KR20150063473A

KR20150063473A - 피성형체 조립체, 피성형체 조립체의 제조 장치 및 피성형체 조립체의 제조·사용 방법

Info

Publication number: KR20150063473A
Application number: KR1020157010712A
Authority: KR
Inventors: 미츠노리 고쿠보; 유키 스기우라; 도루 스즈키; 데루카츠 구보키
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-06-09
Also published as: KR101685316B1; US20190105830A1; WO2014054456A1; US20150231820A1; DE112013004829T5; US10723063B2; DE112013004829B4; JP2014069524A; TWI608917B; JP6092561B2; TW201436974A

Abstract

피성형체 조립체(1)는, 피성형체(3)와, 시트 형상으로 형성되고, 두께 방향의 한쪽 면에 미세한 전사 패턴(7)이 형성되어 있고, 피성형체(3)에 미세한 전사 패턴(7)을 전사함으로써 피성형체(3)에 부착되어 피성형체(3)에 형성된 미세한 전사 패턴(9)을 보호하고 있는 몰드(5)를 갖는다.

Description

피성형체 조립체, 피성형체 조립체의 제조 장치 및 피성형체 조립체의 제조·사용 방법 {MOLDING ASSEMBLY, MOLDING ASSEMBLY MANUFACTURING DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING/USING MOLDING ASSEMBLY}

본 발명은, 피성형체 조립체, 피성형체 조립체의 제조 장치 및 피성형체 조립체의 제조·사용 방법에 관한 것으로, 특히 몰드로부터 피성형체에 미세한 전사 패턴이 전사된 것(전사되는 것)에 관한 것이다.

최근, 전자선 묘화법 등으로 석영 기판 등에 초미세한 전사 패턴을 형성하여 형(型)(몰드)을 제작하고, 피성형품에 상기 형을 소정의 압력으로 압박하여, 당해 형에 형성된 전사 패턴을 전사하는 나노임프린트 기술이 연구 개발되고 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조).

예를 들어 설명하면 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 몰드(301)와 피성형체(309)를 대향시켜 둔다.

몰드(301)는, 몰드용 기재(303)와 전사 패턴 형성체(305)로 구성되어 있고, 미세한 전사 패턴(이하, 단순히 전사 패턴이라 칭함)(307)은, 전사 패턴 형성체(305)에 형성되어 있다. 피성형체(309)는, 피성형체용 기재(311)와 피성형물(313)로 구성되어 있다. 피성형물(313)로서 예를 들어 미경화의 자외선 경화 수지가 채용되어 있다.

도 12의 (a)에 도시하는 상태로부터 몰드(301)를 하강하여, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 몰드(301)를 피성형체(309)에 접촉시키고, 몰드(301)로 피성형체(309)를 압박함과 함께 자외선을 조사하여 피성형물(313)을 경화하고 있다.

이 후, 도 12의 (d)에 도시하는 바와 같이, 몰드(301)를 피성형체(309)로부터 이격시킴으로써 전사 패턴(315)이 전사된 피성형체(309)를 얻고 있다.

Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology 25(2001) 192-199

그런데, 도 12의 (d)에 도시하는 전사 패턴(315)이 형성되어 있는 피성형체(309)는, 예를 들어 스마트폰의 표시부의 광학 필터로서 사용되는 것이다. 그러나, 도 12의 (d)에 도시하는 상태에서 반송되어, 스마트폰 등의 제품에 조립되면, 반송시나 조립시에, 전사 패턴이 손상될 우려가 있다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제점에 비추어 이루어진 것이며, 전사에 의해 피성형체에 형성된 전사 패턴이 손상될 우려를 최대한 피할 수 있는 피성형체 조립체, 피성형체 조립체의 제조 장치 및 피성형체 조립체의 제조·사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 형태는 피성형체 조립체이며, 피성형체와, 시트 형상으로 형성되고, 두께 방향의 한쪽 면에 미세한 전사 패턴이 형성되어 있고, 상기 피성형체에 상기 미세한 전사 패턴을 전사함으로써 상기 피성형체에 부착되어 상기 피성형체에 형성된 미세한 전사 패턴을 보호하고 있는 몰드를 갖는 것을 요지로 한다.

상기 전사는, 롤 형상으로 감겨 있는 몰드 원단으로부터 연장되어 있는 미절단 몰드의 일부를 사용하여 이루어진 것이어도 된다. 상기 몰드는, 상기 미절단 몰드를 길이 방향의 소정의 부위에서 절단하여 형성된 것이어도 된다. 상기 몰드의 길이 방향에서, 상기 몰드의 치수가 상기 피성형체의 치수보다도 크게 되어 있어도 된다. 상기 몰드의 길이 방향의 양단부가 상기 피성형체의 양단부로부터 소정의 길이만큼 연장되어 있어도 된다.

본 발명의 제2 형태는, 상기 제1 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조·사용 방법이며, 상기 몰드의 미세한 전사 패턴을 상기 피성형체에 전사하는 전사 공정과, 상기 전사 공정에서의 전사에 의해 서로가 부착되어 있는 상기 몰드와 상기 피성형체를 소정의 장소로 반송하는 반송 공정과, 상기 반송 공정에서 반송되어 온 피성형체 조립체로부터 상기 몰드를 박리하는 박리 공정을 갖는 것을 요지로 한다.

본 발명의 제3 형태는, 상기 제1 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치이며, 피성형체가 설치되어 보유 지지되는 피성형체 보유 지지체와, 몰드 원단이 설치되는 원단 롤 설치부와, 상기 몰드 원단으로부터 연장되는 미절단 몰드의 선단부를 보유 지지하고, 상기 피성형체 보유 지지체에 대해 이동하는 몰드 보유 지지체와, 상기 미절단 몰드의 미세한 전사 패턴을 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있는 피성형체에 전사하는 전사부와, 상기 미절단 몰드를 이 길이 방향의 소정의 부위에서 절단하는 절단부와, 상기 피성형체가 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있고, 상기 원단 롤 설치부에 몰드 원단이 설치되어 있고, 상기 몰드 보유 지지체가 상기 미절단 몰드의 선단부를 보유 지지하고 있는 상태에서, 상기 미절단 몰드의 미세한 전사 패턴이 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있는 피성형체와 대향하도록, 상기 몰드 보유 지지체를 이동하여, 상기 미절단 몰드를 상기 원단 롤 설치부에 설치되어 있는 몰드 원단으로부터 인출하고, 상기 전사부에서, 상기 미절단 몰드의 미세한 전사 패턴을, 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있는 피성형체에 전사하고, 상기 피성형체 보유 지지체에 의한 상기 피성형체의 보유 지지를 개방하고, 상기 전사에 의해 상기 미절단 몰드에 부착되어 있는 피성형체가 상기 미절단 몰드의 길이 방향에서 상기 피성형체 보유 지지체로부터 이격될 때까지, 상기 몰드 보유 지지체를 이동하여, 상기 미절단 몰드를 상기 부착되어 있는 피성형체와 함께, 상기 원단 롤 설치부에 설치되어 있는 몰드 원단으로부터 더 인출하고, 상기 미절단 몰드를, 상기 절단부에 의해, 상기 원단 롤 설치부에 설치되어 있는 몰드 원단측의 상기 부착되어 있는 피성형체로부터 이격된 소정의 부위에서 절단하도록, 상기 피성형체 보유 지지체와 상기 몰드 보유 지지체와 상기 전사부와 상기 절단부를 제어하는 제어부를 갖는 것을 요지로 한다.

본 발명에 따르면, 전사에 의해 피성형체에 형성된 미세한 전사 패턴이 손상될 우려를 최대한 피할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 제조 장치의 동작을 도시하는 도면이다.
도 12의 (a)∼도 12의 (d)는 전사에 대해 설명하는 도면이다. 또한, 도 12의 (c)는 본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체의 개략 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시 형태에 관한 피성형체 조립체(1)는, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 피성형체(3)와 몰드(5)를 구비하고 있다.

피성형체(3)와 몰드(5)는, 각각 시트 형상(필름 형상)으로 형성되어 있다.

몰드(5)는, 그 두께 방향의 한쪽 면에 형성된 미세한 전사 패턴(이하, 단순히 전사 패턴이라 칭함)(7)을 갖는다. 몰드(5)는, 전사 패턴(7)을 전사함으로써, 예를 들어 전사한 그대로의 상태로 피성형체(3)에 부착되고, 이 부착을 유지함으로써 피성형체(3)에 형성된 미세한 전사 패턴(이하, 단순히 전사 패턴이라 칭함)(9)을 보호하고 있다.

몰드(5)는, 피성형체(3)로부터 박리할 수 있다. 피성형체(3)에 전사 패턴(9)이 형성된 후, 피성형체(3)가 제품 혹은 반제품으로서 사용될 때, 몰드(5)는 피성형체(3)로부터 박리된다.

피성형체 조립체(1)에서는, 피성형체(3)에 몰드(5)가 달라붙어, 서로 겹쳐 있다. 피성형체(3)의 두께 방향과 몰드(5)의 두께 방향이 서로 일치하고 있다. 또한, 몰드(5)의 전사 패턴(7)이 형성되어 있는 면과 피성형체(3)의 전사 패턴(9)이 전사된 면이 서로 밀착되어 있다.

전사 패턴(9)을 갖는 피성형체(3)는, 예를 들어 스마트폰(다기능 휴대 전화)이나 태블릿 PC(판상의 휴대 컴퓨터)의 화상 표시부에서 필터 등의 광학 소자로서 사용된다. 또한, 이 피성형체(3)는 예를 들어 웨이퍼(wafer)나 레티클 기판(예를 들어, 6025 레티클 기판)으로서도 사용된다.

피성형체 조립체(1)에서의 전사는, 롤 형상으로 감겨 있는 몰드 원단(원단 롤)(11)으로부터 연장되어 있는 띠 형상의 미절단 몰드(장척 몰드)(13)의 일부(도 1 등 참조)를 사용하여 이루어진다.

몰드(5)는, 몰드 원단(11)으로부터 연장되어 있는 띠 형상의 미절단 몰드(13)를 길이 방향의 소정의 부위에서 절단하여 형성된다.

도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 몰드(5)의 길이 방향[도 12의 (c)의 좌우 방향]에서는, 몰드(5)의 치수가 피성형체(3)의 치수보다도 크게 되어 있다. 또한, 몰드(5)의 길이 방향의 양단부가 피성형체(3)의 양단부로부터 소정의 길이만큼 연장(돌출)되어 있다.

전사 패턴(7)은, 피치나 높이가, 예를 들어 가시광선의 파장 정도인 요철로 형성되어 있다. 전사에 의해, 전사 패턴(7)이 피성형체(3)에 전사되고, 전사 패턴(7)과는 역 형태의 전사 패턴(9)이 피성형체(3)에 형성된다.

몰드(5)는 가요성을 구비하고 있다. 몰드(5)는, 이 두께 방향에 대해 직교하는 방향의 인장력이 가해져도 거의 탄성 변형되지 않아 거의 강체로 간주할 수 있다. 한편, 몰드(5)는 지폐 등과 같이 두께 방향을 향해 박리되는 것과 같이 용이하게 변형된다. 환언하면, 몰드(5)는 그 두께 방향 및 길이 방향에 대해 직교하는 방향으로 연신하는 축 주위의 모멘트에 의해 용이하게 변형된다. 따라서, 몰드(5)는 박리시에, 피성형체(3)로부터 용이하게 박리된다.

또한, 몰드(5)는 시트 형상의 기재(몰드용 기재)(15)와 전사 패턴 형성체(17)를 구비하고 있다[도 12의 (a) 참조].

시트 형상의 몰드용 기재(15)는, 예를 들어 자외선이 투과 가능한 PET 수지 등의 수지 재료에 의해 판상으로 형성되어 있다.

전사 패턴 형성체(17)는, 예를 들어 자외선이 투과 가능한 수지에 의해, 얇은 막 형상으로 형성되어 있다. 전사 패턴 형성체(17)를 형성하는 수지는, 자외선 경화 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등이다. 전사 패턴 형성체(17)는, 이 두께 방향이 몰드용 기재(15)의 두께 방향과 일치하도록, 몰드용 기재(15)의 두께 방향의 한쪽 면에서 몰드용 기재(15)에 일체로 설치되어 있다.

전사 패턴(7)은, 전사 패턴 형성체(17)의 표면에 형성되어 있다. 이 표면은, 전사 패턴 형성체(17)의 두께 방향에 있어서의 한쪽 면이며, 몰드용 기재(15)에 접하고 있는 면과는 반대의 면이다. 또한, 전사 패턴(7)은 도시하지 않은 마스터 몰드에 형성되어 있는 미세한 전사 패턴을 전사함으로써 생성된다.

몰드용 기재(15)는, 예를 들어 직사각형의 판상으로 형성되어 있다. 몰드용 기재(15)의 폭 치수[도 12의 (c)의 지면에 직교하는 방향의 치수]나 길이 치수[도 12의 (c)의 좌우 방향의 치수]는, 몰드용 기재(15)의 두께 치수[도 12의 (c)의 상하 방향의 치수]에 비해 상당히 크다.

전사 패턴 형성체(17)도, 예를 들어 직사각형의 판상으로 형성되어 있다. 전사 패턴 형성체(17)는, 폭 방향이 몰드용 기재(15)의 폭 방향과 일치하고, 길이 방향이 몰드용 기재(15)의 길이 방향과 일치하도록, 몰드용 기재(15)에 설치되어 있다.

전사 패턴 형성체(17)의 폭 치수는, 몰드용 기재(15)의 폭 치수보다도 작다. 전사 패턴 형성체(17)의 폭 방향의 중심과, 몰드용 기재(15)의 폭 방향의 중심은 서로 일치하고 있다.

전사 패턴 형성체(17)의 길이 치수는, 몰드용 기재(15)의 길이 치수보다도 작다. 전사 패턴 형성체(17)의 길이 방향의 중심과, 몰드용 기재(15)의 길이 방향의 중심은 서로 일치하고 있다.

이에 의해, 몰드(5)의 외주부에는, 직사각형 환상의 전사 패턴 형성체 비존재부(몰드용 기재만의 부위)(19)가 형성된다.

피성형체(3)는, 가요성을 구비하고 있지만, 몰드(5)보다도 강성이 높다. 따라서, 몰드(5)를 전사 후, 피성형체(3)로부터 몰드(5)를 박리할 때, 피성형체(3)는 박리되기 어렵게 되어 있다.

또한, 시트 형상의 피성형체(3)는 시트 형상의 기재(피성형체용 기재)(21)와 피성형물(23)로 구성되어 있다.

시트 형상의 피성형체용 기재(21)는, 예를 들어 PET 수지 등의 수지 재료로 판상으로 형성되어 있다. 피성형물(23)은, 자외선 경화 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등의 수지에 의해, 얇은 막 형상으로 형성되어 있다.

피성형체용 기재(21)도, 예를 들어 직사각형의 판상으로 형성되어 있다. 피성형체용 기재(21)의 폭 치수는, 몰드용 기재(15)의 폭 치수와 동일한 정도이다. 피성형체용 기재(21)의 길이 치수는, 몰드용 기재(15)의 길이 치수보다도 작다.

피성형물(23)도 직사각형의 판상으로 형성되어 있다. 피성형물(23)은, 이 두께 방향이 피성형체용 기재(21)의 두께 방향과 일치하도록, 피성형체용 기재(21)의 두께 방향의 한쪽 면에 설치되어 있다. 또한, 피성형물(23)은, 폭 방향이 피성형체용 기재(21)의 폭 방향과 일치하고 있고, 길이 방향이 피성형체용 기재(21)의 길이 방향과 일치하고 있다.

피성형물(23)의 폭 치수는, 피성형체용 기재(21)의 폭 치수보다도 작다. 피성형물(23)의 길이 치수도, 피성형체용 기재(21)의 길이 치수보다도 작다.

피성형물(23)의 폭 방향의 중심과, 피성형체용 기재(21)의 폭 방향의 중심은 서로 일치하고 있다. 피성형물(23)의 길이 방향의 중심과, 피성형체용 기재(21)의 길이 방향의 중심은 서로 일치하고 있다.

이에 의해, 피성형체(23)의 외주부에는, 직사각형 환상의 피성형물 비존재부[피성형체용 기재(21)만의 부위](25)가 형성된다.

피성형물(23)의 미세한 전사 패턴(9)은, 전사 패턴(7)의 전사에 의해 피성형물(23)의 표면[두께 방향에 있어서의 한쪽 면이며, 피성형체용 기재(21)에 접하고 있는 면과는 반대의 면]에 형성된다.

피성형물(23)이 자외선 경화 수지나 열경화성 수지인 경우, 전사 패턴(7)이 전사되기 전의 피성형물(23)은 미경화 상태에 있다. 즉, 이때의 피성형물(23)은, 액체(재질에 따라서는 점성이 있는 액체)이다. 피성형물(23)은, 전사가 이루어질 때 경화되기 시작하여, 전사 종료시에는 완전히 경화되어 있다.

피성형체 조립체(1)에서는, 몰드용 기재(15)의 폭 방향과 피성형체용 기재(21)의 폭 방향은 서로 일치하고 있다. 몰드용 기재(15)의 길이 방향과 피성형체용 기재(21)의 길이 방향은 서로 일치하고 있다.

또한, 몰드용 기재(15)의 폭 방향의 중심과 피성형체용 기재(21)의 폭 방향의 중심은 서로 일치하고 있다. 몰드용 기재(15)의 길이 방향의 중심과 피성형체용 기재(21)의 길이 방향의 중심은 서로 일치하고 있다.

이에 의해, 피성형체 조립체(1)의 외주에는, 몰드(5)가 피성형체(3)로부터 이격되어 있는 직사각형 환상의 비밀착 부위(27)가 형성된다.

몰드 원단(11)은, 전사에 사용되기 전의 띠 형상의 미절단 몰드(13)를 롤 형상으로 감은 몰드이다. 즉, 몰드 원단(11)은, 띠 형상의 미절단 몰드(13)를 원기둥상의 코어재 외주에, 이 외주의 주위 방향과 시트 형상의 미절단 몰드(13)의 길이 방향이 서로 일치하도록 하여 겹쳐 감겨, 원통상 혹은 원기둥상으로 형성되어 있다.

미절단 몰드(13)에는, 복수의 전사 패턴 형성체(17)가, 몰드용 기재(13)[미절단 몰드 기재(15)]의 길이 방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 미절단 몰드(13)는, 서로가 인접하고 있는 전사 패턴 형성체(17)의 사이 부위에 있어서 절단되어, 몰드(5)가 생성된다.

다음으로, 피성형체 조립체(1)의 제조·사용 방법에 대해 설명한다.

우선, 몰드(5)의 전사 패턴(7)을 피성형체(3)에 전사한다[도 12의 (a), (b) 참조; 전사 공정].

계속해서, 전사 공정에서의 전사에 의해 서로가 부착되어 있는 몰드(5)와 피성형체(3)[도 12의 (c) 참조]를 소정의 장소로 반송한다(반송 공정). 이때, 몰드(5)와 피성형체(3)가 서로 부착된 상태가 유지된다. 예를 들어, 이 상태는, 그 후의 공정이 행해질 때까지, 혹은 제품에 부착된 후에도 유지된다.

계속해서, 반송 공정에서 반송되어 온 피성형체 조립체(1)로부터 몰드(5)를 박리하여, 피성형체(3)에 전사된 전사 패턴(9)을 노출시킨다[도 12의 (d) 참조; 박리 공정].

다음으로, 피성형체 조립체(1)의 제조 장치(피성형체 조립체 제조 장치)(29)에 대해 설명한다.

도 1 등에 도시하는 바와 같이, 피성형체 조립체 제조 장치(29)는, 피성형체 보유 지지체(31)와, 원단 롤 설치부(몰드 원단 설치부)(33)와, 몰드 보유 지지체(35)와, 전사부(37)와, 절단부(39)와, 제어부(41)를 구비하고 있다.

피성형체 보유 지지체(31)에는, 피성형체(3)가 설치된다. 피성형체 보유 지지체(31)는, 피성형체(3)를 보유 지지한다.

원단 롤 설치부(33)에는, 몰드 원단(11)이 설치된다. 몰드 원단(11)이 원단 롤 설치부(33)에 설치된 상태에 있어서, 피성형체 보유 지지체(31)에 대한 몰드 원단(설치 완료 몰드 원단)(11)의 회전 중심축(C2)의 위치는 일정하다. 즉, 설치 완료 몰드 원단(11)의 회전 중심축(C2)은, 피성형체 보유 지지체(31)에 대해 이동하는 일은 없다.

몰드 보유 지지체(몰드 가이드체)(35)는, 몰드 원단(11)으로부터 연장되는 미절단 몰드(13)의 선단부를 보유 지지하고, 피성형체 보유 지지체(31)에 대해 이동한다.

전사부(37)는, 미절단 몰드(13)의 전사 패턴(7)을 피성형체 보유 지지체(31)에 설치되고, 또한 보유 지지된 피성형체(3)에 전사한다.

절단부(39)는, 미절단 몰드(13)를 이 길이 방향의 소정의 부위에서 절단한다.

제어부(CPU를 포함하는 제어부)(41)는, 피성형체 보유 지지체(31)와 원단 롤 설치부(33)와 몰드 보유 지지체(35)와 전사부(37)와 절단부(39)를 다음과 같이 제어한다.

초기 상태(도 2 참조)에 있어서, 피성형체(3)는 피성형체 보유 지지체(31)에 설치되고, 보유 지지되어 있다. 몰드 원단(11)은, 원단 롤 설치부(33)에 설치되어 있다. 미절단 몰드(13)는, 몰드 원단(11)으로부터 약간 연장되어 있다. 몰드 보유 지지체(35)는, 몰드 원단(11)의 부근에서 미절단 몰드(13)의 선단부를 보유 지지하고 있다.

미절단 몰드(13)의 전사 패턴(7)이 피성형체 보유 지지체(31) 상의 피성형체(3)에 대향할 때까지, 몰드 보유 지지체(35)는 미절단 몰드(13)를 몰드 원단(11)으로부터 인출하도록 이동한다(도 3 참조).

인출된 미절단 몰드(13)는, 피성형체(3)를 사이에 두고, 피성형체 보유 지지체(31)와는 반대측에 위치한다. 이때, 미절단 몰드(13)는 예를 들어 피성형체(3)로부터 약간 이격되어 있다.

몰드 보유 지지체(35)에 의한 인출이 이루어진 후, 전사부(37)는 미절단 몰드(13)의 미세한 전사 패턴(7)을 피성형체 보유 지지체(31) 상의 피성형체(3)에 전사한다(도 4∼도 7 참조).

전사부(37)가 전사한 후, 피성형체 보유 지지체(31)는 피성형체(3)를 해방한다(도 8 참조). 즉, 피성형체(3)는 피성형체 보유 지지체(31)로부터 이격된다.

피성형체 보유 지지체(31)가 피성형체(3)를 해방한 후, 몰드 보유 지지체(35)는, 피성형체(3)가 미절단 몰드(13)에 부착된 상태 그대로, 피성형체(3)가 피성형체 보유 지지체(31)로부터 이격될 때까지, 미절단 몰드(13)를 몰드 원단(11)으로부터 더 인출한다(도 9 참조).

그 후, 절단부(39)는 미절단 몰드(13)를, 미절단 몰드(13)가 부착된 피성형체(3)로부터 몰드 원단(11)측의 소정의 부위에서 절단한다(도 10, 도 11 참조).

이에 의해, 도 12의 (c)에 도시하는 피성형체 조립체(1)가 얻어진다.

또한, 제어부(41)의 제어하에서 상기 동작이 실행되고 있을 때, 미절단 몰드(13)는, 몰드 보유 지지체(35)와 몰드 원단(11) 사이에서, 이 길이 방향으로 소정의 장력이 부여되고 있다. 따라서, 미절단 몰드(13)는, 느슨함이 없는 상태로 연장되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제조 장치(29)에는, 임시 보유 지지부(43)와 가이드 롤러[45(45A, 45B)]가 설치되어 있다.

도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 임시 보유 지지부(43)는 절단부(39)가 미절단 몰드(13)를 절단할 때, 제어부(41)의 제어하에서, 미절단 몰드(13)를 이 길이 방향의 소정의 부위에서 보유 지지한다.

임시 보유 지지부(43)가 미절단 몰드(13)를 보유 지지하고, 절단부(39)가 미절단 몰드(13)를 절단할 때, 몰드 원단(11)으로부터 연장된 미절단 몰드(13)의 기단부측[몰드 원단(11)측]으로부터 선단측[몰드 보유 지지체(35)측]을 향해, 피성형체 보유 지지체(31)[전사부(37)], 임시 보유 지지부(43), 절단부(39), 미절단 몰드(13)에 부착되어 있는 피성형체(3), 몰드 보유 지지체(35)가 차례로 배열된다(도 10 참조).

절단부(39)에 의한 절단 후에도, 임시 보유 지지부(43)가 미절단 몰드(13)를 보유 지지하므로, 임시 보유 지지부(43)와 몰드 원단(11) 사이에서는, 미절단 몰드(13)가 소정의 장력에 의해, 느슨함 없이 길이 방향으로 연장된다.

절단부(39)에 의한 절단 후, 몰드 보유 지지체(35)는 미절단 몰드(13)를 향해 이동하고, 미절단 몰드(13)의 새로운 선단부를 보유 지지한다(도 11 참조). 그 후, 임시 보유 지지부(43)는 미절단 몰드(13)를 해방하고, 몰드 원단(11)이 미절단 몰드(13)를 권취한다. 몰드 원단(11)의 권취에 의해, 몰드 보유 지지체(35)는 몰드 원단(11)의 부근으로 이동한다. 한편, 새로운 피성형체(3)가, 피성형체 보유 지지체(31)에 설치되고, 피성형체 보유 지지체(31)에 보유 지지된다. 이상의 동작에 의해, 제조 장치(29)는 도 2의 초기 상태로 되돌아간다.

가이드 롤러[45(45A, 45B)]는 미절단 몰드(13)의 길이 방향에 있어서, 피성형체 보유 지지체(31)에 대해 서로 반대측에 설치되어 있다. 가이드 롤러(45)는, 제어부(41)의 제어하에서, 피성형체 보유 지지체(31)에 대해 접근·이격되는 방향으로 이동 가능 및 위치 결정 가능하게 구성되어 있다.

미절단 몰드(13)의 길이 방향에 있어서, 한쪽의 가이드 롤러(45A)는, 피성형체 보유 지지체(31)의 일단부로부터 약간 이격되어 있고, 다른 쪽의 가이드 롤러(45B)는, 피성형체 보유 지지체(31)의 타단부로부터 약간 이격되어 있다.

전사부(37)가 전사할 때, 가이드 롤러[45(45A, 45B)]는 미절단 몰드(13)를 피성형체 보유 지지체(31)측으로 적절하게 이동시킨다(가이드함).

여기서, 피성형체 조립체 제조 장치(29)에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

설명의 편의를 위해 수평한 일방향을 X축 방향으로 하고, 수평한 다른 일방향이며 X축 방향에 대해 직교하는 방향을 Y축 방향으로 하고, X축 방향과 Y축 방향에 대해 직교하는 상하 방향을 Z축 방향으로 한다.

피성형체 조립체 제조 장치(29)는, 베이스체(47)를 구비하고 있다.

피성형체 보유 지지체(31)는, 베이스체(47)에 일체적으로 설치되어 있다. 피성형체 보유 지지체(31)는, 그 상단부에 형성된 평면(피성형체 설치면)(49)을 갖는다. 평면(49)은, Z축 방향에 대해 직교하고 있다. 피성형체(3)는, 예를 들어 진공 흡착에 의해, 피성형체 보유 지지체(31)의 평면(49)에 보유 지지된다.

상술한 바와 같이, 피성형체용 기재(21)의 두께 방향의 한쪽 면에는, 피성형물(23)이 설치된다. 피성형체(3)가 피성형체 보유 지지체(31)에 보유 지지되어 있을 때, 피성형체용 기재(21)의 두께 방향의 다른 쪽 면[피성형물(23)과는 반대측의 면]은, 피성형체 설치면(49)에 면 접촉하고 있다. 따라서, 피성형물(23)은 피성형체용 기재(21)의 상면에 존재한다.

몰드 원단(11)이 원단 롤 설치부(33)에 설치된 상태에 있어서, 몰드 원단(11)은, Z축 방향에서는, 피성형체 보유 지지체(31)의 상측에 위치하고 있고, X축 방향에서는, 피성형체 보유 지지체(31)의 일단부로부터 이격되어 있다. 또한, 몰드 원단(11)은 Y축 방향으로 연장된 축(C2)을 회전 중심으로 회전한다.

몰드 보유 지지체(35)는, 예를 들어 미절단 몰드(13)의 선단을 이 두께 방향으로부터 파지함으로써 당해 미절단 몰드(13)를 보유 지지한다. 몰드 보유 지지체(35)는, Z축 방향에서는, 피성형체 보유 지지체(31)의 상측에 위치하고 있다.

또한, 몰드 보유 지지체(35)는, 도시하지 않은 리니어 가이드 베어링을 통해 베이스체(47)에 지지되어 있다. 몰드 보유 지지체(35)는, 도시하지 않은 서보 모터 등의 액추에이터에 의해, X축 방향으로 이동 및 위치 결정된다.

원단 롤 설치부(33)는, 모터 등의 액추에이터와 토크 리미터를 사용하여, 미절단 몰드(13)를 권취하는 방향의 회전 토크를 몰드 원단(11)에 부여한다.

이에 의해, 몰드 보유 지지체(35)와 몰드 원단(11) 사이에 연장되어 있는 미절단 몰드(13)에는, X축 방향으로 소정의 장력이 부여된다.

미절단 몰드(13)는, 몰드 보유 지지체(35)와 몰드 원단(11) 사이에서 연장되어 있는 상태에 있어서, 그 두께 방향이 Z축 방향과 일치한다. 또한, 미절단 몰드(13)의 길이 방향(길이 방향)은 X축 방향과 일치한다. 미절단 몰드(13)의 폭 방향은, Y축 방향과 일치한다. 전사 패턴 형성체(17)는, 몰드용 기재(15)의 하면에 위치한다.

또한, 몰드 보유 지지체(35)가 위치 결정되고, 전사의 준비가 완료된 상태를 Z축 방향으로부터 본 경우, 미절단 몰드(13)의 전사 패턴(7)은, 피성형체 보유 지지체(31) 상의 피성형체(3)의 피성형물(23)에 겹쳐 있다.

가이드 롤러[45(45A, 45B)]는, 도시하지 않은 가이드 롤러 지지체에 지지되어 있고, Y축 방향으로 연장된 축(C3, C4)을 중심으로 하여 회전한다. 가이드 롤러 지지체는, 도시하지 않은 리니어 가이드 베어링을 통해 베이스체(47)에 지지되어 있고, 제어부(41)의 제어하에서, Z축 방향에서 이동 및 위치 결정되도록 구성되어 있다.

전사부(37)는, 압박 롤러(51)와 자외선 발생 장치(53)를 구비하고 있다.

압박 롤러(51)는, 도시하지 않은 압박 롤러 지지체에 지지되어 있고, Y축 방향으로 연장된 축(C1)을 중심으로 하여 회전한다. 압박 롤러 지지체는, 도시하지 않은 리니어 가이드 베어링을 통해 베이스체(47)에 지지되어 있고, 제어부(41)의 제어하에서, Z축 방향과 X축 방향에서 이동 및 위치 결정되도록 구성되어 있다.

또한, 압박 롤러(51)는, 액추에이터 등의 서보 모터에 의해, 축(C1)을 중심으로 하여 회전 구동한다.

즉, 전사시에, 압박 롤러(51)는, 제어부(41)의 제어하에서, Z축 방향으로 이동 및 위치 결정되고, 피성형체 보유 지지체(31)와 협동하여 피성형체(3)를 끼워 넣어, 피성형체(3)를 압박한다. 또한, 압박 롤러(51)는, 피성형체(3)를 끼워 넣어 압박하고 있는 상태에서, X축 방향으로 이동한다. 이 이동에 의해, 미절단 몰드(13)와 롤링 쌍을 이루고, 미절단 몰드(13)와 피성형체(3)에 있어서 압박되고 있는 부위가, X축 방향의 일단부측으로부터 타단부측으로 이동한다.

이에 의해, 피성형체(3)의 피성형물(23) 전부가, X축 방향의 일단부로부터 타단부를 향해 차례로 압박된다.

압박 롤러(51)가 X축 방향으로 이동하고 있는 동안, 압박 롤러(51)는 X축 방향의 이동 속도에 동기한 회전 속도로 회전한다. 이에 의해, 압박 롤러(51)와 미절단 몰드(13) 사이의 미끄럼 발생이 방지된다. 또한, 압박 롤러(51)가 자유로운 상태(회전 구동을 받지 않는 상태)에서 회전하여, 상기 미끄럼의 발생을 방지하는 구성이어도 된다.

자외선 발생 장치(53)는, 압박 롤러(51)에 의해 압박되고 있는 부위의 근방의 피성형물(23)에 자외선을 조사하여, 피성형물(23)을 경화한다.

임시 보유 지지부(43)는, 한 쌍의 클램퍼(55)에 의해 형성되어 있다. 클램퍼(55)는 실린더 등의 액추에이터에 의해, 제어부(41)의 제어하에서, Z축 방향으로 이동하고, 미절단 몰드(13)를 이 두께 방향에서 파지함으로써 미절단 몰드(13)를 보유 지지한다.

또한, 클램퍼(55)는, X축 방향에 있어서, 가이드 롤러(45B)를 사이에 두고 피성형체 보유 지지체(31)와는 반대측에 위치하고 있다.

절단부(39)는, 한 쌍의 커터(57)에 의해 구성되어 있다. 커터(57)는, 제어부(41)의 제어하에서, 실린더 등의 액추에이터에 의해, Z축 방향으로 이동하고, 미절단 몰드(13)를 이 두께 방향에서 끼워 절단한다.

또한, 커터(57)는, X축 방향에서는, 클램퍼(55)를 사이에 두고 가이드 롤러(45B)와는 반대측에 위치하고 있다.

또한, 몰드 보유 지지체(35)는, Z축 방향에 있어서, 피성형체 보유 지지체(31)의 상측에 위치하고, 또한 가이드 롤러(45)의 하측에 위치한다. 또한, 몰드 보유 지지체(35)는, Z축 방향에 있어서 각 클램퍼(55)의 사이에 위치하고, 각 커터(57)의 사이에 위치하고 있다. 그리고, 몰드 보유 지지체(35)는 X축 방향으로 이동하도록 구성되어 있다.

다음으로, 피성형체 조립체 제조 장치(29)의 동작에 대해 설명한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 상술한 초기 상태에서는, 피성형체(3)가 피성형체 보유 지지체(31)에 설치되고, 보유 지지되어 있다. 미절단 몰드(13)는, 원단 롤 설치부(33)에 설치된 몰드 원단(11)으로부터 연장되어 있다. 미절단 몰드(13)의 선단은 몰드 보유 지지체(35)에 의해 보유 지지되어 있다. 가이드 롤러(45)는 상승하고 있다. 압박 롤러(51)는 상승하고, 또한 X축 방향의 일단부에 위치하고 있다. 자외선 발생 장치(53)는 자외선을 발생하고 있지 않다. 클램퍼(55)와 커터(57)는 개방되어 있다.

이 초기 상태로부터, 제어부(41)의 제어하에서, 몰드 보유 지지체(35)는 커터(57)의 근방에서, 커터(57)에 있어서의 X축 방향의 타단부측의 위치까지 이동한다(도 3 참조). 이 상태에서는, 미절단 몰드(13)의 전사 패턴 형성체(17)(도 1∼도 11에서는 도시하지 않음)가 피성형체(3)로부터 이격되어 피성형체(3)의 바로 위에 위치하고 있다.

계속해서, 가이드 롤러(45)가 하강한다(도 4 참조). 도 4에 도시하는 상태에서는, 각 롤러(45A, 45B)의 사이에 존재하고 있는 미절단 몰드(13)가 피성형체(3)에 접하고 있다.

계속해서, 압박 롤러(51)가 하강하고, 피성형체(3)와 미절단 몰드(13)를 피성형체 보유 지지체(31)와 협동하여 끼워넣어, 이들을 가압한다. 또한, 압박 롤러(51)는 X축 방향의 일단부측으로부터 타단부측으로 이동한다. 이때, 자외선 발생 장치(53)는, 자외선을 발하여 피성형물(23)을 경화한다. 이들 일련의 동작에 의해, 전사가 행해진다(도 5, 도 6 참조).

그 후, 압박 롤러(51)는 상승하고(도 7 참조), 피성형체 보유 지지체(31)는 피성형체(3)의 보유 지지를 종료한다[피성형체(3)를 해방함]. 가이드 롤러(45)가 상승하면, 피성형체(3)가 미절단 몰드(13)의 장력에 의해, 미절단 몰드(13)에 부착되면서 상승하여, 피성형체 보유 지지체(31)로부터 이격된다(도 8 참조).

계속해서, 피성형체(3)가 미절단 몰드(13)에 부착된 채, 커터(57)의 타단부측에 위치할 때까지, 몰드 보유 지지체(35)가 이동한다(도 9 참조).

그 후, 임시 보유 지지부(43)가 미절단 몰드(13)를 보유 지지하고, 절단부(39)가 미절단 몰드(13)를 절단한다(도 10 참조).

계속해서, 커터(57)가 개방되어, 몰드 보유 지지체(35)에 의한 몰드(5)[피성형체 조립체(1), 도 12의 (c) 참조]의 보유 지지를 종료한다[피성형체 조립체(1)를 해방함]. 그 후, 피성형체 조립체(1)는, 피성형체 조립체 제조 장치(29)로부터, 도시하지 않은 로봇 등을 사용하여 반출된다. 몰드 보유 지지체(35)는, 임시 보유 지지부(43)의 근방에서 미절단 몰드(13)가 새로운 단부를 보유 지지한다(도 11 참조).

계속해서, 임시 보유 지지부(43)는, 미절단 몰드(13)의 보유 지지를 종료한다[미절단 몰드(13)를 해방함]. 그 후, 몰드 보유 지지체(35)는, X축 방향의 타단부측으로부터 일단부측으로 이동하고, 제조 장치(29)는 도 2에 도시하는 초기 상태로 복귀된다.

본 실시 형태의 피성형체 조립체(1)에 의하면, 몰드(5)가 전사 패턴(7)의 전사에 의해 피성형체(3)에 부착되면서, 피성형체(3)에 형성된 전사 패턴(9)을 보호한다. 몰드(5)는, 전사 패턴(9)을 외부에 노출시킬 때까지, 피성형체(3)에 부착하고 있다. 따라서, 별도로 보호 필름을 설치하지 않고, 피성형체(3)의 전사 패턴(9)이 손상될 우려를 최대한 피할 수 있다.

피성형체 조립체(1)는, 몰드(5)가 피성형체(3)에 부착된 상태에서, 후속 공정까지 반송된다. 혹은, 피성형체 조립체(1)는, 이 상태에서, 제품의 일부로서 조립 부착되고, 반송되어, 나아가서는 판매된다. 피성형체(3)는, 당해 피성형체(3)에 부착되어 있는 몰드(5)에 의해 보호되어 있으므로, 전사 패턴(9)의 손상 우려는 거의 없어진다.

또한, 몰드(5)는, 필요할 때에 피성형체(3)로부터 박리하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태의 피성형체 조립체(1)에 의하면, 전사가, 몰드 원단(11)으로부터 연장되어 있는 미절단 몰드(13)의 일부를 사용하여 이루어지고, 몰드(5)의 양단부가 피성형체(3)의 양단부로부터 소정의 길이만큼 연장되어 있으므로, 전사를 효율적으로 행할 수 있음과 함께, 몰드(5)를 피성형체로부터 박리하기 쉽게 되어 있다.

여기서는, 몰드(5)의 전사 패턴(7)은 연속하여 설치되어 있지 않지만, 연속하여 설치되어 있어도 된다. 또한, 압박 롤러(51)로 압박하도록 되어 있지만, 평면 형상의 압박 장치로 몰드(5)를 압박해도 된다.

본 발명에 따르면, 전사에 의해 피성형체에 형성된 미세한 전사 패턴이 손상될 우려를 최대한 피할 수 있는 피성형체 조립체, 피성형체 조립체의 제조 장치 및 피성형체 조립체의 제조·사용 방법을 제공할 수 있다.

Claims

피성형체와,
시트 형상으로 형성되고, 두께 방향의 한쪽 면에 미세한 전사 패턴이 형성되어 있고, 상기 피성형체에 상기 미세한 전사 패턴을 전사함으로써 상기 피성형체에 부착되어 상기 피성형체에 형성된 미세한 전사 패턴을 보호하고 있는 몰드를 갖는 것을 특징으로 하는, 피성형체 조립체.
제1항에 있어서,
상기 전사는, 롤 형상으로 감겨 있는 몰드 원단으로부터 연장되어 있는 미절단 몰드의 일부를 사용하여 이루어진 것이고, 상기 몰드는, 상기 미절단 몰드를 길이 방향의 소정의 부위에서 절단하여 형성된 것이고,
상기 몰드의 길이 방향에서, 상기 몰드의 치수가 상기 피성형체의 치수보다도 크게 되어 있고, 상기 몰드의 길이 방향의 양단부가 상기 피성형체의 양단부로부터 소정의 길이만큼 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 피성형체 조립체.
제1항 또는 제2항에 기재된 피성형체 조립체의 제조·사용 방법이며,
상기 몰드의 미세한 전사 패턴을 상기 피성형체에 전사하는 전사 공정과,
상기 전사 공정에서의 전사에 의해 서로가 부착되어 있는 상기 몰드와 상기 피성형체를 소정의 장소로 반송하는 반송 공정과,
상기 반송 공정에서 반송되어 온 피성형체 조립체로부터 상기 몰드를 박리하는 박리 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 피성형체 조립체의 제조·사용 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 피성형체 조립체의 제조 장치이며,
피성형체가 설치되어 보유 지지되는 피성형체 보유 지지체와,
몰드 원단이 설치되는 원단 롤 설치부와,
상기 몰드 원단으로부터 연장되는 미절단 몰드의 선단부를 보유 지지하고, 상기 피성형체 보유 지지체에 대해 이동하는 몰드 보유 지지체와,
상기 미절단 몰드의 미세한 전사 패턴을 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있는 피성형체에 전사하는 전사부와,
상기 미절단 몰드를 이 길이 방향의 소정의 부위에서 절단하는 절단부와,
상기 피성형체가 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있고, 상기 원단 롤 설치부에 몰드 원단이 설치되어 있고, 상기 몰드 보유 지지체가 상기 미절단 몰드의 선단부를 보유 지지하고 있는 상태에서,
상기 미절단 몰드의 미세한 전사 패턴이 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있는 피성형체와 대향하도록, 상기 몰드 보유 지지체를 이동하여, 상기 미절단 몰드를 상기 원단 롤 설치부에 설치되어 있는 몰드 원단으로부터 인출하고,
상기 전사부에서, 상기 미절단 몰드의 미세한 전사 패턴을, 상기 피성형체 보유 지지체에 설치되어 보유 지지되어 있는 피성형체에 전사하고,
상기 피성형체 보유 지지체에 의한 상기 피성형체의 보유 지지를 개방하고,
상기 전사에 의해 상기 미절단 몰드에 부착되어 있는 피성형체가 상기 미절단 몰드의 길이 방향에서 상기 피성형체 보유 지지체로부터 이격될 때까지, 상기 몰드 보유 지지체를 이동하고, 상기 미절단 몰드를 상기 부착되어 있는 피성형체와 함께, 상기 원단 롤 설치부에 설치되어 있는 몰드 원단으로부터 더 인출하고,
상기 미절단 몰드를, 상기 절단부에 의해, 상기 원단 롤 설치부에 설치되어 있는 몰드 원단측의 상기 부착되어 있는 피성형체로부터 이격된 소정의 부위에서 절단하도록,
상기 피성형체 보유 지지체와 상기 몰드 보유 지지체와 상기 전사부와 상기 절단부를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 피성형체 조립체의 제조 장치.