(57)【要約】【課題】  高精度、高品位、微細化、複雑形状化に対応できる成形型を、容易に、短時間で、かつ低コストで製造可能であり、しかも、成形型間のバラつきも抑制可能な成形型の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の成形型の製造方法は、液状材料１１ａを原盤型１４の型面に注型する注型工程と、前記注型された液状材料１１ａを硬化させて原盤型１４の型面の凹凸形状を転写する転写工程とを有し、前記注型工程において、注型前に、前記液状材料１１ａを脱泡処理し、前記転写工程において、前記硬化前に、注型された前記液状材料１１ａを脱泡処理することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型の製造方法であって、
液状材料を原盤型の型面に注型する注型工程と、
前記注型された液状材料を硬化させて前記原盤型の型面の凹凸形状を転写する転写工程とを有し、
前記注型工程において、注型前に、前記液状材料を脱泡処理し、
前記転写工程において、前記硬化前に、注型された前記液状材料を脱泡処理する
ことを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項２】
前記原盤型の型面が、製造目的である成形型の型面の凹凸形状を反転させた型面であることを特徴とする請求項１記載の成形型の製造方法。
【請求項３】
前記原盤型の型面が、製造目的である成形型の型面の凹凸形状と同じ型面であり、
前記転写工程により、第二の原盤型を製造し、
さらに、
第二の液状材料を第二の原盤型の型面に注型する第二の注型工程と、
前記注型された第二の液状材料を硬化させて第二の型面の凹凸形状を転写する第二の転写工程とを有し、
前記第二の注型工程において、注型前に、前記第二の液状材料を脱泡処理し、
前記第二の転写工程において、前記硬化前に、注型された前記第二の液状材料を脱泡処理する
ことを特徴とする請求項１記載の成形型の製造方法。
【請求項４】
前記注型工程及び前記第二の注型工程の少なくとも一方が、真空雰囲気下で実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
【請求項５】
前記転写工程及び前記第二の転写工程の少なくとも一方が、注型された前記液状材料及び前記第二の液状材料の少なくとも一方を加圧した状態で、かつ真空雰囲気下で、実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
【請求項６】
前記液状材料が、エネルギー硬化性樹脂及び充填剤を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
【請求項７】
前記エネルギー硬化性樹脂が、エポキシ樹脂であり、前記充填剤が、シリカであり、前記液状材料が、さらに、酸無水物系硬化剤を含むことを特徴とする請求項６記載の成形型の製造方法。
【請求項８】
前記液状材料が、硬化後、光透過性を持つことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の成形型の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法により製造された成形型。
【請求項１０】
成形型を用いて製造する樹脂成形品の製造方法であって、前記成形型として請求項９記載の成形型を用いることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法により製造された樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型の製造方法、成形型、樹脂成形品の製造方法及び樹脂成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を成形する成形型としては金属製の型（金型）が使用されるのが一般的である。金型を使用して、コンプレッション成形（圧縮成形）、射出成形、熱プレス成形、押出成形、光硬化成形、トランスファー成形等の成形法により、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）等の電気製品の筐体及び部品が製造されている。また、最近、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光デバイス等に使用される光学レンズ等が、樹脂を金型で成形して製造されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４１３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような微細な構造を持つ樹脂成形品を製造するために、最近では、金型に対し、高精度、高品位、微細化、複雑形状化等が要求されている。このため、金型の製造において、製造時間が長くなり、製造工程が増え、製造コストが高くなるといった問題が生じている。また、金型は、一型毎に金属加工で製造するため、金型間にバラつきが生じるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、高精度、高品位、微細化、複雑形状化に対応できる成形型を、容易に、短時間で、かつ低コストで製造可能であり、しかも、成形型間のバラつきも抑制可能な成形型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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の成形型の製造方法は、
液状材料を原盤型の型面に注型する注型工程と、
前記注型された液状材料を硬化させて前記原盤型の型面の凹凸形状を転写する転写工程とを有し、
前記注型工程において、注型前に、前記液状材料を脱泡処理し、
前記転写工程において、前記硬化前に、注型された前記液状材料を脱泡処理する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高精度、高品位、微細化、複雑形状化に対応できる成形型を、容易に、短時間で、かつ低コストで製造可能であり、しかも、成形型間のバラつきも抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の成形型の製造方法の一例（実施形態１）の工程を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の成形型の製造方法の一例（実施形態２）の前半部の工程を示す模式図である。
【図３】図３は、前記実施形態２の後半部の工程を示す模式図である。
【図４】図４は、前記実施形態２で製造された成形型を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の成形型の製造方法の一例（実施形態３）の前半部の工程を示す模式図である。
【図６】図６は、前記実施形態３の後半部の工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明において、前記原盤型の型面が、製造目的である成形型の型面の凹凸形状を反転させた型面であるという態様（第１の態様）であってもよい。
【００１０】
本発明において、前記原盤型の型面が、製造目的である成形型の型面の凹凸形状と同じ型面であり、前記転写工程により、第二の原盤型を製造し、さらに、第二の液状材料を第二の原盤型の型面に注型する第二の注型工程と、前記注型された第二の液状材料を硬化させて第二の型面の凹凸形状を転写する第二の転写工程とを有し、前記第二の注型工程において、注型前に、前記第二の液状材料を脱泡処理し、前記第二の転写工程において、前記硬化前に、注型された前記第二の液状材料を脱泡処理するという態様（第２の態様）であってもよい。
【００１１】
本発明において、前記注型工程及び前記第二の注型工程の少なくとも一方が、真空雰囲気下で実施されることが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記転写工程及び前記第二の転写工程の少なくとも一方が、注型された前記液状材料及び前記第二の液状材料の少なくとも一方を加圧した状態で、かつ真空雰囲気下で、実施されることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記液状材料が、エネルギー硬化性樹脂及び充填剤を含むという態様であってもよい。この態様の場合、前記エネルギー硬化性樹脂が、エポキシ樹脂であり、前記充填剤が、シリカであり、前記液状材料が、さらに、酸無水物系硬化剤を含むことが好ましい。
【００１４】
本発明において、前記液状材料が、硬化後、光透過性を持つという態様であってもよい。
【００１５】
本発明の成形型は、前記本発明の成形型の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の樹脂成形品の製造方法は、成形型を用いて製造する樹脂成形品の製造方法であって、前記成形型として前記本発明の成形型を用いることを特徴とする。
【００１７】
本発明の樹脂成形品は、前記本発明の樹脂成形品の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１８】
つぎに、本発明の製造方法について、例を挙げて説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定及び制限されない。
【００１９】
（実施形態１）
図１の工程図に基づき、本発明の成形型の製造方法の基本的なプロセスの一例（実施形態１）について説明する。本実施形態は、原盤型の型面と製造目的とする成形型の型面との関係が、前記第１の態様の関係である。
【００２０】
まず、図１（Ａ）に示すように、液状材料１１ａを調製する。液状材料１１ａは、例えば、樹脂、硬化剤及び充填剤等の各種原料を混練することにより調製できる。液状材料１１ａの種類は、特に制限されず、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよいし、有機材料と無機材料とを組み合わせたハイブリッド材料であってもよい。有機材料としては、例えば、熱又は光等のエネルギーによって硬化するエネルギー硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性ポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、不飽和ポリエステル、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂を使用する場合は、熱硬化剤を使用することが好ましい。熱硬化剤としては、例えば、酸無水物系硬化剤が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化樹脂が挙げられる。紫外線硬化樹脂を使用する場合は、光硬化剤として、光増感剤を使用することが好ましい。また、有機材料には、充填剤を配合することが好ましい。充填剤としては、例えば、シリカ、セラミックス、アルミニウム、銅等の無機系または金属系の材料等が挙げられる。熱硬化性樹脂、熱硬化剤、光硬化性樹脂、光硬化剤及び充填剤は、市販品を使用することができる。これらの中で、得られる成形型の耐熱変形性及び機械強度の観点から、エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤及びシリカの組合せが好ましく、特に、シリカを液状材料全体に対し５０〜９０質量％の範囲で配合したものが好ましい。また、エネルギー硬化性樹脂として、硬化後に光透過性を持つ樹脂を使用すると、透明な成形型が得られる。透明な成形型を用いれば、成形型の内部で光硬化性樹脂を硬化させることも可能である。なお、本発明において、「液状材料」とは、常温において流動性のある材料を意味し、例えば、「ゾル状材料」も含む。
【００２１】
次に、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、容器１３に入れた液状材料１１ａを、真空チャンバー１２内に配置する。そして、真空ポンプ１２１により真空チャンバー１２内を真空雰囲気下にすることにより、液状材料１１ａの脱泡処理を行う。なお、本発明において、「脱泡処理」は、液状材料１１ａが存在する閉空間を減圧する処理に限定されず、用いる液状材料の種類等に応じ適宜選択することができ、例えば、加熱による脱泡処理も樹脂の種類によっては適用可能である。
【００２２】
次に、図１（Ｄ）に示すように、別途準備した原盤型１４の型面に、脱泡処理した液状材料１１ａを注型する。そして、図１（Ｅ）に示すように、液状材料１１ａが注型された原盤型１４を真空チャンバー１２内に配置し、真空ポンプ１２１により真空雰囲気下にすることにより、注型された液状材料１１ａの脱泡処理を行う。
【００２３】
次に、図１（Ｆ）に示すように、真空チャンバー１２を大気開放して、原盤型１４に注型された液状材料１１ａを大気圧によって加圧する。その後に、図１（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、原盤型１４に注型された液状材料１１ａを硬化させることによって硬化樹脂を生成する。図１（Ｇ）、（Ｈ）において硬化樹脂からなる成形型１１ｂが、製造目的とする成形型である。
【００２４】
最後に、原盤型１４を型本体１４１と枠体１４２とに分解すると共に、製造目的である成形型１１ｂを離型する。このようにして、本実施形態により、成形型を製造することができる。なお、成形型１１ｂは、複数の半球状の凹部を有するキャビティブロックとして機能する。そして、成形型１１ｂを使用して樹脂成形品を製造する場合には、少なくとも複数の半球状の凹部に流動性樹脂が満たされた状態でその流動性樹脂を硬化させる。
【００２５】
（実施形態２）
次に、図２及び図３の工程図に基づき、本発明の成形型の製造方法の別のプロセスの一例（実施形態２）について説明する。図２及び図３において、図１と同一部分には同一の符号を付している。
【００２６】
本実施形態は、原盤型の型面が、製造目的である成形型の型面の凹凸形状と同じ型面である（第２の態様）。本実施形態では、まず、第一の液状材料と第一の原盤型とを用いた第一の転写工程により、第二の原盤型を製造し、さらに、第二の液状材料と第二の原盤型とを用いて、製造目的とする成形型を製造する。
【００２７】
まず、図２（Ａ）に示すように、第一の原盤型１４ａを真空引きが可能な容器１６内に配置する。そして、図２（Ｂ）に示すように、第一の液状材料２１ａを容器１６内に真空注型する。真空注型することで、第一の液状材料２１ａが脱泡される。第一の液状材料２１ａは、特に制限されないが、例えば、実施形態１で挙げた液状材料を使用することができるが、好ましいのは、シリコーン樹脂（シリコーンゴムを含む）である。後述するように、シリコーン樹脂は、硬化後、切断することで、原盤型を取り出すことが可能で、しかも、シリコーン樹脂の硬化物は、第二の原盤型として使用可能だからである。
【００２８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、第一の液状材料２１ａを硬化させる。硬化方法は、液状材料２１ａの種類により適宜決定できる。そして、図２（Ｄ）に示すように、硬化した液状材料（硬化樹脂）からなる第二の原盤型２１ｂを中央部分から切断（同図において太い実線が切断部を示す）し、図２（Ｅ）に示すように、中から第一の原盤型１４ａを取り出す。図２（Ｅ）においては、第二の液状材料（後述）が注入される空間が細い破線で示されている。
【００２９】
次に、図３（Ａ）に示すように、第二の原盤型２１ｂを容器１６に入れる。図３（Ａ）〜（Ｃ）においては、第二の原盤型２１ｂの型合せ面が太い実線で示されている。また、図３（Ａ）、（Ｂ）においては、第二の液状材料（後述）が注入される空間が細い破線で示されている。ついで、図３（Ｂ）に示すように、真空脱泡等により予め脱泡処理した第二の液状材料３１ａを第二の原盤型２１ｂ内に注型する。第二の液状材料としては、例えば、実施形態１で挙げた液状材料が使用可能である。
【００３０】
次に、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第二の液状材料３１ａを硬化させる。硬化の方法は、第二の液状材料の種類等に応じ適宜選択できる。これにより、硬化した第二の液状材料（硬化樹脂）からなる成形型３１ｂを形成する。
【００３１】
最後に、成形型３１ｂを第二の原盤型２１ｂから取り出す。このことにより、図３（Ｄ）に示すように、目的とする成形型３１ｂを得ることができる。図４の斜視図に、得られた成形型３１ｂと、第二の原盤型の上型２１ｂ１及び下型２１ｂ２とを示す。図示のように、得られた成形型３１ｂの型面の凹凸形状は、第一の原盤型１４ａの型面の凹凸形状と同一である。
【００３２】
なお、図３（Ｄ）に示された成形型３１ｂのうち複数の半球状の凹部が形成された部分がキャビティブロックであって、図１（Ｈ）の成形型１１ｂに相当する。成形型３１ｂのうちキャビティブロック以外の部分は、実際の成形型において離型フィルムを型面に密着させるための吸引機構などが設けられるベースブロックに相当する。本実施形態では、キャビティブロックのみを製造することもできる。
【００３３】
（実施形態３）
次に、図５及び図６の工程図に基づき、本発明の成形型の製造方法のさらに別のプロセスの一例（実施形態３）について説明する。本実施形態は、真空成形プレスを用いた例であり、原盤型の型面と製造目的の成形型の型面との関係は、前記第１の態様である。図５及び図６において、上の図は、斜視図であり、下の図は、側面図である。また、図５及び図６において、図１から図４と同一部分には同一の符号を付している。
【００３４】
まず、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、原盤型１４の型面に、真空脱泡等により予め脱泡処理した液状材料１１ａを、一定の厚みがでるように、注型する。液状材料１１ａは、例えば、実施形態１と同様のものが使用できる。
【００３５】
次に、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示すように、プレス部材１７を用い、真空雰囲気下で、液状材料１１ａを加圧成形する。
【００３６】
次に、図６（Ａ）に示すように、加圧条件下かつ真空雰囲気下で、液状材料１１ａを硬化させて硬化樹脂を生成する。硬化方法は、液状材料の種類等によって適宜選択できる。そして、図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、硬化樹脂からなる成形型１１ｂを原盤型１４から外し（脱型）、目的とする成形型１１ｂを得る。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の成形型の製造方法は、樹脂成形等のように成形型を使用するあらゆる分野に適用可能であり、特に、高精度、高品位、微細化、複雑形状化に対応できる成形型が要求される光学分野等において好ましく適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１１ａ、２１ａ、３１ａ  液状材料
１１ｂ、３１ｂ  成形型
２１ｂ  第二の原盤型
１２  真空チャンバー
１３、１６  容器
１４、１４ａ  原盤型
１７  プレス部材
２１ｂ１  第二の原盤型の上型
２１ｂ２  第二の原盤型の下型
１２１  真空ポンプ
１４１  原盤型本体
１４２  原盤型枠体
【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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