JP4915134B2 - Manufacturing method of mold having uneven pattern - Google Patents
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Description
本発明は、凹凸パターンを有する円筒状金型及びその製造方法に関するもので、具体的にはレンチキュラーレンズ、プリズム、マイクロレンズ、フレネルレンズなどの光学部品用金型の製造方法および作製された金型に関するものである。 The present invention relates to a cylindrical mold having a concavo-convex pattern and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a mold for optical parts such as a lenticular lens, a prism, a microlens, and a Fresnel lens, and a manufactured mold. It is about.
液晶パネル等に使用されるマイクロレンズ，プロジェクションＴＶ用スクリーンに用いられるフレネルレンズやレンチキュラーレンズ等の光学部品を作製する際、一般に凹凸パターンを有する金型が用いられる。該金型は平板の形状のものもあるが、生産性を考慮すると円筒状の形状のものを使用して連続的に樹脂を成形することが望ましい。円筒状の金型は、平板をシリンダーの外表面に巻きつけることによっても作製することが可能であるが、当然、平板の始点と終点による継ぎ目が残り、それが成形品にも転写されてしまう。成形される部品が小さく、その継ぎ目を避けて製品が得られる場合はよいが、大きな部品の場合には、適用が不可能となる。 When producing optical components such as microlenses used in liquid crystal panels and the like, Fresnel lenses and lenticular lenses used in projection TV screens, generally, a mold having an uneven pattern is used. The mold may have a flat plate shape, but it is desirable to continuously mold the resin using a cylindrical shape in consideration of productivity. Cylindrical molds can be made by winding a flat plate around the outer surface of the cylinder, but naturally the seam at the start and end points of the flat plate remains and is transferred to the molded product. . It is good if the part to be molded is small and the product can be obtained by avoiding the joint, but in the case of a large part, application is impossible.
円筒状の金型を作製する方法がいくつか提案されている。この１つの方法は、凹凸パターンに対応するパターンが形成された可撓性マスターを円筒型の内周面に沿って設置し、該可撓性基板上に電鋳膜を形成した後、該電鋳膜から可撓性基板を剥離することにより、その表面に凹凸パターンを有する円筒状スタンパーを従来の安価な装置で直接ロール状に作製するものである。(特許文献１)また、他の方法は、第１の凹凸パターンを有する母型を用いて第１の凹凸パターンを樹脂層に転写して第２の凹凸パターンを樹脂層に形成する工程と、該樹脂層に導電層を形成する工程と、該導電層に電鋳処理によって金属膜を形成する工程と、前記第２の凹凸パターンを前記金属膜に転写して第３の凹凸パターンを前記金属膜に形成する工程と、前記金属膜を前記導電層から剥離して金型とする工程とを有するものである。（特許文献２）また、その他の方法は、フレキシブルなシート部材の一方の面に所望の凹凸形状を形成し、当該面に導電性膜を形成する第１工程と、シート部材の凹凸形状が形成された面を内側にして円筒状に丸めて筒状部材の内部に挿入し、凹凸形状が形成された面に電鋳処理を施して金型を形成する第２工程と、金型及びシート部材を筒状部材から抜き取り、さらに金型をシート部材から剥離する第３工程とを備えるものである。(特許文献３) Several methods for producing a cylindrical mold have been proposed. In this one method, a flexible master on which a pattern corresponding to a concavo-convex pattern is formed is placed along the inner peripheral surface of a cylindrical mold, an electroformed film is formed on the flexible substrate, By peeling the flexible substrate from the cast film, a cylindrical stamper having a concavo-convex pattern on the surface thereof is directly produced in a roll shape with a conventional inexpensive apparatus. (Patent Document 1) Further, another method includes a step of transferring a first uneven pattern to a resin layer using a matrix having a first uneven pattern, and forming a second uneven pattern on the resin layer; Forming a conductive layer on the resin layer; forming a metal film on the conductive layer by electroforming; transferring the second concavo-convex pattern to the metal film; A step of forming a film, and a step of peeling the metal film from the conductive layer to form a mold. (Patent Document 2) In addition, in another method, a first step of forming a desired uneven shape on one surface of a flexible sheet member and forming a conductive film on the surface, and an uneven shape of the sheet member are formed. A second step of forming a mold by rounding into a cylindrical shape with the formed surface inside and inserting it into the cylindrical member, and subjecting the surface on which the concavo-convex shape has been formed to electroforming, and the mold and the sheet member And a third step of separating the mold from the sheet member. (Patent Document 3)
このような継ぎ目のない円筒状金型の作製において、平板の母型を用いたり、円筒状の母型から一旦平板の複製版を作り、それを円筒状に丸めてから円筒状の金型を複製するような場合には、継ぎ目を完全に消失させることは不可能であり、継ぎ目を有するものと同様となる。一方、円筒状の母型から、平板の複製版を介さずに円筒状金型を作製する場合には、母型から樹脂で凹凸パターンを複製する場合に、それを剥離することが困難である。剥離の作業の際に、母型パターンと複製された樹脂が擦れ合うことにより、樹脂上に多数のキズが付き、多くの欠陥を有するものになる。このように擦れ合うことが起こるのは、複製用の樹脂に柔軟性や弾性がないという材料固有の特性による。柔軟性および弾性を有する材料としては、シリコーン樹脂があり、実際に母型からの複製にしばしば使用されている。シリコーン樹脂を使用することによって、円筒状の母型の表面から凹凸パターンを複製し、その柔軟性，弾性を利用してキズがつかないように剥離し、複製された凹凸パターン面が得られる。 In the production of such a seamless cylindrical mold, a flat plate mold is used, or a flat plate replica is made once from the cylindrical mold, and then rolled into a cylindrical shape before the cylindrical mold is formed. In the case of duplication, it is impossible to completely eliminate the seam, which is the same as that having a seam. On the other hand, in the case of producing a cylindrical mold from a cylindrical mold without using a flat plate replication plate, it is difficult to peel it off when the concave / convex pattern is copied from the mother mold with resin. . During the peeling operation, the matrix pattern and the replicated resin rub against each other, so that a large number of scratches are formed on the resin, resulting in many defects. Such rubbing occurs due to the inherent property of the material that the resin for replication has no flexibility or elasticity. As a material having flexibility and elasticity, there is a silicone resin, which is actually often used for replication from a matrix. By using the silicone resin, the concave / convex pattern is replicated from the surface of the cylindrical matrix, and is peeled off so as not to be scratched using its flexibility and elasticity, so that a replicated concave / convex pattern surface is obtained.
ところが、そのシリコーン樹脂上の凹凸パターン面上に金属膜を電鋳して金型を得る場合、シリコーン樹脂と金型金属の膨張率の相違により精度が大きく劣化する。すなわち、電鋳および、電鋳の前に行なわれる導電膜をシリコーン樹脂上に形成する工程において、温度が高いとシリコーン樹脂が膨張するため、その上の析出する金属膜も膨張した形状に倣って析出する。さらに、シリコーン樹脂と金属膜の密着性は必ずしも良好でないので、金属膜の析出後に温度が急激に変化すると、シリコーン樹脂との膨張，収縮量の差により金属膜には剥がれや割れが生じる。このことが、精度劣化の最も大きな要因である。 However, when a metal film is electroformed on the concavo-convex pattern surface on the silicone resin to obtain a mold, accuracy is greatly deteriorated due to a difference in expansion coefficient between the silicone resin and the mold metal. That is, in the process of forming a conductive film on the silicone resin before electroforming and electroforming, the silicone resin expands when the temperature is high, so that the deposited metal film also follows the expanded shape. Precipitate. Furthermore, since the adhesion between the silicone resin and the metal film is not necessarily good, if the temperature changes rapidly after the metal film is deposited, the metal film peels off or cracks due to the difference in expansion and contraction with the silicone resin. This is the biggest cause of accuracy degradation.
本発明が解決しようとする課題は上記の様なシリコーン樹脂を介して凹凸パターンを有する金型を作製する際の精度の劣化であり、精度劣化無く凹凸パターンを有する円筒状金型を作製する方法及び該方法を用いて作製された金型を提供することを目的とする。 The problem to be solved by the present invention is the deterioration of accuracy in producing a mold having a concavo-convex pattern through the silicone resin as described above, and a method for producing a cylindrical mold having a concavo-convex pattern without deterioration in accuracy. And it aims at providing the metal mold | die produced using this method.
上記の様な問題点を考慮し、各種検討した結果、少なくとも工程の初期において大きな温度変化無くシリコーン樹脂上に金属膜を析出させれば、精度劣化の無い金型を得ることができることを得た。 As a result of various investigations in consideration of the above-mentioned problems, it has been found that if a metal film is deposited on a silicone resin without a large temperature change at least in the initial stage of the process, a mold having no deterioration in accuracy can be obtained. .
請求項１記載の発明は、外周面に第１の凹凸パターンが形成された円筒状の母型を用いて凹凸パターンを有する継ぎ目のない円筒状金型を製造する方法であって、前記母型の外周面にフレキシブルなシリコーン樹脂を積層しその内周面に前記第１の凹凸パターンが転写された第２の凹凸パターンを有する円筒状のシリコーン樹脂層を形成する工程と、前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程と、前記シリコーン樹脂層を、前記シリコーン樹脂層の外径よりも大きい内径を有する中空状の円筒状ホルダーの内部に固定する工程と、前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンの表面に導電層を形成しさらに前記導電層上に電鋳処理することによって金属層を形成し、この金属層によりその外周面に第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型を形成する工程と、前記シリコーン樹脂層と前記円筒状ホルダーを前記円筒状の金型から除去する工程とを有し、前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程において、前記円筒状ホルダーの内部に、前記シリコーン樹脂層は前記母型と共に挿入され、前記シリコーン樹脂層の前記母型からの剥離は、前記円筒状ホルダーの内周面に前記シリコーン樹脂層の一部を圧接し、順次、残りの部分を圧接していくことで行なわれるようにした。これらの工程から第３の凹凸パターンが外周面に形成された円筒状の金型が得られる。
また、請求項２記載の発明は、外周面に第１の凹凸パターンが形成された円筒状の母型を用いて凹凸パターンを有する継ぎ目のない円筒状金型を製造する方法であって、前記母型の外周面にフレキシブルなシリコーン樹脂を積層しその内周面に前記第１の凹凸パターンが転写された第２の凹凸パターンを有する円筒状のシリコーン樹脂層を形成する工程と、前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程と、前記シリコーン樹脂層を、前記シリコーン樹脂層の外径よりも大きい内径を有する中空状の円筒状ホルダーの内部に固定する工程と、前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンの表面に導電層を形成しさらに前記導電層上に電鋳処理することによって金属層を形成し、この金属層によりその外周面に第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型を形成する工程と、前記シリコーン樹脂層と前記円筒状ホルダーを前記円筒状の金型から除去する工程とを有し、前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程において、前記円筒状ホルダーの内部に、前記シリコーン樹脂層は前記母型と共に挿入され、前記シリコーン樹脂層の前記母型からの剥離は、前記シリコーン樹脂層の長手方向の一端と円筒状ホルダーの長手方向の一端を接着し、前記長手方向の他方の端部から前記シリコーン樹脂層の該周面と前記円筒状ホルダーの内周面との間の環状の間隙に存在する空気を脱気することで行なわれるようにした。これらの工程から第３の凹凸パターンが外周面に形成された円筒状の金型が得られる。
また、請求項３記載の発明は、外周面に第１の凹凸パターンが形成された円筒状の母型を用いて凹凸パターンを有する継ぎ目のない円筒状金型を製造する方法であって、前記母型の外周面にフレキシブルなシリコーン樹脂を積層しその内周面に前記第１の凹凸パターンが転写された第２の凹凸パターンを有する円筒状のシリコーン樹脂層を形成する工程と、前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程と、前記シリコーン樹脂層を、前記シリコーン樹脂層の外径よりも大きい内径を有する中空状の円筒状ホルダーの内部に固定する工程と、前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンの表面に導電層を形成しさらに前記導電層上に電鋳処理することによって金属層を形成し、この金属層によりその外周面に第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型を形成する工程と、前記シリコーン樹脂層と前記円筒状ホルダーを前記円筒状の金型から除去する工程とを有し、前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程において、前記円筒状ホルダーの内部に、前記シリコーン樹脂層は前記母型と共に挿入され、前記シリコーン樹脂層の前記母型からの剥離は、前記シリコーン樹脂層の長手方向の一端と円筒状ホルダーの長手方向の一端を接着し、前記母型の第１の凹凸パターンと前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンとの間に圧縮空気を送り込むことで行なわれるようにした。これらの工程から第３の凹凸パターンが外周面に形成された円筒状の金型が得られる。
The invention according to
The invention according to
The invention according to
本発明により、第１の凹凸パターンを有する円筒状の母型からシリコーン樹脂を利用して第２の凹凸パターンを複製し、シリコーン樹脂の柔軟性，弾性を利用して、凹凸パターン面にキズを付けずに剥離して円筒状のシリコーン樹脂層を得、さらに、その内壁面上を無電解めっきで導電化、電鋳して金属層を形成して第３の凹凸パターンを得る。この第２から第３のパターンの複製において、プロセス上の大きな温度変化を、少なくともその工程の初期において起こさないことで精度を維持することができ、凹凸パターンを有する継ぎ目のない円筒状金型をパターンの精度が劣化すること無く得ることができる。 According to the present invention, the second concavo-convex pattern is duplicated from the cylindrical matrix having the first concavo-convex pattern using the silicone resin, and the concavo-convex pattern surface is scratched using the flexibility and elasticity of the silicone resin. It peels without attaching, and obtains a cylindrical silicone resin layer, Furthermore, the inner wall surface is made electroconductive by electroless plating and electroformed to form a metal layer to obtain a third concavo-convex pattern. In the reproduction of the second to third patterns, accuracy can be maintained by not causing a large temperature change in the process at least in the initial stage of the process, and a seamless cylindrical mold having a concavo-convex pattern can be obtained. The pattern accuracy can be obtained without deterioration.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明の円筒状金型の製造工程の概略図を図１に示し、得られた円筒状金型の概略斜視図を図２に示し、本発明の円筒状金型の製造方法のフローチャートを図３に示す。
図１（Ａ）に示すように、母型である円筒１の表面に第１の凹凸パターン２が形成されている。円筒１は、ガラス，樹脂，金属などによって成る。その寸法は、例えば長さ２ｍ，断面の直径が１００〜３００ｍｍである。表面精度は、平滑性を保持するため、長さ１ｍあたりRaが１〜3μmであることが望ましい。第１の凹凸パターン２は、感光性樹脂レジストを円筒１の表面にディップコート法で塗布してレジスト層を形成する。ここでは図示はしないが、レジストを有機溶媒に溶解した液中に円筒１を浸漬した後、浸漬した円筒１を一定速度で引き上げることで、表面にレジストを均一に塗布してレジスト層を形成する。ここでレジストは、例えばポリイミド樹脂やノボラック樹脂などによる感光性樹脂を用いる。レジスト層の厚さは、レジストの粘度を適宜調整し、円筒１を引き上げる速度を変えることによって調整できる。膜厚は目的とする凹凸パターンにより異なるが、５０〜８０μｍが適当である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic view of the manufacturing process of the cylindrical mold of the present invention, FIG. 2 shows a schematic perspective view of the obtained cylindrical mold, and a flowchart of the manufacturing method of the cylindrical mold of the present invention. 3 shows.
As shown in FIG. 1A, a first concavo-
レーザー走査装置を用いて、レジスト層の表面にレーザー光を当てて第１の凹凸パターン２を形成する（ステップＳ１）。レーザー光の積算レーザーパワー量を制御しながらレーザー光の焦点位置および照射時間を設定し、円筒１を回転させながら描画することで、円筒１上のレジスト面全体に第１の凹凸パターン２が形成される。この第１の凹凸パターン２は、例えばマイクロレンズ，フレネルレンズ等を構成する凹凸、曲率を有する形状である。また、第１の凹凸パターン２の作製方法は、このような方法に限らず、例えば、該感光性樹脂にフォトマスクを介して露光し現像するなどの方法を採用することも可能である。なお、後の工程でシリコーン樹脂層３に複製された後、シリコーン樹脂層３を凹凸パターン２から剥離する際に、若干パターン全体が伸びることになるので、その分を見越して凹凸パターンのピッチの設計がなされていることが望ましい。
Using a laser scanning device, a laser beam is applied to the surface of the resist layer to form the first concavo-convex pattern 2 (step S1). The first
次に、図１（Ｂ）に示すように、第１の凹凸パターン２が形成された円筒１のレジスト表面上にシリコーン樹脂層３を形成する（ステップＳ２）。用いるシリコーン樹脂としては、硬化後も柔軟性，弾性を有するゴム状のものが適当である。例えば、KE-1300T，KE-1600（信越シリコーン）などが使用できる。塗布方法はとくに限定されないが、未硬化状態のシリコーン樹脂を第１の凹凸パターン２上に塗布し、円筒１を回転させながら、ブレードを用いて厚さが均一となるように広げていく。厚さは、１〜５mm程度が適当である。時間をおいて、シリコーン樹脂を完全に硬化させるが、この条件は使用するシリコーン樹脂による。
第１の凹凸パターン２が形成された円筒１のレジスト表面上にシリコーン樹脂層３を形成することで、シリコーン樹脂層３の内周面に、第１の凹凸パターン２が転写された第２の凹凸パターンが形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, a
By forming the
次に、図１（Ｃ）に示すように、シリコーン樹脂層３の周囲に円筒状のホルダー４を設置する。ホルダー４は、後の金属膜析出工程において、シリコーン樹脂層３を固定し、得られる円筒状金型のパターンの精度を維持するものである。したがって、ホルダー４は、屈曲性がなく、寸法安定性がよく、さらに内壁が平坦に加工されているべきである。材料としては、ガラス、プラスチック，表面を絶縁処理した金属がよい。この円筒状ホルダー４の内径は、シリコーン樹脂層３の外径よりも、５〜２０mm程度大きくする。これにより、後続の工程において、円筒１と凹凸パターン２をシリコーン樹脂層３から剥離し、除去することが容易となる。
Next, as shown in FIG. 1C, a
次に、図１（Ｄ）に示すように、円筒１と第１の凹凸パターン２をシリコーン樹脂層３から剥離する（ステップＳ３）。これは、（１）予めシリコーン樹脂層３の表面に接着剤を塗布してから、ホルダー４をその周辺に設置した上で、ホルダー４の内壁にシリコーン樹脂層３の一部を圧接し、順次、全面を圧接することにより剥離する方法や、（２）円筒状のシリコーン樹脂層３とホルダー４の一方の端部を接着してから、他方の端部からその間隙に存在する空気を脱気することで剥離する方法、あるいは、（３）同様に一方の端部を接着してから、凹凸パターン２とシリコーン樹脂層３の間に圧縮空気を送り込み、その圧力で剥離するなどの方法、（４）さらには、（２）と（３）を組み合わせ、接着された一方の端部から第１の凹凸パターン２とシリコーン樹脂層３の間に圧縮空気を送り込み、他方の端部からシリコーン樹脂層３とホルダー４の内壁間を脱気するという方法を用いることができ、円筒状のホルダー４を利用することで効率よく行なえる。
Next, as shown in FIG. 1D, the
また、レジストの種類によってはレジストを加熱して溶融し、円筒１を剥離する方法や、溶剤を用いてレジスト自体を溶かして間隙を作製し、それを利用して剥離する方法がとれるが、シリコーン樹脂層３に形成された第２の凹凸パターンに与える影響を小さく抑える必要があるため、補助的に用いることが望ましい。
Depending on the type of resist, there are a method in which the resist is heated and melted, and the
次に、シリコーン樹脂層３をホルダー４の内部に固定する（ステップＳ４）。シリコーン樹脂層３はホルダー４の内壁に保持された状態で、接着剤を硬化することで固定できる。そして、両方の端部のシリコーン樹脂層３とホルダー４間を接着し、後続の溶液を使用する工程において、その間隙に液が侵入することを防ぐ。より詳細には、シリコーン樹脂層３の長手方向の両端において、シリコーン樹脂層３の外周面と円筒状ホルダー４の内周面との間の環状の空隙に接着剤が充填されてシリコーン樹脂層３の長手方向の両端が円筒状ホルダー４に液密に固定される。この際治具を使用し、シリコーン樹脂層３の形状が保たれる様にする。
Next, the
次に、図１（Ｅ）に示すように、シリコーン樹脂層３の内周面に導電膜（導電層）５を形成する（ステップＳ５）。すなわち、第２の凹凸パターンの表面に導電膜５を形成する。この方法として、無電解めっきを行なう。本発明の場合は、円筒状の物体の内壁に均一に導電膜を形成する必要があるため、スパッタ、蒸着などの方法よりも無電解めっきが好適である。シリコーン樹脂に対して無電解めっきを行なう場合には、シリコーン樹脂の撥水性が高いためにうまくめっき膜が析出しない場合があるが、めっきの前処理として有機溶媒に短時間浸漬する、過マンガン酸カリウムなどの酸化剤で表面を短時間処理する、高アルカリ性の溶液に浸漬するなどの方法で水濡れ性を改善すればよい。このような処理の後、通常、無電解めっきを析出させるために当該業務者では公知の前処理を行なう。これは、基材上に無電解めっき析出の核となる触媒を付与するものである。触媒溶液への浸漬の前に、基材上への触媒の付着を増進するためのコンディショナ処理を行い、水洗する。これは、カチオン界面活性剤を含有する溶液に浸漬後、水洗を行なうものである。それに引き続き、パラジウム−スズコロイドを含有する触媒溶液に浸漬、水洗後、余分なスズ分を除去するためのアクセラレータ処理を行い、水洗する。 Next, as shown in FIG. 1E, a conductive film (conductive layer) 5 is formed on the inner peripheral surface of the silicone resin layer 3 (step S5). That is, the conductive film 5 is formed on the surface of the second uneven pattern. As this method, electroless plating is performed. In the case of the present invention, since it is necessary to uniformly form a conductive film on the inner wall of a cylindrical object, electroless plating is preferable to methods such as sputtering and vapor deposition. When electroless plating is performed on silicone resin, the plating film may not be deposited well due to the high water repellency of the silicone resin, but permanganic acid is immersed in an organic solvent for a short time as a pretreatment for plating. What is necessary is just to improve water wettability by the method of treating the surface for a short time with oxidizing agents, such as potassium, and immersing in a highly alkaline solution. After such treatment, the operator usually performs a known pretreatment in order to deposit electroless plating. This imparts a catalyst which becomes the nucleus of electroless plating deposition on the substrate. Prior to immersion in the catalyst solution, a conditioner treatment for promoting adhesion of the catalyst onto the substrate is performed and washed with water. This involves washing with water after immersing in a solution containing a cationic surfactant. Subsequently, after immersing in a catalyst solution containing a palladium-tin colloid and washing with water, an accelerator treatment for removing excess tin is performed, followed by washing with water.
無電解めっきは、無電解銅めっきまたは無電解ニッケルめっきを用いる。無電解めっきは、シリコーン樹脂層３の内周面をなす第２の凹凸パターンの表面に、均一に析出しなければならない。そのため、本発明における電解めっきの条件は、温度が35℃未満であり、めっき液のｐＨが９以上である。温度が35℃以上では、シリコーン樹脂が膨張した状態で無電解めっきが析出するため、めっき後に水洗などを行うと温度変化によってめっき膜の剥離、割れが生じる。それによって、パターンの精度は劣化する。また、一般的に温度を35℃未満とすると無電解めっきの速度は低下するため、実用上十分なめっき速度を得るためには、ｐＨを９以上とする必要がある。これには、シリコーン樹脂に対するめっき液の濡れ性を改善する効果もある。
The electroless plating uses electroless copper plating or electroless nickel plating. The electroless plating must be uniformly deposited on the surface of the second concavo-convex pattern forming the inner peripheral surface of the
無電解銅めっきは、ホルマリンまたはグリオキシル酸を還元剤として含有する液が適当である。例えば、スルカップPEA（上村工業）などを、温度約30℃，ｐH12〜13で使用することができる。無電解ニッケルめっきは、次亜リン酸塩を還元剤として含有する液が適当である。例えば、化学ニッケル（奥野製薬工業）を温度約30℃，ｐＨ9.0〜9.5で使用することができる。得られるめっき膜厚は、時間で制御し、いずれの場合も、１μm以下とする。無電解めっきでは、反応生成物として水素ガスが発生するので、その泡の付着防止と温度の均一化、めっき成分の供給のために、液の循環を十分に行う。めっき後は、２０〜３０℃の水で緩やかに表面を水洗する。なお、一連の導電化に関わる前処理，無電解めっき，水洗の処理は、円筒全体を処理液に浸漬して行うこともできるが、円筒の内部にのみ処理液を充填して行なうと、処理液量の低減，不必要な部分への成分の付着の防止ができるため望ましい。 For electroless copper plating, a solution containing formalin or glyoxylic acid as a reducing agent is suitable. For example, Sulcup PEA (Uemura Kogyo) or the like can be used at a temperature of about 30 ° C. and a pH of 12 to 13. A solution containing hypophosphite as a reducing agent is suitable for electroless nickel plating. For example, chemical nickel (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) can be used at a temperature of about 30 ° C. and pH 9.0 to 9.5. The obtained plating film thickness is controlled by time, and in any case, it is 1 μm or less. In electroless plating, hydrogen gas is generated as a reaction product. Therefore, the solution is sufficiently circulated in order to prevent the bubbles from adhering, to make the temperature uniform, and to supply the plating components. After plating, the surface is gently washed with water at 20 to 30 ° C. In addition, the pretreatment, electroless plating, and water washing treatment related to a series of conductive processes can be performed by immersing the entire cylinder in the treatment liquid, but if the treatment liquid is filled only inside the cylinder, the treatment is performed. This is desirable because it can reduce the amount of liquid and prevent components from adhering to unnecessary parts.
無電解めっきによりシリコーン樹脂層３の第２の凹凸パターンの表面を導電化した後、図１（Ｆ）に示すように、導電膜５上に電鋳し、金属層６を析出させる（ステップＳ６）。シリコーン樹脂層３の第２の凹凸パターンの表面に金属層６を析出させることで、その外周面に第２の凹凸パターンが転写された第３の凹凸パターンを有する金属層６が得られ、この金属層６が円筒状の金型６である。
電鋳で析出させる金属はニッケルであり、例えば以下の電鋳液から析出させる。
スルファミン酸ニッケル ４００g/L
塩化ニッケル ５g/L
ホウ酸 ３０g/L
界面活性剤 ０．１g/L
電鋳処理は２段階で行われ、少なくとも、その第１段階では温度35℃未満で１μｍ以上の厚さとなるよう行なわれる。これは、上記のようにシリコーン樹脂上に析出させた無電解めっき膜上に電鋳層を析出させるにあたり、一般的なニッケル電鋳において適用される40℃以上の液温では、シリコーン樹脂の膨張により、無電解めっき膜のはがれや割れが生じてしまうので、それを防止するためである。１μm以上の厚さにした後は、温度変化によるシリコーン樹脂からのはがれ、割れが生じにくくなるため、別に用意した高温の液中に移しで電鋳を継続する。あるいは、同じ槽、液を用いて、液温を上昇させて電鋳を継続する。電流密度は、35℃未満の第１段階においては、２A/dm2以下とするが、温度を上げてからは、3A/dm2以上として、電鋳の析出速度を増大させる。
After making the surface of the second concavo-convex pattern of the
The metal deposited by electroforming is nickel, for example, deposited from the following electroforming solution.
Nickel sulfamate 400g / L
Nickel chloride 5g / L
Boric acid 30g / L
Surfactant 0.1g / L
The electroforming process is performed in two stages, and at least in the first stage, the temperature is less than 35 ° C. and the thickness is 1 μm or more. This is because when the electroforming layer is deposited on the electroless plating film deposited on the silicone resin as described above, the expansion of the silicone resin is performed at a liquid temperature of 40 ° C. or higher applied in general nickel electroforming. As a result, peeling or cracking of the electroless plating film occurs, which is to prevent it. After the thickness of 1 μm or more, peeling from the silicone resin due to temperature change and cracking are less likely to occur, so the electroforming is continued by transferring to a separately prepared high-temperature liquid. Alternatively, using the same tank and liquid, the liquid temperature is increased and electroforming is continued. The current density is 2 A / dm 2 or less in the first stage of less than 35 ° C., but after increasing the temperature, it is set to 3 A / dm 2 or more to increase the deposition rate of electroforming.
本発明においては、この円筒状のシリコーン樹脂層３の内周面に電鋳をする方式については、特に定めないが、図４のような方式が適当である。ここでは、ホルダー４に固定され導電膜５を付与されたシリコーン樹脂層３（全体として７）は、その中心に棒状のアノード８が位置するように電鋳槽９内に設置されている。このホルダーは、中心を軸として電鋳処理が継続している間、連続的に回転し、これによって析出するニッケル層の厚さが均一になるようにする。めっき層への給電は、ホルダー４に固定され導電膜５を付与されたシリコーン樹脂層３が液面よりも上部に露出している部分で行なわれる。このようにして、ニッケル金属層が析出される。この金属層６の厚さは、当該事業者によって決められるものであるが、0.5〜3ｍｍ程度が適当である。
In the present invention, the method of electroforming the inner peripheral surface of the cylindrical
ニッケル電鋳により電鋳金属層６を形成した後、図１（Ｇ）に示すように、ホルダー４とシリコーン樹脂層３を除去し（ステップＳ７、Ｓ８）、第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型６を得る。この場合、ホルダー４，シリコーン樹脂層３の除去の前に、シリンダー状の電鋳金属層６の内部に心棒を入れ、さらに心棒とその電鋳金属層６の間を樹脂等で充填し、硬化させておくと電鋳金属層６が固定され、ホルダー４やシリコーン樹脂層３の除去作業が行いやすくなる。
After forming the
ホルダー４は、切断して物理的に除去すればよい。あるいは、予め、いくつかに分割できるような構造にしておくと、この作業が容易であり、ホルダー４は再利用することもできる。ホルダー４とシリコーン樹脂層３の間に固定のための接着剤が導入されている場合は、溶剤等でこの接着剤を溶解除去してから、ホルダー４の除去作業を行なう。さらに、シリコーン樹脂層３も、シリンダー状になった電鋳金属層６から一部を切断して展開して物理的に剥離する。
The
シリコーン樹脂層３を除去した後の電鋳金属層６の表面には、導電膜５が残留しているが、これは、円筒状金型として光学部品の成形に使用する場合に部分的に剥離してしまうため、化学的に溶解除去するか、粘着シートにより物理的に剥離除去することが望ましい。化学的に溶解する場合は、無電解銅めっきを導電膜とした場合には、１〜５％過硫酸アンモニウム水溶液に１〜５％のアンモニア水を加えた溶液で処理すると、ニッケル電鋳層にほとんどダメージを与えずに、銅を除去することができる。
The conductive film 5 remains on the surface of the
以上の工程を進めることで、図１（Ｇ）、図２に示す円筒状の凹凸パターンを有する継ぎ目のない金型６を作製することができた。
By proceeding with the above steps, a
１……円筒、２……凹凸パターン、３……シリコーン樹脂層、４……ホルダー、５……導電膜、６……電鋳金属層、７……ホルダー4に固定されたシリコーン樹脂層３、８……アノード、９……電鋳槽、１０……整流器。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記母型の外周面にフレキシブルなシリコーン樹脂を積層しその内周面に前記第１の凹凸パターンが転写された第２の凹凸パターンを有する円筒状のシリコーン樹脂層を形成する工程と、
前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程と、
前記シリコーン樹脂層を、前記シリコーン樹脂層の外径よりも大きい内径を有する中空状の円筒状ホルダーの内部に固定する工程と、
前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンの表面に導電層を形成しさらに前記導電層上に電鋳処理することによって金属層を形成し、この金属層によりその外周面に第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型を形成する工程と、
前記シリコーン樹脂層と前記円筒状ホルダーを前記円筒状の金型から除去する工程とを有し、
前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程において、前記円筒状ホルダーの内部に、前記シリコーン樹脂層は前記母型と共に挿入され、前記シリコーン樹脂層の前記母型からの剥離は、前記円筒状ホルダーの内周面に前記シリコーン樹脂層の一部を圧接し、順次、残りの部分を圧接していくことで行なわれる、
ことを特徴とする凹凸パターンを有する金型の製造方法。 A method of manufacturing a seamless cylindrical mold having a concavo-convex pattern using a cylindrical mother die having a first concavo-convex pattern formed on an outer peripheral surface,
Forming a cylindrical silicone resin layer having a second concavo-convex pattern in which a flexible silicone resin is laminated on the outer peripheral surface of the matrix and the first concavo-convex pattern is transferred to the inner peripheral surface;
Peeling the silicone resin layer in a cylindrical shape from the matrix;
Fixing the silicone resin layer inside a hollow cylindrical holder having an inner diameter larger than the outer diameter of the silicone resin layer;
A conductive layer is formed on the surface of the second concavo-convex pattern of the silicone resin layer, and a metal layer is formed by electroforming on the conductive layer. A third concavo-convex pattern is formed on the outer peripheral surface of the metal layer. Forming a cylindrical mold having,
Possess and removing the cylindrical holder and the silicone resin layer from the cylindrical mold,
In the step of peeling the silicone resin layer from the mother die in a cylindrical shape, the silicone resin layer is inserted into the cylindrical holder together with the mother die, and the silicone resin layer is peeled from the mother die. , By pressing a part of the silicone resin layer on the inner peripheral surface of the cylindrical holder, and sequentially pressing the remaining part ,
The manufacturing method of the metal mold | die which has an uneven | corrugated pattern characterized by the above-mentioned.
前記母型の外周面にフレキシブルなシリコーン樹脂を積層しその内周面に前記第１の凹凸パターンが転写された第２の凹凸パターンを有する円筒状のシリコーン樹脂層を形成する工程と、
前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程と、
前記シリコーン樹脂層を、前記シリコーン樹脂層の外径よりも大きい内径を有する中空状の円筒状ホルダーの内部に固定する工程と、
前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンの表面に導電層を形成しさらに前記導電層上に電鋳処理することによって金属層を形成し、この金属層によりその外周面に第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型を形成する工程と、
前記シリコーン樹脂層と前記円筒状ホルダーを前記円筒状の金型から除去する工程とを有し、
前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程において、前記円筒状ホルダーの内部に、前記シリコーン樹脂層は前記母型と共に挿入され、前記シリコーン樹脂層の前記母型からの剥離は、前記シリコーン樹脂層の長手方向の一端と円筒状ホルダーの長手方向の一端を接着し、前記長手方向の他方の端部から前記シリコーン樹脂層の該周面と前記円筒状ホルダーの内周面との間の環状の間隙に存在する空気を脱気することで行なわれる、
ことを特徴とする凹凸パターンを有する金型の製造方法。 A method of manufacturing a seamless cylindrical mold having a concavo-convex pattern using a cylindrical mother die having a first concavo-convex pattern formed on an outer peripheral surface,
Forming a cylindrical silicone resin layer having a second concavo-convex pattern in which a flexible silicone resin is laminated on the outer peripheral surface of the matrix and the first concavo-convex pattern is transferred to the inner peripheral surface;
Peeling the silicone resin layer in a cylindrical shape from the matrix;
Fixing the silicone resin layer inside a hollow cylindrical holder having an inner diameter larger than the outer diameter of the silicone resin layer;
A conductive layer is formed on the surface of the second concavo-convex pattern of the silicone resin layer, and a metal layer is formed by electroforming on the conductive layer. A third concavo-convex pattern is formed on the outer peripheral surface of the metal layer. Forming a cylindrical mold having,
Removing the silicone resin layer and the cylindrical holder from the cylindrical mold,
In the step of peeling the silicone resin layer from the mother die in a cylindrical shape, the silicone resin layer is inserted into the cylindrical holder together with the mother die, and the silicone resin layer is peeled from the mother die. One end in the longitudinal direction of the silicone resin layer and one end in the longitudinal direction of the cylindrical holder are bonded, and the peripheral surface of the silicone resin layer and the inner peripheral surface of the cylindrical holder from the other end in the longitudinal direction. Performed by degassing the air present in the annular gap between
The manufacturing method of the metal mold | die which has an uneven | corrugated pattern characterized by the above-mentioned .
前記母型の外周面にフレキシブルなシリコーン樹脂を積層しその内周面に前記第１の凹凸パターンが転写された第２の凹凸パターンを有する円筒状のシリコーン樹脂層を形成する工程と、
前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程と、
前記シリコーン樹脂層を、前記シリコーン樹脂層の外径よりも大きい内径を有する中空状の円筒状ホルダーの内部に固定する工程と、
前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンの表面に導電層を形成しさらに前記導電層上に電鋳処理することによって金属層を形成し、この金属層によりその外周面に第３の凹凸パターンを有する円筒状の金型を形成する工程と、
前記シリコーン樹脂層と前記円筒状ホルダーを前記円筒状の金型から除去する工程とを有し、
前記シリコーン樹脂層を前記母型から円筒形状のまま剥離する工程において、前記円筒状ホルダーの内部に、前記シリコーン樹脂層は前記母型と共に挿入され、前記シリコーン樹脂層の前記母型からの剥離は、前記シリコーン樹脂層の長手方向の一端と円筒状ホルダーの長手方向の一端を接着し、前記母型の第１の凹凸パターンと前記シリコーン樹脂層の第２の凹凸パターンとの間に圧縮空気を送り込むことで行なわれる、
ことを特徴とする凹凸パターンを有する金型の製造方法。 A method of manufacturing a seamless cylindrical mold having a concavo-convex pattern using a cylindrical mother die having a first concavo-convex pattern formed on an outer peripheral surface,
Forming a cylindrical silicone resin layer having a second concavo-convex pattern in which a flexible silicone resin is laminated on the outer peripheral surface of the matrix and the first concavo-convex pattern is transferred to the inner peripheral surface;
Peeling the silicone resin layer in a cylindrical shape from the matrix;
Fixing the silicone resin layer inside a hollow cylindrical holder having an inner diameter larger than the outer diameter of the silicone resin layer;
A conductive layer is formed on the surface of the second concavo-convex pattern of the silicone resin layer, and a metal layer is formed by electroforming on the conductive layer. A third concavo-convex pattern is formed on the outer peripheral surface of the metal layer. Forming a cylindrical mold having,
Removing the silicone resin layer and the cylindrical holder from the cylindrical mold,
In the step of peeling the silicone resin layer from the mother die in a cylindrical shape, the silicone resin layer is inserted into the cylindrical holder together with the mother die, and the silicone resin layer is peeled from the mother die. Then, one end in the longitudinal direction of the silicone resin layer and one end in the longitudinal direction of the cylindrical holder are bonded, and compressed air is applied between the first uneven pattern of the matrix and the second uneven pattern of the silicone resin layer. Done by sending in,
The manufacturing method of the metal mold | die which has an uneven | corrugated pattern characterized by the above-mentioned .
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