JP7444618B2 - Transfer device and method - Google Patents
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Description
本発明は、転写型が有する微細な転写形状を被転写材料に転写する転写装置および転写方法に関する。 The present invention relates to a transfer device and a transfer method for transferring a fine transfer shape of a transfer mold to a transfer target material.
樹脂の表面に微細形状を転写する方法として、射出成形法やインプリント法などが知られている。 Injection molding, imprinting, and the like are known as methods for transferring fine shapes onto the surface of resin.
射出成形法は、樹脂の軟化温度以下に加熱した転写型のキャビティ内に溶融させた樹脂を射出し、固化させることで形状を転写する方法である。 The injection molding method is a method of transferring a shape by injecting molten resin into the cavity of a transfer mold heated to a temperature below the softening temperature of the resin and solidifying it.
しかしながら、表面に微細な形状を有する部品を射出成形法で成形しようとしても、射出された溶融樹脂が転写型の微細な形状の中に完全に充填される前に固化してしまい、意図した形状が成形されないことがあった。 However, even when attempting to mold parts with fine shapes on the surface using injection molding, the injected molten resin solidifies before it is completely filled into the fine shapes of the transfer mold, resulting in the desired shape. was not formed.
熱インプリント法は、板状の樹脂をガラス転移温度近傍まで加熱し、微細な形状を有する転写型を押し付けることで樹脂表面に微細形状を転写し、その後、冷却して転写型を樹脂から離型する方法である。樹脂が軟化している状態で転写型を押し付けることになるので、微細な形状を有する転写型に樹脂を完全に充填できる。 In the thermal imprint method, a plate-shaped resin is heated to near the glass transition temperature, a transfer mold with a fine shape is pressed onto the resin surface, and the fine shape is transferred onto the resin surface.Then, the transfer mold is separated from the resin by cooling. It is a method of molding. Since the transfer mold is pressed while the resin is softened, the resin can be completely filled into the transfer mold having a fine shape.
しかしながら、熱インプリント法では、転写型を加熱および冷却するため、並びに、転写型に微細な形状を有する樹脂が充填されるまでに時間が掛かるため、サイクルタイム(製品1つを製造するために要する時間)が長くなってしまう。 However, in the thermal imprint method, it takes time to heat and cool the transfer mold and to fill the transfer mold with resin having a fine shape, so the cycle time (to manufacture one product) (time required) becomes long.
以上の経緯から、樹脂を可塑化させる作用を持った流体、例えば液体や加圧気体または超臨界流体等を適用した転写方法が提案されている。樹脂を可塑化させる作用を持った流体の具体例としては、加圧二酸化炭素または超臨界二酸化炭素等が挙げられる。それらを樹脂表面に含侵させると、樹脂が可塑化されて形状が転写されやすくなるため、通常の熱インプリント法のように転写型を高温にせずとも転写が可能となる。これにより熱インプリント法の欠点であるサイクルタイムが長いという問題を解消し、所望の転写物を得ることができる。 In view of the above circumstances, a transfer method using a fluid that has the effect of plasticizing the resin, such as a liquid, pressurized gas, or supercritical fluid, has been proposed. Specific examples of the fluid that has the effect of plasticizing the resin include pressurized carbon dioxide and supercritical carbon dioxide. When they are impregnated into the resin surface, the resin is plasticized and the shape is easily transferred, so that transfer is possible without raising the transfer mold to a high temperature as in normal thermal imprinting. This eliminates the problem of long cycle time, which is a disadvantage of the thermal imprint method, and makes it possible to obtain a desired transfer material.
例えば特許文献1および2には、樹脂が保持された空間に、加圧された二酸化炭素が供給されることで樹脂が可塑化され、所定の微細パターンが設けられた転写型に樹脂が押しつけられてパターンが転写材料に転写される技術が開示されている。 For example, in Patent Documents 1 and 2, the resin is plasticized by supplying pressurized carbon dioxide into a space where the resin is held, and the resin is pressed against a transfer mold provided with a predetermined fine pattern. A technique is disclosed in which a pattern is transferred to a transfer material using a process.
特許文献1に開示された技術では、転写の際に、加圧された二酸化炭素雰囲気中で、金型の微細パターンを転写するための圧力をさらに印加することになる。転写のために必要となる実効的な加圧力は、機械的な印加力に加え、加圧流体が転写面を押し返す力に抗するための力も必要となる。このため、結果として転写の際に非常に大きなプレス力が必要となる。 In the technique disclosed in Patent Document 1, during transfer, pressure is further applied in a pressurized carbon dioxide atmosphere to transfer the fine pattern of the mold. The effective pressing force required for transfer requires, in addition to the mechanical applied force, a force for resisting the force of the pressurized fluid pushing back against the transfer surface. As a result, a very large pressing force is required during transfer.
また、特許文献2に開示された技術では、樹脂成形体と超臨界二酸化炭素とが密閉された上室と下室とが移動可能な中間壁によって分けられている。そして、転写の際に、下室の圧力を上室の圧力より高くすることで中間壁に保持された樹脂成形体が上室側に移動して上室内の金型に押しつけられる。中間壁を上室側に移動させるためには密閉空間である上室内の二酸化炭素の体積を減少させる必要がある。この場合、上室内の二酸化炭素を圧縮するために大きな力が必要となる。このため、下室内の圧力を非常に大きくする必要がある。 Furthermore, in the technique disclosed in Patent Document 2, an upper chamber and a lower chamber in which a resin molded body and supercritical carbon dioxide are sealed are separated by a movable intermediate wall. Then, during transfer, by making the pressure in the lower chamber higher than the pressure in the upper chamber, the resin molded body held on the intermediate wall moves toward the upper chamber and is pressed against the mold in the upper chamber. In order to move the intermediate wall toward the upper chamber, it is necessary to reduce the volume of carbon dioxide in the upper chamber, which is a closed space. In this case, a large force is required to compress the carbon dioxide in the upper chamber. For this reason, it is necessary to make the pressure in the lower chamber extremely high.
以上のことから、特許文献1および2に開示された技術では、気体を加圧するためにポンプ等の外部装置を必要とする。また、加圧した気体中でのプレスを行うため、大きなプレス力が必要とされる。その結果、大きなプレス力に耐えうる構造や、大きなプレス力を発生させるための大きな駆動源等、大がかりな外部装置を用いる必要が生じ、装置の製造コストが増大してしまう。このため、微細な形状を有する樹脂を安価に製造することが困難になってしまう。 From the above, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 require an external device such as a pump to pressurize the gas. Further, since pressing is performed in pressurized gas, a large pressing force is required. As a result, it becomes necessary to use large-scale external devices such as a structure that can withstand a large pressing force and a large drive source for generating a large pressing force, which increases the manufacturing cost of the apparatus. For this reason, it becomes difficult to manufacture resin having a fine shape at a low cost.
本発明は、金型の外部に大がかりな装置を使用することなく、微細形状を被転写材料に転写することができる転写装置および転写方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a transfer device and a transfer method that can transfer a fine shape to a material to be transferred without using a large-scale device outside a mold.
本発明の転写装置は、被転写材料を可塑化する流体で満たされており、互いに接続される転写室と圧縮室とを含む密閉空間を有する基部と、前記転写室内に配置され、前記被転写材料に転写される形状を有する転写型を保持する型保持部と、前記転写室内に配置され、前記型保持部に対向し、前記型保持部に対して相対的に離接する方向に移動可能な型対向部と、前記圧縮室の容積を変化させて前記密閉空間内の前記流体の圧力を調整するピストンと、を備える。
The transfer device of the present invention includes a base having a sealed space including a transfer chamber and a compression chamber, which are filled with a fluid that plasticizes the material to be transferred and are connected to each other; a mold holder that holds a transfer mold having a shape to be transferred to the material; a mold holder disposed within the transfer chamber, facing the mold holder and movable in a direction toward and away from the mold holder; The device includes a mold facing portion, and a piston that changes the volume of the compression chamber to adjust the pressure of the fluid in the closed space.
本発明の転写方法は、密閉空間に含まれる転写室内に被転写材料を配置し、前記被転写材料を可塑化する流体で前記密閉空間内を満たし、前記密閉空間に含まれており、前記転写室と接続されている圧縮室の容積を小さくして前記密閉空間内の前記流体を圧縮し、前記被転写材料に転写される転写形状を有する転写型を前記被転写材料に押しつける。 In the transfer method of the present invention, a transfer material is placed in a transfer chamber included in a sealed space, the sealed space is filled with a fluid that plasticizes the transfer material, and the transfer chamber is contained in the sealed space, and The fluid in the sealed space is compressed by reducing the volume of a compression chamber connected to the transfer chamber , and a transfer mold having a transfer shape to be transferred to the transfer material is pressed against the transfer material.
本発明によれば、金型の外部に大がかりな装置を使用しない装置構成により、微細形状を被転写材料に転写することができる。特に被転写材料の被転写領域が大きくなった場合でも、安定して微細形状の転写を行うことができる。 According to the present invention, a fine shape can be transferred to a material to be transferred using an apparatus configuration that does not use a large-scale device outside the mold. In particular, even when the transfer area of the transfer material becomes large, fine shapes can be stably transferred.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(装置の説明)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る、転写装置100について説明するための図である。図1では、転写装置100の縦断面図が示されている。図1における各部の縮尺は正確なものではなく、図1では各部の位置関係が模式的に示されている。なお、以下の説明における上下方向は、図1における上下方向に対応している。
(Description of the device)
FIG. 1 is a diagram for explaining a
図1に示すように、転写装置100は、第1金型11と、第1金型11と対向する第2金型12とを有する。図1では、第1金型11と第2金型12とが型締めされた状態が示されている。第1金型11と第2金型12とが型締めされた状態では、第1金型11と第2金型12との間には、密閉空間である密閉室13が構成される。第1金型11および第2金型12は、本発明の基部の一例である。
As shown in FIG. 1, the
密閉室13は、内部に第1転写型14、第2転写型15および保持部16が配置される転写室131と、密閉室13内の流体に圧力を加えて圧縮するための圧縮室132と、転写室131と圧縮室132とを繋ぐ通路133と、を有する。
The sealed
転写室131の内部には、互いに対向するように第1転写型14および第2転写型15が設けられており、第1転写型14と第2転写型15との間には被転写材料である樹脂成形体30が配置されうる。本第1の実施形態において、第1転写型14は、第1金型11の転写室131における上側の内壁面111に保持されており、第2転写型15は、保持部16に保持されている。具体的な保持の方法については、例えば図示しないネジや接着剤などが挙げられる。なお、第1転写型14および第2転写型15は本発明の転写型の一例である。また、内壁面111は本発明の型保持部の一例であり、保持部16は本発明の型対向部の一例である。
Inside the
樹脂成形体30は、例えばあらかじめ射出成形等により成形されていればよい。樹脂成形体30に用いられる材料としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー(COP、COC)、ABS樹脂(ABS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)ポリスチレン(PS)、塩化ビニル樹脂(PVC)、テトラフルオロエチレン/フルオロアルコキシトリフルオロエチレン共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリビニルアルコール(PVA)ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレレン-エチレンテレフタレート(PBT-PET共重合樹脂)、ポリエーテル・エーテルケトン(PEEK樹脂)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、6ナイロン(PA6)、6-6ナイロン(PA66)、6Tナイロン(PA6T)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリアセタール(POM)、ポリサルホン(PSU)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリプロピレン(PP)等が挙げられる。また、これらは、フィラー等を配合したコンパウンド品や、複数種の樹脂をアロイ化またはブレンド化した混合品であってもよい。これらは用途に応じて適宜選択される。
The resin molded
第1転写型14および第2転写型15は、それぞれ樹脂成形体30と対向する面に樹脂成形体30に転写すべき微細な形状(パターン)を有する。この微細形状に、後述するように可塑化された樹脂成形体30が押しつけられることによって、樹脂成形体30の表面に微細形状が転写されるようになっている。
The
第1転写型14を保持する内壁面111および/または第2転写型15を保持する保持部16の内部には、温度を調節するための図示しないヒーターが埋め込まれていてもよい。
A heater (not shown) may be embedded inside the
転写室131の内部には、樹脂成形体30および下側の第2転写型15を保持した状態で上下方向に移動可能な保持部16が配置されている。保持部16には、その下端に保持部16を移動させるための2本のロッド17、17の一端が接続されており、ロッド17の他端は第2金型12に形成された第1ガイド穴121を通じて、密閉室13外の第2駆動プレート20に接続されている。なお、ロッド17には第1シール部材122(Oリング等)が設けられ、ロッド17が第1ガイド穴121内を移動しても密閉室13内の気密が破れないようになっている。
Inside the
保持部16の外周面、特に保持部16の上下面以外の側面は、転写室131の内壁面との間に所定の空間が形成されている。これは、保持部16の周囲と転写室131との間に樹脂成形体30の可塑化用の流体が一様に入り込むとともに、保持部16の下面側に流体が回り込むようにするためである。このような構成は、保持部16の移動に対し、流体の圧縮を起こさせないようにするためのものであり、保持部16を移動させる力の減少に寄与するものである。
A predetermined space is formed between the outer circumferential surface of the holding
第1駆動プレート18は、第2金型12内に設けられた空間である駆動室125内に設けられており、第1アクチュエータ21(例えば、サーボモータや油圧シリンダ等)によって上下方向に移動することができる。また、第2駆動プレート20は同様に駆動室125内に設けられており、第2アクチュエータ22によって、第1駆動プレート18とは独立して上下方向に動くことができる。
The
転写室131には、転写の際に樹脂成形体30を可塑化するために使用される流体を、転写後に外部に排出するための排出孔134が接続されている。排出孔134は、第2金型12の側面を貫通し、転写装置100の外部と転写室131の内部とを接続するように構成されている。排出孔134は、転写後に流体を排出するとき以外は、図示しないバルブ等によって閉じられている。
A
圧縮室132は、転写室131と通路133によって接続されている。すなわち、転写室131および圧縮室132は、同一の密閉空間である密閉室13内に配置されている。圧縮室132は、第1金型11の内壁と、第2金型12の内壁と、第2金型12の内部に設けられた第2ガイド穴123に沿って上下方向に移動可能なピストン19の上端面と、によって構成されている。ピストン19には第2シール部材124(Oリング等)が設けられ、ピストン19が第2ガイド穴123内を移動しても密閉室13内の気密が破れないようになっている。圧縮室132は、本発明の容積変化機構の一例である。
The
圧縮室132には、樹脂成形体30を可塑化するための流体を密閉室13内に導入するための導入孔135が接続されている。導入孔135は、第2金型12の側面を貫通し、転写装置100の外部と圧縮室132の内部とを接続するように構成されている。導入孔135の外部側には、例えば図示しないポンプや流体を貯留するボンベ等が接続されている。また、この導入孔135はボンベ等から流体を導入するとき以外は、図示しないバルブ等により閉じられている。
An
なお、本第1の実施形態に係る転写装置100では、樹脂成形体30を可塑化するための流体として、二酸化炭素が用いられる。本第1の実施形態に係る転写装置100では、二酸化炭素は、気体の状態で導入孔135から圧縮室132(密閉室13)内に導入され、圧縮室132において加圧されて圧縮され、気体状態と液体状態とが混合した気液混合状態とされて使用される。圧縮室132における二酸化炭素の圧縮についての詳細は、後述する。
Note that in the
上記説明したように、本第1の実施形態に係る転写装置100では、樹脂成形体30を可塑化する流体を圧縮する圧縮室132と、可塑化された樹脂成形体30に転写する転写室131とを含む密閉室13が、第1金型11と第2金型12との間に設けられている。
As described above, in the
(方法の説明)
次に、上記説明した転写装置100を用いて、被転写材料である樹脂成形体30に転写を行う転写方法について説明する。
(Explanation of method)
Next, a transfer method for transferring onto the resin molded
まず、第1転写型14が内壁面111に取り付けられるとともに、樹脂成形体30および第2転写型15が保持部16に保持される。この状態で、第1金型11と第2金型12とが型締めされる。これにより、転写装置100は、図1に示す状態(以下、初期状態と記載する)となる。
First, the
第1金型11と第2金型12とが型締めされた状態では、図1に示すように、第1金型11の内壁、第2金型12の内壁、およびピストン19により、転写室131および圧縮室132を含む密閉室13が構成される。転写室131の内部には、第1転写型14、第2転写型15、保持部16、および樹脂成形体30が配置されている。
When the
この状態で、導入孔135を通じて、転写装置100の外部から所定量の二酸化炭素が密閉室13内に導入される。
In this state, a predetermined amount of carbon dioxide is introduced into the sealed
その後、第1アクチュエータ21により、第1駆動プレート18に上向きの力が与えられると、第1駆動プレート18が駆動室125内を上方向に移動する。
Thereafter, when the
図2は、第1駆動プレート18が上方向に移動した状態(第1状態)の転写装置100を説明するための図である。以下では、この状態を第1状態と記載する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the
図2に示す第1状態は、第1駆動プレート18が上方向に移動したことにより、第1駆動プレート18に接続されているピストン19も圧縮室132内で第1駆動プレート18と同じ移動量上昇する。これにより、圧縮室132を含む密閉室13全体の体積が図1に示す初期状態と比較してピストン19が上方向に移動した分減少する。このため、圧縮室132を含む密閉室13内の二酸化炭素が圧縮(等温圧縮)されて一部が液体となる。従って、圧縮室132を含む密閉室13内は、気液混合状態の二酸化炭素によって満たされる。
In the first state shown in FIG. 2, as the
図3は、室温(20℃前後)における二酸化炭素の等温図(模式図)である。縦軸は圧力、横軸は体積にそれぞれ対応している。図3に示すように、二酸化炭素は等温圧縮されると、徐々に体積が減少していき(A点→B点)、密度が上昇する。B点で二酸化炭素の液化が始まり、B点とC点との間では、気体と液体の二酸化炭素が共存する気液平衡状態となる。この状態では体積が変化しても圧力はほぼ一定である。C点で二酸化炭素の液化が完了すると、それ以上圧力を高くしても体積はほとんど減少しなくなる。 FIG. 3 is an isothermal diagram (schematic diagram) of carbon dioxide at room temperature (around 20° C.). The vertical axis corresponds to pressure, and the horizontal axis corresponds to volume. As shown in FIG. 3, when carbon dioxide is isothermally compressed, its volume gradually decreases (from point A to point B) and its density increases. Liquefaction of carbon dioxide begins at point B, and a gas-liquid equilibrium state exists between point B and point C where gas and liquid carbon dioxide coexist. In this state, the pressure remains almost constant even if the volume changes. Once the liquefaction of carbon dioxide is completed at point C, the volume will hardly decrease even if the pressure is increased any further.
図3における気液平衡状態の圧力Pは、例えば21.5℃の二酸化炭素においては約6MPaである。すなわち、転写装置100では、21.5℃の二酸化炭素を用いる場合には、気体の二酸化炭素を転写装置100内に導入した状態で、ピストン19を上昇させて圧縮室132を含む密閉室13内の二酸化炭素の圧力を約6MPaとする。その状態で、さらに密閉室13内の体積を減少させるようにピストン19を上昇させることにより、密閉室13内の二酸化炭素を好適に気液混合状態とすることができる。ここで、転写装置100内に導入する二酸化炭素をあらかじめ6MPaに近い値(例えば5.7MPa等)としておけば、圧縮室132内でのピストン19の移動により二酸化炭素を気液混合状態まで圧縮するために必要な力は小さくてすむ。
The pressure P in the gas-liquid equilibrium state in FIG. 3 is, for example, about 6 MPa in carbon dioxide at 21.5°C. That is, in the
転写装置100における、密閉室13内の体積、並びに、図1に示す初期状態から図2に示す第1状態へ移行する際の第1駆動プレート18およびピストン19の移動量(ストローク)は、上記のように密閉室13内の二酸化炭素を好適に気液混合状態とすることができるような値に適宜設定されればよい。ピストンの移動量(ストローク)とは、ピストンが第1金型11および第2金型12に対して相対的に移動する距離を意味している。
In the
ここで、ピストン19の構造としては、所定の圧縮を行う際にその移動量が大きくなるように設計した方がより好ましい。具体的には、例えばピストン19の移動量を、後述する保持部16の移動量(保持部16が内壁面111に対して相対的に移動する距離)より大きくすることが好ましい。ピストン19の移動量を大きくすることで、ピストン19の上端面の面積を小さくしても、密閉室13内の二酸化炭素を気液混合状態とするために必要な密閉室13の体積変化を生じさせることができるようになる。
Here, it is more preferable that the structure of the
ピストン19の上端面の面積を小さくできれば、大面積のピストンを移動させる場合と比較して、ピストン19の上端面に掛かる力が小さくなるため、ピストン19を移動させるために必要とされる第1アクチュエータ21の力を小さくすることができる。このため、ピストン19を移動させるための第1アクチュエータ21として、出力の小さい小型のものを使用できる。また、ピストン19の上端面の面積を小さくすることで、転写装置100そのものを小型化することもできる。
If the area of the upper end surface of the
なお、上記説明は一例であって、転写装置100において用いられる二酸化炭素の温度は21.5℃に限定されず、適宜所望の温度の二酸化炭素を用いるようにしてもよい。その場合、密閉室13内において所望の温度の二酸化炭素が気液平衡状態となるように転写装置100を設計すればよい。あるいは、温度調節装置等によって、導入する二酸化炭素の温度を適宜調節するようにしてもよい。
Note that the above description is an example, and the temperature of carbon dioxide used in the
次に、密閉室13内の二酸化炭素が気液混合状態となった後、第2駆動プレート20は、第2アクチュエータ22により、上方向に移動する。図4は、第2駆動プレート20が移動した状態の転写装置100について説明するための図である。図4に示すように、第2駆動プレート20が上方向に移動し、駆動室125の上側の内壁に接触する位置まで上昇する。
Next, after the carbon dioxide in the sealed
これにより、第2駆動プレート20に接続されているロッド17とともに、転写室131内の保持部16が上昇する。すると、保持部16に保持されている樹脂成形体30の上側の面が、密閉室13の上側の内壁面111に固定されている第1転写型14に押しつけられる。また、樹脂成形体30の下側の面が、樹脂成形体30と保持部16との間に配置されている第2転写型15に押しつけられる。
As a result, the holding
なお、図4に示す第2状態において、密閉室13内は気液混合状態の二酸化炭素に満たされている。保持部16の周囲では、その側面と密閉室13の内壁面との間に形成されている空間を通って、気液混合状態の二酸化炭素が保持部16の下面側にも回り込んでいる。これにより、保持部16の上面側と下面側とで圧力が均等となる。また、気液混合状態では、体積の変化により気相と液相の比が変わるのみであるので、密閉室内の体積を減少させても、実質的に密閉室内の圧力はほぼ一定といえる。この状態では、樹脂成形体30の表面に二酸化炭素が含浸することで、樹脂成形体30の表面が可塑化されている。したがって、この状態で樹脂成形体30が第1転写型14および第2転写型15に押しつけられることで、樹脂成形体30の表面には第1転写型14および第2転写型15がそれぞれ有する微細形状が好適に転写される。
Note that in the second state shown in FIG. 4, the inside of the sealed
なお、気液混合状態の二酸化炭素は、非常に浸透性が高いため、樹脂成形体30と第1転写型14および/または第2転写型15とがあらかじめ接触していたとしても、その微細な隙間から入り込み、樹脂成形体30の被転写面を好適に可塑化させることができる。
Note that carbon dioxide in a gas-liquid mixed state has very high permeability, so even if the resin molded
このように樹脂成形体30への転写が完了すると、排出孔134が開かれて気液混合状態の二酸化炭素が排出される。排出完了後、転写装置100は型開きされ、微細形状が転写された樹脂成形体30が取り出される。
When the transfer to the resin molded
<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。本第2の実施形態において、第1の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。本第2の実施形態において、第1の実施形態と異なる構成については、符号にaを付して記載する。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the second embodiment, configurations that are different from those in the first embodiment are described by adding a to the reference numeral.
図5は、本発明の第2の実施形態に係る、転写装置100aについて説明するための図である。図5に示すように、転写装置100aは、互いに当接するように設けられた第1駆動プレート18aと第2駆動プレート20aとを有する。第1駆動プレート18aにはアクチュエータ21aが接続されており、第1駆動プレート18aはアクチュエータ21aによって上下方向に移動する。
FIG. 5 is a diagram for explaining a
第1駆動プレート18aがアクチュエータ21aによって上方向に移動するとき、第1駆動プレート18aは第2駆動プレート20aに下側から当接する。その後、アクチュエータ21aによって、第2駆動プレート20aの下側の面に接した状態となっていた第1駆動プレート18aはさらに上方向に移動することができる。このような構成により、本実施形態の転写装置100aでは、流体を圧縮するためのピストン19の第1駆動プレート18aによる移動と、転写を行うための保持部16の第2駆動プレート20aによる移動とを、同一(単一)のアクチュエータ21aによって行うことができる。
When the
図6は、第1駆動プレート18aが上方向に移動し、第2駆動プレート20aに当接した状態(第3の状態)の転写装置100aを説明するための図である。図6では、第1駆動プレート18aの移動に伴ってピストン19が上昇し、密閉室13内の二酸化炭素が気液混合状態となる。この状態でさらにアクチュエータ21aによって第1駆動プレート18aが上昇することにより、第2駆動プレート20aが第1駆動プレート18aと一体となって上昇する。これにより、保持部16に保持されている樹脂成形体30の上側の面が、密閉室13の上側の内壁面111に固定されている第1転写型14に押しつけられる。また、樹脂成形体30の下側の面が、樹脂成形体30と保持部16との間に配置されている第2転写型15に押しつけられる。図7は、第1駆動プレート18aが第2駆動プレート20aと当接した状態で、第2駆動プレート20aと一体となってさらに移動した状態(第4の状態)の転写装置100aについて説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the
図7に示す第4の状態では、第3の状態よりも第1駆動プレート18aが上昇している分、ピストン19も更に上昇することになるため、これに伴って密閉室13の体積は第3の状態よりも減少することになる。しかしながら、第3の状態から第4の状態において、密閉室13内の二酸化炭素は気液混合状態、すなわち気液平衡状態であるため、温度が変動しない限り、気相と液相が共存する範囲で密閉室13内の体積がある程度変動しても室内の二酸化炭素の圧力はほぼ一定である(図3参照)。従って、第3の状態から第4の状態へ遷移する際にピストン19によって生じる密閉室13内の体積変化は、樹脂成形体の転写に全く悪影響を及ぼさない。
In the fourth state shown in FIG. 7, since the
なお、気液混合状態を維持するためには、密閉室13内の体積変化は、例えば密閉室13全体の体積の約50%以下に収められることが望ましい。その理由は以下の通りである。液体の二酸化炭素の密度は770kg/m3であり、気体の二酸化炭素の密度は190kg/m3である(20℃の場合)。従って、20℃の気液混合状態の二酸化炭素では、約75%の体積変化が生じると、全てが液体の二酸化炭素に相転移してしまう。すなわち、密閉室13内の体積変化は、約75%より小さい値に収められる必要がある。
Note that, in order to maintain the gas-liquid mixed state, it is desirable that the volume change within the sealed
以上説明したように、本第2の実施形態に係る転写装置100aでは、アクチュエータを1つに減らした分、第1の実施形態よりも簡単な構成とすることができる。これにより、転写装置100a全体として小型化が可能となり、安価な転写装置100aを提供することができる。
As described above, the
<第1および第2の実施形態に係る転写装置の作用・効果>
以上説明したように、第1および第2の実施形態に係る転写装置100(100a)は、樹脂成形体30を可塑化する流体で満たされる密閉室13を有する第1金型11および第2金型12と、密閉室13内に配置され、樹脂成形体30に転写される形状を有する第1転写型14を保持する内壁面111と、内壁面111に対向し、内壁面111に対して相対的に離接する保持部16と、密閉室13の容積を変化させる圧縮室132と、を備える。
<Actions and effects of the transfer device according to the first and second embodiments>
As described above, the transfer device 100 (100a) according to the first and second embodiments includes a
このように、流体を圧縮するための圧縮室132と、樹脂成形体30に転写を行うための転写室131と、が同一の密閉空間である密閉室13内に設けられている。すなわち、転写装置100(100a)の内部に、導入気体の圧力調整機構と転写機構の2つの機能が独立して設けられている。このような構成により、流体を圧縮するための装置を転写装置100(100a)の外部に用意する必要がなく、流体を圧縮するための装置を外部に設けた場合と比較して、転写装置100(100a)全体の構成を簡単にすることができる。これにより、全体として安価な転写装置100(100a)を提供することができる。
In this way, the
また、実施形態に係る転写装置100(100a)では、ピストン19が第1金型11および第2金型12に対して相対的に移動する距離は、保持部16が内壁面111に対して相対的に移動する距離よりも大きい。これに伴い、ピストン19の上端面の面積は、比較的小さくてすむようになる。このため、ピストン19を移動させるための第1アクチュエータ21(またはアクチュエータ21a)として、出力の小さな小型のものを使用できる。また、ピストン19の上端面の面積を小さくすることで、転写装置100(100a)そのものを小型化することもできる。
In addition, in the transfer device 100 (100a) according to the embodiment, the distance that the
また、実施形態に係る転写装置100(100a)では、保持部16を支持しかつ移動させるロッド17の太さは、保持部16を移動させるための力を伝達できるだけの強度を確保でき、かつなるべく細くなるように形成されている。このような構成により、転写室131内で保持部16が移動した場合でも、ロッド17が密閉室13内に侵入することによって生じる密閉室13内の体積変化を小さくすることができる。
In addition, in the transfer device 100 (100a) according to the embodiment, the thickness of the
また、ロッド17をなるべく細くすることで、保持部16の上面(樹脂成形体30および第2転写型15が載置される面)と下面(ロッド17が接続される面)との面積差を小さくすることができる。また、保持部16の周囲と転写室131の内壁面との間に隙間が設けられているため、保持部16の下面と転写室131の内壁面との間に二酸化炭素が入り込むようになっている。
Furthermore, by making the
このような構成により、密閉室13内の二酸化炭素から保持部16の上面と下面に掛かる力が打ち消しあい、上面にかかる力は、実質的にロッドの断面積と二酸化炭素の蒸気圧力を掛け合わせたものとなる。その結果、密閉室13内で保持部16を移動させる際に加圧流体が転写面を押し返す力は、流体が保持部16の下側に回り込まない構造の転写装置の場合と比較して小さくなる。このため、保持部16を移動させる力は比較的小さくてよく、第2アクチュエータ22(またはアクチュエータ21a)として、出力の小さい小型のものを使用できる。これにより、装置を大がかりなものにすることなく樹脂成形体30の大面積化が可能となる。
With this configuration, the forces exerted on the upper and lower surfaces of the holding
また、上記した実施形態に係る転写装置100(100a)では、流体は二酸化炭素である。転写装置100(100a)内に導入された二酸化炭素は、圧縮室132内で圧縮されて気液混合状態となる。気液混合状態の流体は、樹脂成形体30の表面に含浸し、可塑化させるため、第1転写型14および第2転写型15に押しつけられた樹脂成形体30の表面に、第1転写型14および第2転写型15の微細形状を好適に転写できる。
Furthermore, in the transfer device 100 (100a) according to the embodiment described above, the fluid is carbon dioxide. Carbon dioxide introduced into the transfer device 100 (100a) is compressed in the
さらに、密閉室13内が気液混合状態の二酸化炭素で満たされることにより、以下のような効果が得られる。図3に示すように、気液混合状態、すなわち気液平衡状態では、体積変化があっても圧力はほぼ一定である。すなわち、圧縮室132における圧縮により密閉室13内の二酸化炭素が気液混合状態となった後は、温度が変動しない限り、気相と液相が共存する範囲で密閉室13内の体積が変動しても室内の二酸化炭素の圧力はほぼ一定である。以上のことから、密閉室13内が気液混合状態の二酸化炭素で満たされることにより、密閉室13内に体積変化があっても気相と液相が共存する範囲であれば密閉室13内の圧力を一定に保つことができる。なお、気相と液相が共存する範囲とは、上記第2の実施形態に説明したように、密閉室13内の体積変化が約75%より小さい範囲、より好適には約50%より小さい範囲である。
Furthermore, by filling the sealed
<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態について説明する。図8は、第3の実施形態に係る転写装置200について説明するための図である。図8では、転写装置200の縦断面図が示されている。図8における各部の縮尺は正確なものではなく、図8では各部の位置関係が模式的に示されている。なお、以下の説明における上下方向は、図8における上下方向に対応している。
<Third embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described below. FIG. 8 is a diagram for explaining a
図8に示すように、転写装置200は、第1金型211と、第1金型211と対向する第2金型212とを有する。図8では、第1金型211と第2金型212とが型締めされた状態が示されている。第1金型211と第2金型212とが型締めされた状態では、第1金型211と第2金型212との間には、密閉空間である密閉室220が構成される。第1金型211および第2金型212は、本発明の基部の一例である。
As shown in FIG. 8, the
密閉室220は、互いに対向する第1型保持部231および第2型保持部232が配置される転写室221と、密閉室220内の流体に圧力を加えて圧縮するための圧縮室222と、を有する。転写室221と圧縮室222とは、第2型保持部232と、密閉室220を構成する第2金型212との間に設けられた隙間によって空間的に接続されている。
The sealed
転写室221の内部に配置される第1型保持部231および第2型保持部232のそれぞれは、第1転写型214および第2転写型215を互いに対向するように保持する。第1転写型214と第2転写型215との間には被転写材料である樹脂フィルム240が配置されうる。第1型保持部231および第2型保持部232による、第1転写型214および第2転写型215の保持の具体的な方法としては、例えば図示しないネジや接着剤等が挙げられる。第1転写型214および第2転写型215は本発明の転写型の一例である。また、第1型保持部231および第2型保持部232の一方は本発明の型保持部の一例であり、他方は本発明の型対向部の一例である。
Each of the first
樹脂フィルム240は、例えばフィルム状の樹脂材料である。樹脂フィルムを構成する材料の具体例としては、上述した第1の実施形態で説明した材料が挙げられる。
The
なお、第1の実施形態で説明した転写装置100では、被転写材料である樹脂成形体30は、転写が行われる際に転写室131内に封入されていたが、本第3の実施形態に係る転写装置200では、樹脂フィルム240の全体が転写室221内に封入されない場合がある。
Note that in the
図9Aおよび図9Bは、第3の実施形態における転写装置200と樹脂フィルム240との関係を説明するための図である。図9Aは、転写装置200の第1金型211と第2金型212とが型締めされていない状態で、第2金型212を上側から見た様子を示す図である。図9Aでは、図示の都合上、樹脂フィルム240を透過して第2金型212が示されている。
9A and 9B are diagrams for explaining the relationship between the
図9Aに示すように、第2金型212の上面の一部には、型締めされた際に密閉室220を形成するための開口223が形成されている。被転写材料である樹脂フィルム240は、この開口223を覆うように配置される。
As shown in FIG. 9A, an
図9Aでは、図9Bに示すように、被転写材料として、ロール状の樹脂フィルム240が用いられる例について示している。図9Bは、被転写材料としてロール状の樹脂フィルム240を用いる場合について説明するための図であって、図9Bは、ロール状の樹脂フィルム240の巻き取り方向に沿った平面における断面図である。図9Bでは、転写装置200の両側に樹脂フィルム240を巻き付けるロール300Aおよび300Bを配置し、一方のロール300Aで他方のロール300Bに巻き付けられた樹脂フィルム240を巻き取る例が示されている。
FIG. 9A shows an example in which a roll-shaped
図9Aおよび図9Bに示す例では、ロール300Bが樹脂フィルム240を巻き取っていく。樹脂フィルム240の転写されるべき所定の位置が開口223に重なった時点で、ロール300Bは樹脂フィルム240の巻き取りを停止させる。この状態で第1金型211と第2金型212との型締めがなされ、樹脂フィルム240への転写が行われる。
In the example shown in FIGS. 9A and 9B, the
開口223の周囲には、第3シール部材261(Oリング等)が設けられている。言い換えると、第3シール部材261は、第1金型211と第2金型212とが型締めされた状態において、転写室221の周囲における、第1金型211と第2金型212との間の空間を塞ぐように設けられている。このような第3シール部材261によって、第1金型211と第2金型212とが型締めされた状態における、転写室221の気密が確保される。このような構成により、第3の実施形態の転写装置200では、被転写材料の全体が転写室221の内部に封入されない場合でも、好適に転写を行うことができる。
A third sealing member 261 (such as an O-ring) is provided around the
このようにして所定の位置への転写が完了すると、型締めが解除され、ロール300Bによって樹脂フィルム240が所定量巻き取られる。所定量の巻き取りが完了すると、再度型締めがなされ、樹脂フィルム240への転写が行われる。このような工程を繰り返すことにより、ロール状の樹脂フィルム240への連続した転写が好適に行われる。
When the transfer to the predetermined position is completed in this way, the mold clamping is released and the
図9Aに示すように、第2金型212には、開口223の他、後に詳細を説明する第2導入孔252が開口しており、この第2導入孔252の周囲にも第4シール部材262(Oリング等)が設けられることで、第2導入孔252からも密閉室220の気密が破れないようになっている。
As shown in FIG. 9A, in addition to the
なお、図9Aおよび図9Bでは、樹脂フィルム240がロール300Bにより巻き取られることで、ロール状の樹脂フィルム240に連続した転写が行われる例を示したが、本発明はこれに限定されない。転写室221の内部に封入できない大きさの樹脂フィルム1枚に転写を行う場合や、転写室221の内部に樹脂フィルムが封入される場合でも、本発明の転写装置200を適用することが可能である。
Although FIGS. 9A and 9B show an example in which the
図8の説明に戻る。第1転写型214および第2転写型215は、それぞれ樹脂フィルム240と対向する面に樹脂フィルム240に転写すべき微細な形状(パターン)を有する。この微細形状に、可塑化された樹脂フィルム240が押しつけられることによって、樹脂フィルム240の表面に微細形状が転写されるようになっている。
Returning to the explanation of FIG. The
第1転写型214を保持する第1型保持部231および/または第2転写型215を保持する第2型保持部232の内部には、温度を調節するための図示しないヒーターが埋め込まれていてもよい。
A heater (not shown) for adjusting the temperature is embedded inside the first
第1転写型214を保持する第1型保持部231は、第1金型211の転写室221における上側の面である内壁面211Wに固定されている。一方、第2転写型215を保持する第2型保持部232と、第2金型212の転写室221における内壁面212Wとの間には所定の空間が形成されている。これは、第2型保持部232の周囲と内壁面212Wの間に樹脂フィルム240を可塑化するための流体を一様に入り込ませるとともに、転写室221と、第2型保持部232の下面側に存在する圧縮室222とを空間的に接続するためである。このような構成は、第2型保持部232の移動に対し、流体の圧縮を起こさせないようにするためのものであり、第2型保持部232を移動させる力の減少に寄与するものである。
The first
第2型保持部232の下方の面には、下方に突出するガイドピン232Pが設けられている。図8に示す例では、ガイドピン232Pは、2本設けられている。ガイドピン232Pは、第2金型212に設けられた第3ガイド穴2121の内部に嵌め入れられている。ガイドピン232Pおよび第3ガイド穴2121により、第2型保持部232の水平方向への移動は規制されており、第2型保持部232は上下方向にのみ移動可能となっている。また、転写室221とガイドピン232Pの下部空間とを空間的に接続するため、ガイドピン232Pと第3ガイド穴2121の内壁面との間に図示しない隙間が形成されている。
A
また、第2型保持部232の下方には、第2転写型215の水平方向の断面積より小さい断面積を有する、例えば円筒形のピストン271が、第2転写型215と離隔可能に配置されている。ピストン271は、第2金型212に設けられた第4ガイド穴2122の内部に、上下方向に移動可能に嵌め入れられている。ピストン271には第5シール部材263(Oリング等)が設けられ、ピストン271が第4ガイド穴2122内を移動しても、密閉室220内の気密が破れないようになっている。ピストン271は、図示しないアクチュエータにより、上下方向の移動を行うようになっている。
Further, below the second
ピストン271は、第2型保持部232を下方に移動させて第1型保持部231から離隔させるリターンピン272を有する。リターンピン272は、本発明の離隔部の一例である。リターンピン272は、軸と、軸よりも断面積が大きい下端部とによって構成されている。リターンピン272の軸の上端部は、第2型保持部232の下面に接続されている。ピストン271の上端部には、リターンピン272の軸を通す穴が設けられており、当該穴の大きさはリターンピン272の下端部の断面積より小さくなっている。これにより、ピストン271が下方に移動する際、リターンピン272およびリターンピン272と接続されている第2型保持部232もピストン271と一体となって下方に移動する。
The
転写室221には、転写の際に樹脂フィルム240を可塑化するために使用される流体を、転写前に導入する第1導入孔251および第2導入孔252が接続されている。第2導入孔252は、第2金型212の側面を貫通し、転写装置200の外部と転写室221の内部とを接続するように構成されている。そして、第2導入孔252は、途中で枝分かれして第1金型に設けられた第1導入孔251に接続される。
The
第2導入孔252の入口から流体が流し込まれると、流体は第2導入孔252を通って転写室221の樹脂フィルム240の下面側に導入される。また、第2導入孔252から流し込まれた流体の一部は、上述の枝分かれした部位から第1導入孔251へ流れ込み、第1導入孔251を通って第1型保持部231の下面側、すなわち転写室221の樹脂フィルム240の上面側に導入される。
When fluid is poured from the entrance of the
このように枝分かれした流体の導入孔により、被転写材料である樹脂フィルム240の全体が転写室221内に封入されないために転写室221が樹脂フィルム240によって上下に分断されてしまう場合でも、樹脂フィルム240の上下の面に好適に流体を導入することができる。これとともに、樹脂フィルム240の上下に存在する流体の圧力を速やかに同じ圧力とすることができる。
Due to the branched fluid introduction holes, even when the
一方、転写室221には、転写後に外部に排出するための排出孔253も接続されている。排出孔253は、第2金型212の側面を貫通し、転写装置200の外部と転写室221の内部とを接続するように構成されている。排出孔253は、転写後に流体を排出するとき以外は、図示しないバルブ等によって閉じられている。
On the other hand, the
圧縮室222は、第2型保持部232の下面と、第2金型212の内壁と、ピストン271の上端面と、によって構成されている。圧縮室222は、上述したように、第2型保持部232と第2金型212の内壁面212Wとの間の所定の空間によって、転写室221と空間的に接続されている。すなわち、転写室221および圧縮室222は、同一の密閉空間である密閉室220を構成している。
The
ピストン271が上昇することで、圧縮室222内の流体が圧縮される。圧縮室222と転写室221とは上述したように空間的に接続されているため、ピストン271の上昇により、密閉室220内の流体の圧力が上昇する。第3の実施形態における流体は、第1の実施形態と同様、二酸化炭素である。二酸化炭素は、気体の状態で第1導入孔251および第2導入孔252から密閉室220内に導入され、ピストン271の上昇によって加圧、圧縮されて、気体状態と液体状態とが混合した気液混合状態となる。この状態で転写装置200における転写が行われる。圧縮室222は、本発明の容積変化機構の一例である。
As the
上記説明したように、本第3の実施形態に係る転写装置200では、樹脂フィルム240を可塑化する流体を圧縮する圧縮室222と、可塑化された樹脂フィルム240に転写する転写室221とを含む密閉室220が、第1金型211と第2金型212との間に設けられている。
As described above, the
(方法の説明)
次に、上記説明した転写装置200を用いて、被転写材料である樹脂フィルム240に転写を行う転写方法について説明する。
(Explanation of method)
Next, a transfer method for transferring onto the
まず、第1転写型214が第1型保持部231に取り付けられるとともに、第2転写型215が第2型保持部232に保持される。そして、図10に示すように、樹脂フィルム240が転写されるべき位置に配置される。図10は、転写装置200の型締め前における、樹脂フィルム240を配置する様子を示す図である。なお、以下の方法の説明に用いられる図10~図12は、図8と同じ断面における縦断面図である。
First, the
そして、図8に示すように、第1金型211と第2金型212とが型締めされる。これにより、転写装置200は、図8に示す状態(以下、初期状態と記載する)となる。初期状態において、樹脂フィルム240の一部は転写室221の外側へ露出している(図9Aおよび図9B参照)が、転写室221の周囲における第1金型211と第2金型212との間の隙間を塞ぐように配置された第3シール部材261によって、転写室221内の気密は確保されている。
Then, as shown in FIG. 8, the
従って、初期状態では、図8に示すように、転写室221の内部に、第1転写型214と、第2転写型215と、第1型保持部231と、第2型保持部232と、樹脂フィルム240の一部が配置されている。
Therefore, in the initial state, as shown in FIG. 8, inside the
この状態で、第2導入孔252および第1導入孔251を通じて、転写装置200の外部から所定量の二酸化炭素が転写室221および圧縮室222内に導入される。
In this state, a predetermined amount of carbon dioxide is introduced into the
そして、図11に示すように、図示しないアクチュエータにより、ピストン271が上方向に移動させられる。図11は、ピストン271が第2型保持部232の下面に接触する位置まで上昇した様子を示す図である。これにより、図11における圧縮室222を含む密閉室220全体の体積は、図8に示す初期状態と比較して、ピストン271が上方向に移動した分減少する。このため、圧縮室222を含む密閉室220内の二酸化炭素が圧縮(等温圧縮)されて一部が液体となる。従って、圧縮室222を含む密閉室220内は、気液混合状態の二酸化炭素によって満たされる。
Then, as shown in FIG. 11, the
転写装置200における、密閉室220内の体積、並びに、図8に示す初期状態から図11に示す状態へのピストン271の移動量(ストローク)は、上記のように密閉室220内の二酸化炭素を好適に気液混合状態とすることができるような値に適宜設定されればよい。ピストンの移動量(ストローク)とは、ピストンが第1金型211および第2金型212に対して相対的に移動する距離を意味している。
In the
ここで、ピストン271の水平方向の断面積は、第1型保持部231の下面または第2型保持部232の上面の面積、換言すれば転写室221の水平方向の断面積と比較して、小さくなるように形成されている。そして、ピストン271の上下方向の移動量は、密閉室220内の二酸化炭素を気液混合状態とするために必要な密閉室220の体積変化を生じさせることができる移動量に設定される。
Here, the horizontal cross-sectional area of the
ピストン271の上端面の面積を小さくすることで、大面積のピストンを移動させる場合と比較して、ピストン271の上端面に掛かる力が小さくなる。このため、ピストン271を移動させるために必要な力を小さくすることができる。このため、ピストン271を移動させるためのアクチュエータとして、出力の小さい小型のものを使用できる。また、ピストン271の上端面の面積を小さくすることで、転写装置200そのものを小型化することもできる。
By reducing the area of the upper end surface of the
次に、密閉室220内の二酸化炭素が気液混合状態となった後、ピストン271には図示しないアクチュエータにより、更に上方向の力が加えられる。圧縮室222内の流体の圧縮が完了した状態(図11に示す状態)において、ピストン271の上端面は第2型保持部232の下面と接触する。このため、図12に示すように、図示しないアクチュエータによってピストン271に更に上方向の力が加えられることにより、第2型保持部232に保持されている第2転写型215が、樹脂フィルム240を挟んで、転写室221の上側の内壁面211Wに保持された第1型保持部231に保持されている第1転写型214に押し付けられる。図12は、ピストン271の上昇により、第2転写型215が第1転写型214に押し付けられている様子を示す図である。
Next, after the carbon dioxide in the sealed
図12に示す状態では、樹脂フィルム240の表面に二酸化炭素が含浸することで、樹脂フィルム240の表面が可塑化されている。従って、樹脂フィルム240を挟んで第2転写型215が第1転写型214に押しつけられることで、樹脂フィルム240の表面には第1転写型214および第2転写型215がそれぞれ有する微細形状が好適に転写される。
In the state shown in FIG. 12, the surface of the
なお、気液混合状態の二酸化炭素は、非常に浸透性が高いため、図8および図11に示すように樹脂フィルム240と第1転写型214とがあらかじめ接触していたとしても、その微細な隙間から入り込み、樹脂フィルム240の被転写面を好適に可塑化させることができる。
Note that carbon dioxide in a gas-liquid mixed state has very high permeability, so even if the
このようにして樹脂フィルム240への転写が完了すると、排出孔253が開かれて気液混合状態の二酸化炭素が排出される。排出完了後、転写装置200は型開きされ、ピストン271が下方に移動させられる。ピストン271と一体となって移動するリターンピン272により、第2型保持部232が下方に移動される。
When the transfer to the
そして、図9Bで説明したロール300Bにより樹脂フィルム240が所定量巻き取られた後、上述した工程が繰り返されることにより、ロール状の樹脂フィルム240に対する連続した転写が行われる。
Then, after a predetermined amount of the
以上説明したように、本第3の実施形態に係る転写装置200は、ピストン271により、流体の圧縮と転写のための加圧との両方が行われる構成を有するため、第1および第2の実施形態よりも簡単な構成となっている。これにより、転写装置200全体として小型化が可能となり、安価な転写装置200を提供することができる。
As described above, the
<第3の実施形態の作用、効果>
以上説明したように、第3の実施の形態に係る転写装置200は、被転写材料である樹脂フィルム240を可塑化する流体で満たされる密閉室220を有する第1金型211および第2金型212(基部)と、密閉室220内に配置され、第1型保持部231と、第1型保持部231に対向し、第1型保持部231に対して相対的に離接する方向に移動可能な第2型保持部232と、上下移動により密閉室220の容積を変化させるピストン271と、を備える。そして、ピストン271は、第2型保持部232に当接し、第2型保持部232を第1型保持部231に対して相対的に近づく方向に移動させる。
<Actions and effects of the third embodiment>
As described above, the
このような構成により、第1転写型214および第2転写型215が樹脂フィルム240に転写を行うための転写室221と、流体を圧縮するための圧縮室222と、が同一の密閉空間である密閉室220内に設けられている。すなわち、転写装置200の内部には、流体の圧力調整機構と転写機構の2つの機能が独立して設けられている。このような構成により、流体を圧縮するための装置を転写装置200の外部に用意する必要がなく、流体を圧縮するための装置を外部に設けた場合と比較して、転写装置200全体の構成を簡単にすることができる。これにより、全体として安価な転写装置200を提供することができる。
With this configuration, the
また、第3の実施形態に係る転写装置200では、ピストン271の水平方向の断面積は、転写室221の水平方向の断面積と比較して、小さく構成されている。このため、流体を圧縮するために必要な力、すなわちピストン271を上昇させる力を大きくすることなく、転写面積を大きくすることができるようになる。なお、本第3の実施形態において、転写面積とは、樹脂フィルムにパターンが転写される部分の面積を意味している。
Furthermore, in the
また、第3の実施形態に係る転写装置200では、樹脂フィルム240の上面と第1型保持部231との間に流体を導入する第1導入孔251、および、樹脂フィルム240の下面と第2型保持部232との間に流体を導入する第2導入孔252を有する。これにより、被転写材料である樹脂フィルム240の全体が転写室221内に封入されないために転写室221が樹脂フィルム240によって上下に分断されてしまう場合でも、樹脂フィルム240の上下の面に好適に流体を導入することができる。これとともに、樹脂フィルム240の上下に存在する流体の圧力を速やかに同じ圧力とすることができる。
Further, in the
また、第3の実施形態に係る転写装置200では、ピストン271は、第2型保持部232を第1型保持部231から相対的に離れる方向に移動させる部材であって、第2型保持部232に接続されているリターンピン272(離隔部)を有する。これにより、転写が完了した後、第2型保持部232を図10に示す初期の位置まで容易に戻すことができるようになる。
Further, in the
<変形例>
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素は任意に組み合わせられてもよい。
<Modified example>
Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present disclosure. Understood. Further, each component in the above embodiments may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the disclosure.
上記した第1の実施形態では、図1に例示したように、第1転写型14が第1金型11の内壁面111に保持されており、樹脂成形体30および第2転写型15が保持部16に保持されていた。すなわち、第1の実施形態では、内壁面111が本発明の型保持部の一例であり、保持部16が本発明の型対向部の一例であった。しかしながら、本発明はこれに限定されない。
In the first embodiment described above, as illustrated in FIG. 1, the
例えば、樹脂成形体30の上面側、あるいは下面側にのみ転写型が1つだけ配置されるようにしてもよい。すなわち、第1転写型14のみ、または第2転写型15のみが配置され、樹脂成形体30の片面のみに転写が行われるような構成も本発明に含まれる。第1転写型14のみが配置される場合は、内壁面111が本発明の型保持部の一例であり、保持部16が本発明の型対向部の一例である。一方、第2転写型15のみが配置される場合は、保持部16が本発明の型保持部の一例となり、内壁面111が本発明の型対向部の一例となる。第2の実施形態においても同様である。
For example, only one transfer mold may be disposed only on the upper surface side or the lower surface side of the resin molded
第3の実施形態においては、第1転写型214が第1型保持部231に、第2転写型215が第2型保持部232に、それぞれ保持されていた。しかしながら、第1転写型214のみ、または第2転写型215のみが配置され、樹脂フィルム240の片面のみに転写が行われるような構成も本発明に含まれる点については、上述した第1の実施形態と同様である。第1転写型214のみが配置される場合は、第1型保持部231が本発明の型保持部の一例であり、第2型保持部232が本発明の型対向部の一例である。一方、第2転写型215のみが配置される場合は、第2型保持部232が本発明の型保持部の一例となり、第1型保持部231が本発明の型対向部の一例となる。
In the third embodiment, the
上記した第1および第2の実施形態では、図1、図5等に例示したように、密閉室13を構成する転写室131と二酸化炭素を圧縮する圧縮室132とが水平方向に離れた位置に設けられ、通路133によって互いに接続されていたが、本発明はこれに限定されない。転写室131と圧縮室132とは同じ密閉空間である密閉室13内に設けられていればよく、例えば隣接していてもよい。
In the first and second embodiments described above, as illustrated in FIG. 1, FIG. , and are connected to each other by
上記した第1の実施形態では、第1アクチュエータ21が第1駆動プレート18を介してピストン19を、第2アクチュエータ22が第2駆動プレート22を介して保持部16を転写装置100の下側から上方向に上昇させていた。また、第2の実施形態では、アクチュエータ21aが第1駆動プレート18aと第2駆動プレート20aとを介して、保持部16およびピストン19を転写装置100aの下側から上方向に上昇させていた。しかしながら、本発明はこれに限定されない。転写装置100(100a)は、必ずしも図1、図5等に示す向きに設置されなくてもよく、例えば横向きに設置されてもよい。その場合、保持部16およびピストン19は水平方向に沿って移動すればよい。
In the first embodiment described above, the
上記した第2の実施形態では、第1駆動プレート18aが第2駆動プレート20aを押すことで、同一のアクチュエータ21aにより保持部16の移動とピストン19の移動とが行われていたが、本発明はこれに限定されない。保持部16の移動方向とピストン19の移動方向は必ずしも同一でなくてもよく、例えば保持部16が上方向に移動する一方、ピストン19が水平方向に移動してもよい。
In the second embodiment described above, the
上記した第1および第2の実施形態では、図1に例示したように、保持部16には2本のロッド17が接続されている様子が示されているが、本発明はこれに限定されない。十分な強度を確保でき、また保持部16を正確に上下方向に移動させることができるのであれば、ロッド17は1本または3本より多数であってもよい。
In the first and second embodiments described above, as illustrated in FIG. 1, two
上記した第3の実施形態では、図8等に例示したように、ピストン271が第2型保持部232の水平方向におけるほぼ中心に設けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば図13に示すように、ピストン271が第2型保持部232の中心からずれた位置に設けられていてもよい。図13は、ピストン271が第2型保持部232の中心からずれた位置に設けられた場合の転写装置200の変形例を示す図である。このような構成であっても、上記した第3の実施形態で説明した転写装置200による効果は、全て得ることができる。
In the third embodiment described above, as illustrated in FIG. 8 and the like, the
上記した第1から第3の実施形態では、樹脂成形体30または樹脂フィルム240を可塑化させるための流体として、気液混合状態の二酸化炭素を用いていたが、本発明はこれに限定されない。流体としては、例えば水や窒素等を用いても、加圧気体状態もしくは気液混合状態を作り出して樹脂成形体30または樹脂フィルム240の可塑化を行うことができる。また、樹脂成形体30または樹脂フィルム240を可塑化させるための流体として、気液混合状態ではなく、例えば超臨界状態の二酸化炭素、エタン、エチレン、プロパンやそれらの混合物を用いてもよい。ただし、流体が気液混合状態ではない場合、密閉室13、220内の体積変化による流体の圧力変化を無視できなくなることがある。このため、加圧気体状態、または超臨界状態の流体を用いる場合には、より密閉室13内の体積変化が小さい第1の実施形態の転写装置100を採用することが望ましい。
In the first to third embodiments described above, carbon dioxide in a gas-liquid mixed state is used as the fluid for plasticizing the resin molded
本発明によれば、微細形状を好適に転写できる転写装置および転写方法が提供される。 According to the present invention, a transfer device and a transfer method capable of suitably transferring fine shapes are provided.
100,100a、200 転写装置
11、211 第1金型
111、211W、212W 内壁面
12、212 第2金型
121 第1ガイド穴
122 第1シール部材
123 第2ガイド穴
124 第2シール部材
125 駆動室
13 密閉室
131 転写室
132 圧縮室
133 通路
134 排出孔
135 導入孔
14、214 第1転写型
15、215 第2転写型
16 保持部
17 ロッド
18,18a 第1駆動プレート
19 ピストン
20,20a 第2駆動プレート
21 第1アクチュエータ
21a アクチュエータ
22 第2アクチュエータ
30 樹脂成形体
2121 第3ガイド穴
2122 第4ガイド穴
220 密閉室
221 転写室
222 圧縮室
223 開口
231 第1型保持部
232 第2型保持部
232P ガイドピン
240 樹脂フィルム
251 第1導入孔
252 第2導入孔
253 排出孔
261 第3シール部材
262 第4シール部材
263 第5シール部材
271 ピストン
272 リターンピン
300A、300B ロール
100, 100a, 200
Claims (11)
前記転写室内に配置され、前記被転写材料に転写される形状を有する転写型を保持する型保持部と、
前記転写室内に配置され、前記型保持部に対向し、前記型保持部に対して相対的に離接する方向に移動可能な型対向部と、
前記圧縮室の容積を変化させて前記密閉空間内の前記流体の圧力を調整するピストンと、を備える、
転写装置。 a base having a sealed space filled with a fluid for plasticizing the transferred material and including a transfer chamber and a compression chamber connected to each other;
a mold holding part that is disposed in the transfer chamber and holds a transfer mold having a shape to be transferred to the transfer target material;
a mold facing part that is disposed within the transfer chamber, faces the mold holding part, and is movable in a direction toward and away from the mold holding part;
a piston that adjusts the pressure of the fluid in the closed space by changing the volume of the compression chamber;
Transfer device.
請求項1に記載の転写装置。 The piston moves relative to the base to change the volume of the compression chamber .
The transfer device according to claim 1.
請求項2に記載の転写装置。 The direction in which the mold facing part moves toward and away from the mold holding part is the same as the direction in which the piston moves relative to the base.
The transfer device according to claim 2.
前記型対向部を前記型保持部に対して相対的に離接させる方向に移動させる第2アクチュエータと、
を更に備える、請求項2に記載の転写装置。 a first actuator that moves the piston relative to the base;
a second actuator that moves the mold facing part in a direction that causes it to move toward and away from the mold holding part;
The transfer device according to claim 2, further comprising:.
請求項4に記載の転写装置。 the first actuator also serves as the second actuator,
The transfer device according to claim 4.
請求項1から5のいずれかに記載の転写装置。 The side surface of the mold facing part and the inner wall surface of the sealed space are at least partially non-contact.
A transfer device according to any one of claims 1 to 5.
請求項2または3に記載の転写装置。 The piston is in contact with one of the mold holding part or the mold facing part, and moves one of the mold holding part or the mold facing part in a direction relatively approaching the other of the mold holding part or the mold facing part. move to,
The transfer device according to claim 2 or 3.
請求項7に記載の転写装置。 The base includes a first introduction hole for introducing the fluid between one surface of the transfer material and the mold holding section, and a first introduction hole between the other surface of the transfer material and the mold opposing section. having a second introduction hole for introducing the fluid;
The transfer device according to claim 7.
前記離隔部は、前記型保持部または前記型対向部の一方に接続されている、
請求項7または8に記載の転写装置。 The piston has a separating part that moves one of the mold facing part or the mold holding part in a direction relatively away from the other of the mold facing part or the mold holding part,
The separation part is connected to one of the mold holding part or the mold facing part,
The transfer device according to claim 7 or 8.
請求項1から9のいずれかに記載の転写装置。 the fluid is carbon dioxide;
A transfer device according to any one of claims 1 to 9.
前記被転写材料を可塑化する流体で前記密閉空間内を満たし、
前記密閉空間に含まれており、前記転写室と接続されている圧縮室の容積を小さくして前記密閉空間内の前記流体を圧縮し、
前記被転写材料に転写される転写形状を有する転写型を前記被転写材料に押しつける、
転写方法。 The material to be transferred is placed in a transfer chamber included in a sealed space,
filling the sealed space with a fluid that plasticizes the transferred material;
Compressing the fluid in the sealed space by reducing the volume of a compression chamber included in the sealed space and connected to the transfer chamber;
pressing a transfer mold having a transfer shape to be transferred onto the transfer material against the transfer material;
Transfer method.
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