材料費は高価であり、これを平面研磨のために厚くすることは複製金型の高コスト化につながる。
【０００７】
また、大型の複製金型を作成する場合、電鋳層の反りが大きくなり、精度良く平面研磨して平坦化することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例に係る複製金型は、凹凸形状を備える母型主面を有する母型から、前記母型主面上に電鋳を成長させた後、前記母型から離脱させた電鋳層と、前記電鋳層の前記母型主面と接していた面に相対する位置にある電鋳層反対面に設けられた緩衝層と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、電鋳層の凹凸が残っていても緩衝層が凹凸を吸収するためインプリント成形における圧力の均一化が可能である。また、電鋳層を厚くして電鋳層反対面を平面研磨する必要がないため、複製金型のコストを低減できる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載の複製金型は、前記電鋳層と前記緩衝層との間に接着層を有することが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、電鋳層と緩衝層とが接着されており一体化するため取り扱いが容易で、接着層が電鋳層の凹凸を吸収する効果もあり、インプリント成形における圧力均一効果が高まる。また、電鋳層と緩衝層がずれて、成形時の圧力が不均一になることを防止できる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載の複製金型は、前記緩衝層は、樹脂製緩衝層であることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、緩衝層は樹脂で形成された層であるため、電鋳層より弾性があり電鋳層の凹凸を充分に吸収でき、インプリント成形における圧力均一効果が高まる上、軽量となる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に記載の複製金型は、前記樹脂製緩衝層は、シリコーン樹脂製であることが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、緩衝層は樹脂の中でも特に高弾性なシリコーン樹脂製であるため、電鋳層の凹凸を充分に吸収でき、インプリント成形における圧力均一効果が高まる。また、耐熱性が２００℃程度と高いため、熱可塑性樹脂の熱インプリント成形にも使用できる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の複製金型は、前記樹脂製緩衝層は、フェルトであることであることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、繊維を編みこんだフェルトであるため、空隙が弾性体となって電鋳層の凹凸を充分に吸収でき、インプリント成形における圧力均一効果が高まる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に記載の複製金型は、前記フェルトは、アラミド繊維フェルトであることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、アラミドフェルトは、耐熱性が２００℃から２５０℃程度と高いため、熱可塑性樹脂の熱インプリント成形にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の複製金型の概略断面図である。
【図２】本実施形態の複製金型の製造工程図である。
【図３】本実施形態の複製金型を使用したＵＶインプリント成形法の工程図である。
【図４】本実施形態の複製金型を使用した熱インプリント成形法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２３】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る複製金型の概略断面図である。図２は、複製金型の製造工程図である。まず、実施形態１に係る複製金型について図１、図２を用いて説明する。
【００２４】
図１、図２における複製金型１００は、電鋳層１０、緩衝層２０、接着層３０から構成されている。電鋳層１０は凹凸形状を持つ電鋳層主面１１とその電鋳層反対面１２からなる。電鋳層主面１１の形状を凸形状で示しているが、凹形状であっても、凹凸の両方を有しても構わない。電鋳層反対面１２には緩衝層２０が接着層３０を介して備えられている。
【００２５】
緩衝層２０は電鋳層１０より高弾性である必要があり、ゴム材料やフェルト材料などの樹脂材料であることが望ましい。特にフェルト材料は、繊維を編みこんだ構造となっているため、空隙が高弾性体として望ましい。
【００２６】
接着層３０は、両面テープや、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂などの各種接着剤を使用することができる。また、接着層３０は省略することもできる。電鋳層反対面１２の下に緩衝層２０を一体化せずに設けるだけでも効果はある。電鋳層１０を緩衝層２０に静電気で貼り付けたり、電鋳層１０と緩衝層２０を枠にはめて擬似的に一体化することもできる。
【００２７】
＜複製金型の製造方法＞
次に図２を用いて、複製金型１００の製造方法について述べる。電鋳層１０は、母型４０より作成する。母型４０は凹凸形状が加工された母型主面４１を持つ。凹凸形状は、マシニング加工やエッチングにより形成される。
【００２８】
母型４０の材質は、金属、ガラス、樹脂などが挙げられる。ただし、材質がガラスや樹脂など非導電性物質である場合には、母型主面４１に導電化処理をする必要がある。
【００２９】
図２（ａ）のように、母型４０を陽極電極２０１と共に、電鋳槽２００に入れ電圧を印加する。電鋳槽２００はニッケルやクロム、銅などの電鋳浴２０２で満たされている。電鋳は母型４０の母型主面４１から成長し、図２（ｂ）のように電鋳層１０が形成される。この時、母型４０の横や裏面など、電鋳を成長させたくない部分には、母型４０に絶縁テープや塗料で絶縁処理をしておけば良い。母型主面４１と接していた面が、電鋳層主面１１、これに相対する面が電鋳層反対面１２となる。電鋳はほぼ等方的に成長するため、電鋳層反対面１２は母型主面４１の凹凸の影響を受け、凹凸形状となっている。
【００３０】
図２（ｃ）に示すように、母型４０から成長させた電鋳層１０を母型４０から離脱する。
図２（ｄ）のように、離脱した電鋳層１０の電鋳層反対面１２に接着層３０を塗布し緩衝層２０を貼った後、接着層３０を硬化する。これにより複製金型１００が完成する。
【００３１】
＜ＵＶインプリント成形法＞
図３に、この複製金型１００を用いたＵＶインプリント成形法について説明する。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、複製金型１００における電鋳層主面１１上に、ＵＶ硬化樹脂５０をのせ、透明基板６０を載せる。ＵＶ硬化樹脂５０は、ＵＶ光で硬化するアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエンポリチオール樹脂などを使用することができる。透明基板６０はガラス基板やアクリル、ポリカーボネートなどの透明樹脂基板を使用することができる。
【００３３】
これを図３（ｂ）に示すように、プレス下板３０１と透明プレス上板３０２でプレスしながら、ＵＶ光３０３を、透明プレス上板３０２の上部から照射する。ＵＶ硬化樹脂５０はプレスにより電鋳層主面１１の凹凸形状に倣って押し広げられ硬化する。この時、緩衝層２０により圧力均一化が図られているため、電鋳層主面１１のどの部分においてもＵＶ硬化樹脂５０が均一に電鋳層主面１１の凹凸に倣うことができる。
【００３４】
図３（ｃ）のように電鋳層主面１１の凹凸形状を転写した、ＵＶ硬化樹脂５０が透明基板６０と一体化したＵＶインプリント成形物１１０が製造される。
【００３５】
以上述べたように、本実施形態に係る複製金型１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００３６】
ＵＶインプリント成形時には、図３（ｂ）に示すようにプレス下板３０１と透明プレス上板３０２でプレスすることによって、ＵＶ硬化樹脂５０を均一に電鋳層主面１１に押し広げ、電鋳層主面１１の凹凸形状に倣わせる必要がある。電鋳層反対面１２が凹凸であっても、緩衝層２０によって凹凸が吸収されてプレスの圧力均一化が図られ、ＵＶ硬化樹脂５０が均一に電鋳層主面１１の凹凸に倣うことができる。そのため電鋳層反対面１２の凹凸をなくす平面研磨工程を入れる必要がなく、より安価な複製金型１００を提供できる。そして、この複製金型１００を使用することで、品質の良いＵＶインプリント成形物１１０を得ることができる。
特に大型の複製金型を製作する場合、電鋳層反対面に平面研磨をする必要がなく、低コストで大型の複製金型も容易に製作できる。
【００３７】
＜熱インプリント成形法＞
図４に、この複製金型１００を用いた他の実施形態である熱インプリント成形法について説明する。なお、複製金型１００及び複製金型１００の製造法については実施形態１と同一であり、図１、図２と同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、複製金型１００における電鋳層主面１１上に、熱可塑性樹脂７０を載せる。熱可塑性樹脂７０は、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリポロピレン樹脂などを使用することができる。
【００３９】
後述するように、熱インプリント成形法では、熱可塑性樹脂７０を熱軟化あるいは熱溶融させる。そのため、複製金型１００の緩衝層２０や接着層３０は耐熱性のある物を使用する必要がる。耐熱性のある緩衝層２０としては、シリコーン樹脂やアラミド繊維フェルトを使用することが望ましい。
【００４０】
これを、図４（ｂ）のように熱可塑性樹脂７０の熱軟化点以上の温度に加温したプレス下板４０１と、同じく加温したプレス上板４０２でプレスする。熱可塑性樹脂７０は熱軟化、あるいは溶融し、凹凸形状にならって変形する。これを冷却して熱可塑性樹脂７０を硬化する。この時、緩衝層２０により圧力均一化が図られているため、電鋳層主面１１のどの部分においても熱可塑性樹脂７０が均一に凹凸に倣うことができる。
【００４１】
ここでは、熱可塑性樹脂７０とプレス上板４０２との間に、適宜シリコーン樹脂やアラミド繊維フェルトなどの緩衝層を設けることも可能である。これは上板のうねりや凹凸などで不均一となる圧力を均一化するのに役立つ。
【００４２】
これにより、図４（ｃ）に示す、電鋳層主面１１の凹凸形状を転写した熱インプリント成形物１２０が製造される。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態に係る複製金型１００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４４】
熱インプリント成形時には、図４（ｂ）に示すようにプレス下板４０１とプレス上板４０２で熱プレスすることによって、熱軟化あるいは溶融した熱可塑性樹脂７０を均一に電鋳層主面１１の凹凸形状にならって変形させる必要がある。電鋳層反対面１２が凹凸であっても、緩衝層２０によって凹凸が吸収されてプレスの圧力均一化が図られるため、熱可塑性樹脂７０が均一に電鋳層主面１１の凹凸に倣うことができる。そのため電鋳層反対面１２の凹凸をなくす平面研磨工程を入れる必要がなく、より安価な複製金型１００を提供できる。そして、この複製金型１００を使用することで、品質の良い熱インプリント成形物１２０を得ることができる。
特に大型の複製金型を製作する場合、電鋳層反対面に平面研磨をする必要がなく、低コストで大型の複製金型も容易に製作できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…電鋳層、１１…電鋳層主面、１２…電鋳層反対面、２０…緩衝層、３０…接着層、４０…母型、４１…母型主面、１００…複製金型。
【図１】
2012166496.tif 000003
【図２】
2012166496.tif 000004
【図３】
2012166496.tif 000005
【図４】
2012166496.tif 000006