JP4595000B2

JP4595000B2 - 成形体の製造方法

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Publication number: JP4595000B2
Application number: JP2008162718A
Authority: JP
Inventors: 章弘内藤; 数利焼本; 司白銀屋; 伊東　　宏; 高志重石; 崇落岩
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2026-01-06
Also published as: JP2008290461A

Description

本発明は、成形体の製造方法および装置に関するものであり、詳しくは、表面に微細な凹凸部を有する成形体を、その凹凸形状を良好に維持しながら、金型から迅速に、容易に、かつ確実に離型することのできる成形体の製造方法および装置に関するものである。

現在、数十ｎｍから数百μｍの超微細な凹凸形状を表面に有するとともに、三次元、薄肉、かつ大面積の形状を有する成形体が、マイクロレンズ・アレイのような電子ディスプレイ用光学部品、マルチモード光導波路のような光情報通信用部品、マイクロ化学チップのようなライフサイエンス部品等として求められている。
一般にこのような成形体は、少なくとも一方の表面に微細な凹凸部を有する上金型および下金型を用い、この下金型上（もしくは下金型と上金型の間）に熱可塑性樹脂を設置し、金型を閉鎖させてプレスし、その後、得られた成形体を金型から離型することによって製造されている。
しかしながら、このようにして製造された表面に微細な凹凸形状を有する成形体は、金型と強固に粘着し、離型が非常に困難であるという問題点を有する。

特許文献１（特開２００２−５９４４０号公報）には、成形型より光学物品を離型するに際し、両者の接合部に局所的な温度差を与えて接合部を局所的に剥離し、該局所的な温度差による剥離域を順次拡大させて全域の離型を行う光学物品の製造方法および装置が開示されている。しかしこの技術は、成形型と光学物品の温度差によるソリを利用するため、光学物品が成形型から斜め方向に離型することになり、微細な凹凸形状が損傷するという問題点がある。とくにこの問題点は、微細な凹凸形状が円柱や角柱等の形状を有する場合に顕著であり、これにより微細な凹凸形状によっては適用できないものがある。また装置についても冷却用のエアー配管や押上部（機械式イジェクタ部）を設置する必要があり、装置構成が複雑になり、コストが増加するという問題点もある。
特許文献２（特開２００３−１５４５７３号公報）には、固定側金型と可動側金型とで形成される微細な凹凸を有するキャビティ内に成形原料を充填し、両金型を加熱し、両金型のいずれか一方もしくは両方に設けられた超音波振動子によって超音波振動させながら加圧、及び離型するエンボス加工成形方法および装置が開示されている。超音波振動子を使用することにより、成形体の離型は可能であるが、金型に超音波振動子を設置する必要があり、この場合も前記特許文献１と同様に装置構成が複雑になり、コストが増加するという問題点がある。また、超音波振動が原因で微細な凹凸が損傷する可能性がある。

特開２００２−５９４４０号公報特開２００３−１５４５７３号公報

したがって本発明の目的は、表面に微細な凹凸部を有する成形体を、その凹凸形状を良好に維持しながら、金型から迅速に、容易に、かつ確実に離型することのできる成形体の製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、（１）少なくとも一方の金型表面が微細な凹凸部を有する上金型および下金型を準備する工程と、
（２）前記上金型上または下金型上に樹脂層を設ける工程と、
（３）前記上金型および下金型を閉鎖し、両金型間に熱および／または圧力を加え、前記樹脂層に前記微細な凹凸部の形状を転写し、前記樹脂層を冷却固化して転写体を調製する工程と、
（４）転写体を付着させるべき金型の温度を前記転写体のガラス転移温度（Ｔｇ）付近に設定するとともに、前記転写体を付着させるべき金型と他方の金型との温度差を５℃以上に設定し、前記転写体を付着させるべき金型に前記転写体を付着させながら、前記上金型および下金型を開放する工程とを有することを特徴とする成形体の製造方法である。
請求項２に記載の発明は、（１）少なくとも一方の金型表面が微細な凹凸部を有する上金型および下金型を準備する工程と、
（２）前記上金型上または下金型上に樹脂層を設ける工程と、
（３）前記上金型および下金型を閉鎖し、両金型間に熱および／または圧力を加え、前記樹脂層に前記微細な凹凸部の形状を転写し、前記樹脂層を冷却固化して転写体を調製する工程と、
（４'）前記微細な凹凸部に転写体を付着させたまま、前記上金型および下金型を開放した後、転写体を付着させるための付着板を前記転写体のガラス転移温度（Ｔｇ）付近またはそれ以上に加熱し、続いて、前記付着板を前記転写体に接触かつ付着させ、前記転写体を急速加熱することにより、前記転写体を付着板に付着させながら、前記微細な凹凸部から離型する工程とを有することを特徴とする成形体の製造方法である。
請求項３に記載の発明は、前記微細な凹凸部が表面に微細な凹凸形状を有するスタンパーであることを特徴とする請求項１または２に記載の成形体の製造方法である。

本発明によれば、表面に微細な凹凸部を有する成形体を、その凹凸形状を良好に維持しながら、金型から迅速に、容易に、かつ確実に離型することのできる成形体の製造方法および装置を提供することができる。本発明は、成形体側の制約などにより離型剤などが使用できない場合に特に有効であるが、離型剤などを使用した場合には、さらに離型が容易となり、より大きな効果を得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の製造方法および金型装置をさらに詳細に説明する。
図１は本発明における金型装置の一実施形態の概略断面図である。
図１において、金型装置１は、対向して配置される一対の上金型１１および下金型１２を備えてなる。上金型１１および下金型１２は嵌合可能であり、可動金型としての上金型１１には、駆動手段としての加力発生器１３が設置されている。加力発生器１３は、上金型１１および下金型１２の型開閉と上金型１１および下金型１２のキャビティ面間の樹脂層の加圧を可能にするとともに、金型の精密な位置および速度制御機能を有する。
本発明では、一方の金型表面（図１の形態では上金型１１のキャビティ面）がＲａ２．０μｍ以下の鏡面１１１を有し、他方の金型表面（図１の形態では下金型１２のキャビティ面）が微細な凹凸部１２１を有することに特徴を有している。

本明細書でいうＲａとは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に規定された算術平均粗さを意味する。Ｒａは、２．０μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以下がさらに好ましい。
他方の下金型１２は、微細な凹凸部１２１を有する。微細な凹凸部１２１は、例えば１０ｎｍ〜１ｍｍの幅または直径を有するとともに、１０ｎｍ〜１ｍｍの深さまたは高さを有する。
また、上金型１１には、図１に示したように、加熱手段と、冷却手段を設置するのが好ましい。なお本形態では、下金型１２にも加熱手段および冷却手段が設けられている。加熱手段は、例えば加熱ヒータ１５から構成され、冷却手段は、冷却水が流れる冷却管１６から構成されている。また、上金型１１および下金型１２には、図示しない温度センサおよび温度制御手段が設けられ、これらにより両金型の温度制御が可能となっている。なお上金型１１および下金型１２の温度制御は、ＰＩＤ制御などにより行うことができる。上記温度制御手段は、上金型１１と下金型１２で別々に備えることが望ましく、加熱速度、冷却速度の調節を行えることがさらに望ましい。加熱速度の制御は前記ＰＩＤ制御などにより、冷却速度の制御は冷却水量調節などにより容易に行うことができる。

図２は、本発明の製造方法の（２）工程、すなわち微細な凹凸部１２１上または鏡面１１１上に樹脂層を設ける工程を説明するための図である。なお本形態では微細な凹凸部１２１上に樹脂層を設けている。
図２において、下金型１２上の微細な凹凸部１２１上に、樹脂層２１が形成される。樹脂層２１の形成方法はとくに制限されないが、吐出口２２を備えた塗布装置２３に熱可塑性樹脂を供給し、塗布装置２３を矢印２４方向に移動させながら、微細な凹凸部１２１の上方から熱可塑性樹脂を吐出し、微細な凹凸部１２１に熱可塑性樹脂を充填するのが好ましい。このようにすれば、高い寸法精度、低残留応力、低複屈折、高光透過性、優れた機械的強度を有する成形体を、超低圧の成形プロセスでありながら、三次元、薄肉、かつ大面積の形状でもって提供することができる。熱可塑性樹脂としてはとくに制限されないが、例えばポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィン(COP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアリレート(PAR)、ポリイミド(PI)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリアセタール(POM)、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフェニレンオキサイド(PPO)またはこれらの混合物などが挙げられる。また、成形体に求められる性能にあわせて、特別に製造された熱可塑性樹脂でもよい。なお、熱可塑性樹脂の吐出以外にも、熱可塑性樹脂フィルムもしくは樹脂製の板材を微細な凹凸部１２１上に設置してもよい。

図３は、本発明の製造方法における（３）工程を説明するための図である。
（３）工程は、前記上金型および下金型を閉鎖し、前記鏡面と微細な凹凸部との間に熱および／または圧力を加え、前記樹脂層に前記微細な凹凸部の形状を転写し、前記樹脂層を冷却固化して転写体を調製する工程である。
図３において、加力発生器１３を用い、上金型１１と下金型１２とを嵌合（閉鎖）させ、上金型１１の鏡面１１１と下金型１２の微細な凹凸部１２１との間に存在する樹脂層２１をプレスする。プレスの際、上金型１１および下金型１２は、ヒータ１５の稼動によって所望の温度（通常は熱可塑性樹脂のＴｇ以上の温度）に加熱されている。このときのプレス圧力は、とくに制限されないが、例えば前記塗布装置を用いた場合には、１０ＭＰａ以下の低圧プレスを採用することができる。この操作により、樹脂層２１に微細な凹凸部１２１の形状が転写される。転写完了後、加熱ヒータ１５をオフにし、冷却管１６に冷却水を流し、樹脂層２１を冷却固化して転写体を調製する。

前記（３）工程時のプレスによって、上金型１１の鏡面１１１と樹脂層２１との間に真空状態が形成され、両者の間に強い付着力が発生する。この状態で、プレス力を印加したまま所望の温度になるまで樹脂層２１を冷却し固化させると、樹脂層２１の体積収縮が生じるとともに、下金型１２の金属と樹脂の界面で線膨張率の差による相対的なズリ変形が生じる。
図４は、微細な凹凸部１２１に充填された樹脂層２１の体積収縮およびズリ変形を説明するための、微細な凹凸部１２１と樹脂層２１の拡大断面図である。
図４（ａ）のように、微細な凹凸部１２１に熱可塑性樹脂からなる樹脂層２１が充填され、続いて矢印４１方向のプレス力を印加したまま樹脂層２１を冷却し固化させると、図４（ｂ）に示すように樹脂層２１が微細な凹凸部１２１の内側方向（矢印４２方向）に向かって体積収縮が生じる。同時に、下金型１２の金属と樹脂層２１の界面で両者の線膨張率の差による相対的なズリ変形が、矢印４３方向で生じる。これらの理由から、調製された転写体が微細な凹凸部１２１から離型しやすくなる。
一方、上金型１１の鏡面１１１と樹脂層２１との間は、加圧により樹脂層２１が外側方向に変形しても、冷却による体積収縮により内側方向に変形しても、上金型１１の鏡面１１１と樹脂層２１との間に真空状態は維持される。したがって、上金型１１の鏡面１１１と転写体との付着力が、微細な凹凸部１２１と転写体との付着力よりも大きい場合は、上金型１１および下金型１２を微細な凹凸部１２１の面に対し垂直方向に開放すれば、微細な凹凸部１２１と転写体とが接触することなく、転写体は上金型１１の鏡面１１１に付着したまま微細な凹凸部１２１から離型される。

図５は、本発明の製造方法における（４）工程を説明するための図である。
（４）工程は、前記鏡面と前記転写体の界面に形成された真空状態により、前記鏡面に前記転写体を付着させながら、前記上金型および下金型を前記微細な凹凸部の面に対し垂直方向に開放し、前記転写体を前記微細な凹凸部から離型する工程である。
前述のように、上金型１１の鏡面１１１と樹脂層２１との間に真空状態が形成され、両者の間に強い付着力が発生していることから、加力発生器１３を稼動して上金型１１および下金型１２を微細な凹凸部の面に対し垂直方向に開放すると、図５に示すように、転写体５１は上金型１１の鏡面１１１に付着したまま微細な凹凸部１２１から離型される。離型後は、上金型１１の鏡面１１１をわずかに冷却することにより、容易に転写体５１をそこから引き剥がすことができる。
なお本発明でいう「微細な凹凸部の面に対し垂直方向」とは、抜き勾配がある場合は微細な凹凸部の面（微細な凹凸部を有する金型の水平面）に対し９０°±１０°が好ましく、９０°±２°がさらに好ましい。抜き勾配が無い場合は、９０°±５°が好ましく、９０°がさらに好ましい。

ここで本発明によれば、前記（４）工程時、前記鏡面１１１の温度を転写体５１のガラス転移温度（Ｔｇ）付近に設定することが好ましい。本発明者らの検討によれば、熱可塑性樹脂は、付着面との付着力に温度依存性が存在し、そのＴｇ付近で金属やガラス等の無機質板に最も付着力が増大することが判明した。
図６は、鏡面１１１の温度に対する、ポリスチレン(PS)の付着力（引き剥がし力）の関係を説明するための図である。
図６によれば、鏡面１１１の温度を上昇させるにしたがって、ポリスチレンの引き剥がし力も上昇し、ポリスチレンのＴｇ（約１００℃）で引き剥がし力が最大となっている。なお図６では鏡面１１１の材質としてソーダガラス（四角形のプロット）と石英ガラス（三角形のプロット）を使用した例であるが、本発明者らは金型を通常構成する材質においても同様の結果が得られることを確認している。
したがって、（４）工程時、前記鏡面１１１の温度を転写体５１のガラス転移温度（Ｔｇ）付近に設定することにより、鏡面１１１と転写体５１との間の付着力が最大となり、転写体５１の離型が一層容易となる。ここで、本発明でいうガラス転移温度（Ｔｇ）付近とは、鏡面１１１と転写体５１との間の十分な付着力が得られる温度範囲（通常Ｔｇ±５℃以内）であり、転写体５１の離型の困難性によって適宜決定される。例えば微細な凹凸部１２１のアスペクト比が高い場合や抜き勾配のない場合は、できる限り転写体５１のＴｇに近い温度が好ましい。

また、鏡面１１１の温度を転写体５１のガラス転移温度（Ｔｇ）付近に設定することに加え、微細な凹凸部１２１の温度をＴｇよりも低くする、あるいは高くすることによって、鏡面１１１と転写体５１との間の付着力が、微細な凹凸部１２１と転写体５１との間の付着力よりも相対的に増大し、転写体５１の離型がさらに一層容易となる。鏡面１１１と微細な凹凸部１２１との温度差は、図６に示したようなグラフを考慮して適宜決定すればよいが、通常、５℃以上の温度差で効果が発現する。好ましくは、１０〜２０℃の温度差である。このような温度差は、例えば下金型１２の加熱ヒータ１５をオンにする、冷却管１６に冷却水を流すことなどにより簡単に設けることができる。

なお、本発明は上記形態に限定されない。例えば図１の形態において上金型１１がＲａ２．０μｍ以下の鏡面を有する金型ではなく、微細な凹凸部を有する金型であってもよい。この場合は、比較的離型しやすい微細な凹凸部側の金型温度をガラス転移温度付近とし、離型が困難な微細な凹凸部側の金型温度を前記のように５℃以上の温度差がつくように設定すれば、離型しやすい側の微細な凹凸部に選択的に転写体を付着させて離型することができる。離型しやすい側の微細な凹凸部に付着した転写体は金型冷却後、例えば真空吸着盤などにより金型より引き剥がすことができる。また、このとき、圧縮空気を利用して負圧を発生させてワークを持ち上げる非接触搬送機器などを用いることで転写体の微細な凹凸部を損傷することなく金型より転写体を引き剥がすことができる。

また本発明によれば、前記（４）工程が、下記の（４'）工程であることも好ましい。
（４'）前記微細な凹凸部に転写体を付着させたまま、前記上金型および下金型を前記微細な凹凸部の面に対し垂直方向に開放した後、前記鏡面を前記転写体のガラス転移温度（Ｔｇ）付近またはそれ以上に加熱し、続いて、前記鏡面を前記転写体に接触かつ付着させ、前記転写体を急速加熱することにより、前記微細な凹凸部と前記転写体との付着力を低減させた後、前記鏡面に付着した転写体を前記微細な凹凸部から離型する工程。
前記（４'）工程は、微細な凹凸部１２１と転写体５１との間の付着力が非常に高く、前記の鏡面１１１を設ける態様；加えて鏡面１１１の温度をＴｇ付近に設定する態様でも両者の離型が困難である場合にとくに有効である。
このような場合、上金型１１および下金型１２を十分に冷却した後（好ましくはＴｇから２０℃以上低い温度）、上金型１１および下金型１２を開放しても、鏡面１１１に転写体５１が付着しないことになる。したがって、一旦上金型１１および下金型１２を開放し、転写体５１を、少なくともＴｇ未満、好ましくはＴｇから２０℃低い温度にさらに冷却させた後、Ｔｇ付近またはそれ以上に加熱された鏡面１１１を再度、転写体５１に接触させ、かつ付着させる。この操作により、転写体が急速加熱され、微細な凹凸部１２１と転写体５１との間の付着力が低減する。
図７は、急速加熱された転写体５１の、微細な凹凸部１２１内での挙動を説明するための拡大断面図である。
図７に示すように、転写体５１を鏡面１１１によって急速加熱すると、転写体５１は、微細な凹凸部１２１の内部において矢印７１の上下方向に膨張しようとする。したがって、転写体５１は上方向に押し上げられ、微細な凹凸部１２１における凸部１２１１との間に剥離Ｐが生じる。一方、微細な凹凸部１２１を構成する金属の線膨張率は樹脂の数分の１であり（例えばアクリル樹脂の線膨張率は５０×１０^-6℃^-1であるのに対し、Ｎｉは１３．４×１０^-6℃^-1であり、４倍の差がある）、しかも急速加熱であるので金属への熱伝導は僅かであり金属はほとんど膨張しないので、矢印７２に示すズリ変形が生じ、これらの要因から、微細な凹凸部１２１と転写体５１との間の付着力が低減し、転写体５１が離型される。なお、鏡面１１１の加熱温度をＴｇ付近に設定することにより、上記のように鏡面１１１と転写体５１との付着力が増大するので、とくに好ましい。離型後は、上金型１１の鏡面１１１をわずかに冷却することにより、容易に転写体５１をそこから引き剥がすことができる。

また本発明の別の形態によれば、前記（４'）工程が、下記の（４''）工程であることもできる。
（４''）前記微細な凹凸部に転写体を付着させたまま、前記上金型および下金型を前記微細な凹凸部の面に対し垂直方向に開放した後、表面がＲａ２．０μｍ以下の鏡面を有するとともに前記鏡面を前記転写体のガラス転移温度（Ｔｇ）付近またはそれ以上に加熱した鏡面体を前記転写体に接触かつ付着させ、前記転写体を急速加熱することにより、前記微細な凹凸部と前記転写体との付着力を低減させ、最後に、前記鏡面体の鏡面に付着した転写体を前記微細な凹凸部から離型する工程。
図８は本発明における金型装置の別の実施形態の概略断面図である。
図８の金型装置８０は、ほぼ図１と同様の構成を有し、対向して配置される一対の上金型１１および下金型１２；駆動手段としての加力発生器１３；下金型１２のキャビティ面に設けられた微細な凹凸部１２１；加熱手段としての加熱ヒータ１５；冷却手段としての冷却管１６を備えてなる。
しかし図８の金型装置８０は、上金型１１のキャビティ面が鏡面である必要はなく、また、表面がＲａ２．０μｍ以下の鏡面を有する鏡面体８１を備えている点が、図１の形態と異なる。

この（４''）工程も、前記（４'）工程と同様に、上金型１１および下金型１２を十分に冷却した後（好ましくはＴｇから２０℃以上低い温度）、上金型１１および下金型１２を開放しても、微細な凹凸部１２１と転写体５１との間の付着力が非常に高く、両者の離型が困難である場合にとくに有効である。
（４''）工程において、まず、微細な凹凸部１２１に転写体５１を付着させたまま、上金型１１および下金型１２を開放し、転写体５１を、少なくともＴｇ未満、好ましくはＴｇから２０℃以上低い温度にさらに冷却させる。
続いて、鏡面体８１をＴｇ付近またはそれ以上に加熱する。この加熱は図示しないヒータなどの加熱手段により行うことができる。次に、図９（ａ）に示したように加熱した鏡面体８１の鏡面８１１を再度、転写体５１に接触させ、かつ付着させる。鏡面体８１の移動はアクチュエータなどによって行う（図示せず）。この操作により、転写体が急速加熱され、微細な凹凸部１２１と転写体５１との間の付着力が低減する。この急速加熱により、転写体５１が離型され易いことは、前述のとおりである。また、鏡面体８１の鏡面８１１の加熱温度をＴｇ付近に設定することが好ましいことも、前述のとおりである。続いて、図９（ｂ）に示したように、鏡面体８１を上方向に移動させることにより、転写体５１を微細な凹凸部１２１から離型することができる。離型後は、鏡面体８１の鏡面８１１をわずかに冷却することにより、容易に転写体５１をそこから引き剥がすことができる。

なお、本発明は上記形態に限定されない。例えば図１の形態において、Ｒａ２．０μｍ以下の鏡面を有する金型が下金型１２であり、微細な凹凸部を有する金型が上金型１１であってもよい。また、駆動手段として加力発生器１３を用いた例を説明したが、これ以外の、金型の上下動および樹脂層２１の加圧が可能な手段を用いることもできる。また、図１の形態では、下金型１２に直接微細な凹凸部１２１が設けられているが、これとは別に、表面に微細な凹凸部を有するスタンパーを上金型１１または下金型１２上に設置してもよい。とくに微細な凹凸部が樹脂層２１と線膨張率が異なるスタンパーを用いるのが好ましい。スタンパーを用いる場合は、上金型１１または下金型１２に該スタンパーを固定する手段を設けるのが好ましい。

本発明の製造方法および装置により得られた成形体は、(a)マイクロレンズアレイ、液晶用導光板、フレキシブルディスプレイ基板、波長板、反射板、位相差板、自由曲面ミラー、LED発光パネル、フレネルレンズなどの電子ディスプレイ分野の基幹部品、(b)フレキシブルポリマー製光導波路、自由曲面回折格子、二次元イメージセンサアレイ、ピックアップレンズ、ホログラム、フレキシブル導波路型照明板などの光情報通信分野の基幹部品、(c)次世代DVD(ブルーレイディスク)、ブルーレイディスクのカバー層、DVD、CD、超薄肉ICカードなどの光記録媒体分野の基幹部品、(d)集積化学チップ、DNAチップ、バイオチップ、プロテインチップ、マイクロ流体デバイス、環境分析チップなどライフサイエンス分野の基幹部品、(e)燃料電池セパレータ、携帯電話超薄肉バッテリーケース、太陽光集光フレネルレンズなど新エネルギー分野の基幹部品などに好適に用いられる。

以下は、本発明の製造方法に従う具体例である。この具体例は、図１および２に示す装置を用いて実施した。
ヒータ１５を稼動して上金型１１と下金型１２とを１５０℃に加熱した後、シクロオレフィンポリマーを、２５０℃に加熱して溶融し、縦、横、深さ、凹凸部の間隔がいずれも５０μｍであるＮｉ製の微細な凹凸部１２１上に、塗布厚さ２５０μｍとして塗布装置により塗布し、樹脂層２１を形成した。
続いて、加力発生器１３を用い、上金型１１と下金型１２とを嵌合させ、樹脂層２１を５ＭＰａの圧力でプレスした。
なお、上金型１１の鏡面１１１のＲａは、０．２０μｍ以下であった。
ヒータ１５をオフにして、上金型１１の冷却管１６に冷却水を流し、上金型１１の鏡面１１１の温度が１０５℃（シクロオレフィンポリマーのＴｇ）になるまで前記プレス圧力を維持した。同時に、下金型１２の冷却管１６に冷却水を流し、微細な凹凸部１２１の温度を９０℃に設定した。
続いて、上金型１１および下金型１２を開放し、得られた転写体５１を微細な凹凸部１２１から離型した。上金型１１の鏡面１１１と樹脂層２１との間に形成された真空状態と、両者間の付着力によって、転写体５１は、微細な凹凸部１２１から簡単に離型することができた。また、転写体５１は、微細な凹凸部１２１の形状が忠実に転写されていることが確認できた。

なお、前記具体例において、微細な凹凸部１２１に転写体を付着させたまま、上金型１１および下金型１２を開放した後、鏡面１１１を１０５℃に加熱すると同時に微細な凹凸部１２１の温度を９０℃にし、続いて、鏡面１１１を転写体５１に接触かつ付着させ、転写体５１を急速加熱し、転写体５１を離型した場合についても、前記と同様の結果を得た。
さらに前記具体例において、微細な凹凸部１２１に転写体を付着させたまま、上金型１１および下金型１２を開放した後、前記鏡面１１１と同様のＲａを有する上金型１１と同じ材質の鏡面体を１０５℃に加熱すると同時に微細な凹凸部１２１の温度を９０℃にし、続いて、鏡面体を転写体５１に接触かつ付着させ、転写体５１を急速加熱し、転写体５１を離型した場合についても、前記と同様の結果を得た。

また、前記特許文献１（特開２００２−５９４４０号公報）などに記載の方法、すなわち機械式イジェクタ部によって転写体５１を離型する方法では、転写体に転写された微細な凹凸部のエッジ部がめくれたり、角柱部の上面の傾き、角柱の倒れなどが生じ、微細な凹凸部１２１の形状を忠実に転写することができなかった。

前記実験結果の、転写体５１の微細な凹凸部のレーザー顕微鏡写真を図１０に示す。図１０の（ａ）は、前記特許文献１（特開２００２−５９４４０号公報）などに記載の従来法であり、転写体に転写された微細な凹凸部のエッジ部がめくれたり、角柱部の上面の傾き、角柱の倒れがなどが生じていることが分かる。これに対し、図１０（ｂ）に示される本発明の方法により調製された転写体５１は、微細な凹凸部１２１の形状が忠実に転写されていることが分かる。

本発明によれば、装置構成が複雑な特殊な金型を必要とせず、表面に微細な凹凸部を有する成形体を、その凹凸形状を良好に維持しながら、金型から迅速に、容易に、かつ確実に離型することのできる成形体の製造方法および装置を提供することができる。

本発明における金型装置の一実施形態の概略断面図である。本発明の製造方法の（２）工程を説明するための図である。本発明の製造方法における（３）工程を説明するための図である。微細な凹凸部に充填された樹脂層の体積収縮およびズリ変形を説明するための、微細な凹凸部と樹脂層の拡大断面図である。本発明の製造方法における（４）工程を説明するための図である。鏡面の温度に対する、ポリスチレン(PS)の付着力（引き剥がし力）の関係を説明するための図である。急速加熱された転写体の、微細な凹凸部内での挙動を説明するための拡大断面図である。本発明における金型装置の別の実施形態の概略断面図である。（ａ）および（ｂ）は、本発明における金型装置を用いた成形体の製造方法を説明するための図である。（ａ）は、従来法により調製された転写体の微細な凹凸形状のレーザー顕微鏡写真、（ｂ）は、本発明の方法により調製された転写体の微細な凹凸形状のレーザー電子顕微鏡写真である。

符号の説明

１，８０金型装置
１１上金型
１１１，８１１鏡面
１２下金型
１２１微細な凹凸部
１３加力発生器
１５加熱ヒータ
１６冷却管
２１樹脂層
２３塗布装置
５１転写体
８１鏡面体

Claims

（１）少なくとも一方の金型表面が微細な凹凸部を有する上金型および下金型を準備する工程と、
（２）前記上金型上または下金型上に樹脂層を設ける工程と、
（３）前記上金型および下金型を閉鎖し、両金型間に熱および／または圧力を加え、前記樹脂層に前記微細な凹凸部の形状を転写し、前記樹脂層を冷却固化して転写体を調製する工程と、
（４）転写体を付着させるべき金型の温度を前記転写体のガラス転移温度（Ｔｇ）付近に設定するとともに、前記転写体を付着させるべき金型と他方の金型との温度差を５℃以上に設定し、前記転写体を付着させるべき金型に前記転写体を付着させながら、前記上金型および下金型を開放する工程とを有することを特徴とする成形体の製造方法。
（１）少なくとも一方の金型表面が微細な凹凸部を有する上金型および下金型を準備する工程と、
（２）前記上金型上または下金型上に樹脂層を設ける工程と、
（３）前記上金型および下金型を閉鎖し、両金型間に熱および／または圧力を加え、前記樹脂層に前記微細な凹凸部の形状を転写し、前記樹脂層を冷却固化して転写体を調製する工程と、
（４'）前記微細な凹凸部に転写体を付着させたまま、前記上金型および下金型を開放した後、転写体を付着させるための付着板を前記転写体のガラス転移温度（Ｔｇ）付近またはそれ以上に加熱し、続いて、前記付着板を前記転写体に接触かつ付着させ、前記転写体を急速加熱することにより、前記転写体を付着板に付着させながら、前記微細な凹凸部から離型する工程とを有することを特徴とする成形体の製造方法。
前記微細な凹凸部が表面に微細な凹凸形状を有するスタンパーであることを特徴とする請求項１または２に記載の成形体の製造方法。