JPH0330924A - ホログラムかまたは他の微細構造を含む物品のプラスチックモールドとその製造方法 - Google Patents

ホログラムかまたは他の微細構造を含む物品のプラスチックモールドとその製造方法

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JPH0330924A
JPH0330924A JP2144243A JP14424390A JPH0330924A JP H0330924 A JPH0330924 A JP H0330924A JP 2144243 A JP2144243 A JP 2144243A JP 14424390 A JP14424390 A JP 14424390A JP H0330924 A JPH0330924 A JP H0330924A
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Donald W Mallik
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はプラスチック成形加工によって、ホログラム
または他の機部構造を複製する技術に関連するものであ
り、特にホログラムとかその他の微細構造は実用成形品
のある部分の表面に形成されるものである。
（従来の技術および発明の背景） （関連する出願との関係）この出願は１９８９年６月２
日に出願された特許出願番号Ｎα３６０．２６２の特許
出願の部分継続にかかる出願である。
成形されたプラスチック部分の一部の外部表面にホログ
ラムまたはその他の光回折表面レリーフパターンが含ま
れることが好ましい応用がたくさんある。
１つの例は消費者製品の容器に用いられる瓶のキャップ
のようなものであり、それは射出成形技術によって作ら
れている。
消費者が瓶のキャップのような部分からホログラフィッ
ク的に形成された像や他の光のパターンを反射光の中に
見出すことができるという能力は全体の容器の外観の好
ましい部分を形成し、それにより消費者はその製品を買
あうというように魅せられる。
プラスチックモールドを形成するための有力な技術は製
造されようとする物品の形の中に機械的に加工して形成
されるものであった。
成形品を形成すると同時にホログラムを形成するために
型の内部にインサートを位置させることが提案されてい
た。
そのような場合におけるインサートはホログラムの金属
マスターレリーフの薄い表面レリーフである。
モールド製品が成形されると同時にモールドされた表面
にホログラムが形成されるということは、モールド部分
が通常の方法でまず作られ、それからそれとはＢＩＪＩ
こホログラムレプリカがフィルムの形で形成されてモー
ルドされた部分に引き続いて付着させられるというもの
に比べて改良されたことになる。
（発明の目的） 本発明の主たる目的は、表面レリーフホログラム回折格
子またはその他の微細構造を大量に複製する改良された
技術を提供することにある。
本発明のさらに具体的な目的は、表面レリーフホログラ
ム、回折格子またはその他の微細構造をその部分が成形
されると同時にプラスチック表面に形成される改良され
た方法を提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、表面レリーフホログラム回
折格子またはその他の微細構造の表面基本形を含む改良
された型によって成形された改良された物品を提供する
ことである。
（発明の要約） これらおよび付加的な目的は本発明の種々の特徴によっ
て達成されるものであり、ここにおいてこれを簡単にか
つ一般的に説明するとモデルの表面がホログラムの表面
レリーフパターン、回折格子またはその他の微細構造が
形成された後で、成形されるべき、または成形されるべ
きモデルの表面の一部である対象物のモデルの上に電着
により１つの型が形成される。
その結果は、成形されるべきモデルの形であり、かつそ
の合体されたものとして表面レリーフパターンのレプリ
カを含むものが得られる。
モデルの上に電着により型が形成されるときに、表面の
種々の不規則性が現れると全く同じように型の壁に表面
レリーフパターンが形成される。
成形動作は表面レリーフパターンを持たない型で成形さ
れると全く同じ方法によって行なわれる。
表面にレリーフパターンを形成する型に他のいかなる部
分もインサートされる必要はない。
この発明の第１の実施形態によれば、まず最初にプラス
チック型によって複製されるべき物体のモデルが形成さ
れ、続いてモデルの表面にホログラムのフィルムレプリ
カ、回折格子または他の微細構造が強固に取付けられる
。
モデルは典型的にはモールドされるべき対象の３次元構
造であり、それは前述したような瓶のプラスチックキャ
ップのようなものである。しばしば前記フィルムは前記
モデルの表面の僅かな部分に付着させられるであろう。
この技術はモデルのいろいろな異なった領域に１つ以上
のフィルム片を付着させることを許容するものであるか
ら、モデルの部分の異なったところから反射された光の
中に異なったホログラム像や光のパターンの発生を許容
する。
フィルムが可撓性を持っているということから、モデル
の表面の３次元形態に良く一致させることができる。
このようにしてモデルが構成されると前記モデルの少な
くとも一部の外観形状に正確に一致する型片がフィルム
が付着させられていない部分において、１または２以上
のフィルムに専有された部分を含む型の表面が金属の電
着によって形成される。それから電着された金属部分は
その型から外されて標準の射出成形、ブロー成形または
その他のプロセスで使用される型片として使用されるた
めに機械的に強化させられ、溶けたプラスチック材料が
そのような型の表面に対して保持され、そのプラスチッ
クが型から取り除かれる前に固化されるようにして用い
られる。
本発明の第２の実施例によれば、表面レリーフパターン
をもつモデルそれ自体が電着工程によって形成される。
この場合において、その部分の型。
またはその部分であるプラスチック部分の雌型は従来良
く用いられている機械加工またはその上に表面レリーフ
パターンを持っていないモデルの上の電着加工などによ
って形成される。
前述したと同様なフィルムで複写されるべき表面レリー
フパターンを持っているフィルムが前記雌型の表面に付
着させられる。その表面レリーフパターンを持つ表面が
電着工程によって複製される。
これがそれの一部として表面レリーフパターンを一体に
設けられた物体のモデルを形成する。
型はこのモデルにしたがって前述したようにして形成さ
れる。
本発明の第３の実施例によれば、前述した２つの特殊な
技術がホログラムとホログラム回折パターンまたはその
他の微細構造（ホログラムの表面レリーフパターン、回
折格子またはその他の微細構造）をモデルの表面または
その雌型の表面、例えばモデルの型の上に直接に形成す
べく改良して使用される。
この方法によればモデルまたは型の表面は光感応材料、
例えばホトレジストが塗布され、光のパターンに露出さ
れ、そして表面レリーフパターンを形成するために処理
される。
これにより既に表面レリーフパターンを持っているフィ
ルムをモデルとか型の表面に付着する工程と置き換える
ことができる。引き続く処理の工程は前述しなとふりで
ある。
本発明の種々の特徴により、１または２次以上のレリー
フホログラム、回折格子または他の微細構造をプラスチ
ックの物品のある部分、または全ての表面に直接的に形
成することは、従来のいかなる形のプラスチック物品の
大量の複製のプロセスと同じである。
金属材料から型の部分を典型的な機械加工により加工す
る場合に比べて効果的であると思われる場合においては
、モデルの表面に金属を電着させることにより、プラス
チック射出成形の型を成形することが広く行なわれるよ
うになっている。
ここにおける改良はモデルに関連するものであって、電
着により型を形成する前に前述した微細構造の表面レリ
ーフを１つまたは複数個、型の上に形成することである
。
付加的な目的および本発明の特徴および利点は添付の図
面を参照して説明される本発明の特定の実施例の記述に
より明確にされるであろう。
（実施例） 以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
本発明を実施するための実際的な方法を説明するために
３つの実施例について以下説明する。
（モデル上にフィルムの実施例） 第１図に示されている本発明による製造工程の技術は工
程ごとに特定の型を製造する工程の応用を図解している
他の図面に関連して説明されている。
第１図の工程１０に示されている表面レリーフホログラ
ム、回折格子または他の微細なパターンを可撓性のフィ
ルムに形成する好適な実施例は第２図および第３図に示
されている。
第１図を参照すると光感応フィルム１１は互いに前記光
感応板１１で一定の角度をもって交差する干渉性の光１
２および１３に照射されている。
その結果、光感応板１１にはその２次元の広がりにおけ
る２つのビーム間の干渉パターンが記録される。もし、
いずれのビームも対象物または他の光学的情報によって
変調されていなかったとすれば、光感応板１１には簡単
な回折格子が形成される。
そのようなモールド加工されたプラスチックの一部に設
けられた回折格子は、いろいろな場合において求められ
ており、例えばそれは消費者用の容器が色のついた光を
拡散反射することによって注意を引くなどである。
ビームを１または２以上の対象透明紙を通過させるかま
たは３次元の対象に反射させることによってそれらが光
感応板１１に当たる前に変調を与えるユとにより、他の
ビームと干渉させることが好ましい。これらの可能性に
ついては第２図において物体光１２の中にブロック１４
を含ませることにより、そのブロックが物体とそれに関
連する光学要素を含むことを示し、その可能性を示して
いる。両方の光は１つのレーザ光源から発生させられた
ものであることが望ましい。
そのような場合において、干渉によって得られ光感応板
１１に記録されたパターンは、それら適当に照明される
ことにより１つの像を再構成すること、つまりホログラ
ムを形成することができる。
第３図は露出が行なわれ、さらに処理をされた後の光感
応板１１の断面図の例を図示している。
板１１は典型的には硬いガラス基板１５とホトレジスト
材料の層１６を含んでいる。
ホトレジスト層１６はビーム１２とヒ゛−ム１３の干渉
光に曝されるまでは均一な厚さを保ってし）る。
よく知られているように、ホトレジスト材料がそのよう
な干渉パターンによって露出させられると、その材料の
選択硬化が発生する。
柔らかい材料の部分が洗い流されると１７で示されるレ
リーフパターンが結果として得られる。
入射光を回折させるか、または屈折させるかによって、
ホログラムの場合においては像の再構成をし、複雑な物
体の情報を含まない単なる回折パターンの場合であるな
らば、種々の異なった色に回折光を変換する。
表面レリーフパターンは典型的なホログラムにおいては
２４．５ミリメートル（１インチ）あたり１万本以上の
密度の細い溝を持つものである。
ここに記述されている技術の到達しようとしているとこ
ろは、その型によって製造されたプラスチック部分の少
なくとも一部に表面レリーフパターン１７を複製するこ
とができる型を形成することである。
その結果のために向けられた次の工程は型作られるべき
対物のモデルの表面に付着させられる可撓性のフィルム
を作成することである。
そのようなレプリカの形成はホログラフィの技術におい
て良く知られているので、ここでは簡単に説明する。
ここでは、２つの異なったホログラム再生技術が用いら
れる。最初のものはエンボス技術であり、次のものはキ
ャスティングの技術である。
いずれの場合においても、第１のステップは再生される
べき表面レリーフパターン１７の形に一致する金属のマ
スターを形成することである。
これは表面レリーフパターン１７に一致するように薄い
金属のフィルム、−船釣にはニッケルを付着させる電着
の工程で達成させられる。
この金属マスターまたはそれから得られる２次的なマス
ターは、ホログラムのコピーを大量に再生するために用
いられる。
複製のためのエンボシング技術（押し型技術）が用いら
れるときは、２次マスターはフィルムの表面に表面レリ
ーフパターンの跡を残すようにプラスチックシートに対
して十分な力と温度の条件下で押しつける。
キャスティング（鋳造型製造）の場合には、流体の樹脂
が２次マスターと支持フィルム基板の間に閉じ込められ
て硬化させられる。
いずれの場合においてもホログラムの複写物は非常に薄
い可撓性のプラスチック材料により形成されるものであ
って、以下に記述される工程においてホログラム複写を
製造するために極めて有効に利用できる。
もちろん、同じ複製技術が表面レリーフパターンがいか
なる物体の情報も含まない簡単な回折格子の場合、また
は光学的に形成された他の微細構造の場合においても、
同じ複製技術を利用することができる。
型を製造するにあたって、光学的な表面レリーフパター
ンの形成が利用されているが、そのようなパターンを形
成するための代替え的な方法も存在する。
例えば、回折格子は歴史的には硬い基板に機械的に定規
で線を引くとか、同心円的な溝を形成することによって
製造されてきた。
そのような回折格子はここにおいてそのような回折格子
の薄いフィルムの複写品を製造するために利用すること
ができる。他の微細構造の例は、高度な反射性をもつシ
ート材料として広く知られているレトロリフレクタキュ
ーブ構造である。
第１図に示されている工程における次のステップ２０は
成形されるべき物品のモデルを作ることである。第４Ａ
図は容器のキャップ２１のモデルの例を示しており、他
方第４Ｂ図はボールペンの部分２２のモデルの例を示し
ている。これらのモデルは種々の材料から構成できるが
、一般的にはアルミニウムが最も便利である。
アルミニウムは機械加工して成形されるべき部分を希望
する形にすることができ、さらに引き続く処理の工程に
おいても十分な強度を持っている。
加得るに、アルミニウムの電気導電率は後述する電着の
工程において十分な機能を発生させることができる。
第４Ａ図に示されているモデル２１の例は、−般的に円
柱形の外周表面に溝２３を持つキャップ状の物であって
、成形されたキャップを容器から捩じって外すときに掴
まえるようになっている。
モデル２１のほぼ平面的な端面部２４は薄いフィルム片
２５を適当な接着剤により強固に結合するのに適してい
る。
フィルム２５はその表面に第３図に示した表面レリーフ
パターンの複写表面を持っている。
第４Ｂ図のモデル２２は全体としてテーパーがつけられ
た断面が円である長い要素である。
第４Ｂ図に示されている薄い可撓性フィルム２６は表面
レリーフパターン１７の転写をその外表面に含んでおり
、それはモデル２０の外周に巻き回されてそこに固定さ
れ、その全表面を覆うように取付けられる。
もちろんフィルム２６は小さくしてモデル２２の表面の
一部のみを覆うようにしてもよいし、それは射出成形さ
れるべき部分をどうするかということに依存しているの
である。
第４Ｂ図に示されている例は、中空で全体的には円筒形
のプラスチック片であって、ボールペンの主要な部分と
して使用されるものについて示されている。
モデルにフィルムを付着するために、モデルを通して真
空を作用させることができる。
例えば、図示しない通路がモデル２２の中に設けられて
おり、その通路はフィルムが付着されるべき表布まで延
びている。そのような通路を介して真空が作用させられ
ると、フィルム２６はモデル２２の外表面にきつく引き
寄せられて、その間にある糊によって付着させられる。
フィルム２６は同時に、表面の形状により良く一致する
ように加熱させて軟化させられることができる。この技
術はいわゆる真空熱形成技術と呼ばれるものである。
これは複雑なモデルの表面にフィルムを付着させるため
に特に有効である。
そのような真空熱形成技術が利用されるときは、前記フ
ィルムはその工程に適合する性質を持っているものが選
ばれる。そのようなフィルムは熱によって収縮する材料
のものが選ばれる。
もし、それが取付けられるべきモデルの表面により多く
一致することを助けるためである。
フィルムの材料は一方のみならず、他の方向にも縮むも
のを選ぶのは、それにより付着の工程が援助される場合
である。
キャスティングまたはエンボシングによりフィルム上に
ホログラムや他の微細構造を形成する技術の代替技術と
して、改良されたキャスティング工程によって、より薄
い表面レリーフパターンを得ることができる。
その表面レリーフパターンは表面レリーフマスターと基
板シートの間に閉じ込められた硬化性液状樹脂によって
、前述したように形成されるが、この場合においては樹
脂とフィルム材料は形成された材料がフィルムに型作ら
れた物質がそのフィルムに固着しないような材料が選ば
れる。
表面レリーフパターンを持つ、鋳造された層は基板に硬
化した樹脂フィルムが基板から離れてモデルに移すこと
ができるように、制御された分離物質で基板に付着させ
られている。
もし、必要ならばそれを鋳造する前に基板に別の剥離用
のコーティングをしておいても良い。
この鋳造されたフィルムの厚さと硬さは減少させられて
いるから、あるモデルの表面にこの鋳造された層を容易
に一致させることができる。
この技術によれば、基板から鋳造された層を取り除くた
めに、表面レリーフパターンの露出されている側を低い
接着力を持つ伸縮可能なテープで覆うことが好ましい。
このテープは鋳造されたフィルムとテープを一緒に基板
から離すことができるが、鋳造されたフィルムからテー
プを後で外すことができない程の接着力を持つものでは
ない。
テープの使用は鋳造された層を基板から除去するのに都
合の良い方法を提供するのに加えて、大変に薄く、折れ
やすい鋳造された層の取扱にも利用することができ、こ
れにより表面レリーフパターンを取扱中の塵や埃、物理
的な損傷から保護することができる。
さらにそのテープは、鋳造された材料を適当な位置に固
く保持して希望する形に切断し、いらない物を除去する
のにも利用される。
希望する形に切られた後に、表面レリーフパターンを含
む面にテープが付着されている状態の鋳造されたフィル
ムは、その反対側の面に適当な接着剤が塗布される。
前記接着剤は圧力感応形、エポキシ、ウレタン。
シアノアクリレイト、熱溶融形、またはその他のタイプ
であり、それは鋳造されたフィルムをモデルの表面に付
着するために適するように選ばれたものである。
前記接着剤が塗布された鋳造された材料は１表面レリー
フ側には１弱い接着力のテープが接着されており、モデ
ルに付着させられて必要に応じて接着剤が硬化させられ
る。
鋳造されたフィルムが前記モデルに強固に接着された後
で、前記テープは除去され、鋳造されたフィルムはレリ
ーフパターンが露出された形状で残される。
第１図に示されているステップ３０のフィルムをモデル
に接着する工程が完了すると、第１図の次の４０のステ
ップ、これには図面が対応させられていないが１種々の
状況によって処理の工程において必要となる。
引き続く電着をモデルの表面とそれに付着されたレリー
フパターンについて行なうためには、全表面が導電性を
持っていなければならない。
もし、アルミニウムがモデルを形成するために用いられ
ておれば、それは好ましいことにはモデルの表面が既に
電気的に導電性を持っており、導電性を持っていないの
はプラスチックの表面しＩＪ　−フパターンフィルムの
レプリカが付着されたところだけとなる。
そのレリーフパターンの表面が導電性を持たなければな
らないので、この場合においては薄い銀の層の電着は銀
が表面レリーフパターンの形状に正確に従うようにして
行なわれている。
モデルが常に電気的な導電性を持っているときには、フ
ィルムの上に銀を電着させること、すなわち第４Ａ図の
フィルム２５とか、第４Ｂ図のフィルム２６では、その
フィルムが対応するモデル２１と２２に付着させられる
前に銀をつける方がより簡単である。
しかしながら、金属のモデルとフィルムの導電層との間
には電気的な連続性が必要である。
もし、モデルが電気的に導電性を持たないもので形成さ
れているような場合においては、薄い銀の層はフィルム
がモデルに接着された後で、前面付着させられる必要が
ある。そのような場合において、ステップ４０はもちろ
んフィルムが非電気的な非導電性を持っていないモデル
に付着された後に行なわれる。
第１図に示されている次のステップ５０は薄い金属の層
、通常はニッケルを表面レリーフパターンフィルムが付
着されたモデルの表面に電着する工程である。結果とし
て電着された層を第５Ａ図と第５Ｂ図にそれぞれ示しで
ある。
第５Ａ図において、薄いニッケルの層５１はモデル２１
の露出されている部分、全部と、薄いフィルム１５の表
面レリーフパターンに一致して設けられている銀の層の
上に形成されている。
同様に第５図においては、薄いニッケルの層５２はフィ
ルム２６の表面に設けられている表面レリーフパターン
に一致する銀の層２８の上に形成されている。
第１図に示されている次のステップ６ｏで電着されたニ
ッケル層の他のモデル構造から分離する。
第５Ａ図において、このことはモデル２１と銀の層２７
をもつフィルム２５を電着によって作られたニッケルの
層５１の内部から取り除くことである。
このことはアルミニウムのモデル２１が溶ける温度まで
この構造を加熱することによって可能である。
なぜならば、この温度はニッケル層５１が溶かされる温
度よりもかなり区別できる低い温度であるからである。
しかし、モデルのほとんどの部分を機械加工により除去
し、電着されたニッケルの近くの層だけを残すようにす
ることが好ましい。
このモデルの層と付着させられているフィルムは、それ
からアルミニウムをニッケルには影響を与えない液に浸
漬して、エツチングによって除去する。
そのようなものとして、２０％の塩酸または苛性ソーダ
がある。同様にして第５Ｂ図においては、アルミニウム
のモデル２２と銀コーテイング２８を持つフィルム２０
は、電着されたニッケル層５２から除去されることがで
きる。
これと同じ技術が材料の種々の変形を施したモデルにつ
いて適応できるが、ある材料のモデルについては違う技
術を用いることが好ましいこともある。
前述した方法によって形成された電着ニッケルによる金
属構造体は大変に薄くかつ、壊れやすいものである。
その第１図のステップ７０に示されているように前述し
た殻を、特にそれがかなりの圧力に曝される型として使
用する場合には、金属の殻のだいたいの形に対応する形
状をもつ裏当て金を機械加工によって作成する。
そのような裏当て板７１は第６Ａ図に図解されており、
それはニッケルのマスタ酸５１の形にほぼ一致する空腔
を機械加工して形成したものである。
殻５１はそれからその空腔に適当な接着剤によって接着
固定される。同様に第６Ｂ図の例においては、裏当て板
７２はニッケルのマスタ酸５２を受は入れるように形成
されている。
その結果として第６Ａ図に示す例においては、モデル２
１の表面に一致させられている表面７３を含み、一方、
第３図の表面レリーフパターン１７に一致する表面部分
７５を含む型の一方が得られる。同様にして、第６Ｂ図
に関連していえば、内側表面７６は表面レリーフパター
ンに一致させられている。
電着工程の時間を制限することにより、薄いニッケルの
構造を作ることが好ましい。
その理由は多くの複写されるべき表面は、鋭い不連続部
分を持っているからである。そのような不連続性は、そ
のような位置に電気的に形成された材料の中に存在する
高密度電流領域の原因となり、その結果その領域は他の
領域に比べて材料の成長が早いために瘤が形成されるか
らである。
そのような薄い金属層は、前述したようにして支持され
る。
しかし、再生されるべき表面が比較的滑らかな場合であ
るとか、金属の厚さの変動が問題にならない場合におい
ては、電着工程の時間の延長または電流の増大の併用ま
たはいずれか一方を採用することによって自分で自立的
に支持することができるより厚い層を成長させることが
できる。
しかし、この場合においても前記金属層は一般的には型
の一部を形成する構造によって支持される必要がある。
プラスチック製品の射出成形用のキャビティを形成する
ために第１図のステップ８０は電気的に形成された部分
を含む型の一部が他の機械加工された要素と結合されて
、一方の型を形成することを示している。
第６Ａ図に示す実施例においては、機械加工された硬い
金属片８１がニッケルの殻５１によって形成されたキャ
ビティの内側に位置させられており、それはその殻には
接触しないで、その間にキャビティ８３を形成している
。
このキャビティは成形されるべきキャップの内径と希望
する厚さに対応する形状が与えられている。
同様にして第６Ｂ図に関連していえば、プラグ８４がキ
ャビティ８５の中に挿入されて、希望するペンの壁の厚
さと形を形成するキャビティ８５を作り出している。
成形された部品が型から取り出せるように型は十分な勾
配を持って設計されるか、または抜き出しのための２つ
の型にすることに注意されたい。
表面レリーフパターンは通常、深さが１ミクロン程度で
あるが、しかしプラスチックが固化された後にレリーフ
パターンの表面に型の部分が引っ掛かることを防止する
ように型を設計することは、理由のあることである。
第１図の次のステップ１００は多くの場合、必ずしも全
てではないが、複製された表面レリーフパターンの上に
反射物質をコートする工程を示している。そのようなコ
ーティングはその表面レリーフパターンを自主的に変更
しないように十分に薄いものでなければならない。
このためにはアルミニウムのコーティングが一般的に適
している。そのような反射層は、ホログラムの場合にお
いてモールドされた部分の上に複製された表面レリーフ
パターンの中に蓄積されているイメージを表面から反射
された光の中により明るく再構成することを許容する。
しかしながら、多くの利用において、モールドされた表
面レリーフパターンに高い反射率を与える必要はない。
なぜならば、プラスチックの表面。
それ自体においても、ある程度の光を反射することがで
きるからである。
第７図に関連して本発明の種々の側面を図解するための
他の一例として、玩具の自動車のアルミニウムのモデル
１０１が示されている。
この例において、第１の薄い可撓性の表面レリーフパタ
ーンのレプリカが形成され、そしてそれはアルミニウム
のモデルの前方の窓の部分１０３に付着させられる。同
様にして第２のそのようなフィルム１０４はモデル１０
１の１０５の部分、すなわち後ろ側の窓を形成するため
に付着させられる。付加的なフィルムを玩具の自動車の
他の窓に当たる部分にも付着させることができるが、こ
の例においては、簡単なためにこの２つについてのみ説
明する。
この技術において、フィルム１０２と１０４は異なった
イメージを再構成することができる異なるホログラムと
することも、全く変わった微細構造とすることもできる
。
本発明による技術の他の利点は、モデルの不規則な３次
元的な部分に容易にフィルムを付着させることができる
ことである。もし、必要があれば、モデルの全体の表面
を異なったフィルム片で覆うことができ、それらは複雑
なモデルの形に一致するように切断されて形作られる。
加得るに、これらの技術はそれら全体の物品の上にその
ようなパターンを形成しなくても、成形された物品のホ
ログラムとか回折パターンとかその他の微細構造を形成
することができる。
第７図に示した実施例の場合では、フィルム片１０２と
１０４がモデル１０１に強固に付着された後は、型を形
成するための工程は第１図の概略に沿って説明された４
０のステップから開始される。射出成形において通常行
なわれているように、大きくてかつ複雑な表面を持つも
のにおいては、型を形成するためにいくつかの部分を寄
せ合わせて用いることができる。第７図の自動車のモデ
ルにおいては、これはフード用の分離された型片と他の
１つはウィンドシールド（前窓）であり、さらに他の１
つは上部は天井というようになる。
各片は異なった表面構造に容易に形成することができる
。なぜなら各片はそれぞれ別々に構成することができる
からである。
（型にフィルムを配置した実施例） 前述した実施例においては、モールドされるべき部分の
モデルが最初に形成され、雌型がその表面に形成される
。ある種の物品に適用されるであろう代替技術はモール
ドされるべき部品の雌型が最初に形成されるのであり、
その表面には表面レリーフパターンは設けられていない
。
それからフィルム片がその内側の表面のある部分に付着
された結果、表面レリーフパターンはその表面の外側に
向かうことになる。モールドされるべき物品に対応する
雄型部材がその後に電着によって形成される。工程はそ
れから第１図に示されているように進行するものであり
、物品にフィルムが張りつけられていないことを除き、
ステップ１５から開始する。なぜならば、表面レリーフ
パターンは既にそこに存在するからである。
このように変形されたステップは第８図から第１１図に
示されている。前記フィルム１５は前述したように成形
されるべき物品の表面に形成されるべきホログラムまた
は他の微細表面レリーフパターンを含むものである。表
面１１３は射出成形されるべき物品の少なくともある部
分に対する鏡像の関係にある。
片１１１は通常の機械加工または電着により形成された
ものであり、その表面には表面レリーフパターンが含ま
れていないものであり、対象表面の型と成り得るもので
ある。表面レリーフパターンは型片が形成された後に、
第８図から第１１図に示されている技術に従って形成さ
れる。
表面レリーフパターンフィルム１５を持つ表面１１３の
レプリカは電着処理により形成される。
その結果得られる薄い金属のフィルム（第１０図参照）
は、型片１１１の表面１１３の鏡像である。
片１７はその形状において凸であり、全体表面構造の唯
一の部分として型押しされたフィルム１５のレリーフパ
ターンを含んでいる。
次のステップは構造１１７のレプリカを電着工程によっ
て形成することである。その結果得られた薄い金属のレ
プリカ１１９　（第１図参照）が得られる。このレプリ
カは裏当て板１２１に固着されて射出成形の一方の型と
して用いられる。
レプリカ１１９の表面は成形品の最初の表面１１３（第
８図参照）がそうであったように、再び凹面形状となる
ことに注意されたい。
しかしながら、レプリカ１１９の表面は単にフィルムが
張りつけられたというのではなくて、フィルム１１５の
表面レリーフパターンを含み、型構造と一体化されたも
のである。
第８図から第１１図を参照して説明したプロセスは雛型
片（第８図および第９図参照）から始まり、雄のレプリ
カ（第１０図参照）を電着により製造し、それから第２
世代のレプリカ（第１１図参照）を作るのであり、これ
は再度雌型に形成されており、物品の型として使用され
るものである。
（モデルまたは型の表面に微細構造を直接的に光学的に
形成する実施例） フィルム中にホログラムまたは他の微細構造を形成し、
そしてそのフィルムをモデルまたは型に付着するのとは
別に、射出成形されるべき物品のモデルまたは通常の型
のいずれかに直接的に微細構造を形成する代替技術を第
１２図から第１５図を参照して説明する。
最初に第１２図を参照すると、雌型片１２３は光感応材
料層１２５をその凹面に被覆されており、その表面は成
形されるべき物品の表面を規定するものである。
層１２５の材料はホトレジスト材料であることが望まし
い。
第２図に示したビー′ム１２と１３にそれぞれ対応する
２つの干渉性光線ビーム１２’、１３’がフィルム１２
５で交わり、干渉パターンを形成し、それが前記フィル
ムに記録される。
−度それが処理（現像）されると、干渉パターンの強度
の変化が表面レリーフパターンの溝に変化させられ、レ
プリカ１２７　（第１３図参照）、微細表面レリーフパ
ターンと型１２３のフィルム１２５によって覆われてい
ない部分の忠実な再生のために製造される。
構造１２７はその後にそれから形成される（第１５図参
照）に示される他のレプリカ金属フィルム１２９を電着
工程によって形成する。
この壊れやすい金属レプリカは適当な裏当て板１３１に
射出成形キャビティの壁を形成するために取りつけられ
る。
目的の型をコーティングする代わりに、対象物１１３　
（第１４図参照）、少なくともホトレジスト層１２３が
その表面に１３７がコーティングされている。この層１
３７は第２図に示した光線１２と１３にそれぞれ対応す
る干渉性の光線１２”と１３”に曝される。
露出された光感応層１１３が処理されると表面レリーフ
パターンが形成され、１回の電着工程により金属層１２
９　（第５図参照）が複製される。
本発明の種々の特徴が特定の実施形態にしたがって説明
されてきたが、本発明は添付の特許請求の範囲の全範囲
内において保護を受けるべきものであるというように理
解されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による一実施例に従う型の形成と、そ
れから形成される型加工製品の形成を示すブロック図で
ある。 第２図は、ホログラム、回折格子または微細構造を光学
干渉によって形成する技術を示す略図である。 第３図は、第２図に図解した技術により形成されたフィ
ルム中に形成された表面レリーフパターンの実施例の断
面図である。 第４Ａ、第５Ａおよび第６Ａ図は、第１図の方法に従っ
て形成されるプラスチック瓶のキャップを形成する型を
形成する過程を示す実施例である。 第４Ｂ、第５Ｂおよび第６Ｂ図は、第１図の方法によっ
て形成されるプラスチックボールペンのケースを製造す
るための型を形成する過程を示す図である。 第７図は、玩具の大量生産のための型を製造する初期段
階の玩具の自動車のモデルを製造する技術を示す斜視図
である。 第８図乃至第１１図は、微細構造表面レリーフパターン
を持つ型を一体の部分として持つ第２の発明による実施
例を示す図である。 第１２図乃至第１５図は、本発明の第３の実施例による
型の一部として微細な表面レリーフパターンを持つ型を
形成する工程を示す略図である。 １１・・・フィルム（光感応板） １２．１３・・・干渉性の光 １５・・・ガラス基板 １６・・・ホトレジストの層 １７・・・レリーフパターン ２１・・・容器のキャップのモデル ２２・・・ボールペンの部分 ２３・・・外周表面の溝 ２４・・・平面的な端面部 ２５．２６・・・フィルム ２７．２８・・・銀の層（コーティング）５１．５２・
・・薄いニッケルの層（マスター殻）７１．７２・・・
裏当て板 ７３・・・干渉性の光 ７５・・・表面部分 ７６・・・内側表面 ８１・・・金属部 ８３・・・キャビティ ８４・・・プラグ ８５・・・キャビティ ９１．９３．９４．９５・・・開孔 ９７・・・孔 １０１・・・モデル（玩具の自動車） １０２・・・フィルム（前窓） １０３・・・風防部分 １０４・・・フィルム（後窓） １０５・・・後方の窓部分 １１１・・・片（ブロック） １１３・・・凹面 １１５・・・フィルム １１７・・・構造 １１９・・・レプリカ １２１・・・裏当て板 １２３・・・雌型 １２５・・・光感応材料層（フィルム）１２７・・・レ
プリカ １２９・・・金属層（フィルム） １３１・・・裏当て板 １３３・・・片 １３５・・・凸曲面 １３７・・・コーティング層 才２図 ２どＡ＠ オフ図 ２（ｓ図

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）干渉性をもつ光学的放射の２つのビームの交叉に
    よって形成される干渉パターンに対応する表面部分を少
    なくとも持つ表面レリーフパターンを含んでいる前記物
    品の外側表面のモデルを形成するステップと、 前記表面レリーフパターンが含まれている前記モデルの
    表面に層が前記表面レリーフパターンに一致するように
    硬い材料の層を形成するステップと、 前記硬い材料の層から前記モデルと表面レリーフパター
    ンを分離するステップと、 前記複製されたレリーフパターンが型のキャビティの壁
    の少なくとも一部を形成するように前記硬い材料層を配
    置するステップと、 前記キャビティの中に溶けた材料を流し込み、硬化させ
    、それから前記キャビティから硬化されたものを取り出
    すという前記物品の複製を繰り返すことにより得られる
    前記物品の各々の表面の一部に少なくとも表面レリーフ
    パターンが複製されたものが多量に生産するステップと
    からなる物品を大量に生産する方法。
  2. （２）少なくとも平面的でない表面の一部に微細な表面
    レリーフパターンが含まれている物品の外形表面のモデ
    ルを形成するステップと、 硬い材料の層が前記表面とパターンの形状に一致するよ
    うに前記モデルの表面レリーフパターンを含む外表面に
    硬い材料の層を形成するステップと、 前記モデルと表面レリーフパターンを硬い材料の層から
    取り外すステップと、 複写された表面レリーフパターンは少なくとも前記壁の
    一部を形成するように前記硬い材料を型のキャビティの
    一部を形成するように配置するステップと、 溶けた材料を前記キャビティの中に流し込み硬化させ、
    それから硬化した材料を前記キャビティから取り出すこ
    とにより、前記物品の表面部分に少なくとも表面レリー
    フパターンが再生されている量産品である前記物品の複
    製品を形成するステップと、 からなる３次元の物品を大量生産する方法。
  3. （３）請求項１または２に記載の方法であって、前記モ
    デルを形成するステップは、 表面レリーフパターンを可撓性のフィルムの上に形成す
    るステップと、 前記フィルムを前記モデルの表面に付着するステップと
    を含む方法。
  4. （４）請求項１または２記載の方法であって、前記モデ
    ルを形成するステップは、 表面レリーフパターンを持たないモデルの表面の鏡像型
    を形成するステップと、 可撓性フィルム片上に表面レリーフパターンを形成する
    ステップと、 前記フィルムを前記鏡像型の表面に取付け、そして前記
    表面レリーフパターンを含む表面像を持つモデルの上に
    硬い材料の層を前記層が前記表面と前記パターンの形状
    に一致するように形成するステップとを含む方法。
  5. （５）請求項１または２に記載の方法であって、前記モ
    デルの外側表面上に硬い材料の層を形成するステップは
    、 電着工程により前記硬い材料が十分に薄く、その層自体
    では自分を支えることができない程度に形成するステッ
    プを含み、 前記層を設置するステップは、前記層の形状にほぼ一致
    する表面を持つ当て板に付着するステップを含む方法。
  6. （６）請求項１にしたがう方法であって、モデルを成形
    するステップは表面レリーフパターンを作るために、 前記レリーフパターンを含まないモデル表面の鏡像型を
    作成するステップと、 前記鏡像型の表面の少なくとも一部に光感応材料をコー
    ティングするステップと、 前記光感応材料に干渉性のビームを照射するステップと
    、 前記レリーフパターンを形成するために、前記露出され
    た光感応材料を処理するステップと、前記表面レリーフ
    パターンを含む前記型の鏡表面上に硬い材料の層を形成
    することにより、前記硬い材料層を前記表面と前記パタ
    ーンに一致させることにより、前記モデルを形成するス
    テップを含む方法。
  7. （７）請求項１または２記載の方法であって、硬化され
    た物品のレリーフパターンの表面に少なくとも反射材料
    の層を形成する付加的なステップを含む方法。
  8. （８）請求項１または２記載の方法であって、前記モデ
    ルの製作ステップは、 軸外しホログラムイメージを記録することにより。 表面レリーフパターンを形成し、 これによりプラスチック物品の前記複製された表面レリ
    ーフパターンから反射される光の中に前記像が再構成さ
    れるようにする方法。
  9. （９）請求項１、２または６記載の方法であり、各々の
    硬い材料の層を形成するステップは、電着工程により金
    属層を形成するものである方法。
  10. （１０）請求項１記載の方法であり、前記モデルを形成
    するステップは、 前記モデルの外周の少なくとも一部は平面ではなくその
    上に表面レリーフパターン領域が含まれる方法。
  11. （１１）請求項１または２記載の方法であって、前記モ
    デルを形成する工程は、 前記モデルの外表面の一部にのみ前記表面レリーフパタ
    ーンの領域を限定することにより、前記硬い材料によっ
    て形成されたレプリカの表面の一部にのみ前記表面レリ
    ーフパターンが存在するようにした方法。
  12. （１２）型によりプラスチック製品を成形するための型
    の壁面の一部を形成する方法であって、 干渉性を持つ光学的放射の２つのビームの交叉によって
    形成される干渉パターンに対応する表面レリーフパター
    ンを含む物品の外表面のモデルを形成するステップと、 前記表面レリーフパターンを持つ前記モデルの表面に前
    記表面と前記パターンの形状に一致するように硬い材料
    の層を形成するステップと、前記モデルを前記硬い材料
    層から取外し、前記硬い材料層は前記キャビティの型の
    一つを形成し前記表面レリーフパターンの複製部は型の
    一部を形成するようにした方法。
  13. （１３）３次元物品であって、少なくとも表面の曲面に
    表面レリーフパターンを持つプラスチック物品を形成す
    る型のキャビティの一部の壁を形成する方法であって、
    以下のステップを含む、 外周表面の曲面の中の一部に少なくとも微細な表面レリ
    ーフパターンを含む物品の外形形状のモデルを形成する
    ステップと、 前記表面レリーフパターンを含むモデルの外表面の少な
    くとも一部に硬い材料の層を電着により形成することに
    より、前記硬い層が前記表面と前記パターンに一致する
    ように形成するステップと、前記型を前記硬い材料から
    取り外すことにより、前記硬い材料がプラスチックモー
    ルドキャビティの一部として使用され、そこには少なく
    とも前記キャビティの壁の部分に相当するレリーフパタ
    ーンが再生されている方法。
  14. （１４）請求項１２または１３記載の方法であり前記キ
    ャビティの壁を形成するステップは、 像の軸ずらしホログラムパターンを記録し、これを複製
    したキャビティの壁の表面レリーフパターンは前記像の
    ホログラムを含んでいるようにした方法。
  15. （１５）請求項１２記載の方法であり、前記硬い材料の
    層を形成するステップは、 電着工程により金属材料を形成する工程を含むものであ
    る方法。
  16. （１６）請求項１２記載の方法であり前記モデルを形成
    するステップは、 前記モデルの外周の少なくとも平面でない部分に表面レ
    リーフパターンを形成したものである方法。
  17. （１７）請求項１２記載の方法であって、前記モデルを
    形成するステップは、 前記モデルの外周表面にレリーフパターンを形成するス
    テップを含むものである方法。
  18. （１８）プラスチック物品を製造するのに用いられるキ
    ャビティの壁を形成する一体物であり、 前記壁の第１の部分は、干渉性を持つ光学的放射の２つ
    のビームの交叉によって形成される干渉レリーフパター
    ンに一致するレリーフパターンを含み、 前記壁の第２の部分は前記表面レリーフパターンを含ま
    ず、 前記第１と第２の部分は互いに隣接して配置され１つの
    金属片を形成し、 プラスチック製品は前記第１と第２の隣接する壁の間で
    前記壁の鏡像として製造されるものである前記第１およ
    び第２の部分からなる一体物。
  19. （１９）請求項１６記載のキャビティの壁片は、前記第
    １の壁の部分は平面でない壁片。（２０）請求項１８記
    載のキャビティの壁において、前記表面レリーフパター
    ンはホログラムを含むものであり、 そのホログラムから反射される白色光の中に物体の分離
    できる像が再構成されるものであるキャビティの壁片。
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