JP5370574B1 - 熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性及び転写品質などを向上させることができる熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置の提供を目的とする。
【解決手段】熱可塑性樹脂製品の成形方法は、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有し、加熱工程において、赤外線を冷却部材に照射しない状態で、赤外線をスタンパに照射し、転写工程の少なくとも終了段階において、スタンパと冷却部材とが接触している方法としてある。
【選択図】 図７
【解決手段】熱可塑性樹脂製品の成形方法は、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有し、加熱工程において、赤外線を冷却部材に照射しない状態で、赤外線をスタンパに照射し、転写工程の少なくとも終了段階において、スタンパと冷却部材とが接触している方法としてある。
【選択図】 図７
Description
本発明は、熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置に関し、特に、生産性及び転写品質を向上させることができる熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置に関する。
マイクロ化学チップ、マイクロ流体デバイス、導光板、フレネルレンズ、光ディスクや光学素子などにおいて、プラスチック成形品に微細なパターン（構造）を精度よく転写する技術や、前記転写の生産性を向上させる技術の確立などが要望されており、様々な技術が提案されている。
たとえば、特許文献１には、転写面を具えてかつプラスチック材料からなる基材を用意し、転写面を露出した状態で基材を固定し、少なくとも一部が赤外線透過材料からなるスタンパの賦形面を基材の転写面と密着状態に保持し、スタンパに対して基材を指向する方向に赤外線を照射することを特徴とするプラスチック成形加工方法の技術が開示されている。
また、特許文献２には、熱プレス成形によって熱可塑性樹脂板の表面に所望のパターンを転写する熱プレス成形方法の技術が開示されている。
この技術は、プレス機に取り付けられる冷却板と熱可塑性樹脂板との間に、その熱可塑性樹脂板に面する側にパターンを有するスタンパを取り付けた加熱板を配し、プレス動作に先立ち高周波誘導加熱によってスタンパと加熱板とを熱可塑性樹脂板の軟化温度を越える第１所定温度に加熱し、次いでプレス動作によってスタンパを熱可塑性樹脂板の表面に押し付けてパターンをその熱可塑性樹脂板の表面に転写し、スタンパを記熱可塑性樹脂板に押し付けたまま、冷却板によって加熱板とスタンパとを軟化温度未満の第２所定温度に冷却することを特徴としている。
この技術は、プレス機に取り付けられる冷却板と熱可塑性樹脂板との間に、その熱可塑性樹脂板に面する側にパターンを有するスタンパを取り付けた加熱板を配し、プレス動作に先立ち高周波誘導加熱によってスタンパと加熱板とを熱可塑性樹脂板の軟化温度を越える第１所定温度に加熱し、次いでプレス動作によってスタンパを熱可塑性樹脂板の表面に押し付けてパターンをその熱可塑性樹脂板の表面に転写し、スタンパを記熱可塑性樹脂板に押し付けたまま、冷却板によって加熱板とスタンパとを軟化温度未満の第２所定温度に冷却することを特徴としている。
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたプラスチック成形加工方法は、赤外線透過材料を赤外線が透過する方法としてあり、赤外線が透過することによって、赤外線透過材料は昇温する。この赤外線透過材料の昇温は、赤外線を透過しない材料の昇温と比べると、小さい昇温ではあるものの、たとえば、冷却部材及び／又は薄い（通常、厚さが０．数ｍｍである。）スタンパの補強部材として、赤外線透過材料を用いる場合、冷却時間が長くなり、生産性を向上させることができないといった問題があった。
さらに、薄いスタンパを使用する場合、スタンパが反りや撓みなどによって、平坦な状態から変形する場合がある。このような場合、スタンパの変形を抑制し、平坦な状態で転写を行い、転写品質を向上させることが要望されていた。
さらに、薄いスタンパを使用する場合、スタンパが反りや撓みなどによって、平坦な状態から変形する場合がある。このような場合、スタンパの変形を抑制し、平坦な状態で転写を行い、転写品質を向上させることが要望されていた。
また、特許文献１に記載されたプラスチック成形加工方法においては、均一にスタンパを昇温することが要望されていた。すなわち、昇温の際、スタンパの温度分布が悪いと、成形面全体を成形可能温度まで昇温するためには、長い加熱時間が必要となり、さらに、長く加熱することによって、長い冷却時間が必要となるので、成形サイクルが長くなり、生産性を向上させることができないといった問題があった。
また、上述した特許文献２に記載された熱プレス成形方法は、高周波誘導加熱によってスタンパと加熱板とを加熱しているが、高周波誘導加熱では、スタンパの温度分布が悪く、均一な加熱を行うためには、長い加熱時間が必要であり、また、成形（プレス）中の加熱ができないので、加熱板を加熱する必要があり、加熱時間及び冷却時間が長くなり、生産性を向上させることができないといった問題があった。
本発明は、上記事情に鑑み提案されたものであり、生産性及び転写品質などを向上させることができる熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の熱可塑性樹脂製品の成形方法（適宜、成形方法と略称する。）は、加熱装置から照射経路を介してスタンパに赤外線を照射し、該スタンパを輻射加熱する加熱工程と、輻射加熱された前記スタンパの賦形面の構造を熱可塑性樹脂の転写面に転写する転写工程と、前記スタンパと冷却部材とを接触させ、前記スタンパを介して前記熱可塑性樹脂を冷却し、該熱可塑性樹脂を固化又は硬化させる冷却工程と、前記賦形面と前記転写面との接触した状態を解除することによって、成形品を離型させる離型工程とを有し、前記加熱工程において、前記冷却部材を前記照射経路から退出させた状態で、前記赤外線を前記スタンパに照射し、前記転写工程の少なくとも終了段階において、前記スタンパと前記冷却部材とが接触している方法としてある。
また、本発明の熱可塑性樹脂製品の成形装置（適宜、成形装置と略称する。）は、光源を用いて赤外線輻射加熱を行う加熱装置と、前記光源から照射された赤外線によって輻射加熱されるスタンパと、輻射加熱された前記スタンパと接触して該スタンパを冷却する冷却部材と、前記冷却部材を前記赤外線の照射経路に進入させたり退出させたりする進退手段を有している第一の金型と、前記スタンパの賦形面の構造が転写される熱可塑性樹脂を保持する第二の金型と、前記スタンパと前記冷却部材とを接触させたり離したりするために、前記スタンパを相対的に移動可能に保持するスタンパ保持手段とを備え、前記冷却部材を前記赤外線の照射経路から退出させた状態で、前記加熱装置から照射された赤外線が、前記スタンパに照射されて該スタンパを輻射加熱し、転写の少なくとも終了段階において、前記スタンパと、前記赤外線の照射経路に進入させた前記冷却部材とが接触し、該冷却部材が前記スタンパを補強する構成としてある。
本発明の熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置によれば、加熱装置から照射された赤外線は、冷却部材に照射されることなく、直接的にスタンパに照射されて該スタンパを輻射加熱するので、赤外線によって昇温しない分だけ低温の冷却部材を使用することができる。これにより、冷却時間を短縮することができ、生産性を大幅に向上させることができる。
また、薄いスタンパを使用し、スタンパが反りや撓みなどによって、平坦な状態から変形する場合であっても、スタンパの変形を抑制し、平坦な状態で転写を行い、転写品質を向上させることができる。
また、薄いスタンパを使用し、スタンパが反りや撓みなどによって、平坦な状態から変形する場合であっても、スタンパの変形を抑制し、平坦な状態で転写を行い、転写品質を向上させることができる。
［熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置の一実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる成形装置を説明する概略図であり、（ａ）は断面図を示しており、（ｂ）は要部の拡大断面図を示している。
図１において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形装置１（適宜、成形装置１と略称する。）は、加熱装置２、スタンパ３、冷却部材４、第一の金型５、第二の金型６及びスタンパ保持手段７などを備えた構成としてある。
図１は、本発明の一実施形態にかかる成形装置を説明する概略図であり、（ａ）は断面図を示しており、（ｂ）は要部の拡大断面図を示している。
図１において、本実施形態の熱可塑性樹脂製品の成形装置１（適宜、成形装置１と略称する。）は、加熱装置２、スタンパ３、冷却部材４、第一の金型５、第二の金型６及びスタンパ保持手段７などを備えた構成としてある。
なお、本実施形態では、熱可塑性樹脂が、予め成形された基材８であり、スタンパ３の賦形面３１の構造は、基材８の転写面８１に転写される。
ここで、予め成形された基材とは、ＣＤ用の円板、カラーフィルター用の矩形シート、又は、ロール状に巻き取られたシートなどの、射出成形工程又は圧縮成形工程を終了した基材（各工程を経て、常温となっている基材）をいう。
また、本実施形態における熱可塑性樹脂は、上記の予め成形された基材８に限定されるものではなく、たとえば、射出成形工程又は圧縮成形工程における昇温された基材（図示せず）であってもよい。
ここで、射出成形工程又は圧縮成形工程における昇温された基材とは、射出成形工程又は圧縮成形工程を完全に終了していない基材（たとえば、工程の途中にある溶融又は軟化している基材や、各工程を経たものの、常温まで冷却されておらず、昇温された基材）をいう。
ここで、予め成形された基材とは、ＣＤ用の円板、カラーフィルター用の矩形シート、又は、ロール状に巻き取られたシートなどの、射出成形工程又は圧縮成形工程を終了した基材（各工程を経て、常温となっている基材）をいう。
また、本実施形態における熱可塑性樹脂は、上記の予め成形された基材８に限定されるものではなく、たとえば、射出成形工程又は圧縮成形工程における昇温された基材（図示せず）であってもよい。
ここで、射出成形工程又は圧縮成形工程における昇温された基材とは、射出成形工程又は圧縮成形工程を完全に終了していない基材（たとえば、工程の途中にある溶融又は軟化している基材や、各工程を経たものの、常温まで冷却されておらず、昇温された基材）をいう。
（加熱装置）
図２は、本発明の実施例にかかる成形装置の加熱装置を説明する概略図であり、（ａ）は正面図を示しており、（ｂ）は下面図を示している。なお、図２においては、シャッタ２４を省略してある。
図２において、本実施形態の実施例における加熱装置２は、断面形状が正方形のライトパイプ２１、このライトパイプ２１と連結され、断面形状が正方形のライトボックス２２、このライトボックス２２内に収容される光源２３、及び、シャッタ２４（図１（ａ）参照）などを備えた構成としてある。
この加熱装置２は、スタンパ３に対して、光源２３を用いて赤外線輻射加熱を行う。
図２は、本発明の実施例にかかる成形装置の加熱装置を説明する概略図であり、（ａ）は正面図を示しており、（ｂ）は下面図を示している。なお、図２においては、シャッタ２４を省略してある。
図２において、本実施形態の実施例における加熱装置２は、断面形状が正方形のライトパイプ２１、このライトパイプ２１と連結され、断面形状が正方形のライトボックス２２、このライトボックス２２内に収容される光源２３、及び、シャッタ２４（図１（ａ）参照）などを備えた構成としてある。
この加熱装置２は、スタンパ３に対して、光源２３を用いて赤外線輻射加熱を行う。
光源２３は、ハロゲンランプなどの赤外線光源としてあり、効果的に輻射加熱を行うことができる。また、本実施形態では、光源２３として、５本の棒状のハロゲンランプをほぼ等間隔でライトボックス２２の内部に並設してある。
なお、光源２３は、ハロゲンランプに限定されるものではなく、また、光源２３の形状、本数、設置方向及び出力などは、特に限定されるものではない。
なお、光源２３は、ハロゲンランプに限定されるものではなく、また、光源２３の形状、本数、設置方向及び出力などは、特に限定されるものではない。
ライトボックス２２は、断面形状が正方形の箱状としてあり、内側に鏡面を有する板状部材（たとえば、内側となる面に銀メッキなどが施された鋼板）からなっている。なお、断面形状とは、照射方向と直交する断面の形状をいう。
このライトボックス２２は、ほぼ直方体状の内部空間２２１を有しており、内部空間２２１は、底面が正方形（一辺の長さがＷ２である。）であり、高さがＬ２である。また、ライトボックス２２は、一方の面（図２（ａ）においては、下面）の中央に、開口部２２２を有しており、開口部２２２は、正方形状（一辺の長さがＷ１である。）である。
また、ライトボックス２２は、開口部２２２を介してライトパイプ２１と連通するように、ライトパイプ２１と連結されている。
このライトボックス２２は、ほぼ直方体状の内部空間２２１を有しており、内部空間２２１は、底面が正方形（一辺の長さがＷ２である。）であり、高さがＬ２である。また、ライトボックス２２は、一方の面（図２（ａ）においては、下面）の中央に、開口部２２２を有しており、開口部２２２は、正方形状（一辺の長さがＷ１である。）である。
また、ライトボックス２２は、開口部２２２を介してライトパイプ２１と連通するように、ライトパイプ２１と連結されている。
ここで、ライトボックス２２は、断面形状が正方形の箱状としてあるので、光源２３から放射された赤外線は、一部が、鏡面により反射することなく、開口部２２２を通り、ライトパイプ２１に進入する。
また、それ以外の赤外線は、鏡面による一回又は二回以上の反射を経た後、開口部２２２を通り、ライトパイプ２１に進入する。この赤外線は、直方体状の鏡面（内部空間２２１に対応する鏡面）による反射により、均一化された状態（プレミックスされた状態と呼ばれる。）で、開口部２２２を通り、ライトパイプ２１に進入する。これにより、加熱装置２は、均一化された状態（プレミックスされた状態と呼ばれる。）の赤外線を開口部２２２に照射することができる。
また、それ以外の赤外線は、鏡面による一回又は二回以上の反射を経た後、開口部２２２を通り、ライトパイプ２１に進入する。この赤外線は、直方体状の鏡面（内部空間２２１に対応する鏡面）による反射により、均一化された状態（プレミックスされた状態と呼ばれる。）で、開口部２２２を通り、ライトパイプ２１に進入する。これにより、加熱装置２は、均一化された状態（プレミックスされた状態と呼ばれる。）の赤外線を開口部２２２に照射することができる。
ライトパイプ２１は、断面形状が正方形の筒状（両端が開口した筒状）としてあり、内側に鏡面を有する板状部材（たとえば、内側となる面に銀メッキなどが施された鋼板）からなっている。なお、ライトパイプ２１は、通常、中空鏡面体であるが、これに限定されるものではなく、たとえば、中実透明体であってもよい。
このライトパイプ２１は、ほぼ直方体状の内部空間２１１を有しており、内部空間２１１は、底面が正方形（一辺の長さがＷ１である。）であり、高さがＬ１である。また、ライトパイプ２１は、一方の端部（図２（ａ）においては、上方の端部）が、開口部２２２と対応するように、ライトボックス２２と連結されている。
なお、本実施形態では、Ｗ２>Ｗ１としてあり、この条件を満足しつつ、上記の寸法Ｗ１及びＬ１は、適宜設定される。
このライトパイプ２１は、ほぼ直方体状の内部空間２１１を有しており、内部空間２１１は、底面が正方形（一辺の長さがＷ１である。）であり、高さがＬ１である。また、ライトパイプ２１は、一方の端部（図２（ａ）においては、上方の端部）が、開口部２２２と対応するように、ライトボックス２２と連結されている。
なお、本実施形態では、Ｗ２>Ｗ１としてあり、この条件を満足しつつ、上記の寸法Ｗ１及びＬ１は、適宜設定される。
ここで、ライトパイプ２１及びライトボックス２２は、上記構造に限定されるものではない。すなわち、図示してないが、好ましくは、加熱装置２は、断面形状が多角形のライトパイプと、このライトパイプと連結され、断面形状が多角形のライトボックスと、このライトボックス内に収容される光源とを備え、ライトパイプの断面形状が三角形、四角形、正六角形又は平行六辺形であり、ライトボックスの断面形状が三角形、四角形、正六角形又は平行六辺形であってもよい。
このようにすると、本発明の発明者等が特願２０１１−１５１３９５号において開示した加熱装置とほぼ同様に、加熱装置２は、非常に高いレベルで均一化された放射照度分布を実現することができ、スタンパ３を均一に加熱することができる。これにより、昇温の際、スタンパの温度分布が悪いと、成形面全体を成形可能温度まで昇温するためには、長い加熱時間が必要となり、さらに、長く加熱することによって、長い冷却時間が必要となるので、成形サイクルが長くなり、生産性を向上させることができないといった不具合を回避することができる。
このようにすると、本発明の発明者等が特願２０１１−１５１３９５号において開示した加熱装置とほぼ同様に、加熱装置２は、非常に高いレベルで均一化された放射照度分布を実現することができ、スタンパ３を均一に加熱することができる。これにより、昇温の際、スタンパの温度分布が悪いと、成形面全体を成形可能温度まで昇温するためには、長い加熱時間が必要となり、さらに、長く加熱することによって、長い冷却時間が必要となるので、成形サイクルが長くなり、生産性を向上させることができないといった不具合を回避することができる。
シャッタ２４は、赤外線を遮る材料からなる板状部材であり、ライトパイプ２１の下部に、往復移動可能に設けられており、エアシリンダなどの駆動手段（図示せず）によって往復移動する。このようにすると、シャッタ２４のオンオフにより照射時間を制御でき、スタンパ３の温度制御を容易に行うことができる。
（スタンパ）
スタンパ３は、材質が、通常、ＮｉやＳｉである板状部材であり、光源２３から照射された赤外線によって輻射加熱される。本実施形態のスタンパ３は、厚さが、通常、数百μｍであるが、これに限定されるものではない。このスタンパ３は、下面に賦形面３１を有しており、賦形面３１に凹部及び凸部が形成されている。
なお、図示してないが、スタンパ３の上面に黒色膜を形成してもよく、このようにすると、赤外線を効率よく吸収する。これにより、スタンパ３の賦形面３１は、赤外線の輻射加熱によって均一かつ迅速に加熱される。また、黒色膜を形成する代わりに、たとえば、スタンパ３が、有色膜及び／又はメッキ皮膜を有する構成としてもよい。なお、有色膜として、シリコーン系黒色塗料や黒色Ｃｒメッキなどが挙げられる。また、メッキ皮膜として、無電解Ｎｉメッキなどが挙げられる。
スタンパ３は、材質が、通常、ＮｉやＳｉである板状部材であり、光源２３から照射された赤外線によって輻射加熱される。本実施形態のスタンパ３は、厚さが、通常、数百μｍであるが、これに限定されるものではない。このスタンパ３は、下面に賦形面３１を有しており、賦形面３１に凹部及び凸部が形成されている。
なお、図示してないが、スタンパ３の上面に黒色膜を形成してもよく、このようにすると、赤外線を効率よく吸収する。これにより、スタンパ３の賦形面３１は、赤外線の輻射加熱によって均一かつ迅速に加熱される。また、黒色膜を形成する代わりに、たとえば、スタンパ３が、有色膜及び／又はメッキ皮膜を有する構成としてもよい。なお、有色膜として、シリコーン系黒色塗料や黒色Ｃｒメッキなどが挙げられる。また、メッキ皮膜として、無電解Ｎｉメッキなどが挙げられる。
（冷却部材）
冷却部材４は、通常、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅などからなる板状部材であり、後述するように、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を補強し、かつ、冷却する。ここで、冷却部材４は、赤外線が照射されず、赤外線を透過する必要もないので、熱伝導性に優れた材料が用いられ、基材８の冷却時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
また、冷却部材４は、冷水などの冷媒を循環させる流路４１が形成されており、所定の温度に冷却されるので、スタンパ３を効果的に冷却し、冷却時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
冷却部材４は、通常、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅などからなる板状部材であり、後述するように、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を補強し、かつ、冷却する。ここで、冷却部材４は、赤外線が照射されず、赤外線を透過する必要もないので、熱伝導性に優れた材料が用いられ、基材８の冷却時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
また、冷却部材４は、冷水などの冷媒を循環させる流路４１が形成されており、所定の温度に冷却されるので、スタンパ３を効果的に冷却し、冷却時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
冷却部材４は、第一の金型５の基部５１に、往復移動可能に設けられており、エアシリンダなどの進退手段（図示せず）によってほぼ水平方向に往復移動する。
すなわち、成形装置１は、冷却部材４を赤外線の照射経路（本実施形態では、基部５１の開口部５１１）から退出させた状態（この状態は、赤外線を冷却部材４に照射しない状態とも呼ばれる。）で、加熱装置２から照射された赤外線が、スタンパ３に照射されて該スタンパ３を輻射加熱する。また、成形装置１は、転写の少なくとも終了段階において、スタンパ３と、赤外線の照射経路に進入させた冷却部材４とが接触し、該冷却部材４がスタンパ３を補強する。
ここで、冷却部材４を赤外線の照射経路から退出させた状態や、赤外線を冷却部材４に照射しない状態には、赤外線が冷却部材４に全く照射されない状態、及び、冷却部材４の端面などに赤外線が照射されるものの、冷却部材４の上面（主表面とも呼ばれる。）にほぼ赤外線が照射されない状態が含まれるものとする。
また、転写の終了段階とは、溶融又は軟化した基材８が、賦形面３１の形状に応じてほぼ変形し終わった段階といった意味である。
すなわち、成形装置１は、冷却部材４を赤外線の照射経路（本実施形態では、基部５１の開口部５１１）から退出させた状態（この状態は、赤外線を冷却部材４に照射しない状態とも呼ばれる。）で、加熱装置２から照射された赤外線が、スタンパ３に照射されて該スタンパ３を輻射加熱する。また、成形装置１は、転写の少なくとも終了段階において、スタンパ３と、赤外線の照射経路に進入させた冷却部材４とが接触し、該冷却部材４がスタンパ３を補強する。
ここで、冷却部材４を赤外線の照射経路から退出させた状態や、赤外線を冷却部材４に照射しない状態には、赤外線が冷却部材４に全く照射されない状態、及び、冷却部材４の端面などに赤外線が照射されるものの、冷却部材４の上面（主表面とも呼ばれる。）にほぼ赤外線が照射されない状態が含まれるものとする。
また、転写の終了段階とは、溶融又は軟化した基材８が、賦形面３１の形状に応じてほぼ変形し終わった段階といった意味である。
このようにすると、加熱装置２から照射された赤外線がスタンパ３を輻射加熱する際、冷却部材４が赤外線の照射経路から退出しているので、冷却部材４は、赤外線によって全く、あるいは、ほぼ昇温しない。たとえば、赤外線透過材料を介して基材８を冷却する場合、照射された赤外線が、赤外線透過材料を透過すると、赤外線透過材料であっても昇温するのに対し、成形装置１は、赤外線によって昇温しない分だけ低温の冷却部材４を使用することによって、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
また、転写工程において、冷却部材４がスタンパ３の補強部材として機能するので、スタンパ３を薄くすることができ、加熱時間及び冷却時間を短縮することができる。
さらに、赤外線は冷却部材４を透過しないので、通常、アルミニウムや銅などの赤外線透過材料より熱伝導率の高い材料からなる冷却部材４を用いることによって、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
また、転写工程において、冷却部材４がスタンパ３の補強部材として機能するので、スタンパ３を薄くすることができ、加熱時間及び冷却時間を短縮することができる。
さらに、赤外線は冷却部材４を透過しないので、通常、アルミニウムや銅などの赤外線透過材料より熱伝導率の高い材料からなる冷却部材４を用いることによって、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
また、たとえば、スタンパ３が赤外線透過材料（通常、この材料は平板状である。）に接合されている場合と比べると、スタンパ３の熱が赤外線透過材料に熱伝導するが、成形装置１は、赤外線透過材料を使用していないので、これによっても、加熱時間、及び、熱伝導により加熱された赤外線透過材料を冷却する冷却時間を短縮することができる。
また、図示してないが、複数の冷却部材４を順に使用することもでき、この場合、十分に冷却された冷却部材４を使用することができるので、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
さらに、転写工程の少なくとも終了段階において、スタンパ３と冷却部材４とが接触し、該冷却部材４がスタンパ３を補強するので、スタンパ３が薄い場合であっても、スタンパ３の機械的強度が不足することに起因して、転写品質に悪影響を及ぼすといった不具合を効果的に回避することができる。
また、図示してないが、複数の冷却部材４を順に使用することもでき、この場合、十分に冷却された冷却部材４を使用することができるので、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
さらに、転写工程の少なくとも終了段階において、スタンパ３と冷却部材４とが接触し、該冷却部材４がスタンパ３を補強するので、スタンパ３が薄い場合であっても、スタンパ３の機械的強度が不足することに起因して、転写品質に悪影響を及ぼすといった不具合を効果的に回避することができる。
図３は、本発明の実施例にかかる成形装置の要部を説明する概略図であり、（ａ）は加熱工程における拡大断面図を示しており、（ｂ）は冷却工程における拡大断面図を示している。
また、図４は、本発明の実施例にかかる成形装置の冷却部材を説明する概略下面図を示している。なお、図４のＡ−Ａ断面図が、図３（ａ）に示されており、図４のＢ−Ｂ断面図が、図３（ｂ）に示されている。
図３、４において、本実施形態の実施例における冷却部材４は、アルミニウムや銅などからなる矩形平板状の下板４３及び上板４４を有しており、下板４３及び上板４４は、ほぼ二等分した一方の側に、基部５１の開口部５１１と対応する正方形状の開口部４２が形成されている。
なお、開口部４２の側面は、通常、上述したライトボックス２２のように鏡面とされる。
また、図４は、本発明の実施例にかかる成形装置の冷却部材を説明する概略下面図を示している。なお、図４のＡ−Ａ断面図が、図３（ａ）に示されており、図４のＢ−Ｂ断面図が、図３（ｂ）に示されている。
図３、４において、本実施形態の実施例における冷却部材４は、アルミニウムや銅などからなる矩形平板状の下板４３及び上板４４を有しており、下板４３及び上板４４は、ほぼ二等分した一方の側に、基部５１の開口部５１１と対応する正方形状の開口部４２が形成されている。
なお、開口部４２の側面は、通常、上述したライトボックス２２のように鏡面とされる。
また、下板４３は、ほぼ二等分した他方の側に、蛇行するように流路４１が形成されており、流路４１の両端部には、ジョイント４３２が連結されており、さらに、上板４４がシールされた状態で下板４３に固着される。
また、下板４３は、後述する押え部材７３と対応する位置に、ほぼ長円形状の凹部４３１が形成されており、図３（ｂ）に示すように、押え部材７３との干渉を回避する。さらに、下板４３は、両側の縁部に段差が付くように被支持部４３３が形成されており、被支持部４３３が支持部材５１３と係合することによって、冷却部材４は、ほぼ水平方向に往復移動可能に基部５１に取り付けられる。
なお、本実施例では、開口部４２の側面に赤外線が照射されるが、たとえば、図示してないが、冷却部材４をほぼ二等分に分割し、これらをそれぞれ往復移動させることにより、流路４１などが形成された方の冷却部材４を、赤外線が全く照射されない構成とすることができる。
また、下板４３は、後述する押え部材７３と対応する位置に、ほぼ長円形状の凹部４３１が形成されており、図３（ｂ）に示すように、押え部材７３との干渉を回避する。さらに、下板４３は、両側の縁部に段差が付くように被支持部４３３が形成されており、被支持部４３３が支持部材５１３と係合することによって、冷却部材４は、ほぼ水平方向に往復移動可能に基部５１に取り付けられる。
なお、本実施例では、開口部４２の側面に赤外線が照射されるが、たとえば、図示してないが、冷却部材４をほぼ二等分に分割し、これらをそれぞれ往復移動させることにより、流路４１などが形成された方の冷却部材４を、赤外線が全く照射されない構成とすることができる。
（第一の金型）
図１に示すように、第一の金型５は、基部５１及びホルダー５２などを有しており、スタンパ３を保持したスタンパ保持手段７が上下方向に移動可能に取り付けられ、スタンパ３と冷却部材４とを接触させたり離したりすることを可能とする構造を有している。
また、第一の金型５は、上述したように、冷却部材４を赤外線の照射経路に進入させたり退出させたりする進退手段（図示せず）を有している。
図１に示すように、第一の金型５は、基部５１及びホルダー５２などを有しており、スタンパ３を保持したスタンパ保持手段７が上下方向に移動可能に取り付けられ、スタンパ３と冷却部材４とを接触させたり離したりすることを可能とする構造を有している。
また、第一の金型５は、上述したように、冷却部材４を赤外線の照射経路に進入させたり退出させたりする進退手段（図示せず）を有している。
また、図３に示すように、本実施形態の実施例における基部５１は、ほぼ中央に開口部５１１が形成された板状部材としてあり、上面が、ライトパイプ２１の下方端部と連結されている。開口部５１１は、ライトパイプ２１とほぼ対応する位置に形成されており、ライトパイプ２１の断面形状とほぼ同じ形状としてあり、側面が、ライトパイプ２１及びライトボックス２２の内側の面と同様に、銀メッキなどによる鏡面を有している。これにより、開口部５１１は、ライトパイプ２１とほぼ同様に機能し、光源２３からの赤外線をスタンパ３の上面に均一に照射し、スタンパ３を均一に加熱することができる。
また、基部５１は、下部に、支持部材５１３によって冷却部材４が往復移動可能に取り付けられている。
さらに、基部５１は、上部に冷媒が循環する流路５１２が形成されており、基部５１及び冷却部材４を強制冷却する。このようにすると、冷却部材４の昇温が抑制されるので、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を冷却する際、効果的にスタンパ３を冷却することができる。
また、基部５１は、下部に、支持部材５１３によって冷却部材４が往復移動可能に取り付けられている。
さらに、基部５１は、上部に冷媒が循環する流路５１２が形成されており、基部５１及び冷却部材４を強制冷却する。このようにすると、冷却部材４の昇温が抑制されるので、輻射加熱されたスタンパ３と接触して該スタンパ３を冷却する際、効果的にスタンパ３を冷却することができる。
ホルダー５２は、基部５１の下面に取り付けられる板状部材であり、下面に、スタンパ３を保持したスタンパ保持手段７を上下方向に移動可能に収容する凹部が形成されている。このホルダー５２によって、スタンパ３は、ライトパイプ２１と対応する位置であって、かつ、冷却部材４の下方に、上下方向に移動可能に取り付けられる。
（第二の金型）
第二の金型６は、板状部材であり、スタンパ３の賦形面３１の構造が転写される基材８を保持する。すなわち、第二の金型６は、図３に示すように、真空吸着するための孔が形成されており、位置決めされた状態で載置された基材８を真空吸着する。
なお、第一の金型５及び第二の金型６は、プレス機（たとえば、低圧プレス機（プレス圧力：１．０ＭＰａ））に取り付けられており、たとえば、第二の金型６が昇降する。
第二の金型６は、板状部材であり、スタンパ３の賦形面３１の構造が転写される基材８を保持する。すなわち、第二の金型６は、図３に示すように、真空吸着するための孔が形成されており、位置決めされた状態で載置された基材８を真空吸着する。
なお、第一の金型５及び第二の金型６は、プレス機（たとえば、低圧プレス機（プレス圧力：１．０ＭＰａ））に取り付けられており、たとえば、第二の金型６が昇降する。
（スタンパ保持手段）
スタンパ保持手段７は、図１に示すように、ほぼ板状部材であり、スタンパ３と冷却部材４とを接触させたり離したりするために、スタンパ３を相対的に移動可能に保持する。
本実施形態では、スタンパ保持手段７は、第一の金型５に取り付けられ、第二の金型６及びスタンパ３が冷却部材４の側に移動する構成（第一パターン）としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、冷却部材４及びスタンパ３が第二の金型６の側に移動したり（第二パターン）、冷却部材４及び第二の金型６がスタンパ３の側に移動したりする構成（第三パターン）としてもよい。すなわち、スタンパ３を相対的に移動可能に保持するとは、上記の第一、第二及び第三パターンのいずれか一つのパターンで保持するといった意味である。
スタンパ保持手段７は、図１に示すように、ほぼ板状部材であり、スタンパ３と冷却部材４とを接触させたり離したりするために、スタンパ３を相対的に移動可能に保持する。
本実施形態では、スタンパ保持手段７は、第一の金型５に取り付けられ、第二の金型６及びスタンパ３が冷却部材４の側に移動する構成（第一パターン）としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、冷却部材４及びスタンパ３が第二の金型６の側に移動したり（第二パターン）、冷却部材４及び第二の金型６がスタンパ３の側に移動したりする構成（第三パターン）としてもよい。すなわち、スタンパ３を相対的に移動可能に保持するとは、上記の第一、第二及び第三パターンのいずれか一つのパターンで保持するといった意味である。
ここで、好ましくは、スタンパ保持手段７は、保持したスタンパ３を基材８の方向に付勢する付勢手段（本実施形態では、圧縮ばね７１）を有するとよい。
このようにすると、第二の金型６が上昇し、基材８がスタンパ３に当たると、スタンパ３は、張られるような状態で、基材８に押し付けられる。すなわち、保持したスタンパ３が反りや撓みなどにより変形している場合であっても、スタンパ３が張られた状態で基材８と接触し、さらに、この状態（スタンパ３が張られた状態）で、スタンパ３と冷却部材４とが押し当てられる。したがって、スタンパ３の反りや撓みなどの悪影響を排除でき、転写品質を向上させることができる。
なお、付勢手段として、通常、圧縮ばね７１などを用いるが、これに限定されるものではなく、たとえば、空気圧などを用いてもよい。
このようにすると、第二の金型６が上昇し、基材８がスタンパ３に当たると、スタンパ３は、張られるような状態で、基材８に押し付けられる。すなわち、保持したスタンパ３が反りや撓みなどにより変形している場合であっても、スタンパ３が張られた状態で基材８と接触し、さらに、この状態（スタンパ３が張られた状態）で、スタンパ３と冷却部材４とが押し当てられる。したがって、スタンパ３の反りや撓みなどの悪影響を排除でき、転写品質を向上させることができる。
なお、付勢手段として、通常、圧縮ばね７１などを用いるが、これに限定されるものではなく、たとえば、空気圧などを用いてもよい。
図５は、本発明の実施例にかかる成形装置のスタンパ保持手段の要部を説明する概略平面図を示している。なお、図５のＣ−Ｃ断面図が、図３（ａ）に示されている。
図３、５において、本実施形態の実施例におけるスタンパ保持手段７は、ほぼ円板状であり、ほぼ正方形状のスタンパ３の周縁を支持する支持部材７２、スタンパ３を挟むようにして支持部材７２に螺着され、スタンパ３の対向する二辺の各二箇所を押える四つの押え部材７３、支持部材７２を貫通した状態でホルダー５２に螺着された四つのスリーブ７４、及び、スリーブ７４の外周に取り付けられ、スタンパ保持手段７をスタンパ３の方向に付勢する四つの圧縮ばね７１などを備えている。
また、押え部材７３は、通常、スタンパ３の賦形面３１以外の少なくとも一部を押え、本実施例では、スタンパ３の周縁を押えている。
なお、スタンパ３を保持するスタンパ保持手段７は、上記の構成に限定されるものではない。
図３、５において、本実施形態の実施例におけるスタンパ保持手段７は、ほぼ円板状であり、ほぼ正方形状のスタンパ３の周縁を支持する支持部材７２、スタンパ３を挟むようにして支持部材７２に螺着され、スタンパ３の対向する二辺の各二箇所を押える四つの押え部材７３、支持部材７２を貫通した状態でホルダー５２に螺着された四つのスリーブ７４、及び、スリーブ７４の外周に取り付けられ、スタンパ保持手段７をスタンパ３の方向に付勢する四つの圧縮ばね７１などを備えている。
また、押え部材７３は、通常、スタンパ３の賦形面３１以外の少なくとも一部を押え、本実施例では、スタンパ３の周縁を押えている。
なお、スタンパ３を保持するスタンパ保持手段７は、上記の構成に限定されるものではない。
また、本実施形態の成形装置１は、様々な変形例を有している。
すなわち、本実施形態では、シャッタ２４を用いて赤外線を遮っているが、これに限定されるものではなく、たとえば、図６に示すように、冷却部材４が、赤外線を遮る構成としてもよい。このようにすると、成形装置１´は、シャッタ２４を設ける必要がなくなり、製造原価のコストダウンを図ることができる。
なお、変形例にかかる成形装置１´は、上記の点を除くと、本実施形態の成形装置１とほぼ同様な構成としてある。
すなわち、本実施形態では、シャッタ２４を用いて赤外線を遮っているが、これに限定されるものではなく、たとえば、図６に示すように、冷却部材４が、赤外線を遮る構成としてもよい。このようにすると、成形装置１´は、シャッタ２４を設ける必要がなくなり、製造原価のコストダウンを図ることができる。
なお、変形例にかかる成形装置１´は、上記の点を除くと、本実施形態の成形装置１とほぼ同様な構成としてある。
次に、上述した成形装置１´の動作及び熱可塑性樹脂製品の成形方法の一実施形態などについて、図面を参照して説明する。なお、変形例にかかる成形装置１´の動作は、本実施形態の成形装置１の動作と比べると、シャッタ２４を用いて赤外線を遮る代わりに、冷却部材４が赤外線を遮る点などが相違し、他の動作は、ほぼ同様である。
図７は、本発明の一実施形態にかかる成形方法を説明する概略断面図を示している。
図７において、本実施形態の成形方法は、基材８に対して成形装置１´を用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
なお、本実施形態では、基材８の材質をポリエチレンテレフタレートなどの結晶性の熱可塑性樹脂としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、非晶性の熱可塑性樹脂としてもよい。また、結晶性の熱可塑性樹脂は、冷却されると固化し、非晶性の熱可塑性樹脂は、冷却されると硬化する。
図７は、本発明の一実施形態にかかる成形方法を説明する概略断面図を示している。
図７において、本実施形態の成形方法は、基材８に対して成形装置１´を用いて圧縮成形を行う成形方法であり、加熱工程、転写工程、冷却工程及び離型工程を有している。
なお、本実施形態では、基材８の材質をポリエチレンテレフタレートなどの結晶性の熱可塑性樹脂としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、非晶性の熱可塑性樹脂としてもよい。また、結晶性の熱可塑性樹脂は、冷却されると固化し、非晶性の熱可塑性樹脂は、冷却されると硬化する。
（加熱工程）
まず、加熱工程において、成形装置１´は、図７（ａ）に示すように、第二の金型６が第一の金型５の下方に位置しており、加熱装置２から赤外線をスタンパ３に照射し、該スタンパ３を輻射加熱する。
また、加熱工程において、赤外線を冷却部材４に照射しない状態で、赤外線をスタンパ３に照射する。なお、赤外線を冷却部材４に照射しない状態とするために、通常、冷却部材４を赤外線の照射経路から退出させる。
まず、加熱工程において、成形装置１´は、図７（ａ）に示すように、第二の金型６が第一の金型５の下方に位置しており、加熱装置２から赤外線をスタンパ３に照射し、該スタンパ３を輻射加熱する。
また、加熱工程において、赤外線を冷却部材４に照射しない状態で、赤外線をスタンパ３に照射する。なお、赤外線を冷却部材４に照射しない状態とするために、通常、冷却部材４を赤外線の照射経路から退出させる。
このようにすると、加熱装置２から照射された赤外線がスタンパ３を輻射加熱する際、冷却部材４が赤外線の照射経路から退出しているので、冷却部材４は、赤外線によって全く、あるいは、ほぼ昇温しない。すなわち、成形装置１´は、赤外線によって昇温しない分だけ低温の冷却部材４を使用することによって、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
さらに、アルミニウムや銅などの赤外線透過材料より熱伝導率の高い材料からなる冷却部材４を用いることによって、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
さらに、アルミニウムや銅などの赤外線透過材料より熱伝導率の高い材料からなる冷却部材４を用いることによって、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
また、本実施形態では、加熱工程においてスタンパ３が蓄えた熱のみを利用して、転写工程において、転写が行われる方法としてある。
なお、転写に必要な熱量を蓄えるために、スタンパ３の厚さや、基材８に対するプリヒート温度が、適宜、設定される。
また、加熱装置２から照射された赤外線が、スタンパ３に対し輻射加熱を開始する際、通常、第二の金型６に基材８が保持されているが、このタイミングに限定されるものではない。たとえば、輻射加熱中に、第二の金型６に基材８が保持されてもよく、このようにすると、自動化された連続成形において、成形サイクルタイムを短縮することができる。
なお、転写に必要な熱量を蓄えるために、スタンパ３の厚さや、基材８に対するプリヒート温度が、適宜、設定される。
また、加熱装置２から照射された赤外線が、スタンパ３に対し輻射加熱を開始する際、通常、第二の金型６に基材８が保持されているが、このタイミングに限定されるものではない。たとえば、輻射加熱中に、第二の金型６に基材８が保持されてもよく、このようにすると、自動化された連続成形において、成形サイクルタイムを短縮することができる。
（転写工程）
次に、転写工程において、成形装置１´は、図７（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を基材８の転写面８１に転写する。すなわち、この転写工程において、第二の金型６が上昇し、基材８の転写面８１がスタンパ３の賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３が押し上げられるようにして上方に移動し、スタンパ３が冷却部材４と接触した状態で、転写面８１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材８の転写面８１に転写される。
なお、この転写工程において、冷却部材４が赤外線の照射経路に進入している。
次に、転写工程において、成形装置１´は、図７（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を基材８の転写面８１に転写する。すなわち、この転写工程において、第二の金型６が上昇し、基材８の転写面８１がスタンパ３の賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３が押し上げられるようにして上方に移動し、スタンパ３が冷却部材４と接触した状態で、転写面８１が賦形面３１に押し付けられ、賦形面３１の構造が基材８の転写面８１に転写される。
なお、この転写工程において、冷却部材４が赤外線の照射経路に進入している。
また、転写工程の少なくとも終了段階において、スタンパ３と、赤外線の照射経路に進入させた冷却部材４とが接触している。すなわち、転写工程の少なくとも終了段階において、図７（ｃ）に示すように、スタンパ３と冷却部材４とは接触し、該冷却部材４がスタンパ３を補強する。
このようにすると、たとえば、スタンパ３の厚さが数百μｍであり、機械的強度が低い場合であっても、転写工程の少なくとも終了段階において、冷却部材４がスタンパ３と接触し、スタンパ３が冷却部材４により補強されている状態で転写が完了するので、反りや撓みなどによって変形したスタンパ３によって転写が完了するといった不具合を防止でき、転写精度などを向上させることができる。
また、転写工程において、冷却部材４がスタンパ３の補強部材として機能することにより、スタンパ３を薄くすることができるので、加熱時間及び冷却時間を短縮することができる。
このようにすると、たとえば、スタンパ３の厚さが数百μｍであり、機械的強度が低い場合であっても、転写工程の少なくとも終了段階において、冷却部材４がスタンパ３と接触し、スタンパ３が冷却部材４により補強されている状態で転写が完了するので、反りや撓みなどによって変形したスタンパ３によって転写が完了するといった不具合を防止でき、転写精度などを向上させることができる。
また、転写工程において、冷却部材４がスタンパ３の補強部材として機能することにより、スタンパ３を薄くすることができるので、加熱時間及び冷却時間を短縮することができる。
ここで、好ましくは、転写工程において、スタンパ３が基材８の方向に付勢された状態であるとよい。このようにすると、第二の金型６が上昇し基材８がスタンパ３と接触し、さらに第二の金型６が上昇すると、スタンパ３は、圧縮ばね７１によって基材８に押し付けられる。これにより、スタンパ３は、張られた状態となり、スタンパ３の反りや撓みなどを低減した状態で転写を行うことができ、転写品質を向上させることができる。
（冷却工程）
次に、冷却工程において、成形装置１´は、図７（ｃ）に示すように、スタンパ３と冷却部材４とを接触させ、冷却部材４が、スタンパ３を介して基材８を冷却し、該基材８を固化又は硬化させる。すなわち、スタンパ３が冷却部材４と接触し、この状態で基材８がスタンパ３に押圧されることにより、転写が完了し、また、スタンパ３が冷却部材４と接触すると、スタンパ３は、冷却部材４への熱伝導によって冷却され、基材８は、スタンパ３への熱伝導によって冷却される。
次に、冷却工程において、成形装置１´は、図７（ｃ）に示すように、スタンパ３と冷却部材４とを接触させ、冷却部材４が、スタンパ３を介して基材８を冷却し、該基材８を固化又は硬化させる。すなわち、スタンパ３が冷却部材４と接触し、この状態で基材８がスタンパ３に押圧されることにより、転写が完了し、また、スタンパ３が冷却部材４と接触すると、スタンパ３は、冷却部材４への熱伝導によって冷却され、基材８は、スタンパ３への熱伝導によって冷却される。
ここで、好ましくは、転写工程における転写を開始した後に、冷却工程における冷却を開始するとよい。なお、転写を開始した時とは、加熱されたスタンパ３に基材８が接触した時をいい、また、冷却を開始した時とは、基材８と接触しているスタンパ３が冷却部材４と接触した時をいう。
このようにすると、転写を開始する際のスタンパ３の温度を安定させることができ、転写品質の信頼性を向上させることができる。
このようにすると、転写を開始する際のスタンパ３の温度を安定させることができ、転写品質の信頼性を向上させることができる。
また、成形装置１´は、冷却部材４が赤外線を遮っており、赤外線が冷却部材４に照射されるものの、冷却部材４は、冷媒を循環させる流路４１によって所定の温度に冷却されるので、スタンパ３を効果的に冷却し、冷却時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
なお、本実施形態の成形装置１は、冷却工程において、シャッタ２４が赤外線を遮るので、赤外線によって昇温しない分だけ低温の冷却部材４を使用することができ、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
なお、本実施形態の成形装置１は、冷却工程において、シャッタ２４が赤外線を遮るので、赤外線によって昇温しない分だけ低温の冷却部材４を使用することができ、冷却時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
（離型工程）
次に、離形工程において、成形装置１´は、図７（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面８１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３が冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、転写面８１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置（第一の金型５の下方の位置）まで降下し、その後、基材８が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
次に、離形工程において、成形装置１´は、図７（ｄ）に示すように、賦形面３１を転写面８１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３が冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、転写面８１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置（第一の金型５の下方の位置）まで降下し、その後、基材８が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
以上説明したように、本実施形態の成形装置１、１´及び成形方法によれば、加熱工程において、加熱装置２から照射された赤外線が冷却部材４に照射されない状態で、スタンパ３を輻射加熱するので、赤外線によって昇温しない分だけ低温の冷却部材４を使用することができる。これにより、冷却時間を短縮することができ、生産性を大幅に向上させることができる。
また、スタンパ３が反りや撓みなどによって、平坦な状態から変形する場合であっても、スタンパ３の変形を抑制し、平坦な状態で転写を行い、転写品質を向上させることができる。
また、本実施形態は、様々な応用例を有している。
次に、本実施形態の応用例について、図面を参照して説明する。
また、スタンパ３が反りや撓みなどによって、平坦な状態から変形する場合であっても、スタンパ３の変形を抑制し、平坦な状態で転写を行い、転写品質を向上させることができる。
また、本実施形態は、様々な応用例を有している。
次に、本実施形態の応用例について、図面を参照して説明する。
＜熱可塑性樹脂製品の成形方法の第一応用例＞
図８は、本発明の第一応用例にかかる成形方法を説明する概略断面図を示している。
図８において、第一応用例の成形方法は、上述した実施形態と比べると、転写工程においても、スタンパ３が輻射加熱される点などが相違する。なお、本応用例の他の方法は、上述した実施形態とほぼ同様としてある。
したがって、図８において、図７と同様の方法の部分については、その詳細な説明を省略する。
なお、第一応用例の成形方法は、成形装置１を用いて行われる成形方法としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、変形例にかかる成形装置１´を用いて行われてもよい。
図８は、本発明の第一応用例にかかる成形方法を説明する概略断面図を示している。
図８において、第一応用例の成形方法は、上述した実施形態と比べると、転写工程においても、スタンパ３が輻射加熱される点などが相違する。なお、本応用例の他の方法は、上述した実施形態とほぼ同様としてある。
したがって、図８において、図７と同様の方法の部分については、その詳細な説明を省略する。
なお、第一応用例の成形方法は、成形装置１を用いて行われる成形方法としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、変形例にかかる成形装置１´を用いて行われてもよい。
（加熱工程）
まず、加熱工程において、成形装置１は、図８（ａ）に示すように、シャッタ２４が開かれ、第二の金型６が第一の金型５の下方に位置しており、加熱装置２から赤外線をスタンパ３に照射し、該スタンパ３を輻射加熱する。
なお、この加熱工程において、上述した実施形態とほぼ同様に、赤外線を冷却部材４に照射しない状態で、赤外線をスタンパ３に照射する。
まず、加熱工程において、成形装置１は、図８（ａ）に示すように、シャッタ２４が開かれ、第二の金型６が第一の金型５の下方に位置しており、加熱装置２から赤外線をスタンパ３に照射し、該スタンパ３を輻射加熱する。
なお、この加熱工程において、上述した実施形態とほぼ同様に、赤外線を冷却部材４に照射しない状態で、赤外線をスタンパ３に照射する。
（転写工程）
次に、転写工程において、成形装置１は、図８（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３に基材８が接触し、転写を開始する。すなわち、第二の金型６が上昇し、基材８の転写面８１がスタンパ３の賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３が押し上げられるようにして上方に移動し、後に進入してくる冷却部材４の下方の位置で停止する。この間、シャッタ２４は、開いた状態にあり、冷却部材４が赤外線の照射経路に進入していないので、赤外線がスタンパ３に照射され、スタンパ３が加熱され、スタンパ３に押圧されている基材８は、熱伝導によって加熱される。そして、基材８の転写面８１及びその近傍の熱可塑性樹脂を溶融又は軟化させ、スタンパ３の賦形面３１の構造が基材８の転写面８１に転写される。
このようにすると、スタンパ３と基材８とが接触した状態で、スタンパ３が輻射加熱されるので、基材８の温度制御を精度よく行うことができ、また、基材８の温度プロファイルを容易に制御することも可能となり、さらなる微細転写や転写品質などを向上させることができる。
次に、転写工程において、成形装置１は、図８（ｂ）に示すように、輻射加熱されたスタンパ３に基材８が接触し、転写を開始する。すなわち、第二の金型６が上昇し、基材８の転写面８１がスタンパ３の賦形面３１と接触し、続いて、スタンパ３が押し上げられるようにして上方に移動し、後に進入してくる冷却部材４の下方の位置で停止する。この間、シャッタ２４は、開いた状態にあり、冷却部材４が赤外線の照射経路に進入していないので、赤外線がスタンパ３に照射され、スタンパ３が加熱され、スタンパ３に押圧されている基材８は、熱伝導によって加熱される。そして、基材８の転写面８１及びその近傍の熱可塑性樹脂を溶融又は軟化させ、スタンパ３の賦形面３１の構造が基材８の転写面８１に転写される。
このようにすると、スタンパ３と基材８とが接触した状態で、スタンパ３が輻射加熱されるので、基材８の温度制御を精度よく行うことができ、また、基材８の温度プロファイルを容易に制御することも可能となり、さらなる微細転写や転写品質などを向上させることができる。
続いて、転写工程において、成形装置１は、図８（ｃ）に示すように、基材８がスタンパ３に押し当てられた状態で、シャッタ２４が閉じられ、冷却部材４が赤外線の照射経路に進入する。
また、転写工程の少なくとも終了段階において、上述した実施形態とほぼ同様に、スタンパ３と、赤外線の照射経路に進入させた冷却部材４とが接触している。すなわち、転写工程の少なくとも終了段階において、図８（ｄ）に示すように、スタンパ３と冷却部材４とは接触している。このようにすると、上述したように、冷却部材４がスタンパ３と接触し、スタンパ３が冷却部材４により補強されている状態で転写が完了するので、反りや撓みなどによって変形したスタンパ３によって転写が完了するといった不具合を防止でき、転写精度などを向上させることができる。
（冷却工程）
次に、冷却工程において、成形装置１は、図８（ｄ）に示すように、スタンパ３と冷却部材４とを接触させ、スタンパ３を介して基材８を冷却し、該基材８を固化又は硬化させる。すなわち、スタンパ３が冷却部材４と接触し、この状態で基材８がスタンパ３に押圧されることにより、転写が完了し、また、スタンパ３が冷却部材４と接触すると、スタンパ３は、冷却部材４への熱伝導によって冷却され、基材８は、スタンパ３への熱伝導によって冷却される。
なお、この冷却工程は、上述した実施形態の冷却工程とほぼ同様の方法としてある。
次に、冷却工程において、成形装置１は、図８（ｄ）に示すように、スタンパ３と冷却部材４とを接触させ、スタンパ３を介して基材８を冷却し、該基材８を固化又は硬化させる。すなわち、スタンパ３が冷却部材４と接触し、この状態で基材８がスタンパ３に押圧されることにより、転写が完了し、また、スタンパ３が冷却部材４と接触すると、スタンパ３は、冷却部材４への熱伝導によって冷却され、基材８は、スタンパ３への熱伝導によって冷却される。
なお、この冷却工程は、上述した実施形態の冷却工程とほぼ同様の方法としてある。
（離型工程）
次に、離形工程において、成形装置１は、図８（ｅ）に示すように、賦形面３１を転写面８１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３が冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、転写面８１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材８が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
次に、離形工程において、成形装置１は、図８（ｅ）に示すように、賦形面３１を転写面８１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる。すなわち、この離型工程において、第二の金型６が降下し、スタンパ３が冷却部材４から離れて下方に移動し、続いて、転写面８１が賦形面３１から離れ、第二の金型６が原点位置まで降下し、その後、基材８が搬送され、成形の一サイクルが終了する。
以上説明したように、本応用例の成形方法によれば、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができるとともに、転写工程においても、スタンパ３が輻射加熱される。これにより、スタンパ３と基材８とが接触した状態で、スタンパ３が輻射加熱されるので、基材８の温度制御を精度よく行うことができ、また、基材８の温度プロファイルを容易に制御することも可能となり、さらなる微細転写や転写品質などを向上させることができる。
＜熱可塑性樹脂製品の成形方法の第二応用例＞
図９は、本発明の第二応用例にかかる成形方法に用いられる成形装置の要部を説明する概略断面図を示している。
図９において、第二応用例の成形方法に用いられる成形装置１ａは、上述した実施形態の成形装置１と比べると、加熱装置２の代わりに、加熱装置２ａを備え、冷却部材４の代わりに、冷却部材４ａを備え、スタンパ保持手段７の代わりに、スタンパ保持手段７ａを備え、さらに、ガイドピン５１４、ガイド面５１５、押しピン６１及び圧縮ばね６２を有している点などが相違する。なお、成形装置１ａの他の構成は、上述した成形装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図９において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図９は、本発明の第二応用例にかかる成形方法に用いられる成形装置の要部を説明する概略断面図を示している。
図９において、第二応用例の成形方法に用いられる成形装置１ａは、上述した実施形態の成形装置１と比べると、加熱装置２の代わりに、加熱装置２ａを備え、冷却部材４の代わりに、冷却部材４ａを備え、スタンパ保持手段７の代わりに、スタンパ保持手段７ａを備え、さらに、ガイドピン５１４、ガイド面５１５、押しピン６１及び圧縮ばね６２を有している点などが相違する。なお、成形装置１ａの他の構成は、上述した成形装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図９において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
加熱装置２ａは、加熱装置２と比べると、図示してないが、三軸ロボットなどの移動手段を有しており、開口部５１１と対応する位置から移動可能な構成としてある点などが相違する。この加熱装置２ａは、後述するように、加熱工程において、開口部５１１と対応する位置にあり、転写工程、冷却工程及び離形工程において、開口部５１１と対応する位置から移動し、開口部５１１と対応する位置には、冷却部材４ａが移動してくる。
なお、加熱装置２ａの他の構成は、上述した加熱装置２とほぼ同様としてある。
なお、加熱装置２ａの他の構成は、上述した加熱装置２とほぼ同様としてある。
冷却部材４ａは、冷却部材４と比べると、図示してないが、三軸ロボットなどの移動手段を有しており、開口部５１１と対応する位置に移動可能な構成としてある点などが相違する。この冷却部材４ａは、後述するように、加熱工程において、開口部５１１と対応しない位置にあり、転写工程、冷却工程及び離形工程において、開口部５１１と対応する位置に移動してくる。
なお、冷却部材４ａの他の構成は、上述した冷却部材４とほぼ同様としてある。
なお、冷却部材４ａの他の構成は、上述した冷却部材４とほぼ同様としてある。
第一の金型５ａは、第一の金型５と比べると、基部５１が、ガイドピン５１４及びガイド面５１５を有する点などが相違する。
ガイドピン５１４は、先端側が基部５１の斜め下方に突き出るように基部５１に固定され、先端側が押え部材７３ａの孔に挿入されている。このガイドピン５１４は、押え部材７３を移動可能に位置決めする。
また、ガイド面５１５は、基部５１の下方に突き出るように形成された傾斜面であり、押え部材７３ａの被ガイド面７３１と係合して、押え部材７３ａが上昇すると、押え部材７３ａを外方向に移動させる。
なお、第一の金型５ａの他の構成は、上述した第一の金型５とほぼ同様としてある。
ガイドピン５１４は、先端側が基部５１の斜め下方に突き出るように基部５１に固定され、先端側が押え部材７３ａの孔に挿入されている。このガイドピン５１４は、押え部材７３を移動可能に位置決めする。
また、ガイド面５１５は、基部５１の下方に突き出るように形成された傾斜面であり、押え部材７３ａの被ガイド面７３１と係合して、押え部材７３ａが上昇すると、押え部材７３ａを外方向に移動させる。
なお、第一の金型５ａの他の構成は、上述した第一の金型５とほぼ同様としてある。
第二の金型６ａは、第二の金型６と比べると、押しピン６１及び圧縮ばね６２を有する点などが相違する。
押しピン６１は、基材８より外側であって、支持部材７２ａと対応する位置に、昇降可能に設けられており、圧縮ばね６２によって上方に付勢されている。
なお、第二の金型６ａの他の構成は、上述した第二の金型６とほぼ同様としてある。
押しピン６１は、基材８より外側であって、支持部材７２ａと対応する位置に、昇降可能に設けられており、圧縮ばね６２によって上方に付勢されている。
なお、第二の金型６ａの他の構成は、上述した第二の金型６とほぼ同様としてある。
スタンパ保持手段７ａは、支持部材７２ａ、ボルト７２１及び押え部材７３ａなどを有している。
支持部材７２ａは、ほぼ矩形平板状であり、図５に示す押え部材７３とほぼ対応する位置に、ボルト７２１を介して昇降可能に配設されている。
押え部材７３ａは、ほぼ矩形棒状であり、両側付近に孔が形成され、ガイドピン５１４が挿入される。また、押え部材７３ａは、各支持部材７２ａの上方に、ほぼ矩形平板状の凸部が形成されている。
なお、スタンパ保持手段７ａの他の構成は、上述したスタンパ保持手段７とほぼ同様としてある。
支持部材７２ａは、ほぼ矩形平板状であり、図５に示す押え部材７３とほぼ対応する位置に、ボルト７２１を介して昇降可能に配設されている。
押え部材７３ａは、ほぼ矩形棒状であり、両側付近に孔が形成され、ガイドピン５１４が挿入される。また、押え部材７３ａは、各支持部材７２ａの上方に、ほぼ矩形平板状の凸部が形成されている。
なお、スタンパ保持手段７ａの他の構成は、上述したスタンパ保持手段７とほぼ同様としてある。
上記構成を有する成形装置１ａは、スタンパ３を保持し、被ガイド面７３１を有するスタンパ保持手段７ａが上昇すると、被ガイド面７３１がガイド面５１５と係合し、スタンパ保持手段７ａが外方向に移動する。すなわち、スタンパ保持手段７ａは、押え部材７３ａなどが、保持したスタンパ３を外方向に引っ張る引っ張り手段として機能する。
このようにすると、保持したスタンパ３が反る、あるいは、撓むように変形している場合であっても、強制的にスタンパ３を張った状態とし、張られた状態で基材８と接触させ、さらに、スタンパ３が張られた状態で、スタンパ３を冷却部材４に押し当てる。したがって、スタンパ３の反りや撓みなどの悪影響を排除でき、転写品質を向上させることができる。
なお、付勢手段として、通常、圧縮ばねなどを用いるが、これに限定されるものではなく、たとえば、空気圧などを用いてもよい。
このようにすると、保持したスタンパ３が反る、あるいは、撓むように変形している場合であっても、強制的にスタンパ３を張った状態とし、張られた状態で基材８と接触させ、さらに、スタンパ３が張られた状態で、スタンパ３を冷却部材４に押し当てる。したがって、スタンパ３の反りや撓みなどの悪影響を排除でき、転写品質を向上させることができる。
なお、付勢手段として、通常、圧縮ばねなどを用いるが、これに限定されるものではなく、たとえば、空気圧などを用いてもよい。
また、成形装置１ａは、加熱工程において、支持部材７２ａは、下方に（下面がボルト７２１の頭部と接する位置に）位置し、スタンパ３の周縁を支持する。そして、スタンパ３が加熱されると、通常、スタンパ３は、下方に湾曲し、図９に示すように、支持部材７２ａは、線接触の状態でスタンパ３を支持する。このようにすると、面接触の状態でスタンパ３を支持する場合より、スタンパ３を均一に加熱することができる。
また、成形装置１ａは、転写工程、冷却工程及び離型工程において、上昇する押しピン６１によって支持部材７２ａが上昇し、押え部材７３ａの凸部がスタンパ３を押え、スタンパ３を挟むように保持する（図１０参照）。なお、押しピン６１などは、支持部材７２ａを移動させる支持部・押え部用移動手段として機能する。
また、成形装置１ａは、転写工程、冷却工程及び離型工程において、上昇する押しピン６１によって支持部材７２ａが上昇し、押え部材７３ａの凸部がスタンパ３を押え、スタンパ３を挟むように保持する（図１０参照）。なお、押しピン６１などは、支持部材７２ａを移動させる支持部・押え部用移動手段として機能する。
次に、上記構成の成形装置１ａの動作及び成形方法の第二応用例などについて、図面を参照して説明する。
（加熱工程）
まず、加熱工程において、成形装置１ａは、図９に示すように、加熱装置２ａが開口部５１１の上方に位置し（冷却部材４ａは、開口部５１１の上方から離れた位置にある。）、第二の金型６ａが第一の金型５ａの下方に位置しており、シャッタ２４が開かれ、加熱装置２から赤外線をスタンパ３に照射し、該スタンパ３を輻射加熱する。
この際、輻射加熱されたスタンパ３は、通常、下方に湾曲するので、支持部材７２ａは、線接触の状態でスタンパ３を支持する。したがって、面接触の状態でスタンパ３を支持する場合より、スタンパ３を均一に加熱することができ、加熱時間及び冷却時間の短縮を図ることができる。
なお、加熱工程における他の方法などは、上述した実施形態の加熱工程とほぼ同様の方法としてあり、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
（加熱工程）
まず、加熱工程において、成形装置１ａは、図９に示すように、加熱装置２ａが開口部５１１の上方に位置し（冷却部材４ａは、開口部５１１の上方から離れた位置にある。）、第二の金型６ａが第一の金型５ａの下方に位置しており、シャッタ２４が開かれ、加熱装置２から赤外線をスタンパ３に照射し、該スタンパ３を輻射加熱する。
この際、輻射加熱されたスタンパ３は、通常、下方に湾曲するので、支持部材７２ａは、線接触の状態でスタンパ３を支持する。したがって、面接触の状態でスタンパ３を支持する場合より、スタンパ３を均一に加熱することができ、加熱時間及び冷却時間の短縮を図ることができる。
なお、加熱工程における他の方法などは、上述した実施形態の加熱工程とほぼ同様の方法としてあり、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
（転写工程）
図１０は、本発明の第二応用例にかかる成形方法を説明する概略断面図を示している。
次に、転写工程において、成形装置１ａは、図１０（ａ）に示すように、シャッタ２４の閉じられた加熱装置２ａが、開口部５１１の上方から移動し、冷却部材４ａが開口部５１１の上方に移動してくる。また、第二の金型６ａが上昇し、押しピン６１が支持部材７２ａを押し上げ、スタンパ３は、支持部材７２ａと押え部材７３ａの凸部によって挟まれるように保持される。
なお、このとき、スタンパ３は、まだ、湾曲した状態にある。
図１０は、本発明の第二応用例にかかる成形方法を説明する概略断面図を示している。
次に、転写工程において、成形装置１ａは、図１０（ａ）に示すように、シャッタ２４の閉じられた加熱装置２ａが、開口部５１１の上方から移動し、冷却部材４ａが開口部５１１の上方に移動してくる。また、第二の金型６ａが上昇し、押しピン６１が支持部材７２ａを押し上げ、スタンパ３は、支持部材７２ａと押え部材７３ａの凸部によって挟まれるように保持される。
なお、このとき、スタンパ３は、まだ、湾曲した状態にある。
続いて、第二の金型６ａがさらに上昇すると、図１０（ｂ）に示すように、スタンパ保持手段７ａが上昇し、被ガイド面７３１がガイド面５１５と係合し、スタンパ保持手段７ａが外方向に移動する。これにより、スタンパ３は、張られた状態となり、スタンパ保持手段７ａは、停止する。
さらに、第二の金型６ａが上昇すると、図１０（ｃ）に示すように、圧縮ばね６２がさらに圧縮され、基材８が張られた状態のスタンパ３と接触する。そして、基材８がスタンパ３と接触すると、あるいは、基材８がスタンパ３と接触し、さらに、微小距離（たとえば、０．数ｍｍ）だけ上方に押し上げると、第二の金型６ａが停止する。このようにすると、スタンパ３の反りや撓みなどを低減した状態で転写を行うことができ、転写品質を向上させることができる。
さらに、第二の金型６ａが上昇すると、図１０（ｃ）に示すように、圧縮ばね６２がさらに圧縮され、基材８が張られた状態のスタンパ３と接触する。そして、基材８がスタンパ３と接触すると、あるいは、基材８がスタンパ３と接触し、さらに、微小距離（たとえば、０．数ｍｍ）だけ上方に押し上げると、第二の金型６ａが停止する。このようにすると、スタンパ３の反りや撓みなどを低減した状態で転写を行うことができ、転写品質を向上させることができる。
（冷却工程）
次に、冷却工程において、成形装置１ａは、図１０（ｄ）に示すように、冷却部材４ａが降下し、スタンパ３を押圧する。
ここで、上述したように、基材８がスタンパ３と接触すると、転写が開始されるが、冷却部材４ａが所定のプレス圧でスタンパ３に押し付けられることによって、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を基材８の転写面８１に転写する転写工程が完了する。
また、冷却部材４ａがスタンパ３と接触すると、冷却が開始され、冷却部材４ａは、スタンパ３を介して基材８を冷却し、該基材８を固化又は硬化させる。
なお、冷却工程における他の方法などは、上述した実施形態の冷却工程とほぼ同様の方法としてあり、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
次に、冷却工程において、成形装置１ａは、図１０（ｄ）に示すように、冷却部材４ａが降下し、スタンパ３を押圧する。
ここで、上述したように、基材８がスタンパ３と接触すると、転写が開始されるが、冷却部材４ａが所定のプレス圧でスタンパ３に押し付けられることによって、輻射加熱されたスタンパ３の賦形面３１の構造を基材８の転写面８１に転写する転写工程が完了する。
また、冷却部材４ａがスタンパ３と接触すると、冷却が開始され、冷却部材４ａは、スタンパ３を介して基材８を冷却し、該基材８を固化又は硬化させる。
なお、冷却工程における他の方法などは、上述した実施形態の冷却工程とほぼ同様の方法としてあり、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
（離型工程）
次に、離形工程において、成形装置１ａは、上述した動作を戻ることにより、すなわち、冷却部材４ａが上昇し、第二の金型６ａが降下し、賦形面３１を転写面８１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる。
その後、基材８が搬送され、冷却部材４ａが開口部５１１の上方から移動し、加熱装置２ａが開口部５１１の上方に移動し、成形の一サイクルが終了する。
次に、離形工程において、成形装置１ａは、上述した動作を戻ることにより、すなわち、冷却部材４ａが上昇し、第二の金型６ａが降下し、賦形面３１を転写面８１に押圧した状態を解除することによって、成形品を離型させる。
その後、基材８が搬送され、冷却部材４ａが開口部５１１の上方から移動し、加熱装置２ａが開口部５１１の上方に移動し、成形の一サイクルが終了する。
以上説明したように、本応用例の成形方法及び成形装置１ａによれば、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができるとともに、輻射加熱されるスタンパ３は、線接触の状態で支持されるので、面接触の状態でスタンパ３を支持する場合より、スタンパ３を均一に加熱することができ、加熱時間及び冷却時間の短縮を図ることができる。
また、転写工程において、スタンパ３を強制的に張られた状態とするので、スタンパ３の反りや撓みなどを低減した状態で転写を行うことができ、転写品質を向上させることができる。
また、転写工程において、スタンパ３を強制的に張られた状態とするので、スタンパ３の反りや撓みなどを低減した状態で転写を行うことができ、転写品質を向上させることができる。
以上、本発明の熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置について、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明にかかる熱可塑性樹脂製品の成形方法及びその成形装置は、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、成形装置１、１´、１ａのスタンパ保持手段７、７ａは、上述した構成に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、ばね及び電磁ソレノイドなどを有する引っ張り手段を備えたり、あるいは、支持部に埋設される板ばねなどによって、スタンパ３を点接触及び／又は線接触の状態で支持する構成としてもよい。
例えば、成形装置１、１´、１ａのスタンパ保持手段７、７ａは、上述した構成に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、ばね及び電磁ソレノイドなどを有する引っ張り手段を備えたり、あるいは、支持部に埋設される板ばねなどによって、スタンパ３を点接触及び／又は線接触の状態で支持する構成としてもよい。
１、１´、１ａ 成形装置
２、２ａ 加熱装置
３ スタンパ
４、４ａ 冷却部材
５、５ａ 第一の金型
６、６ａ 第二の金型
７、７ａ スタンパ保持手段
８ 基材
２１ ライトパイプ
２２ ライトボックス
２３ 光源
２４ シャッタ
３１ 賦形面
４１ 流路
４２ 開口部
４３ 下板
４４ 上板
５１ 基部
５２ ホルダー
６１ 押しピン
６２ 圧縮ばね
７１ 圧縮ばね
７２、７２ａ 支持部材
７３、７３ａ 押え部材
７４ スリーブ
８１ 転写面
２１１ 内部空間
２１２ 照射口
２２１ 内部空間
２２２ 開口部
４３１ 凹部
４３２ ジョイント
４３３ 被支持部
５１１ 開口部
５１２ 流路
５１３ 支持部材
５１４ ガイドピン
５１５ ガイド面
７２１ ボルト
７３１ 被ガイド面
２、２ａ 加熱装置
３ スタンパ
４、４ａ 冷却部材
５、５ａ 第一の金型
６、６ａ 第二の金型
７、７ａ スタンパ保持手段
８ 基材
２１ ライトパイプ
２２ ライトボックス
２３ 光源
２４ シャッタ
３１ 賦形面
４１ 流路
４２ 開口部
４３ 下板
４４ 上板
５１ 基部
５２ ホルダー
６１ 押しピン
６２ 圧縮ばね
７１ 圧縮ばね
７２、７２ａ 支持部材
７３、７３ａ 押え部材
７４ スリーブ
８１ 転写面
２１１ 内部空間
２１２ 照射口
２２１ 内部空間
２２２ 開口部
４３１ 凹部
４３２ ジョイント
４３３ 被支持部
５１１ 開口部
５１２ 流路
５１３ 支持部材
５１４ ガイドピン
５１５ ガイド面
７２１ ボルト
７３１ 被ガイド面
Claims (11)
- 加熱装置から照射経路を介してスタンパに赤外線を照射し、該スタンパを輻射加熱する加熱工程と、
輻射加熱された前記スタンパの賦形面の構造を熱可塑性樹脂の転写面に転写する転写工程と、
前記スタンパと冷却部材とを接触させ、前記スタンパを介して前記熱可塑性樹脂を冷却し、該熱可塑性樹脂を固化又は硬化させる冷却工程と、
前記賦形面と前記転写面との接触した状態を解除することによって、成形品を離型させる離型工程と
を有し、
前記加熱工程において、前記冷却部材を前記照射経路から退出させた状態で、前記赤外線を前記スタンパに照射し、
前記転写工程の少なくとも終了段階において、前記スタンパと前記冷却部材とが接触していることを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形方法。 - 前記転写工程における転写を開始した後に、前記冷却工程における冷却を開始することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
- 前記転写工程において、前記加熱工程において前記スタンパが蓄えた熱のみを利用して、転写を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
- 前記転写工程において、前記スタンパを輻射加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
- 前記転写工程において、前記スタンパが前記熱可塑性樹脂の方向に付勢された状態、及び／又は、前記スタンパが外方向に引っ張られた状態であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
- 前記加熱工程において、前記スタンパを、点接触及び／又は線接触の状態で支持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形方法。
- 光源を用いて赤外線輻射加熱を行う加熱装置と、
前記光源から照射された赤外線によって輻射加熱されるスタンパと、
輻射加熱された前記スタンパと接触して該スタンパを冷却する冷却部材と、
前記冷却部材を前記赤外線の照射経路に進入させたり退出させたりする進退手段を有している第一の金型と、
前記スタンパの賦形面の構造が転写される熱可塑性樹脂を保持する第二の金型と、
前記スタンパと前記冷却部材とを接触させたり離したりするために、前記スタンパを相対的に移動可能に保持するスタンパ保持手段と
を備え、
前記冷却部材を前記赤外線の照射経路から退出させた状態で、前記加熱装置から照射された赤外線が、前記スタンパに照射されて該スタンパを輻射加熱し、
転写の少なくとも終了段階において、前記スタンパと、前記赤外線の照射経路に進入させた前記冷却部材とが接触し、該冷却部材が前記スタンパを補強することを特徴とする熱可塑性樹脂製品の成形装置。 - 前記スタンパ保持手段が、保持した前記スタンパを前記熱可塑性樹脂の方向に付勢する付勢手段、及び／又は、保持した前記スタンパを外方向に引っ張る引っ張り手段を有していることを特徴とする請求項７に記載の熱可塑性樹脂製品の成形装置。
- 前記スタンパ保持手段が、前記スタンパを点接触及び／又は線接触の状態で支持する支持部と、前記スタンパを押える押え部と、前記支持部及び／又は前記押え部を移動させる支持部・押え部用移動手段とを有していることを特徴とする請求項７又は８に記載の熱可塑性樹脂製品の成形装置。
- 前記加熱装置が、断面形状が多角形のライトパイプと、このライトパイプと連結され、断面形状が多角形のライトボックスと、このライトボックス内に収容される前記光源とを備え、前記ライトパイプの断面形状が三角形、四角形、正六角形又は平行六辺形であり、前記ライトボックスの断面形状が三角形、四角形、正六角形又は平行六辺形であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形装置。
- 前記冷却部材が、前記赤外線を遮ることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂製品の成形装置。
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