WO2017195879A1 - 樹脂成形品の成形方法及び樹脂成形品 - Google Patents

樹脂成形品の成形方法及び樹脂成形品 Download PDF

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WO2017195879A1
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resin
resin molded
molding
mold
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PCT/JP2017/017953
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平田健一郎
古田勝己
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コニカミノルタ株式会社
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    • B29C39/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/26—Moulds or cores

Definitions

  • the present invention relates to a resin molded product molding method and a resin molded product for manufacturing optical elements and the like using a transfer mold, and more particularly to a resin molded product molding method and resin using a photocurable resin or a thermosetting resin. It relates to molded products.
  • a light curable resin is filled in a lower mold, and a light transmissive base is formed on an uncured photocurable resin.
  • the translucent upper mold is placed on the filled photocurable resin via the plate-like elastic body, and the upper mold is directed toward the lower mold What hardens
  • a wafer lens manufacturing method in which optical members made of a curable resin are provided on both surfaces of a substrate, the first and second molding dies having a plurality of molding surfaces corresponding to one and the other optical surface shape.
  • the curable resin is filled between the first mold and the one surface of the substrate, and the curable resin is filled between the other surface of the substrate and the second mold and filled. What hardens
  • cures each curable resin simultaneously is known (patent document 2).
  • a method of manufacturing a composite optical element comprising a base material and an ultraviolet curable resin, wherein a torque limit setting value of a servo motor for displacing the molding die at the start of curing of the resin by ultraviolet irradiation is set to the molding die and its It is known that the mold is floated by changing it to a value commensurate with the weight of the support structure, and the mold is controlled so as to follow the shrinkage hardening force of the resin, thereby preventing the occurrence of sink marks on the optical functional surface of the resin. (Patent Document 3).
  • Patent Document 1 In the molding process using an ultraviolet curable resin, other photo-curable resin, or thermosetting resin, sink marks due to the curing shrinkage of the resin become a problem.
  • pressurization is performed by closing the mold in order to solve sink marks, but when applied to an optical element or the like, air does not escape and voids occur, burrs occur, and the amount of dripping varies.
  • There are problems of shape deterioration and performance deterioration such as the thickness of the molded product changing, warping due to stress, and birefringence.
  • Patent Document 2 in order to obtain highly accurate thickness control, a method of ensuring the fluidity of the resin by opening the left and right sides or the lateral periphery of the mold is performed.
  • Patent Document 3 adopts a mechanism that clamps the mold so as to follow the shrinkage of the sink in view of the problem of sink.
  • a mechanism is a fast curing that cures in 1-2 seconds. Not only is the process difficult to follow, but there is also the possibility of warping, birefringence, burrs, etc. due to excessive or insufficient pressure, and the apparatus itself becomes complicated.
  • the present invention has been made in view of the above background art, and an object of the present invention is to provide a method for molding a resin molded product capable of highly accurate shape transfer while preventing sink marks.
  • Another object of the present invention is to provide a resin molded product which is molded with high accuracy without sink.
  • a method for molding a resin molded product reflecting one aspect of the present invention includes a precision transfer portion and a portion facing the precision transfer portion, and the facing portion is A photocurable resin and a thermosetting resin in a mold space sandwiched between a precision transfer portion and a facing portion of a transfer mold having a transfer surface and a movable portion that is relatively movable toward the precision transfer portion.
  • the curable resin is cured in a state where either one of the curable resin is filled and at least a part of the mold space is opened.
  • a resin molded product reflecting one aspect of the present invention is composed of a single curable resin that is one of a photocurable resin and a thermosetting resin.
  • a flat resin molded product having a thickness of 1 mm or less and having light transmittance, having a lens array in which a plurality of lenses are molded on at least one surface, and the focal point of the lens is the surface on which the lens is provided It is located within 1 mm from the opposite surface.
  • FIG. 1A and 1B are side sectional views illustrating the structure of a transfer mold used in the method of molding a resin molded product according to the first embodiment, and a view illustrating a transfer surface of one mold.
  • 2A to 2C are conceptual diagrams illustrating a method for molding a resin molded product.
  • 3A to 3C are conceptual diagrams illustrating a method for molding a resin molded product.
  • FIG. 4A is a conceptual diagram illustrating a modified resin molded product and a molding method thereof
  • FIG. 4B is a cross-sectional conceptual diagram illustrating an optical device incorporating the resin molded product of FIG. 4A. It is a conceptual diagram explaining the resin molded product and its molding method of another modification. It is a figure explaining the shaping
  • a transfer mold 100 used in the method for molding a resin molded product according to the first embodiment includes an upper mold 20 and a lower mold 30 as mold parts facing each other in a plate shape. It has a spacer 40 arranged between them.
  • the upper mold 20 has a three-dimensional transfer surface 20a
  • the lower mold 30 has a flat transfer surface 30a facing the transfer surface 20a.
  • the upper mold 20 is accompanied by a drive mechanism (not shown), and the upper mold 20 can be raised and lowered in the ⁇ Z direction with respect to the lower mold 30 while maintaining a horizontally extending posture.
  • the transfer mold 100 performs a curing process in a state where the outer edge side is opened, and the transfer surfaces 20a and 30a of the upper mold 20 and the lower mold 30 are opened at the outer edge portions 20s and 30s.
  • the curable resin LR to be molded by the transfer mold 100 is a photocurable resin
  • at least one of the upper mold 20 and the lower mold 30 is made of a material having optical transparency to UV or other cured light. It is formed.
  • the curable resin LR to be molded by the transfer mold 100 is a thermosetting resin, the both molds 20 and 30 do not need to be formed of a light transmissive material.
  • the upper mold 20 has a flat substrate 21 and a thick layered transfer portion 22.
  • the substrate 21 is a flat support (flat substrate) that supports the transfer portion 22 from behind and extends in the horizontal XY direction, and desirably has a Young's modulus of 1 GPa or more, particularly 30 GPa or more.
  • the substrate (support) 21 is formed of a light-transmitting material such as glass or resin, but may be an opaque material such as metal.
  • the substrate 21 is made of metal, for example, when the curable resin LR is a thermosetting resin, it is possible to shorten the curing time during heating by increasing the thermal conductivity around the resin.
  • the curable resin LR is a UV curable resin
  • the UV light transmitted through the resin molded product 90 is reflected and reciprocates through the UV curable resin, so that the curing speed can be shortened.
  • the substrate 21 is formed of glass
  • the flatness of the resin molded product 90 can be achieved at a low cost, and when a photo-curing resin is used, the photo-curing from the substrate 21 side is possible, so that molding is performed.
  • the resin as the material for the substrate 21 includes PMMA, PC, PE, PP, olefin copolymer, and others.
  • the metal includes SUS, nickel, copper, aluminum, iron and others.
  • the substrate 21 is not limited to a single material such as glass, resin, or metal, but can be formed of a composite material thereof. In addition to the mold closed state shown in the figure, the substrate 21 has a rigidity that does not deform when the mold is opened, released, etc., and its surface 21a is kept flat.
  • the transfer portion 22 is a portion formed on a slightly smaller area of the surface 21a of the substrate 21.
  • the transfer portion 22 is a silicone resin having a Young's modulus smaller than that of the substrate 21 and relatively easily elastically deformed. (Siloxane) based silicone rubber resin.
  • the transfer portion 22 has a functional transfer surface 22a that is an optical transfer surface on which a three-dimensional pattern is formed as a central portion of the transfer surface 20a.
  • the function transfer surface 22a includes, for example, a large number of pattern portions 22d that are concave surfaces, and a flat portion 22e that surrounds the pattern portions 22d.
  • the pattern part 22d is circular and arranged on a two-dimensional lattice point.
  • the pattern part 22d is not limited to a concave surface but can be a convex surface, and is not limited to a stepped cylindrical shape or a prismatic shape.
  • the transfer portion 22 is preferably formed of a material having a predetermined or higher water repellency from the viewpoint of ensuring releasability, or the transfer surface 20a is preferably coated with a material having a predetermined or higher water repellency. .
  • the transfer portion 22 provided with the function transfer surface 22a and the portion of the substrate 21 that supports the transfer portion 22a from behind constitute a precision transfer portion 20t for forming an optically functional portion of the resin molded product 90.
  • the lower mold 30 has a flat substrate 31 and a thin sheet film 32.
  • the substrate 31 is a flat support (flat substrate) extending in the horizontal XY direction, and desirably has a Young's modulus of 1 GPa or more, particularly 30 GPa or more.
  • the substrate (support) 31 is formed of a light-transmitting material such as glass or resin, as with the substrate 21 of the upper mold 20, but may be an opaque material such as metal.
  • the substrate 31 has such a rigidity that it does not deform when the mold is opened or released, in addition to the mold closed state shown in the figure, and the surface 31a is kept flat.
  • the film 32 is a movable part having flexibility.
  • the film 32 serves as an auxiliary support, and thus handling after molding becomes easy. Further, the mold release between the transfer mold 100 and the resin molded product 90 having normal rigidity is a surface mold release, but the mold release between the resin molded product 90 and the flexible film 32 is a line mold release. Release becomes easy. Furthermore, since the film 32 is flexible, it can be deformed to some extent in response to the contraction of the transfer mold 100 in the lateral direction (that is, the left-right direction) perpendicular to the opening and closing. It becomes possible to suppress.
  • the film 32 is placed on the surface 31 a of the substrate 31, but is not bonded to the surface 31 a and can be moved up and down in the Z direction independently of the substrate 31.
  • the film 32 is flat along the surface 31 a and extends in the XY direction, and is disposed on a slightly smaller area of the surface 31 a of the substrate 31.
  • the film 32 has the back side transfer surface 32a which is a flat mirror surface as a center part of the transfer surface 30a.
  • the film 32 has flexibility and moderate elasticity or rigidity.
  • the film 32 is formed of a material having a Young's modulus of 10 to 30 Pa.
  • the film 32 has a material having a Young's modulus of 1 to 10 Pa. Formed with.
  • the material of the film 32 is, for example, glass, metal, resin, or a composite material thereof.
  • the metal that is the material for the film 32 includes SUS, nickel, copper, aluminum, iron, and those whose surfaces are plated.
  • the resin includes PET, TAC, PMMA, PC, PE, PP, aramid, cellophane, and the like.
  • the film 32 preferably has a surface having a predetermined or higher water repellency from the viewpoint of securing releasability.
  • the film 32 desirably has a flatness of 10 ⁇ m or less, and desirably has a thickness of 5 mm or less.
  • the back side transfer surface 32a can be made flat with a high level of glass or metal, and the flatness of the back surface 90b of the resin molded product 90 described later can be similarly increased. it can.
  • the thickness of the film 32 can be 5 mm or less, since the weight of the film 32 can be lowered
  • the film 32 is made of Tempax glass having a thickness of 1 mm, or the film 32 is made of PET having a thickness of 100 ⁇ m.
  • the Young's modulus is, for example, 7.2 ⁇ 10 10 Pa.
  • the Young's modulus is, for example, 2.0 ⁇ 10 8 Pa.
  • the film 32 is preferably formed of a crystalline material. Since the material having crystallinity is aggregated between crystal particles, the compatibility is generally poor and the adhesive force with the curable resin LR after curing becomes weak. For this reason, the film 32 can be easily peeled or released from the resin molded product 90.
  • a crystalline material forming the film 32 that is a movable part in addition to silicon (Si), crystallized glass, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and polypropylene (PP), Various resin materials such as PET, PA, POM, and COP can be listed.
  • the film 32 provided with the back-side transfer surface 32a and the portion of the substrate 31 that supports the film 32 from the back constitute a facing portion 30t for forming the back surface of the optically functioning portion of the resin molded product 90.
  • the spacer 40 is fixed to the lower mold 30, for example, and adjusts the position of the upper mold 20 in the Z direction with respect to the lower mold 30 during mold clamping.
  • the spacer 40 by interposing the spacer 40, the distance between the surface 21a of the substrate 21 and the surface 31a of the substrate 31 can be precisely adjusted during molding, and as a result, the distance between the function transfer surface 22a and the back transfer surface 32a is precisely adjusted. Can be adjusted. Since the film (movable part) 32 and the spacer 40 are separate, it is possible to prevent the film 32 from being affected by deformation or the like while precisely closing the mold, and to increase the thickness of the resin molded product 90 with high accuracy. I can.
  • the spacer 40 can be provided in a ring shape along the outer periphery of the lower mold 30, but can also be divided and arranged at a plurality of locations along the outer periphery of the lower mold 30.
  • the spacer 40 desirably has a Young's modulus of 10 GPa or more, particularly 100 GPa or more, and is formed of glass, resin, metal, or the like, similar to both molds 20 and 30.
  • the mold space SP sandwiched between the transfer part 22 on the upper mold 20 and the film 32 on the lower mold 30 in a mold-clamped state corresponds to the outer shape of the resin molded product 90.
  • the thickness of the resin molded product 90 slightly decreases due to curing shrinkage during molding, and the film 32 slightly increases in the direction of the upper mold 20. Therefore, when the amount of curing shrinkage of the resin molded product 90 is large, the height dimension of the spacer 40 can be adjusted in advance so that the thickness of the resin molded product 90 after curing shrinkage becomes the target value.
  • the transfer mold 100 An example of a molding method of the resin molded product 90 using the transfer mold 100 shown in FIG. 1A will be described.
  • the mold space SP sandwiched between the precision transfer portion 20t and the facing portion 30t is filled with the curable resin LR, and the curable resin LR is cured in a state where at least a part of the mold space SP is opened.
  • a transfer mold 100 is prepared.
  • the upper mold 20 is an electroforming mold (not shown) formed from a master mold (not shown) made of metal, resin, etc. and having a positive transfer surface and made of a Ni-based alloy and having a negative transfer surface.
  • the transfer portion 22 is formed on the substrate 21 by heating and curing, for example, a thermosetting silicone rubber resin between the electroforming mold and the light-transmitting substrate 21. If the electroforming mold is removed, the upper mold 20 is obtained.
  • the lower mold 30 prepares a substrate 31, sets a spacer 40 having a necessary thickness at an appropriate position on the surface 31a, and places the film 32 at an appropriate position in the center of the surface 31a.
  • a liquid such as an ultraviolet curable resin is formed on the transfer surface 30a of the lower mold 30, that is, the back-side transfer surface 32a of the film 32.
  • An appropriate amount of the curable resin LR is supplied, and mold closing is started to bring the upper mold 20 shown in FIG. 2A close to the lower mold 30.
  • the curable resin LR is a silicone resin or a fluorine resin. By using a silicone resin or a fluorine resin as the curable resin LR, the light resistance of the resin molded product 90 obtained by molding is improved.
  • the curable resin LR one having a cure shrinkage of 2% or more is used.
  • sink marks are relatively likely to occur even in the shape of a flat surface.
  • such sink marks are generated. Even in the case of using a resin material that is easy to form, it is possible to perform molding while suppressing the occurrence of sink marks.
  • the upper die 20 is brought into contact with the spacer 40 with a predetermined pressure so that the distance between the upper die 20 and the lower die 30 is appropriate.
  • curing light which is ultraviolet irradiation light from below the mold 30
  • the curable resin LR is cured and a resin molded product 90 is obtained.
  • an LED light source having a wavelength of 365 nm was used as a light source for curing light, and irradiation was performed with an exposure amount of 900 mJ / cm 2 .
  • an uneven pattern corresponding to the function transfer surface 22a of the upper mold 20 is formed on the surface 90a of the resin molded product 90 obtained from the curable resin LR.
  • the film 32 attached to the back surface 90 b of the resin molded product 90 slightly rises, and a narrow gap GA is formed between the film 32 and the substrate 31.
  • the curing of the curable resin LR that becomes the resin molded product 90 is likely to proceed at a relatively thin portion 91g of the functional transfer surface 22a that faces the flat portion 22e.
  • the amount of curing shrinkage of the relatively thin portion 91g of the curable resin LR facing the flat portion 22e is small.
  • the amount of curing shrinkage of the relatively thick portion 91h facing the pattern portion 22d of the curable resin LR is increased.
  • the film 32 has elasticity and rigidity exceeding a predetermined level, the resin molded product 90 or the curable resin LR is not freely contracted on the back surface 90b side, but is somewhat relaxed so as not to be excessively contracted. Or averaged. Accordingly, the relatively thin portion 91g is slightly thick and the back surface 91i is kept flat or slightly protruded, and the relatively thick portion 91h is slightly thin and the back surface 91j is slightly depressed.
  • the amount of protrusion on the back surface 91i and the amount of depression on the back surface 91j are smaller than when it is assumed that there is no film 32 as indicated by the dotted line.
  • the amount of protrusion on the back surface 91 i and the amount of depression on the back surface 91 j can be adjusted to increase or decrease by adjusting the rigidity or elasticity of the film 32.
  • the flat resin molded product 90 is removed from the upper mold 20 shown in FIG. 3A.
  • the film 32 is held while being attached to the back surface 90 b of the resin molded product 90.
  • the rigidity of the resin molded product 90 is greater than the rigidity of the transfer portion 22 provided in the upper mold 20.
  • the mold release gradually proceeds toward the opposite side from one place on the peripheral side of the transfer part 22 made of silicone resin having elasticity, and the transfer is performed.
  • the mold release between the portion 22 and the resin molded product 90 is achieved.
  • post-cure for 30 minutes at 150 ° C. can be performed to increase the strength of the resin molded product 90.
  • the film 32 is removed from the flat resin molded product 90.
  • the rigidity of the resin molded product 90 is greater than the rigidity of the film 32.
  • the mold release or peeling gradually proceeds toward the opposite side starting from one peripheral side of the flexible film 32, and the film 32 and Release from the resin molded product 90 is achieved, and an independent resin molded product 90 can be obtained.
  • a functional surface 91a corresponding to the functional transfer surface 22a is formed on the front side of the optically functioning portion of the resin molded product 90 thus completed, that is, the functional portion 91, and the rear side corresponding to the back transfer surface 32a.
  • a flat surface 91b is formed.
  • the outer peripheral part 92 is formed in uniform thickness so that the functional part 91 may be enclosed.
  • the functional surface 91a has a projecting surface 91c corresponding to the pattern portion 22d of the upper mold 20 and a flat surface 91d corresponding to the flat portion 22e.
  • the curable resin LR is a photocurable resin.
  • the curable resin LR is not limited to the photocurable resin, and a thermosetting resin can be used. Also in this case, since there is curing shrinkage, the film 32 has an effect of improving flatness.
  • a thermosetting resin is used as the curable resin LR, it is possible to shorten the curing time during heating by increasing the thermal conductivity of peripheral portions such as the upper mold 20 and the lower mold 30.
  • the shape of the resin molded product 90 will be described. Assuming that the thickness of the thickest part of the functional portion 91 is t, this thickness t is assumed to be 5 mm or less in the present embodiment, and particularly described above when the thickness is 1 mm or less, and even 200 ⁇ m or less.
  • the significance of using the transferred mold 100 is increased. That is, when the thickness t is 5 mm or less, particularly 1 mm or less, a spatial bias tends to occur in the curing shrinkage of the curable resin LR, and sink marks are likely to occur on the back surface 90b or the flat surface 91b of the resin molded product 90. Therefore, by adding the film 32 to the lower mold 30 and performing the molding, the shape accuracy of the resin molded product 90 can be easily improved.
  • the thickness t0 is preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less in the present embodiment in consideration of extraction or mold release efficiency, handling properties, toughness, and the like.
  • the thickness t0 is more preferably 20 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the value of the ratio L / t is preferably greater than 10, more preferably 50 or more, and particularly preferably 200 or more.
  • the contour shape of the resin molded product 90 is a disk shape in the illustrated example, but may be a rectangular or other polygonal shape or an annular shape.
  • the lateral width L of the resin molded product 90 giving the ratio L / t is the longest diagonal distance, and when the resin molded product 90 is in the shape of a ring or a ring, the lateral width L is The width in the radial direction.
  • the function transfer surface 22a of the upper mold 20 has the stepped pattern portion 22d.
  • the function transfer surface 22a has the lens surface pattern portion 122d as shown in FIG. 4A. May be.
  • the resin molded product 90 includes a lens array 96 composed of lenses 95 periodically arranged in a two-dimensional manner.
  • the surface angle ⁇ with respect to the optical axis AX direction is 45 ° or less at least in the peripheral portion. That is, in the function transfer surface 22a provided on the transfer portion 22 of the upper mold 20, the pattern portion 122d has a surface having a surface angle ⁇ of 45 ° or less with respect to the mold release direction (vertical direction on the paper surface) in the peripheral portion. ing.
  • the smaller the surface angle ⁇ the worse the releasability and the difference in releasability between the flat main body 90s and the occurrence of sink marks tend to occur, but even if the mold structure is prone to such sinks, it is movable.
  • the film 32 as a part can be molded while suppressing sink marks.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating an optical device 180 incorporating the resin molded product 90 shown in FIG. 4A.
  • the illustrated optical device 180 is a light irradiation plate having a fluorescence conversion function.
  • the irradiated optical device 180 is disposed in close proximity to and opposed to the resin molded product 90.
  • a body 81, a support 82 that supports the irradiated body 81, and a spacer 83 that is fixed to the support 82 and supports the resin molded product 90.
  • the resin molded product 90 functions as a light diffusion adjusting member, and has a lens array 96 including a plurality of lenses 95 on the surface 90a side.
  • the resin molded product 90 can also be regarded as a lens array 96 provided on a plate-shaped main body 90s.
  • the lens array 96 condenses the incident excitation light EL and makes it incident on the irradiation object 81.
  • the thickness of the functional part 91 that is, the thickness t of the thickest part is 1 mm or less. In the functional part 91, the ratio of the thickness of the relatively thick portion to the relatively thin portion adjacent thereto is 150% or more.
  • the ratio t / t0 of the thickness t of the thickest part adjacent to the thickness t0 of the thinnest part is 150% or more. If there is a difference in thickness between adjacent structures in the resin molded product 90, shrinkage is likely to occur in the thick part even if the shrinkage rate is the same, compared to the thin part. Although difficult, according to the method of the present embodiment, even the difficult shape can be formed without sink marks by the film 32 which is a movable part. Although a detailed description is omitted, a mold space SP for molding formed between the two molds 20 and 30 at the time of mold clamping has a shape similar to that of the resin molded product 90.
  • the focal point F of the lens 95 constituting the lens array 96 is located at a distance bf from the surface opposite to the surface on which the lens 95 is provided (that is, the back surface 90b), and the distance bf is 1 mm or less.
  • the distance bf is preferably 200 ⁇ m or less, and particularly preferably 50 ⁇ m or less.
  • the aspect ratio of the lens 95 (ratio t1 / w of the thickness t1 to the width w of the lens 95) is 0.5 or more.
  • the aspect ratio t1 / w is preferably 1 or more.
  • the thickness t1 and the pitch p of the lens 95 are each preferably 200 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or less.
  • the interval between two adjacent lenses 95 is about a width w.
  • this interval can be appropriately changed according to the specifications of the optical device 180, and can be set to zero, for example.
  • the pitch p of the arrangement of the lenses 95 matches the width w.
  • the resin molded product 90 is composed of a single curable resin.
  • a light diffusion adjusting member composed of a single curable resin can be obtained, and peeling at the interface and light at the interface can be obtained. Since reflection can be prevented, durability and optical characteristics are improved.
  • the resin molded product 90 is desirably formed of silicone, fluororesin, PE, or the like when incorporated in an optical device 180 used in a high light energy environment. This is because the light resistance of the resin molded product 90 can be increased.
  • the irradiated object 81 includes a phosphor, and forms, for example, fluorescent light FL in a green or red wavelength region by irradiation with excitation light EL in a blue or ultraviolet wavelength region, and reverses the excitation light EL. Eject.
  • the resin molded product 90 is disposed close to the surface of the irradiated body 81 (that is, the light emitting surface of the phosphor).
  • the support 82 has a mirror formed on the front side surface 82a, and reflects the excitation light EL that has passed through the irradiated body 81 and the fluorescent light FL emitted from the irradiated body 81 to the lower side of the drawing to reflect the irradiated body 81.
  • the spacer 83 sets the posture of the resin molded product 90 with respect to the irradiated body 81 in parallel, and sets and maintains an interval between them.
  • Fluorescent light FL emitted from the irradiated body 81 to the upper side of the drawing passes through the lens array 96 of the resin molded product 90 to illuminate an object (not shown) as a light distribution distributed in the front direction.
  • the focal point F of the lens 95 since the component generated at a high angle from the irradiated object (phosphor) 81 needs to be taken out by the resin molded product 90, the focal point F of the lens 95 must inevitably be shortened. If the focal point F enters the resin molded product 90, the take-out direction is not uniform, and the excitation light EL is condensed in the resin molded product 90, thereby promoting the deterioration of the resin.
  • the focal point F of the lens 95 faces the surface and is within 1 mm from the surface as in the resin molded product 90, the irradiated object having the resin molded product 90 outside and a thickness of usually 1 mm or less. It becomes easy to use it close to the extent that it is attached to 81, and the fluorescent light FL and the like can be taken out with high accuracy.
  • the resin molded product 90 is applied to an optical system for extracting fluorescent light accompanying excitation light irradiation as close as possible to the light emitting surface of a phosphor or the like (irradiated body 81) like the optical device 180 described above. It is possible to increase the efficiency of extracting fluorescent light and the like.
  • the resin molded product 90 and the irradiated body 81 are not limited to a disk shape, but may be an annular shape or a ring shape. In this case, it is also possible to adopt a structure in which the fluorescent light FL is extracted from this by irradiating the excitation light EL at one annular position while rotating the resin molded product 90 and the irradiated object 81 around the symmetrical central axis. it can. In this case, the fluorescent light FL can be taken out while moving the illumination position on the irradiated object 81, and the light emission efficiency can be easily increased.
  • the lens array 96 is formed on a belt-like portion having an inner circumference of 40 to 50 mm on a disk having a diameter of 50 mm, and the lenses 95 are densely arranged in a staggered arrangement.
  • the present invention is not limited to this, and the lens array 96 may be formed only in the 0 to 120 ° (or 12 o'clock to 8 o'clock) portion of the annular band.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining another modified example of the transfer mold 100 and the resin molded product 90.
  • the function transfer surface 22a of the upper mold 20 has a planar pattern portion 222d corresponding to the truncated cone.
  • the resin molded product 90 includes a projection array 296 made up of truncated cone-shaped projections 295.
  • the pattern portion 222d has a surface having a surface angle ⁇ of 45 ° or less with respect to the releasing direction (vertical direction on the paper surface or the Z direction) in the peripheral portion.
  • a film (movable part) in which the facing portion 30t has the back transfer surface 32a and is relatively movable toward the precision transfer portion 20t and can be deformed flexibly. ) 32 even if the curing shrinkage of the curable resin LR is relatively large, the film (movable part) 32 serves to keep the back surface 90 b on the opposite portion 30 t side of the resin molded product 90 flat, Even if the resin molded product 90 is flat, a product having no flatness and high flatness can be provided at low cost.
  • a sheet-like elastic body 34 is disposed between the substrate 31 and the film (movable part) 32.
  • the elastic body 34 connects the substrate 31 and the film 32 and suppresses deformation and rise of the film 32.
  • the elastic body 34 has a thickness of about 0.05 to 5 mm.
  • the durometer hardness of the elastic body 34 is about 10 to 100.
  • a fine structure 32 f is formed almost entirely on the back side transfer surface 32 a which is the surface of the film (movable part) 32.
  • the fine structure 32f is formed by randomly forming fine irregularities, and the fine irregularities have a size equal to or smaller than the visible light wavelength.
  • the curable resin LR for example, silicone resin, fluororesin, etc.
  • the curable resin LR which is usually difficult to be antireflective
  • the curable resin LR can be antireflective.
  • a photo-curing resin curing due to diffraction or reflection during curing is possible. It becomes possible to suppress unevenness. Further, by providing fine unevenness (antireflection structure) 97 on the resin molded product 390, the transmittance can be increased and the light extraction efficiency can be improved.
  • the resin molded product 90 incorporated in the optical device 180 can be replaced with the resin molded product 390 of the third embodiment shown in FIG. 7 or a modified version thereof. In this case, useless reflection on the back surface 90b of the resin molded product 390 can be reduced, and light utilization efficiency can be increased.
  • a light shielding pattern film (or a light shielding pattern) 51 is provided.
  • the photocurable resin LR filled in the mold space SP is irradiated with light from the light shielding pattern film 51 side to cure the photocurable resin LR.
  • the light-shielding pattern film 51 is formed on the outer side of the upper mold 20 with respect to the curable resin LR in which the curing light is introduced between the peripheral transfer surface 22u and the periphery of the transfer surface 30a on the lower mold 30 facing the light.
  • a partially uncured portion can be formed in the shadow of the light-shielding pattern film 51, and resin is supplied from the portion facing the adjacent peripheral transfer surface 22u when the product portion corresponding to the precision transfer portion 20t contracts. It is possible to suppress the occurrence of sink marks.
  • the partially uncured portion can be cured by irradiating the curing light to a certain degree or more, and the curing light from the outside of the lower mold 30 can be incident on the finish.
  • the light shielding pattern film 51 may be provided not on the precision transfer portion 20t side but on a portion adjacent to the facing portion 30t side. In this case, light irradiation is performed from the lower mold 30 side to cure the photocurable resin LR.
  • the molding method of the fifth embodiment is a modification of the molding method of the first embodiment, and the portions that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • a reflective pattern film (or reflective pattern) 36 that reflects light having a curing wavelength of the photocurable curable resin LR is provided on the back side transfer surface 32 a of the film 32.
  • the photocurable resin LR filled in the mold space SP is irradiated with light from the opposite side of the reflective pattern film 36 to cure the photocurable resin LR.
  • the reflective pattern film 36 reflects the curing light that has entered the precision transfer portion 20t side, passed through the curable resin LR, and reached the reflective pattern film 36.
  • the curing light reflected by the reflective pattern film 36 reciprocates through the curable resin LR, and the portion corresponding to the precision transfer portion 20t is cured first, but the resin is supplied from the adjacent portion to suppress the occurrence of sink marks. It becomes possible.
  • the reflective pattern film 36 can be provided only in a portion corresponding to the pattern portion 22d.
  • type 30 is made into a reflective pattern or a mirror, the curing light irradiated from the upper mold
  • the reflective pattern film 36 may be provided not on the facing portion 30t side but on the precision transfer portion 20t side. In this case, light irradiation is performed from the lower mold 30 side to cure the photocurable resin LR.
  • molding method and resin molded product which concern on this invention are not restricted to said embodiment.
  • the resin molded product 90 can be used not only as an optical component but also as a component for various applications.
  • the function transfer surface 22a is a surface for forming a functional structure such as a flow path and a liquid reservoir.
  • the film (movable part) 32 can be replaced with a plate-like member that is relatively thick and not flexible.
  • the spacer 40 can also be fixed to the upper mold 20. Further, the spacer 40 can be omitted, and the distance between the molds 20 and 30 can be adjusted by a drive mechanism or the like.
  • the surface 90a of the resin molded product 390 can also be provided with fine irregularities 97 to reduce the reflectance.
  • the fine structure 32f formed on the surface of the film (movable part) 32 is not limited to the one corresponding to the antireflection structure. That is, the shape formed on the resin molded product 390 by the fine structure 32f of the film 32 can be a rectangular structure having a wavelength level such as a diffraction grating.

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Abstract

ヒケを防止した高精度の形状転写が可能である樹脂成形品の成形方法を提供する。精密転写部分２０ｔと精密転写部分２０ｔに対向する対向部分３０ｔとを有し、対向部分３０ｔが転写面３０ａを有し精密転写部分２０ｔに向けて相対的に移動可能であるフィルム３２を有する転写型１００の、精密転写部分２０ｔと対向部分３０ｔとに挟まれた型空間ＳＰに、硬化性樹脂ＬＲを満たし、型空間ＳＰの少なくとも一部が開放された状態で硬化性樹脂ＬＲを硬化する。

Description

樹脂成形品の成形方法及び樹脂成形品
　本発明は、光学素子その他を転写型を用いて製造するための樹脂成形品の成形方法及び樹脂成形品に関し、特に光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の成形方法及び樹脂成形品に関する。
　光硬化性樹脂から主になり１以上のキートップを有する押釦スイッチ用部材の製造方法として、下型に光硬化性樹脂を充填し、未硬化の光硬化性樹脂上に透光性を有する基材シートを貼り付けた後、板状で透光性を有する弾性体を介して透光性を有する上型を充填状態の光硬化性樹脂の上に配置し、上型を下型の方向へ加圧しつつ上型側から光硬化性樹脂に光を照射して硬化させるものが公知となっている（特許文献１）。
　また、基板の両面に対し硬化性樹脂製の光学部材が設けられたウエハレンズの製造方法であって、一方及び他方の光学面形状に対応した成形面を複数有する第１及び第２の成形型を準備し、第１の成形型と基板の一方の面との間に硬化性樹脂を充填するとともに基板の他方の面と第２の成形型との間に硬化性樹脂を充填し、充填した各硬化性樹脂を同時に硬化させるものが公知となっている（特許文献２）。
　また、基材と紫外線硬化樹脂とからなる複合光学素子の製造方法であって、紫外線の照射による樹脂の硬化開始時に、成形型を変位させるためのサーボモーターのトルク制限設定値を成形型およびその支持構造の重量に釣り合う値に変更して成形型を浮動状態にし、樹脂の収縮硬化力に成形型が追従するように制御し、樹脂の光学機能面におけるヒケの発生を防止するものが公知となっている（特許文献３）。
　紫外線硬化樹脂その他の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いた成形工程においては、樹脂の硬化収縮に起因するヒケが問題となる。特許文献１では、ヒケを解決するために金型を閉じて加圧を行っているが、光学素子等に応用した場合、空気が抜けずボイドとなる、バリが発生する、滴下量のバラつきによって成形品の厚みが変化してしまう、応力による反りや複屈折が発生するといった、形状劣化や性能劣化の問題がある。また、特許文献２では、高精度な厚み制御を得るために、成形型の左右又は横周囲を開放させて樹脂の流動性を確保する手法を行っているが、このような手法では、成形型が変位又は変形しないため、ヒケの発生を防ぐことは困難である。特許文献３では、ヒケの問題に鑑みてヒケの収縮に追従するように型締めを行う機構を採用するが、このような機構は、１－２秒で硬化してしまうような速度の速い硬化プロセスには追従が困難であるだけでなく、ともすれば過剰又は不足圧力によって反り、複屈折、バリ等が発生する可能性又は傾向もあり、装置自体も煩雑になるという課題がある。
特開２０１１－２２８１９７号公報 国際公開第２００９／１４５００３号 特開２００９－１９０２５０号公報
　本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、ヒケを防止した高精度の形状転写が可能である樹脂成形品の成形方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、ヒケがなく高精度で成形された樹脂成形品を提供することを目的とする。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した樹脂成形品の成形方法は、精密転写部分と当該精密転写部分に対向する部分とを有し、対向部分が転写面を有し精密転写部分に向けて相対的に移動可能である可動部を有する転写型の、精密転写部分と対向部分とに挟まれた型空間に、光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか一方の硬化性樹脂を満たし、型空間の少なくとも一部が開放された状態で硬化性樹脂を硬化する。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した樹脂成形品は、光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか一方である単一の硬化性樹脂で構成され、厚みが１ｍｍ以下で光透過性を有する平板状の樹脂成形品であって、少なくとも一面に複数個のレンズが成形されたレンズアレイを有し、レンズの焦点がレンズが設けられる面とは反対側の面から１ｍｍ以内の位置にある。
図１Ａ及び１Ｂは、第１実施態に係る樹脂成形品の成形方法で用いる転写型の構造を説明する側方断面図及び一方の型の転写面等を説明する図である。 図２Ａ～２Ｃは、樹脂成形品の成形方法を説明する概念図である。 図３Ａ～３Ｃは、樹脂成形品の成形方法を説明する概念図である。 図４Ａは、変形例の樹脂成形品及びその成形方法を説明する概念図であり、図４Ｂは、図４Ａの樹脂成形品を組み込んだ光学装置を説明する断面の概念図である。 別の変形例の樹脂成形品及びその成形方法を説明する概念図である。 第２実施態に係る樹脂成形品の成形方法等を説明する図である。 第３実施態に係る樹脂成形品の成形方法等を説明する図である。 第４実施態に係る樹脂成形品の成形方法等を説明する図である。 第５実施態に係る樹脂成形品の成形方法等を説明する図である。
〔第１実施形態〕
　以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の樹脂成形品の成形方法及び樹脂成形品について説明する。
　図１Ａ及び１Ｂに示すように、第１実施形態の樹脂成形品の成形方法に用いられる転写型１００は、板状で互いに対向する型部分として上型２０と下型３０とを備え、それらの間に配置されるスペーサー４０を有する。上型２０は、立体的な転写面２０ａを有し、下型３０は、転写面２０ａに対向する平坦な転写面３０ａを有する。例えば上型２０には、不図示の駆動機構が付随しており、上型２０は、水平に延びる姿勢を維持したままで下型３０に対して±Ｚ方向に昇降可能になっている。転写型１００は、外縁側が開放された状態で硬化工程を行うものであり、上型２０及び下型３０の転写面２０ａ，３０ａは、これらの外縁部２０ｓ，３０ｓにおいて開放されている。転写型１００によって成形を行う対象である硬化性樹脂ＬＲが光硬化性樹脂である場合、上型２０及び下型３０の少なくとも一方は、ＵＶその他の硬化光に対して光透過性を有する材料で形成される。転写型１００によって成形を行う対象である硬化性樹脂ＬＲが熱硬化性樹脂である場合、両型２０，３０は、光透過性を有する材料で形成する必要はない。
　上型２０は、平板状の基板２１と、厚い層状の転写部２２とを有する。基板２１は、転写部２２を背後から支持して水平のＸＹ方向に延びる平坦な支持体（平坦基板）であり、ヤング率１ＧＰａ以上、特に３０ＧＰａ以上の弾性率を有することが望ましい。基板（支持体）２１は、例えばガラス、樹脂等の光透過性を有する材料で形成されるが、金属等の不透明材料でも構わない。基板２１が金属で形成される場合、例えば硬化性樹脂ＬＲが熱硬化性樹脂であるとき、樹脂に対する周辺の熱伝導率を上げることで、加熱時の硬化時間を短縮することが可能になる。また、硬化性樹脂ＬＲがＵＶ硬化性樹脂であるとき、樹脂成形品９０を透過したＵＶ光が反射されてＵＶ硬化性樹脂を往復するため、硬化速度を短縮することができる。一方、基板２１がガラスで形成される場合、樹脂成形品９０の平坦度を安価に達成することができ、また光硬化樹脂を用いる場合には基板２１側からの光硬化が可能になるため成形が容易になる。ここで、基板２１用の材料である樹脂には、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＰ、オレフィンコポリマーその他のものが含まれる。また、金属には、ＳＵＳ、ニッケル、銅、アルミ、鉄その他のものが含まれる。ガラスとしては、ソーダガラス、硼珪酸ガラス、クリスタルガラス等を用いることができる。基板２１は、ガラス、樹脂、金属等の単独材料に限らず、これらの複合材料で形成することもできる。基板２１は、図示の型閉じ状態のほか、型開き、離型等に際して変形しない剛性を有しており、その表面２１ａは、平坦に保たれる。転写部２２は、基板２１の表面２１ａの一回り小さい領域上に形成された部分であり、例えば基板２１よりもヤング率が小さく比較的弾性変形しやすいシリコーン樹脂、具体的にはＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）系のシリコーンゴム樹脂で形成されている。転写部２２は、転写面２０ａの中央部として立体的なパターンが形成された光学転写面である機能転写面２２ａを有している。ここで、機能転写面２２ａは、例えば凹面である多数のパターン部２２ｄと、これらパターン部２２ｄを囲む平面部２２ｅとを有する。図示の例では、パターン部２２ｄが円形であり２次元格子点上に配列されているが、パターン部２２ｄは、凹面に限らず凸面とでき、階段状の円筒状又は角柱状に限らず多角錐、円錐、球面形状、非球面形状等とでき、その配列も樹脂成形品９０の用途に応じて適宜変更することができる。なお、転写部２２は、離型性確保の観点で所定以上の撥水性を有する材料で形成することが望ましく、或いは転写面２０ａは、所定以上の撥水性を有する材料でコーティングされることが望ましい。
　機能転写面２２ａを設けた転写部２２と、これを背後から支持する基板２１の部分とは、樹脂成形品９０のうち光学的に機能する部分を形成するための精密転写部分２０ｔを構成する。
　下型３０は、平板状の基板３１と、薄いシート状のフィルム３２とを有する。基板３１は、水平のＸＹ方向に延びる平坦な支持体（平坦基板）であり、ヤング率１ＧＰａ以上、特に３０ＧＰａ以上の弾性率を有することが望ましい。基板（支持体）３１は、上型２０の基板２１と同様に、例えばガラス、樹脂等の光透過性を有する材料で形成されるが、金属等の不透明材料でも構わない。基板３１は、図示の型閉じ状態のほか、型開き、離型等に際しても変形しない剛性を有しており、その表面３１ａは、平坦に保たれる。フィルム３２は、可撓性を有する可動部である。下型３０（具体的には、後述する対向部分３０ｔ）がフィルム３２を有することにより、フィルム３２が補助的な支持体となるため成形後のハンドリングが容易になる。また、通常剛性を有する転写型１００と樹脂成形品９０との離型は面離型になるが、樹脂成形品９０と可撓性を有するフィルム３２との離型は線離型となるため、離型が容易になる。さらに、フィルム３２が可撓性を有することによって転写型１００の開閉垂直な横方向（つまり、左右方向）の収縮にも対応して或る程度変形することが可能になるため、ヒケの影響を抑えることが可能になる。フィルム３２は、基板３１の表面３１ａ上に載置されているが、表面３１ａに接着されておらず、基板３１とは独立してＺ方向に昇降可能になっている。フィルム３２は、基板３１上にある場合、表面３１ａに倣って平坦でＸＹ方向に延び、基板３１の表面３１ａの一回り小さい領域上に配置されている。フィルム３２は、転写面３０ａの中央部として平坦な鏡面である裏側転写面３２ａを有している。フィルム３２は、可撓性を有するとともに、適度の弾性又は剛性を有する。フィルム３２を比較的高弾性とする場合、フィルム３２は、ヤング率が１０～３０Ｐａの材料で形成され、フィルム３２を比較的低弾性とする場合、フィルム３２は、ヤング率が１～１０Ｐａの材料で形成される。フィルム３２の材料は、例えばガラス、金属、樹脂、これらの複合材料等である。ここで、フィルム３２用の材料である金属には、ＳＵＳ、ニッケル、銅、アルミ、鉄、それらの表面にメッキを施したもの等が含まれる。また、樹脂には、ＰＥＴ、ＴＡＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＰ、アラミド、セロハン等が含まれる。なお、フィルム３２は、離型性確保の観点で所定以上の撥水性を有する表面を有することが望ましい。
　フィルム３２は、平坦度が１０μｍ以下であることが望ましく、厚みが５ｍｍ以下であることが望ましい。フィルム３２の平坦度を１０μｍ以下とすることで、裏側転写面３２ａをガラスや金属レベルの高い平坦度とすることができ、後述する樹脂成形品９０の裏面９０ｂの平坦度も同様に高めることができる。また、フィルム３２の厚みを５ｍｍ以下とすることで、フィルム３２の重量を下げることができるため、樹脂収縮への追従性が上がりヒケが発生し難くなる。具体的な作製例では、フィルム３２を１ｍｍ厚のテンパックスガラス製とし、或いはフィルム３２を１００μｍ厚のＰＥＴ製とした。フィルム３２がテンパックスガラス製である場合、ヤング率が例えば７．２×１０１０Ｐａとなる。また、フィルム３２がＰＥＴ製である場合、ヤング率が例えば２.０×１０８Ｐａとなる。
　フィルム３２は、結晶性を有する材料で形成することが好ましい。結晶性を有する材料は、結晶粒子同士で凝集するため一般的に相溶性が悪く硬化後の硬化性樹脂ＬＲとの接着力が弱くなる。このため、フィルム３２を樹脂成形品９０から容易に剥離又は離型することが可能になる。可動部であるフィルム３２を形成する結晶性の材料としては、シリコン（Ｓｉ）のほか、結晶化ガラス、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、及びポリプロピレン（ＰＰ）のほか、ＰＥＴ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＣＯＰ等の各種樹脂材料を挙げることができる。
　裏側転写面３２ａを設けたフィルム３２と、これを背後から支持する基板３１の部分とは、樹脂成形品９０のうち光学的に機能する部分の裏面を形成するための対向部分３０ｔを構成する。
　スペーサー４０は、例えば下型３０に固定されて、型締め時に下型３０に対する上型２０のＺ方向の位置を調整する。つまり、スペーサー４０を介在させることで、成形に際して、基板２１の表面２１ａと基板３１の表面３１ａとの間隔を精密に調整でき、結果的に機能転写面２２ａと裏側転写面３２ａとの間隔を精密に調整できる。フィルム（可動部）３２とスペーサー４０とが別体であるため、型閉じを精密に行いつつもフィルム３２に変形等の影響が生じることを防止でき、樹脂成形品９０の厚みを高精度にすることできる。スペーサー４０は、下型３０の外周に沿って環状に設けることができるが、下型３０の外周に沿った複数箇所に分割して配置することもできる。スペーサー４０は、ヤング率１０ＧＰａ以上、特に１００ＧＰａ以上の弾性率を有することが望ましく、両型２０，３０と同様にガラス、樹脂、金属等で形成される。
　以上において、型締め状態の上型２０上の転写部２２と下型３０上のフィルム３２との間に挟まれた型空間ＳＰは、樹脂成形品９０の外形に対応するものとなっている。ただし、後述するように、成形時の硬化収縮によって樹脂成形品９０の厚みが僅かに減少し、フィルム３２が上型２０方向に僅かに上昇する。よって、樹脂成形品９０の硬化収縮量が大きい場合、予めスペーサー４０の高さ寸法を調整して、硬化収縮後の樹脂成形品９０の厚みが目標値となるようにすることもできる。
　図１Ａ等に示す転写型１００を用いた樹脂成形品９０の成形方法の一例について説明する。転写型１００において、精密転写部分２０ｔと対向部分３０ｔとに挟まれた型空間ＳＰに硬化性樹脂ＬＲを満たし、型空間ＳＰの少なくとも一部が開放された状態で硬化性樹脂ＬＲを硬化する。
　まず、図２Ａに示すように、転写型１００を準備する。転写型１００のうち、上型２０は、金属、樹脂等で形成されポジタイプの転写面を有するマスター型（不図示）からＮｉ系の合金で形成されネガタイプの転写面を有する電鋳型（不図示）を作製し、この電鋳型と光透過性を有する基板２１との間に例えば熱硬化型のシリコーンゴム樹脂を挟んで加熱し硬化させることにより、基板２１上に転写部２２を形成する。電鋳型を外せば、上型２０が得られる。一方、下型３０は、基板３１を準備し、その表面３１ａの適所に必要な厚みを有するスペーサー４０をセットし、表面３１ａの中央の適所にフィルム３２を載置する。
　次に、図２Ｂに示すように、上型２０を一旦上昇又は待避させた状態で、下型３０の転写面３０ａ、すなわちフィルム３２の裏側転写面３２ａ上に例えば紫外線硬化型樹脂である液状の硬化性樹脂ＬＲを適量供給するとともに、図２Ａに示す上型２０を下型３０に近接させる型閉じを開始する。硬化性樹脂ＬＲは、シリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂である。硬化性樹脂ＬＲとしてシリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂を用いることで、成形によって得られる樹脂成形品９０の耐光性が向上する。硬化性樹脂ＬＲとしては、硬化収縮率が２％以上のものを使用する。硬化性樹脂ＬＲの硬化収縮率が２％を超えると平坦面のような形状でもヒケが比較的発生しやすくなるが、本実施形態の転写型１００による成形方法の場合、そのようなヒケが発生しやすい樹脂材料を用いる場合であっても、ヒケの発生を抑えた成形が可能になる。
　図２Ｃに示すように、スペーサー４０に上型２０を所定圧力で当接させて上型２０と下型３０との間隔が適切になった型締め状態で、上型２０の上方及び／又は下型３０の下方から紫外照射光である硬化光を照射することにより、硬化性樹脂ＬＲが硬化して樹脂成形品９０が得られる。なお、具体的な作製例では、波長３６５ｎｍのＬＥＤ光源を硬化光の光源として用い、露光量９００ｍＪ／ｃｍ２で照射を行った。
　図３Ａに示すように、硬化性樹脂ＬＲから得た樹脂成形品９０の表面９０ａには、上型２０の機能転写面２２ａに対応する凹凸パターンが形成されている。硬化に際して硬化性樹脂ＬＲが収縮する結果として、樹脂成形品９０の裏面９０ｂに付着したフィルム３２が僅かに上昇し、フィルム３２と基板３１との間に狭い隙間ＧＡが形成される。このような硬化に際して、樹脂成形品９０となる硬化性樹脂ＬＲは、機能転写面２２ａのうち平面部２２ｅに対向する比較的薄い部分９１ｇで硬化の進行が進み易い。結果的に、硬化性樹脂ＬＲのうち平面部２２ｅに対向する比較的薄い部分９１ｇの硬化収縮量は小さくなる。一方、硬化性樹脂ＬＲのうちパターン部２２ｄに対向する比較的厚い部分９１ｈの硬化収縮量は大きくなる。しかしながら、フィルム３２が所定以上の弾性及び剛性を有するので、樹脂成形品９０又は硬化性樹脂ＬＲは、裏面９０ｂ側において自由に収縮するのではなく、収縮が過度にならないように或る程度緩和され又は平均化される。よって、比較的薄い部分９１ｇは、僅かに厚くなって、その裏面９１ｉが平坦に維持され又は若干突起し、比較的厚い部分９１ｈは、僅かに薄くなって、その裏面９１ｊが若干陥没する。ただし、裏面９１ｉの突起量と裏面９１ｊの陥没量とは、点線で示すようなフィルム３２がないと仮定した場合に比較して小さなものとなっている。裏面９１ｉの突起量や裏面９１ｊの陥没量は、フィルム３２の剛性又は弾性を調整することで増減調整が可能である。
　次に、図３Ｂに示すように、図３Ａに示す上型２０から平板状の樹脂成形品９０を外す。この際、樹脂成形品９０の裏面９０ｂには、フィルム３２が付着したままに保持される。ここで、上型２０に設けた転写部２２の剛性よりも樹脂成形品９０の剛性の方が大きい。このため、上型２０から樹脂成形品９０を分離する場合、弾性を有するシリコーン樹脂製の転写部２２のうち周辺側の一箇所を起点として反対側に向けて離型が徐々に進行し、転写部２２と樹脂成形品９０との間の離型が達成される。なお、上型２０から樹脂成形品９０を離型する際には、例えば１５０℃で３０分間のポストキュアを行って樹脂成形品９０の強度を高めておくことができる。
　次に、図３Ｃに示すように、平板状の樹脂成形品９０からフィルム３２を外す。ここで、フィルム３２の剛性よりも樹脂成形品９０の剛性の方が大きい。このため、樹脂成形品９０からフィルム３２を分離する場合、可撓性を有するフィルム３２のうち周辺側の一箇所を起点として反対側に向けて離型又は剥離が徐々に進行し、フィルム３２と樹脂成形品９０との間の離型が達成され、独立した樹脂成形品９０を得ることができる。このようにして完成した樹脂成形品９０の光学的に機能する部分、すなわち機能部分９１には、表側に機能転写面２２ａに対応する機能面９１ａが形成され、裏側に裏側転写面３２ａに対応する平坦面９１ｂが形成されている。また、外周部９２は、機能部分９１を囲むように一様な厚みに形成されている。機能面９１ａは、上型２０のパターン部２２ｄに対応する突起面９１ｃと、平面部２２ｅに対応する平坦面９１ｄとを有する。
　以上の説明では、硬化性樹脂ＬＲが光硬化性樹脂であるとしたが、硬化性樹脂ＬＲとして光硬化性樹脂に限らず熱硬化性樹脂を用いることができる。この場合も硬化収縮があるので、フィルム３２によって平坦性を高める効果が生じる。硬化性樹脂ＬＲとして熱硬化性樹脂を用いる場合、上型２０や下型３０といった周辺部分の熱伝導率を上げることで、加熱時の硬化時間を短縮することが可能になる。
　樹脂成形品９０の形状について説明する。機能部分９１の最厚部の厚みをｔとしたとき、この厚みｔは、本実施形態では５ｍｍ以下であることを想定しており、特に１ｍｍ以下、さらには２００μｍ以下の場合に、以上で説明した転写型１００を用いる意義が高まる。つまり、厚みｔが５ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下となってくると、硬化性樹脂ＬＲの硬化収縮に空間的な偏りが生じやすく、樹脂成形品９０の裏面９０ｂ又は平坦面９１ｂにヒケが発生しやすくなるので、下型３０にフィルム３２を付加して成形を行うことで、樹脂成形品９０の形状精度を高めやすくなる。また、機能部分９１の最薄部の厚みをｔ０としたとき、取り出し又は離型の効率とハンドリング性、靭性等を考慮して、厚みｔ０は、本実施形態では１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。厚みｔ０は、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。さらに、樹脂成形品９０の横幅をＬとしたとき、比Ｌ／ｔの値は、１０より大きいことが好ましく、５０以上であることがさらに好ましく、２００以上であることが特に好ましい。このように、比Ｌ／ｔの値が大きいほど、ヒケが発生しやすく下型３０にフィルム３２を付加して成形を行う方法が効果的となる。
　樹脂成形品９０の輪郭形状は、図示の例では、円盤状であるが、矩形その他の多角形であってもよく、円環状であってもよい。樹脂成形品９０が多角形である場合、比Ｌ／ｔを与える樹脂成形品９０の横幅Ｌは、最も長い対角距離とし、樹脂成形品９０が円環又は輪帯状である場合、横幅Ｌは、半径方向の幅とする。
　以上の説明では、上型２０の機能転写面２２ａが階段状のパターン部２２ｄを有するとしたが、機能転写面２２ａは、図４Ａに示すようにレンズ面状のパターン部１２２ｄを有するものであってもよい。この場合、樹脂成形品９０は、周期的に２次元に配列されたレンズ９５からなるレンズアレイ９６を含む。
　各レンズ９５において、光軸ＡＸ方向に対する面角度αは、少なくとも周辺部において４５°以下となっている。つまり、上型２０の転写部２２に設けた機能転写面２２ａにおいて、パターン部１２２ｄは、離型方向（紙面上下方向）に対して４５°以下の面角度αをなす面を周辺部に有している。面角度αが小さいほど離型性が悪くなり、平坦な本体９０ｓとの間に離型性の差が生まれヒケが発生しやすくなるが、そういったヒケが発生しやすい型構造であっても、可動部としてのフィルム３２によりヒケを抑えた成形が可能になる。
　図４Ｂは、図４Ａに示す樹脂成形品９０を組み込んだ光学装置１８０を説明する断面図である。図示の光学装置１８０は、蛍光変換機能を有する光照射板であり、光透過性を有する材料で形成された樹脂成形品９０のほかに、樹脂成形品９０に近接して対向配置された被照射体８１と、被照射体８１を支持する支持体８２と、支持体８２に固定されて樹脂成形品９０を支持するスペーサー８３とを有する。
　樹脂成形品９０は、光拡散調整部材として機能し、表面９０ａ側に複数のレンズ９５からなるレンズアレイ９６を有する。樹脂成形品９０は、板状の本体９０ｓ上にレンズアレイ９６を設けたものと見ることもできる。レンズアレイ９６は、入射して来た励起光ＥＬを集光して被照射体８１に入射させる。機能部分９１の厚み、すなわち最厚部の厚みｔは、１ｍｍ以下である。機能部分９１において、比較的厚い箇所の、これに隣接する比較的薄い箇所に対する厚みの比は、１５０％以上となっている。具体的には、最薄部の厚みｔ０に対してのこれに隣接する最厚部の厚みｔの比ｔ／ｔ０は、１５０％以上となっている。樹脂成形品９０において隣り合う構造に厚み差があると、厚い部分では同じ収縮率でも薄い部分に比べ収縮量が大きくなるためヒケが発生しやすく、通常の成形方法ではヒケをなくし成形することは困難であるが、本実施形態の方法では、そのような難形状であっても可動部であるフィルム３２によってヒケなく成形することが可能になる。なお、詳細な説明は省略するが、型締め時に両型２０，３０間に形成される成形用の型空間ＳＰも、樹脂成形品９０と同様の形状となっている。
　レンズアレイ９６を構成するレンズ９５の焦点Ｆは、レンズ９５が設けられる面とは反対側の面（つまり、裏面９０ｂ）から距離ｂｆの位置にあり、距離ｂｆは、１ｍｍ以下となっている。距離ｂｆについては、２００μｍ以下とすることが好ましく、５０μｍ以下とすることが特に好ましい。レンズ９５のアスペクト比（レンズ９５の幅ｗに対する厚みｔ１の比ｔ１／ｗ）は０．５以上となっている。このように、アスペクト比ｔ１／ｗを０．５以上とすることで、後述する蛍光の取り出し効率を向上させることができる。アスペクト比ｔ１／ｗについては、１以上とすることが好ましい。レンズ９５の厚みｔ１及びピッチｐは、それぞれ２００μｍ以下とすることが好ましく、１００μｍ以下とすることがより好ましい。なお、図示の例では、隣接する２つのレンズ９５の間隔が幅ｗ程度離れているが、この間隔は、光学装置１８０の仕様に応じて適宜変更でき、例えばゼロとすることもできる。この場合、レンズ９５の配列のピッチｐがその幅ｗと一致することになる。
　樹脂成形品９０は、単一の硬化性樹脂で構成されている。上記のような転写型１００を用いて樹脂成形品９０を形成することにより、単一の硬化性樹脂で構成された光拡散調整部材を得ることができ、界面での剥離や界面での光の反射を防ぐことができるので、耐久性と光学特性とが向上する。
　樹脂成形品９０は、高い光エネルギーの環境下で使用される光学装置１８０に組み込む場合、シリコーン、フッ素樹脂、ＰＥ等で形成されることが望ましい。樹脂成形品９０の耐光性を高めることができるからである。
　被照射体８１は、蛍光体を有し、例えば青色又は紫外の波長域の励起光ＥＬの照射によって緑色又は赤色の波長域の蛍光光ＦＬを形成し、励起光ＥＬに対して逆行するように射出する。樹脂成形品９０は、被照射体８１の表面（つまり蛍光体の発光面）に近接させて配置される。
　支持体８２は、表側面８２ａにミラーが形成されており、被照射体８１を通過した励起光ＥＬや被照射体８１から図面下側に射出された蛍光光ＦＬを反射して被照射体８１に戻す。
　スペーサー８３は、樹脂成形品９０の被照射体８１に対する姿勢を平行に設定するとともに、両者の間隔を設定し維持する。
　被照射体８１から図面上側に射出された蛍光光ＦＬは、樹脂成形品９０のレンズアレイ９６を通過することで、正面方向に偏った配光分布となって不図示の対象を照明する。
　以上の光学装置１８０では、被照射体（蛍光体）８１から高角度に発生する成分を樹脂成形品９０によって取り出す必要があるため、必然的にレンズ９５の焦点Ｆは短くならなくてはならないが、焦点Ｆが樹脂成形品９０内部に入ってしまっては取り出し方向が均一にはならないことや、励起光ＥＬが樹脂成形品９０内に集光することで樹脂の劣化が促進されてしまう。上記樹脂成形品９０のように、レンズ９５の焦点Ｆが表面に対向して当該表面から１ｍｍ以内の位置にあると、樹脂成形品９０をその外部にあって厚みが通常１ｍｍ以下の被照射体８１に対して貼り付ける程度に近接させて使用することが容易になり、高精度で蛍光光ＦＬ等を取り出すことができる。
　上記樹脂成形品９０は、上述の光学装置１８０のように蛍光体等（被照射体８１）の発光面に貼り付ける程度に近接させて励起光の照射に伴う蛍光光を取り出す光学系への応用に適し、蛍光光等の取り出し効率を上げることが可能になる。
　樹脂成形品９０や被照射体８１は、円盤状のものに限らず、環状又は輪帯状とすることができる。この場合、樹脂成形品９０や被照射体８１を対称な中心軸のまわりに回転させつつ、環状の一箇所に励起光ＥＬを照射することで、ここから蛍光光ＦＬを取り出す構造とすることもできる。この場合、被照射体８１上の照明位置を移動させながら蛍光光ＦＬを取り出すことができ、発光効率を高めることが容易になる。樹脂成形品９０の具体的な作製例では、直径５０ｍｍの円盤上の内周４０～５０ｍｍの帯状部分にレンズアレイ９６を形成し、レンズ９５を千鳥配置で密に配置した。これに限らず、円環の帯の０～１２０°（又は１２時から８時の方向）の部分にのみレンズアレイ９６を形成することもできる。
　図５は、転写型１００や樹脂成形品９０の別の変形例を説明する断面図である。この場合、上型２０の機能転写面２２ａは、截頭錐体に対応する面状のパターン部２２２ｄを有するものとなっている。樹脂成形品９０は、截頭錐体状の突起２９５からなる突起アレイ２９６を備える。
　機能転写面２２ａにおいて、パターン部２２２ｄは、離型方向（紙面上下方向又はＺ方向）に対して４５°以下の面角度αをなす面を周辺部に有している。
　以上で説明した第１実施形態の成形方法によれば、対向部分３０ｔが裏側転写面３２ａを有し精密転写部分２０ｔに向けて相対的に移動可能であるとともに撓み変形可能であるフィルム（可動部）３２を有するので、硬化性樹脂ＬＲの硬化収縮が比較的大きな場合であっても、フィルム（可動部）３２が樹脂成形品９０の対向部分３０ｔ側の裏面９０ｂを平坦に保つ役割を果たし、樹脂成形品９０が平板状であっても、ヒケがなく高い平面度を有する製品を安価で提供することができる。
〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態の成形方法等について説明する。なお、第２実施形態の成形方法は、第１実施形態の成形方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図６に示すように、下型３０において、基板３１とフィルム（可動部）３２との間には、シート状の弾性体３４が配置されている。弾性体３４は、基板３１とフィルム３２とを接続してフィルム３２の変形や上昇を抑制する。弾性体３４は、０．０５～５ｍｍ程度の厚みを有する。また、弾性体３４のデュロメータ硬度は、１０～１００程度である。弾性体３４を設けることで、フィルム（可動部）３２の傾きや変形を抑えることができ、樹脂成形品９０の特に裏面９０ｂに関して、平坦度、平面度、傾きのバラツキを抑えることができる。
〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態の成形方法等について説明する。なお、第３実施形態の成形方法は、第１実施形態の成形方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図７に示すように、下型３０において、フィルム（可動部）３２の表面である裏側転写面３２ａには、略全体に亘って微細構造３２ｆが形成されている。この微細構造３２ｆは、微細な凹凸をランダムに形成したものであり、微細な凹凸は、可視光波長以下のサイズとなっている。裏側転写面３２ａに微細構造を設けることで、成形と同時に樹脂成形品３９０の裏面９０ｂに微細構造３２ｆに対応する微細な凹凸９７を付与することが可能になり、製造のタクトが短縮される。ここで、微細な凹凸９７は、反射防止構造である。この場合、通常反射防止処理が困難な硬化性樹脂ＬＲ（例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等）にも反射防止処理が可能になり、特に光硬化樹脂の場合は、硬化に際しての回折や反射による硬化のムラを抑えることが可能になる。また、樹脂成形品３９０に微細な凹凸（反射防止構造）９７を設けることにより、透過率が上がり光の取り出し効率を向上させることができる。
　なお、図４Ｂにおいて、光学装置１８０に組み込まれた樹脂成形品９０を図７に示す第３実施形態の樹脂成形品３９０又はこれを改変したものに置き換えることができる。この場合、樹脂成形品３９０の裏面９０ｂでの無駄な反射が減って光利用効率を高めることができる。
〔第４実施形態〕
　以下、第４実施形態の成形方法等について説明する。なお、第４実施形態の成形方法は、第１実施形態の成形方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図８に示すように、転写部２２の周辺部２８の表面、つまり機能転写面２２ａの外側の周辺転写面２２ｕ上に、光硬化型の硬化性樹脂ＬＲの硬化波長の光を遮光又は減光する遮光パターン膜（又は遮光パターン）５１が設けられている。型空間ＳＰに充填された光硬化性樹脂ＬＲに対して遮光パターン膜５１側から光照射を行い、光硬化性樹脂ＬＲを硬化させる。遮光パターン膜５１は、硬化光が周辺転写面２２ｕと、これに対向する下型３０側の転写面３０ａの周辺のとの間に導入された硬化性樹脂ＬＲに対して、上型２０の外側からの硬化光が入射することを抑制する。つまり、遮光パターン膜５１の影に一部未硬化の部分を作ることができ、精密転写部分２０ｔに対応する製品部分の収縮の際に隣接する周辺転写面２２ｕに対向する部分から樹脂が供給され、ヒケの発生を抑えることが可能になる。なお、一部未硬化の部分も、硬化光を或る程度以上照射することで硬化させることができ、仕上げに下型３０の外側からの硬化光を入射させることもできる。なお、遮光パターン膜５１を精密転写部分２０ｔ側ではなく、対向部分３０ｔ側に隣接する部分に設けてもよい。この場合、下型３０側から光照射を行い、光硬化性樹脂ＬＲを硬化させる。
〔第５実施形態〕
　以下、第５実施形態の成形方法等について説明する。なお、第５実施形態の成形方法は、第１実施形態の成形方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様である。
　図９に示すように、フィルム３２の裏側転写面３２ａに光硬化型の硬化性樹脂ＬＲの硬化波長の光を反射する反射パターン膜（又は反射パターン）３６が設けられている。型空間ＳＰに充填された光硬化性樹脂ＬＲに対して反射パターン膜３６の反対側から光照射を行い、光硬化性樹脂ＬＲを硬化させる。反射パターン膜３６は、精密転写部分２０ｔ側から入射して硬化性樹脂ＬＲを通過して反射パターン膜３６に到達した硬化光を反射する。つまり、反射パターン膜３６で反射される硬化光は硬化性樹脂ＬＲを往復し、精密転写部分２０ｔに対応する部分が先に硬化するが、隣接する部分から樹脂が供給され、ヒケの発生を抑えることが可能になる。反射パターン膜３６については、パターン部２２ｄに対応する部分にのみ設けることもできる。なお、下型３０の表面３１ａを反射パターン又はミラーとすれば、上型２０の上方から照射した硬化光を硬化性樹脂ＬＲ内で往復させることができる。また、反射パターン膜３６を対向部分３０ｔ側ではなく、精密転写部分２０ｔ側に設けてもよい。この場合、下型３０側から光照射を行い、光硬化性樹脂ＬＲを硬化させる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る成形方法及び樹脂成形品は上記の実施形態には限られない。樹脂成形品９０を光学装置１８０に組み込む場合を説明したが、樹脂成形品９０は、光学部品に限らず、様々な用途の部品として用いることができる。例えば、樹脂成形品９０がバイオチップである場合、機能転写面２２ａは流路、液溜まり等の機能性構造を形成するための面となる。
　フィルム（可動部）３２は、比較的厚く可撓性を有しない板状の部材に置き換えることができる。
　スペーサー４０は、上型２０に固定することもできる。また、スペーサー４０についてはこれを省略し、駆動機構等によって型２０，３０の間隔調整を行うこともできる。
　樹脂成形品３９０の表面９０ａにも微細な凹凸９７を設けて反射率を低下させることができる。
　フィルム（可動部）３２の表面に形成する微細構造３２ｆは、反射防止構造に対応するものに限らない。すなわち、フィルム３２の微細構造３２ｆによって樹脂成形品３９０に形成される形状は、回折格子のような波長レベルの矩形構造とすることができる。

Claims (17)

  1. 　精密転写部分と前記精密転写部分に対向する対向部分とを有し、前記対向部分が転写面を有し前記精密転写部分に向けて相対的に移動可能である可動部を有する転写型の、前記精密転写部分と前記対向部分とに挟まれた型空間に、光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか一方の硬化性樹脂を満たし、
    　前記型空間の少なくとも一部が開放された状態で前記硬化性樹脂を硬化する樹脂成形品の成形方法。
  2. 　前記対向部分は、前記可動部として可撓性を有するフィルムを有する、請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
  3. 　前記対向部分は、前記可動部と、当該可動部に対向して成形品の反対側に配置される支持体と、前記可動部及び前記支持体の間に配置されて前記可動部及び前記支持体を接続する弾性体とを有する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  4. 　前記転写型は、前記精密転写部分と前記対向部分との間隔を設定するスペーサーをさらに備え、前記スペーサーは、前記対向部分において前記可動部を成形品の反対側から支持可能な支持体に固定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  5. 　前記精密転写部分と前記対向部分との間の型空間は、最も薄い部分の厚みを基準として、最も厚い部分の厚みが１５０％以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  6. 　前記精密転写部分の転写面が離型方向に対して４５°以下の面角度をなす部分を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  7. 　前記対向部分の前記転写面は、微細構造を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  8. 　前記微細構造は、反射防止構造である、請求項７に記載の樹脂成形品の成形方法。
  9. 　前記可動部は、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、及びポリプロピレンのいずれかで形成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  10. 　前記精密転写部分と前記対向部分との少なくとも一方に隣接する部分に前記光硬化性樹脂の硬化波長の光を遮光する遮光パターンが設けられており、前記型空間に充填された前記光硬化性樹脂に対して前記遮光パターン側から光照射を行い前記光硬化性樹脂を硬化させる、請求項１～９のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  11. 　前記精密転写部分と前記対向部分との少なくとも一方に前記光硬化性樹脂の硬化波長の光を反射する反射パターンが設けられており、前記型空間に充填された前記光硬化性樹脂に対して前記反射パターンの反対側から光照射を行い前記光硬化性樹脂を硬化させる、請求項１～９のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  12. 　前記対向部分は、前記可動部と当該可動部を支持する支持体とを有し、前記支持体は、金属及びガラスのいずれか一方で形成されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  13. 　前記硬化性樹脂は、硬化収縮率が２％以上のものである、請求項１～１２のいずれか一項に記載の樹脂成形品の成形方法。
  14. 　光硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれか一方である単一の硬化性樹脂で構成され、厚みが１ｍｍ以下で光透過性を有する平板状の樹脂成形品であって、
    　少なくとも一面に複数個のレンズが成形されたレンズアレイを有し、
    　前記レンズの焦点が前記レンズが設けられる面とは反対側の面から１ｍｍ以内の位置にある樹脂成形品。
  15. 　少なくとも一方の表面に反射防止構造を有している、請求項１４に記載の樹脂成形品。
  16. 　前記硬化性樹脂は、シリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂である、請求項１４及び１５のいずれか一項に記載の樹脂成形品。
  17. 　前記レンズのアスペクト比が０．５以上である、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の樹脂成形品。
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