KR20180039103A - 몰드의 제작 방법, 패턴 시트의 제조 방법, 전주 금형의 제작 방법, 및 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

몰드의 제작 방법은, 받침대(10C) 위의 패턴 존재 영역(10D)에 복수의 돌기부(12)로 형성된 돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 원판(10), 및 열가소성 수지 시트(20)를 준비하고, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 상대적으로 이동시켜, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압하는 위치를 결정하며, 가열된 원판(10)의 돌기부(12)를, 원판(10)의 패턴 존재 영역(10D) 중 돌기부(12)를 제외한 부분과 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)을 이간한 위치에서, 열가소성 수지 시트(20)에 압압하고, 압압한 돌기부(12)와 열가소성 시트(20)가 접촉한 상태에서 원판(10)을 냉각하며, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 떼어내, 열가소성 수지 시트(20)에 오목 형상 패턴(20A)을 형성한다.

Description

몰드의 제작 방법, 패턴 시트의 제조 방법, 전주 금형의 제작 방법, 및 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법

본 발명은 몰드의 제작 방법, 패턴 시트의 제조 방법, 전주(電鑄) 금형의 제작 방법, 및 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법에 관한 것이다.

최근, 통증을 수반하지 않고 인슐린(Insulin) 및 백신(Vaccines) 및 hGH(human Growth Hormone) 등의 약제를 피부 내에 투여 가능한 신규 제형으로서, 마이크로 니들 어레이(Micro-Needle Array)가 알려져 있다. 마이크로 니들 어레이는, 약제를 포함하고, 생분해성이 있는 마이크로 니들(미세 바늘, 또는 미소 바늘이라고도 함)을 어레이 형상으로 배열한 것이다. 이 마이크로 니들 어레이를 피부에 첩부함으로써, 각 마이크로 니들이 피부에 꽂혀, 이들 마이크로 니들이 피부 내에서 흡수되어, 각 마이크로 니들 중에 포함된 약제를 피부 내에 투여할 수 있다. 마이크로 니들 어레이는 경피 흡수 시트라고도 불린다.

상술한 마이크로 니들 어레이와 같은 미세한 돌기 형상 패턴을 갖는 성형품을 제작하기 위하여, 미세한 돌기 형상 패턴을 갖는 원판으로 수지제의 반전 형상의 몰드를 형성하고, 이 몰드로 성형품을 제작하는 것이 행해지고 있다. 이와 같은 미세한 패턴을 갖는 성형품의 생산성을 향상시킬 것이 요구되고 있으며, 다양한 제안이 이루어지고 있다.

특허문헌 1에는, 마이크로 바늘 제조용 몰드 베이스의 제작 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 모형(母型) 바늘의 어레이를 갖는 모형을 마이크로 바늘 제조용 몰드 플레이트에 압압하여, 마이크로 바늘 제조용 몰드 베이스를 제작하고, 이 마이크로 바늘 제조용 몰드 베이스를 이용하여 미세한 패턴을 갖는 성형품을 제작한다.

특허문헌 2에는, 형(型)에 형성되어 있는 전사 패턴을 열가소성 수지의 복수의 개소에 전사하는 것을 개시한다. 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 가열한 형을 열가소성 수지에 압압하여 냉각하고, 형을 열가소성 수지로부터 떼어냄으로써, 형의 전사 패턴을 열가소성 수지에 전사한다. 또한, 가열한 형을 이동시켜, 형을 열가소성 수지에 압압하여 냉각하고, 형을 열가소성 수지로부터 떼어내는 것을 반복하여, 형의 전사 패턴을 열가소성 수지에 전사한다.

특허문헌 1: 일본 공표특허공보 2007-535343호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2011-083993호

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 모형 바늘의 어레이를 복수(예를 들면 8×8 등) 구비하는 모형(원판)을 이용하고 있다. 즉, 큰 모형이 필요하기 때문에, 모형을 제작하기 위한 작업이 증가할 우려가 있다.

특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 형의 평면을 열가소성 수지에 압압하면서, 형의 전사 패턴을 열가소성 수지에 전사하고 있다. 이로 인하여, 형의 단부에서 열가소성 수지가 융기되는 경우가 있어, 결과적으로, 형과 형의 사이에 있어서 단차가 발생하기 쉽다는 우려가 있다. 이 단차는 전주에 의하여 복제형(전주형이라고도 칭함)을 형성할 때, 혹은 성형품인 예를 들면 경피 흡수 시트를 제조할 때에, 복제형 또는 성형품의 정밀도나 생산성에 악영향을 주는 경우가 있다.

도 23a는, 제작된 몰드(1)의 표면의 오목부 패턴의 단부에 형성된 단차(2)를 나타낸 것이며, 도 23b는 도 23a의 동그라미 표시한 부분을 확대한 단차(2)의 확대도이다. 그리고, 도 24에 나타내는 바와 같이, 몰드(1)의 오목부 패턴의 단부에 단차(2)를 갖는 몰드(1)를 사용하여 복제형(3)(또는 성형품)을 제조하면, 몰드(1)로부터 복제형(3)(또는 성형품)을 박리할 때에 단차(2)가 저항이 되어 박리하기 어렵거나, 단차(2)의 부분에서 파단되거나 하는 등의 박리 불량을 일으키기 쉬워진다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 오목 형상 패턴의 단부에 단차가 발생하는 것을 억제할 수 있는, 몰드의 제작 방법, 패턴 시트의 제조 방법, 전주 금형의 제작 방법, 및 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 몰드의 제작 방법은, 받침대 위의 패턴 존재 영역에 복수의 돌기부로 형성된 돌기 형상 패턴을 갖는 원판, 및 열가소성 수지 시트를 준비하는 준비 공정과, 원판과 열가소성 수지 시트를 상대적으로 이동시켜, 원판을 열가소성 수지 시트에 압압하는 위치를 결정하는 위치 결정 공정과, 가열된 원판의 돌기부를, 원판의 패턴 존재 영역 중 돌기부를 제외한 부분과 열가소성 수지 시트의 표면을 이간한 위치에서, 열가소성 수지 시트에 압압하며, 압압한 돌기부와 열가소성 수지 시트가 접촉한 상태에서 원판을 냉각하고, 원판과 열가소성 수지 시트를 떼어내, 열가소성 수지 시트에 돌기 형상 패턴의 반전 형상인 오목 형상 패턴을 형성하는 형성 공정을 포함한다.

바람직하게는, 열가소성 수지 시트의 표면 중, 원판의 돌기 형상 패턴을 형성하는 돌기부가 압압되는 압압면에 미리 홈이 형성되어 있다.

또한, 본 발명에서는, 상술한 바와 같이, 열가소성 수지 시트의 표면 중, 원판의 돌기 형상 패턴이 압압되는 압압면에 미리 홈이 형성되어 있는 양태 외에, 압압면이 플랫한 양태를 취할 수도 있다.

바람직하게는, 형성 공정에 있어서, 원판의 가열 온도가 열가소성 수지 시트의 용융점 이하인 경우에는, 홈은 종단면 형상이 활형이다.

바람직하게는, 형성 공정에 있어서, 원판의 가열 온도가 열가소성 수지 시트의 용융점 이상인 경우에는, 홈은 종단면 형상이 직사각형이다.

여기에서, 종단면 형상이 활형인 홈이란, 홈의 바닥면에 대하여 만곡된 측면을 갖는 홈을 말한다. 또, 종단면 형상이 직사각형인 홈이란, 홈의 바닥면에 대하여 직각인 측면을 갖는 홈을 말한다.

바람직하게는, 열가소성 수지 시트의 표면 중, 원판의 돌기 형상 패턴을 형성하는 돌기부가 압압되는 압압면은 플랫하며, 형성 공정에 있어서, 원판의 패턴 존재 영역 중 돌기부를 제외한 부분을, 플랫한 압압면에 도달하기 직전에 정지시킨다.

바람직하게는, 원판을 열가소성 수지 시트에 압압할 때, 열가소성 수지 시트의 표면의 위치를 검출하여, 열가소성 수지 시트의 표면의 위치로부터 일정량을 압입한다.

바람직하게는, 원판을 열가소성 수지 시트에 압압할 때, 원판에 가해지는 압력을 측정하고, 설정된 소정 압력값과 비교하여, 원판의 압입량을 결정한다.

바람직하게는, 돌기 형상 패턴을 형성하는 돌기부는, 원판의 받침대로부터 이간하는 방향으로, 뿔대부와 끝이 좁아지는 바늘부를 갖고, 형성 공정에 있어서, 원판을 열가소성 수지 시트에 압압할 때, 뿔대부를 열가소성 수지 시트의 표면에 접촉시킨다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트의 제조 방법은, 상술한 제작 방법에 의하여 몰드를 제작하는 공정과, 몰드의 오목 형상 패턴에 폴리머 용해액을 공급하는 공급 공정과, 폴리머 용해액을 건조시켜 폴리머 시트로 하는 건조 공정과, 폴리머 시트를 몰드로부터 박리하는 폴리머 시트 박리 공정을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 돌기 형상 패턴을 갖는 전주 금형의 제작 방법은, 상술한 제작 방법에 의하여 몰드를 제작하는 공정과, 몰드의 오목 형상 패턴에, 전주법에 의하여 금속체를 형성하는 전주 공정과, 금속체를 몰드로부터 박리하는 박리 공정을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 몰드의 제작 방법은, 상술한 제작 방법에 의하여 전주 금형을 제작하는 공정과, 돌기 형상 패턴을 갖는 전주 금형을 이용하여, 전주 금형의 돌기 형상 패턴의 반전 형상인 오목 형상 패턴을 갖는 수지제의 몰드를 제작하는 공정을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트의 제조 방법은, 상술한 전주 금형을 이용한 제작 방법에 의하여 몰드를 제작하는 공정과, 몰드의 오목 형상 패턴에 폴리머 용해액을 공급하는 공급 공정과, 폴리머 용해액을 건조시켜 폴리머 시트로 하는 건조 공정과, 폴리머 시트를 몰드로부터 박리하는 박리 공정을 포함한다.

본 발명의 몰드의 제작 방법, 패턴 시트의 제조 방법, 전주 금형의 제작 방법, 및 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법에 의하면, 오목 형상 패턴의 단부에 단차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 1a는, 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 원판을 준비하는 준비 공정의 도이다.
도 1b는, 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 열가소성 수지 시트를 준비하는 준비 공정의 도이다.
도 1c는, 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 위치 결정 공정의 도이다.
도 1d는, 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 형성 공정의 도이다.
도 1e는, 몰드의 제작 방법으로 형성된 몰드의 도이다.
도 2는, 원판의 사시도이다.
도 3은, 원판과 몰드의 사시도이다.
도 4는, 위치 결정 장치의 개략 구성도이다.
도 5a는, 도 2에 나타내는 원판을 이용한 몰드의 제작 공정에 있어서 융기를 나타내는 도이다.
도 5b는, 도 2에 나타내는 원판을 이용한 몰드의 제작 공정에 있어서 융기를 갖는 몰드의 도이다.
도 6a는, 도 2와는 돌기부의 형상이 다른 원판의 사시도이다.
도 6b는, 도 2와는 돌기부의 형상이 다른 별개 양태의 원판의 사시도이다.
도 7a는, 도 6a에 나타내는 원판을 열가소성 수지 시트에 압압한 상태를 나타내는 도이다.
도 7b는, 도 6b에 나타내는 원판을 열가소성 수지 시트에 압압한 상태를 나타내는 도이다.
도 8은, 홈을 갖는 열가소성 수지 시트에 도 2에 나타내는 원판을 이용하여 오목 형상 패턴을 형성하는 공정을 나타내는 도이다.
도 9는, 원판과 열가소성 수지 시트에 형성한 홈을 나타내는 사시도이다.
도 10은, 도 9의 10-10선을 따른 단면도이다.
도 11a는, 원판과 홈을 갖는 열가소성 수지 시트를 준비한 준비 공정의 단면도이다.
도 11b는, 원판을 열가소성 수지 시트의 홈에 위치 결정하여 압압한 위치 결정 공정 및 형성 공정의 단면도이다.
도 11c는, 형성된 몰드에 단차가 없는 것을 나타내는 단면도이다.
도 11d는, 형성된 몰드의 몰드 단부를 확대한 확대 단면도이다.
도 12는, 열가소성 수지 시트에 형성된 직사각형의 홈을 설명하는 단면도이다.
도 13은, 직사각형인 홈에 원판을 압압했을 때의 용융 수지의 흐름을 설명하는 모식도이다.
도 14는, 활형의 홈에 원판을 압압했을 때의 용융 수지의 흐름을 설명하는 모식도이다.
도 15는, 열가소성 수지 시트에 형성된 활형의 홈을 설명하는 단면도이다.
도 16은, 활형의 홈에 원판을 압압했을 때의 수지의 융기를 설명하는 모식도이다.
도 17은, 직사각형의 홈에 원판을 압압했을 때의 수지의 융기를 설명하는 모식도이다.
도 18a는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 몰드를 준비한 도이다.
도 18b는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 오목 형상 패턴에 폴리머 용해액을 공급하는 도이다.
도 18c는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 폴리머 용해액을 건조하고 있는 도이다.
도 18d는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 몰드로부터 박리하기 전의 도이다.
도 18e는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 몰드로부터 박리한 후의 도이다.
도 18f는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 개별의 패턴 시트로 절단하기 전의 도이다.
도 18g는, 몰드를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 개별의 패턴 시트로 절단한 후의 도이다.
도 19는, 개별의 패턴 시트의 사시도이다.
도 20a는, 몰드를 이용한 전주 금형의 제작 방법의 공정 순서에서 몰드를 준비한 도이다.
도 20b는, 몰드를 이용한 전주 금형의 제작 방법의 공정 순서에서 전주하고 있는 도이다.
도 20c는, 몰드를 이용한 전주 금형의 제작 방법의 공정 순서에서 몰드로부터 금속체를 박리한 도이다.
도 21a는, 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 전주 금형을 준비한 도이다.
도 21b는, 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 자외선 경화 수지를 전주 금형에 압압한 도이다.
도 21c는, 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법의 공정 순서에서 경화된 자외선 경화 수지로부터 전주 금형을 박리한 도이다.
도 22a는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 몰드를 준비한 도이다.
도 22b는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 오목 형상 패턴에 폴리머 용해액을 공급하는 도이다.
도 22c는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 폴리머 용해액을 건조하고 있는 도이다.
도 22d는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 몰드로부터 박리하기 전의 도이다.
도 22e는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 몰드로부터 박리한 후의 도이다.
도 22f는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 개별의 패턴 시트로 절단하기 전의 도이다.
도 22g는, 전주 금형을 이용하여 제작된 몰드를 이용한 패턴 시트의 제작 방법의 공정 순서에서 폴리머 시트를 개별의 패턴 시트로 절단한 후의 도이다.
도 23a는, 몰드의 제작에 있어서 형성된 단차를 설명하는 도이다.
도 23b는, 단차의 확대도이다.
도 24는, 몰드로부터 복제형 또는 성형품을 박리할 때에 단차의 부분에서 파단되는 도이다.

이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명은 이하의 바람직한 실시형태에 의하여 설명된다. 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 많은 수법에 의하여 변경을 행할 수 있으며, 본 실시형태 이외의 다른 실시형태를 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 범위 내에 있어서의 모든 변경이 특허청구범위에 포함된다.

여기에서, 도면 중, 동일한 기호로 나타나는 부분은, 동일한 기능을 갖는 동일한 요소이다.

또, 본 명세서 중에서, 수치 범위를 "~"를 이용하여 나타내는 경우는, "~"로 나타나는 상한, 하한의 수치도 수치 범위에 포함하는 것으로 한다.

[몰드의 제작 방법의 제1 실시형태]

이하, 열가소성 수지 시트의 표면 중, 원판의 돌기 형상 패턴이 압압하는 면을 압압면이라고 한다. 본 발명의 몰드의 제작 방법의 제1 실시형태는, 압압면이 플랫한 경우이며, 또한 원판을 열가소성 수지 시트의 표면에 압압할 때에, 원판의 패턴 존재 영역 중의 돌기부를 제외한 부분을, 플랫한 압압면에 도달하기 직전에 정지시키는 경우이다.

또한, 제1 실시형태에서는, 열가소성 수지 시트(20)의 압압면(X)이 플랫하고 표면(20B)과 단차가 없는 관계에 있기 때문에, 압압면(X)을 표면(20B)이라고 바꿔 말할 수 있다.

본 발명의 제1 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1a~도 1e는 몰드의 제작 방법의 순서를 나타내는 공정도이다. 또, 제1 실시형태에서는, 1개의 원판(10)으로 복수의 오목 형상 패턴(20A)을 갖는 대형의 몰드(22)를 제작하는 예로 설명한다. 도 2는 원판의 사시도이다.

도 1a는 원판(10)을 준비하는 준비 공정을 나타내고 있다. 도 1a, 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 원판(10)은, 받침대(10C)의 부분과 돌기 형상 패턴(10A)의 부분으로 구성되며, 받침대(10C) 위의 패턴 형성 영역(10D)에 돌기 형상 패턴(10A)이 형성되어 있다.

여기에서, 패턴 존재 영역(10D)이란, 원판(10)의 받침대(10C)의 돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 측의 면의 돌기 형상 패턴(10A)이 존재하는 영역을 말한다. 또, 돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 측의 받침대(10C)의 면은 평면(10B)에 형성된다. 평면(10B)은 완전한 평면이어도 되고, 언뜻 보아 평면이어도 된다.

원판(10)은, 제작하고자 하는 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트(이른바 성형품)와, 기본적으로 동일한 돌기 형상 패턴(10A)을 갖고 있다.

돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 원판(10)은, 예를 들면 원판(10)이 되는 금속 기판을 다이아몬드 바이트 등의 절삭 공구 등을 이용하여 기계 가공함으로써 제작된다. 금속 기판으로서는, 스테인리스, 알루미늄 합금, Ni 등을 사용할 수 있다.

돌기 형상 패턴(10A)이란, 원판(10)의 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로 돌출되는 돌기부(12)가, 원판(10)의 평면(10B) 위에 배치되어 있는 상태를 말한다. 돌기부(12)의 수, 돌기부(12)의 배치의 위치 등은 한정되지 않는다.

도 1a, 및 도 2에 나타내는 바와 같이 돌기부(12)는, 본 실시형태에서는, 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로 끝이 좁아지는 바늘부(12A)로 구성되어 있다. 돌기부(12)는, 이른바 뿔체이며, 뿔체로서 각뿔, 원뿔 등이 포함된다. 또한, 도 1a 및 도 2는, 원판(10)을 개념적으로 나타낸 도이며, 도 1a와 도 2에서, 돌기 형상 패턴(10A)을 구성하는 돌기부(12)의 수가 다르다.

돌기부(12)는, 예를 들면 원판(10)의 평면(10B)으로부터 100~2000μm의 높이를 갖고, Φ50μm 이하의 선단 직경을 갖는 것이 바람직하다. 복수의 돌기부(12)를 갖는 경우, 인접하는 돌기부(12)의 간격은 300~2000μm인 것이 바람직하다. 돌기부(12)의 어스펙트비(돌기부의 높이/돌기부의 바닥면의 폭)는, 1~5인 것이 바람직하다.

다음으로, 도 1b는, 열가소성 수지 시트를 준비하는 준비 공정을 나타내고 있다. 몰드(22)의 재료가 되는 열가소성 수지 시트(20)를 준비하여, 예를 들면 열가소성 수지 시트(20)를 테이블(도시하지 않음)에 설치한다.

열가소성 수지 시트(20)는, 예를 들면 0.5~2.0mm의 두께, 100mm×100mm~300mm×300mm의 크기이며, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)이 압압되는 압압면(X)을 포함하는 표면(20B)을 갖고 있다. 이 표면(20B) 측에 후술하는 오목 형상 패턴(20A)이 형성된다. 열가소성 수지 시트(20)의 두께는, 적어도, 원판(10)의 돌기부(12)의 높이 이상인 것이 바람직하다.

열가소성 수지 시트(20)를 구성하는 열가소성 수지로서는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스타이렌, 폴리에틸렌, 액정 폴리머, 폴리락트산 등을 적합하게 이용할 수 있다. 열가소성 수지 시트(20)란, 막두께가 얇고, 상온에 있어서 자기 지지성을 갖는 상태에 있는 열가소성 수지를 의미한다. "자기 지지성"이란, 다른 부재에 의한 지지가 없어도, 단체(單體)로 그 형태를 유지할 수 있는 것을 말한다.

도 1c, 도 1d는, 위치 결정 공정, 오목 형상 패턴을 형성하는 형성 공정, 및 위치 결정 공정과 형성 공정을 반복하여 행하는 것을 나타내고 있다. 또한, 1개의 원판(10)으로 1개의 오목 형상 패턴(20A)을 갖는 소형의 몰드(22)를 제작하는 경우에는, 위치 결정 공정과 형성 공정을 반복하여 행할 필요는 없다.

준비한 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 상대적으로 이동시켜, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압하는 위치(예를 들면, 영역 A1)를 결정한다. 위치 결정은, 예를 들면 열가소성 수지 시트(20)를 지지하는 테이블(도시하지 않음)에, 수평면 내에서 서로 직교 방향으로 이동하는 X축 구동 기구, Y축 구동 기구를 마련함으로써, 실행된다.

위치 결정을 양호한 정밀도로 행하기 위하여, 예를 들면 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)에 위치 결정용의 얼라인먼트용 마크를 마련하는 것이 바람직하다. 또, 원판(10), 열가소성 수지 시트(20), 및 얼라인먼트 마크를 검출하기 위하여, 촬상 장치(CCD(Charge-Coupled Device) 카메라) 등을 마련하는 것이 바람직하다.

이어서, 가열된 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 압압한다. 이로써, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 형성하는 돌기부(12)가 열가소성 수지 시트(20)에 압압된다.

그리고, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 압압할 때, 원판(10)의 패턴 존재 영역(10D) 중 돌기부(12)를 제외한 부분이 열가소성 수지 시트(20)의 플랫한 압압면(X)에 도달하기 직전에 정지시킨다. 이로써, 원판(10)의 평면(10B)과, 열가소성 수지 시트(20)의 플랫한 표면(20B)은 이간되므로, 원판(10)의 패턴 존재 영역(10D)의 전체가 열가소성 수지 시트(20)의 플랫한 표면(20B)에 압입되지 않는다. 따라서, 동그라미 표시로 둘러싼 바와 같이, 원판(10)의 단부에 있어서 열가소성 수지 시트(20)가 융기되는 것을 억제할 수 있다.

원판(10)은, 열가소성 수지 시트(20)가 연화될 정도의 온도로 가열된다. 가열은, 히터(도시하지 않음)에 의하여 행해진다. 열가소성 수지 시트(20)를 구성하는 열가소성 수지에 따라, 원판(10)은 적정한 온도로 가열된다.

원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 형성하는 돌기부(12)를 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 압압하기 위하여, 예를 들면 열가소성 수지 시트(20)를 지지하는 테이블(도시하지 않음)에, 연직 방향으로 이동하는 Z축 구동 기구를 마련한다. 테이블에 Z축 구동 기구를 마련한 경우, 열가소성 수지 시트(20)가 원판(10)으로 이동한다. 또, 연직 방향으로 이동하는 Z축 구동 기구에 의하여 원판(10)을 장착할 수도 있다. 이 경우, 원판(10)이 열가소성 수지 시트(20)로 이동한다.

가열한 원판(10)의 돌기부(12)를 압압하면서, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측을 일정 시간 가열한다. 이어서, 압압한 돌기부(12)와 열가소성 수지 시트(20)를 접촉시킨 상태에서, 원판(10)을 냉각함으로써 열가소성 수지 시트(20)가 연화 온도 이하가 될 때까지 냉각한다.

도 1d에 나타내는 바와 같이, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 떼어내, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에, 돌기 형상 패턴(10A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(20A)을 형성한다. 또한, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)의 분리는, 상술한 Z축 구동 기구에 의하여 실행할 수 있다.

오목 형상 패턴(20A)이란, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)으로부터 다른 쪽 면을 향하게 하여 뻗는 오목부가, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 배치되어 있는 상태를 말한다. 오목부의 수, 오목부의 배치, 오목부의 깊이 등은 한정되지 않는다. 오목 형상 패턴(20A)은 돌기 형상 패턴(10A)의 반전 형상이므로, 오목 형상 패턴(20A)의 각 오목부의 크기, 수, 및 배치는, 열가소성 수지 시트(20)에 압입된 돌기부(12)의 부분과 기본적으로 동일해진다.

다음으로, 도 1d에 나타내는 바와 같이, 영역 A1에 있어서 오목 형상 패턴(20A)의 형성을 끝내면, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)의 위치 결정(여기에서는 영역 A2)을 행한다. 영역 A2에 있어서, 가열된 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 압압한다. 이로써, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 형성하는 돌기부(12)가 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 압압된다.

그리고, 영역 A2에서도 영역 A1의 경우와 마찬가지로, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에 압압할 때, 원판(10)의 패턴 존재 영역(10D) 중 돌기부(12)를 제외한 부분을, 열가소성 수지 시트(20)의 플랫한 압압면(X)에 도달하기 직전에 정지시킨다.

영역 A2에 있어서, 가열한 원판(10)의 돌기부(12)를 압압하면서, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측을 일정 시간 가열한다. 이어서, 압압한 돌기부(12)와 열가소성 수지 시트(20)를 접촉시킨 상태에서, 원판(10)을 냉각함으로써 열가소성 수지 시트(20)가 연화 온도 이하가 될 때까지 냉각한다. 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 떼어내, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)에, 돌기 형상 패턴(10A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(20A)을 형성한다.

또한, 영역 A3에서도, 영역 A1 및 영역 A2의 경우와 마찬가지로, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 위치 결정하여(여기에서는 영역 A3), 가열한 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)에 압압한다.

도 1c 및 도 1d에서 설명한 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)의 위치 결정의 공정과, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(20A)을 열가소성 수지 시트(20)에 형성하는 형성 공정을 반복한다.

도 1e에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 측에, 미리 결정된 오목 형상 패턴(20A)의 형성을 끝내면, 열가소성 수지 시트(20)로부터 몰드(22)가 제작된다.

도 3은, 원판(10)과 몰드(22)의 사시도이다. 하나의 돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 원판(10)으로부터, 3×3의 오목 형상 패턴(20A)을 갖는 수지제의 몰드(22)가 제작된다. 본 실시형태에서는, 3×3의 오목 형상 패턴(20A)을 갖는 수지제의 몰드(22)를 제작할 때에, 3×3의 돌기 형상 패턴을 갖는 대형의 원판을 제작하고 있지 않다. 따라서, 본 실시형태에서는, 원판(10)을 제작하는 작업을 저감시킬 수 있다. 3×3의 오목 형상 패턴(20A)을 갖는 수지제의 몰드(22)를 예시했지만, 오목 형상 패턴(20A)의 수는 적절히 결정된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 인접하는 오목 형상 패턴(20A)의 사이(예를 들면 S1, 및 S2)에 단차(도 23a, 및 도 23b 참조)가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 몰드(22)의 표면(20B)은, 대략 평탄해진다. 몰드(22)의 표면(20B)을 대략 평탄하게 함으로써, 몰드(22)를 이용하여 돌기 형상 패턴을 갖는 성형품을 제작할 때, 예를 들면 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)에 양호한 정밀도로 폴리머 용해액을 충전할 수 있다.

다음으로, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압할 때에, 원판(10)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 위치 결정 장치의 개략 구성도를 나타내고 있다. 위치 결정 장치(30)는, 원판(10)을 Z축 방향으로 구동하는 Z축 구동 기구(32)와, Z축 구동 기구(32)에 연결된 연결부(34)와, 연결부(34)에 장착된 지지부(36)와, 열가소성 수지 시트(20)를 지지하는 테이블(38)과, 테이블(38)을 X축 방향으로 구동하는 X축 구동 기구(40)와, 테이블(38)을 Y축 방향으로 구동하는 Y축 구동 기구(42)와, 가대(架臺)(44)와, 제어 시스템(46)과, 레이저 변위계(48)를 갖고 있다. 원판(10)은 지지부(36)에 의하여 지지되어 있다.

제1 제어 방법에 의하면, 먼저 X축 구동 기구(40)와 Y축 구동 기구(42)를 구동하여, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)의 위치 결정을 행한다.

가열된 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압할 때, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치를 측정한다. 즉, 원판(10)을 이동하기 전에, 예를 들면 제어 시스템(46)은, 레이저 변위계(48)를 이용하여, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)과 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 거리를 측정한다. 거리를 측정함으로써 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치를 검출할 수 있다.

측정된 거리에 근거하여 제어 시스템(46)은, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치로부터의 돌기 형상 패턴(10A)의 압입량을 결정한다. 제어 시스템(46)은 Z축 구동 기구(32)를 구동하고, Z축 구동 기구(32)는 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치로 이동시켜, 추가로 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20) 측으로 일정량(결정된 압입량) 압입한다.

제2 제어 방법에 의하면, 먼저 X축 구동 기구(40)와 Y축 구동 기구(42)를 구동하여, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)의 위치 결정을 행한다. 제어 시스템(46)은 Z축 구동 기구(32)를 구동하고, Z축 구동 기구(32)는 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치로 이동시킨다. 제어 시스템(46)은, Z축 구동 기구(32)와 원판(10)을 이동시키면서, 원판(10)에 가해지는 압력을 측정한다. 압력 측정의 방식은 특별히 한정은 없다. 예를 들면, 로드셀을, 원판(10)과 지지부(36)의 사이에 배치함으로써, 로드셀에 의하여 원판(10)에 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 로드셀이란 두께 방향으로 압축하는 힘을 측정할 수 있는 측정 기구이다.

제어 시스템(46)은, 측정된 압력과 미리 설정된 압력을 비교한다. 측정된 압력이 미리 설정된 압력에 달하면, 제어 시스템(46)은 돌기 형상 패턴(10A)이 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)에 도달했다고 판단한다.

제어 시스템(46)은, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치로부터의 돌기 형상 패턴(10A)의 압입량을 결정한다. 제어 시스템(46)은 Z축 구동 기구(32)를 구동하여, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20) 측으로 일정량(결정된 압입량) 압입한다.

제3 제어 방법에 의하면, 먼저 제어 시스템(46)은, X축 구동 기구(40)와 Y축 구동 기구(42)를 구동하여, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)의 위치 결정을 행한다. 제어 시스템(46)은 Z축 구동 기구(32)를 구동하고, Z축 구동 기구(32)는 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 위치로 이동시킨다. 제어 시스템(46)은, Z축 구동 기구(32)로 원판(10)을 이동시키면서, 원판(10)에 가해지는 압력을 측정한다.

제어 시스템(46)은, 측정된 압력과 미리 설정된 압력을 비교한다. 제3 제어 방법에서는, 원판(10)에 가해지는 압력과, 돌기 형상 패턴(10A)의 열가소성 수지 시트(20)에 대한 압입량(깊이)의 관계가 미리 구해져 있다.

제어 시스템(46)은, 측정된 압력과 미리 설정된 압력을 비교한다. 측정된 압력이 설정된 압력에 달하면, 제어 시스템(46)은, 돌기 형상 패턴(10A)이 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)으로부터 원하는 압입량에 도달했다고 판단한다. 이 실시형태에서는, 제어 시스템(46)은, 측정된 압력에 근거하여, 미리 구해진 관계로부터 압입량을 산출한다.

압력으로부터 산출된 압입량이, 열가소성 수지 시트(20)에 대한 원하는 압입량인 경우, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압입하지 않는다. 즉, 원판(10)에 가해지는 압력을 측정하고, 설정된 소정 압력값과 비교하여, 원판(10)의 압입량을 "0"이라고 제어 시스템(46)은 결정한다.

압력으로부터 산출된 압입량이, 열가소성 수지 시트(20)에 대한 원하는 압입량보다 적은 경우, 제어 시스템(46)은, 원판(10)의 현재의 위치를 기준으로, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)의 열가소성 수지 시트(20)에 대한 압입량을 결정한다. 제어 시스템(46)은 Z축 구동 기구(32)를 구동하여, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20) 측으로 일정량(결정된 압입량) 압입한다.

상술한 제어 방법에 의하여, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 형성하는 돌기부(12)를 열가소성 수지 시트(20)에 정확하게 압입하는 것이 가능해진다. 이로써, 원판(10)의 패턴 존재 영역(10D) 중 돌기부(12)를 제외한 부분을, 열가소성 수지 시트(20)의 플랫한 압압면(X)에 도달하기 직전에 정확하게 정지시킬 수 있다.

다음으로, 도 2에 나타내는 원판(10)의 돌기 형상 패턴을 형성하는 돌기부(12)의 형상과는 다른 형상으로, 단차의 발생을 보다 억제할 수 있는 형상의 돌기부(12)를 갖는 원판(10)에 대하여 설명한다.

도 5a는, 도 2에 나타내는 원판(10)을 이용하여 몰드(22)를 제작한 경우를 나타내는 도이다. 도 5a에 나타내는 바와 같이 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 구성하는 돌기부(12)는, 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로 끝이 좁아지는 바늘부(12A)로 구성되어 있다.

이로 인하여, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 돌기부(12)의 형상에 따라서 다르지만, 동그라미로 둘러싼 바와 같이, 돌기부(12)의 근원 부분에 있어서, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)이 융기되는 경우가 있다. 이 상태에서 열가소성 수지 시트(20)를 냉각하면, 도 5b에 나타내는 바와 같이 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 영역에 있어서, 표면(20B)에 단차가 발생할 우려가 있다.

즉, 이하에 설명하는 바와 같이, 제1 실시형태의 몰드의 제작 방법에 있어서, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 구성하는 돌기부(12)의 형상을 변경함으로써, 단차의 발생을 더 억제할 수 있다.

여기에서, 단차란, 상술한 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)의 평탄성에 영향을 줄만큼, 표면(20B)으로부터 돌출하고 있는 것을 의미한다. 이 단차는, 성형품을 제조할 때에, 생산성이나 성형품의 정밀도에 영향을 주는 경우가 있다.

이에 대하여, 도 6a 및 도 6b는, 도 2와는 돌기부(12)의 형상이 다른 원판(10)을 나타내고 있다.

도 6a에 나타내는 돌기 형상 패턴(10A)을 구성하는 돌기부(12)는, 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로, 뿔대부(12B)와 끝이 좁아지는 바늘부(12A)로 구성되어 있다. 뿔대부(12B)에는 각뿔대, 원뿔대 등이 포함된다. 또한, 뿔대부(12B)와 바늘부(12A)의 사이에, 다른 뿔대부를 더 포함하고 있어도 된다.

돌기부(12)는, 예를 들면 원판(10)의 평면(10B)으로부터 100~2000μm의 높이를 갖고, Φ50μm 이하의 선단 직경을 갖는 것이 바람직하다. 복수의 돌기부(12)를 갖는 경우, 인접하는 돌기부(12)의 간격은 300~2000μm인 것이 바람직하다. 돌기부(12)의 어스펙트비(돌기부의 높이/돌기부의 바닥면의 폭)는, 1~5인 것이 바람직하다.

바늘부(12A)의 높이와 뿔대부(12B)의 높이의 비(바늘부(12A)의 높이/뿔대부(12B)의 높이)는 1~10인 것이 바람직하다. 뿔대부(12B)의 측면과 평면(10B)이 이루는 각도는 10~60°인 것이 바람직하다.

또, 도 6b에 나타내는 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 구성하는 돌기부(12)는, 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로, 뿔대부(12B)와, 기둥 형상부(12C)와, 끝이 좁아지는 바늘부(12A)로 구성되어 있다. 여기에서, 기둥 형상부(12C)란, 원기둥이나 직육면체로 대표되는 바와 같이, 대향하는 2개의 평행한 바닥면을 갖고, 2개의 바닥면의 면적이 동일한 형상을 의미한다.

돌기부(12)는, 예를 들면 원판(10)의 평면(10B)으로부터 100~2000μm의 높이를 갖고, Φ50μm 이하의 선단 직경을 갖는 것이 바람직하다. 복수의 돌기부(12)를 갖는 경우, 인접하는 돌기부(12)의 간격은 300~2000μm인 것이 바람직하다. 돌기부(12)의 어스펙트비(돌기부의 높이/돌기부의 바닥면의 폭)는, 1~5인 것이 바람직하다.

바늘부(12A)와 기둥 형상부(12C)의 합계 높이와, 뿔대부(12B)의 높이의 비(바늘부(12A)와 기둥 형상부(12C)의 합계 높이/뿔대부(12B)의 높이)는 1~10인 것이 바람직하다. 또, 바늘부(12A)의 높이와 기둥 형상부(12C)의 높이의 비(바늘부(12A)의 높이/기둥 형상부(12C)의 높이)는 0.25~10인 것이 바람직하다. 바늘부(12A)의 측면과 평면(10B)이 이루는 각도는 45~85°인 것이 바람직하다. 또, 뿔대부(12B)의 측면과 평면(10B)이 이루는 각도는 10~60°인 것이 바람직하다.

도 7a 및 도 7b는, 도 6a 및 도 6b에 나타내는 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압한 상태를 나타내고 있다. 도 7a는, 도 6a에서 나타내는 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로, 뿔대부(12B)와 끝이 좁아지는 바늘부(12A)로 구성되는 돌기부(12)를 갖는 원판(10)을 이용하고 있다. 도 7a에 나타내는 바와 같이, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압했을 때, 돌기부(12)의 뿔대부(12B)를 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)에 접촉시킴으로써, 동그라미로 둘러싼 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)이 융기되는 것이 억제된다.

도 7b는, 도 6b에서 나타내는 평면(10B)으로부터 이간하는 방향으로, 뿔대부(12B)와 기둥 형상부(12C)와 끝이 좁아지는 바늘부(12A)로 구성되는 돌기부(12)를 갖는 원판(10)을 이용하고 있다. 도 7b에 나타내는 바와 같이, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압했을 때, 돌기부(12)의 뿔대부(12B)를 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)에 접촉시킴으로써, 동그라미로 둘러싼 바와 같이 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B)이 융기되는 것이 억제된다.

다음으로, 도 5에 근거하여 설명한 단차의 우려를 해결할 수 있는 다른 방법으로서, 몰드의 제작 방법의 제2 실시형태에 대하여 설명한다.

[몰드의 제작 방법의 제2 실시형태]

본 발명의 몰드의 제작 방법의 제2 실시형태는, 열가소성 수지 시트(20)의 표면이란, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)이 압압하는 압압면(X)이며, 압압면(X)에 미리 홈(24)이 형성되어 있는 경우이다. 환언하면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 오목 형상 패턴(20A)이 형성되는 영역에 홈(24)이 형성되어 있는 경우이다. 즉, 압압면(X)은, 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)을 형성하는 돌기부(12)가 압압되는 열가소성 수지 시트(20)의 표면(20B) 중 오목 형상 패턴(20A)이 형성되는 영역이며, 원판(10)의 패턴 존재 영역(10D)에 대응하는 영역이다.

도 9는, 도 3에 대응한 도이며, 열가소성 수지 시트(20)의 오목 형상 패턴(20A)이 형성되는 9개(3×3)의 압압면(X)에 미리 홈(24)을 형성한 경우이다. 이로써, 열가소성 수지 시트(20)의 면은, 홈(24)이 형성된 압압면(X)과, 홈(24)이 형성되어 있지 않은 평탄한 외표면(Y)으로 구성된다. 도 9의 경우, 하나의 돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 원판(10)으로부터, 3×3의 오목 형상 패턴(20A)을 갖는 수지제의 몰드(22)를 제작할 수 있다. 또, 도 10은, 도 9의 10-10선을 따른 단면도이다.

홈(24)은 도 8과 같이 원호 구멍 형상의 홈(24)이어도 되지만, 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 평탄한 압압면(X)인 바닥면(24B)과 측면(24A)으로 구성된 사각 구멍 형상의 홈(24)이 바람직하고, 이하의 설명은 사각 구멍 형상의 홈(24)의 예로 설명한다.

도 11a~도 11c는, 사각 구멍 형상의 홈(24)이 형성되어 있는 열가소성 수지 시트(20)를 이용한 몰드의 제작 방법의 순서를 나타내는 공정도이다. 또, 도 11d는 제작한 몰드(22)의 몰드 단부의 확대도이다.

도 11a에 나타내는 바와 같이, 평면(10B) 위에 돌기 형상 패턴(10A)을 갖는 원판(10), 및 오목 형상 패턴(20A)이 형성되는 압압면(X)에 홈(24)이 형성된 열가소성 수지 시트(20)를 준비한다(준비 공정). 그리고, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 상대적으로 이동시켜 원판(10)의 돌기 형상 패턴(10A)이 열가소성 수지 시트(20)의 압압면(X)의 바로 위에 오도록 하여, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압하는 위치를 결정한다(위치 결정 공정).

다음으로, 도 11b에 나타내는 바와 같이, 가열된 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압한다. 이 경우, 원판(10)의 평면(10B)과, 열가소성 수지 시트(20)의 외표면(Y)이 밀접한다. 다음으로, 원판(10)을 압압한 상태에서 원판(10)을 냉각한 후, 원판(10)과 열가소성 수지 시트(20)를 떼어내, 열가소성 수지 시트(20)에 돌기 형상 패턴(10A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(20A)을 형성한다(형성 공정).

그리고, 위치 결정 공정과 형성 공정을 9개의 홈(24)에 대하여 반복하여 행한다.

상술한 몰드의 제작 공정에 있어서, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압했을 때, 도 11b에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 압압면(X)이 융기된다. 그러나, 미리 홈(24)이 열가소성 수지 시트(20)에 형성되어 있으므로, 열가소성 수지 시트(20)의 압압면(X)이 융기되었다고 해도, 홈(24)으로 흡수되어, 단차의 발생이 억제된다. 홈(24)의 크기(용적)는, 원판(10)의 돌기부(12)를 열가소성 수지 시트(20)에 압입했을 때의, 압압면(X)의 융기의 크기를 고려하여 적절히 설정된다.

따라서, 도 11c에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 외표면(Y)의 평탄성이 유지된다. 이로써, 도 11d에 나타내는 바와 같이, 몰드(22)의 바늘 형상 오목부(22A)가 2차원 배열된 오목 형상 패턴(20A)의 단부에 단차가 형성되는 것을 억제할 수 있다.

즉, 몰드의 제작 방법의 제2 실시형태는, 열가소성 수지 시트(20)의 압압면(X)에 홈(24)을 형성함으로써, 원판(10)의 평면(10B)과 열가소성 수지 시트(20)의 압압면(X)을 이간한 위치에서, 원판(10)을 열가소성 수지 시트(20)에 압압하고, 이로써 단차가 형성되는 것을 억제하도록 한 것이다.

도 12는, 도 10의 사각 구멍 형상의 홈(24) 중 동그라미로 둘러싼 단부를 나타내는 확대도이다.

상술한 형성 공정에 있어서, 원판(10)의 가열 온도가 열가소성 수지 시트(20)의 용융점 이상이며, 용융 수지의 유동에 의하여 오목 형상 패턴(20A)이 전사되는 경우에는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 홈의 바닥면(24B)(압압면(X))에 대하여 직각인 측면(24A)을 갖는 종단면 형상이 직사각형인 홈(24)이 바람직하다.

이것은, 도 13의 모식도에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 용융점 이상으로 가열한 원판(10)의 돌기부(12)가 열가소성 수지 시트(20)에 압입되면, 돌기부(12) 주변의 열가소성 수지 시트(20)가 용융된다. 용융된 용융 수지(P)는 돌기부(12)의 압압력에 의하여 밀려나와 유동하여, 홈(24)에 유입된다. 이 경우, 홈(24)이 직사각형인 경우에는, 홈(24)에 유입된 용융 수지(P)가 홈(24)의 측면(24A)에서 가로막힌다. 이로써, 용융 수지(P)가 열가소성 수지 시트(20)의 외표면(Y)에까지 유출되기 어려워진다. 따라서, 제작된 몰드(22)의 몰드 단부에 단차를 형성하는 것을 더 억제할 수 있다.

이에 대하여, 도 14의 모식도에 나타내는 바와 같이, 바닥면(24B)(압압면(X))에 대하여 만곡된 측면(24A)을 갖는, 바꾸어 말하면 종단면 형상이 활형인 홈(24)인 경우에는, 홈(24)에 유입된 용융 수지(P)가 홈(24)의 측면(24A)을 거슬러 올라가 열가소성 수지 시트(20)의 외표면(Y)에까지 유출되는 경우가 있다.

이로써, 제작된 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 단부에 단차를 형성하는 경우가 있다.

한편, 원판(10)의 가열 온도가 열가소성 수지 시트(20)의 용융점 이하이며, 열가소성 수지 시트(20)의 소성 변형에 의하여 오목 형상 패턴(20A)이 전사되는 경우에는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 바닥면(24B)(압압면(X))에 대하여 만곡된 측면(24A)을 갖는(종단면 형상이 활형인) 홈(24)인 것이 바람직하다.

이것은, 도 16의 모식도에 나타내는 바와 같이, 열가소성 수지 시트(20)의 용융점 이하로 가열한 원판(10)의 돌기부(12)가 열가소성 수지 시트(20)에 압입되면, 열가소성 수지 시트(20)가 소성 변형하여 압압면(X)이 융기된다. 이 경우, 홈(24)이 활형인 경우에는, 만곡된 측면(24A)을 따라 융기되므로, 돌기부(12)와 홈(24)의 사이의 스페이스 전체에 남김없이 융기된 융기부(Q)를 형성하기 쉽다. 이로써, 열가소성 수지 시트(20)의 융기를 흡수하는 홈(24)의 스페이스를 유효 이용하기 쉽기 때문에, 융기부(Q)가 열가소성 수지 시트(20)의 외표면(Y)에까지 도달하기 어려워진다. 따라서, 제작된 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 단부에 단차를 형성하는 것을 더 억제할 수 있다.

이에 대하여, 도 17의 모식도에 나타내는 바와 같이, 홈(24)이 직사각형인 경우에는, 활형에 비하여 융기되는 힘이 직각인 측면(24A)에서 차단되기 쉬워지므로, 돌기부(12)와 홈(24)의 사이의 스페이스에 산형의 융기부(Q)를 형성하기 쉬워진다. 이로써, 열가소성 수지 시트(20)의 융기를 흡수하는 홈(24)의 스페이스를 유효 이용하기 어렵기 때문에, 융기부(Q)가 열가소성 수지 시트(20)의 외표면(Y)에까지 도달하는 경우가 있다. 이로 인하여, 제작된 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 단부에 단차를 형성하는 경우가 있다.

또한, 제2 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태에서 설명한 위치 결정 장치(30) 및 제어 방법을 적용할 수 있다. 또, 제2 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 도 6a 및 도 6b에서 설명한 형상의 돌기부(12)를 갖는 원판(10)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

다음으로, 제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서 제작한 몰드(22)를 이용하여, 미세한 패턴을 갖는 성형품의 일례인 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 18a~도 18g는, 몰드(22)를 이용한 패턴 시트의 제조 방법의 순서를 나타내는 공정도이다.

도 18a는, 몰드(22)를 준비한 상태를 나타내고 있다. 몰드(22)는, 상술한 몰드의 제작 방법에 의하여 제작되며, 몰드(22)의 표면(20B)에는 오목 형상 패턴(20A)이 형성되어 있다.

도 18b는, 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)에 폴리머 용해액을 공급하는 공급 공정을 나타내고 있다.

먼저 폴리머 용해액(200)을 준비한다. 폴리머 용해액(200)에 이용되는 수지 폴리머의 소재로서는, 생체 적합성이 있는 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수지로서는, 글루코스, 말토스, 풀루란, 콘드로이틴 황산 나트륨, 하이알루론산 나트륨, 하이드록시에틸 전분, 하이드록시프로필셀룰로스 등의 당류, 젤라틴 등의 단백질, 폴리락트산, 락트산 글라이콜산 공중합체 등의 생분해성 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 중에서도 젤라틴계의 소재는 많은 기재와 밀착성을 갖고, 젤화하는 재료로서도 강고한 젤 강도를 갖기 때문에, 후술하는 박리 공정에 있어서, 기재와 밀착시킬 수 있어, 몰드(22)로부터 기재를 이용하여 폴리머 시트를 박리할 수 있으므로, 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 폴리머 용해액(200)에 약제를 포함시킬 수 있다. 폴리머 용해액(200)에 함유시키는 약제는, 생리 활성을 갖는 물질이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 약제로서 펩타이드, 단백질, 핵산, 다당류, 백신, 의약 화합물, 또는 화장품 성분으로부터 선택하는 것이 바람직하다. 또, 의약 화합물은 수용성 저분자 화합물에 속하는 것인 것이 바람직하다. 여기에서, 저분자 화합물이란 수백에서 수천의 분자량의 범위의 화합물이다.

농도는 재료에 따라서 다르지만, 약제를 포함하지 않는 폴리머 용해액(200) 중에 수지 폴리머가 10~50질량% 포함되는 농도로 하는 것이 바람직하다. 또, 용해에 이용하는 용매는, 온수 이외에도 휘발성을 갖는 것이면 되고, 메틸에틸케톤, 알코올 등을 이용할 수 있다. 그리고, 폴리머 수지의 용해액 중에는, 용도에 따라 체내에 공급하기 위한 약제를 함께 용해시키는 것이 가능하다. 약제를 포함하는 폴리머 용해액(200)의 폴리머 농도(약제 자체가 폴리머인 경우는 약제를 제외한 폴리머의 농도)로서는, 0~40질량%의 범위인 것이 바람직하다.

폴리머 용해액(200)의 조제 방법으로서는, 수용성의 고분자(젤라틴 등)를 이용하는 경우는, 수용성 분체를 물에 용해시키고, 용해 후에 약제를 첨가해도 되며, 약제가 용해된 액체에 수용성 고분자의 분체를 넣어 용해시켜도 된다. 물에 용해시키기 어려운 경우, 가온하여 용해시켜도 된다. 온도는 고분자 재료의 종류에 따라, 적절히 선택 가능한데, 약 60℃ 이하의 온도에서 가온하는 것이 바람직하다. 폴리머 수지의 용해액의 점도는, 약제를 포함하는 용해액에서는 100Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10Pa·s 이하이다. 약제를 포함하지 않는 용해액에서는 2000Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1000Pa·s 이하이다. 폴리머 수지의 용해액의 점도를 적절히 조정함으로써, 몰드의 바늘 형상 오목부에 용이하게 용해액을 주입하는 것이 용이해진다. 예를 들면, 폴리머 수지의 용해액의 점도는, 세관식 점도계, 낙구식 점도계, 회전식 점도계, 또는 진동식 점도계로 측정할 수 있다.

도 18b에 나타내는 바와 같이, 몰드(22)에 폴리머 용해액(200)을 공급하여, 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전한다. 즉, 폴리머 용해액(200)이 오목 형상 패턴(20A)을 구성하는 오목부에 충전된다.

폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하는 방법으로서, 스핀 코터를 이용하여 충전하는 방법, 스퀴지를 이동시켜 충전하는 방법, 슬릿 노즐을 이동시키면서 충전하는 방법, 디스펜서로 오목 형상 패턴(20A)의 오목부에 충전하는 방법 등을 들 수 있다.

WO2014/077242에 개시되어 있는 바와 같이, 슬릿 노즐을 몰드(22)의 표면에 접촉시킨 상태에서, 슬릿 노즐과 몰드(22)를 상대적으로 이동시키면서, 오목 형상 패턴(20A)에 폴리머 용해액(200)을 공급하는 것이 바람직하다. 슬릿 노즐을 몰드(22)의 표면에 접촉시킨 상태에서 슬릿 노즐과 몰드(22)를 상대적으로 이동시키는 경우, 몰드(22)의 표면이 평탄성을 갖고 있는 것이 바람직하다.

공기의 존재에 의하여, 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 오목부에 폴리머 용해액(200)이 안쪽까지 들어가기 어려운 경우를 생각할 수 있다. 따라서, 공급 공정을 감압 환경하에서 행하는 것이 바람직하다. 감압 환경하란 대기압 이하의 상태를 의미한다. 예를 들면, 감압 장치(도시하지 않음) 내에서 몰드(22)를 세팅하고, 몰드(22)에 폴리머 용해액(200)을 공급함으로써, 감압 환경하에서 오목부 내의 공기를 빼내면서, 오목 형상 패턴(20A)의 선단까지 폴리머 용해액(200)을 충전시키는 것이 가능해진다. 몰드(22)가 기체 투과성 재질인 경우에, 특히 유효하다.

또, 다른 방법으로서, 폴리머 용해액(200)이 공급된, 몰드(22)를 내압 용기 내에 넣는다. 가열 재킷에 의하여 내압 용기의 내부를 40℃까지 가열한 후, 컴프레서로부터 내압 용기 내에 압축 공기를 주입한다. 내압 용기 내를 0.5MPa의 압력으로 5분간 유지하여, 몰드에 압력을 가함으로써, 오목부 내의 공기를 제거하여, 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 선단까지 폴리머 용해액(200)을 충전하는 것이 가능해진다.

도 18c는, 폴리머 용해액(200)을 건조시켜 폴리머 시트(210)로 하는 건조 공정을 나타내고 있다. 예를 들면, 몰드(22)에 공급된 폴리머 용해액(200)에 바람을 분사함으로써 건조시킬 수 있다.

건조는, 예를 들면 4존으로 나누어, (1) 15℃에서의 세트 건조(저습, 풍속 4m/sec), (2) 35℃에서의 약풍 건조(저습, 풍속 8m/sec), (3) 50℃에서 강풍 건조(풍속 12m/sec), (4) 30℃에서 강풍 건조(풍속 20m/sec)와 같이 조건을 설정함으로써 효율적으로 건조할 수 있다.

도포된 폴리머 용해액(200)을 건조, 혹은 폴리머 용해액(200)을 젤화시킨 후 건조시킴으로써 고화하여, 폴리머 시트(210)로 한다. 폴리머 용해액(200)을 젤화시킴으로써, 형상을 축소시켜 몰드(22)로부터의 박리성을 높일 수 있다. 이 경우, 저습도의 냉풍을 흘려보냄으로써 폴리머 용해액(200)을 젤화시킬 수 있다. 완전히 젤화시키기 위하여 10~15〔℃〕의 냉풍을 상술한 경우보다 장시간 분사하고, 그 후, 상술과 동일하게 바람을 분사한다. 또, 이 경우에 있어서, 그 후 건조시키기 위하여 고온의 온풍을 흘려보낼 때에는, 온풍의 온도가 너무 높으면, 폴리머 용해액(200)에 있어서의 젤화로 되돌아가 버리거나, 약제에 따라서는 가열에 의한 분해 등에 의하여 효능이 변화하거나 하기 때문에, 분사하는 바람의 온도에는 주의를 필요로 한다.

폴리머 시트(210)로 함으로써, 폴리머 용해액(200)을 주입했을 때의 상태보다 축소되고, 특히 젤화를 행하는 경우는 현저히 축소된다. 이로써, 후술하는 몰드(22)로부터 폴리머 시트(210)의 박리가 용이해진다.

폴리머 시트(210)란, 폴리머 용해액(200)에 원하는 건조 처리를 실시한 후의 상태를 의미한다. 폴리머 시트(210)의 수분량 등은 적절히 설정된다.

도 18d, 및 18e는, 폴리머 시트(210)를 몰드(22)로부터 박리하는 폴리머 시트 박리 공정을 나타내고 있다. 도 18d에 나타내는 바와 같이, 폴리머 시트(210)에 대하여 몰드(22)의 반대측의 면에, 점착층이 형성되어 있는 시트 형상의 기재(300)를 부착시킨다. 기재(300)의 표면에, 표면 활성 처리를 하여 접착시켜도 된다. 나아가서는, 기재(300)를 밀착시킨 후에, 기재(300) 위로부터 폴리머 용해액을 도포하여, 기재(300)를 매립해도 된다. 또한, 시트 형상의 기재(300)의 소재로서, 예를 들면 PET(polyethylene terephthalate: 폴리에틸렌테레프탈레이트), PP(polypropylene: 폴리프로필렌), PC(polycarbonate: 폴리카보네이트), PE(Polyethylene: 폴리에틸렌) 등을 사용할 수 있다.

도 18e에 나타내는 바와 같이, 기재(300)를 폴리머 시트(210)에 부착시킨 후, 기재(300)와 폴리머 시트(210)를 동시에 박리를 행한다. 기재(300)의 폴리머 시트(210)와의 접착면과 반대면에 흡반(도시하지 않음)을 설치하여, 에어로 기재(300)를 흡인하면서 수직으로 끌어올린다. 폴리머 시트(210)를 몰드(22)로부터 박리하여, 돌기 형상 패턴(220A)을 갖는 패턴 시트(220)를 형성한다.

또한, 몰드(22)를 구성하는 재료를, 박리가 매우 되기 쉬운 재료에 의하여 구성하는 것이 바람직하다. 또, 몰드(22)를 구성하는 재료를 탄성이 높고 부드러운 재료로 함으로써, 박리할 때에 있어서의, 패턴 시트(220)의 돌기 형상 패턴(220A)에 가해지는 응력을 완화할 수 있다.

패턴 시트(220)의 돌기 형상 패턴(220A)은, 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 반전 형상이 된다. 여기에서, 패턴 시트(220)는, 몰드(22)로부터 박리된 폴리머 시트(210)와 기본적으로는 동일하다.

도 18f, 및 18g는, 패턴 시트(220)를 절단하여, 개별의 패턴 시트(220)로 하는 절단 공정을 나타내고 있다.

도 18f에 나타내는 바와 같이, 몰드(22)로부터 박리된, 돌기 형상 패턴(220A)을 갖는 패턴 시트(220)와 기재(300)를 절단 장치(도시하지 않음)에 세팅한다. 패턴 시트(220)를 절단하는 위치를 결정한다. 기본적으로는, 돌기 형상 패턴(220A)마다 절단 위치를 결정한다.

도 18g에 나타내는 바와 같이, 패턴 시트(220)를 절단하여, 복수의 개별의 패턴 시트(220)로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 패턴 시트(220)와 기재(300)를 동시에 절단하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 몰드(22)로부터 박리된 패턴 시트(220)와 기재(300)로부터, 기재(300)를 박리하여, 패턴 시트(220)를 절단함으로써 개별의 패턴 시트(220)로 할 수 있다.

본 실시형태에서는, 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하여, 건조함으로써 폴리머 시트(210)를 형성하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 약제를 포함하는 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하여 건조하고, 그 후 약제를 포함하지 않는 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하고 건조하여 폴리머 시트로 할 수 있다.

패턴 시트(220)를 형성할 수 있는 폴리머 용해액(200)을 공급하는 한, 폴리머 용해액(200)을 공급하는 횟수, 폴리머 용해액(200) 중의 약제의 유무를 적절히 변경할 수 있다.

도 19는, 개별의 패턴 시트(220)의 사시도이다. 개별의 패턴 시트(220)는, 한쪽 면에 돌기 형상 패턴(220A)을 갖고 있다. 또, 패턴 시트(220)는 돌기 형상 패턴(220A)이 형성된 면과 반대면에 기재(300)를 갖고 있다.

다음으로, 몰드(22)를 이용하여 전주 금형을 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 도 20a~도 20c는 몰드(22)를 이용한 전주 금형의 제작 방법의 순서를 나타내는 공정도이다.

도 20a는, 몰드(22)를 준비한 상태를 나타내고 있다. 몰드(22)는, 상술한 몰드(22)의 제작 방법에 의하여 제작되며, 몰드(22)의 표면(20B)에는 오목 형상 패턴(20A)이 형성되어 있다.

도 20b는, 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)에, 전주법에 의하여 금속을 매립하는 전주 공정을 나타내는 공정도이다. 전주 공정에 있어서는, 먼저 몰드(22)에 대하여 도전화 처리를 행한다. 몰드(22)에, 금속(예를 들면, 니켈)을 스퍼터링하여, 몰드(22)의 표면, 및 오목 형상 패턴(20A)에 금속을 부착시킨다.

이어서, 도전화 처리를 거친 몰드(22)를 음극으로 유지한다. 금속 펠릿을 금속제의 케이스에 유지하여 양극으로 한다. 몰드(22)를 유지하는 음극과, 금속 펠릿을 유지하는 양극을 전주액 중에 침지하여, 통전한다. 전주법에 의하여, 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)에 금속을 매립하여, 금속체(400)가 형성된다. 전주법이란, 전기 도금법에 의하여 형의 표면에 금속을 석출시키는 방법을 말한다.

도 20c는, 몰드(22)로부터 금속체(400)를 박리하는 박리 공정을 나타내는 공정도이다. 도 20c에 나타내는 바와 같이, 금속체(400)가 몰드(22)로부터 박리되어, 돌기 형상 패턴(410A)을 갖는 전주 금형(410)이 제작된다. 박리란 금속체(400)와 몰드(22)가 분리되는 것을 의미한다. 돌기 형상 패턴(410A)은 몰드(22)의 오목 형상 패턴(20A)의 반전 형상이 된다. 여기에서, 전주 금형(410)은, 몰드(22)로부터 박리된 금속체(400)와 기본적으로는 동일하다.

본 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 원판(10)을 이용하여 몰드(22)를 제작하고, 도 20a~도 20c에 나타내는 바와 같이 몰드(22)로부터 전주 금형(410)을 제작하고 있다. 따라서, 원판(10)과 비교하여 대면적의 전주 금형(410)을 얻을 수 있다. 전주 금형(410)은, 몰드(22)를 제작할 때의 원판이 되는 의미로 원판(10)과 동일한 기능을 갖고, 원판(10)과 비교하여 큰 면적을 갖는다. 즉, 대면적의 원판을, 연삭 등의 기계 가공이 아닌 전주법에 의하여 얻을 수 있으므로, 대면적의 원판을 제작하는 비용을 저감시킬 수 있다.

다음으로, 전주 금형(410)을 이용하여 몰드를 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 도 21a~도 21c는 전주 금형(410)을 이용한 몰드(26)의 제작 방법의 순서를 나타내는 공정도이다.

도 21a는, 전주 금형(410)을 준비한 상태를 나타내고 있다. 전주 금형(410)은, 상술한 전주 금형(410)의 제작 방법에 의하여 제작된다. 전주 금형(410)은, 한쪽 면에 돌기 형상 패턴(410A)을 구비하고 있다.

도 21b, 및 도 21c는, 돌기 형상 패턴(410A)을 갖는 전주 금형(410)을 이용하여, 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(26A)을 갖는 수지제의 몰드(26)를 제작하는 공정을 나타내는 공정도이다. 오목 형상 패턴(26A)이란, 몰드(26)의 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면을 향하여 뻗는 오목부가, 몰드(26)의 한쪽 면에 배치되어 있는 상태를 말한다. 오목부의 수, 오목부의 배치의 위치 등은 한정되지 않는다.

전주 금형(410)을 이용하여 몰드(26)를 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 이하의 제1부터 제3 방법에 의하여, 오목 형상 패턴(26A)을 갖는 몰드(26)를 제작할 수 있다.

먼저 제1 방법에 대하여 설명한다. 자외선을 조사함으로써 경화되는 자외선 경화 수지를 준비한다. 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)을 자외선 경화 수지에 압압한다. 자외선 경화 수지에 전주 금형(410)을 압압한 상태에서, 자외선 경화 수지에 자외선을 조사하여, 자외선 경화 수지를 경화시킨다. 경화시킨 자외선 경화 수지로부터 전주 금형(410)을 박리한다. 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(26A)을 갖는 수지제의 몰드(26)를 제작할 수 있다.

제2 방법에 대하여 설명한다. 몰드(26)의 재료가 되는 열가소성 수지 시트를 준비한다. 돌기 형상 패턴(410A)을 갖는 전주 금형(410)을 가열한다. 가열된 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)을 열가소성 수지 시트의 표면에 압압한다. 열가소성 수지의 표면은 연화되어 있으므로, 돌기 형상 패턴(410A)이 열가소성 수지 시트에 전사된다.

열가소성 수지 시트에 전주 금형(410)을 압압한 상태로, 열가소성 수지 시트와 전주 금형(410)을 냉각한다. 전주 금형(410)을 냉각함으로써 열가소성 수지 시트를 경화시킨다. 그 후, 돌기 형상 패턴(410A)이 전사된 열가소성 수지 시트로부터 전주 금형(410)을 박리한다. 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(26A)을 갖는 수지제의 몰드(26)를 제작할 수 있다.

다음으로, 제3 방법에 대하여 설명한다. PDMS(polydimethylsiloxane: 폴리다이메틸실록세인, 예를 들면 다우코닝사제 실가드 184, 실가드: 등록 상표)에 경화제를 첨가한 실리콘 수지를 준비한다. 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)을 실리콘 수지에 압압한다. 실리콘 수지에 전주 금형(410)을 압압한 상태에서, 실리콘 수지를 100℃로 가열 처리하여 경화시킨다. 경화시킨 실리콘 수지로부터 전주 금형(410)을 박리한다. 전주 금형(410)의 돌기 형상 패턴(410A)의 반전 형상인 오목 형상 패턴(26A)을 갖는 수지제의 몰드(26)를 제작할 수 있다.

오목 형상 패턴(26A)은 돌기 형상 패턴(410A)의 반전 형상이므로, 오목 형상 패턴(26A)의 각 오목부의 크기는, 돌기 형상 패턴(410A)의 돌기부의 크기와 대략 동일해진다. 단, 몰드(26)를 제작하는 방법은, 제1~제3 방법에 한정되지 않는다.

다음으로, 몰드(26)를 이용한 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 22a~도 22g는, 몰드(26)를 이용한 패턴 시트(220)의 제조 방법의 순서를 나타내는 공정도이다. 또한, 도 18a~도 18g의 패턴 시트의 제조 방법의 순서를 나타내는 공정도와, 도 22a~도 22g의 패턴 시트의 제조 방법의 순서를 나타내는 공정도에서는, 몰드(22)와 몰드(26)의 차이를 제외하고, 기본적으로 동일하다. 따라서, 도 18a~도 18g에 나타낸 공정도와 동일한 구성에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략하는 경우가 있다.

도 22a는, 몰드(26)를 준비한 상태를 나타내고 있다. 몰드(26)는, 상술한 도 21a~도 21c에 나타내는 바와 같이 전주 금형(410)을 이용하여 제작된다. 몰드(26)는 한쪽 면에 오목 형상 패턴(26A)을 갖고 있다.

도 22b는, 몰드(26)의 오목 형상 패턴(26A)에 폴리머 용해액(200)을 공급하는 공급 공정을 나타내고 있다. 폴리머 용해액(200)은 도 18a~도 18g에서 설명한 폴리머 용해액(200)과 기본적으로 동일하다. 도 22b에 나타내는 바와 같이, 몰드(26)에 폴리머 용해액(200)을 공급하여, 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(26A)에 충전한다. 즉, 폴리머 용해액(200)이 오목 형상 패턴(26A)을 구성하는 오목부에 충전된다. 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(26A)의 오목부에 충전하는 방법으로서, 도 18a~도 18g에서 설명한 충전 방법을 적용할 수 있다.

도 22c는, 폴리머 용해액(200)을 건조시켜 폴리머 시트(210)로 하는 건조 공정을 나타내고 있다. 예를 들면, 몰드(26)에 공급된 폴리머 용해액(200)에 바람을 분사함으로써 건조시킬 수 있다. 도 18a~도 18g에서 설명한 건조 방법, 조건 등을 적용할 수 있다.

도 22d, 및 도 22e는, 폴리머 시트(210)를 몰드(26)로부터 박리하는 폴리머 시트 박리 공정을 나타내고 있다. 도 22d에 나타내는 바와 같이, 폴리머 시트(210)에 대하여 몰드(26)의 반대측의 면에, 점착층이 형성되어 있는 시트 형상의 기재(300)를 부착시킨다.

도 22e에 나타내는 바와 같이, 기재(300)를 폴리머 시트(210)에 부착시킨 후, 기재(300)와 폴리머 시트(210)와 동시에 박리를 행한다. 기재(300)의 폴리머 시트(210)와의 접착면과 반대면에 흡반(도시하지 않음)을 설치하여, 에어로 기재(300)를 흡인하면서 수직으로 끌어올린다. 폴리머 시트(210)를 몰드(26)로부터 박리하여, 돌기 형상 패턴(220A)을 갖는 패턴 시트(220)를 형성한다.

또한, 몰드(26)의 재료를, 박리가 매우 되기 쉬운 재료에 의하여 구성하는 것이 바람직하다. 또, 몰드(26)를 구성하는 재료를 탄성이 높고 부드러운 재료로 함으로써, 박리할 때에 있어서의, 패턴 시트(220)의 돌기 형상 패턴(220A)에 가해지는 응력을 완화할 수 있다.

패턴 시트(220)의 돌기 형상 패턴(220A)은, 몰드(26)의 오목 형상 패턴(26A)의 반전 형상이 된다. 여기에서, 패턴 시트(220)는, 몰드(26)로부터 박리된 폴리머 시트(210)와 기본적으로는 동일하다.

도 22f, 및 도 22g는, 패턴 시트(220)를 절단하여, 개별의 패턴 시트(220)로 하는 절단 공정을 나타내고 있다.

도 22f에 나타내는 바와 같이, 몰드(26)로부터 박리된 돌기 형상 패턴(220A)을 갖는 패턴 시트(220)와 기재(300)를 절단 장치(도시하지 않음)에 세팅한다. 패턴 시트(220)를 절단하는 위치를 결정한다. 기본적으로는, 돌기 형상 패턴(220A)마다 절단 위치를 결정한다.

도 22g에 나타내는 바와 같이, 패턴 시트(220)를 절단하여, 복수의 개별의 패턴 시트(220)로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 패턴 시트(220)와 기재(300)를 동시에 절단하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 몰드(26)로부터 박리된 패턴 시트(220)와 기재(300)로부터, 기재(300)를 박리하고, 패턴 시트(220)를 절단하여, 개별의 패턴 시트(220)로 할 수 있다.

본 실시형태에서는, 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하여, 건조함으로써 폴리머 시트(210)를 형성하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다.

예를 들면, 약제를 포함하는 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하여 건조하고, 그 후 약제를 포함하지 않는 폴리머 용해액(200)을 오목 형상 패턴(20A)에 충전하고 건조하여 폴리머 시트로 할 수 있다.

패턴 시트(220)를 형성할 수 있는 폴리머 용해액(200)을 공급하는 한, 폴리머 용해액(200)을 공급하는 횟수, 폴리머 용해액(200) 중의 약제의 유무를 적절히 변경할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 오목 형상 패턴의 사이의 단차를 억제할 수 있고, 또 원판의 제작 작업을 저감시킬 수 있으며, 또 생산성을 향상시킬 수 있다.

1…몰드
2…단차
3…복제형
10…원판
10A…돌기 형상 패턴
10B…평면
12…돌기부
12A…바늘부
12B…뿔대부
12C…기둥 형상부
20…열가소성 수지 시트
20A…오목 형상 패턴
20B…표면
22…몰드
24…홈
24A…측면
24B…바닥면
26…몰드
26A…오목 형상 패턴
30…위치 결정 장치
32…Z축 구동 기구
34…연결부
36…지지부
38…테이블
40…X축 구동 기구
42…Y축 구동 기구
44…가대
46…제어 시스템
48…레이저 변위계
200…폴리머 용해액
210…폴리머 시트
220…패턴 시트
220A…돌기 형상 패턴
300…기재
400…금속체
410…전주 금형
410A…돌기 형상 패턴
X…압압면
Y…외표면
P…용융 수지
Q…융기부

Claims (12)

1. 받침대 위의 패턴 존재 영역에 복수의 돌기부로 형성된 돌기 형상 패턴을 갖는 원판, 및 열가소성 수지 시트를 준비하는 준비 공정과,
   상기 원판과 상기 열가소성 수지 시트를 상대적으로 이동시켜, 상기 원판을 상기 열가소성 수지 시트에 압압하는 위치를 결정하는 위치 결정 공정과,
   가열된 상기 원판의 돌기부를, 상기 원판의 상기 패턴 존재 영역 중 상기 돌기부를 제외한 부분과 상기 열가소성 수지 시트의 표면을 이간한 위치에서, 상기 열가소성 수지 시트에 압압하며, 상기 압압한 돌기부와 상기 열가소성 수지 시트가 접촉한 상태에서 상기 원판을 냉각하고, 상기 원판과 상기 열가소성 수지 시트를 떼어내, 상기 열가소성 수지 시트에 상기 돌기 형상 패턴의 반전 형상인 오목 형상 패턴을 형성하는 형성 공정을 구비하는 몰드의 제작 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 열가소성 수지 시트의 상기 표면 중, 상기 원판의 상기 돌기 형상 패턴을 형성하는 상기 돌기부가 압압되는 압압면에 미리 홈이 형성되어 있는 몰드의 제작 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 형성 공정에 있어서, 상기 원판의 가열 온도가 상기 열가소성 수지 시트의 용융점 이하인 경우에는, 상기 홈은 종단면 형상이 활형인 몰드의 제작 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 형성 공정에 있어서, 상기 원판의 가열 온도가 상기 열가소성 수지 시트의 용융점 이상인 경우에는, 상기 홈은 종단면 형상이 직사각형인 몰드의 제작 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열가소성 수지 시트의 상기 표면 중, 상기 원판의 상기 돌기 형상 패턴을 형성하는 상기 돌기부가 압압되는 압압면은 플랫하며,
   상기 형성 공정에 있어서, 상기 원판의 상기 패턴 존재 영역 중 상기 돌기부를 제외한 부분을, 상기 플랫한 압압면에 도달하기 직전에 정지시키는 몰드의 제작 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 원판을 상기 열가소성 수지 시트에 압압할 때, 상기 열가소성 수지 시트의 표면의 위치를 검출하여, 상기 열가소성 수지 시트의 표면의 위치로부터 일정량을 압입하는 몰드의 제작 방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 원판을 상기 열가소성 수지 시트에 압압할 때, 상기 원판에 가해지는 압력을 측정하고, 설정된 소정 압력값과 비교하여, 상기 원판의 압입량을 결정하는 몰드의 제작 방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 돌기부는, 상기 원판의 받침대로부터 이간하는 방향으로, 뿔대부와 끝이 좁아지는 바늘부를 갖고, 상기 형성 공정에 있어서, 상기 원판을 상기 열가소성 수지 시트에 압압할 때, 상기 뿔대부를 상기 열가소성 수지 시트의 표면에 접촉시키는 몰드의 제작 방법.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 제작 방법에 의하여 몰드를 제작하는 공정과,
   상기 몰드의 오목 형상 패턴에 폴리머 용해액을 공급하는 공급 공정과,
   상기 폴리머 용해액을 건조시켜 폴리머 시트로 하는 건조 공정과,
   상기 폴리머 시트를 상기 몰드로부터 박리하는 폴리머 시트 박리 공정을 포함하는 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트의 제조 방법.
10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 제작 방법에 의하여 몰드를 제작하는 공정과,
    상기 몰드의 오목 형상 패턴에, 전주법에 의하여 금속체를 형성하는 전주 공정과,
    상기 금속체를 상기 몰드로부터 박리하는 박리 공정을 포함하는 돌기 형상 패턴을 갖는 전주 금형의 제작 방법.
11. 청구항 10에 기재된 제작 방법에 의하여 전주 금형을 제작하는 공정과,
    돌기 형상 패턴을 갖는 상기 전주 금형을 이용하여, 상기 전주 금형의 돌기 형상 패턴의 반전 형상인 오목 형상 패턴을 갖는 수지제의 몰드를 제작하는 공정을 포함하는 전주 금형을 이용한 몰드의 제작 방법.
12. 청구항 11에 기재된 제작 방법에 의하여 수지제의 몰드를 제작하는 공정과,
    상기 몰드의 오목 형상 패턴에 폴리머 용해액을 공급하는 공급 공정과,
    상기 폴리머 용해액을 건조시켜 폴리머 시트로 하는 건조 공정과,
    상기 폴리머 시트를 상기 수지제의 몰드로부터 박리하는 박리 공정을 포함하는 돌기 형상 패턴을 갖는 패턴 시트의 제조 방법.

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