JP2004188822A

JP2004188822A - Method for molding molded body with fine structure formed on surface layer and molding device

Info

Publication number: JP2004188822A
Application number: JP2002360282A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 伊東　　宏; Kazutoshi Yakimoto; 数利焼本; Kazuto Kishida; 和人岸田; Tsukasa Shiroganeya; 司白銀屋
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: JP3729351B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for highly precisely molding an optical waveguide element of a three-dimensional shape without unloading it from a mold. <P>SOLUTION: This method comprises applying a cladding material, i.e. a matrix 160 for the optical waveguide element 150 with a high refractive index to the surface of a substrate 153 of the element 150 molded by injection molding using a first coater 31a. In addition, the method comprises transferring recessed grooves 9, 9, etc. to the matrix 160, applying a core material having a low refractive index to the recessed grooves 9, 9, etc. using a second coater 31b, and then forming the cladding material or an outer layer film 162 using the first coater 31a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表層に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関するもので、具体的には射出成形法あるいは射出圧縮成形法により得られる成形体の基体の表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関し、さらに具体的には光導波路体、ＣＤ、ＤＶＤのような表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関するものである。限定するものではないが、特に、３次元複雑形状を有する基体の表面に、高分子系光導波路のような微細構造体を実装した成形体を得るのに好適な、表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表面に微細構造体を有する成形体の例として、コンパクトディスクすなわちＣＤ、デジタルバーサタイルディスクすなわちＤＶＤ等の光ディスクを挙げることができる。光ディスクの基板は、一般にポリカーボネート（ＰＣ）から成形されているが、この基板の表面にはμｍオーダーの「ピット」と呼ばれる凹凸が付けられている。そして、基板の凹凸の表面には、反射膜となる記録層と、凹凸あるいは反射膜を保護するための保護膜とがコーテイングされている。ＣＤは、上記のような表面に凹凸が付けられている１枚の基板からなっているが、ＤＶＤはＣＤを対向して貼り合わせたような構造になっている。このようなＣＤとＤＶＤは凹凸の大きさや実装密度が異なるが、ともにポリカーボネート製の基板は射出成形機により製造され、この射出成形時に金型の表面の凹凸が基板の表面に転写されている。そして、後述するようにその表面はコーテイングされている。
【０００３】
また、このような基板は射出圧縮成形方法によっても製造されている。この射出圧縮成形方法の実施に使用される装置は、図７に示されているように、固定金型１００と、この固定金型１００に対して型開閉される可動金型１１０と、射出機１２０と、その表面に微細な凹凸１０２、１０２、…が付けられているスタンパ１０１とからなっている。したがって、固定金型１００の凹部にスタンパ１０１を装着して、可動金型１１０を固定金型１００との間に所定の隙間が残るように型締めする。そして、射出機１２０からキャビテイ１０５に所定の空間が残るように射出充填し、次いで型締めする。この型締めにより、溶融状態にある樹脂を加圧、圧縮して基板１０６を得る。加圧、圧縮するとき、基板１０６の表面にスタンパ１０１の微細な凹凸１０２、１０２、…が転写される。上記のようにして射出圧縮法あるいは射出成形法により得られる基板１０６は、金型１００、１１０から取り出され、そして微細な凹凸が付けられた表面には、別工程により反射膜が形成され、反射膜の表面には例えばスピンコート法により薄い保護膜が形成される。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１５５５１８号公報
【非特許文献１】小林昭：超精密生産技術体系第４巻応用技術、株式会社富士テクノシステム、１９９６、ｐ１９２〜１９３（スピンコート法）
【０００５】
上記のような基板に薄い保護膜すなわち樹脂膜を形成する方法に、例えば非特許文献１に記載されているような、スピンコート法が知られている。このスピンコート法は、平板上に溶融樹脂を垂らした後に平板を高速回転させ、その遠心力で溶融樹脂を半径外方に広がらせ、そして余分の溶融樹脂を平板外に飛ばし、平板上に残った樹脂で成膜する方法である。
【０００６】
本発明の直接的な先行技術を構成するものではないが、表面に保護膜を有する成形品の製造という広い観点からみて従来の技術として、特許文献１を挙げることができる。この文献１に記載されている製造方法の実施に使用される金型は、図８の（イ）、（ハ）に示されているように、熱盤２００と、雌金型２０２と、この雌金型２００に対応した雄金型２０５とからなっている。熱盤２００には複数個の通気孔２０１、２０１、…が、雌金型２０２には排気孔２０３、２０３、…がそれぞれ形成されている。また、雌金型２０２の底部には多孔質の電鋳品２０４が装着されている。したがって、成形性を有する転写シート２１０を雌金型２０２内に配置し、熱盤２００により加熱すると共に、排気孔２０３、２０３、…から転写シート２１０を真空引きし、また熱盤２００から加圧空気を供給すると、転写シート２１０に多孔質の電鋳品２０４が転写される。電鋳品２０４の表面に吸着され、転写された状態が図８の（ロ）に示されている。次いで、図８の（ハ）に示されているように雄金型２０５を雌金型２０２に対して型締めし、そして射出機２０６から溶融樹脂を射出する。これにより、転写シート２１０の一面に保護膜が成形された成形品を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
射出圧縮成形方法によると、前述したように表面に微細な凹凸を有する基板１０６を成形することはできる。しかしながら、金型１００、１１０内では微細な凹凸が付けられた表面に保護膜を成形することはできず、金型１００、１１０から取り出された基板１０６の表面はむき出しのままである。むき出し状態の基板１０６も、射出圧縮成形とは異なる例えばスピンコート法により保護膜を形成することはできるが、金型から取り出し、スピンコート法という特別な別工程を必要としコスト高になる。また、スピンコート法によると、溶融樹脂は遠心力により塗布されるので、粘度の影響を受けやすく、高粘度の熱可塑性溶融樹脂の塗布は困難と思われる。しかも、スピンコート法は、平板上に樹脂を垂らした後に平板を高速回転させ、平板上に残った樹脂で成膜する方法であるので、溶融樹脂の９０％以上を捨てるという無駄の多い塗布方法でもある。
【０００８】
また、図９の（イ）は、３次元構造の光導波路体１５０を示す斜視図であるが、この光導波路体１５０は、複数個の脚部１５２、１５２、…と平板部１５１からなる基体１５３と、その上面の表面部１５４とからなっている。そして、表面部１５４に複数個の光導波路１５５、１５５、…が形成されている、このような３次元構造の光導波路体１５０を射出圧縮成形方法により成形することは極めて困難である。すなわち、前述したように固定金型と可動金型とを使用し、そして光導波路１５５、１５５、…を形成するための複数個の凸部が付けられているスタンパを適用すると、射出圧縮成形方法によっても光導波路１５５、１５５、…用の凹溝は成形することはできる。しかしながら、金型内で光導波路１５５、１５５、…用の凹溝にコア材を充填あるいは塗布し、そしてその表面に保護膜を形成することは極めて困難である。もっとも、金型を開いて光導波路１５５、１５５、…用の凹溝にコア材を充填し、そしてその表面に保護膜を塗布成形することは可能ではある。しかしながら、図９の（イ）に示されているような３次元の光導波路体１５０を成形するときは、品質が落ちる恐れがある。さらにその理由を詳しく説明すると、図９の（ロ）において参照数字３００、３００は金型を、そして３０１は前述したような基体あるいは成形体の一部を示しているが、これらの金型３００、３００で得られる基体３０１の肉厚部３０１’は、冷却・固化するときの体積収縮が大きいので、その表面に図９の（ハ）に示されているような窪み３０２が生じる。このように、肉厚部３０１’に窪み３０２が生じるので、図９の（ニ）に示されているような複数個の精密な凸条３０６、３０６、…を有するスタンパ３０５で光導波路用の凹溝３０７、３０７、…を成形しても、肉厚部３０１’近傍の凹溝３０７、３０７、…は、図９の（ホ）に示されているように変形する。このような変形は、特に凹溝３０７、３０７、…の大きさが数μｍ〜数十μｍと微細な場合は、無視できないものとなる。
【０００９】
特許文献１に記載されている成形方法も、上記したような問題を抱えている。すなわち、多孔質の電鋳品２０４の表面に所望の微細形状を付与しておき、雌型２０２に転写シート２１０を真空吸着・加圧すると、転写シート２１０に電鋳品２０４の微細形状を転写することは可能と考えられるが、以降の工程で転写面に保護膜を形成することはできない。また、多孔質の電鋳品２０４の表面には孔が開いているので、微細形状に要求される表面粗度を満足することはできないと思われる。特に、図９の（イ）に示されているような光導波路体１５０の場合、凹溝にコア材が充填されているコア部と、コア部を覆っている保護膜との界面は、コア部を通る光が反射する反射面でもあるので、ｎｍオーダの平滑性が求められるが、このような要求を満たすことは困難である。さらには、転写シート２１０に微細構造を転写した後に、図８の（ハ）に示されているように、成形品の母体となる溶融樹脂が射出されるので、微細構造体に溶融樹脂の充填時の剪断力、射出圧力等が作用する。そうすると、転写シート２１０が薄い場合、転写シート２１０が損傷する可能性もある。
【００１０】
本発明は、上記したような従来の問題点あるいは欠点を解決した、表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的とし、具体的には微細構造体の表面が保護膜で覆われた３次元形状の成形体を、あるいは反射膜と保護膜のような複数枚の膜で覆われた３次元形状の成形体を、金型から取り出すことなく、高精度に成形することができる成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的としている。また、他の発明は微細構造体が形成される成形体の基体が平坦以外の例えば凸レンズのように曲面からなっていても成形することができる成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的とし、さらには高粘度の熱可塑性樹脂によっても、また薄肉大面積かつ複雑形状の成形体でも、変形量が少なく、寸法精度の高い成形体を低圧力で成形できる、表面に微細構造体を有する成形体の成形方法および成形装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、成形体の基体となる樹脂、微細構造体の母体となる樹脂、微細構造体の凹部に充填する樹脂あるいは微細構造体の凹凸部を覆う例えば反射膜となる樹脂および微細構造体を保護する保護膜用の樹脂等を可塑化する可塑化装置を備えている。これらの可塑化装置は、同種の樹脂が適用されるときには、共通化される。また、本発明は、成形体の基体を成形するための金型、成形体の表面に微細構造体を転写するスタンパが装着されるスタンパ金型および微細構造体の形状を整える整形用の金型も備えている。さらには、成形体の基体となる樹脂を射出する射出装置、微細構造体の母体となる樹脂を塗布する塗布装置、微細構造体の凹部に充填する樹脂あるいは微細構造体の凹凸部を覆う例えば反射膜となる樹脂を塗布する塗布装置および微細構造体を保護する保護膜用の樹脂を塗布する塗布装置を備えている。これらの塗布装置も、同種の樹脂が適用されるときには、共通化される。
【００１２】
上記のような塗布装置は、本発明の上記目的を達成するために、微細構造体の母体となる樹脂、微細構造体の表面に塗布する、あるいは微細構造体の凹部に充填する樹脂等を平坦以外の曲面にも均一厚さに塗布する必要がある。そこで、塗布装置の少なくともヘラ部は、塗布操作時には被塗布面に沿って３次元的に移動可能になっている。このように移動可能な塗布装置は、樹脂貯蔵部を備えている。この樹脂貯蔵部は、望ましくは従来周知の形態をしたシリンダから構成されている。そして、樹脂貯蔵部には、樹脂貯蔵部の外部に設けられた、例えば押出機などの従来周知の樹脂可塑化装置によりあらかじめ可塑化された溶融樹脂が供給されるようになっている。この樹脂貯蔵部すなわちシリンダは、温度検出手段と加熱手段とを有しており、シリンダ内の温度は使用する樹脂を溶融した状態で維持できるように、適切な温度に制御されるようになっている。また、樹脂貯蔵部に溜められている溶融樹脂は、ピストンなどに代表される押出・加圧機構により、樹脂貯蔵部から塗布部へ押し出すことが可能なように構成されている。押出・加圧機構は、その駆動速度もしくは押圧力が設定値になるように、また加熱手段も設定温度になるように、例えばＰＩＤ制御すなわち比例積分微分制御により制御されるようになっている。また、塗布部はヘラ部を備えている。ヘラ部は樹脂貯蔵部に連通し、そして樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂は、ヘラ部に設けられている開口部から被塗布面上に供給あるいは押し出されるようになっている。開口部は、望ましくは１個のヘラ部に対して複数個独立的に設けられ、そして各開口部はニードルなどの開度調節手段により、その開度が調節されるようになっている。上記開度調節手段も、さらにはヘラ部の外周部に設けられている加熱手段も、設定値になるように例えばフィードバックにより制御される。このように構成されている開口部は、より厳密にはヘラ部の進行方向の前方に位置している。
【００１３】
上記のように構成されている溶融樹脂の塗布装置は、少なくともヘラ部は、塗布操作時には被塗布面に沿って３次元的に移動させられが、このときの移動速度も、溶融樹脂の押出量に見合った速度に制御される。これにより、溶融樹脂は過不足なく塗布される。このような移動のために、あるいは３次元駆動のために、さらに具体的には平坦以外の曲面にも均一厚さに塗布するために、塗布装置はロボットなどのアームに取り付けることができるようになっている。ロボットのアームに取り付けると、ロボットが持つ自由度によって、塗布装置すなわちヘラ部をＸＹの並進方向の移動、あるいは上下左右方向への直線方向、並進方向ならびにＸＹＺ軸周りの回転方向等に駆動可能となる。さらには、溶融樹脂を押し出しながらヘラ部を移動させることにより、溶融樹脂を３次元形状の金型表面に厚み分布を変えながら塗布・成膜することができる。また、塗布した溶融樹脂をプレスして、厚みと寸法の精度が高く、微細形状への転写率をさらに高くした薄肉かつ三次元形状の塗布膜を得ることができる。なお、塗布装置は、コントロールの精度の高いＸＹＺステージタイプのロボットに取り付けることもできる。これにより、被塗布面と塗布装置のヘラ部とのギャップをより正確に、例えば数十〜数百μｍに精度良くコントロールすることができる。
【００１４】
かくして、本請求項１に記載の発明は、前記本発明の目的を達成するために、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に塗布された樹脂の表面に塗布装置により溶融状態の樹脂をさらに塗布する第５の工程と、
前記第５工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に塗布された樹脂の表面を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第６の工程とから構成される。
請求項２射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填してを成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第１段目の微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して第１段目の微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第２段目の微細構造体の母体を得る第５の工程と、前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの微細形状を転写して第２段目の微細構造体を得る第６の工程と、
前記第６の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布する第７の工程と、前記第７の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第３段目の微細構造体の母体を得る第８の工程と、前記第３〜第８の工程を複数回繰り返して得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を形成する第９の工程と、前記第９工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の微細構造体の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第１０の工程とから構成される。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して凹溝微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝に充填する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の充填された凹溝微細構造物の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を得る第５の工程と、前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造物の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第６の工程とから構成される。
請求項４に記載の発明は、射出装置により溶融状態の樹脂を一対の金型に充填して成形体の基体を得る第１の工程と、前記第１の工程で得られた成形体の基体を前記一対の金型の一方の金型に保持して、その表面に、前記一対の金型の他方の金型を開いて、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第１段目の凹溝微細構造体の母体を得る第２の工程と、前記第２の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して第１段目の凹溝微細構造体を得る第３の工程と、前記第３の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第１段目の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝にコア材を充填する第４の工程と、前記第４の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上のコア材が充填されている第１段目の凹溝微細構造物の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第２段目の凹溝微細構造体の母体を得る第５の工程と、前記第５の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造体の母体の表面にスタンパを押し付けて該スタンパの凸条微細形状を転写して第２段目の凹溝微細構造体を得る第６の工程と、前記第６の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して凹溝にコア材を充填する第７の工程と、前記第７の工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の第２段目の凹溝微細構造物の表面に塗布された表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して第３段目の凹溝微細構造体の母体を得る第８の工程と、前記第３〜第８の工程を複数回繰り返して得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上のコア材が充填されている凹溝微細構造体の表面に、塗布装置により溶融状態の樹脂を塗布して薄膜を形成する第９の工程と、前記第９工程で得られ、そして前記一対の金型の一方の金型に保持されている基体上の凹溝微細構造体の表面上の薄膜を他の金型によりプレスして冷却・固化を待つ第１０の工程とから構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの項に記載の成形方法において、３次元的に移動可能な塗布装置を使用するように構成され、そして請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの項に記載の成形方法において、各工程をターンテーブル上で実施するように構成される。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、射出装置と、成形体の基体が成形されると共に成形される基体が保持される金型と、前記射出装置と前記金型とにより成形される成形体の基体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第１の塗布装置と、前記第１の塗布装置により塗布される成形体の母体に微細構造体を転写するスタンパと、前記スタンパにより形成される微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布する第２の塗布装置と、該第２の塗布装置により塗布・形成される薄膜上に溶融状態の樹脂を塗布する第３の塗布装置とから構成される。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の成形装置において、第１〜３の塗布装置は実質的に同じ構造を有し、第１と第３の塗布装置からは同じ種類の樹脂が塗布されるように、そして請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれかの項に記載の成形装置において、塗布装置は、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能なロボットにより被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段が、そして前記ヘラ部の開口部には溶融樹脂が押し出される樹脂通路の大きさを調節する開度調節手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段と開度調節手段は制御装置により設定量になるように制御されるように構成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図９の（イ）に示されているような３次元構造の光導波路体１５０を成形する成形装置および成形方法について説明する。始めに、金型およびスタンパについて、次に押出機と射出ユニットとからなる射出装置について、そして押出機と塗布ユニットとからなる第１の塗布装置について、最後にこれらの装置を使用した光導波路体１５０の成形方法について説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係わる射出成形方法の実施の各成形段階を模式的に示す図であるが、その（イ）に示されているように、本実施の形態に係わる射出成形用あるいは射出圧縮成形用の金型は、可動側金型１と固定側金型５とからなっている。本実施の形態によると、可動側金型１の方に従来周知の形態をしたスプル２、ランナ３、３およびゲート４、４が形成され、ゲート４、４の先端部はパーティングライあるいは固定側金型５の凹部６に開口している。固定側金型５の凹部６は、本実施の形態では複数本の脚部１５２、１５２、…を成形するために、分岐している。この固定側金型５の凹部６と可動側金型１のパーティングラインとにより、型締め時に光導波路体１５０の基体１５３を成形するためのキャビテイ６’が構成される。
【００１９】
スタンパ７は、図１の（ホ）に示されているように、その一面に紙面に垂直方向に所定長さに延びた凹条あるいは凸条８、８、…からなる複数本の凹凸が形成されている。これらの凸条８、８、…により微細構造体をなす凹溝すなわち光導波路用の凹溝９、９、…が成形される。このようなスタンパ７は、その凹凸が固定側金型５の方に面するようにしてスタンパ金型７’に着脱自在に装着されている。なお、射出成形あるいは射出圧縮成形をするための、可動側金型１を固定側金型５に対して型締めする型締機は、図１には示されていない。
【００２０】
射出装置１０は、図１の（イ）および図２に示されているように、押出機１１と射出ユニット２０とからなっている。押出機１１は、従来周知のようにシリンダバレル１２を備えている。そして、このシリンダバレル１２内に材料供給部、メルト部、圧縮部等からなるスクリュ１３が回転可能に設けられている。シリンダバレル１２の外周部には、図２には示されていないが、個々に発熱温度が制御される複数個の例えばバンドヒータが設けられ、その上流側に材料供給用のホッパ１４が設けられている。このように構成されているシリンダバレル１２の、図２において左方端部にスクリュ駆動用の電動モータ１５が取り付けられ、下流端部に可塑化された溶融状態の樹脂を射出ユニット２０の方へ供給するホースあるいは供給管１６が接続されている。
【００２１】
射出ユニット２０は、図１の（イ）あるいは図２に示されているように、射出シリンダ２１と、この射出シリンダ２１内に往復動自在に設けられている射出ピストン２２とからなっている。射出シリンダ２１の外周部には、図には示されていないが、発熱温度が制御される例えばバンドヒータが取り付けられている。このヒータの加熱により、押出機１１から供給される溶融樹脂は溶融状態に保たれる。射出シリンダ２１のピストンヘッド室には、前述した供給管１６が接続され、その先端部には射出ノズル２３が取り付けられている。なお、供給管１６にはロータリバルブ１７、１７が介装されている。
【００２２】
第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂは、取り扱う樹脂の種類が異なるだけで、構造的には同じで、またその押出機１１ａ、１１ｂは射出装置１０の押出機１１と実質的に同じ構造をしているので、第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂの押出機１１ａ、１１ｂに関しては、射出装置１０の押出機１１の構成要素を示す参照数字に添え字「ａ」、「ｂ」を付けて重複説明はしない。また、第１の塗布装置３０ａの塗布ユニット３１ａの構成要素には、参照数字に添え文字「ａ」を付けて説明し、第２の塗布装置の構成要素については格別に説明しない。なお、成形例の説明等において、必要なときには第１の塗布装置３０ａの構成要素を示す参照数字の添え字「ａ」の代わりに添え字「ｂ」を付けて説明する。
【００２３】
第１の塗布装置３０ａは、図２に示されているように第１の押出機１１ａと、第１の塗布装置３０ａとからなっている。そして、第１の塗布装置３０ａは、図３に示されているように、概略的には樹脂貯蔵部であるシリンダ３２ａと、このシリンダ３２ａに付属して略一体的に設けられている塗布部４０ａとから構成されている。シリンダ３２ａは、従来周知のように全体として円筒状を呈し、その内部には、例えば油圧シリンダユニットからなるピストン駆動装置３３ａにより、図３において上下方向に駆動されるピストン３４ａが設けられている。したがって、ピストン３４ａを下方へ駆動すると、シリンダ３２ａ内に貯えられている溶融樹脂には圧力が立ち、溶融樹脂は所定速度で詳しくは後述する塗布部４０ａを介して被塗装面に押し出されることになる。シリンダ３２ａの側部には、樹脂補給路３５ａが開けられている。そして、この樹脂補給路３５ａに対応してロータリバルブ１７ａが介装されている供給管１６ａが取り付けられている。このように、本実施の形態によると、第１の押出機１１ａは固体状の樹脂を可塑化し、シリンダ３２ａは押し出し専用となっている。したがって、シリンダ３２ａ内の溶融樹脂の押出量は、ピストン３４ａの駆動速度によりきめ細かに制御されることになる。シリンダ３２ａの外周部には、発熱手段としての複数個のヒータ３６ａ、３６ａ、…が設けられている。これらのヒータ３６ａ、３６ａ、…の発熱量は、後述する制御装置５０ａで演算されるヒータの操作量に基づいて、ヒータ３６ａ、３６ａ、…への通電時間をＯＮ／ＯＦＦする電磁接触器またはＳＳＲ、ヒータへの印加電圧を調節するサイリスタ等で制御されるようになっている。
【００２４】
シリンダ３２ａの下端部はテーパ状に絞られ、そして樹脂通路３７ａとなって塗布部４０ａに連なっている。塗布部４０ａは、溶融状態の樹脂が通過する、あるいは一時的に貯えられる樹脂調整部４１ａと、その下端に位置するヘラ部４２ａとからなっている。ヘラ部４２ａは、例えば不銹鋼、セラミック等から形成されている。そして、その表面は研磨され、あるいは摩擦抵抗の小さい、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（四ふっ化エチレン−パーフルオロアルギルビニルエーテル共重合樹脂）、ＦＥＰ（四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン共重合樹脂）等の樹脂でコーテイングされている。ヘラ部４２ａの下端部は斜めに切り落とされ、そして切り落とされた斜面４３ａを前方にして矢印Ｄ方向に所定速度で駆動あるいは移動されるようになっている。このように斜面４３ａが移動方向の前方に位置するので、斜面４３ａに溶融樹脂の出口となる開口部４４ａが開けられている。開口部４４ａは、図３では１個だけ示されているが、望ましくは複数個設けられている。これらの開口部４４ａは、本実施の形態では１個の樹脂調整部４１ａと連通している。そして、各開口部４４ａには先端部がテーパ状に縮経されているニードル４５ａがそれぞれ臨んでいる。ニードル４５ａの上端部は、電動モータ、ネジ機構等からなるニードル駆動装置４６ａの出力軸に接続され、そしてグランドパッキン４７ａ、４７ａによりシールされて、樹脂調整部４１ａの方へ伸びている。ニードル４５ａのテーパ状に縮経されている下端部は、開口部４４ａに及んでいる。したがって、ニードル駆動装置４６ａによりニードル４５ａを適宜上下方向に駆動すると、開口部４４ａの開度が調節されることになる。なお、ヘラ部４２ａの外周部にも、発熱手段としての例えばバンドヒータが設けられている。このバンドヒータの発熱量も前述したように制御される。
【００２５】
本実施の形態によると、塗布ユニット３１ａは制御装置５０ａも備えている。制御装置５０ａは、設定値と検出値あるいは測定値とを比較し、その偏差量に基づいてＰＩＤ制御などの制御アルゴリズムに基づいてその操作量を算出する演算機能を備えている。また、ヘラ部４２ａの開口部４４ａの開度すなわちニードル４５ａの位置と、ピストン３４ａの駆動速度とから溶融樹脂の押出速度を演算する機能も有する。さらには、押出速度と開口部４４ａの開度とから溶融樹脂の押出量を演算する機能も備えている。また、溶融樹脂の押出量からヘラ部４２ａの移動速度を演算する機能あるいはヘラ部４２ａの移動速度から溶融樹脂の押出量を演算する機能も備えている。これにより、ヘラ部４２ａの開口部４４ａから押し出される溶融樹脂は過不足なく被塗布面に塗布される。なお、溶融樹脂の押出量は、ピストン３４ａの駆動速度により決まるが、このとき開口部４４ａの開度を調節して、開口部４４ａにおける溶融樹脂の流速が所定値になるように制御される。これにより、例えば流速が大きいとき生じる「樹脂の性状の荒れ」が回避され、塗布膜の表面は荒れることなく滑らかになり、膜厚は一定になる。
【００２６】
制御装置５０は、シリンダ３２ａ内と塗布部４０ａ内の溶融樹脂の温度、溶融樹脂の圧力、ピストン３４ａの駆動速度、開口部４４ａの開度、塗布動作時の塗布ユニット３１ａの移動速度等を設定する設定手段５１ａも備えている。このような機能および設定手段５１ａを有する制御装置５０ａは、シリンダ３２ａ内の溶融樹脂の圧力を計測する樹脂圧力センサ５２ａとは信号ラインａにより、溶融樹脂温度を検出する熱電対などからなる温度センサ５３ａとは信号ラインｂにより、ピストン３４ａの駆動速度を検出する速度センサ５４ａとは信号ラインｃによりそれぞれ接続されている。なお、速度センサ５４ａは、ピストン駆動装置３３ａの構成部材例えばピストンの速度を間接的に検出するように実施するすることもできる。
【００２７】
また、制御装置５０とニードル位置検出センサ５５ａは、信号ラインｄにより接続されている。なお、このニードル４５ａの位置も、ニードル駆動装置４６ａの構成部材の位置を間接的に検出するように実施することもできる。このような各種のセンサ５２ａ〜５５ａで計測される各種の計測値は、それぞれの信号ラインａ〜ｄにより制御装置５０に入力され、そして前述したように演算され、その操作量は電力ラインｈによりヒータ３６ａ、３６ａ、…（４８ａ）に、電力ラインｉによりピストン駆動装置３３ａに、そして同様に電力ラインｊによりニードル駆動装置４６ａにそれぞれ印加されるようになっている。
【００２８】
このように構成されている塗布ユニット３１ａは、図２に示されているように、上下左右の軸並進方向運動およびＸＹＺ軸周りの回転方向運動が可能なロボットのアームＲａに把持されている。したがって、前述したようにヘラ部４２ａを水平方向に移動させることができることは勿論のこと、ヘラ部４２ａの角度、被塗布面との間隔、塗布ユニット３１ａの位置、姿勢などを精度良く調節することができる。
【００２９】
次に、上記した金型１、５、スタンパ７、射出装置１０および第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂ等を使用して、図９の（イ）に示されている光導波路体１５０を成形する成形例を、主として図１、２を参照して説明する。射出材料の準備をする。ロータリバルブ１７を開き、射出装置１０の押出機１１により従来周知のようにして、基体１５３用の固体状の樹脂を可塑化して、射出シリンダ２１のピストンロッド側に補給する。このとき、射出ピストン２２は補給される溶融樹脂の圧力により上昇する。または、射出ピストン２２には必要に応じて背圧をかける、あるいは射出ピストン２２を補給に応じた所定速度で引く。また、同様にして第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂの第１、２の押出機１１ａ、１１ｂにより、比較的屈折率の小さいクラッド用のあるいは保護膜用の固体状の樹脂と、比較的屈折率の大きいコア用の固体状の樹脂をそれぞれ可塑化し、そして供給管１６ａ、１６ｂにより第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂのシリンダ３２ａ、３２ｂに補給あるいは貯留しておく。さらには、第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂのヒータ３６ａ、３６ｂ、…４８ａ、４８ｂの温度、ピストン３４ａ、３４ｂの駆動速度、溶融樹脂の圧力、開口部４４ａ、ｂの開度等を設定手段５１ａ、５１ｂにより制御装置５０ａ、ｂに設定する。
【００３０】
図１の（イ）に示されているように、可動側金型１と固定側金型５とを型締めする。そうすると、光導波路体１５０の基体１５３を成形するためのキャビテイ６’が構成される。次いで、射出ユニット２０の射出ノズル２３を可動側金型１にタッチさせ、射出ピストン２２を駆動して、スプル２、ランナ３、３等を介して前記キャビテイ６’に溶融樹脂を射出充填する。これにより、基体１５３が成形される。冷却固化を待って、射出装置１０あるいは射出ユニット２０を待避させ、可動側金型１を開く。この場合、可動側金型１も退避させる。上方へ退避・移動させた状態が図１の（ロ）に示されている。
【００３１】
次いで、光導波路体１５０の微細構造体のクラッドすなわち母体を、次のようにして成形あるいは塗布する。設定温度に維持されている第１の塗布ユニット３１ａのシリンダ３２ａ内の溶融樹脂を、所定の圧力により塗布部４０ａの樹脂調整部４１ａへと圧送する。そうすると、ニードル４５ａにより所定開度になっている開口部４４ａから被塗布面上に押し出される。これに同期して、塗布部４０ａのヘラ部４２ａを矢印Ｄ方向に所定間隔を保って移動させる。押し出された溶融樹脂は、ヘラ部４２ａにより基体１５３の平板部１５１の上に延ばされる。このようにして基体１５３の上面に微細構造体の母体１６０が塗布あるいは形成されている状態が図１の（ハ）に示されている。
【００３２】
上記のようにして形成された母体１６０に、スタンパ７が装着されているスタンパ金型７’を押し付け、スタンパ７の凸条８、８、…を転写する。これにより、微細構造体の母体１６０に光導波路となる複数本の凹溝９、９、…が成形される。スタンパ７の凸条８、８、…を転写している状態は、図１の（ニ）に、そして転写後スタンパ金型７’を開いている状態が図１の（ホ）に示されている。
【００３３】
ある程度の冷却固化を待って、第２の塗布ユニット３１ｂにより、微細構造体の母体１６０の凹溝９、９、…に溶融状態のコア材を塗布あるいは充填する。すなわち、設定温度に維持されているシリンダ３２ｂ内の溶融樹脂は、所定の圧力により塗布部４０ｂの樹脂調整部４１ｂへと圧送される。そして、ニードル４５ｂにより所定開度になっている開口部４４ｂから凹溝９、９、…上に押し出される。これに同期して、塗布装置３０ｂのヘラ部４２ｂを矢印Ｄ方向に移動させる。押し出された溶融樹脂は、ヘラ部４２ｂにより凹溝９、９、…上に延ばされる。このようにして微細構造体の母体１６０の凹溝９、９、…にコア材が充填され、光導波路１５５、１５５、…が形成される。充填している状態が図１の（ヘ）に示されている。
【００３４】
次いで、第１の塗布ユニット３１ａによりクラッドあるいは保護膜１６２を前述したようにして、塗布する。保護膜１６２を成形している状態が、図１の（ト）に示されている。上記のようにして成形された成形体の上方から整形用の金型１８を押し付けて最終形状を整え、冷却・固化を待つ。そうして、整形用の金型１８を開いて、エジェクタ装置等により固定側金型５から光導波路体１５０を取り出す。
【００３５】
本実施の形態によると、色々な効果が得られる。例えば、光導波路１５５、１５５、…は基体１５３上に塗布される母体１６０に成形されるので、基体１５３が熱収縮などにより変形していても、光導波路１５５、１５５、…に変形等の悪影響は及ばない。その理由を図４により説明する。図４の（イ）は、可動側金型１と固定側金型５とにより、光導波路体１５０の平板部１５１と脚部１５２とが接合している肉厚部１５６を成形している状態を示す断面図であるが、可動側金型１を開くと、図４の（ロ）に示されているように、肉厚部１５６の表面は熱収縮により窪む。そうすると、図９の（ニ）に関して説明したように、複数個の精密な凸条が形成されているスタンパで光導波路用の凹溝を成形しても、肉厚部１５６の近傍の凹溝は変形する。しかしながら、本実施の形態によると、図４の（ロ）に示されているように、基体１５３の上面が変形していても、基体１５３上には母体１６０が第１の塗布ユニット３１ａにより所定厚さに塗布されるので、すなわちヘラ部４２ａが平板部１５１と所定の間隔を保って駆動されるので、母体１６０の上面は平らになる。したがって、スタンパ７により母体１６０に形成される凹溝９、９、…は精密なものとなる。母体１６０にスタンパ７を押し付けて、転写している状態は、図４の（ニ）に、母体１６０に高精度の凹溝９、９、…が形成された状態は、図４の（ホ）にそれぞれ示されている。
【００３６】
また、本実施の形態によると、第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂの少なくとも第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂのヘラ部４２ａ、４２ｂは、ロボットのアームＲａに把持され３次元的に駆動あるいは移動可能であるので、基体１５３の上面が例えば凸レンズあるいは凹レンズのような曲面になっていても、その曲面上に母体１６０を所定厚さに均一に塗布できる。また、コア材、保護膜等も同様に塗布できる。
【００３７】
さらには、本実施の形態によると、基体１５３の成形段階から、成形品の取り出し段階まで、基体１５３は固定側金型５に保持されているので、すなわち金型から取り出すことなく、光導波路１５５、１５５、…が成形されるので、生産性が上がり、また成形品の変形の問題も少ない。
【００３８】
また、本実施の形態によると、基体１５３の上面に母体１６０を形成するとき、あるいはコア材を充填するとき、または保護膜を成形するとき、シリンダ３２ａ、３２ｂと塗布部４０ａ、４０ｂ内の溶融樹脂は設定温度に維持されるので、粘度が所定値に維持される。また、熱による劣化の問題もない。さらには、第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂからの溶融樹脂の押出量が調節されるので、溶融樹脂に過大なせん断が作用したときに発生するメルトフラクチャーやシャークスキンなどの発生を抑制することができる。これにより、溶融樹脂は滑らかな流動状態で第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂから押し出され、成膜時の樹脂（膜）表面は平滑化される。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、図５の（ヘ）に示されているような光導波路１５５’、１５５’、…が立体構造的に上下方向に複数段にわたって設けられている光導波路体１５０’も、図５の（イ）〜（ホ）に示されているようにして成形できる。図５の（イ）は、既に説明した図１の（ニ）に示されている成形段階に相当する図で、図５の（ロ）〜（ホ）は、図１の（ホ）〜（チ）にそれぞれ相当する図であるので、詳しい説明はしないが、微細構造体の母体１６０にスタンパ７により複数個の凹溝９、９、…を成形し、そして図５の（ハ）に示されているように、第２の塗布ユニット３１ｂにより凹溝９、９、…にコア材を塗布あるいは充填する。そうして、その表面に第１の塗布ユニット３１ａにより、図５の（ニ）に示されているように第２の母体１６０’を塗布する。次いで、整形用の金型１８により整形し、整形した第２の母体１６０’に、図５の（イ）に示されているように、スタンパ７により複数個の凹溝９、９、…を成形する。以下、同様にして凹溝９、９、…の成形、コア材の塗布、母体の塗布、整形、凹溝９、９、…の形成・・を複数回繰り返すことにより、基体１５３の上に光導波路１５５’、１５５’、…が立体構造的に上下方向に複数段にわたって設けられている光導波路体１５０’が成形される。
【００４０】
上記実施の形態では光導波路体１６０の成形例について説明されているが、微細な凹凸、反射膜、保護膜等からなるＣＤ、ＤＶＤ等も同様にして成形できることは明らかである。上記のような、光導波路体、光ディス等を成形するときは、それに適した樹脂材料が選定されるが、それらの樹脂の種類については格別に説明されていない。本実施の形態によると、第１、２の塗布装置３０ａ、３０ｂが上記のように構成されているので、ポリイミド等の熱硬化樹脂、エポキシなどの紫外線硬化樹脂およびポリアミドイミド溶剤溶解の熱可塑性樹脂などの低〜中粘度の樹脂に加えて、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の高粘度の一般の熱可塑性樹脂も適用できることは明らかである。また、高分子系光導波路の製造に使用されるポリアミドイミドなどの溶剤溶解の熱可塑性樹脂は、溶剤の蒸発により環境に悪影響を及ぼす可能性もあるが、本実施例によると熱可塑性樹脂を使用することができるので、環境の問題も小さい。さらには、ポリイミドのような熱硬化性樹脂を適用すると成形時間が長くなるが、本実施の形態によると、一般の熱可塑性樹脂も適用できるので、生産性が向上する効果も得られる。
【００４１】
前述した成形装置の設置に関しては格別に説明されていないが、例えば図６の平面図に示されているように、固定側金型５、５、…をターンテーブル２００上に６０°間隔に６個配置し、そして可動側金型１、射出ユニット２０、第１、２の塗布ユニット３１ａ、３１ｂ、スタンパ金型７’、整形用の金型１８等をこれらの固定金型５に対応した上方空間に進退自在に配置することもできる。そうすると、▲１▼の位置では図１に関して説明したようにして基体１５３を成形し、そしてターンテーブル２００を６０°時計針の方向に回転する。そうすると、成形された光導波路体１５０が取り出されて空になった次の固定側金型５が▲６▼の位置から▲１▼の位置に来る。同様にして▲１▼の位置では基体１５３を成形する。ターンテーブル２００が６０°回転駆動されているので、▲２▼の位置には▲１▼の位置で成形された基体１５３が位置している。したがって、▲２▼の位置で第１の塗布ユニット３１ａにより母体１６０を塗布する。以下、▲３▼位置では凹溝９、９、…を成形し、▲４▼の位置ではコア材を、▲５▼の位置では保護膜を塗布し、そして▲６▼の位置には例えばターンテーブル２００の下方から突き出るエジェクタピンにより光導波路体１５０が取り出す。このように実施すると、ターンテーブル２００が６０°回転する毎に１個の光導波路体１５０が得られる。また、格別に説明はしないが、図５図に関して説明した光導波路が立体構造的になった光導波路体１５０’も、さらにはＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスクもターンテーブル上で同様にして成形できることは明らかである。
【００４２】
射出装置１０も変形可能である。例えばスクリュインライン式の射出機から構成することもできる。さらには、従来周知の縦型の射出機を直接的に適用することもできる。また、塗布装置３０ａの押出機１１ａもスクリュインライン式の射出機から構成することもできる。このときは、射出機のスクリュを回転駆動して所定量だけ可塑化計量し、そして軸方向に駆動して可塑化され溶融樹脂を塗布ユニット３１ａのシリンダ３２ａに補給することになる。
【００４３】
また、図には示されていないが、ヘラ部４２ａの開口部４４ａの近傍に、凹面鏡と、赤外線ランプ、レーザー等の熱源とからなる加熱装置を設けることもできる。このような加熱装置により、ヘラ部４２ａの前部に押し出された溶融樹脂を局部的に加熱すれば、押し出される溶融樹脂は高温に保たれ、粘度を低くすることが可能で、ヘラ部４２ａによる塗布が容易になり塗布面は滑らかになる。また、押出機と塗布装置のシリンダ等の全体の温度を高くすると、熱可塑性樹脂は長時間高い温度にさらされることになり、樹脂が熱分解したり、焼けて黄ばむなどの不都合が生じ、膜の光学特性を著しく劣化させるが、押し出された溶融樹脂のみを局所的に加熱すれば、溶融樹脂が高温にさらされる時間が大幅に短縮でき、塗布された樹脂の光学特性が劣化するようなことはない。さらには、押し出された溶融樹脂の温度を検出して、所望の温度となるように加熱装置を制御すれように実施することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、成形体の基体上に微細構造体の母体を塗布し、この母体に微細形状を転写して微細構造体を得、次いでこの微細構造体の表面に溶融状態の樹脂を塗布するので、すなわち成形体の基体上に微細構造体の母体を塗布・形成するので、基体が例え熱的に変形していても、表面に微細構造体を有する３次元形状の成形体を精度良く得ることができるという本発明に特有の効果が得られる。また、微細構造体は基体上に直接的に実装された状態になっており、実質的に実装済みの微細構造体を得ることができる。さらには、成形体の基体は一方の金型に保持された状態で、すなわち金型から取り出すことなく、母体の塗布、母体上への微細形状の転写、微細構造体表面への成膜、成膜された成形体の整形等が実施されるので、形状精度の高い微細構造体を効率的に成形することができる効果も得られる。また、一般に成形品のアスペクト比（流動長さ／成形品の厚さ）が大きくなるにしたがい、高圧・高速での充填が必要となり、樹脂流動と金型内での急速冷却によって樹脂の分子配向が生じ、その結果成形品に光学的な歪みが発生するが、本発明によると、微細構造体の母体は塗布により成形されるので、すなわち塗布装置から押し出された溶融状態の樹脂は、殆ど流動せずにその場に置かれるので、樹脂の分子配向は殆ど生じない。したがって、光学的に優れた微細構造体を有する、薄肉大面積且つ複雑形状の成形体も得られる。また、高圧・高速で充填する必要がないので、設備コストは低く、省エネで製造できる。
また、他の発明によると、３次元的に移動可能な塗布装置を使用するので、上記のような効果に加えて、成形体の基体が複雑な曲面形状を呈していても、その表面に微細構造体の母体を塗布することも、母体の表面に成膜することもできる。
さらには、塗布装置が、溶融樹脂が貯えられる樹脂貯蔵部と、ヘラ部を備えている塗布部とからなり、前記樹脂貯蔵部に貯えられている溶融樹脂が前記ヘラ部の開口部から被塗布面上に押し出され、前記ヘラ部を３次元に移動可能なロボットにより被塗布面に沿って移動させることにより被塗布面上に溶融樹脂が塗布されるようになっていると共に、前記樹脂貯蔵部と塗布部には溶融樹脂を所定温度に保つための加熱手段が、前記樹脂貯蔵部には溶融樹脂を前記ヘラ部の開口部に向けて吐出する吐出手段が、そして前記ヘラ部の開口部には溶融樹脂が押し出される樹脂通路の大きさを調節する開度調節手段がそれぞれ設けられ、前記加熱手段と吐出手段と開度調節手段は制御装置により設定量になるように制御されるようになっている発明によると、ポリイミド等の熱硬化樹脂、エポキシなどの紫外線硬化樹脂およびポリアミドイミド溶剤溶解の熱可塑性樹脂などの低〜中粘度の樹脂は勿論のこと、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の高粘度の一般的な熱可塑性樹脂も適用できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる光導波路体の成形の各段階を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる射出装置と第１、２の塗布装置を一部断面にして模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる塗布装置の塗布ユニットを示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる成形方法の効果を説明するための、各成形段階を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係わる光導波路体の成形の各段階を模式的に示す断面である。
【図６】本発明の実施の形態に係わる光導波路体の成形装置の配置状態を模式的に示す平面図である。
【図７】従来の射出圧縮成形方法の実施に使用される金型と射出機とを模式的に示す断面図である。
【図８】従来の、表面に保護膜を有する成形品の製造装置を示す図で、その（イ）は熱盤を開いた状態を、その（ロ）は転写シートを雌金型に吸着した状態を、そしてその（ハ）は転写シートを雄金型で押さえた状態を、それぞれ示す断面図である。
【図９】従来例を示す図で、その（イ）は立体構造の光導波路体を示す斜視図、その（ロ）〜（ホ）は従来の各成形段階を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１可動側金型５固定側金型
７スタンパ９凹溝
１０射出装置１１、１１ａ押出機
１８整形用の金型２０射出ユニット
３０ａ第１の塗布装置３１ａ第１の塗布ユニット
４２ａヘラ部４４ａ開口部
４５ａニードル１５０光導波路体
１５３基体１５５光導波路
１６０、１６０’ 微細構造体の母体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding method and a molding apparatus for a molded article having a fine structure on a surface layer. More specifically, the present invention relates to a molded article obtained by an injection molding method or an injection compression molding method. The present invention relates to a method and an apparatus for molding a molded article, and more specifically to a method and an apparatus for molding a molded article having a fine structure on its surface such as an optical waveguide, a CD, and a DVD. Although not limited, in particular, it has a fine structure on the surface, which is suitable for obtaining a molded product in which a fine structure such as a polymer optical waveguide is mounted on the surface of a substrate having a three-dimensional complicated shape. The present invention relates to a method and an apparatus for molding a molded article.
[0002]
[Prior art]
Examples of the compact having a fine structure on its surface include optical discs such as compact discs, ie, CDs, and digital versatile discs, ie, DVDs. The substrate of the optical disk is generally formed of polycarbonate (PC), and the surface of the substrate is provided with irregularities called "pits" on the order of μm. A recording layer serving as a reflective film and a protective film for protecting the concave / convex or the reflective film are coated on the surface of the unevenness of the substrate. The CD is composed of a single substrate having the above-mentioned surface with irregularities, while the DVD has a structure in which the CDs are bonded to face each other. Such CDs and DVDs differ in the size and mounting density of the irregularities, but both substrates made of polycarbonate are manufactured by an injection molding machine, and the irregularities on the surface of the mold are transferred to the surface of the substrate during the injection molding. The surface is coated as described later.
[0003]
Such a substrate is also manufactured by an injection compression molding method. As shown in FIG. 7, an apparatus used for carrying out the injection compression molding method includes a fixed mold 100, a movable mold 110 which is opened and closed with respect to the fixed mold 100, and an injection machine. The stamper 101 has fine irregularities 102, 102,... On its surface. Therefore, the stamper 101 is attached to the concave portion of the fixed mold 100, and the movable mold 110 is clamped so that a predetermined gap remains between the movable mold 110 and the fixed mold 100. Then, injection filling is performed so that a predetermined space remains in the cavity 105 from the injection machine 120, and then the mold is clamped. By this mold clamping, the resin in the molten state is pressed and compressed to obtain the substrate 106. When pressing and compressing, fine irregularities 102, 102,... Of the stamper 101 are transferred to the surface of the substrate 106. The substrate 106 obtained by the injection compression method or the injection molding method as described above is taken out from the molds 100 and 110, and a reflection film is formed on the surface with fine irregularities by a separate process. A thin protective film is formed on the surface of the film by, for example, a spin coating method.
[0004]
[Patent Document 1] JP-A-06-155518
[Non-Patent Document 1] Akira Kobayashi: Ultra-Precision Production Technology System, Volume 4, Applied Technology, Fuji Techno System Co., Ltd., 1996, pp. 192-193 (spin coating method)
[0005]
As a method of forming a thin protective film, that is, a resin film on a substrate as described above, for example, a spin coating method as described in Non-Patent Document 1 is known. In this spin coating method, the molten resin is dropped on the flat plate, then the flat plate is rotated at high speed, the molten resin is spread radially outward by the centrifugal force, and the excess molten resin is blown out of the flat plate and remains on the flat plate. This is a method of forming a film with a resin.
[0006]
Although it does not constitute a direct prior art of the present invention, Patent Document 1 can be cited as a conventional technique from a broad viewpoint of manufacturing a molded article having a protective film on the surface. As shown in FIGS. 8A and 8C, a mold used to carry out the manufacturing method described in Document 1 includes a hot platen 200, a female mold 202, It comprises a male mold 205 corresponding to the female mold 200. A plurality of air holes 201, 201,... Are formed in the hot platen 200, and exhaust holes 203, 203,. A porous electroformed product 204 is mounted on the bottom of the female mold 202. Therefore, the transfer sheet 210 having moldability is arranged in the female mold 202, heated by the hot platen 200, the transfer sheet 210 is evacuated from the exhaust holes 203,. When air is supplied, the porous electroformed product 204 is transferred to the transfer sheet 210. FIG. 8B shows a state where the electroformed product 204 is adsorbed and transferred to the surface of the electroformed product 204. Next, as shown in FIG. 8C, the male mold 205 is clamped to the female mold 202, and the molten resin is injected from the injection machine 206. Thereby, a molded article in which the protective film is molded on one surface of the transfer sheet 210 can be obtained.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
According to the injection compression molding method, the substrate 106 having fine irregularities on the surface can be molded as described above. However, the protective film cannot be formed on the surfaces with fine irregularities in the molds 100 and 110, and the surface of the substrate 106 taken out from the molds 100 and 110 remains exposed. The bare substrate 106 can also be formed with a protective film by, for example, a spin coating method different from injection compression molding, but it is taken out of a mold and requires a special separate step of a spin coating method, which increases the cost. Further, according to the spin coating method, since the molten resin is applied by centrifugal force, it is easily affected by the viscosity, and it is considered difficult to apply a high-viscosity thermoplastic molten resin. In addition, since the spin coating method is a method in which a resin is dropped on a flat plate, the flat plate is rotated at a high speed, and a film is formed using the resin remaining on the flat plate, a wasteful coating method in which 90% or more of the molten resin is discarded. But also.
[0008]
FIG. 9A is a perspective view showing an optical waveguide body 150 having a three-dimensional structure. The optical waveguide body 150 is composed of a plurality of legs 152, 152,. 153 and a surface portion 154 on the upper surface thereof. It is extremely difficult to mold such a three-dimensionally structured optical waveguide body 150 having a plurality of optical waveguides 155, 155,. That is, when a fixed mold and a movable mold are used as described above, and a stamper provided with a plurality of projections for forming the optical waveguides 155, 155,. Can also be formed with the optical waveguides 155, 155,... However, it is extremely difficult to fill or apply the core material to the concave grooves for the optical waveguides 155, 155,... In the mold, and to form a protective film on the surface thereof. However, it is possible to open the mold, fill the concave grooves for the optical waveguides 155, 155,... With the core material, and apply a protective film on the surface thereof. However, when forming the three-dimensional optical waveguide 150 as shown in FIG. 9A, the quality may be deteriorated. The reason for this will be described in more detail. In FIG. 9B, reference numerals 300 and 300 denote dies, and 301 denotes a part of the base or the molded body as described above. , 300, the thick portion 301 'of the substrate 301 has a large volume shrinkage when cooled and solidified, so that a dent 302 as shown in FIG. As described above, since the depression 302 is formed in the thick portion 301 ', the stamper 305 having a plurality of precise ridges 306, 306,... As shown in FIG. Even when the concave grooves 307 are formed, the concave grooves 307 near the thick portion 301 ′ are deformed as shown in FIG. Such deformation is not negligible, especially when the size of the concave grooves 307 is as small as several μm to several tens μm.
[0009]
The molding method described in Patent Document 1 also has the above-described problem. That is, when a desired fine shape is imparted to the surface of the porous electroformed product 204 and the transfer sheet 210 is vacuum-sucked and pressed on the female mold 202, the fine shape of the electroformed product 204 is transferred to the transfer sheet 210. Although it is considered possible, a protective film cannot be formed on the transfer surface in the subsequent steps. In addition, since pores are formed in the surface of the porous electroformed product 204, it is considered that the surface roughness required for the fine shape cannot be satisfied. In particular, in the case of the optical waveguide body 150 as shown in FIG. 9A, the interface between the core portion in which the core material is filled in the concave groove and the protective film covering the core portion is the core. Since it is also a reflection surface that reflects light passing through the portion, smoothness on the order of nm is required, but it is difficult to satisfy such a requirement. Further, after transferring the fine structure to the transfer sheet 210, as shown in FIG. 8C, the molten resin serving as the base of the molded product is injected, so that the fine structure is filled with the molten resin. Shearing force at the time, injection pressure, etc. act. Then, when the transfer sheet 210 is thin, the transfer sheet 210 may be damaged.
[0010]
An object of the present invention is to provide a molding method and a molding apparatus for a molded article having a microstructure on the surface, which solve the conventional problems or disadvantages as described above. A 3D molded product covered with a protective film or a 3D molded product covered with a plurality of films such as a reflective film and a protective film can be removed with high precision without being taken out of the mold. An object of the present invention is to provide a molding method and a molding apparatus for a molded article that can be molded. Another object of the present invention is to provide a molding method and a molding apparatus for a molded body that can be molded even if the substrate of the molded body on which the microstructure is formed has a curved surface other than flat, such as a convex lens. For the purpose, even with high-viscosity thermoplastic resin, or even with a thin, large-area, and complex-shaped molded body, a molded body with a small amount of deformation and high dimensional accuracy can be molded at low pressure. It is an object of the present invention to provide a molding method and a molding apparatus for a molded article having the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a resin serving as a base of a molded article, a resin serving as a base of a microstructure, a resin filling a concave portion of the microstructure, or a reflective film covering an uneven portion of the microstructure. And a plasticizing device for plasticizing a resin for a protective film for protecting the fine structure and a resin to be used as a protective film. These plasticizers are shared when the same type of resin is applied. Further, the present invention provides a mold for molding a substrate of a molded article, a stamper mold in which a stamper for transferring a microstructure to a surface of the molded article is mounted, and a shaping mold for adjusting the shape of the microstructure. It also has. Further, an injection device for injecting a resin serving as a base of a molded body, a coating device for applying a resin serving as a base of a microstructure, a resin filling a concave portion of the microstructure, or a reflection cover for covering an uneven portion of the microstructure. An application device for applying a resin to be a film and an application device for applying a resin for a protective film for protecting the microstructure are provided. These coating devices are also common when the same type of resin is applied.
[0012]
In order to achieve the above object of the present invention, the coating device as described above flattens resin such as a resin serving as a base of the fine structure, a resin applied to a surface of the fine structure, or a resin filled in a concave portion of the fine structure. It is also necessary to apply a uniform thickness to other curved surfaces. Therefore, at least the spatula portion of the coating device is three-dimensionally movable along the surface to be coated during the coating operation. Such a movable coating apparatus includes a resin storage unit. The resin storage unit is preferably constituted by a cylinder having a conventionally well-known form. The resin storage unit is supplied with a molten resin that has been plasticized in advance by a conventionally known resin plasticizing device such as an extruder provided outside the resin storage unit. This resin storage unit, that is, the cylinder, has a temperature detecting means and a heating means, and the temperature in the cylinder is controlled to an appropriate temperature so that the resin used can be maintained in a molten state. I have. Further, the molten resin stored in the resin storage section is configured to be extruded from the resin storage section to the application section by an extrusion / pressing mechanism represented by a piston or the like. The extruding / pressing mechanism is controlled by, for example, PID control, that is, proportional-integral-differential control so that the driving speed or pressing force thereof becomes a set value and the heating means also becomes a set temperature. The application unit has a spatula unit. The spatula communicates with the resin storage, and the molten resin stored in the resin storage is supplied or extruded onto the surface to be coated through an opening provided in the spatula. Desirably, a plurality of openings are independently provided for one spatula portion, and each opening is adjusted in its opening by an opening adjusting means such as a needle. The opening adjusting means and the heating means provided on the outer periphery of the spatula are controlled by, for example, feedback so as to be set values. The opening configured as described above is more strictly located in front of the spatula in the traveling direction.
[0013]
In the molten resin coating device configured as described above, at least the spatula portion is three-dimensionally moved along the surface to be coated during the coating operation, and the moving speed at this time also depends on the extrusion amount of the molten resin. The speed is controlled to match the speed. Thereby, the molten resin is applied without excess or shortage. For such movement, or for three-dimensional driving, and more specifically, to apply a uniform thickness to a curved surface other than a flat surface, the coating device can be attached to an arm such as a robot. Has become. When attached to the robot arm, the robot can move the spatula in the XY translation direction, or drive it in the vertical and horizontal directions, the translation direction, and the rotation direction around the XYZ axis, depending on the degree of freedom of the robot. Become. Further, by moving the spatula portion while extruding the molten resin, the molten resin can be applied and formed on the three-dimensional mold surface while changing the thickness distribution. Further, by pressing the applied molten resin, it is possible to obtain a thin and three-dimensional coating film having high thickness and dimensional accuracy and a higher transfer rate to a fine shape. The coating device can be attached to an XYZ stage type robot with high control accuracy. Thereby, the gap between the surface to be coated and the spatula portion of the coating device can be controlled more accurately, for example, several tens to several hundreds of micrometers.
[0014]
Thus, in order to achieve the object of the present invention, the invention according to claim 1 includes a first step of filling a resin in a molten state into a pair of molds by an injection device to obtain a molded body base. Holding the substrate of the molded body obtained in the first step in one of the pair of dies, and opening the other of the pair of dies on the surface thereof, A second step of applying a resin in a molten state to obtain a mother body of the fine structure, and a substrate obtained by the second step and being held by one of the pair of dies. A third step of pressing a stamper against the surface of the base of the microstructure to transfer the fine shape of the stamper to obtain a microstructure, and obtained in the third step, and one of the pair of molds; A molten resin is applied to the surface of the microstructure on the substrate held in the mold by an application device. A coating step for applying a surface of the resin obtained in the fourth step to be applied in the fourth step and applied to the surface of the fine structure on the substrate held by one of the pair of molds A fifth step of further applying a resin in a molten state by
The surface of the resin obtained in the fifth step and applied to the surface of the microstructure on the substrate held by one of the pair of molds is pressed by another mold to cool and cool. And a sixth step of waiting for solidification.
2. A first step of filling a pair of molds with a resin in a molten state by an injection device to obtain a molded body base, and the molded body base obtained in the first step is combined with the pair of molds. Holding the mold in one of the molds, opening the other mold of the pair of molds on the surface thereof, applying a molten resin by using an application device, and forming a mother body of the first-stage microstructure. And a stamper is provided on the surface of the base of the first-stage microstructure on the substrate obtained in the second step and held by one of the pair of dies. A third step of transferring the fine shape of the stamper by pressing the stamper to obtain a first-stage fine structure, and obtained in the third step, and held in one of the pair of dies. A fourth step of applying a resin in a molten state to the surface of the first-stage microstructure on the substrate by a coating device; The surface applied to the surface of the first-stage microstructure on the substrate obtained in the fourth step and held by one of the pair of molds is in a molten state by a coating device. A step of obtaining a base of the second-stage microstructure by applying the resin of the above, and a base obtained in the fifth step and held by one of the pair of dies A sixth step of pressing a stamper against the surface of the base of the second-stage fine structure above and transferring the fine shape of the stamper to obtain a second-stage fine structure;
A resin in a molten state is applied by a coating device to the surface of the second-stage microstructure on the substrate obtained in the sixth step and held by one of the pair of dies. A seventh step and a surface obtained on the seventh step and applied to the surface of the second-stage microstructure on the substrate held by one of the pair of dies. An eighth step of applying a resin in a molten state by a coating device to obtain a base of a third-stage fine structure, and the third to eighth steps are repeated a plurality of times; A ninth step of forming a thin film by applying a resin in a molten state to the surface of the microstructure on the substrate held by one of the dies by a coating device; and obtaining the ninth step. And a thin film on the surface of the microstructure on the substrate held by one of the pair of dies. Composed of the tenth step of waiting for the cooling and solidifying and pressed by a die.
[0015]
The invention according to claim 3 is a first step in which a resin in a molten state is filled into a pair of molds by an injection device to obtain a molded body base, and a molded body base obtained in the first step. Is held in one mold of the pair of molds, and on the surface thereof, the other mold of the pair of molds is opened, and a resin in a molten state is applied by an application device to form the concave groove microstructure. And a stamper on the surface of the base of the grooved microstructure on the substrate obtained in the second step and held by one of the pair of dies. A third step of pressing and transferring the convex fine shape of the stamper to obtain a concave groove microstructure, obtained in the third step, and held by one of the pair of dies. A fourth step of applying a resin in a molten state to the surface of the concave microstructure on the substrate by using a coating device and filling the concave groove; And applying a resin in a molten state to the surface of the filled concave groove microstructure on the substrate obtained in the fourth step and held by one of the pair of dies by an application device. And a fifth step of obtaining a thin film by applying a thin film on the surface of the grooved microstructure on the substrate obtained in the fifth step and held by one of the pair of dies. A sixth step of pressing the thin film with another mold and waiting for cooling and solidification.
The invention according to claim 4 is a first step in which a resin in a molten state is filled into a pair of molds by an injection device to obtain a molded body base, and a molded body base obtained in the first step. Is held in one mold of the pair of molds, and the other mold of the pair of molds is opened on the surface thereof, and a resin in a molten state is applied by an application device to form a first stage. A second step of obtaining a matrix of the concave microstructure, and a first-step concave groove on the base obtained in the second step and held by one of the pair of dies A third step of pressing a stamper against the surface of the base of the microstructure to transfer the convex fine shape of the stamper to obtain a first-step concave microstructure, and the third step, The coating device melts the surface of the first-step concave microstructure on the substrate held by one of the pair of molds. A step of applying a core resin to the concave grooves by applying a resin in a state, and a core on the base obtained in the fourth step and held by one of the pair of molds A step of applying a molten resin by a coating device to the surface of the first-step groove microstructure filled with the material to obtain a base of the second-step groove microstructure; And pressing the stamper against the surface of the base of the second-step grooved microstructure on the substrate obtained in the fifth step and held by one of the pair of dies. A sixth step of transferring the microstructure of ridges to obtain a second-step grooved microstructure, obtained in the sixth step, and held in one of the pair of dies. The molten resin is applied to the surface of the second-step groove microstructure on the base by using a coating device, and the groove is filled with the core material. A seventh step, which is obtained in the seventh step, and is applied to the surface of the second-step groove microstructure on the substrate held in one of the pair of dies. An eighth step of applying a resin in a molten state to the surface by a coating device to obtain a base of the third-step grooved microstructure, and the third to eighth steps are repeated a plurality of times. And applying a resin in a molten state by a coating apparatus to form a thin film on the surface of the concave groove microstructure filled with the core material on the substrate held by one of the pair of dies. A thin film on the surface of the concave microstructure on the substrate obtained in the ninth step and held in one of the pair of dies, And a tenth step of waiting for cooling and solidification by pressing.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the molding method according to any one of the first to fourth aspects, wherein a three-dimensionally movable coating device is used. According to the invention, in the molding method according to any one of claims 1 to 5, each step is performed on a turntable.
[0016]
The invention according to claim 7 is directed to an injection device, a mold in which a base of a molded body is molded and a molded body is held, and a base of a molded body molded by the injection device and the mold. A first coating device for applying a resin in a molten state to a surface of a mold, a stamper for transferring a fine structure to a base of a molded body applied by the first coating device, and a fine structure formed by the stamper And a third coating device for coating the molten resin on the thin film applied and formed by the second coating device.
According to an eighth aspect of the present invention, in the molding apparatus according to the seventh aspect, the first to third coating devices have substantially the same structure, and the first and third coating devices are of the same type. According to a ninth aspect of the present invention, in the molding apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, the coating apparatus includes a resin storage unit that stores the molten resin, and a spatula unit. A molten resin stored in the resin storage unit is pushed out from the opening of the spatula onto a surface to be coated, and the molten resin is covered by a robot capable of moving the spatula three-dimensionally. The molten resin is applied to the surface to be applied by moving along the application surface, and the heating means for maintaining the molten resin at a predetermined temperature in the resin storage section and the application section is the heating means, In the resin storage section, the molten resin is directed toward the opening of the spatula section. The opening means for adjusting the size of the resin passage through which the molten resin is extruded is provided at the opening of the spatula part, and the heating means, the discharging means, and the opening degree adjusting means are provided at the opening of the spatula part. It is configured to be controlled by the control device to the set amount.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with respect to a molding apparatus and a molding method for molding an optical waveguide body 150 having a three-dimensional structure as shown in FIG. First, a mold and a stamper, next, an injection device including an extruder and an injection unit, and a first coating device including an extruder and a coating unit, and finally, an optical waveguide body using these devices. The molding method of No. 150 will be described.
[0018]
FIG. 1 is a diagram schematically showing each molding step of the injection molding method according to the present invention. As shown in FIG. 1A, the injection molding method or the injection molding method according to the present embodiment is shown in FIG. The compression mold includes a movable mold 1 and a fixed mold 5. According to the present embodiment, the sprue 2, the runners 3, 3, and the gates 4, 4, which are conventionally known, are formed on the movable mold 1, and the leading ends of the gates 4, 4 are parting lie or fixed. It is open in the recess 6 of the side mold 5. In the present embodiment, the concave portion 6 of the fixed mold 5 is branched to form a plurality of legs 152, 152,. The recess 6 of the fixed mold 5 and the parting line of the movable mold 1 form a cavity 6 ′ for molding the base 153 of the optical waveguide 150 at the time of mold clamping.
[0019]
As shown in FIG. 1 (e), the stamper 7 has a plurality of concaves and convexes 8, 8,... Have been. By these ridges 8, 8,..., Concave grooves forming a fine structure, that is, concave grooves 9, 9,. Such a stamper 7 is detachably mounted on a stamper mold 7 ′ such that the unevenness faces the fixed mold 5. A mold clamping machine for clamping the movable mold 1 to the fixed mold 5 for injection molding or injection compression molding is not shown in FIG.
[0020]
The injection device 10 includes an extruder 11 and an injection unit 20, as shown in FIGS. The extruder 11 includes a cylinder barrel 12 as is well known in the art. A screw 13 including a material supply unit, a melt unit, a compression unit, and the like is rotatably provided in the cylinder barrel 12. Although not shown in FIG. 2, a plurality of, for example, band heaters whose heating temperatures are individually controlled are provided on the outer peripheral portion of the cylinder barrel 12, and a hopper 14 for material supply is provided on the upstream side thereof. ing. An electric motor 15 for screw driving is attached to the left end in FIG. 2 of the cylinder barrel 12 configured as described above, and the plasticized molten resin is supplied to the injection unit 20 at the downstream end. A supply hose or supply pipe 16 is connected.
[0021]
As shown in FIG. 1A or FIG. 2, the injection unit 20 includes an injection cylinder 21 and an injection piston 22 provided in the injection cylinder 21 so as to be able to reciprocate. Although not shown, for example, a band heater whose heating temperature is controlled is attached to the outer peripheral portion of the injection cylinder 21. By the heating of the heater, the molten resin supplied from the extruder 11 is kept in a molten state. The above-described supply pipe 16 is connected to a piston head chamber of the injection cylinder 21, and an injection nozzle 23 is attached to a tip end thereof. The supply pipe 16 is provided with rotary valves 17 and 17.
[0022]
The first and second coating devices 30a and 30b are structurally the same except for the type of resin handled, and the extruders 11a and 11b have substantially the same structure as the extruder 11 of the injection device 10. Therefore, as for the extruders 11a and 11b of the first and second coating devices 30a and 30b, suffixes “a” and “b” are added to reference numerals indicating components of the extruder 11 of the injection device 10. And will not be described again. In addition, components of the coating unit 31a of the first coating device 30a are described with reference characters appended with the letter “a”, and components of the second coating device are not specifically described. In addition, in the description of the molding example, the suffix "b" is added instead of the suffix "a" of the reference numeral indicating the component of the first coating device 30a, if necessary.
[0023]
As shown in FIG. 2, the first coating device 30a includes a first extruder 11a and a first coating device 30a. As shown in FIG. 3, the first coating device 30a includes a cylinder 32a, which is a resin storage unit, and a coating unit provided substantially integrally with the cylinder 32a. 40a. The cylinder 32a has a generally cylindrical shape as is well known in the art, and a piston 34a that is driven in the vertical direction in FIG. 3 by a piston driving device 33a formed of, for example, a hydraulic cylinder unit is provided inside the cylinder 32a. Therefore, when the piston 34a is driven downward, pressure is applied to the molten resin stored in the cylinder 32a, and the molten resin is extruded at a predetermined speed to the surface to be coated through a coating unit 40a described later in detail. Become. A resin supply path 35a is opened on the side of the cylinder 32a. A supply pipe 16a in which a rotary valve 17a is interposed is attached to the resin supply path 35a. As described above, according to the present embodiment, the first extruder 11a plasticizes the solid resin, and the cylinder 32a is exclusively used for extrusion. Therefore, the extrusion amount of the molten resin in the cylinder 32a is finely controlled by the driving speed of the piston 34a. A plurality of heaters 36a, 36a,... As heat generating means are provided on an outer peripheral portion of the cylinder 32a. The amount of heat generated by these heaters 36a, 36a,... Is determined by an electromagnetic contactor or SSR that turns ON / OFF the energization time to the heaters 36a, 36a,. And a thyristor or the like that adjusts the voltage applied to the heater.
[0024]
The lower end of the cylinder 32a is narrowed in a tapered shape, and forms a resin passage 37a, which is connected to the application section 40a. The application section 40a includes a resin adjustment section 41a through which the resin in a molten state passes or is temporarily stored, and a spatula section 42a located at the lower end thereof. The spatula portion 42a is formed of, for example, stainless steel, ceramic, or the like. Then, the surface thereof is polished or has low frictional resistance, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (ethylene tetrafluoride-perfluoroargyl vinyl ether copolymer resin), FEP (ethylene tetrafluoride-hexafluoride). (Propylene copolymer resin) or the like. The lower end of the spatula part 42a is cut off diagonally, and is driven or moved at a predetermined speed in the direction of arrow D with the cut-off slope 43a forward. Since the slope 43a is located forward in the moving direction, an opening 44a serving as an outlet for the molten resin is formed in the slope 43a. Although only one opening 44a is shown in FIG. 3, a plurality of openings 44a are preferably provided. In the present embodiment, these openings 44a communicate with one resin adjustment unit 41a. Needles 45a each having a tapered distal end face each opening 44a. The upper end of the needle 45a is connected to the output shaft of a needle driving device 46a composed of an electric motor, a screw mechanism, and the like, is sealed by gland packings 47a, 47a, and extends toward the resin adjustment unit 41a. The lower end of the needle 45a, which is tapered, extends to the opening 44a. Therefore, when the needle 45a is appropriately driven in the vertical direction by the needle driving device 46a, the opening of the opening 44a is adjusted. Note that, for example, a band heater as a heating unit is also provided on the outer peripheral portion of the spatula portion 42a. The heat value of the band heater is also controlled as described above.
[0025]
According to the present embodiment, the application unit 31a also includes the control device 50a. The control device 50a has an arithmetic function of comparing a set value with a detected value or a measured value, and calculating an operation amount based on a control algorithm such as PID control based on the deviation amount. Further, it has a function of calculating the extrusion speed of the molten resin from the opening degree of the opening portion 44a of the spatula portion 42a, that is, the position of the needle 45a, and the driving speed of the piston 34a. Further, it has a function of calculating the amount of molten resin to be extruded from the extrusion speed and the opening degree of the opening 44a. Further, a function of calculating the moving speed of the spatula portion 42a from the amount of extrusion of the molten resin or a function of calculating the amount of extrusion of the molten resin from the moving speed of the spatula portion 42a is also provided. As a result, the molten resin extruded from the opening 44a of the spatula 42a is applied to the surface to be applied without excess or shortage. The amount of molten resin to be extruded is determined by the driving speed of the piston 34a. At this time, the opening of the opening 44a is adjusted so that the flow rate of the molten resin in the opening 44a is controlled to a predetermined value. Thus, for example, “roughening of the properties of the resin” that occurs when the flow velocity is high is avoided, and the surface of the coating film becomes smooth without being roughened, and the film thickness becomes constant.
[0026]
The controller 50 sets the temperature of the molten resin in the cylinder 32a and the application section 40a, the pressure of the molten resin, the driving speed of the piston 34a, the opening degree of the opening 44a, the moving speed of the application unit 31a during the application operation, and the like. There is also provided a setting unit 51a for performing the setting. The control device 50a having such a function and setting means 51a is provided with a temperature sensor such as a thermocouple for detecting the temperature of the molten resin by a signal line a and the resin pressure sensor 52a for measuring the pressure of the molten resin in the cylinder 32a. A signal line b is connected to 53a, and a speed sensor 54a for detecting the driving speed of the piston 34a is connected to a signal line c. Note that the speed sensor 54a may be implemented to indirectly detect the speed of a component of the piston driving device 33a, for example, the piston.
[0027]
Further, the control device 50 and the needle position detection sensor 55a are connected by a signal line d. The position of the needle 45a can also be implemented so as to indirectly detect the position of a component of the needle driving device 46a. The various measurement values measured by the various sensors 52a to 55a are input to the control device 50 through respective signal lines a to d, and are calculated as described above, and the operation amount is determined by the power line h. (48a) to the heaters 36a, 36a,... (48a), to the piston drive 33a by the power line i, and similarly to the needle drive 46a by the power line j.
[0028]
As shown in FIG. 2, the coating unit 31a configured as described above is held by an arm Ra of a robot capable of vertical and horizontal axial translational movement and rotational movement around XYZ axes. Therefore, as described above, not only can the spatula part 42a be moved in the horizontal direction, but also the angle of the spatula part 42a, the distance to the surface to be coated, the position and posture of the coating unit 31a can be accurately adjusted. Can be.
[0029]
Next, the optical waveguide body 150 shown in FIG. 9A is formed by using the above-described molds 1, 5, the stamper 7, the injection device 10, the first and second coating devices 30a, 30b, and the like. An example of molding will be described mainly with reference to FIGS. Prepare injection material. The rotary valve 17 is opened and the solid resin for the base 153 is plasticized by the extruder 11 of the injection device 10 and supplied to the piston rod side of the injection cylinder 21 in a known manner. At this time, the injection piston 22 rises due to the pressure of the supplied molten resin. Alternatively, a back pressure is applied to the injection piston 22 as needed, or the injection piston 22 is pulled at a predetermined speed according to replenishment. Similarly, the first and second extruders 11a and 11b of the first and second coating devices 30a and 30b are used to form a solid resin for a clad or a protective film having a relatively low refractive index and a relatively thin resin. The solid resin for the core having a large refractive index is plasticized, and supplied or stored in the cylinders 32a, 32b of the first and second coating units 31a, 31b by the supply pipes 16a, 16b. Further, the temperatures of the heaters 36a, 36b,... 48a, 48b of the first and second coating units 31a, 31b, the driving speeds of the pistons 34a, 34b, the pressure of the molten resin, the opening degrees of the openings 44a, b and the like are set. The setting is made in the control devices 50a and 50b by means 51a and 51b.
[0030]
As shown in FIG. 1A, the movable mold 1 and the fixed mold 5 are clamped. Then, the cavity 6 ′ for forming the base 153 of the optical waveguide 150 is formed. Next, the injection nozzle 23 of the injection unit 20 is made to touch the movable mold 1 and the injection piston 22 is driven to inject and fill the molten resin into the cavity 6 ′ via the sprue 2, the runners 3, and the like. Thereby, the base 153 is formed. After cooling and solidification, the injection device 10 or the injection unit 20 is retracted, and the movable mold 1 is opened. In this case, the movable mold 1 is also retracted. FIG. 1 (b) shows a state in which it is retracted and moved upward.
[0031]
Next, the clad of the microstructure of the optical waveguide body 150, that is, the base body is formed or coated as follows. The molten resin in the cylinder 32a of the first application unit 31a maintained at the set temperature is pressure-fed to the resin adjustment unit 41a of the application unit 40a by a predetermined pressure. Then, it is extruded onto the surface to be coated from the opening 44a having a predetermined opening degree by the needle 45a. In synchronization with this, the spatula part 42a of the application part 40a is moved at a predetermined interval in the direction of arrow D. The extruded molten resin is extended on the flat plate portion 151 of the base 153 by the spatula portion 42a. FIG. 1C shows a state in which the base 160 of the fine structure is applied or formed on the upper surface of the base 153 in this manner.
[0032]
The stamper die 7 'on which the stamper 7 is mounted is pressed against the base body 160 formed as described above, and the ridges 8, 8, ... of the stamper 7 are transferred. As a result, a plurality of grooves 9, 9,... Serving as optical waveguides are formed in the base body 160 of the microstructure. The state in which the ridges 8, 8,... Of the stamper 7 are transferred is shown in FIG. 1D, and the state in which the stamper mold 7 'is opened after the transfer is shown in FIG. I have.
[0033]
After a certain amount of cooling and solidification, the second coating unit 31b applies or fills the molten core material into the concave grooves 9, 9,... Of the base body 160 of the fine structure. That is, the molten resin in the cylinder 32b maintained at the set temperature is pressure-fed to the resin adjustment unit 41b of the application unit 40b by a predetermined pressure. .. Are pushed out from the opening 44b, which has a predetermined opening degree, by the needle 45b onto the concave grooves 9, 9,. In synchronization with this, the spatula part 42b of the coating device 30b is moved in the direction of arrow D. The extruded molten resin is extended over the concave grooves 9, 9,... By the spatula portion 42b. .. Are filled with the core material, and the optical waveguides 155, 155,... Are formed. The state of filling is shown in FIG.
[0034]
Next, the cladding or the protective film 162 is applied by the first application unit 31a as described above. The state in which the protective film 162 is being formed is shown in FIG. The shaping mold 18 is pressed from above the molded body formed as described above to adjust the final shape, and the cooling and solidification is awaited. Then, the shaping mold 18 is opened, and the optical waveguide 150 is taken out of the fixed mold 5 by an ejector device or the like.
[0035]
According to the present embodiment, various effects can be obtained. For example, since the optical waveguides 155, 155,... Are formed on the base body 160 applied on the base 153, even if the base 153 is deformed due to heat shrinkage or the like, the optical waveguides 155, 155,. Does not reach. The reason will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a state in which the movable mold 1 and the fixed mold 5 form a thick portion 156 where the flat plate portion 151 and the leg portion 152 of the optical waveguide 150 are joined. When the movable mold 1 is opened, as shown in FIG. 4B, the surface of the thick portion 156 is depressed due to heat shrinkage. Then, as described with reference to FIG. 9D, even if the groove for the optical waveguide is formed by the stamper in which a plurality of precise ridges are formed, the groove near the thick portion 156 remains. Deform. However, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4B, even when the upper surface of the base 153 is deformed, the base 160 is fixed on the base 153 by the first coating unit 31a. The upper surface of the base 160 is flat because the coating is applied to the thickness, that is, the spatula portion 42a is driven at a predetermined interval from the flat plate portion 151. Therefore, the concave grooves 9, 9,... Formed in the base body 160 by the stamper 7 are precise. FIG. 4D shows a state in which the stamper 7 is pressed against the base 160 to transfer the image, and FIG. 4E shows a state in which the concave grooves 9, 9,. Respectively.
[0036]
Further, according to the present embodiment, at least the spatula portions 42a and 42b of the first and second coating units 31a and 31b of the first and second coating devices 30a and 30b are gripped by the robot arm Ra and three-dimensionally. Since the base body 153 can be driven or moved, even if the upper surface of the base 153 has a curved surface such as a convex lens or a concave lens, the base 160 can be uniformly applied on the curved surface to a predetermined thickness. Further, a core material, a protective film, and the like can be similarly applied.
[0037]
Further, according to the present embodiment, since the base 153 is held in the fixed mold 5 from the step of molding the base 153 to the step of taking out the molded product, that is, without removing the optical waveguide 155 from the mold. , 155,... Are molded, so that the productivity is increased and the problem of deformation of the molded product is small.
[0038]
Further, according to the present embodiment, when forming base body 160 on the upper surface of base 153, filling the core material, or forming the protective film, the melting of cylinders 32a, 32b and coating portions 40a, 40b is prevented. Since the resin is maintained at the set temperature, the viscosity is maintained at a predetermined value. In addition, there is no problem of deterioration due to heat. Furthermore, since the amount of extrusion of the molten resin from the first and second coating units 31a and 31b is adjusted, the occurrence of melt fracture or shark skin that occurs when excessive shear acts on the molten resin is suppressed. be able to. Accordingly, the molten resin is extruded from the first and second coating units 31a and 31b in a smooth flowing state, and the surface of the resin (film) at the time of film formation is smoothed.
[0039]
The present invention can be implemented in various forms without being limited to the above embodiment. For example, an optical waveguide body 150 'in which optical waveguides 155', 155 ',... As shown in FIG. It can be formed as shown in (a) to (e). FIG. 5A is a view corresponding to the molding step shown in FIG. 1D already described, and FIGS. 5B to 5E are FIGS. 5), a plurality of concave grooves 9, 9,... Are formed on the base body 160 of the fine structure by the stamper 7, and shown in FIG. As described above, the core material is applied or filled into the concave grooves 9, 9,... By the second application unit 31b. Then, the second base 160 ′ is applied to the surface by the first application unit 31a as shown in FIG. 5D. Next, a plurality of concave grooves 9, 9,... Are formed by the stamper 7 on the shaped second base body 160 'by shaping with the shaping mold 18 as shown in FIG. Mold. In the same manner, the formation of the grooves 9, 9,..., The application of the core material, the application of the base material, the shaping, the formation of the grooves 9, 9,. The optical waveguide body 150 'in which the wave paths 155', 155 ',...
[0040]
In the above-described embodiment, an example of forming the optical waveguide body 160 has been described. However, it is apparent that a CD, DVD, or the like including fine unevenness, a reflective film, a protective film, and the like can be similarly formed. When molding an optical waveguide, an optical disc, or the like as described above, a resin material suitable for the molding is selected, but the type of the resin is not specifically described. According to the present embodiment, since the first and second coating devices 30a and 30b are configured as described above, a thermosetting resin such as polyimide, an ultraviolet curable resin such as epoxy, and a thermoplastic resin dissolved in a polyamideimide solvent. Obviously, in addition to low to medium viscosity resins such as, for example, high viscosity general thermoplastic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), and cycloolefin polymer (COP) can also be applied. In addition, a solvent-soluble thermoplastic resin such as polyamideimide used in the production of a polymer optical waveguide may adversely affect the environment due to evaporation of the solvent, but according to the present embodiment, the thermoplastic resin is used. Environmental issues are small. Further, when a thermosetting resin such as polyimide is applied, the molding time becomes longer. However, according to the present embodiment, a general thermoplastic resin can be applied, so that the effect of improving productivity can be obtained.
[0041]
Although the installation of the molding apparatus described above is not particularly described, for example, as shown in the plan view of FIG. The movable mold 1, the injection unit 20, the first and second coating units 31a and 31b, the stamper mold 7 ', the shaping mold 18 and the like are arranged above the fixed mold 5. It can be arranged in a space so that it can move forward and backward. Then, at the position (1), the base 153 is formed as described with reference to FIG. 1, and the turntable 200 is rotated in the direction of the clock hand by 60 °. Then, the next fixed-side mold 5 from which the molded optical waveguide body 150 is removed and emptied comes from the position (6) to the position (1). Similarly, at the position (1), the base 153 is formed. Since the turntable 200 is driven to rotate by 60 °, the base 153 formed at the position (1) is located at the position (2). Accordingly, the base 160 is applied by the first application unit 31a at the position (2). .., The core material is applied at the position of (4), the protective film is applied at the position of (5), and for example, the turn is applied at the position of (6). The optical waveguide 150 is taken out by ejector pins protruding from below the table 200. With this implementation, one optical waveguide body 150 is obtained every time the turntable 200 rotates by 60 °. Although not specifically described, the optical waveguide body 150 'in which the optical waveguide described with reference to FIG. 5 has a three-dimensional structure, and further, an optical disk such as a CD or a DVD can be similarly molded on a turntable. it is obvious.
[0042]
The injection device 10 can also be modified. For example, it can be constituted by a screw-in type injection machine. Further, a conventionally known vertical injection machine can be directly applied. Further, the extruder 11a of the coating device 30a can also be constituted by a screw-in type injection machine. In this case, the screw of the injection machine is driven to rotate and plasticized and measured by a predetermined amount, and then driven in the axial direction to supply the plasticized and molten resin to the cylinder 32a of the coating unit 31a.
[0043]
Although not shown in the figure, a heating device including a concave mirror and a heat source such as an infrared lamp or a laser may be provided near the opening 44a of the spatula 42a. If the molten resin extruded to the front part of the spatula part 42a is locally heated by such a heating device, the molten resin extruded is kept at a high temperature, and the viscosity can be reduced. The coating is easy and the coating surface is smooth. In addition, if the overall temperature of the extruder and the cylinder of the coating device is increased, the thermoplastic resin will be exposed to the high temperature for a long time, and the resin will be thermally decomposed or burnt and yellowed, causing inconvenience. However, if only the extruded molten resin is locally heated, the time during which the molten resin is exposed to high temperatures can be significantly reduced, and the optical characteristics of the applied resin will deteriorate. There is no. Furthermore, the temperature of the extruded molten resin may be detected, and the heating device may be controlled so as to reach a desired temperature.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the base of the fine structure is applied on the base of the molded body, the fine shape is transferred to the base to obtain the fine structure, and then the surface of the fine structure is melted. Is applied, that is, the base of the microstructure is applied and formed on the base of the molded body. Therefore, even if the base is thermally deformed, the three-dimensional shape having the microstructure on the surface is formed. An advantage unique to the present invention that a body can be obtained with high accuracy is obtained. In addition, the microstructure is directly mounted on the base, and a substantially mounted microstructure can be obtained. Further, the base of the molded body is held in one mold, that is, without taking out from the mold, applying the base, transferring the fine shape onto the base, forming the film on the surface of the fine structure, forming the base. Since shaping or the like of the formed molded body is performed, an effect of efficiently forming a fine structure having high shape accuracy can be obtained. In general, as the aspect ratio (flow length / thickness of molded product) of a molded product increases, high-pressure, high-speed filling is required, and resin molecular orientation is caused by resin flow and rapid cooling in a mold. Is caused as a result, optical distortion occurs in the molded article. However, according to the present invention, since the base of the microstructure is molded by coating, that is, the molten resin extruded from the coating apparatus hardly flows. Since the resin is placed in that position, the molecular orientation of the resin hardly occurs. Therefore, a thin-walled, large-area, and complex-shaped molded article having an optically excellent fine structure can be obtained. Also, since it is not necessary to fill at high pressure and high speed, the equipment cost is low and energy saving can be achieved.
Further, according to another invention, since a three-dimensionally movable coating device is used, in addition to the above-described effects, even if the base of the molded body has a complicated curved shape, the surface of the molded body has a fine shape. The base of the structure can be applied, or a film can be formed on the surface of the base.
Further, the coating device includes a resin storage section in which the molten resin is stored, and an application section having a spatula section, and the molten resin stored in the resin storage section is applied from the opening of the spatula section. The molten resin is applied onto the surface to be coated by being extruded onto a surface and moved along the surface to be coated by a robot capable of moving the spatula part three-dimensionally, and the resin storage unit Heating means for keeping the molten resin at a predetermined temperature in the application section, discharge means for discharging the molten resin toward the opening of the spatula section in the resin storage section, and in the opening of the spatula section Are provided with respective opening degree adjusting means for adjusting the size of the resin passage through which the molten resin is extruded, and the heating means, the discharging means, and the opening degree adjusting means are controlled by a control device so as to have a set amount. Invention Then, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), as well as low to medium viscosity resins such as thermosetting resin such as polyimide, ultraviolet curable resin such as epoxy, and thermoplastic resin dissolved in polyamideimide solvent. An effect is obtained in which a general thermoplastic resin having a high viscosity such as cycloolefin polymer (COP) can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing each step of molding an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an injection device and first and second coating devices according to an embodiment of the present invention, with a partial cross-section.
FIG. 3 is a sectional view showing a coating unit of the coating apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing each molding step for explaining the effect of the molding method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing each step of molding an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view schematically showing an arrangement state of an optical waveguide forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a mold and an injection machine used for performing a conventional injection compression molding method.
FIG. 8 is a view showing a conventional apparatus for manufacturing a molded article having a protective film on the surface, in which (a) shows a state in which a hot platen is opened, and (b) shows a transfer sheet adsorbed on a female mold. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state, and FIG. 4C shows a state in which the transfer sheet is pressed by a male mold.
FIG. 9 is a view showing a conventional example, in which (a) is a perspective view showing an optical waveguide body having a three-dimensional structure, and (b) to (e) are schematic cross-sectional views showing each conventional molding step.
[Explanation of symbols]
1 Movable mold 5 Fixed mold
7 stamper 9 concave groove
10 Injection device 11, 11a Extruder
18 Mold for shaping 20 Injection unit
30a first coating device 31a first coating unit
42a Spatula 44a Opening
45a needle 150 optical waveguide body
153 Substrate 155 Optical waveguide
160, 160 'parent of microstructure

Claims

A first step of filling a resin in a molten state into a pair of molds by an injection device to obtain a molded body base;
The base of the molded body obtained in the first step is held in one of the pair of molds, and on the surface thereof, the other mold of the pair of molds is opened. A second step of applying a resin in a molten state to obtain a base of the microstructure;
A stamper is pressed onto the surface of the base of the microstructure on the substrate obtained in the second step and held by one of the pair of dies, and the fine shape of the stamper is transferred to A third step of obtaining a structure;
A fourth step of applying a molten resin by a coating device to the surface of the microstructure on the substrate obtained in the third step and held by one of the pair of dies; ,
The resin in the molten state is further applied to the surface of the resin obtained in the fourth step and applied to the surface of the microstructure on the substrate held by one of the pair of dies by a coating device. A fifth step of applying,
The surface of the resin obtained in the fifth step and applied to the surface of the microstructure on the substrate held by one of the pair of molds is pressed by another mold to cool and cool. And a sixth step of waiting for solidification, the method comprising the steps of:

A first step of filling a resin in a molten state into a pair of molds by an injection device to obtain a molded body base;
The base of the molded body obtained in the first step is held in one of the pair of molds, and on the surface thereof, the other mold of the pair of molds is opened. A second step of applying a resin in a molten state to obtain a matrix of the first-stage fine structure;
A stamper is pressed against the surface of the base of the first-stage microstructure on the substrate obtained in the second step and held by one of the pair of dies, thereby forming the fine shape of the stamper. A third step of obtaining a first-stage microstructure by transferring
A resin in a molten state is applied by a coating device to the surface of the first-stage microstructure on the substrate obtained in the third step and held by one of the pair of dies. A fourth step;
The surface applied to the surface of the first-stage microstructure on the substrate obtained in the fourth step and held by one of the pair of dies is melted by a coating device. A fifth step of applying a resin of (a) to obtain a mother body of the second-stage fine structure;
The stamper is pressed against the surface of the base of the second-stage microstructure on the substrate obtained in the fifth step and held by one of the pair of molds, thereby forming the fine shape of the stamper. A sixth step of obtaining a second-stage microstructure by transferring
A resin in a molten state is applied by a coating device to the surface of the second-stage microstructure on the substrate obtained in the sixth step and held by one of the pair of dies. A seventh step;
The surface applied to the surface of the second-stage microstructure on the substrate obtained in the seventh step and held by one of the pair of dies is melted by a coating device. An eighth step of applying a resin of (a) to obtain a mother body of the third-stage fine structure;
The above-mentioned third to eighth steps are repeated a plurality of times, and a resin in a molten state is applied to the surface of the fine structure on the substrate held by one of the pair of dies by a coating device. A ninth step of forming a thin film by coating;
The thin film on the surface of the microstructure on the substrate obtained in the ninth step and held by one of the pair of dies is pressed by another die to wait for cooling and solidification. A method for molding a molded article having a fine structure in a surface layer, the method comprising 10 steps.

A first step of filling a resin in a molten state into a pair of molds by an injection device to obtain a molded body base;
The base of the molded body obtained in the first step is held in one of the pair of molds, and on the surface thereof, the other mold of the pair of molds is opened. A second step of applying a resin in a molten state to obtain a base of the concave microstructure;
A stamper is pressed against the surface of the base of the grooved microstructure on the substrate obtained in the second step and held by one of the pair of molds, and the convex fine shape of the stamper is reduced. A third step of transferring to obtain a grooved microstructure;
A resin in a molten state is applied by a coating device onto the surface of the concave microstructure on the substrate obtained in the third step and held by one of the pair of dies, thereby forming the concave groove. A fourth step of filling
A resin in a molten state is applied by a coating device to the surface of the filled concave groove microstructure on the substrate obtained in the fourth step and held by one of the pair of dies. A fifth step of obtaining a thin film by
The thin film on the surface of the grooved microstructure on the substrate obtained in the fifth step and held by one of the pair of dies is pressed and cooled and solidified by another die. A molding method having a fine structure in the surface layer, the method comprising:

A first step of filling a pair of molds with a resin in a molten state by an injection device to obtain a molded body base;
The base of the molded body obtained in the first step is held in one of the pair of molds, and on the surface thereof, the other mold of the pair of molds is opened. A second step of applying a resin in a molten state to obtain a matrix of the first-step groove microstructure;
A stamper is pressed against the surface of the base of the first-step grooved microstructure on the substrate obtained in the second step and held by one of the pair of dies, and A third step of transferring the fine ridge shape to obtain the first-step groove microstructure;
A resin in a molten state is applied by a coating device to the surface of the first-step concave microstructure on the substrate obtained in the third step and held by one of the pair of dies. A fourth step of applying the core material in the groove by applying the groove,
Coating on the surface of the first-step concave microstructure, which is obtained in the fourth step and is filled with a core material on a substrate held by one of the pair of dies, A fifth step of applying a resin in a molten state by an apparatus to obtain a base of the second-step grooved microstructure;
A stamper is pressed against the surface of the base of the second-step grooved microstructure on the substrate obtained in the fifth step and held by one of the pair of dies, and A sixth step of transferring the fine ridge shape to obtain a second-step groove microstructure;
A resin in a molten state is applied by a coating device to the surface of the second-step concave groove microstructure on the substrate obtained in the sixth step and held by one of the pair of dies. A seventh step of applying and filling the core material into the concave grooves;
A coating device is applied to the surface obtained in the seventh step and applied to the surface of the second-step groove microstructure on the substrate held by one of the pair of dies. An eighth step of applying a resin in a molten state to obtain a mother body of the third-step groove microstructure;
The third to eighth steps are repeated a plurality of times, and the surface of the grooved microstructure filled with the core material on the substrate held in one of the pair of molds is formed on the surface. A ninth step of applying a resin in a molten state with a coating device to form a thin film,
The thin film on the surface of the concave microstructure on the substrate obtained in the ninth step and held by one of the pair of molds is pressed by another mold to cool and solidify. A forming method of a formed body having a fine structure in a surface layer, comprising a tenth step of waiting.

The molding method according to any one of claims 1 to 4, wherein the molding apparatus has a fine structure on a surface layer, using a coating device that can move three-dimensionally.

The molding method according to any one of claims 1 to 5, wherein each step is performed on a turntable.

An injection device, a mold in which the base of the molded body is molded and the molded base is held, and a resin in a molten state applied to the surface of the base of the molded body molded by the injection device and the mold. A first coating device, a stamper for transferring a fine structure to a base of a molded body applied by the first coating device, and a resin in a molten state applied to a surface of the fine structure formed by the stamper. Forming a molded body having a fine structure in the surface layer, comprising: a second coating apparatus for performing coating; and a third coating apparatus for coating a resin in a molten state on a thin film applied and formed by the second coating apparatus. apparatus.

8. The molding apparatus according to claim 7, wherein the first to third coating apparatuses have substantially the same structure, and the same type of resin is applied from the first and third coating apparatuses. Molding device for a molded body having a body.

The molding device according to any one of claims 6 to 8, wherein the coating device includes a resin storage unit that stores the molten resin, and a coating unit that includes a spatula unit, and is stored in the resin storage unit. The molten resin is pushed out from the opening of the spatula onto the surface to be coated, and the spatula is moved along the surface to be coated by a robot capable of moving three-dimensionally, so that the molten resin is spread on the surface to be coated. Along with being applied, a heating means for keeping the molten resin at a predetermined temperature in the resin storage section and the application section, and the resin storage section directs the molten resin toward the opening of the spatula section. Discharge means for discharging, and an opening adjusting means for adjusting the size of a resin passage through which the molten resin is extruded are provided at the opening of the spatula part, and the heating means, the discharging means, and the opening degree adjusting means are controlled. Set amount by device Is controlled in so that the molding apparatus of the molded product having a surface layer microstructure.