JP4537863B2 - 成形方法および成形装置 - Google Patents
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Description
成形不良を抑えるには、成形品の熱収縮が、成形品と成形面の微細なパターンの噛み込みに影響しない程度に、高い温度で型開きすることによって解決できる。そこで、成形温度付近での型開きを試みたが、成形温度付近の温度領域では、成形品が成形型と密着するという新たな課題が発生する。
図4は本発明の実施の形態2の成形方法を実施する成形機を示す断面図である。なお、図4に示す実施の形態2において、図1,2に示す実施の形態1における部材と同一部材については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。123は被転写体であり、転移点が163℃、熱膨張係数が6.0×10E−5の樹脂材料である。124は上型であり、基材が石英であり成形面にはフッ素系の離型剤膜を形成している。上型124には図3に示す有効径内a部に成形すべき導波路パターン111が形成されており、導波路パターン111は最小幅3ミクロン、最大深さ20μmの溝により構成されている。また上型124は外周部を除いて上プレスヘッド112に固定されている。
バイオチップなどの微細かつ高アスペクト比の形状を有する微細パターンを形成するには、面内で厚みにばらつきがある板材などを被転写体として用いると、被転写体の厚みが厚い部分から金型に接触する。そのため、そこに対応する金型形状が摩耗および変形するという金型寿命の問題や、一番薄い箇所が最後に接触するため応力が集中する歪み発生の問題、空気のかみこみによる転写不足などの問題が予想される。
ところで、転写させる微細パターンがさらに複雑になると、実施の形態3の技術だけでは微細パターンに気泡が噛み込み、転写不良が発生するおそれがある。次に記載する実施の形態4はこのような問題点に対して鑑みなされたものである。
被転写体を所定の温度まで加熱し、所定の温度まで冷却するプロセスは、非常に時間を要するため、成形サイクルという観点から問題がある。次に記載する実施の形態5は上記問題点に対して鑑みなされたものである。実施の形態5では、成形サイクルを短縮する目的のため、実施の形態3に示す微細パターンの転写工程において、金型および被転写体の加熱方法を以下に示す内容で実施したものである。
110,124,210 上型
111 導波路パターン
112 上プレスヘッド
113 ヒータ
115,125,211 下型
116 下プレスヘッド
117 湾曲手段
118,126 固定手段
120 溝
121,128 外周部
122,129 成形品
127 面
201 プレート
202 流体
203 弾性パッド
205 金型
206 金型固定プレート
207 温調プレート
212 加熱装置
215 減圧チャンバー
216 表面
217 裏面
218 ヒータブロック
220 保持機構
221 吸気路
222 噴気路
223 端部
224 ポリカーボネイト
Claims (9)
- 少なくとも一方が凹凸形状を含む成形面を有する一対の成形型を対向させて配置し、前記一対の成形型の間に被転写体を供給する第1の工程と、前記一対の成形型における少なくとも一方を押圧して前記被転写体を押圧し、前記成形面を前記被転写体に転写する第2の工程と、前記一対の成形型を型開きする第3の工程を行って成形品を作成する成形方法であって、
前記第2の工程の前に、前記成形型の外周部に設けられた弾性部を前記押圧方向に湾曲させる工程と、
前記第2工程と前記第3工程の間に前記弾性部の湾曲させた状態を解除する工程を含み、
前記第3の工程において、前記被転写体の外周縁部の少なくとも一部の第1剥離部を離型させた後、前記被転写体の第1剥離部以外の第2剥離部を離型させることを特徴とする成形方法。 - 前記成形型の周囲に固定部材で前記成形品の外周を固定することを特徴とする請求項1記載の成形方法。
- 前記第2の工程と前記弾性部の湾曲した状態を解除する工程との間に、前記成形型の温度を前記被転写体のガラス転移温度+10℃以下、ガラス転移温度−15℃以上にする工程を含むことを特徴とする請求項1または2記載の成形方法。
- 前記成形品の外周部分に前記成形型に接触しない面を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の成形方法。
- 前記一対の成形型の一方がパターンを持たない平面であって、前記平面の中心線平均粗さが0.2μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の成形方法。
- 前記成形型および前記被転写体の表面のみを加熱することを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の成形方法。
- 前記成形方法により成形する成形物はレンズ形状または平板形状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の成形方法。
- 前記第1〜第3の工程を減圧環境下で行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の成形方法。
- 少なくとも一方が凹凸形状を含む成形面を有する一対の成形型と、対向させて配置した前記一対の成形型の間に被転写体を供給する手段と、前記一対の成形型における少なくとも一方を押圧して前記被転写体を押圧する押圧手段とを有する成形装置であって、
前記成形面を有する成形型における前記成形面の外周部でかつ前記成形面以外の領域に弾性部を設け、この弾性部を支持しかつ前記押圧手段による押圧方向に沿って移動する湾曲手段を設け、前記湾曲手段を移動させて前記弾性部を前記被転写体側に湾曲させた状態を維持しながら前記押圧手段を駆動して前記被転写体を押圧し、前記成形面を前記被転写体に転写した後、前記湾曲手段を移動させて前記弾性部の湾曲させた状態を解除してから、前記押圧手段による押圧を解除して型開きすることを特徴とする成形装置。
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