KR100821379B1

KR100821379B1 - 가압성형장치, 금형 및 가압성형방법

Info

Publication number: KR100821379B1
Application number: KR1020067015675A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 아카마츠
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2008-04-11
Also published as: KR20080031514A; KR20060120237A; EP1712347A1; JPWO2005075184A1; WO2005075184A1; TWI265856B; CN1917999A; US20070158871A1; TW200534994A

Abstract

성형 사이클을 짧게 할 수 있어서, 생산성을 높일 수 있는 가압성형장치, 금형 및 가압성형방법을 제공한다.

제1 금형과, 제1 금형과 대향시켜서 설치되며, 또한, 기판(14), 기판(14)보다 제1 금형측에 설치된 단열재(21), 및 단열재(21)보다 제1 금형측에 설치되고, 제1 금형과 대향하는 면에 요철이 형성된 가공부재를 구비한 제2 금형과, 제1 금형에 피가공부재를 로딩(裝塡)하는 로딩처리부와, 가공부재를, 피가공부재를 구성하는 재료의 상태변화점보다 높은 성형온도로 가열하는 가열처리부와, 가공부재를 피가공부재에 밀어붙여서, 요철을 피가공부재에 전사(轉寫)하기 위한 전사처리부를 가진다.

이 경우, 가공부재가 단열재보다 제1 금형측에 설치되므로, 단시간에, 가공부재를 가열해서 성형(成形; molding)온도로 하고, 가공부재를 냉각해서 이형(離型; release)온도로 할 수 있다.

Description

가압성형장치, 금형 및 가압성형방법{Pressing-molding apparatus, mold, and pressing-molding method}

본 발명은, 가압성형장치, 금형 및 가압성형방법에 관한 것이다.

종래, 아크릴수지 등의 수지로 이루어지고, 소정의 형상을 가지는 플레이트 형상의 성형품 원형(原型)에 스탬퍼를 밀어붙여서, 이 스탬퍼에 미리 형성된 미세(微細) 패턴을 전사(轉寫)하도록 한 가압성형장치에 있어서는, 상측 금형 및 하측 금형을 구비한 금형장치가 설치되어, 상기 상측 금형을 진퇴시킴으로써, 가압압축 및 이형(離型)이 행하여지도록 되어 있다. 그리고, 하측 금형 상에 성형품 원형을 세트하고, 금형장치의 전체를 가열한 상태로 상측 금형을 전진시켜, 이 상측 금형의 스탬퍼를 성형품 원형에 밀어붙여서, 가압압축을 행하여, 상기 미세(微細)패턴을 전사해서 성형품을 성형하도록 하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조.).

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2003-001705호 공보

＜발명의 개시＞

＜발명이 해결하고자 하는 과제＞

그러나, 상기 종래의 가압성형장치에 있어서는, 전사성을 향상시키기 위해서, 성형품 원형의 온도를 충분히 높게 할 필요가 있고, 이를 위하여, 금형장치 전체의 온도를 충분히 높게 할 필요가 있다. 또한, 가압압축이 종료된 후에, 성형품 원형의 온도를 미리 설정된 이형(離型)온도, 예컨대, 성형품 원형이 수지인 경우에는, 글래스(glass) 전이점(Tg)보다 낮게 한 다음 이형을 행하지 않으면, 취출(取出)할 때의 외력(外力)으로 성형품이 변형되어 버리므로, 상기 이형온도가 될 때까지 이형을 행하는 것을 대기하도록 하고 있다.

따라서, 성형 사이클이 길어져서, 생산성이 낮게 되어 버린다.

본 발명은, 상기 종래의 가압성형장치의 문제점을 해결하여, 성형 사이클을 짧게 할 수 있어서, 생산성을 높일 수 있는 가압성형장치, 금형 및 가압성형방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

＜과제를 해결하기 위한 수단＞

이를 위해서, 본 발명의 가압성형장치에 있어서는, 제1 금형과, 이 제1 금형과 대향시켜서 진퇴가능하게 설치되며, 또한, 기판, 이 기판보다 상기 제1 금형측에 설치된 단열재, 및 이 단열재보다 상기 제1 금형측에 설치되고, 제1 금형과 대향하는 면에 요철이 형성된 가공부재를 구비한 제2 금형과, 상기 제1 금형에 피가공부재를 로딩(裝塡)하는 로딩처리부와, 상기 가공부재를, 상기 피가공부재를 구성하는 재료의 상태변화점보다 높은 성형온도로 가열하는 가열처리부와, 상기 가공부재를 피가공부재에 밀어붙여서, 상기 요철을 피가공부재에 전사(轉寫)하기 위한 전사처리부를 가진다.

본 발명의 다른 가압성형장치에 있어서는, 또한, 상기 가열처리부는, 상기 상태변화점보다 낮은 예비가열온도로 가열된 피가공부재를 가열한다.

본 발명의 또 다른 가압성형장치에 있어서는, 또한, 상기 가공부재를 가열하는 가열부는, 상기 단열재와 가공부재의 사이에 설치된다.

본 발명의 또 다른 가압성형장치에 있어서는, 또한, 상기 가공부재를 가열하는 가열부는, 상기 제1, 제2 금형 사이에 있어서, 상기 가공부재와 대향시켜서 설치된다.

본 발명의 또 다른 가압성형장치에 있어서는, 또한, 상기 가공부재를 가열하는 가열부는, 가공부재에 내재(內在)된다.

본 발명의 금형에 있어서는, 피가공부재가 로딩된 타(他) 금형에 대하여 진퇴가능하게 설치되도록 되어 있다.

그리고, 기판과, 이 기판보다 상기 타 금형측에 설치된 단열재와, 이 단열재보다 상기 타 금형측에 설치되고, 타 금형과 대향하는 면에, 상기 피가공부재에 전사하기 위한 요철이 형성된 가공부재를 가진다.

본 발명의 다른 금형에 있어서는, 또한, 상기 단열재와 가공부재의 사이에 상기 가공부재를 가열하는 가열부가 설치된다.

본 발명의 또 다른 금형에 있어서는, 또한, 상기 가공부재를 가열하는 가열부가 가공부재에 내재된다.

본 발명의 가압성형방법에 있어서는, 제1 금형에 피가공부재를 로딩하고, 상기 제1 금형과 대향시켜서 진퇴가능하게 설치되며, 또한, 단열재보다 상기 제1 금형측에 설치되고, 제1 금형과 대향하는 면에 요철이 형성된 가공부재를, 상기 피가공부재를 구성하는 재료의 상태변화점보다 높은 성형온도로 가열하고, 상기 가공부재를 피가공부재에 밀어붙여서, 상기 요철을 피가공부재에 전사한다.

본 발명의 다른 가압성형방법에 있어서는, 또한, 상기 피가공부재는, 상기 상태변화점보다 낮은 예비가열온도로 가열된다.

＜발명의 효과＞

본 발명에 의하면, 가압성형장치에 있어서는, 제1 금형과, 이 제1 금형과 대향시켜서 진퇴가능하게 설치되며, 또한, 기판, 이 기판보다 상기 제1 금형측에 설치된 단열재, 및 이 단열재보다 상기 제1 금형측에 설치되고, 제1 금형과 대향하는 면에 요철이 형성된 가공부재를 구비한 제2 금형과, 상기 제1 금형에 피가공부재를 로딩하는 로딩처리부와, 상기 가공부재를, 상기 피가공부재를 구성하는 재료의 상태변화점보다 높은 성형온도로 가열하는 가열처리부와, 상기 가공부재를 피가공부재에 밀어붙여서, 상기 요철을 피가공부재에 전사하기 위한 전사처리부를 가진다.

이 경우, 가공부재가 단열재보다 제1 금형측에 설치되므로, 약간의 소비에너지로, 또한, 단시간에, 가공부재를 가열해서 성형온도로 하고, 가공부재를 냉각해서 이형온도로 할 수 있다. 그 결과, 성형 사이클을 짧게 할 수 있음과 동시에, 생산성을 높게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형장치의 개념도이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형장치 제어장치를 나타낸 블럭도이다.

도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제1 도면이다.

도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제2 도면이다.

도 5는, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 가압압축공정을 나타낸 도면이다.

도 6은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 취출(取出)공정을 나타낸 도면이다.

도 7은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 도면이다.

도 8은, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제1 도면이다.

도 9는, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제2 도면이다.

도 10은, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 가압압축공정을 나타낸 도면이다.

도 11은, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 취출공정을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 하측 금형

12 : 상측 금형

14 : 기판

21 : 단열재

22 : 히터

23 : 스탬퍼

25 : 미세(微細)패턴

34, 85 : 할로겐 램프

44 : 성형품 원형

71 : 제어부

81 : 인덕터

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형장치의 개념도, 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형장치의 제어장치를 나타낸 블럭도이다.

도면에 있어서, 15는 가압성형장치의 하우징체이며, 이 하우징체(15)는, 바닥벽(底壁)(16), 측벽(側壁)(17) 및 천정벽(頂壁)(18)을 구비한다. 또한, 20은 성형품을 성형하기 위한 가압성형부이며, 이 가압성형부(20) 내에 금형장치(10)가 설치된다. 이 금형장치(10)는, 몰드 베이스(型臺)(29) 상에 올려놓아지고, 제1 금형으로서의 하측 금형(11), 이 하측 금형(11)과 대향시켜서, 또한, 진퇴(도면에 있어서 상하방향으로 이동)가능하게 설치된 제2 금형으로서의 상측 금형(12)을 구비한다. 다만, 필요에 따라서, 하측 금형(11) 및 상측 금형(12)을 포위하며, 또한, 이 상측 금형(12)을 안내하는 도시되지 않은 슬리브 형상의 몰드 베이스(胴型)를 설치할 수 있다. 50은, 상기 가압성형부(20)보다 윗쪽에 설치되고, 상측 금형(12)을 진퇴시켜, 가압압축 및 이형을 행하기 위한 가압장치이다. 본 실시형태에 있어서는, 상기 성형품으로서 광도파로 등이 성형된다.

또한, 30은, 상기 가압성형부(20)와 구획벽(33)을 개재하여 인접시켜 형성된 예비가열실이고, 이 예비가열실(30)에 피가공부재로서의 도시되지 않은 성형품 원형이 반입되며, 이 성형품 원형은, 예비가열실(30)에 있어서 예비적으로 가열된 후, 가압성형부(20)에 공급된다. 이를 위하여, 상기 예비가열실(30) 내에 상기 성형품 원형을 올려놓기 위한 지지부재로서의 테이블(31), 성형품 원형의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출부로서의 온도센서(32), 성형품 원형을 예비적으로 가열하는 가열부로서의 할로겐 램프(34) 등이 설치된다. 상기 성형품 원형은, 성형재료로서의 아크릴수지 등의 수지로 이루어지며, 소정의 형상을 가진다. 또한, 상기 성형품 원형을 글래스에 의해 구성할 수도 있다.

상기 온도센서(32)에 의해 검출된 온도(T1)는, 제어부(71)에 보내지며, 이 제어부(71)의 제1 온도제어 처리수단으로서의, 또한, 예비가열처리부로서의 도시되지 않은 예비가열처리수단은, 제1 온도제어처리로서의 예비가열처리를 행하여, 할로겐 램프(34)를 ONㆍOFF시켜서, 상기 온도(T1)를 가압압축공정으로 이행하기 전의 최적의 예비가열온도(Tf)로 한다. 이 예비가열온도(Tf)는, 조작부(72)를 조작함으로써, 글래스 전이점(Tg)보다 조금 낮은 제1 설정온도로서 설정된다. 상기 글래스 전이점(Tg)은, 성형품 원형을 구성하는 재료에 따라 미리 결정되는 상태변화점을 구성한다.

다만, 본 실시형태에 있어서, 성형품 원형은 할로겐 램프(34)에 의해 가열되도록 되어 있지만, 핫플레이트(hot plate) 상에 성형품 원형을 올려놓고, 핫플레이트에 의해 가열할 수도 있다.

또한, 40은, 상기 가압성형부(20)와 구획벽(36)을 개재하여 인접시켜 형성된 반출실이며, 이 반출실(40)에 가압성형부(20)에 있어서 성형된 성형품이 이동된 후, 반출된다.

상기 가압장치(50)는, 하단(下端)을 상기 상측 금형(12)과 대향시켜서, 진퇴가능하게 설치된 가압부재로서의 가압로드(rod)(51), 이 가압로드(51)의 상단(上端)에 설치된 가압 플레이트(52), 및 이 가압 플레이트(52)보다 아래쪽의 소정 개소에 설치된 가압용 구동부로서의 복수의 공압식 가압실린더(53) 등을 구비한다.

또한, 상기 천정벽(18)과 가압 플레이트(52)의 사이에, 상기 가압로드(51)를 포위하여 포위체(包圍體)로서의 벨로스(bellows)(54)가 설치되어, 필요에 따라서 하우징체(15) 내를 밀폐하여, 진공배기하거나, 불활성가스의 분위기를 형성하거나 할 수 있다.

다만, 본 실시형태에 있어서는, 가압용 구동부로서 가압실린더(53)를 사용하도록 되어 있지만, 가압실린더(53)를 대신해서 전동식 모터를 사용할 수도 있다. 그 경우, 전동식 모터의 출력축에 운동방향 변환부로서의 볼나사 등이 연결되어, 출력축 회전의 회전운동이 상기 볼나사 등에 의해 직진운동으로 변환되어, 가압로드(51)에 전달된다.

상기 가압실린더(53)는, 상기 천정벽(18)에 고정된 실린더부(53a), 및 상기 가압 플레이트(52)에 고정된 로드(rod)부(53b)로 이루어지고, 구동매체로서의 압축공기에 의해 구동된다. 이를 위하여, 상기 각 실린더부(53a)에 있어서, 제1 챔버로서의 헤드측 공기실(53c)에 매체유로로서의 유로(L1)를 통하여 매체공급원으로서의 압축공기원(SU1)이, 제2 챔버로서의 로드측 공기실(53d)에 유로(L2)를 통하여 밸브장치로서의 서보밸브(64)가 각각 접속된다. 그리고, 이 서보밸브(64)는, 제어부(71)에 의해 스위칭되며, 유로(L3)를 통하여 압축공기원(SU2)에 접속되고, 유로(L4)를 통하여 대기(大氣)에 연결되어 통하게 된다. 다만, 상기 유로(L2)에는, 압축공기의 압력을 검출하기 위한 압력검출기(Pr1)가 설치된다. 본 실시형태에 있어서는, 상기 구동매체로서 압축공기가 사용되지만, 기름을 사용할 수도 있다. 그리고, 상기 가압실린더(53)를 구동함으로써, 가압 플레이트(52)를 진퇴시켜서, 가압로드(51)를 진퇴시킬 수 있다.

다만, 상기 제어부(71)에는, 상기 상측 금형(12)에 설치되며, 상기 성형품 원형에 대하여 가압압축을 수행함에 있어서, 성형품 원형을 가열하는 가열부로서의 히터(22), 가공부재로서의, 또한, 머시닝 부재(machining member; core)로서의 도시되지 않은 스탬퍼의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출부로서의 온도센서(28) 등이 접속된다. 이 온도센서(28)에 의해 검출된 온도(T2)는, 제어부(71)에 보내지고, 이 제어부(71)의 제2 온도제어 처리수단으로서의, 또한, 가열처리부로서의 도시되지 않은 가열처리수단은, 제2 온도제어처리로서의 가열처리를 행하여, 히터(22)를 ONㆍOFF시켜서, 상기 온도(T2)를 가압압축공정으로 이행한 후의 최적인 성형온도(Tp)로 한다. 이 성형온도(Tp)는, 조작부(72)를 조작함으로써, 상기 글래스 전이점(Tg)보다 높은 제2 설정온도로서 설정된다. 다만, 본 실시형태에 있어서는, 후술되는 바와 같이, 성형품 원형에 미세(微細)패턴이 전사되도록 되어 있어서, 상기 성형온도(Tp)는, 상기 미세패턴을 충분히 전사할 수 있도록 설정된다.

또한, 상기 온도센서(28)는, 접착 등에 의해 상기 스탬퍼에 설치되도록 되어 있지만, 온도센서(28)를 스탬퍼로부터 분리하여, 비접촉식의 것을 사용할 수도 있다. 다만, 상기 제어부(71)에는 표시부(73)가 접속된다.

다음으로, 가압성형방법에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제1 도면, 도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제2 도면, 도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 가압압축공정을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 취출(取出)공정을 나타낸 도면이다.

도면에 있어서, 10은 금형장치, 11은 하측 금형, 12은 상측 금형이며, 이 상측 금형(12)은, 기판(14), 이 기판(14)보다 하측 금형(11)측, 즉, 기판(14) 상에 설치된 단열재(21), 이 단열재(21)보다 하측 금형(11)측, 즉, 단열재(21) 상에 설치된 히터(22), 이 히터(22)보다 하측 금형(11)측, 즉, 히터(22) 상에 착탈가능하게 설치된 박판형상을 가지는 스탬퍼(23) 등을 구비한다. 이 스탬퍼(23)는, 본체 부(24)의 표면측, 즉, 하측 금형(11)과 대향하는 면에 미리 소정의 패턴으로 요철, 즉, 미세패턴(25)이 형성되고, 이 미세패턴(25)을 하측 금형(11)과 대향시킨 상태로, 도시되지 않은 장착기구에 의해 상기 상측 금형(12)에 설치할 수 있다. 또한, 온도센서(28)는 본체부(24)의 소정 개소에 설치된다. 다만, 상기 기판(14)의 온도를 조정하기 위해서, 기판(14) 내에 필요에 따라서 온도조절유로를 형성할 수 있고, 그 경우, 이 온도조절유로 내에 온도조절용 매체를 흐르게 할 수 있다.

우선, 로딩공정에 있어서, 상기 제어부(71)(도 2)의 상기 예비가열 처리수단은, 예비가열처리를 행하여, 할로겐 램프(34)를 통전하여 성형품 원형(44)을 가열하여, 예열하여, 성형품 원형(44)의 온도(T1)를 글래스 전이점(Tg)보다 조금 낮은 예비가열온도(Tf)로 한다.

이어서, 상기 제어부(71)의 로딩처리부로서의 도시되지 않은 로딩처리수단은, 로딩처리를 행하여, 도시되지 않은 핸들링장치를 조작하여, 예비가열실(30)(도 1) 내의 성형품 원형(44)을 파지하여, 가압성형부(20) 내에 반송하여, 도 3의 화살표(A)로 나타낸 바와 같이, 하측 금형(11) 상에 세트한다. 이와 같이 하여, 상기 로딩처리수단은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 성형품 원형(44)을 금형장치(10)에 로딩한다.

다음으로, 가압압축공정에 있어서, 상기 제어부(71)의 상기 가열처리수단은, 가열처리를 행하여, 상기 히터(22)를 통전하여 스탬퍼(23)를 가열하여, 미세패턴(25)을 전사시킬 수 있도록, 상기 스탬퍼(23)의 온도(T2)를 글래스 전이점(Tg)보다 높은 성형온도(Tp)로 한다. 이어서, 상기 제어부(71)의 전사처리부로서의 도시되지 않은 전사처리수단은, 소정의 타이밍에서 가압장치(50)를 작동시켜서 가압실린더(53)를 구동하여, 가압 플레이트(52) 및 가압로드(51)를 전진(도 1에 있어서 하측 방향으로 이동)시켜서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 스탬퍼(23)를 성형품 원형(44)에 밀어붙여서 가압압축을 행한다. 이 때, 성형품 원형(44)에 있어서는, 미세패턴(25)을 전사시킬 수 있도록, 스탬퍼(23)와 접촉한 표층부만이 열전달에 의해 가열되어, 상기 스탬퍼(23)와 마찬가지로, 성형품 원형(44)에 미세패턴(25)을 충분히 전사할 수 있도록, 표층부의 온도가 글래스 전이점(Tg)보다 높은 성형온도(Tp)가 된다. 따라서, 가압압축에 수반하여 미세패턴(25)을 전사할 수 있다.

그런데, 상기 온도(T2)가, 글래스 전이점(Tg) 이상이 되면, 상기 성형품 원형(44)을 구성하는 수지가 연화(軟化)되어, 분자운동성이 높아져서, 글래스 상태가 된다. 이 경우, 미세패턴(25)을 전사시킬 수 있도록, 성형품 원형(44)의 표층부는 글래스 전이점(Tg)보다 높은 성형온도(Tp)로 가열된 상태가 되므로, 미세패턴(25)을 양호하게 전사할 수 있으며, 전사성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가압압축공정으로 이행하기 전에, 미리 예비가열실(30) 내에 있어서 온도(T1)가 글래스 전이점(Tg)보다 조금 낮은 예비가열온도(Tf)가 되고, 가압압축공정으로 이행했을 때에, 상기 히터(22)에 의해, 상기 예비가열온도(Tf)로부터 가열이 개시되게 되므로, 온도(T2)를 성형온도(Tp)로 하는데 필요한 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 성형 사이클을 짧게 할 수 있어서, 생산성을 높일 수 있다.

이어서, 취출(取出)공정에 있어서, 상기 제어부(71)의 취출처리부로서의 도시되지 않은 취출처리수단은, 취출처리를 행하여, 온도센서(28)에 의해 검출된 온도(T2)를 읽어내어, 이 온도(T2)가, 이형(離型)을 행하는데 최적인 이형온도(Ts)가 되는 것을 기다린다. 이 경우, 자연냉각에 의해 성형품 원형(44)이 냉각되는 것을 대기할 수 있을 뿐만 아니라, 하측 금형(11), 히터(22), 스탬퍼(23) 등에 냉각매체유로를 형성하고, 이 냉각매체유로에 냉각매체, 예컨대, 물 등을 흐르게 함으로써 성형품 원형(44)을 냉각할 수도 있다.

다만, 상기 이형온도(Ts)는, 상기 조작부(72)를 조작함으로써, 글래스 전이점(Tg)보다 낮아, 이형을 충분히 행할 수 있는 제3 설정온도로서 설정된다.

그리고, 온도(T2)가 이형온도(Ts)가 되면, 상기 취출처리수단은, 가압장치(50)를 작동시켜서, 가압실린더(53)를 구동하여 가압 플레이트(52) 및 가압로드(51)를 후퇴(도 1에 있어서 윗방향으로 이동)시켜, 상측 금형(12)을 성형품 원형(44)으로부터 이격시킨다. 이로써, 성형품(74)을 얻을 수 있다. 이어서, 상기 취출처리수단은, 상기 핸들링장치를 조작하여, 가압성형부(20) 내의 성형품(74)을 파지하여, 도 6의 화살표(B)로 나타낸 바와 같이 취출하여, 반출실(40) 내에 반송한다. 이와 같이 하여, 상기 취출처리수단은, 성형품 원형(44)을 가압성형부(20)로부터 반출할 수 있다.

이 경우, 온도(T2)가 글래스 전이점(Tg)보다 낮게 되므로, 성형품(74)을 취출할 때에 외력이 가해지더라도, 성형품(74)이 변형하는 것을 방지할 수 있다.

그런데, 본 실시형태에 있어서는, 단열재(21) 상에 히터(22)가 설치되고, 이 히터(22) 상에 스탬퍼(23)가 설치되도록 되어 있어서, 히터(22)는 단열재(21)와 스탬퍼(23)의 사이에 설치되므로, 히터(22)를 통전함으로써 발생된 열은, 기판(14)에 는 전달되지 않고, 스탬퍼(23)에만 전달된다. 또한, 스탬퍼(23)를 냉각함에 있어서, 기판(14)의 열이 스탬퍼(23)에 전달되지도 않는다. 즉, 히터(22)에 의해 가열할 대상이 되는 피가열부, 및 냉각할 대상이 되는 피냉각부는, 스탬퍼(23)만이 되고, 게다가, 스탬퍼(23)의 열용량은 극히 작다. 따라서, 약간의 소비에너지로, 또한, 단시간에, 스탬퍼(23)를 가열해서 상기 온도(T2)를 성형온도(Tp)로 하고, 스탬퍼(23)를 냉각해서 온도(T2)를 이형온도(Ts)로 할 수 있고, 그에 수반하여, 성형품 원형(44)의 표층부의 온도를 이형온도(Ts)로 할 수 있다. 그 결과, 성형 사이클을 한층 짧게 할 수 있음과 함께, 스루풋(throughput)을 좋게 할 수 있다.

또한, 상기 스탬퍼(23)를 성형품 원형(44)에 밀어붙이기 전의 성형품 원형(44)의 온도(T1)는, 스탬퍼(23)의 온도(T2)보다 낮지만, 스탬퍼(23)를 성형품 원형(44)에 밀어붙이는 것에 수반하여, 스탬퍼(23)의 열이 급속하게 성형품 원형(44)으로 흐른다. 이 경우, 스탬퍼(23)의 열용량이 충분히 작으므로, 스탬퍼(23)의 열이 성형품 원형(44)에 흐르는 것에 수반하여, 스탬퍼(23)의 온도(T2)를 급격하게 낮게 할 수 있다. 따라서, 단시간에 온도(T2)를 이형온도(Ts)로 할 수 있으므로, 성형 사이클을 한층 짧게 할 수 있음과 함께, 스루풋을 좋게 할 수 있다.

다만, 성형품이 광도파로인 경우, 미세패턴(25)의 깊이는 수십 미크론[μ] 에서 서브 미크론[μ]이 되므로, 성형품 원형(44)의 표층부의 온도만을 성형온도(Tp)로 하면 된다. 따라서, 스탬퍼(23)를 충분히 얇게 하여 열용량을 작게 하여도, 미세패턴(25)의 전사를 양호하게 행할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 히터(22)는 스탬퍼(23)와 별개로 형성되도록 되어 있 지만, 스탬퍼(23)에 내재(內在)시킬 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 여기서, 제1 실시형태와 같은 구조를 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하고, 같은 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대해서는 동(同) 실시형태의 효과를 원용한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 도면이다.

이 경우, 단열재(21) 상에 가열부로서 유도가열용 인덕터(81)가 설치되고, 이 인덕터(81) 상에 가공부재로서의, 또한, 머시닝 부재(machining member; core)로서의 스탬퍼(23)가 설치된다. 그리고, 인덕터(81)를 통전함으로써, 유도가열에 의해 발생된 열은, 기판(14)에는 전달되지 않고, 스탬퍼(23)에만 전달된다. 이 경우도, 히터(22)에 의해 가열할 대상이 되는 피가열부는, 스탬퍼(23)만이 되어, 피가열부의 열용량을 작게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 여기서, 제1 실시형태와 같은 구조를 가지는 것에 대해서는, 같은 부호를 부여함으로써 그 설명을 생략하고, 같은 구조를 가지는 것에 의한 발명의 효과에 대해서는 동(同) 실시형태의 효과를 원용한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제1 도면, 도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 로딩공정을 나타낸 제2 도면, 도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 가압압축공정을 나타낸 도면, 도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 가압성형방법의 취출공정을 나타낸 도면이다.

우선, 로딩공정에 있어서, 상기 제어부(71)(도 2)의 상기 예비가열 처리수단은, 예비가열처리를 행하여, 가열부로서의 할로겐 램프(34)를 통전하여, 피가공부재로서의 성형품 원형(44)을 가열하여, 이 성형품 원형(44)의 온도(T1)를 글래스 전이점(Tg)보다 조금 낮은 예비가열온도(Tf)로 한다. 이 때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 하측 금형(11)과 상측 금형(12)의 사이에 가열장치(84)가 놓인다. 이 가열장치(84)는, 가공부재로서의, 또한, 머시닝 부재(machining member; core)로서의 스탬퍼(23)와 대향시켜서 설치된 가열부로서의 평판 형상의 할로겐 램프(85), 및 이 할로겐 램프(85)의 배면에 설치된 반사판(86)을 구비한다. 이어서, 상기 제어부(71)의 상기 가열처리수단은, 가열처리를 행하여, 할로겐 램프(85)를 통전하여 스탬퍼(23)에 광을 조사함으로써, 스탬퍼(23)를 가열하여, 스탬퍼(23)의 온도를 글래스 전이점(Tg)보다 높은 성형온도(Tp)로 한다.

다음으로, 상기 제어부(71)의 상기 로딩처리수단은, 로딩처리를 행하여, 상기 가열장치(84)를 하측 금형(11)과 상측 금형(12) 사이로부터 빼내고, 상기 핸들링장치를 조작하여, 예비가열실(30)(도 1) 내의 성형품 원형(44)을 파지하여, 가압성형부(20) 내에 반송하여, 도 9에 나타낸 바와 같이, 하측 금형(11) 상에 세트한다. 이와 같이 하여, 상기 로딩처리수단은 성형품 원형(44)을 금형장치(10)에 로딩한다.

다음으로, 가압압축공정에 있어서, 상기 제어부(71)의 상기 전사처리수단은, 전사처리를 행하여, 가압장치(50)를 작동시키고, 가압실린더(53)를 구동하여 가압 플레이트(52) 및 가압로드(51)를 전진시켜서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 스탬퍼(23)를 성형품 원형(44)에 밀어붙여서, 이 성형품 원형(44)에 열을 전달하여, 성형품 원형(44)의 표층부의 온도를 글래스 전이점(Tg)보다 높은 성형온도(Tp)로 하여, 가압압축을 행하여, 미세패턴(25)을 전사한다.

이어서, 취출공정에 있어서, 상기 제어부(71)의 상기 취출처리수단은, 취출처리를 행하여, 온도센서(28)에 의해 검출된 온도(T2)를 읽어내어, 이 온도(T2)가, 이형을 행하는데 최적인 이형온도(Ts)가 되는 것을 대기한다.

그리고, 상기 온도(T2)가 이형온도(Ts)가 되면, 상기 취출처리수단은, 가압장치(50)를 작동시켜서, 가압실린더(53)를 구동하여 가압 플레이트(52) 및 가압로드(51)를 후퇴시켜서, 상측 금형(12)을 성형품 원형(44)으로부터 이격시킨다. 이에 수반하여, 성형품(74)을 얻을 수 있다. 이어서, 상기 취출처리수단은, 상기 핸들링장치를 조작하여, 가압성형부(20) 내의 성형품(74)을 파지하여, 도 11의 화살표(B)로 나타낸 바와 같이 취출하여, 반출실(40) 내에 반송한다. 이와 같이 하여, 상기 취출처리수단은 성형품 원형(44)을 가압성형부(20)로부터 반출할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 성형품으로서 광도파로를 성형하도록 되어 있지만, 성형품으로서 광도파로를 대신해서 디스크 기판을 성형할 수 있다.

다만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거해서 다양하게 변형시키는 것이 가능하며, 이들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것이 아니다.

스탬퍼를 사용하여 성형품을 성형하는 가압성형장치에 적용할 수 있다.

Claims

⒜ 제1 금형과,

⒝ 이 제1 금형과 대향시켜서 진퇴가능하게 설치되며, 또한, 기판, 이 기판보다 상기 제1 금형측에 설치된 단열재, 및 이 단열재보다 상기 제1 금형측에 설치되고, 제1 금형과 대향하는 면에 요철이 형성된 가공부재를 구비한 제2 금형과,

⒞ 상기 제1 금형에 피가공부재를 로딩(裝塡)하는 로딩처리부와,

⒟ 상기 가공부재를, 상기 피가공부재를 구성하는 재료의 상태변화점보다 높은 성형온도로 가열하는 가열처리부와,

⒠ 상기 가공부재를 피가공부재에 밀어붙여서, 상기 요철을 피가공부재에 전사(轉寫)하기 위한 전사처리부를 가짐과 함께,

⒡ 상기 가공부재를 가열하는 가열부는, 상기 제1, 제2 금형 사이에 있어서, 상기 가공부재와 대향시켜서 설치되는 것을 특징으로 하는 가압성형장치.
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⒜ 제1 금형과, 이 제1 금형과 대향시켜서 진퇴가능하게 설치된 제2 금형의 사이에 가열부를 설치하고,

⒝ 단열재를 개재하여 제2 금형의 기판에 장착되고, 가열부와 대향하는 면에 요철이 형성된 가공부재를, 상기 피가공부재를 구성하는 재료의 상태변화점보다 높은 성형온도로 가열함과 함께, 상기 기판에 대한 열의 전달을 상기 단열재에 의하여 억제하고,

⒞ 상기 제1 금형에 피가공부재를 로딩(裝塡)하고,

⒟ 상기 제1, 제2 금형 사이에서 가열부를 빼낸 상태에서, 상기 가공부재를 피가공부재에 밀어붙임으로써, 가공부재의 열을 피가공부재에 전달함으로써, 상기 요철을 피가공부재에 전사(轉寫)하는 것을 특징으로 하는 가압성형방법.
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