WO2017056894A1 - モールドの作製方法、パターンシートの製造方法、電鋳金型の作製方法、及び電鋳金型を用いたモールドの作製方法 - Google Patents

モールドの作製方法、パターンシートの製造方法、電鋳金型の作製方法、及び電鋳金型を用いたモールドの作製方法 Download PDF

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聡 茶井
健次 市川
小松 和則
梢 池田
亮 日比野
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a mold production method, a pattern sheet production method, an electroforming mold production method, and a mold production method using an electroforming mold.
  • Micro-Needle® Array has been known as a new dosage form that can administer drugs such as insulin, vaccine (Vaccines) and hGH (human Growth Hormone) into the skin without pain.
  • the microneedle array is an array of biodegradable microneedles (also referred to as microneedles or microneedles) containing a drug. By affixing this microneedle array to the skin, each microneedle pierces the skin, the microneedle is absorbed in the skin, and the drug contained in each microneedle can be administered into the skin.
  • the microneedle array is also called a transdermal absorption sheet.
  • a resin inverted mold is formed from an original plate having a fine projection pattern, and the molded product is formed from this mold. Making is done. There is a demand for improving the productivity of molded products having such fine patterns, and various proposals have been made.
  • Patent Document 1 discloses a method for producing a mold base for manufacturing a microneedle.
  • a mother die having an array of mother needles is pressed against a mold plate for producing microneedles to produce a mold base for producing microneedles.
  • a molded product having a simple pattern is prepared.
  • Patent Document 2 discloses that a transfer pattern formed on a mold is transferred to a plurality of locations of a thermoplastic resin.
  • a heated mold is pressed against a thermoplastic resin, cooled, and the mold is separated from the thermoplastic resin, thereby transferring the mold transfer pattern to the thermoplastic resin. Further, the heated mold is moved, the mold is pressed against the thermoplastic resin and cooled, and the mold is separated from the thermoplastic resin, and the transfer pattern of the mold is transferred to the thermoplastic resin.
  • FIG. 23A shows the step 2 formed at the end of the concave pattern on the surface of the manufactured mold 1
  • FIG. 23B is an enlarged view of the step 2 in which the circled portion of FIG. 23A is enlarged.
  • FIG. 24 when the replica mold 3 (or molded product) is manufactured using the mold 1 having the step 2 at the end of the concave pattern of the mold 1, the replica mold 3 (or molded product) is manufactured from the mold 1. ), The step 2 becomes a resistance and it is difficult to peel off, or a peeling failure such as breaking at the step 2 portion is likely to occur.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can suppress the occurrence of a step at the end of the concave pattern, a mold manufacturing method, a pattern sheet manufacturing method, an electroforming mold manufacturing method, and It is an object of the present invention to provide a method for producing a mold using an electroforming mold.
  • a method for producing a mold includes: an original plate having a protruding pattern formed by a plurality of protruding portions in a pattern existing region on a table; a preparation step of preparing a thermoplastic resin sheet; The positioning step of determining the position where the original plate is pressed against the thermoplastic resin sheet by relatively moving the sheet and the thermoplastic resin sheet, and the protrusion of the heated original plate are excluded from the pattern existing area of the original plate.
  • the original plate and the thermoplastic resin sheet are cooled in a state where the pressed portion is pressed against the thermoplastic resin sheet at a position where the portion and the surface of the thermoplastic resin sheet are separated from each other, and the pressed protrusion and the thermoplastic resin sheet are in contact with each other. And a forming step of forming a concave pattern having a reversed shape of the protruding pattern on the thermoplastic resin sheet.
  • a depression is formed in advance on the pressing surface against which the protruding portion forming the protruding pattern of the original plate is pressed.
  • the pressing surface in addition to the aspect in which the depression is formed in advance on the pressing surface to which the projection pattern of the original plate is pressed, the pressing surface is flat. You can also take.
  • the depression has an arcuate cross-sectional shape.
  • the depression has a rectangular longitudinal cross-sectional shape.
  • the depression having a bow-shaped longitudinal section means a depression having a curved side surface with respect to the bottom surface of the depression.
  • the hollow whose longitudinal cross-sectional shape is a rectangle means the hollow which has a side surface orthogonal to the bottom face of a hollow.
  • the pressing surface to which the projections forming the projection pattern of the original plate are pressed is flat, and in the forming process, the portion excluding the projection portion in the pattern existing area of the original plate Stop before reaching the flat pressing surface.
  • the position of the surface of the thermoplastic resin sheet is detected, and a certain amount is pushed in from the position of the surface of the thermoplastic resin sheet.
  • the pressure applied to the original plate is measured and compared with a set pressure value to determine the pushing amount of the original plate.
  • the projecting portion forming the projecting pattern has a frustum portion and a tapered needle portion in a direction away from the base of the original plate, and when the original plate is pressed against the thermoplastic resin sheet in the forming step, The frustum portion is brought into contact with the surface of the thermoplastic resin sheet.
  • a method of manufacturing a pattern sheet having a protruding pattern includes a step of manufacturing a mold by the above-described manufacturing method, a supply step of supplying a polymer solution to the concave pattern of the mold, and a polymer dissolution A drying step of drying the liquid to form a polymer sheet; and a polymer sheet peeling step of peeling the polymer sheet from the mold.
  • a method for producing an electroforming mold having a protruding pattern includes a step of producing a mold by the above-described production method, and an electroforming method for forming a metal body on the concave pattern of the mold by an electroforming method. A casting step and a peeling step of peeling the metal body from the mold.
  • a method for producing a mold includes the steps of producing an electroformed mold by the above-described production method, and reversing the protruding pattern of the electroformed mold using an electroformed mold having a protruding pattern. Producing a resin mold having a concave pattern in shape.
  • a method for producing a pattern sheet having a protruding pattern includes a step of producing a mold by the production method using the electroforming mold described above, and supplying a polymer solution to the concave pattern of the mold.
  • the method for producing a mold the method for producing a pattern sheet, the method for producing an electroforming mold, and the method for producing a mold using the electroforming mold of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of a step at the end of the concave pattern. .
  • FIG. 1A is a diagram of a preparation process in which an original is prepared by a process procedure of a mold manufacturing method.
  • FIG. 1B is a diagram of a preparation process for preparing a thermoplastic resin sheet by a process procedure of a mold manufacturing method.
  • FIG. 1C is a diagram of a positioning process in the process procedure of the mold manufacturing method.
  • FIG. 1D is a diagram of a forming process in a process procedure of a mold manufacturing method.
  • FIG. 1E is a diagram of a mold formed by a mold manufacturing method.
  • FIG. 2 is a perspective view of the original.
  • FIG. 3 is a perspective view of the original plate and the mold.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the positioning device.
  • FIG. 1A is a diagram of a preparation process in which an original is prepared by a process procedure of a mold manufacturing method.
  • FIG. 1B is a diagram of a preparation process for preparing a thermoplastic resin sheet by a process procedure of
  • FIG. 5A is a diagram showing swell in a mold manufacturing process using the original plate shown in FIG.
  • FIG. 5B is a diagram of a mold that rises in a mold manufacturing process using the original plate shown in FIG. 2.
  • FIG. 6A is a perspective view of an original plate in which the shape of the protrusion is different from that in FIG.
  • FIG. 6B is a perspective view of an original plate according to another aspect in which the shape of the protruding portion is different from that in FIG. 2.
  • FIG. 7A is a diagram showing a state where the original plate shown in FIG. 6A is pressed against a thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 7B is a diagram showing a state where the original plate shown in FIG. 6B is pressed against a thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 7A is a diagram showing a state where the original plate shown in FIG. 6A is pressed against a thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 7B is a diagram showing a state where the original plate shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a step of forming a concave pattern on the thermoplastic resin sheet having a depression using the original plate shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view showing depressions formed in the original plate and the thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 of FIG.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of a preparation process in which a thermoplastic resin sheet having an original plate and a depression is prepared.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view of a positioning process and a forming process in which the original plate is positioned and pressed in the depression of the thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 11C is a cross-sectional view showing that there is no step in the formed mold.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of a preparation process in which a thermoplastic resin sheet having an original plate and a depression is prepared.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view of a positioning process and a
  • FIG. 11D is an enlarged cross-sectional view in which a mold end portion of the formed mold is enlarged.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a rectangular depression formed in a thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the flow of the molten resin when the original plate is pressed into a rectangular depression.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the flow of the molten resin when the original plate is pressed into an arcuate depression.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an arcuate depression formed in a thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the swelling of the resin when the original plate is pressed into an arcuate depression.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a rectangular depression formed in a thermoplastic resin sheet.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the flow of the molten resin when the original plate is pressed into a rectangular depression.
  • FIG. 14 is a schematic diagram
  • FIG. 17 is a schematic diagram for explaining the swelling of the resin when the original is pressed into a rectangular depression.
  • FIG. 18A is a diagram in which a mold is prepared by a process procedure of a pattern sheet manufacturing method using a mold.
  • FIG. 18B is a diagram for supplying a polymer solution to the concave pattern in the process procedure of the method for producing a pattern sheet using a mold.
  • FIG. 18C is a diagram in which the polymer solution is dried in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using a mold.
  • FIG. 18D is a diagram before the polymer sheet is peeled from the mold in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using the mold.
  • FIG. 18A is a diagram in which a mold is prepared by a process procedure of a pattern sheet manufacturing method using a mold.
  • FIG. 18B is a diagram for supplying a polymer solution to the concave pattern in the process procedure of the method for producing a pattern sheet using a mold.
  • FIG. 18C
  • FIG. 18E is a diagram after the polymer sheet is peeled from the mold in the process procedure of the method for manufacturing the pattern sheet using the mold.
  • FIG. 18F is a diagram before the polymer sheet is cut into individual pattern sheets in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using a mold.
  • FIG. 18G is a diagram after the polymer sheet is cut into individual pattern sheets in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using a mold.
  • FIG. 19 is a perspective view of an individual pattern sheet.
  • FIG. 20A is a diagram in which a mold is prepared by a process procedure of an electroforming mold manufacturing method using a mold.
  • FIG. 20B is a diagram in which electroforming is performed by a process procedure of a method for producing an electroforming mold using a mold.
  • FIG. 20A is a diagram in which a mold is prepared by a process procedure of an electroforming mold manufacturing method using a mold.
  • FIG. 20B is a diagram in which electroforming is performed by a process procedure of a method for
  • FIG. 20C is a diagram in which the metal body is peeled from the mold in the process procedure of the method for producing the electroforming mold using the mold.
  • FIG. 21A is a diagram in which an electroformed mold is prepared by a process procedure of a mold manufacturing method using an electroformed mold.
  • FIG. 21B is a diagram in which an ultraviolet curable resin is pressed against the electroformed mold in the process procedure of the mold manufacturing method using the electroformed mold.
  • FIG. 21C is a diagram in which the electroformed mold is peeled from the ultraviolet curable resin cured in the process procedure of the mold manufacturing method using the electroformed mold.
  • FIG. 22A is a diagram in which a mold is prepared by a process procedure of a pattern sheet manufacturing method using a mold manufactured using an electroforming mold.
  • FIG. 22B is a diagram for supplying the polymer solution to the concave pattern in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using the mold manufactured using the electroforming mold.
  • FIG. 22C is a diagram in which the polymer solution is dried in a process procedure of a pattern sheet manufacturing method using a mold manufactured using an electroforming mold.
  • FIG. 22D is a diagram before the polymer sheet is peeled from the mold in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using the mold manufactured using the electroformed mold.
  • FIG. 22E is a diagram after the polymer sheet is peeled from the mold in the fixing procedure of the pattern sheet manufacturing method using the mold manufactured using the electroforming mold.
  • FIG. 22F is a diagram before the polymer sheet is cut into individual pattern sheets in the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using the mold manufactured using the electroforming mold.
  • FIG. 22G is a diagram after the polymer sheet is cut into individual pattern sheets by the process procedure of the pattern sheet manufacturing method using the mold manufactured using the electroforming mold.
  • FIG. 23A is a diagram illustrating a step formed in the production of a mold.
  • FIG. 23B is an enlarged view of the step.
  • FIG. 24 is a diagram showing a fracture at the step when the replica mold or molded product is peeled from the mold.
  • a pressing surface the surface of the surface of the thermoplastic resin sheet that is pressed by the projection pattern of the original.
  • 1st Embodiment of the manufacturing method of the mold of this invention is a case where a pressing surface is flat, and when pressing an original plate on the surface of a thermoplastic resin sheet, it is a protrusion in the pattern presence area
  • the pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20 is flat and in a flush relationship with the surface 20B, the pressing surface X can be rephrased as the surface 20B.
  • FIG. 1A to 1E are process diagrams showing a procedure of a mold manufacturing method.
  • a large mold 22 having a plurality of ten concave patterns 20 ⁇ / b> A is formed with one original.
  • FIG. 2 is a perspective view of the original.
  • FIG. 1A shows a preparation process for preparing the original plate 10.
  • the original plate 10 is composed of a portion of a base 10C and a portion of a protruding pattern 10A, and the protruding pattern 10A is formed in a pattern formation region 10D on the base 10C. .
  • the pattern existence area 10D refers to an area where the protruding pattern 10A on the surface having the protruding pattern 10A of the base 10C of the original plate 10 exists. Further, the surface of the base 10C on the side having the protruding pattern 10A is formed on the flat surface 10B.
  • the plane 10B may be a complete plane or may be a plane at first glance.
  • the original plate 10 has basically the same protruding pattern 10A as a pattern sheet (so-called molded product) having a protruding pattern to be manufactured.
  • the original plate 10 having the protruding pattern 10A is produced, for example, by machining a metal substrate that becomes the original plate 10 using a cutting tool such as a diamond bite.
  • a metal substrate stainless steel, aluminum alloy, Ni or the like can be used.
  • the protruding pattern 10A refers to a state in which the protruding portions 12 protruding in a direction away from the flat surface 10B of the original 10 are arranged on the flat surface 10B of the original 10.
  • the number of the protrusions 12, the position of the protrusions 12, and the like are not limited.
  • the protrusion 12 is constituted by a needle 12 ⁇ / b> A that tapers in a direction away from the plane 10 ⁇ / b> B in this embodiment.
  • the protrusion 12 is a so-called cone, and includes a pyramid, a cone, and the like.
  • FIGS. 1A and 2 are diagrams conceptually showing the original plate 10, and FIG. 1A and FIG. 2 differ in the number of protrusions 12 constituting the protrusion pattern 10 ⁇ / b> A.
  • the protrusion 12 preferably has a height of 100 to 2000 ⁇ m from the flat surface 10B of the original 10 and a tip diameter of ⁇ 50 ⁇ m or less, for example.
  • the interval between adjacent protrusions 12 is preferably 300 to 2000 ⁇ m.
  • the aspect ratio of the protrusion 12 (the height of the protrusion / the width of the bottom surface of the protrusion) is preferably 1 to 5.
  • FIG. 1B shows a preparation process for preparing a thermoplastic resin sheet.
  • the thermoplastic resin sheet 20 used as the material of the mold 22 is prepared, and for example, the thermoplastic resin sheet 20 is placed on a table (not shown).
  • the thermoplastic resin sheet 20 has, for example, a thickness of 0.5 to 2.0 mm and a size of 100 mm ⁇ 100 mm to 300 mm ⁇ 300 mm, and a surface 20B including a pressing surface X against which the protruding pattern 10A of the original 10 is pressed. have.
  • a concave pattern 20A described later is formed on the surface 20B side.
  • the thickness of the thermoplastic resin sheet 20 is preferably at least the height of the protrusion 12 of the original plate 10.
  • thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin sheet 20 is not particularly limited.
  • polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyethylene, liquid crystal polymer, polylactic acid and the like can be suitably used.
  • the thermoplastic resin sheet 20 means a thermoplastic resin that is thin and has a self-supporting property at room temperature. “Self-supporting” refers to the ability to maintain the shape of a single substance without support by other members.
  • 1C and 1D show that a positioning process, a forming process for forming a concave pattern, and a positioning process and a forming process are repeated.
  • a positioning process for forming a concave pattern
  • a positioning process and a forming process are repeated.
  • it is not necessary to repeat a positioning process and a formation process.
  • the relative position of the prepared original plate 10 and the thermoplastic resin sheet 20 is relatively moved, and the position (for example, the region A1) where the original plate 10 is pressed against the thermoplastic resin sheet 20 is determined.
  • the positioning is performed, for example, by providing an X-axis drive mechanism and a Y-axis drive mechanism that move in a direction orthogonal to each other in a horizontal plane on a table (not shown) that supports the thermoplastic resin sheet 20.
  • thermoplastic resin sheet 20 In order to perform positioning accurately, for example, it is preferable to provide alignment marks for positioning on the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20. Further, in order to detect the original plate 10, the thermoplastic resin sheet 20, and the alignment mark, it is preferable to provide an imaging device (CCD (Charge-Coupled Device) camera) or the like.
  • CCD Charge-Coupled Device
  • the heated original plate 10 is pressed against the surface 20B side of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the protrusion 12 that forms the protrusion pattern 10 ⁇ / b> A of the original 10 is pressed against the thermoplastic resin sheet 20.
  • the portion of the pattern existing area 10D of the original plate 10 excluding the protrusions 12 reaches the flat pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20. Stop before you do.
  • the flat surface 10B of the original plate 10 and the flat surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 are separated from each other, so that the entire pattern existing region 10D of the original plate 10 is pushed into the flat surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20. Absent. Therefore, it can suppress that the thermoplastic resin sheet 20 swells in the edge part of the original plate 10 so that it may be enclosed with the circle.
  • the original plate 10 is heated to such a temperature that the thermoplastic resin sheet 20 is softened. Heating is performed by a heater (not shown). In accordance with the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin sheet 20, the original 10 is heated to an appropriate temperature.
  • thermoplastic resin sheet 20 moves to the original plate 10.
  • the original 10 can be attached by a Z-axis drive mechanism that moves in the vertical direction. In this case, the original plate 10 moves to the thermoplastic resin sheet 20.
  • the surface 20B side of the thermoplastic resin sheet 20 is heated for a certain time.
  • the original plate 10 is cooled to cool the thermoplastic resin sheet 20 to a softening temperature or lower.
  • the original 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are separated from each other to form a concave pattern 20A that is an inverted shape of the protruding pattern 10A on the surface 20B side of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the original plate 10 and the thermoplastic resin sheet 20 can be separated from each other by the above-described Z-axis drive mechanism.
  • the concave pattern 20A refers to a state in which a concave portion extending from the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 toward the other surface is disposed on the surface 20B side of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the number of the concave portions, the arrangement of the concave portions, the depth of the concave portions, etc. are not limited. Since the concave pattern 20A is an inverted shape of the protruding pattern 10A, the size, number, and arrangement of the concave portions of the concave pattern 20A are basically the same as those of the protruding portions 12 pushed into the thermoplastic resin sheet 20. It becomes.
  • the original plate 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are positioned (here, the region A2).
  • the heated original plate 10 is pressed against the surface 20 ⁇ / b> B side of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the protrusion 12 that forms the protrusion pattern 10 ⁇ / b> A of the original 10 is pressed against the surface 20 ⁇ / b> B side of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the portion excluding the protrusions 12 in the pattern existing region 10D of the original plate 10 is heated. Stop before reaching the flat pressing surface X of the plastic resin sheet 20.
  • thermoplastic resin sheet 20 In area A2, the surface 20B side of the thermoplastic resin sheet 20 is heated for a certain time while pressing the protrusion 12 of the heated original plate 10. Next, in a state where the pressed protrusion 12 and the thermoplastic resin sheet 20 are in contact with each other, the original plate 10 is cooled to cool the thermoplastic resin sheet 20 to a softening temperature or lower. The original 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are separated from each other, and a concave pattern 20 ⁇ / b> A that is an inverted shape of the protruding pattern 10 ⁇ / b> A is formed on the surface 20 ⁇ / b> B of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the original 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are positioned (here, the region A3), and the heated original 10 is placed on the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20. Press.
  • thermoplastic resin sheet 20 As shown in FIG. 1E, when the predetermined concave pattern 20A is formed on the surface 20B side of the thermoplastic resin sheet 20, a mold 22 is produced from the thermoplastic resin sheet 20.
  • FIG. 3 is a perspective view of the original 10 and the mold 22.
  • a resin mold 22 having a 3 ⁇ 3 concave pattern 20A is produced from the original 10 having one protruding pattern 10A.
  • the resin mold 22 having the 3 ⁇ 3 concave pattern 20A is manufactured, a large original plate having the 3 ⁇ 3 protruding pattern is not manufactured. Therefore, in the present embodiment, the work for producing the original 10 can be reduced.
  • the resin mold 22 having the 3 ⁇ 3 concave pattern 20A is illustrated, the number of the concave patterns 20A is appropriately determined.
  • the surface 20B of the mold 22 is substantially flat.
  • the concave pattern 20A of the mold 22 can be accurately filled with a polymer solution. it can.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of the positioning device.
  • the positioning device 30 includes a Z-axis drive mechanism 32 that drives the original 10 in the Z-axis direction, a connection portion 34 connected to the Z-axis drive mechanism 32, a holding portion 36 attached to the connection portion 34, and a thermoplastic resin.
  • a table 38 that supports the seat 20, an X-axis drive mechanism 40 that drives the table 38 in the X-axis direction, a Y-axis drive mechanism 42 that drives the table 38 in the Y-axis direction, a gantry 44, a control system 46, A laser displacement meter 48.
  • the original 10 is held by a holding unit 36.
  • the X-axis drive mechanism 40 and the Y-axis drive mechanism 42 are driven, and the original 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are positioned.
  • the control system 46 measures the distance between the protruding pattern 10 ⁇ / b> A of the original 10 and the surface 20 ⁇ / b> B of the thermoplastic resin sheet 20 using a laser displacement meter 48.
  • the position of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 can be detected by measuring the distance.
  • the control system 46 determines the pushing amount of the protruding pattern 10A from the position of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the control system 46 drives the Z-axis drive mechanism 32.
  • the Z-axis drive mechanism 32 moves the original 10 to the position of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20, and further moves the original 10 to the thermoplastic resin sheet 20 side by a certain amount.
  • Push in (determined push amount).
  • the X-axis drive mechanism 40 and the Y-axis drive mechanism 42 are driven, and the original 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are positioned.
  • the control system 46 drives the Z-axis drive mechanism 32, and the Z-axis drive mechanism 32 moves the original 10 to the position of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the control system 46 measures the pressure applied to the original 10 while moving the original 10 with the Z-axis drive mechanism 32.
  • a load cell is a measuring instrument that can measure the force of compression in the thickness direction.
  • the control system 46 compares the measured pressure with a preset pressure. When the measured pressure reaches a preset pressure, the control system 46 determines that the protruding pattern 10A has reached the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the control system 46 determines the pushing amount of the protruding pattern 10A from the position of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the control system 46 drives the Z-axis drive mechanism 32 and pushes the original 10 into the thermoplastic resin sheet 20 side by a certain amount (determined push amount).
  • the control system 46 drives the X-axis drive mechanism 40 and the Y-axis drive mechanism 42 to position the original 10 and the thermoplastic resin sheet 20.
  • the control system 46 drives the Z-axis drive mechanism 32, and the Z-axis drive mechanism 32 moves the original 10 to the position of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the control system 46 measures the pressure applied to the original 10 while moving the original 10 with the Z-axis drive mechanism 32.
  • the control system 46 compares the measured pressure with a preset pressure.
  • the relationship between the pressure applied to the original plate 10 and the amount of pressing (depth) of the protruding pattern 10A into the thermoplastic resin sheet 20 is obtained in advance.
  • the control system 46 compares the measured pressure with a preset pressure. When the measured pressure reaches the set pressure, the control system 46 determines that the protruding pattern 10A has reached a desired pushing amount from the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20. In this embodiment, the control system 46 calculates the push amount based on the relationship obtained in advance based on the measured pressure.
  • the original 10 When the pushing amount calculated from the pressure is a desired pushing amount with respect to the thermoplastic resin sheet 20, the original 10 is not pushed into the thermoplastic resin sheet 20. That is, the pressure applied to the original 10 is measured and compared with a set pressure value, and the control system 46 determines that the pushing amount of the original 10 is “0”.
  • the control system 46 uses the current position of the original plate 10 as a reference and the thermoplastic resin sheet of the protruding pattern 10 ⁇ / b> A of the original plate 10. The pushing amount to 20 is determined.
  • the control system 46 drives the Z-axis drive mechanism 32 and pushes the original 10 into the thermoplastic resin sheet 20 side by a certain amount (determined push amount).
  • FIG. 5A is a diagram showing a case where a mold 22 is manufactured using the original plate 10 shown in FIG.
  • the protrusion 12 constituting the protrusion pattern 10A of the original 10 is composed of a needle portion 12A that tapers in a direction away from the plane 10B.
  • the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 may swell at the root of the protrusion 12 as surrounded by a circle.
  • a step may be generated on the surface 20B in the region of the concave pattern 20A of the mold 22 as shown in FIG. 5B.
  • the shape of the protrusions 12 constituting the protrusion pattern 10A of the original plate 10 is changed to further suppress the generation of a step. Can do.
  • the step means that the step protrudes from the surface 20B to the extent that the flatness of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 is affected. This level difference may affect the productivity and accuracy of the molded product when manufacturing the molded product.
  • FIGS. 6A and 6B show an original plate 10 in which the shape of the protrusion 12 is different from that in FIG.
  • the protrusion 12 constituting the protrusion pattern 10A shown in FIG. 6A includes a frustum 12B and a tapered needle 12A in a direction away from the plane 10B.
  • the frustum portion 12B includes a truncated pyramid, a truncated cone and the like. Further, another frustum portion may be included between the frustum portion 12B and the needle portion 12A.
  • the protrusion 12 preferably has a height of 100 to 2000 ⁇ m from the flat surface 10B of the original 10 and a tip diameter of ⁇ 50 ⁇ m or less, for example.
  • the interval between adjacent protrusions 12 is preferably 300 to 2000 ⁇ m.
  • the aspect ratio of the protrusion 12 (the height of the protrusion / the width of the bottom surface of the protrusion) is preferably 1 to 5.
  • the ratio of the height of the needle portion 12A to the height of the frustum portion 12B (the height of the needle portion 12A / the height of the frustum portion 12B) is preferably 1 to 10.
  • the angle formed between the side surface of the frustum portion 12B and the plane 10B is preferably 10 to 60 °.
  • the 6B includes a truncated cone part 12B, a columnar part 12C, and a tapered needle part 12A in a direction away from the plane 10B.
  • the columnar portion 12C means a shape having two parallel bottom surfaces facing each other as represented by a cylinder or a rectangular parallelepiped and having the same area.
  • the protrusion 12 preferably has a height of 100 to 2000 ⁇ m from the flat surface 10B of the original 10 and a tip diameter of ⁇ 50 ⁇ m or less, for example.
  • the interval between adjacent protrusions 12 is preferably 300 to 2000 ⁇ m.
  • the aspect ratio of the protrusion 12 (the height of the protrusion / the width of the bottom surface of the protrusion) is preferably 1 to 5.
  • the ratio of the total height of the needle portion 12A and the columnar portion 12C to the height of the frustum portion 12B is 1 to 10 Is preferred.
  • the ratio of the height of the needle portion 12A to the height of the columnar portion 12C (the height of the needle portion 12A / the height of the columnar portion 12C) is preferably 0.25 to 10.
  • the angle formed between the side surface of the needle portion 12A and the flat surface 10B is preferably 45 to 85 °.
  • the angle formed between the side surface of the frustum portion 12B and the plane 10B is preferably 10 to 60 °.
  • FIG. 7A and 7B show a state in which the original plate 10 shown in FIGS. 6A and 6B is pressed against the thermoplastic resin sheet 20.
  • FIG. 7A uses an original plate 10 having a protruding portion 12 composed of a frustum portion 12B and a tapered needle portion 12A in a direction away from the plane 10B shown in FIG. 6A.
  • the frustum portion 12B of the protrusion 12 is brought into contact with the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 so as to be circled. Swelling of the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 is suppressed.
  • FIG. 7B uses an original plate 10 having a protruding portion 12 composed of a frustum portion 12B, a columnar portion 12C, and a tapered needle portion 12A in a direction away from the plane 10B shown in FIG. 6B.
  • the frustum portion 12B of the protrusion 12 is brought into contact with the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 so as to be surrounded by a circle. Swelling of the surface 20B of the plastic resin sheet 20 is suppressed.
  • the surface of the thermoplastic resin sheet 20 is the pressing surface X pressed by the protruding pattern 10A of the original plate 10, and the depression 24 is previously formed in the pressing surface X. Is formed.
  • the dent 24 is formed in the region where the concave pattern 20 ⁇ / b> A is formed. That is, the pressing surface X is a region where the concave pattern 20A is formed on the surface 20B of the thermoplastic resin sheet 20 to which the protrusions 12 forming the protruding pattern 10A of the original plate 10 are pressed. This is an area corresponding to the area 10D.
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 3 and shows a case where the depressions 24 are formed in advance on nine (3 ⁇ 3) pressing surfaces X on which the concave patterns 20A of the thermoplastic resin sheet 20 are formed.
  • the surface of the thermoplastic resin sheet 20 is comprised by the press surface X in which the hollow 24 was formed, and the flat outer surface Y in which the hollow 24 is not formed.
  • a resin mold 22 having a 3 ⁇ 3 concave pattern 20 ⁇ / b> A can be produced from the original plate 10 having one protruding pattern 10 ⁇ / b> A.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 in FIG.
  • the recess 24 may be an arc-hole-like recess 24 as shown in FIG. 8, but as shown in FIGS. 9 and 10, it is a square-hole-like recess composed of a bottom surface 24B and a side surface 24A, which are flat pressing surfaces X. 24 is preferable, and the following description will be made using an example of the hollow 24 having a square hole shape.
  • FIG. 11A to FIG. 11C are process diagrams showing a procedure of a mold manufacturing method using the thermoplastic resin sheet 20 in which the square hole-like depressions 24 are formed.
  • FIG. 11D is an enlarged view of the mold end of the produced mold 22.
  • an original plate 10 having a protruding pattern 10A on a flat surface 10B and a thermoplastic resin sheet 20 having a depression 24 formed on a pressing surface X on which a concave pattern 20A is formed are prepared (preparation step). ). Then, the original plate 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are relatively moved so that the protruding pattern 10A of the original plate 10 is directly above the pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20, so that the original plate 10 is made of the thermoplastic resin. A position to be pressed against the sheet 20 is determined (positioning step).
  • the heated original plate 10 is pressed against the thermoplastic resin sheet 20.
  • the flat surface 10B of the original plate 10 and the outer surface Y of the thermoplastic resin sheet 20 are in close contact.
  • the original plate 10 and the thermoplastic resin sheet 20 are separated from each other, thereby forming a concave pattern 20A having an inverted shape of the protruding pattern 10A on the thermoplastic resin sheet 20 ( Forming step).
  • the pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20 rises as shown in FIG. 11B.
  • the depression 24 is formed in the thermoplastic resin sheet 20 in advance, even if the pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20 rises, it is absorbed by the depression 24 and the occurrence of a step is suppressed.
  • the size (volume) of the recess 24 is appropriately set in consideration of the size of the swell of the pressing surface X when the protrusion 12 of the original 10 is pressed into the thermoplastic resin sheet 20.
  • the flat surface 10B of the original plate 10 and the pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20 are formed by forming the recess 24 in the pressing surface X of the thermoplastic resin sheet 20.
  • the original plate 10 is pressed against the thermoplastic resin sheet 20 at a separated position, thereby suppressing the formation of a step.
  • FIG. 12 is an enlarged view showing an end portion surrounded by a circle in the hollow 24 having a square hole shape in FIG.
  • the recess 24 has a side surface 24 ⁇ / b> A curved with respect to the bottom surface 24 ⁇ / b> B (pressing surface X), in other words, the recess 24 has an arcuate cross-sectional shape.
  • the molten resin P that has flowed into the hill climbs up the side surface 24A of the recess 24 and flows out to the outer surface Y of the thermoplastic resin sheet 20.
  • a step may be formed at the end of the concave pattern 20A of the produced mold 22.
  • the recess 24 has a side surface 24A that is curved with respect to the pressing surface X).
  • thermoplastic resin sheet 20 undergoes composition deformation.
  • the pressing surface X rises.
  • the dent 24 is arcuate, it swells along the curved side surface 24 ⁇ / b> A, so that it is easy to form a swelled part Q that swells uniformly over the entire space between the protrusion 12 and the dent 24.
  • This makes it easy to effectively use the space of the recess 24 that absorbs the rise of the thermoplastic resin sheet 20, so that the rise portion Q hardly reaches the outer surface Y of the thermoplastic resin sheet 20. Therefore, it is possible to further suppress the formation of a step at the end of the concave pattern 20A of the manufactured mold 22.
  • the positioning device 30 and the control method described in the first embodiment can also be applied. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, it is more preferable to use the original plate 10 having the protrusions 12 having the shape described in FIGS. 6A and 6B.
  • 18A to 18G are process diagrams showing the procedure of the method for manufacturing the pattern sheet using the mold 22.
  • FIG. 18A shows a state where the mold 22 is prepared.
  • the mold 22 is manufactured by the above-described mold manufacturing method, and a concave pattern 20A is formed on the surface 20B of the mold 22.
  • FIG. 18B shows a supply process for supplying the polymer solution to the concave pattern 20A of the mold 22.
  • a polymer solution 200 is prepared.
  • a material of the resin polymer used for the polymer solution 200 it is preferable to use a biocompatible resin.
  • resins include glucose, maltose, pullulan, sodium chondroitin sulfate, sodium hyaluronate, saccharides such as hydroxyethyl starch and hydroxypropylcellulose, biodegradable proteins such as gelatin, polylactic acid and lactic acid glycolic acid copolymer.
  • a conductive polymer is preferable to use.
  • gelatin-based materials have adhesiveness to many base materials and have strong gel strength as a material to be gelled. Therefore, they can be brought into close contact with the base material in the peeling step described later. Since a polymer sheet can be peeled off using a base material, it can be suitably used.
  • medical agent can be included in the polymer solution 200.
  • medical agent contained in the polymer solution 200 should just be a substance which has physiological activity, and is not specifically limited.
  • the drug is preferably selected from peptides, proteins, nucleic acids, polysaccharides, vaccines, pharmaceutical compounds, or cosmetic ingredients.
  • a pharmaceutical compound belongs to a water-soluble low molecular weight compound.
  • the low molecular compound is a compound having a molecular weight in the range of several hundred to several thousand.
  • the concentration varies depending on the material, it is preferable that the concentration is such that 10 to 50% by mass of the resin polymer is contained in the polymer solution 200 containing no drug.
  • the solvent used for dissolution may be volatile even if it is other than warm water, and methyl ethyl ketone, alcohol, or the like can be used.
  • the solution of polymer resin it is possible to dissolve together the medicine for supplying into the body according to the use.
  • the polymer concentration of the polymer solution 200 containing the drug is preferably in the range of 0 to 40% by mass.
  • a water-soluble powder may be dissolved in water, and a drug may be added after dissolution, or a liquid in which a drug is dissolved.
  • a water-soluble polymer powder may be put in and dissolved. If it is difficult to dissolve in water, it may be dissolved by heating.
  • the temperature can be appropriately selected depending on the type of the polymer material, but it is preferable to heat at a temperature of about 60 ° C. or lower.
  • the viscosity of the polymer resin solution is preferably 100 Pa ⁇ s or less, more preferably 10 Pa ⁇ s or less, in the case of a solution containing a drug.
  • a solution that does not contain a drug it is preferably 2000 Pa ⁇ s or less, more preferably 1000 Pa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the polymer resin solution can be measured with a capillary tube viscometer, falling ball viscometer, rotary viscometer, or vibration viscometer.
  • the polymer solution 200 is supplied to the mold 22 and the polymer solution 200 is filled in the concave pattern 20A. That is, the polymer solution 200 is filled in the recesses that form the recessed pattern 20A.
  • the polymer solution 200 is difficult to enter into the recesses of the concave pattern 20A of the mold 22 due to the presence of air. Therefore, it is desirable to perform the supply process under a reduced pressure environment.
  • Under reduced pressure environment means a state below atmospheric pressure.
  • the mold 22 is set in a decompression device (not shown), and the polymer solution 200 is supplied to the mold 22, so that the polymer solution is drawn to the tip of the concave pattern 20 ⁇ / b> A while drawing air in the recesses in a reduced pressure environment. 200 can be filled. This is particularly effective when the mold 22 is made of a gas permeable material.
  • the mold 22 supplied with the polymer solution 200 is placed in a pressure vessel. After the inside of the pressure vessel is heated to 40 ° C. by the heating jacket, compressed air is injected into the pressure vessel from the compressor. By holding the inside of the pressure vessel at a pressure of 0.5 MPa for 5 minutes and applying pressure to the mold, it is possible to remove the air in the recess and fill the polymer solution 200 up to the tip of the concave pattern 20A of the mold 22 become.
  • FIG. 18C shows a drying process in which the polymer solution 200 is dried to form the polymer sheet 210.
  • the polymer solution 200 supplied to the mold 22 can be dried by blowing air.
  • the drying is divided into four zones: (1) set drying at 15 ° C. (low humidity, wind speed 4 m / sec), (2) weak wind drying at 35 ° C. (low humidity, wind speed 8 m / sec), (3 It can be efficiently dried by setting conditions such as high wind drying at 50 ° C. (wind speed 12 m / sec) and (4) high wind drying at 30 ° C. (wind speed 20 m / sec).
  • the applied polymer solution 200 is dried, or the polymer solution 200 is gelled and then dried to form a polymer sheet 210.
  • the polymer solution 200 can be gelled by flowing low-humidity cold air.
  • cold air 10 to 15 [° C.] is blown for a longer time than the above case, and thereafter, wind is blown in the same manner as described above.
  • when flowing hot air for drying after this if the temperature of the hot air is too high, gelation in the polymer solution 200 may return, or depending on the chemical, heating may occur. Careful attention must be paid to the temperature of the wind to be blown, as the efficacy changes due to decomposition.
  • the polymer sheet 210 By using the polymer sheet 210, the polymer sheet is reduced more than the state when the polymer solution 200 is injected, and particularly when gelation is performed, the polymer sheet is significantly reduced. Thereby, peeling of the polymer sheet 210 from the mold 22 described later becomes easy.
  • the polymer sheet 210 means a state after the polymer solution 200 is subjected to a desired drying process.
  • the water content of the polymer sheet 210 is set as appropriate.
  • FIG. 18D and 18E show a polymer sheet peeling process for peeling the polymer sheet 210 from the mold 22.
  • a sheet-like base material 300 on which an adhesive layer is formed is attached to the surface opposite to the mold 22 with respect to the polymer sheet 210.
  • the surface of the substrate 300 may be bonded by performing a surface activation treatment.
  • the base material 300 may be embedded by applying a polymer solution from above the base material 300.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene: polypropylene
  • PC polycarbonate
  • PE Polyethylene: polyethylene
  • the base material 300 and the polymer sheet 210 are peeled off at the same time.
  • a suction cup (not shown) is installed on the surface of the base material 300 opposite to the surface to be bonded to the polymer sheet 210, and the base material 300 is pulled up vertically while being sucked with air.
  • the polymer sheet 210 is peeled from the mold 22 to form a pattern sheet 220 having a protruding pattern 220A.
  • the material constituting the mold 22 is preferably made of a material that is very easy to peel off. Further, by making the material constituting the mold 22 a soft material having high elasticity, the stress applied to the protruding pattern 220A of the pattern sheet 220 at the time of peeling can be relaxed.
  • the projecting pattern 220A of the pattern sheet 220 has a reverse shape of the concave pattern 20A of the mold 22.
  • the pattern sheet 220 is basically the same as the polymer sheet 210 peeled from the mold 22.
  • FIG. 18F and 18G show a cutting process in which the pattern sheet 220 is cut into individual pattern sheets 220.
  • FIG. 18F and 18G show a cutting process in which the pattern sheet 220 is cut into individual pattern sheets 220.
  • the pattern sheet 220 having the protruding pattern 220A and the substrate 300, which are peeled off from the mold 22, are set in a cutting device (not shown).
  • the position for cutting the pattern sheet 220 is determined. Basically, the cutting position is determined for each protruding pattern 220A.
  • the pattern sheet 220 is cut into a plurality of individual pattern sheets 220.
  • the example in which the pattern sheet 220 and the substrate 300 are cut at the same time has been shown, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the polymer solution 200 containing the drug can be filled into the concave pattern 20A and dried, and then the polymer solution 200 not containing the drug can be filled into the concave pattern 20A and dried to obtain a polymer sheet.
  • the number of times the polymer solution 200 is supplied and the presence or absence of the drug in the polymer solution 200 can be appropriately changed.
  • FIG. 19 is a perspective view of an individual pattern sheet 220.
  • the individual pattern sheet 220 has a protruding pattern 220A on one surface. Further, the pattern sheet 220 has a base material 300 on the surface opposite to the surface on which the protruding pattern 220A is formed.
  • 20A to 20C are process diagrams showing a procedure of a method for producing an electroforming mold using the mold 22.
  • FIG. 20A shows a state where the mold 22 is prepared.
  • the mold 22 is manufactured by the method for manufacturing the mold 22 described above, and a concave pattern 20A is formed on the surface 20B of the mold 22.
  • FIG. 20B is a process diagram showing an electroforming process in which a concave pattern 20A of the mold 22 is filled with metal by an electroforming method.
  • a conductive treatment is performed on the mold 22.
  • a metal for example, nickel
  • the mold 22 subjected to the conductive treatment is held on the cathode.
  • a metal pellet is held in a metal case to serve as an anode.
  • the cathode holding the mold 22 and the anode holding the metal pellet are immersed in the electroforming solution and energized.
  • a metal body 400 is formed by embedding metal in the concave pattern 20A of the mold 22 by electroforming.
  • the electroforming method refers to a method of depositing metal on the surface of a mold by electroplating.
  • FIG. 20C is a process diagram showing a peeling process for peeling the metal body 400 from the mold 22.
  • the metal body 400 is peeled from the mold 22 to produce an electroformed mold 410 having a protruding pattern 410A. Peeling means that the metal body 400 and the mold 22 are separated.
  • the protruding pattern 410A has a reverse shape of the concave pattern 20A of the mold 22.
  • the electroforming mold 410 is basically the same as the metal body 400 peeled from the mold 22.
  • the mold 22 is manufactured using the original plate 10 shown in FIG. 2, and the electroforming mold 410 is manufactured from the mold 22 as shown in FIGS. 20A to 20C. Therefore, an electroformed mold 410 having a larger area than that of the original plate 10 can be obtained.
  • the electroforming mold 410 has the same function as that of the original plate 10 in the sense of being an original plate for producing the mold 22, and has a larger area than the original plate 10. That is, since a large-area original plate can be obtained by electroforming rather than by machining such as grinding, the cost for producing a large-area original plate can be reduced.
  • 21A to 21C are process diagrams showing the procedure of the method for producing the mold 26 using the electroformed mold 410.
  • FIG. 21A to 21C are process diagrams showing the procedure of the method for producing the mold 26 using the electroformed mold 410.
  • FIG. 21A shows a state where the electroforming mold 410 is prepared.
  • the electroforming mold 410 is produced by the method for producing the electroforming mold 410 described above.
  • the electroforming mold 410 includes a protruding pattern 410A on one surface.
  • FIG. 21B and 21C show a process of producing a resin mold 26 having a concave pattern 26A, which is an inverted shape of the protruding pattern 410A of the electroformed mold 410, using the electroformed mold 410 having the protruding pattern 410A.
  • FIG. The concave pattern 26 ⁇ / b> A refers to a state in which a concave portion extending from one surface of the mold 26 toward the other surface is disposed on one surface of the mold 26.
  • the number of recesses, the position of the recesses, etc. are not limited.
  • the mold 26 having the concave pattern 26A can be manufactured by the following first to third methods.
  • An ultraviolet curable resin that cures when irradiated with ultraviolet rays is prepared.
  • the protruding pattern 410A of the electroforming mold 410 is pressed against the ultraviolet curable resin.
  • the ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin.
  • the electroforming mold 410 is peeled from the cured ultraviolet curable resin.
  • the resin mold 26 having the concave pattern 26A that is the inverted shape of the protruding pattern 410A of the electroforming mold 410 can be produced.
  • thermoplastic resin sheet as a material for the mold 26 is prepared.
  • the electroforming mold 410 having the protruding pattern 410A is heated.
  • the protruding pattern 410A of the heated electroforming mold 410 is pressed against the surface of the thermoplastic resin sheet. Since the surface of the thermoplastic resin is softened, the protruding pattern 410A is transferred to the thermoplastic resin sheet.
  • thermoplastic resin sheet and the electroforming mold 410 are cooled in a state where the electroforming mold 410 is pressed against the thermoplastic resin sheet.
  • the thermoplastic resin sheet is cured by cooling the electroforming mold 410.
  • the electroformed mold 410 is peeled from the thermoplastic resin sheet to which the protruding pattern 410A is transferred.
  • the resin mold 26 having the concave pattern 26A that is the inverted shape of the protruding pattern 410A of the electroforming mold 410 can be produced.
  • a silicone resin in which a curing agent is added to PDMS (polydimethylsiloxane, for example, Sylgard 184, Sylgard: registered trademark manufactured by Dow Corning) is prepared.
  • the protruding pattern 410A of the electroforming mold 410 is pressed against the silicone resin.
  • the silicone resin is heated at 100 ° C. to be cured.
  • the electroformed mold 410 is peeled from the cured silicone resin.
  • the resin mold 26 having the concave pattern 26A that is the inverted shape of the protruding pattern 410A of the electroforming mold 410 can be produced.
  • the size of each concave portion of the concave pattern 26A is substantially the same as the size of the protruding portion of the protruding pattern 410A.
  • the method for producing the mold 26 is not limited to the first to third methods.
  • FIGS. 22A to 22G are process diagrams showing the procedure of the method for manufacturing the pattern sheet 220 using the mold 26.
  • FIG. 18A to 18G, the process diagram showing the procedure of the pattern sheet manufacturing method, and FIGS. 22A to 22G are the process diagrams showing the procedure of the pattern sheet manufacturing method.
  • the difference between the mold 22 and the mold 26 is shown in FIG. Is basically the same except for. Therefore, the same components as those in the process diagrams shown in FIGS. 18A to 18G may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
  • FIG. 22A shows a state where the mold 26 is prepared.
  • the mold 26 is manufactured using an electroforming mold 410 as shown in FIGS. 21A to 21C.
  • the mold 26 has a concave pattern 26A on one surface.
  • FIG. 22B shows a supply process of supplying the polymer solution 200 to the concave pattern 26A of the mold 26.
  • the polymer solution 200 is basically the same as the polymer solution 200 described with reference to FIGS. 18A to 18G.
  • the polymer solution 200 is supplied to the mold 26, and the polymer solution 200 is filled in the concave pattern 26A. That is, the polymer solution 200 is filled in the recesses constituting the concave pattern 26A.
  • the filling method described with reference to FIGS. 18A to 18G can be applied.
  • FIG. 22C shows a drying process in which the polymer solution 200 is dried to form the polymer sheet 210.
  • the polymer solution 200 supplied to the mold 26 can be dried by blowing air.
  • the drying method, conditions, and the like described in FIGS. 18A to 18G can be applied.
  • FIG. 22D and 22E show a polymer sheet peeling step for peeling the polymer sheet 210 from the mold 26.
  • FIG. 22D a sheet-like base material 300 on which an adhesive layer is formed is attached to the opposite surface of the mold 26 to the polymer sheet 210.
  • the base material 300 and the polymer sheet 210 are peeled off at the same time.
  • a suction cup (not shown) is installed on the surface of the base material 300 opposite to the surface to be bonded to the polymer sheet 210, and the base material 300 is pulled up vertically while being sucked with air.
  • the polymer sheet 210 is peeled from the mold 26 to form a pattern sheet 220 having a protruding pattern 220A.
  • the material of the mold 26 is preferably composed of a material that is very easy to peel off. Further, by making the material constituting the mold 26 a highly elastic and soft material, the stress applied to the protruding pattern 220A of the pattern sheet 220 at the time of peeling can be relaxed.
  • the projecting pattern 220A of the pattern sheet 220 has a reverse shape of the concave pattern 26A of the mold 26.
  • the pattern sheet 220 is basically the same as the polymer sheet 210 peeled from the mold 26.
  • FIG. 22F and 22G show a cutting process in which the pattern sheet 220 is cut into individual pattern sheets 220.
  • the pattern sheet 220 having the protruding pattern 220A peeled off from the mold 26 and the substrate 300 are set in a cutting device (not shown).
  • the position for cutting the pattern sheet 220 is determined. Basically, the cutting position is determined for each protruding pattern 220A.
  • the pattern sheet 220 is cut into a plurality of individual pattern sheets 220.
  • the example in which the pattern sheet 220 and the substrate 300 are cut at the same time has been shown, but the present invention is not limited to this.
  • the base material 300 can be peeled and the pattern sheet 220 can be cut into individual pattern sheets 220.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the polymer solution 200 containing the drug can be filled into the concave pattern 20A and dried, and then the polymer solution 200 not containing the drug can be filled into the concave pattern 20A and dried to obtain a polymer sheet.
  • the number of times the polymer solution 200 is supplied and the presence or absence of the drug in the polymer solution 200 can be appropriately changed.
  • a step between the concave patterns can be suppressed, an original production process can be reduced, and productivity can be improved.
  • Laser displacement meter 200 ... Polymer solution 210 ... Polymer sheet 220 ... Pattern sheet 220A ... Protrusion pattern 300 ... Base material 400 ... Metal body 410 ... Electroforming mold 410A ... Protrusion Pattern X ... Pressing surface Y ... Outer surface P ... Molded resin Q ... Rise

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Abstract

モールドの作製方法は、台10Cの上のパターン存在領域10Dに複数の突起部12で形成された突起状パターン10Aを有する原版10、及び熱可塑性樹脂シート20を準備し、原版10と熱可塑性樹脂シート20とを相対的に移動して、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧する位置を決めし、加熱された原版10の突起部12を、原版10のパターン存在領域10Dのうち突起部12を除いた部分と熱可塑性樹脂シート20の表面20Bとを離間した位置で、熱可塑性樹脂シート20に押圧し、押圧した突起部12と熱可塑性シート20が接触した状態で原版10を冷却し、原版10と熱可塑性樹脂シート20と引き離して、熱可塑性樹脂シート20に凹状パターン20Aを形成する。

Description

モールドの作製方法、パターンシートの製造方法、電鋳金型の作製方法、及び電鋳金型を用いたモールドの作製方法
 本発明はモールドの作製方法、パターンシートの製造方法、電鋳金型の作製方法、及び電鋳金型を用いたモールドの作製方法に関する。
 近年、痛みを伴わずにインシュリン(Insulin)及びワクチン(Vaccines)及びhGH(human Growth Hormone)などの薬剤を皮膚内に投与可能な新規剤型として、マイクロニードルアレイ(Micro-Needle Array)が知られている。マイクロニードルアレイは、薬剤を含み、生分解性のあるマイクロニードル(微細針、又は微小針ともいう)をアレイ状に配列したものである。このマイクロニードルアレイを皮膚に貼付することにより、各マイクロニードルが皮膚に突き刺さり、これらマイクロニードルが皮膚内で吸収され、各マイクロニードル中に含まれた薬剤を皮膚内に投与することができる。マイクロニードルアレイは経皮吸収シートとも呼ばれる。
 上述のようなマイクロニードルアレイのような微細な突起状パターンを有する成形品を作製するため、微細な突起状パターンを有する原版から樹脂製の反転形状のモールドを形成し、このモールドから成形品を作製することが行われている。このような微細なパターンを有する成形品の生産性を向上させることが求められており、種々の提案がなされている。
 特許文献1には、マイクロ針製造用モールドベースの作製方法が開示されている。特許文献1に記載の技術では、母型針のアレイを有する母型をマイクロ針製造用モールドプレートに押圧し、マイクロ針製造用モールドベースを作製し、このマイクロ針製造用モールドベースを用いて微細なパターンを有する成形品を作製する。
 特許文献2には、型に形成されている転写パターンを熱可塑性樹脂の複数の箇所に転写することを開示する。特許文献2に記載の技術では、加熱した型を熱可塑性樹脂に押圧して冷却し、型を熱可塑性樹脂から引き離すことにより、型の転写パターンを熱可塑性樹脂に転写する。さらに、加熱した型を移動し、型を熱可塑性樹脂に押圧して冷却し、型を熱可塑性樹脂から離すことを繰り返し、型の転写パターンを熱可塑性樹脂に転写する。
特表2007-535343号公報 特開2011-083993号公報
 特許文献1に記載の技術では、母型針のアレイを複数(例えば8×8等)備える母型(原版)を利用している。つまり、大きな母型が必要なため、母型を作製するための作業が増加する懸念がある。
 特許文献2に記載の技術では、型の平面を熱可塑性樹脂に押し当てながら、型の転写パターンを熱可塑性樹脂に転写している。そのため、型の端部で熱可塑性樹脂が盛り上がる場合があり、結果として、型と型との間において段差が付きやすいとう懸念がある。この段差は電鋳により複製型(電鋳型とも称す)を形成する際、あるいは成型品である例えば経皮吸収シートを製造する際に、複製型又は成型品の精度や生産性に悪影響を与える場合がある。
 図23Aは、作製されたモールド1の表面の凹部パターンの端部に形成された段差2を示したものであり、図23Bは図23Aの丸印の部分を拡大した段差2の拡大図である。そして、図24に示すように、モールド1の凹部パターンの端部に段差2を有するモールド1を使用して複製型3(又は成型品)を製造すると、モールド1から複製型3(又は成型品)を剥離する際に段差2が抵抗になって剥離し難かったり、段差2の部分で破断したりする等の剥離不良を生じ易くなる。
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、凹状パターンの端部に段差が発生するのを抑制できる、モールドの作製方法、パターンシートの製造方法、電鋳金型の作製方法、及び電鋳金型を用いたモールドの作製方法を提供することを目的とする。
 本発明の一態様によると、モールドの作製方法は、台の上のパターン存在領域に複数の突起部で形成された突起状パターンを有する原版、及び熱可塑性樹脂シートを準備する準備工程と、原版と熱可塑性樹脂シートとを相対的に移動して、原版を熱可塑性樹脂シートに押圧する位置を決める位置決め工程と、加熱された原版の突起部を、原版のパターン存在領域のうち突起部を除いた部分と熱可塑性樹脂シートの表面とを離間した位置で、熱可塑性樹脂シートに押圧し、押圧した突起部と熱可塑性樹脂シートとが接触した状態で原版を冷却し、原版と熱可塑性樹脂シートと引き離して、熱可塑性樹脂シートに突起状パターンの反転形状の凹状パターンを形成する形成工程と、を備える。
 好ましくは、熱可塑性樹脂シートの表面のうち、原版の突起状パターンを形成する突起部が押圧される押圧面に予め窪みが形成されている。
 なお、本発明では、上述したように、熱可塑性樹脂シートの表面のうち、原版の突起状パターンが押圧される押圧面に予め窪みが形成されている態様の他に、押圧面がフラットな態様を取ることもできる。
 好ましくは、形成工程において、原版の加熱温度が熱可塑性樹脂シートの溶融点以下の場合には、窪みは縦断面形状が弓形である。
 好ましくは、形成工程において、原版の加熱温度が熱可塑性樹脂シートの溶融点以上の場合には、窪みは縦断面形状が矩形である。
 ここで、縦断面形状が弓形の窪みとは、窪みの底面に対して湾曲な側面を有する窪みを言う。また、縦断面形状が矩形の窪みとは、窪みの底面に対して直角な側面を有する窪みを言う。
 好ましくは、熱可塑性樹脂シートの表面のうち、原版の突起状パターンを形成する突起部が押圧される押圧面はフラットであり、形成工程において、原版のパターン存在領域うち突起部を除いた部分を、フラットな押圧面に到達する手前で止める。
 好ましくは、原版を熱可塑性樹脂シートに押圧する際、熱可塑性樹脂シートの表面の位置を検出し、熱可塑性樹脂シートの表面の位置から一定量を押し込む。
 好ましくは、原版を熱可塑性樹脂シートに押圧する際、原版にかかる圧力を測定し、設定されたある圧力値と比較し、原版の押し込み量を決定する。
 好ましくは、突起状パターンを形成する突起部は、原版の台から離間する方向に、錐台部と先細りとなる針部を有し、形成工程において、原版を熱可塑性樹脂シートに押圧する際、錐台部を熱可塑性樹脂シートの表面に接触させる。
 本発明の別の態様によると、突起状パターンを有するパターンシートの製造方法は、上述の作製方法によりモールドを作製する工程と、モールドの凹状パターンにポリマー溶解液を供給する供給工程と、ポリマー溶解液を乾燥させてポリマーシートとする乾燥工程と、ポリマーシートをモールドから剥離するポリマーシート剥離工程と、を含む。
 本発明の別の態様によると、突起状パターンを有する電鋳金型の作製方法は、上述の作製方法によりモールドを作製する工程と、モールドの凹状パターンに、電鋳法により金属体を形成する電鋳工程と、金属体をモールドから剥離する剥離工程と、を含む。
 本発明の別の態様によると、モールドの作製方法は、上述の作製方法により電鋳金型を作製する工程と、突起状パターンを有する電鋳金型を用いて、電鋳金型の突起状パターンの反転形状である凹状パターンを有する樹脂製のモールドを作製する工程と、を含む。
 本発明の別の態様によると、突起状パターンを有するパターンシートの製造方法は、上述の電鋳金型を用いた作製方法によりモールドを作製する工程と、モールドの凹状パターンにポリマー溶解液を供給する供給工程と、ポリマー溶解液を乾燥させてポリマーシートとする乾燥工程と、ポリマーシートをモールドから剥離する剥離工程と、を含む。
 本発明のモールドの作製方法、パターンシートの製造方法、電鋳金型の作製方法、及び電鋳金型を用いたモールドの作製方法によれば、凹状パターンの端部に段差が発生するのを抑制できる。
図1Aは、モールドの作製方法の工程手順で原版を準備する準備工程の図である。 図1Bは、モールドの作製方法の工程手順で熱可塑性樹脂シートを準備する準備工程の図である。 図1Cは、モールドの作製方法の工程手順で位置決め工程の図である。 図1Dは、モールドの作製方法の工程手順で形成工程の図である。 図1Eは、モールドの作製方法で形成されたモールドの図である。 図2は、原版の斜視図である。 図3は、原版とモールドの斜視図である。 図4は、位置決め装置の概略構成図である。 図5Aは、図2に示す原版を用いたモールドの作製工程において盛り上がりを示す図である。 図5Bは、図2に示す原版を用いたモールドの作製工程において盛り上がり有するモールドの図である。 図6Aは、図2とは突起部の形状が異なる原版の斜視図である。 図6Bは、図2とは突起部の形状が異なる別態様の原版の斜視図である。 図7Aは、図6Aに示す原版を熱可塑性樹脂シートに押圧した状態を示す図である。 図7Bは、図6Bに示す原版を熱可塑性樹脂シートに押圧した状態を示す図である。 図8は、窪みを有する熱可塑性樹脂シートに図2に示す原版を用いて凹状パターンを形成する工程を示す図である。 図9は、原版と熱可塑性樹脂シートに形成した窪みを示す斜視図である。 図10は、図9の10-10線に沿った断面図である。 図11Aは、原版と窪みを有する熱可塑性樹脂シートを準備した準備工程の断面図である。 図11Bは、原版を熱可塑性樹脂シートの窪みに位置決めして押圧した位置決め工程及び形成工程の断面図である。 図11Cは、形成されたモールドに段差がないことを示す断面図である。 図11Dは、形成されたモールドのモールド端部を拡大した拡大断面図である。 図12は、熱可塑性樹脂シートに形成された矩形の窪みを説明する断面図である。 図13は、矩形な窪みに原版を押圧したときの溶融樹脂の流れを説明する模式図である。 図14は、弓形の窪みに原版を押圧したときの溶融樹脂の流れを説明する模式図である。 図15は、熱可塑性樹脂シートに形成された弓形の窪みを説明する断面図である。 図16は、弓形の窪みに原版を押圧したときの樹脂の盛り上がりを説明する模式図である。 図17は、矩形の窪みに原版を押圧したときの樹脂の盛り上がりを説明する模式図である。 図18Aは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順でモールドを準備した図である。 図18Bは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順で凹状パターンにポリマー溶解液を供給する図である。 図18Cは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順でポリマー溶解液を乾燥している図である。 図18Dは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順でポリマーシートをモールドから剥離する前の図である。 図18Eは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順でポリマーシートをモールドから剥離した後の図である。 図18Fは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順でポリマーシートを個別のパターンシートに切断する前の図である。 図18Gは、モールドを用いたパターンシートの製造方法の工程手順でポリマーシートを個別のパターンシートに切断した後の図である。 図19は、個別のパターンシートの斜視図である。 図20Aは、モールドを用いて電鋳金型の作製方法の工程手順でモールドを準備した図である。 図20Bは、モールドを用いて電鋳金型の作製方法の工程手順で電鋳している図である。 図20Cは、モールドを用いて電鋳金型の作製方法の工程手順でモールドから金属体を剥離した図である。 図21Aは、電鋳金型を用いたモールドの作製方法の工程手順で電鋳金型を準備した図である。 図21Bは、電鋳金型を用いたモールドの作製方法の工程手順で紫外線硬化樹脂を電鋳金型に押圧した図である。 図21Cは、電鋳金型を用いたモールドの作製方法の工程手順で硬化した紫外線硬化樹脂から電鋳金型を剥離した図である。 図22Aは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の工程手順でモールドを準備した図である。 図22Bは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の工程手順で凹状パターンにポリマー溶解液を供給する図である。 図22Cは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の工程手順でポリマー溶解液を乾燥している図である。 図22Dは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の工程手順でポリマーシートをモールドから剥離する前の図である。 図22Eは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の固定手順でポリマーシートをモールドから剥離した後の図である。 図22Fは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の工程手順でポリマーシートを個別のパターンシートに切断する前の図である。 図22Gは、電鋳金型を用いて作製されたモールドを用いたパターンシートの作製方法の工程手順でポリマーシートを個別のパターンシートに切断した後の図である。 図23Aは、モールドの作製において形成された段差を説明する図である。 図23Bは、段差の拡大図である。 図24は、モールドから複製型又は成型品を剥離する際に段差の部分で破断する図である。
 以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。
 したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
 ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。
 また、本明細書中で、数値範囲を“ ~ ”を用いて表す場合は、“ ~ ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
 [モールドの作製方法の第1の実施の形態]
 以下、熱可塑性樹脂シートの表面のうち、原版の突起状パターンが押圧する面を押圧面という。本発明のモールドの作製方法の第1の実施の形態は、押圧面がフラットな場合であり、且つ、原版を熱可塑性樹脂シートの表面に押圧する際に、原版のパターン存在領域のうちの突起部を除いた部分を、フラットな押圧面に到達する手前で止める場合である。
 なお、第1の実施の形態では、熱可塑性樹脂シート20の押圧面Xがフラットで表面20Bと面一の関係にあるため、押圧面Xを表面20Bと言い換えることができる。
 本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図1A~図1Eはモールドの作製方法の手順を示す工程図である。また、第1の実施の形態では、1つの原版で複数10の凹状パターン20Aを有する大型のモールド22を作成する例で説明する。図2は原版の斜視図である。
 図1Aは原版10を準備する準備工程を示している。図1A、及び図2に示すように、原版10は、台10Cの部分と突起状パターン10Aの部分とで構成され、台10Cの上のパターン形成領域10Dに突起状パターン10Aが形成されている。
 ここで、パターン存在領域10Dとは、原版10の台10Cの突起状パターン10Aを有する側の面の突起状パターン10Aが存在する領域をいう。また、突起状パターン10Aを有する側の台10Cの面は平面10Bに形成される。平面10Bは完全な平面であっても、一見して平面であっても良い。
 原版10は、作製したい突起状パターンを有するパターンシート(いわゆる成形品)と、基本的に同一の突起状パターン10Aを有している。
 突起状パターン10Aを有する原版10は、例えば、原版10となる金属基板をダイヤモンドバイト等の切削工具等を用いて機械加工することにより作製される。金属基板としては、ステンレス、アルミニウム合金、Ni等を使用することができる。
 突起状パターン10Aとは、原版10の平面10Bから離間する方向に突出する突起部12が、原版10の平面10Bの上に配置されている状態をいう。突起部12の数、突起部12の配置の位置等は限定されない。
 図1A、及び図2に示すように突起部12は、本実施形態では、平面10Bから離間する方向に先細りとなる針部12Aで構成されている。突起部12は、いわゆる錐体であり、錐体として角錐、円錐等が含まれる。なお、図1A及び図2は、原版10を概念的に示した図であり、図1Aと図2とで、突起状パターン10Aを構成する突起部12の数が異なっている。
 突起部12は、例えば、原版10の平面10Bから100~2000μmの高さを有し、Φ50μm以下の先端径を有することが好ましい。複数の突起部12を有する場合、隣り合う突起部12の間隔は300~2000μmであることが好ましい。突起部12のアスペクト比(突起部の高さ/突起部の底面の幅)は、1~5であることが好ましい。
 次に、図1Bは、熱可塑性樹脂シートを準備する準備工程を示している。モールド22の材料となる熱可塑性樹脂シート20を準備し、例えば、熱可塑性樹脂シート20をテーブル(不図示)に設置する。
 熱可塑性樹脂シート20は、例えば0.5~2.0mmの厚さ、100mm×100mm~300mm×300mmの大きさであり、原版10の突起状パターン10Aが押圧される押圧面Xを含む表面20Bを有している。この表面20Bの側に後述する凹状パターン20Aが形成される。熱可塑性樹脂シート20の厚さは、少なくとも、原版10の突起部12の高さ以上であることが好ましい。
 熱可塑性樹脂シート20を構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエチレン、液晶ポリマー、ポリ乳酸等を好適に用いることができる。熱可塑性樹脂シート20とは、膜厚が薄く、常温において自己支持性を有する状態にある熱可塑性樹脂を意味する。「自己支持性」とは、他の部材による支持がなくても、単体でその形態を保ち得ることをいう。
 図1C、図1Dは、位置決め工程、凹状パターンを形成する形成工程、及び位置決め工程と形成工程とを繰り返し行うことを示している。なお、1つの原版10で1つの凹状パターン20Aを有する小型のモールド22を作成する場合には、位置決め工程と形成工程とを繰り返し行う必要はない。
 準備した原版10と熱可塑性樹脂シート20とを相対的に移動して、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧する位置(例えば、領域A1)を決める。位置決めは、例えば、熱可塑性樹脂シート20を支持するテーブル(不図示)に、水平面内で互いに直交方向に移動するX軸駆動機構、Y軸駆動機構を設けることにより、実行される。
 位置決めを精度よく行うため、例えば、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bに位置決め用のアライメント用のマークを設けることが好ましい。また、原版10、熱可塑性樹脂シート20、及びアライメントマークを検出するため、撮像装置(CCD(Charge-Coupled Device)カメラ)等を設けることが好ましい。
 次いで、加熱された原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に押圧する。これにより、原版10の突起状パターン10Aを形成する突起部12が熱可塑性樹脂シート20に押圧される。
 そして、原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に押圧する際、原版10のパターン存在領域10Dのうち突起部12を除いた部分が熱可塑性樹脂シート20のフラットな押圧面Xに到達する手前で止める。これにより、原版10の平面10Bと、熱可塑性樹脂シート20のフラットな表面20Bとは離間されるので、原版10のパターン存在領域10Dの全体が熱可塑性樹脂シート20のフラットな表面20Bに押し込まれない。したがって、丸印で囲んだように、原版10の端部において熱可塑性樹脂シート20が盛り上がることを抑制できる。
 原版10は、熱可塑性樹脂シート20が軟化する程度の温度に加熱される。加熱は、ヒータ(不図示)により行わる。熱可塑性樹脂シート20を構成する熱可塑性樹脂に応じて、原版10は適正な温度に加熱される。
 原版10の突起状パターン10Aを形成する突起部12を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に押圧するために、例えば、熱可塑性樹脂シート20を支持するテーブル(不図示)に、鉛直方向に移動するZ軸駆動機構を設ける。テーブルにZ軸駆動機構を設けた場合、熱可塑性樹脂シート20が原版10に移動する。また、鉛直方向に移動するZ軸駆動機構により原版10を取り付けることもできる。この場合、原版10が熱可塑性樹脂シート20に移動する。
 加熱した原版10の突起部12を押圧しながら、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側を一定時間加熱する。次いで、押圧した突起部12と熱可塑性樹脂シート20とを接触させた状態で、原版10を冷却することにより熱可塑性樹脂シート20が軟化温度以下になるまで冷却する。
 図1Dに示すように、原版10と熱可塑性樹脂シート20とを引き離して、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に、突起状パターン10Aの反転形状の凹状パターン20Aを形成する。なお、原版10と熱可塑性樹脂シート20との引き離しは、上述したZ軸駆動機構により実行することができる。
 凹状パターン20Aとは、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bから他方面に向けて延びる凹部が、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に配置されている状態をいう。凹部の数、凹部の配置、凹部の深さ等は限定されない。凹状パターン20Aは突起状パターン10Aの反転形状であるので、凹状パターン20Aの各凹部の大きさ、数、及び配置は、熱可塑性樹脂シート20に押し込まれた突起部12の部分と基本的に同じとなる。
 次に、図1Dに示すように、領域A1において凹状パターン20Aの形成を終えると、原版10と熱可塑性樹脂シート20との位置決め(ここでは領域A2)を行う。領域A2において、加熱された原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に押圧する。これにより、原版10の突起状パターン10Aを形成する突起部12が熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に押圧される。
 そして、領域A2でも領域A1の場合と同様に、原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に押圧する際、原版10のパターン存在領域10Dのうち突起部12を除いた部分を、熱可塑性樹脂シート20のフラットな押圧面Xに到達する手前で止める。
 領域A2において、加熱した原版10の突起部12を押圧しながら、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側を一定時間加熱する。次いで、押圧した突起部12と熱可塑性樹脂シート20とを接触させた状態で、原版10を冷却することにより熱可塑性樹脂シート20が軟化温度以下になるまで冷却する。原版10と熱可塑性樹脂シート20とを引き離して、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bに、突起状パターン10Aの反転形状の凹状パターン20Aを形成する。
 さらに、領域A3でも、領域A1及び領域A2の場合と同様に、原版10と熱可塑性樹脂シート20とを位置決めし(ここでは領域A3)、加熱した原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bに押圧する。
 図1C及び図1Dで説明した原版10と熱可塑性樹脂シート20との位置決めの工程と、及び原版10の突起状パターン10Aの反転形状の凹状パターン20Aを熱可塑性樹脂シート20に形成する形成工程と、を繰り返す。
 図1Eに示すように、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの側に、予め決められた凹状パターン20Aを形成し終えると、熱可塑性樹脂シート20からモールド22が作製される。
 図3は、原版10とモールド22の斜視図である。一つの突起状パターン10Aを有する原版10から、3×3の凹状パターン20Aを有する樹脂製のモールド22が作製される。本実施形態では、3×3の凹状パターン20Aを有する樹脂製のモールド22を作製する際に、3×3の突起状パターンを有する大型の原版を作製していない。したがって、本実施形態では、原版10を作製する作業を低減することができる。3×3の凹状パターン20Aを有する樹脂製のモールド22を例示したが、凹状パターン20Aの数は適宜決定される。
 また、本実施形態においては、隣接する凹状パターン20Aの間(例えばS1、及びS2)に段差(図23A、及び図23B参照)が発生することを抑制できる。即ち、モールド22の表面20Bは、ほぼ平坦となる。モールド22の表面20Bをほぼ平坦にすることにより、モールド22を利用して突起状パターンを有する成形品を作製する際、例えば、モールド22の凹状パターン20Aに精度良くポリマー溶解液を充填することができる。
 次に、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧する際に、原版10の制御方法について説明する。図4は、位置決め装置の概略構成図を示している。位置決め装置30は、原版10をZ軸方向に駆動するZ軸駆動機構32と、Z軸駆動機構32に連結された連結部34と、連結部34に取り付けられた保持部36と、熱可塑性樹脂シート20を支持するテーブル38と、テーブル38をX軸方向に駆動するX軸駆動機構40と、テーブル38をY軸方向に駆動するY軸駆動機構42と、架台44と、制御システム46と、レーザー変位計48と、を有している。原版10は保持部36により保持されている。
 第一の制御方法によれば、まず、X軸駆動機構40とY軸駆動機構42とを駆動し、原版10と熱可塑性樹脂シート20の位置決めを行う。
 加熱された原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧する際、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置を測定する。すなわち、原版10を移動する前に、例えば、制御システム46は、レーザー変位計48を用いて、原版10の突起状パターン10Aと熱可塑性樹脂シート20の表面20Bとの距離を測定する。距離を測定することにより熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置を検出することができる。
 測定された距離に基づいて制御システム46は、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置からの突起状パターン10Aの押し込み量を決定する。制御システム46はZ軸駆動機構32を駆動し、Z軸駆動機構32は原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置に移動し、さらに原版10を熱可塑性樹脂シート20の側に一定量(決定された押し込み量)押し込む。
 第二の制御方法によれば、まず、X軸駆動機構40とY軸駆動機構42とを駆動し、原版10と熱可塑性樹脂シート20の位置決めを行う。制御システム46はZ軸駆動機構32を駆動し、Z軸駆動機構32は原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置に移動させる。制御システム46は、Z軸駆動機構32で原版10を移動させながら、原版10にかかる圧力を測定する。圧力測定の方式は特に限定は無い。例えば、ロードセルを、原版10と保持部36との間に配置することにより、ロードセルにより原版10にかかる圧力を測定することができる。ロードセルとは厚み方向に圧縮する力を測定できる測定器具である。
 制御システム46は、測定された圧力と、予め設定された圧力とを比較する。測定された圧力が予め設定された圧力に達すると、制御システム46は突起状パターン10Aが熱可塑性樹脂シート20の表面20Bに到達したと判断する。
 制御システム46は、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置からの突起状パターン10Aの押し込み量を決定する。制御システム46はZ軸駆動機構32を駆動し、原版10を熱可塑性樹脂シート20の側に一定量(決定された押し込み量)押し込む。
 第三の制御方法によれば、まず、制御システム46は、X軸駆動機構40とY軸駆動機構42とを駆動し、原版10と熱可塑性樹脂シート20の位置決めを行う。制御システム46はZ軸駆動機構32を駆動し、Z軸駆動機構32は原版10を熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの位置に移動させる。制御システム46は、Z軸駆動機構32で原版10を移動させながら、原版10にかかる圧力を測定する。
 制御システム46は、測定された圧力と、予め設定された圧力とを比較する。第三の制御方法では、原版10にかかる圧力と、突起状パターン10Aの熱可塑性樹脂シート20への押し込み量(深さ)との関係が予め求められている。
 制御システム46は、測定された圧力と、予め設定された圧力とを比較する。測定された圧力が設定された圧力に達すると、制御システム46は、突起状パターン10Aが熱可塑性樹脂シート20の表面20Bから所望の押し込み量に到達したと判断する。この実施形態では、制御システム46は、測定された圧力に基づいて、予め求められた関係から押し込み量を算出する。
 圧力から算出された押し込み量が、熱可塑性樹脂シート20に対する所望の押し込み量である場合、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押し込まない。すなわち、原版10にかかる圧力を測定し、設定されたある圧力値と比較し、原版10の押し込み量を「0」と制御システム46は決定する。
 圧力から算出された押込み量が、熱可塑性樹脂シート20に対する所望の押し込み量より少ない場合、制御システム46は、原版10の現在の位置を基準に、原版10の突起状パターン10Aの熱可塑性樹脂シート20への押し込み量を決定する。制御システム46はZ軸駆動機構32を駆動し、原版10を熱可塑性樹脂シート20の側に一定量(決定された押し込み量)押し込む。
 上述の制御方法により、原版10の突起状パターン10Aを形成する突起部12を熱可塑性樹脂シート20に正確に押し込むことが可能となる。これにより、原版10のパターン存在領域10Dのうち突起部12を除いた部分を、熱可塑性樹脂シート20のフラットな押圧面Xに到達する手前で正確に止めることができる。
 次に、図2に示す原版10の突起状パターンを形成する突起部12の形状とは異なる形状で、段差の発生をより抑制できる形状の突起部12を有する原版10について説明する。
 図5Aは、図2に示す原版10を用いてモールド22を作製した場合を示す図である。図5Aに示すように原版10の突起状パターン10Aを構成する突起部12は、平面10Bから離間する方向に先細りとなる針部12Aで構成されている。
 そのため、図5Aに示すように、突起部12の形状にもよるが、丸で囲んだように、突起部12の根元部分において、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bが盛り上がる場合がある。この状態で熱可塑性樹脂シート20を冷却すると、図5Bに示すようにモールド22の凹状パターン20Aの領域において、表面20Bに段差が発生する懸念がある。
 即ち、以下に説明するように、第1の実施の形態のモールドの作製方法において、原版10の突起状パターン10Aを構成する突起部12の形状を変えることで、段差の発生を一層抑制することができる。
 ここで、段差とは、前述の通り、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bの平坦性に影響与える程、表面20Bから突出していることを意味する。この段差は、成形品を製造する際に、生産性や成形品の精度に影響を与える場合がある。
 これに対して、図6A及び図6Bは、図2とは突起部12の形状が異なる原版10を示している。
 図6Aに示す突起状パターン10Aを構成する突起部12は、平面10Bから離間する方向に、錐台部12Bと先細りとなる針部12Aとから構成されている。錐台部12Bには角錐台、円錐台等が含まれる。なお、錐台部12Bと針部12Aとの間に、さらに別の錐台部を含んでいても良い。
 突起部12は、例えば、原版10の平面10Bから100~2000μmの高さを有し、Φ50μm以下の先端径を有することが好ましい。複数の突起部12を有する場合、隣り合う突起部12の間隔は300~2000μmであることが好ましい。突起部12のアスペクト比(突起部の高さ/突起部の底面の幅)は、1~5であることが好ましい。
 針部12Aの高さと錐台部12Bの高さとの比(針部12Aの高さ/錐台部12Bの高さ)は1~10であることが好ましい。錐台部12Bの側面と平面10Bとの成す角度は10~60°であることが好ましい。
 また、図6Bに示す原版10の突起状パターン10Aを構成する突起部12は、平面10Bから離間する方向に、錐台部12Bと、柱状部12Cと、先細りとなる針部12Aとから構成されている。ここで、柱状部12Cとは、円柱や直方体で代表されるように、対向する2つの平行な底面を有し、2つの底面の面積が同一である形状を意味する。
 突起部12は、例えば、原版10の平面10Bから100~2000μmの高さを有し、Φ50μm以下の先端径を有することが好ましい。複数の突起部12を有する場合、隣り合う突起部12の間隔は300~2000μmであることが好ましい。突起部12のアスペクト比(突起部の高さ/突起部の底面の幅)は、1~5であることが好ましい。
 針部12Aと柱状部12Cとの合計高さと、錐台部12Bの高さとの比(針部12Aと柱状部12Cの合計高さ/錐台部12Bの高さ)は1~10であることが好ましい。また、針部12Aの高さと柱状部12Cの高さとの比(針部12Aの高さ/柱状部12Cの高さ)は0.25~10であることが好ましい。針部12Aの側面と平面10Bとの成す角度は45~85°であることが好ましい。また、錐台部12Bの側面と平面10Bとの成す角度は10~60°であることが好ましい。
 図7A及び図7Bは、図6A及び図6Bに示す原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧した状態を示している。図7Aは、図6Aで示す平面10Bから離間する方向に、錐台部12Bと先細りとなる針部12Aとから構成される突起部12を有する原版10を用いている。図7Aに示すように、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧した際、突起部12の錐台部12Bを熱可塑性樹脂シート20の表面20Bに接触させることにより、丸で囲んだように、熱可塑性樹脂シート20の表面20Bが盛り上がることが抑制される。
 図7Bは、図6Bで示す平面10Bから離間する方向に、錐台部12Bと柱状部12Cと先細りとなる針部12Aとから構成される突起部12を有する原版10を用いている。図7Bに示すように、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧した際、突起部12の錐台部12Bを熱可塑性樹脂シート20の表面20Bに接触させることにより、丸で囲んだように熱可塑性樹脂シート20の表面20Bが盛り上がることが抑制される。
 次に、図5に基づいて説明した段差の懸念を、解決しうる別の方法として、モールドの作製方法の第2の実施の形態について説明する。
 [モールドの作製方法の第2の実施の形態]
 本発明のモールドの作製方法の第2の実施の形態は、熱可塑性樹脂シート20の表面とは、原版10の突起状パターン10Aが押圧する押圧面Xであって、押圧面Xに予め窪み24が形成されている場合である。換言すると、図8に示すように、凹状パターン20Aが形成される領域に窪み24が形成されている場合である。即ち、押圧面Xは、原版10の突起状パターン10Aを形成する突起部12が押圧される熱可塑性樹脂シート20の表面20Bのうち凹状パターン20Aが形成される領域であり、原版10のパターン存在領域10Dに対応する領域である。
 図9は、図3に対応した図であり、熱可塑性樹脂シート20の凹状パターン20Aが形成される9つ(3×3)の押圧面Xに予め窪み24を形成した場合である。これにより、熱可塑性樹脂シート20の面は、窪み24が形成された押圧面Xと、窪み24が形成されていない平坦な外表面Yとで構成される。図9の場合、一つの突起状パターン10Aを有する原版10から、3×3の凹状パターン20Aを有する樹脂製のモールド22を作製することができる。また、図10は、図9の10-10線に沿った断面図である。
 窪み24は図8のように円弧穴状の窪み24でもよいが、図9及び図10に示すように、平坦な押圧面Xである底面24Bと側面24Aとで構成された四角穴状の窪み24が好ましく、以下の説明は四角穴状の窪み24の例で説明する。
 図11A~図11Cは、四角穴状の窪み24が形成されている熱可塑性樹脂シート20を用いたモールドの作製方法の手順を示す工程図である。また、図11Dは作製したモールド22のモールド端部の拡大図である。
 図11Aに示すように、平面10Bの上に突起状パターン10Aを有する原版10、及び凹状パターン20Aが形成される押圧面Xに窪み24が形成された熱可塑性樹脂シート20を準備する(準備工程)。そして、原版10と熱可塑性樹脂シート20とを相対的に移動して原版10の突起状パターン10Aが熱可塑性樹脂シート20の押圧面Xの真上にくるようにして、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧する位置を決める(位置決め工程)。
 次に、図11Bに示すように、加熱された原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧する。この場合、原版10の平面10Bと、熱可塑性樹脂シート20の外表面Yとが密接する。次に、原版10を押圧した状態で原版10を冷却した後、原版10と熱可塑性樹脂シート20と引き離して、熱可塑性樹脂シート20に突起状パターン10Aの反転形状の凹状パターン20Aを形成する(形成工程)。
 そして、位置決め工程と形成工程とを9つの窪み24について繰り返し行う。
 上述したモールドの作製工程において、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧した際、図11Bに示すように、熱可塑性樹脂シート20の押圧面Xが盛り上がる。しかしながら、予め窪み24が熱可塑性樹脂シート20に形成されているので、熱可塑性樹脂シート20の押圧面Xが盛り上がったとしても、窪み24で吸収され、段差の発生が抑制される。窪み24の大きさ(容積)は、原版10の突起部12を熱可塑性樹脂シート20に押し込んだ際の、押圧面Xの盛り上がりの大きさを考慮して適宜設定される。
 したがって、図11Cに示すように、熱可塑性樹脂シート20の外表面Yの平坦性が維持される。これにより、図11Dに示すように、モールド22の針状凹部22Aが2次元配列された凹状パターン20Aの端部に段差が形成されることを抑制することができる。
 即ち、モールドの作製方法の第2の実施の形態は、熱可塑性樹脂シート20の押圧面Xに窪み24を形成することによって、原版10の平面10Bと熱可塑性樹脂シート20の押圧面Xとを離間した位置で、原版10を熱可塑性樹脂シート20に押圧し、これによって段差が形成されることを抑制するようにしたものである。
 図12は、図10の四角穴状の窪み24のうち丸で囲んだ端部を示す拡大図である。
 上述の形成工程において、原版10の加熱温度が熱可塑性樹脂シート20の溶融点以上であり、溶融樹脂の流動によって凹状パターン20Aが転写される場合には、図12に示すように、窪みの底面24B(押圧面X)に対して直角な側面24Aを有する縦断面形状が矩形である窪み24が好ましい。
 これは、図13の模式図に示すように、熱可塑性樹脂シート20の溶融点以上に加熱した原版10の突起部12が熱可塑性樹脂シート20に押し込まれると、突起部12周辺の熱可塑性樹脂シート20が溶融する。溶融した溶融樹脂Pは突起部12の押圧力によって押しのけられて流動し、窪み24に流れ込む。この場合、窪み24が矩形である場合には、窪み24に流れ込んだ溶融樹脂Pが窪み24の側面24Aで堰き止められる。これにより、溶融樹脂Pが熱可塑性樹脂シート20の外表面Yにまで流れ出し難くなる。したがって、作製されたモールド22のモールド端部に段差を形成することを一層抑制できる。
 これに対し、図14の模式図に示すように、底面24B(押圧面X)に対して湾曲した側面24Aを有する、言い換えると縦断面形状が弓形である窪み24である場合には、窪み24に流れ込んだ溶融樹脂Pが窪み24の側面24Aを登って熱可塑性樹脂シート20の外表面Yにまで流れ出す場合がある。
 これにより、作製されたモールド22の凹状パターン20Aの端部に段差を形成する場合がある。
 一方、原版10の加熱温度が熱可塑性樹脂シート20の溶融点以下であり、熱可塑性樹脂シート20の塑性変形によって凹状パターン20Aが転写される場合には、図15に示すように、底面24B(押圧面X)に対して湾曲した側面24Aを有する(縦断面形状が弓形の)窪み24であることが好ましい。
 これは、図16の模式図に示すように、熱可塑性樹脂シート20の溶融点以下に加熱した原版10の突起部12が熱可塑性樹脂シート20に押し込まれると、熱可塑性樹脂シート20が組成変形して押圧面Xが盛り上がる。この場合、窪み24が弓形である場合には、湾曲な側面24Aに沿って盛り上がるので、突起部12と窪み24との間のスペース全体に万遍なく盛り上がった盛り上がり部Qを形成し易い。これにより、熱可塑性樹脂シート20の盛り上がりを吸収する窪み24のスペースを有効利用し易いので、盛り上がり部Qが熱可塑性樹脂シート20の外表面Yにまで達し難くなる。したがって、作製されたモールド22の凹状パターン20Aの端部に段差を形成することを一層抑制することができる。
 これに対して、図17の模式図に示すように、窪み24が矩形の場合には、弓形に比べて盛り上がる力が直角な側面24Aで縁切りされ易くなるので、突起部12と窪み24との間のスペースに山形の盛り上がり部Qを形成し易くなる。これにより、熱可塑性樹脂シート20の盛り上がりを吸収する窪み24のスペースを有効利用し難いので、盛り上がり部Qが熱可塑性樹脂シート20の外表面Yにまで達する場合がある。そのため、作製されたモールド22の凹状パターン20Aの端部に段差を形成する場合がある。
 なお、第2の実施の形態においても、第1の実施の形態で説明した位置決め装置30及び制御方法を適用することができる。また、第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、図6A及び図6Bで説明した形状の突起部12を有する原版10を使用することがより好ましい。
 次に、第1の実施の形態又は第2の実施の形態で作製したモールド22を用いて、微細なパターンを有する成形品の一例である突起状パターンを有するパターンシートの製造方法について説明する。図18A~図18Gは、モールド22を用いたパターンシートの製造方法の手順を示す工程図である。
 図18Aは、モールド22を準備した状態を示している。モールド22は、上述のモールドの作製方法により作製され、モールド22の表面20Bには凹状パターン20Aが形成されている。
 図18Bは、モールド22の凹状パターン20Aにポリマー溶解液を供給する供給工程を示している。
 まず、ポリマー溶解液200を準備する。ポリマー溶解液200に用いられる樹脂ポリマーの素材としては、生体適合性のある樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、グルコース、マルトース、プルラン、コンドロイチン硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルデンプン、ヒドロキシプロピルセルロースなどの糖類、ゼラチンなどのタンパク質、ポリ乳酸、乳酸グリコール酸共重合体などの生分解性ポリマーを使用することが好ましい。これらの中でもゼラチン系の素材は多くの基材と密着性をもち、ゲル化する材料としても強固なゲル強度を持つため、後述する剥離工程において、基材と密着させることができ、モールド22から基材を用いてポリマーシートを剥離することができるので、好適に利用することができる。
 なお、ポリマー溶解液200に薬剤を含ませることができる。ポリマー溶解液200に含有させる薬剤は、生理活性を有する物質であればよく、特に限定されない。薬剤として、ペプチド、タンパク質、核酸、多糖類、ワクチン、医薬化合物、又は化粧品成分から選択することが好ましい。また、医薬化合物は水溶性低分子化合物に属するものであることが好ましい。ここで、低分子化合物とは数百から数千の分子量の範囲の化合物である。
 濃度は材料によっても異なるが、薬剤を含まないポリマー溶解液200中に樹脂ポリマーが10~50質量%含まれる濃度とすることが好ましい。また、溶解に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、メチルエチルケトン、アルコールなどを用いることができる。そして、ポリマー樹脂の溶解液中には、用途に応じて体内に供給するための薬剤を共に溶解させることが可能である。薬剤を含むポリマー溶解液200のポリマー濃度(薬剤自体がポリマーである場合は薬剤を除いたポリマーの濃度)としては、0~40質量%の範囲であることが好ましい。
 ポリマー溶解液200の調製方法としては、水溶性の高分子(ゼラチンなど)を用いる場合は、水溶性粉体を水に溶解し、溶解後に薬剤を添加しても良いし、薬剤が溶解した液体に水溶性高分子の粉体を入れて溶かしても良い。水に溶解しにくい場合、加温して溶解しても良い。温度は高分子材料の種類により、適宜選択可能であるが、約60℃以下の温度で加温することが好ましい。ポリマー樹脂の溶解液の粘度は、薬剤を含む溶解液では100Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは10Pa・s以下とすることが好ましい。薬剤を含まない溶解液では2000Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは1000Pa・s以下とすることが好ましい。ポリマー樹脂の溶解液の粘度を適切に調整することにより、モールドの針状凹部に容易に溶解液を注入することが容易となる。例えば、ポリマー樹脂の溶解液の粘度は、細管式粘度計、落球式粘度計、回転式粘度計、又は振動式粘度計で測定することができる。
 図18Bに示すように、モールド22にポリマー溶解液200を供給し、ポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填する。すなわち、ポリマー溶解液200が凹状パターン20Aを構成する凹部に充填される。
 ポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填する方法として、スピンコータを用いて充填する方法、スキージを移動させて充填する方法、スリットノズルを移動させながら充填する方法、ディスペンサーで凹状パターン20Aの凹部に充填する方法等を挙げることができる。
 WO2014/077242に開示されているように、スリットノズルをモールド22の表面に接触させた状態で、スリットノズルとモールド22と相対的に移動させながら、凹状パターン20Aにポリマー溶解液200を供給することが好ましい。スリットノズルをモールド22の表面に接触させた状態でスリットノズルとモールド22と相対的に移動させる場合、モールド22の表面が平坦性を有していることが好ましい。
 空気の存在により、モールド22の凹状パターン20Aの凹部にポリマー溶解液200が奥まで入り込み難い場合が考えられる。したがって、供給工程を減圧環境下で行うことが望ましい。減圧環境下とは大気圧以下の状態を意味する。例えば、減圧装置(不図示)内でモールド22をセットし、モールド22にポリマー溶解液200を供給することにより、減圧環境下で凹部内の空気を引き抜きながら、凹状パターン20Aの先端までポリマー溶解液200を充填させることが可能になる。モールド22が気体透過性の材質である場合に、特に有効である。
 また、別の方法として、ポリマー溶解液200が供給された、モールド22を耐圧容器の中に入れる。加熱ジャケットにより耐圧容器の内部を40℃まで加熱した後、コンプレッサーから耐圧容器内に圧縮空気を注入する。耐圧容器内を0.5MPaの圧力で5分間保持し、モールドに圧力をかけることにより、凹部内の空気を除去し、モールド22の凹状パターン20Aの先端までポリマー溶解液200を充填することが可能になる。
 図18Cは、ポリマー溶解液200を乾燥させてポリマーシート210とする乾燥工程を示している。例えば、モールド22に供給されたポリマー溶解液200に風を吹付けることにより乾燥させることができる。
 乾燥は、例えば、4ゾーンに分けて、(1)15℃でのセット乾燥(低湿、風速4m/sec)、(2)35℃での弱風乾燥(低湿、風速8m/sec)、(3)50℃で強風乾燥(風速12m/sec)、(4)30℃で強風乾燥(風速20m/sec)のように条件を設定することで効率的に乾燥できる。
 塗布されたポリマー溶解液200を乾燥、あるいは、ポリマー溶解液200をゲル化させた後乾燥させることにより固化し、ポリマーシート210とする。ポリマー溶解液200をゲル化させることにより、形状を縮小させモールド22からの剥離性を高めることができる。この場合、低湿度の冷風を流すことによりポリマー溶解液200をゲル化させることができる。完全にゲル化させるために10~15〔℃〕の冷風を上述の場合よりも長時間吹付け、この後、上述と同様に風を吹付ける。又、この場合において、この後の乾燥させるために高温の温風を流す際には、温風の温度が高すぎると、ポリマー溶解液200におけるゲル化が戻ってしまったり、薬剤によっては加熱により分解等により効能が変化したりするため、吹付ける風の温度には注意を要する。
 ポリマーシート210とすることで、ポリマー溶解液200を注入した際の状態よりも縮小し、特に、ゲル化を行う場合は顕著に縮小する。これにより、後述するモールド22からポリマーシート210の剥離が容易となる。
 ポリマーシート210とは、ポリマー溶解液200に所望の乾燥処理を施した後の状態を意味する。ポリマーシート210の水分量等は適宜設定される。
 図18D、及び18Eは、ポリマーシート210をモールド22から剥離するポリマーシート剥離工程を示している。図18Dに示すように、ポリマーシート210に対してモールド22の反対側の面に、粘着層が形成されているシート状の基材300を付着させる。基材300の表面に、表面活性処理をして接着させてもよい。さらには、基材300を密着させた後に、基材300の上からポリマー溶解液を塗布して、基材300を埋め込んでもよい。なお、シート状の基材300の素材として、例えば、PET(polyethylene terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)、PP(polypropylene:ポリプロピレン)、PC(polycarbonate:ポリカーボネート)、PE(Polyethylene:ポリエチレン)等を使用することができる。
 図18Eに示すように、基材300をポリマーシート210に付着させた後、基材300とポリマーシート210とを同時に剥離を行う。基材300のポリマーシート210との接着面と反対面に吸盤(不図示)を設置し、エアーで基材300を吸引しながら垂直に引き上げる。ポリマーシート210をモールド22から剥離し、突起状パターン220Aを有するパターンシート220を形成する。
 なお、モールド22を構成する材料を、剥離が非常にしやすい材料により構成することが好ましい。また、モールド22を構成する材料を弾性が高く柔らかい材料とすることにより、剥離する際における、パターンシート220の突起状パターン220Aに加えられる応力を緩和することができる。
 パターンシート220の突起状パターン220Aは、モールド22の凹状パターン20Aの反転形状となる。ここで、パターンシート220は、モールド22から剥離されたポリマーシート210と基本的には同じである。
 図18F、及び18Gは、パターンシート220を切断して、個別のパターンシート220とする切断工程を示している。
 図18Fに示すように、モールド22から剥離した、突起状パターン220Aを有するパターンシート220と基材300とを切断装置(不図示)にセットする。パターンシート220を切断する位置を決定する。基本的には、突起状パターン220Aごとに切断位置を決定する。
 図18Gに示すように、パターンシート220を切断して、複数の個別のパターンシート220とする。なお、本実施形態では、パターンシート220と基材300とを同時に切断する例を示したが、これに限定されない。
 例えば、モールド22から剥離したパターンシート220と基材300とから、基材300を剥離し、パターンシート220を切断することにより個別のパターンシート220とすることができる。
 本実施形態では、ポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填し、乾燥することによりポリマーシート210を形成する場合を説明したが、これに限定されない。
 例えば、薬剤を含むポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填して乾燥し、その後薬剤を含まないポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填して乾燥しポリマーシートにすることができる。
 パターンシート220を形成できるポリマー溶解液200を供給する限り、ポリマー溶解液200を供給する回数、ポリマー溶解液200中の薬剤の有無を適宜変更することができる。
 図19は、個別のパターンシート220の斜視図である。個別のパターンシート220は、一方面に突起状パターン220Aを有している。また、パターンシート220は突起状パターン220Aの形成された面と反対面に基材300とを有している。
 次に、モールド22を用いて電鋳金型を作製する方法について説明する。図20A~図20Cはモールド22を用いた電鋳金型の作製方法の手順を示す工程図である。
 図20Aは、モールド22を準備した状態を示している。モールド22は、上述のモールド22の作製方法により作製され、モールド22の表面20Bには凹状パターン20Aが形成されている。
 図20Bは、モールド22の凹状パターン20Aに、電鋳法により金属を埋める電鋳工程を示す工程図である。電鋳工程においては、まず、モールド22に対して導電化処理を行う。モールド22に、金属(例えば、ニッケル)をスパッターし、モールド22の表面、及び凹状パターン20Aに金属を付着させる。
 次いで、導電化処理を経たモールド22を陰極に保持する。金属ペレットを金属製のケースに保持し陽極とする。モールド22を保持する陰極と金属ペレットを保持する陽極とを電鋳液中に浸漬し、通電する。電鋳法により、モールド22の凹状パターン20Aに金属を埋め込み、金属体400が形成される。電鋳法とは、電気めっき法により型の表面に金属を析出させる方法をいう。
 図20Cは、モールド22から金属体400を剥離する剥離工程を示す工程図である。図20Cに示すように、金属体400がモールド22から剥離されて、突起状パターン410Aを有する電鋳金型410が作製される。剥離とは金属体400とモールド22とが分離されることを意味する。突起状パターン410Aはモールド22の凹状パターン20Aの反転形状となる。ここで、電鋳金型410は、モールド22から剥離された金属体400と基本的には同じである。
 本実施形態では、図2に示す原版10を用いてモールド22を作製し、図20A~図20Cに示すようにモールド22から電鋳金型410を作製している。したがって、原版10と比較して大面積の電鋳金型410を得ることができる。電鋳金型410は、モールド22を作製する際の原版となる意味で原版10と同じ機能を有し、原版10と比較して大きな面積を有する。つまり、大面積の原版を、研削等の機械加工ではなく電鋳法により得ることができるので、大面積の原版を作製するコストを低減することができる。
 次に、電鋳金型410を用いてモールドを作製する方法について説明する。図21A~図21Cは電鋳金型410を用いたモールド26の作製方法の手順を示す工程図である。
 図21Aは、電鋳金型410を準備した状態を示している。電鋳金型410は、上述の電鋳金型410の作製方法により作製される。電鋳金型410は、一方面に突起状パターン410Aを備えている。
 図21B、及び図21Cは、突起状パターン410Aを有する電鋳金型410を用いて、電鋳金型410の突起状パターン410Aの反転形状である凹状パターン26Aを有する樹脂製のモールド26を作製する工程を示す工程図である。凹状パターン26Aとは、モールド26の一方面から他方面に向けて延びる凹部が、モールド26の一方面に配置されている状態をいう。凹部の数、凹部の配置の位置等は限定されない。
 電鋳金型410を用いてモールド26を作製する方法について説明する。以下の第1から第3の方法により、凹状パターン26Aを有するモールド26を作製することができる。
 まず、第1の方法について説明する。紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂を準備する。電鋳金型410の突起状パターン410Aを紫外線硬化樹脂に押圧する。紫外線硬化樹脂に電鋳金型410を押圧した状態で、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。硬化させた紫外線硬化樹脂から電鋳金型410を剥離する。電鋳金型410の突起状パターン410Aの反転形状である凹状パターン26Aを有する樹脂製のモールド26を作製することができる。
 第2の方法について説明する。モールド26の材料となる熱可塑性樹脂シートを準備する。突起状パターン410Aを有する電鋳金型410を加熱する。加熱された電鋳金型410の突起状パターン410Aを熱可塑性樹脂シートの表面に押圧する。熱可塑性樹脂の表面は軟化されているので、突起状パターン410Aが熱可塑性樹脂シートに転写される。
 熱可塑性樹脂シートに電鋳金型410を押圧した状態で、熱可塑性樹脂シートと電鋳金型410とを冷却する。電鋳金型410を冷却することにより熱可塑性樹脂シートを硬化させる。その後、突起状パターン410Aが転写された熱可塑性樹脂シートから電鋳金型410を剥離する。電鋳金型410の突起状パターン410Aの反転形状である凹状パターン26Aを有する樹脂製のモールド26を作製することができる。
 次に、第3の方法について説明する。PDMS(polydimethylsiloxane:ポリジメチルシロキサン、例えば、ダウコーニング社製シルガード184、シルガード:登録商標)に硬化剤を添加したシリコーン樹脂を準備する。電鋳金型410の突起状パターン410Aをシリコーン樹脂に押圧する。シリコーン樹脂に電鋳金型410を押圧した状態で、シリコーン樹脂を100℃で加熱処理し硬化させる。硬化させたシリコーン樹脂から電鋳金型410を剥離する。電鋳金型410の突起状パターン410Aの反転形状である凹状パターン26Aを有する樹脂製のモールド26を作製することができる。
 凹状パターン26Aは突起状パターン410Aの反転形状であるので、凹状パターン26Aの各凹部の大きさは、突起状パターン410Aの突起部の大きさと、ほぼ同じとなる。但し、モールド26を作製する方法は、第1~第3の方法に限定されない。
 次に、モールド26を用いて突起状パターンを有するパターンシートの製造方法について説明する。図22A~図22Gは、モールド26を用いたパターンシート220の製造方法の手順を示す工程図である。なお、図18A~図18Gのパターンシートの製造方法の手順を示す工程図と、図22A~図22Gは、パターンシートの製造方法の手順を示す工程図とでは、モールド22とモールド26との違いを除いて、基本的に同じである。したがって、図18A~図18Gに示した工程図と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する場合がある。
 図22Aは、モールド26を準備した状態を示している。モールド26は、上述の図21A~図21Cに示すように電鋳金型410を用いて作製される。モールド26は一方面に凹状パターン26Aを有している。
 図22Bは、モールド26の凹状パターン26Aにポリマー溶解液200を供給する供給工程を示している。ポリマー溶解液200は図18A~図18Gで説明したポリマー溶解液200と基本的に同じである。図22Bに示すように、モールド26にポリマー溶解液200を供給し、ポリマー溶解液200を凹状パターン26Aに充填する。すなわち、ポリマー溶解液200が凹状パターン26Aを構成する凹部に充填される。ポリマー溶解液200が凹状パターン26Aの凹部に充填する方法として、図18A~図18Gで説明した充填方法を適用することができる。
 図22Cは、ポリマー溶解液200を乾燥させてポリマーシート210とする乾燥工程を示している。例えば、モールド26に供給されたポリマー溶解液200に風を吹付けることにより乾燥させることができる。図18A~図18Gで説明した乾燥方法、条件等を適用することができる。
 図22D、及び図22Eは、ポリマーシート210をモールド26から剥離するポリマーシート剥離工程を示している。図22Dに示すように、ポリマーシート210に対してモールド26の反対側の面に、粘着層が形成されているシート状の基材300を付着させる。
 図22Eに示すように、基材300をポリマーシート210に付着させた後、基材300とポリマーシート210と同時に剥離を行う。基材300のポリマーシート210との接着面と反対面に吸盤(不図示)を設置し、エアーで基材300を吸引しながら垂直に引き上げる。ポリマーシート210をモールド26から剥離し、突起状パターン220Aを有するパターンシート220を形成する。
 なお、モールド26の材料を、剥離が非常にしやすい材料により構成することが好ましい。また、モールド26を構成する材料を弾性が高く柔らかい材料とすることにより、剥離する際における、パターンシート220の突起状パターン220Aに加えられる応力を緩和することができる。
 パターンシート220の突起状パターン220Aは、モールド26の凹状パターン26Aの反転形状となる。ここで、パターンシート220は、モールド26から剥離されたポリマーシート210と基本的には同じである。
 図22F、及び図22Gは、パターンシート220を切断して、個別のパターンシート220とする切断工程を示している。
 図22Fに示すように、モールド26から剥離した突起状パターン220Aを有するパターンシート220と基材300とを切断装置(不図示)にセットする。パターンシート220を切断する位置を決定する。基本的には、突起状パターン220Aごとに切断位置を決定する。
 図22Gに示すように、パターンシート220を切断して、複数の個別のパターンシート220とする。なお、本実施形態では、パターンシート220と基材300とを同時に切断する例を示したが、これに限定されない。
 例えば、モールド26から剥離したパターンシート220と基材300とから、基材300を剥離し、パターンシート220を切断して、個別のパターンシート220とすることができる。
 本実施形態では、ポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填し、乾燥することによりポリマーシート210を形成する場合を説明したが、これに限定されない。
 例えば、薬剤を含むポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填して乾燥し、その後薬剤を含まないポリマー溶解液200を凹状パターン20Aに充填して乾燥しポリマーシートにすることができる。
 パターンシート220を形成できるポリマー溶解液200を供給する限り、ポリマー溶解液200を供給する回数、ポリマー溶解液200中の薬剤の有無を適宜変更することができる。
 上述したように、本実施形態によれば、凹状パターンの間の段差を抑制でき、また、原版の作製作業を低減することができ、また、生産性を向上することができる。
 1…モールド
 2…段差
 3…複製型
 10…原版
 10A…突起状パターン
 10B…平面
 12…突起部
 12A…針部
 12B…錐台部
 12C…柱状部
 20…熱可塑性樹脂シート
 20A…凹状パターン
 20B…表面
 22…モールド
 24…窪み
 24A…側面
 24B…底面
 26…モールド
 26A…凹状パターン
 30…位置決め装置
 32…Z軸駆動機構
 34…連結部
 36…保持部
 38…テーブル
 40…X軸駆動機構
 42…Y軸駆動機構
 44…架台
 46…制御システム
 48…レーザー変位計
 200…ポリマー溶解液
 210…ポリマーシート
 220…パターンシート
 220A…突起状パターン
 300…基材
 400…金属体
 410…電鋳金型
 410A…突起状パターン
 X…押圧面
 Y…外表面
 P…溶融樹脂
 Q…盛り上がり部

Claims (12)

  1.  台の上のパターン存在領域に複数の突起部で形成された突起状パターンを有する原版、及び熱可塑性樹脂シートを準備する準備工程と、
     前記原版と前記熱可塑性樹脂シートとを相対的に移動して、前記原版を前記熱可塑性樹脂シートに押圧する位置を決める位置決め工程と、
     加熱された前記原版の突起部を、前記原版の前記パターン存在領域うち前記突起部を除いた部分と前記熱可塑性樹脂シートの表面とを離間した位置で、前記熱可塑性樹脂シートに押圧し、前記押圧した突起部と前記熱可塑性樹脂シートとが接触した状態で前記原版を冷却し、前記原版と前記熱可塑性樹脂シートと引き離して、前記熱可塑性樹脂シートに前記突起状パターンの反転形状の凹状パターンを形成する形成工程と、
     を備えるモールドの作製方法。
  2.  前記熱可塑性樹脂シートの前記表面のうち、前記原版の前記突起状パターンを形成する前記突起部が押圧される押圧面に予め窪みが形成されている請求項1に記載のモールドの作製方法。
  3.  前記形成工程において、前記原版の加熱温度が前記熱可塑性樹脂シートの溶融点以下の場合には、前記窪みは縦断面形状が弓形である請求項2に記載のモールドの作製方法。
  4.  前記形成工程において、前記原版の加熱温度が前記熱可塑性樹脂シートの溶融点以上の場合には、前記窪みは縦断面形状が矩形である請求項2に記載のモールドの作製方法。
  5.  前記熱可塑性樹脂シートの前記表面のうち、前記原版の前記突起状パターンを形成する前記突起部が押圧される押圧面はフラットであり、
     前記形成工程において、前記原版の前記パターン存在領域うち前記突起部を除いた部分を、前記フラットな押圧面に到達する手前で止める請求項1に記載のモールドの作製方法。
  6.  前記原版を前記熱可塑性樹脂シートに押圧する際、前記熱可塑性樹脂シートの表面の位置を検出し、前記熱可塑性樹脂シートの表面の位置から一定量を押し込む請求項1から5の何れか一項に記載のモールドの作製方法。
  7.  前記原版を前記熱可塑性樹脂シートに押圧する際、前記原版にかかる圧力を測定し、設定されたある圧力値と比較し、前記原版の押し込み量を決定する請求項1から5の何れか一項に記載のモールドの作製方法。
  8.  前記突起部は、前記原版の台から離間する方向に、錐台部と先細りとなる針部を有し、前記形成工程において、前記原版を前記熱可塑性樹脂シートに押圧する際、前記錐台部を前記熱可塑性樹脂シートの表面に接触させる請求項1から5の何れか一項に記載のモールドの作製方法。
  9.  請求項1から8の何れか一項に記載の作製方法によりモールドを作製する工程と、
     前記モールドの凹状パターンにポリマー溶解液を供給する供給工程と、
     前記ポリマー溶解液を乾燥させてポリマーシートとする乾燥工程と、
     前記ポリマーシートを前記モールドから剥離するポリマーシート剥離工程と、
     を含む突起状パターンを有するパターンシートの製造方法。
  10.  請求項1から8の何れか一項に記載の作製方法によりモールドを作製する工程と、
     前記モールドの凹状パターンに、電鋳法により金属体を形成する電鋳工程と、
     前記金属体を前記モールドから剥離する剥離工程と、
     を含む突起状パターンを有する電鋳金型の作製方法。
  11.  請求項10に記載の作製方法により電鋳金型を作製する工程と、
     突起状パターンを有する前記電鋳金型を用いて、前記電鋳金型の突起状パターンの反転形状である凹状パターンを有する樹脂製のモールドを作製する工程と、
     を含む電鋳金型を用いたモールドの作製方法。
  12.  請求項11に記載の作製方法により樹脂製のモールドを作製する工程と、
     前記モールドの凹状パターンにポリマー溶解液を供給する供給工程と、
     前記ポリマー溶解液を乾燥させてポリマーシートとする乾燥工程と、
     前記ポリマーシートを前記樹脂製のモールドから剥離する剥離工程と、
     を含む突起状パターンを有するパターンシートの製造方法。
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