JP2005310286A - 光学製品の転写成形装置および転写成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂フィルムに対して加熱・加圧して光学製品の転写成形を行う際に、樹脂フィルムの被転写部に皺または反りができず、均一な転写がなされた光学製品を得ることができるようにする。
【解決手段】 第一の型１７には転写板２６が取付けられるともに、第二の型１３には弾性板３４と、鏡面板３５または転写板４７ａが取付けられており、第一の型１７における転写板２６と第二の型１３における鏡面板３５または転写板４７ａとの間で樹脂フィルムＦの被転写部Ｆ３を加圧し、少なくとも加圧工程後半には転写板２６の加熱温度を下降させるとともに、第一の型１７における転写板２６の周辺の当接面２４ｅと第二の型１３の弾性板３４の当接面３４ｂとの間で樹脂フィルムＦの被転写部Ｆ３の周辺部Ｆ４を押圧し、樹脂フィルムＦに転写成形を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、微細な凹凸パターンを有する転写板を樹脂フィルムに対して加熱・加圧して転写成形を行う光学製品の転写成形装置および転写成形方法に関するものである。

樹脂フィルムに対して転写成形を行ない光ディスク基板を製造することは従来から行なわれている。光ディスク基板の製造分野では、光ディスクの薄板化の進展とともに、樹脂フィルムに対して信号面を有する光ディスク基板を転写成形する方法が案出されている。特許文献１は、ポリカーボネートフィルムに紫外線硬化樹脂層を塗布し、該紫外線硬化樹脂層にスタンパを当接させ、裏面側から紫外線照射を行うことにより、信号面を有する光ディスク基板が転写成形される。しかし前記特許文献１は、紫外線硬化樹脂層を塗布する装置や紫外線照射ランプ等の機構が複雑化するという問題があった。

前記問題点のないものとして、特許文献２、特許文献３が知られている。特許文献２、特許文献３は、微細な凹凸パターンを有する加熱したスタンパを樹脂フィルムに対して、直接加圧して信号面を有する光ディスク基板を転写成形する。ところが前記特許文献２、特許文献３においては、圧着ロール等のロールにより熱転写成形を行なっているため、樹脂フィルムへの加圧が均等にならないという問題があった。すなわちロールによる熱転写成形では、円形のスタンパに対して直線状のローラの当接位置が相対移動しつつ加圧がなされるため、加圧初期と加圧中期ではローラによる加圧面積が変化し、加圧力が異なってしまい転写ムラが生じるという問題があった。またロールによる熱転写成形では、各部の加圧時間が長く取れないために、良好な転写を行うことができなかった。

また特許文献３においては、図５に示されるように、合成樹脂製フィルム層付き光透過性基板のフィルムの側にスタンパーの圧接を行ない転写をする樹脂平面加圧法の記載もある。しかしこの平面加圧法においては、予め光透過性基板上に合成樹脂製フィルムを積層し、一定板厚のディスク基板とし、それにスタンパーを圧接するものであるので、本発明とはまったく成形方法の異なるものである。また加熱されたスタンパーと成形される合成樹脂製フィルム層付き光透過性基板が略同じ大きさであるので、成形後におけるスタンパーからの前記基板の離型が困難であるという問題があった。そして合成樹脂製フィルム層付き光透過性基板は、一定以上の板厚を有するものであるので、一定板厚以下のディスク基板であり、他のディスク基板と貼合されて利用されるブルーレイディスク等のディスク基板には利用できないものであった。また導光板・光拡散板・レンズ等に貼着して使用されるプリズムシート等の成形にも利用できないものであった。
特開平１１−１８５３０３号公報（請求項５、００４４、図２） 特開平１１−１８５２９１号公報（００５４、００５５、００６９、図５、図７、図８） 特開平８−１２４２２３号公報（００２２、００３４、００３５、００３６、図５）

そこで本発明では、樹脂フィルムに対して加熱・加圧して光学製品の転写成形を行う際に、樹脂フィルムの被転写部に皺または反りができず、均一な転写がなされた光学製品を得ることができる光学製品の転写成形装置および光学製品の転写成形方法を提供することを目的とする。また高価な紫外線硬化樹脂層を塗布した樹脂フィルム等を使用せずに、安価に光学製品の転写成形品を連続した成形サイクルで量産することができる光学製品の転写成形装置および光学製品の転写成形方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の光学製品の転写成形装置は、第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形装置であって、樹脂フィルムの被転写部に転写成形を行う転写面を有する転写板と、樹脂フィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部を転写成形時に押圧する弾性板と、転写板の加熱機構および冷却機構とが、第一の型と第二の型の少なくとも一方に備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の光学製品の転写成形装置は、第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形装置であって、転写面を備え加熱機構によって加熱される転写板が設けられた第一の型と、転写面に対向し加圧工程の際に樹脂フィルムを介して当接する鏡面板または転写板と、鏡面板または転写板が取付けられ、転写面の周辺の当接面に対向し加圧工程の際に樹脂フィルムを介して当接する当接面を備えた弾性板と、該弾性板が取付けられ冷却機構によって冷却される冷却盤とが設けられた第二の型と、が備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の光学製品の転写成形装置は、請求項２において、第一の型における転写板は板厚０．１ｍｍないし０．７ｍｍであって加熱機構である加熱板に取付けられ、第二の型における鏡面板または転写板は板厚０．１ｍｍないし０．７ｍｍであって、弾性板である板厚１．５ｍｍないし４ｍｍのゴム板に取付けられていることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の光学製品の転写成形方法は、第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形方法であって、樹脂フィルムの被転写部を第一の型と第二の型の少なくとも一方に設けられた転写板の転写面により加圧し、少なくとも加圧工程後半には転写板の加熱温度を下降させるとともに、樹脂フィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部を第一の型と第二の型の少なくとも一方に設けられた弾性板により押圧することを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の光学製品の転写成形方法は、第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形方法であって、第一の型には転写板が取付けられるとともに、第二の型には弾性板と、鏡面板または転写板が取付けられ、第一の型における転写板と第二の型における鏡面板または転写板との間で樹脂フィルムの被転写部を加圧し、少なくとも加圧工程後半には転写板の加熱温度を下降させるとともに、第一の型における転写板の周辺の当接面と第二の型の弾性板の当接面との間で樹脂フィルムの被転写部の周辺部を押圧して、樹脂フィルムに転写成形を行うことを特徴とする。

本発明の請求項６に記載の光学製品の転写成形方法は、請求項４または請求項５において、転写成形される樹脂フィルムは厚さが５０μｍないし３００μｍの可撓性を有するポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、およびポリエチレンテレフタレートのいずれかを主材料とする帯状樹脂フィルムであることを特徴とする。

本発明の請求項７に記載の光学製品の転写成形方法は、請求項４ないし請求項６のいずれか１項において、転写板は光ディスク基板用のスタンパであり、転写板により帯状樹脂フィルムに転写成形した後、転写成形された帯状樹脂フィルムに中心孔と外周縁部を形成することによりディスク基板を成形することを特徴とする。

本発明の光学製品の転写成形装置は、樹脂フィルムの被転写部に転写成形を行う転写面を有する転写板と、樹脂フィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部を転写成形時に押圧する弾性板と、転写板の加熱機構および冷却機構とが、第一の型と第二の型の少なくとも一方に備えられ、第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムの加熱温度を下降させつつ加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行うようにしたので、樹脂フィルムの被転写部に皺または反りができず、均一に転写成形がなされた光学製品を得ることができる。

また本発明の光学製品の転写成形方法についても、樹脂フィルムの被転写部を前記第一の型と第二の型の少なくとも一方に設けられた転写板の転写面により加圧し、少なくとも加圧工程後半には転写板の加熱温度を下降させるとともに、樹脂フィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部を第一の型と第二の型の少なくとも一方に設けられた弾性板により押圧するようにしたので、前記装置と同様に樹脂フィルムの被転写部に皺または反りができず、均一に転写成形がなされた光学製品を得ることができる。

本発明の実施形態について図１、図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の光ディスク基板転写成形ユニットにおける転写成形前の状態の断面図である。図２は、本実施形態の光ディスク基板転写成形ユニットにおける転写成形中の状態の断面図である。

なお本実施形態では、直径が１２０ｍｍ、中心孔径１２ｍｍ、板厚寸法が０．１ｍｍのブルーレイディスク（光ディスク基板）を成形する光ディスク基板転写成形ユニットを例に説明する。図１、図２に示されるように光ディスク基板転写成形ユニットの光学製品の転写成形装置１１（以下単に転写成形装置１１と略す）は、ベッド１２に第二の型である下型１３が固着されている。またベッド１２の四隅近傍にはタイバー１４がそれぞれ立設され、タイバー１４の上部には上盤１５が固着されている。そして前記タイバー１４には可動盤１６が摺動可能に取付けられ、前記可動盤１６には第一の型である上型１７が下型１３と対向して固着されている。また上盤１５に配設された加圧機構である加圧シリンダ１８のピストン１９が前記可動盤１６に固着され、可動盤１６は昇降可能となっている。よって転写成形装置１１は、加圧シリンダ１８の駆動により下型１３に対して上型１７が昇降移動され、両金型の間で後述する帯状樹脂フィルムＦ（以下単にフィルムＦと省略す）を加熱・加圧可能となっている。また光ディスク基板転写成形ユニットは、真空チャンバ２０と図示しない真空吸引装置を備えている。そして前記転写成形装置１１と、後述するフィルムＦの供給機構２１、搬送機構２２等は、前記真空チャンバ２０の中に収納されている。なお転写成形装置１１においては、加圧機構、可動盤をフィルムの下方に設け、第二の型である下型を可動盤に固着して、前記下型を第一の型である上型に向けて上昇させ、フィルムに加熱・加圧を行うようにしてもよい。また本発明において真空チャンバは必須のものではない。

先に転写成形装置１１の上型１７について説明すると、上型１７は、可動盤１６に固着される加圧盤２３、該加圧盤２３に対して裏面が当接および離隔可能に設けられた加熱板２４、および該加熱板２４を前記加圧盤２３に当接・離隔させる加熱板移動機構２５、加熱板２４の表面２４ａに貼着された転写板としてのスタンパ２６等からなっている。本実施形態では上型１７の加圧盤２３は、内部に複数の冷却媒体流路３１が配設され、図示しない温調器から冷却媒体が流通されることにより、所定の温度に冷却制御されるようになっている。そして加圧盤２３の下面には、表面が平坦な断熱板２７が貼付けられている。断熱板２７は加熱板２４に通電した際に加熱板２４と加圧盤２３を電気的に絶縁する目的も兼用しており、本実施形態ではセラミック板からなっている。ただし加圧盤２３の下面に断熱板２７の代わりに断熱作用の小さい電気絶縁板を貼付け、加圧工程の際に、加熱板２４が温度調整された加圧盤２３から効率よく冷却されるようにしてもよい。

また図２に示されるように、可動盤１６の下面であって加圧盤２３が固着された部分の外側にはバネ２８とホルダ２９からなる加熱板移動機構２５がそれぞれ取付けられている。加熱板移動機構２５のバネ２８は、可動盤１６の下面の一側と他側にそれぞれ複数本が固着され、バネ２８の先端は加熱板２４の端部裏面２４ｂに固着されている。また可動盤１６の下面の前記バネ２８が取付けられた部分の外側部分には、ホルダ２９がそれぞれ取付けられている。前記ホルダ２９の先端側は、内側に向けて屈曲しており、屈曲した部分の可動盤１６の下面側には、当接面となっている。そして前記当接面に対して、バネ２８に付勢された加熱板２４の端部表面２４ｃが当接され、加熱板２４の下方への移動が規制されるようになっている。なお加熱板２４におけるバネ２８と固着される端部裏面２４ｂやホルダ２９の当接面と当接される端部表面２４ｃは絶縁材が貼着されている。前記構成により加熱板２４は、可動盤１６の型開位置停止時、型開動作時、および型閉動作時には加圧盤２３から離隔し、加圧工程の際には加熱板２４の裏面と加圧盤２３の断熱板２７が当接される。また前記加熱板移動機構２５の例としてシリンダ等のアクチュエータにより加熱板２４を加圧盤２３に対して当接および離隔移動可能としてもよい。

加熱板２４は表面が平坦面からなり板厚が３ｍｍ、通電方向である長手方向の長さ２００ｍｍ、幅１６０ｍｍの略矩形のステンレス板からなる。なおステンレス板の板厚については１ｍｍないし５ｍｍが望ましく、熱容量が小さく通電時の抵抗発熱により急速に温度上昇可能なものが用いられる。そして加熱板２４の長手方向の一側端部と他側端部には端子部２４ｄがそれぞれに複数設けられ、端子部２４ｄには図示しない直流電源と電線３０によって接続され、加熱板２４に通電可能となっている。加熱板２４が略矩形であるのは、加熱板２４の一側と他側の向い合う端子部２４ｄ同士の間隔をそれぞれ略等しくすることができ、加熱板２４を均等に加熱できるためである。そして前記の加熱板２４やその端子部２４ｄ、電線３０、および直流電源等から後述するスタンパ２６の加熱機構（抵抗加熱機構）が構成されている。なお抵抗加熱機構の電源は、交流電源を用いてもよい。

なおスタンパ２６の加熱機構については、前記の抵抗加熱機構に限定されず、誘導加熱機構を用いてもよく、その場合の加熱板２４は略円形に設けられる。またスタンパ２６の加熱機構は、フィルムＦに対する転写成形開始時から転写成形終了時にかけて加熱板２４およびスタンパ２６の温度を下降させながら成形できるものであればよく、図１の実施形態のように加熱板２４を加圧盤２３に対して移動可能なものでなくてもよい。そして例えばスタンパが直接貼着された加圧盤の内部に温調用媒体流路を配設し、前記温調用媒体流路に流通させる媒体を熱媒から冷媒に変更することにより、スタンパの温度を転写成形中に下降させるものであってもよい。

本実施形態では加熱板２４の略中央にはスタンパ２６が直接貼着されている。スタンパ２６については板厚が０．３ｍｍ、直径が１３８ｍｍであり、中心孔が形成されていないニッケル製スタンパ２６が使用される。なおスタンパ２６は他の金属製のものでもよく、その板厚については、０．１ｍｍないし０．７ｍｍ程度のものが使用される。スタンパ２６は、その表面にブルーレイディスクのトラックピッチ０．３２μｍの信号ピットを転写可能な微細な凹凸パターンが形成された転写面２６ａを有している。なお加熱板２４におけるスタンパ２６の取付けは、加熱板２４に貼着されたもの以外に、爪により加熱板２４に保持されたものや、スタンパ２６と抵抗加熱板である加熱板２４が一体に構成されたものでもよい。また加熱板２４におけるスタンパ２６の枚数は１枚に限定されず、同時に複数枚の光ディスク基板を転写成形できるようにしてもよい。

次に転写成形装置１１の下型１３について説明すると、ベッド１２に取付けられる下型１３は、上面が平坦なステンレス板からなる冷却盤３２が配設されている。冷却盤３２は、冷却機構である複数の冷却媒体流路３３が内部に配設され、図示しないチラーから冷却媒体が流通されることにより、所定の冷却温度に制御されるようになっている。そして下型１３の冷却盤３２の表面には、弾性板であるゴム板３４が取付けられている。本実施形態ではゴム板３４の形状は、加熱板２４の幅方向の長さと同じ直径１６０ｍｍのゴム製の円盤体であり、板厚は各所において均等に３ｍｍとなっている。またゴム板３４の材質は硬度ＨＳ３５°ないしＨＳ６５°の耐熱シリコンゴムからなっている。しかしゴム板３４の大きさ（表面積）については、スタンパ２６と対向する部分に加えてその周辺に２０ｍｍないし４０ｍｍの帯状の当接面３４ｂが形成されるものが望ましく、ゴム板３４の形状は円形であっても矩形であってもよい。またゴム板３４の板厚については、１．５ｍｍないし４ｍｍ程度のものが、後述するスタンパ２６および鏡面板３５の埋め込みとフィルムＦの押圧のために望ましい。更にゴム板３４の材料は、耐熱性を有するものであれば、フッソゴム等を用いてもよく、他のゴム以外の耐熱性を有する弾性部材であってもよい。そして前記ゴム板３４における、上型１７のスタンパ２６と対向する鏡面板貼着面３４ａには、鏡面板３５が貼着されている。本実施例では鏡面板３５は、板厚が０．３ｍｍ、直径が１３８ｍｍのスタンパ２６と同じ大きさ（表面積）の円形のステンレス板からなっている。そして前記鏡面板３５の鏡面３５ａは鏡面加工がなされている。なお鏡面板３５の板厚は０．１ｍｍないし０．７ｍｍが望ましい。また前記ゴム板３４における鏡面板貼着面３４ａは、鏡面板３５の大きさに合わせて凹部とし、鏡面板３５が嵌め込まれるようにしてもよい。そして前記ゴム板３４の表面における鏡面板貼着面３４ａの周辺の部分は、ゴム板３４に何も貼着されておらず、上型１７におけるスタンパ２６の周辺の加熱板２４の当接面２４ｅと対向する当接面３４ｂ（加圧工程の際にスタンパ２６の周辺の当接面２４ｅとフィルムＦを介して当接する当接面３４ｂ）となっている。

次に前記転写成形装置１１にフィルムＦを供給する供給機構２１、およびフィルムＦを搬送する搬送機構２２等について説明する。図１に示されるように、転写成形装置１１の搬入側（一側）にはフィルムＦを供給する供給機構２１の供給用ローラ３６がフィルムＦを搬出する方向と直交する方向に向けて配設されている。供給用ローラ３６には、未使用フィルムロールＦ１が回転可能に取付けられる。また供給用ローラ３６には、前記未使用フィルムロールＦ１が回転してフィルムＦが繰り出される際に、慣性により所定以上回転しないように回転停止機構が取付けられている。更に前記供給用ローラ３６の上方には、高さ調整用ローラ３７が配設され、未使用フィルムロールＦ１の残量にかかわらず、同一高さでフィルムＦが転写成形装置１１に向けて供給可能となっている。

また図１に示されるように、転写成形装置１１の搬出側には、フィルムＦを搬送する搬送機構２２が配設されている。搬送機構２２は、転写成形の終了したフィルムＦを巻取るための巻取用ローラ３８が搬入・搬出方向と直交する方向に向けて配設されている。そして前記巻取用ローラ３８は、巻取済フィルムロールＦ２の量により、巻取時の回転数とトルクが調整されるようになっている。また前記巻取用ローラ３８の上方には高さ調整用ローラ３９が配設されている。なお前記搬送機構２２以外に、転写成形時にフィルムＦに張りを保たせるテンション機構を設けてもよい。

次に本実施形態の光ディスク基板の転写成形方法について図１、図２を参照して説明する。本実施形態では、フィルムＦは、厚さ１００μｍ、ガラス転移温度１４５℃のポリカーボネートフィルムが使用される。なお本発明においてフィルムＦとは、一または複数種の樹脂からなり、全体の厚さが５０μｍないし３００μｍのものであり、一般には可撓性を有するが、硬質のものでもよい。また本実施形態で光ディスク基板が転写成形されるフィルムＦの樹脂については、少なくとも被転写面の側が熱により変形する熱可塑性樹脂であり、ブルーレイの読取りに使用される短波長のレーザーを透過可能なものであればよい。光学製品の転写成形に使用されるフィルムＦの一例としては前記ポリカーボネートの他、アクリル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレートのいずれかを主材料とするものがあげられる。そして本発明では、フィルムＦに対して加熱されたスタンパ２６により直接熱転写を行うものであるから、紫外線硬化を行う紫外線硬化樹脂層が塗布されたフィルムはその対象外である。

本実施形態では光ディスク基板転写成形ユニットの真空チャンバ２０の内部は、一定の真空状態に保たれている。そして図１に示されるように、転写成形装置１１において前回の転写成形が完了し型開されると、搬送機構２２の巻取用ローラ３８の回転により、フィルムＦが搬出方向に向けて引っ張られ、転写成形が終了したフィルムＦが転写成形装置１１から搬出される。またそれと同時に次に転写成形されるフィルムＦが転写成形装置１１に搬入される。

成形時における転写成形装置１１の下型１３の冷却盤３２は、１０℃に設定されて冷却制御されている。なお冷却盤３２の温度は、５℃ないし６０℃とし、転写される熱可塑性樹脂のガラス転移温度より４０℃ないし１４０℃低くすることが望ましい。そしてその中でも冷却盤３２の温度を低くした方が成形サイクルを速くすることができる。また上型１７の加熱板２４は、前回のプレス成形完了後に加圧盤２３から離隔されるのとほぼ同時に、３Ｖ、４５００Ａの電流が通電開始され、抵抗加熱により２００℃に昇温されている。なお加熱開始時の加熱板２４および転写板であるスタンパ２６の温度は、転写される熱可塑性樹脂のガラス転移温度より４０ないし８０℃高い温度であることが望ましい。また上型１７の加圧盤２３の温度は、６０℃に制御されている。なお加圧盤２３の温度については、転写成形装置１１の構造にもよるが、温度を低くしすぎると転写成形中に加熱板２４の温度が下降しすぎて、次の成形の際に加熱板２４の温度を再度２００℃に上昇させるのに時間がかかりすぎることになる。

そして次に加圧工程を開始する。加圧シリンダ１８の作動により型閉が開始され、上型１７が下降してフィルムＦの被転写部Ｆ３の上面側にスタンパ２６が当接する。そしてなおも上型１７が下降されると、スタンパ２６によりフィルムＦの被転写部Ｆ３の下面側が下型１３上の鏡面板３５に押付けられる。それと並行して加熱板移動機構２５のバネ２８が収縮され、加熱板２４の裏面と加圧盤２３の断熱板２７が当接される。そして加熱板２４が加圧盤２３に当接され、フィルムＦに加圧シリンダ１８による実質的な加圧が開始される。その際にスタンパ２６と鏡面板３５は、それそれ０．３ｍｍづつの板厚があり、それぞれその厚み分だけ上型１７および下型１３の他の部分から突出しているので、最初に金属製の鏡面板３５が板厚３ｍｍのゴム板３４に厚み方向において埋め込まれる。そして更に加圧が進行すると、図２に示されるように、スタンパ２６、鏡面板３５、およびその間に挟まれたフィルムＦの被転写部Ｆ３はすべてゴム板３４に埋め込まれた状態となる。そしてゴム板３４表面における鏡面板３５の周辺の当接面３４ｂと、それに対向する加熱板２４の当接面２４ｅとが、フィルムＦの被転写部Ｆ３の周辺に位置する周辺部Ｆ４を介して当接する。よって本発明ではフィルムＦの前記周辺部Ｆ４が、ゴム板３４によって押圧されているため、フィルムＦの前記周辺部Ｆ４に皺や反りが発生しない。そして転写成形時にフィルムＦの前記周辺部Ｆ４に皺や反りが発生すると、転写成形後に被転写部Ｆ３の部分にもその皺や反りが及ぶが、本発明ではフィルムＦの前記周辺部Ｆ４が、転写成形時にゴム板３４によって押圧され平らな状態が保たれるので、そのような問題がない。

そしてまた前記加圧シリンダ１８による実質的な加圧が開始されるのとほぼ同時に、加熱板２４への通電を中止する。そして加熱板２４は通電が中止されることにより、熱容量の大きい加圧盤２３および冷却盤３２によって容易に熱を奪われその温度が下降する。そして転写成形装置１１によるフィルムＦへの加熱・加圧の間に加熱板２４およびスタンパ２６の温度は、転写成形されるポリカーボネートフィルムのガラス転移温度以下である１１０℃ないし１４０℃程度に下降されることが望ましい。そしてこの加圧工程の際のスタンパ２６からフィルムＦに対して及ぼされる圧力は、１０ＭＰａである。なお前記圧力については、４ＭＰａないし１５ＭＰａが望ましい。また上記の加熱板２４の温度の下降に伴ない、フィルムＦの被転写部Ｆ３以外の周辺部Ｆ４についても、加熱温度が下降されつつゴム板３４の当接面３４ｂにより押圧がなされる。

そして上記によりスタンパ２６によりフィルムＦの被転写部Ｆ３を、加熱温度を下降させつつ加圧する転写成形が完了すると、次に型開が行なわれる。この際スタンパ２６の温度は、上記したようにフィルムＦのガラス転移温度以下となっているので、被転写部Ｆ３からスタンパ２６を容易に離型できる。そして前記離型の際もフィルムＦは搬送機構２２によって張りが与えられているので、収縮や皺等が防止される。そして転写成形が終了したフィルムＦは、搬送機構２２の作動により転写成形装置１１から搬出される。なお転写成形および離型後のフィルムＦに張りを与えた状態で、冷却エア等を吹付け、冷却を更に促進させるようにしてもよい。そして転写成形が終了したフィルムＦは巻取用ローラ３８によって巻取られ、次工程に送られる。

そしてフィルムＦは、別工程で打抜きや他の板厚寸法の厚い光ディスク基板との貼合せが行なわれる。ただし本光ディスク基板転写成形ユニットにおいて、打抜装置を併設して、フィルムから光ディスク基板を打抜き成形をするようにしてもよい。打抜装置については図示を省略するが、中心孔打抜用カッターと外周縁打抜用カッターが配設されており、位置決めされた転写成形終了後のフィルムに対して、中心孔と外周縁を形成し、光ディスク基板と残りのフィルムの余剰部とを分離する。

次に転写成形装置の他の実施例について図３ないし図８により説明する。図３ないし図８に示されるのは、いずれも他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。図３に示される転写成形装置４０ａは、下型４１ａの冷却盤４２ａに貼着されるゴム板４３ａに、上型４４ａの加熱板４５ａに貼着される転写板であるスタンパ４６ａと同じく転写板であるスタンパ４７ａが貼着された例である。そして図３に示される実施例の他の部分については、図１に示される実施形態と同じである。よってフィルムＦの両面に対してスタンパ４６ａ，４７ａの転写面４８ａ，４９ａにより同時に転写成形をすることができる。

図４に示される転写成形装置４０ｂは、下型４１ｂの冷却盤４２ｂ上のゴム板４３ｂに貼着される鏡面板５０ｂよりも、上型４４ｂの加熱板４５ｂに貼着されるスタンパ４６ｂの方が面積が大きい場合である。この場合鏡面板５０ｂがスタンパ４６ｂの転写面４８ｂを最低カバーしていればよい。この例では鏡面板５０ｂはスタンパ４６ｂの転写面４８ｂよりも僅かに大きく形成されている。よって加圧工程の際にはゴム板４３ｂにおける鏡面板５０ｂが貼着されていない当接面５１ｂによって、スタンパ４６ｂの転写面４８ｂの周辺の当接面５２ｂが当接される。またスタンパ４６ｂの前記当接面５２ｂと鏡面板５０ｂにおける前記転写面４８ｂに当接しない周辺面５３ｂが当接する。だから図４に示される転写成形装置４０ｂでは、フィルムＦの被転写部Ｆ３とゴム板４３ｂによって押圧される周辺部Ｆ４の間に、スタンパ４６ｂの当接面５２ｂと鏡面板５０ｂの当接面５２ｂによって加圧される部分があることになる。よって本発明において、転写面４８ｂ等によって転写成形される被転写部Ｆ３と、その周辺に位置する周辺部Ｆ４とは、加圧面で接続されていればよく、直接隣接していない場合もある。

図５に示される転写成形装置４０ｃは、上型４４ｃの加熱板４５ｃ自体が転写面４８ｃを備えており、加熱板４５ｃにスタンパが貼着されていない例である。この場合についても、加熱板４５ｃの転写面４８ｃに対向する位置に、下型４１ｃの冷却盤４２ｃ上には、鏡面板４９ｃがゴム板４３ｃを介して貼着されていればよい。

図６に示される転写成形装置４０ｄは、上型４４ｄの加熱板４５ｄとスタンパ４６ｄの間にゴム板５４ｄが設けられている。そして下型４１ｄの冷却盤４２ｄにもゴム板４３ｄが貼着され、上型４４ｄのスタンパ４６ｄと対向する部分に鏡面板５０ｄが貼着されている。よって加圧工程の際にはフィルムＦの被転写部Ｆ３の周辺に位置する周辺部Ｆ４は、上型４４ｄのゴム板５４ｄと下型４１ｄのゴム板４３ｄとの間で押圧される。

図７に示される転写成形装置４０ｅは、上型４４ｅの加熱板４５ｅとスタンパ４６ｅの間にゴム板５４ｅが設けられており、下型４１ｅの冷却盤４２ｅの上にはスタンパ４６ｅと対向する部分に鏡面板５０ｅが貼着されているのみであって、ゴム板は貼着されていない。またこの例において下型４１ｅの冷却盤４２ｅの表面を鏡面にしてもよい。

図８に示される転写成形装置４０ｆは、上型４４ｆの加熱板４５ｆにはスタンパ４６ｆが貼着されているのに対し、下型４１ｆの冷却盤４２ｆにはスタンパ４６ｆの周辺に位置する加熱板４５ｆの当接面５２ｆと、フィルムＦの前記周辺部Ｆ４を介して当接する部分のみに、ドーナツ状のゴム板４３ｆが貼着されている。そしてスタンパ４６ｆの転写面４８ｆと対向する冷却盤４２ｆの部分は鏡面となっている。

図１に示される実施形態、および図３ないし図８に示される転写成形装置４０ａ〜４０ｆにおいては、スタンパを有する第一の型の方が型温が高いので、フィルムＦへの影響を考えると第一の型を上型とした方が望ましいが、前記に限定されない。よって本発明は、フィルムＦの被転写部Ｆ３に転写成形を行う転写面４８ａ等を有するスタンパ４６ａ等と、フィルムＦの被転写部Ｆ３の周辺に位置する周辺部Ｆ４を前記転写成形時に押圧するゴム板４３ａ等と、スタンパ４６ａ等の加熱機構である加熱板４５ａ等および冷却機構である冷却盤４２ａ等については、いすれも第一の型と第二の型の少なくとも一方に備えられていればよく、様々なバリエーションが考えられる。そして図１に示される実施形態、図３ないし図８に示される転写成形装置４０ａ〜４０ｆにおいては、いずれもフィルムＦの前記周辺部Ｆ４における少なくとも一方の面（表面または裏面）を、加圧工程の際に弾性体であるゴム板により押圧することにより被転写部Ｆ３よりも前記周辺部Ｆ４の加圧力を適度に弱い加圧力とすることができる。またゴム板は金属よりも伝熱性が低いので、フィルムＦの前記周辺部Ｆ４が高熱の影響を受けにくくすることができる。そしてそれらが相俟って、本発明ではフィルムＦの被転写部Ｆ３の周囲に位置する周辺部Ｆ４を、第一の型と第二の型の金属部材同士により押圧するものより、より周辺部Ｆ４に皺や反りが発生しなくすることができる。

また図１に示される実施形態においては、転写成形開始時から転写成形完了時にかけてスタンパ２６の加熱温度を下降させつつ加熱・加圧する例について説明したが、少なくとも加圧工程後半（転写成形後半）にはスタンパの加熱温度を下降させ、離型が良好にできるものであれば、転写成形時に他の温度カーブによりスタンパの温度制御がなされるものであってもよい。例えば転写成形開始時から転写成形中期にかけてスタンパの温度を上昇させ、転写成形後半にスタンパの温度を下降させるものでもよい。そして前者の転写成形開始時から転写成形完了時にかけてスタンパの加熱温度を下降させつつ加圧する例は成形サイクル時間を短くする効果があり、後者の転写成形開始時から転写成形中期にかけてスタンパの温度を上昇させ、転写成形後半にスタンパの温度を下降させるものでは、転写開始前（フィルムとスタンパの当接前）にスタンパの熱によるフィルムへの影響をより少なくすることができる。

更にまた上記の実施形態では光ディスク基板の転写成形について説明したが、本発明は、フィルムを用いた導光板および光拡散板や、導光板・光拡散板・レンズ等に貼着して使用されるプリズムシート等の光学製品全般の転写成形に使用することができる。そして導光板等の矩形のものに転写成形を行う場合は、スタンパおよび弾性板についても矩形のものを使用することが望ましい。また帯状樹脂フィルムから矩形の導光板等に転写成形する場合については、スタンパの幅をフィルムの幅と同一またはスタンパの幅の方が僅かに広くし、ゴム板によって押圧される前記周辺部は、フィルムの被転写部の搬送方向における両側のみに形成されるようにしてもよい。よって本発明におけるフィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部とは、必ずしも被転写部の周囲全部に設けられるものに限定されない。また転写成形装置による転写成形は、連続した帯状樹脂フィルムに限定されず、１回の転写成形分づつに切断されたフィルムを使用して転写成形を行うものでもよく、スタンパ等の部材が転写成形装置の上型および下型に固着されておらず、成形時に転写成形装置の外からフィルムとともに搬入されて転写成形されるものでもよい。

また本発明については、一々列挙はしないが、上記した実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもない。

本実施形態の転写成形ユニットにおける転写成形前の状態の断面図である。 本実施形態の転写成形ユニットにおける転写成形中の状態の断面図である。 他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。 他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。 他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。 他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。 他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。 他の実施例の転写成形装置の概略を示す断面図である。

符号の説明

１１ 光学製品の転写成形装置
１２ ベッド
１３ 下型
１４ タイバー
１５ 上盤
１６ 可動盤
１７ 上型
１８ 加圧シリンダ
１９ ピストン
２０ 真空チャンバ
２１ 供給機構
２２ 搬送機構
２３ 加圧盤
２４ 加熱板
２４ａ 表面
２４ｂ 端部裏面
２４ｃ 端部表面
２４ｄ 端子部
２４ｅ，３４ｂ 当接面
２５ 加熱板移動機構
２６ スタンパ
２６ａ 転写面
２７ 断熱板
２８ バネ
２９ ホルダ
３０ 電線
３１，３３ 冷却媒体流路
３２ 冷却盤
３４ ゴム板
３４ａ 鏡面板貼着面
３５ 鏡面板
３６ 供給用ローラ
３７，３９ 高さ調整用ローラ
３８ 巻取用ローラ
Ｆ 帯状樹脂フィルム
Ｆ１ 未使用フィルムロール
Ｆ２ 巻取済フィルムロール
Ｆ３ 被転写部
Ｆ４ 周辺部

Claims (7)

1. 第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形装置であって、
   樹脂フィルムの被転写部に転写成形を行う転写面を有する転写板と、
   前記樹脂フィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部を前記転写成形時に押圧する弾性板と、
   前記転写板の加熱機構および冷却機構とが、
   第一の型と第二の型の少なくとも一方に備えられたことを特徴とする光学製品の転写成形装置。
2. 第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形装置であって、
   転写面を備え加熱機構によって加熱される転写板が設けられた第一の型と、
   前記転写面に対向し加圧工程の際に樹脂フィルムを介して当接する鏡面板または転写板と、前記鏡面板または転写板が取付けられ、前記転写面の周辺の当接面に対向し加圧工程の際に樹脂フィルムを介して当接する当接面を備えた弾性板と、該弾性板が取付けられ冷却機構によって冷却される冷却盤とが設けられた第二の型と、
   が備えられたことを特徴とする光学製品の転写成形装置。
3. 前記第一の型における転写板は板厚０．１ｍｍないし０．７ｍｍであって前記加熱機構である加熱板に取付けられ、
   前記第二の型における鏡面板または転写板は板厚０．１ｍｍないし０．７ｍｍであって、前記弾性板である板厚１．５ｍｍないし４ｍｍのゴム板に取付けられている請求項２に記載の光学製品の転写成形装置。
4. 第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形方法であって、
   樹脂フィルムの被転写部を前記第一の型と第二の型の少なくとも一方に設けられた転写板の転写面により加圧し、少なくとも加圧工程後半には転写板の加熱温度を下降させるとともに、前記樹脂フィルムの被転写部の周辺に位置する周辺部を前記第一の型と第二の型の少なくとも一方に設けられた弾性板により押圧することを特徴とする光学製品の転写成形方法。
5. 第一の型と第二の型の間で転写板により樹脂フィルムを加熱・加圧して微細な凹凸パターンの転写成形を行う光学製品の転写成形方法であって、
   前記第一の型には前記転写板が取付けられるとともに、前記第二の型には弾性板と、鏡面板または転写板が取付けられ、
   前記第一の型における転写板と前記第二の型における鏡面板または転写板との間で樹脂フィルムの被転写部を加圧し、少なくとも加圧工程後半には転写板の加熱温度を下降させるとともに、前記第一の型における前記転写板の周辺の当接面と前記第二の型の弾性板の当接面との間で樹脂フィルムの前記被転写部の周辺部を押圧して、樹脂フィルムに転写成形を行うことを特徴とする光学製品の転写成形方法。
6. 転写成形される樹脂フィルムは厚さが５０μｍないし３００μｍの可撓性を有するポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、およびポリエチレンテレフタレートのいずれかを主材料とする帯状樹脂フィルムであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光学製品の転写成形方法。
7. 前記転写板は光ディスク基板用のスタンパであり、
   前記転写板により前記帯状樹脂フィルムに転写成形した後、
   転写成形された前記帯状樹脂フィルムに中心孔と外周縁部を形成することによりディスク基板を成形する請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の光学製品の転写成形方法。

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