專利名稱：樹脂成形裝置及樹脂成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樹脂成形裝置及樹脂成形方法。
背景技術(shù)：
以往，在成形機、例如注塑成形機中，將在加熱缸內(nèi)加熱熔融的樹脂 填充到金屬模裝置內(nèi)的型腔空間中，在該型腔空間內(nèi)冷卻、固化，而成形 成形品。
上述注塑成形機具有作為樹脂成形裝置的金屬模裝置、合模裝置及注 射裝置，該注射裝置具備將樹脂加熱而使其熔融的加熱缸、安裝在該加熱 缸的前端上用來注射熔融的樹脂的注射噴嘴、和在上述加熱缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)自如 且進退自如地配設(shè)的螺桿等。并且，上述金屬模裝置具備固定金屬模及可 動金屬模，通過由上述合模裝置使可動金屬模進退，進行金屬模裝置的閉 模、合模及開模，隨著合模，在上述固定金屬模與可動金屬模之間形成型 腔空間。
并且，在計量工序中，如果使上述螺桿旋轉(zhuǎn)，則使供給到加熱缸內(nèi)的 樹脂熔融，積存在螺桿的前方，隨之使螺桿后退，在此期間，進行金屬模 裝置的閉模及合模。接著，在注射工序中，使上述螺桿前進，將積存在該 螺桿的前方的樹脂從注射噴嘴注射，填充到型腔空間中。接著，在冷卻工 序中，將上述型腔空間內(nèi)的樹脂冷卻固化。接著，進行開模，并將上述成 形品取出。
圖1是以往的金屬模裝置的剖視圖。
在圖中，ll是用來將成形品、例如用于成形導光板的金屬模裝置，12 是固定金屬模，13是相對于該固定金屬模12進退自如地配設(shè)的可動金屬 模。并且，在未圖示的合模裝置中，使可動金屬模13前進而進行閉模，使 可動金屬模13抵接在固定金屬模12上而進行合模，隨之,在固定金屬模12 與可動金屬模13之間形成具有矩形形狀的型腔空間C1、 C2，使可動金屬模13后退，從固定金屬模12離開而進行開模。
此外，15是形成在固定金屬模12上的直澆道，該直澆道15的前端與 型腔空間C1、 C2經(jīng)由澆口gl、 g2連通。
并且，上述可動金屬模13具備上板21 、以及承接該上板21的下板22, 在上述型腔空間Cl、 C2內(nèi)的可動金屬模13的與固定金屬模12對置的面 上，安裝有轉(zhuǎn)印板34，在該轉(zhuǎn)印板34上，與固定金屬模12對置而形成以 規(guī)定的圖案形成有微小的凹凸的轉(zhuǎn)印面。并且，在上述下板22內(nèi)形成有調(diào) 溫流路23，通過使調(diào)溫媒體流到該調(diào)溫流路23中，能夠?qū)⒔饘倌Ｑb置ll 及型腔空間C1、 C2內(nèi)的樹脂冷卻。
此外，未圖示的注射裝置相對于上述金屬模裝置11進退自如地配設(shè)， 如果將上述注射裝置的注射噴嘴推碰到進行了合模的狀態(tài)的金屬模裝置11 的上述固定金屬模12上，從注射噴嘴注射樹脂，則樹脂經(jīng)由澆口 gl、 g2 被填充到型腔空間C1、 C2中。
接著，各型腔空間Cl、 C2內(nèi)的樹脂被上述調(diào)溫媒體冷卻、固化，此 時，上述轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的圖案被轉(zhuǎn)印到樹脂上。接著，如果進行開模， 則導光板完成(例如參照專利文獻l)。
專利文獻1:日本特開2000-249538號公報
但是，在上述以往的金屬模裝置ll中，在上述轉(zhuǎn)印面上形成有很微小 的凹凸的情況下，不能將圖案充分地、精度良好地轉(zhuǎn)印到樹脂上，有轉(zhuǎn)印 精度變低的情況。
這可以認為是因為，在使用金屬模裝置11的溫度比樹脂的玻璃轉(zhuǎn)移溫 度低的金屬模裝置11的情況下，熔融的樹脂流入到型腔空間Cl、 C2內(nèi)， 當接觸在型腔空間Cl、 C2的內(nèi)周面上時瞬間被冷卻，在樹脂的表面上形 成表面固化層即表皮層。
該表皮層根據(jù)導光板的成形條件、樹脂的種類等而形成的狀態(tài)不同， 但一般形成的時間即生長時間是0.1秒以下的量計，表皮層的厚度為幾十微 米左右。如果形成表皮層，則當樹脂與型腔空間C1、 C2的內(nèi)周面接觸時， 阻礙了其沿著內(nèi)周面的形狀順利地填充，產(chǎn)生焊縫、轉(zhuǎn)印不良等的成形不 良。此外，如上所述，在上述轉(zhuǎn)印面上形成有很微小的凹凸的情況下，不 能將圖案充分高精度地轉(zhuǎn)印到樹脂上，轉(zhuǎn)印精度變低。所以，為了在形成表皮層之前結(jié)束轉(zhuǎn)印，考慮提高金屬模裝置ll的溫 度、提高樹脂的流動性。但是，如果提高金屬模裝置ll的溫度，則為了冷 卻樹脂所需要的時間相應地變長，成形周期變長。此外，考慮將溫度調(diào)節(jié) 機構(gòu)配設(shè)在金屬模裝置ll內(nèi)、調(diào)節(jié)金屬模裝置ll的溫度，但在此情況下， 不僅金屬模裝置11的成本變高，而且為了調(diào)節(jié)金屬模裝置11的溫度而消 耗大量的能量，導光板的成本也變高。
進而，為了提高轉(zhuǎn)印精度，有提高型腔空間Cl、 C2內(nèi)的壓力、將表 皮層機械地壓碎、使其塑性變形的方法，但在此情況下，不僅合模裝置大 型化，而且轉(zhuǎn)印板34的圖案劣化，轉(zhuǎn)印板34的耐久性變低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述以往的金屬模裝置11的問題、提供一種能夠 提高轉(zhuǎn)印精度、能夠降低金屬模裝置的成本、能夠縮短成形周期的樹脂成 形裝置及樹脂成形方法。
為此，在本發(fā)明的樹脂成形裝置中，具有第l金屬模；第2金屬模， 對置于該第1金屬模而配設(shè)；轉(zhuǎn)印板，將由凹凸的圖案構(gòu)成的轉(zhuǎn)印面朝向 型腔空間并被安裝在上述第l、第2金屬模中的一個金屬模上；和隔熱層， 配設(shè)在上述一個金屬模與轉(zhuǎn)印板之間，從上述一個金屬模及轉(zhuǎn)印板中的一 個一側(cè)生長而形成。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，在樹脂成形裝置中，具有第l金屬模；第2金屬模， 對置于該第1金屬模而配設(shè)；轉(zhuǎn)印板，將由凹凸的圖案構(gòu)成的轉(zhuǎn)印面朝向 型腔空間并被安裝在上述第l、第2金屬模中的一個金屬模上；隔熱層，配 設(shè)在上述一個金屬模與轉(zhuǎn)印板之間，從上述一個金屬模及轉(zhuǎn)印板中的一側(cè) 生長而形成。
在此情況下，由于在一個金屬模與轉(zhuǎn)印板之間配設(shè)有隔熱層，所以能 夠抑制成形材料所具有的熱能向一個金屬模側(cè)散逸。因此，能夠抑制成形 材料的溫度急劇地變低而形成表皮層的情況。結(jié)果，能夠提高轉(zhuǎn)印精度。
此外，由于能夠減小用來使表皮層塑性變形的合模力，所以不僅能夠 使注塑成形機小型化，而且能夠提高轉(zhuǎn)印板的耐久性。并且，由于能夠相應于可提高轉(zhuǎn)印精度的量而將樹脂成形裝置的溫度 設(shè)定得較低，所以能夠提高一個金屬模及轉(zhuǎn)印板的溫度下降的速度。因此， 能夠充分地縮短成形周期。


圖1是以往的隔熱金屬模的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式的樹脂成形方法的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實施方式的隔熱層的主要部分的立體圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式的隔熱層的主要部分的放大圖。
圖5是表示形成本發(fā)明的第1實施方式的蜂窩構(gòu)造的第1方法的圖。
圖6是表示形成本發(fā)明的第1實施方式的蜂窩構(gòu)造的第2方法的圖。
圖7是表示本發(fā)明的第1實施方式的金屬模裝置的特性的圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的樹脂成形方法的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的金屬模裝置的特性的圖。
圖10是表示本發(fā)明的第3實施方式的隔熱層的形成方法的第1圖。
圖11是表示本發(fā)明的第3實施方式的隔熱層的形成方法的第2圖。
圖12是表示本發(fā)明的第4實施方式的隔熱層的形成方法的圖。
標號說明
20、 61金屬模裝置 24A固定金屬模 24B可動金屬模 34轉(zhuǎn)印板 40隔熱層
C、 Cl、 C2型腔空間
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式詳細地說明。在此情況下，對作 為成形機的注塑成形機、以及作為樹脂成形裝置的金屬模裝置進行說明。
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式的樹脂成形方法的剖視圖。另外， 圖2 (a)是表示將作為成形材料的樹脂30填充在型腔空間Cl、 C2的狀態(tài)的圖，圖2 (b)是表示進行了合模的狀態(tài)的圖。
在圖中，61是作為用來將成形品、例如導光板成形的樹脂成形裝置的 金屬模裝置、24A是作為第1模部件、并且作為第1金屬模的固定金屬模， 24B是相對于該固定金屬模24A進退自如地配設(shè)的作為第2模部件并且作 為第2金屬模的可動金屬模。并且，在未圖示的合模裝置中，使可動金屬 模24B前進來進行閉模，使可動金屬模24B抵接在上述固定金屬模24A上 進行合模，隨之在固定金屬模24A與可動金屬模24B之間形成具有矩形形 狀的型腔空間C1、 C2，使可動金屬模24B后退，從固定金屬模24A離開 而進行開模。
此外，15是形成在固定金屬模24A上的直澆道，該直澆道15的前端 與型腔空間C1、 C2經(jīng)由澆口gl、 g2連通。
并且，上述可動金屬模24B具備上板21、以及承接該上板21的下板 (承接板)22，在上述型腔空間Cl、 C2內(nèi)的可動金屬模24B的與固定金 屬模24A對置的面上形成有隔熱層40，在該隔熱層40的與固定金屬模24A 對置的面上安裝有轉(zhuǎn)印板34。此外，在該轉(zhuǎn)印板34的與固定金屬模24A 對置的面上，形成有以規(guī)定的圖案形成有微小的凹凸的轉(zhuǎn)印面。
并且，在上述下板22中形成有調(diào)溫流路23，通過使調(diào)溫媒體、例如水 流到該調(diào)溫流路23中，能夠?qū)⒔饘倌Ｑb置61及型腔空間Cl、 C2內(nèi)的樹 脂30冷卻。另外，在固定金屬模24A上，也形成有與調(diào)溫流路23同樣的 調(diào)溫流路，能夠使水流到該調(diào)溫流路中。
此外，未圖示的注射裝置相對于上述金屬模裝置61進退自如地配設(shè)， 如果將上述注射裝置的注射噴嘴推碰到進行了合模的狀態(tài)的金屬模裝置61 的上述固定金屬模24A上，從注射噴嘴射出樹脂30，則樹脂30經(jīng)由澆口 gl、 g2被填充到型腔空間Cl、 C2中。
接著，各型腔空間C1、 C2內(nèi)的樹脂30被上述水冷卻、固化，此時， 上述轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的圖案被轉(zhuǎn)印到樹脂30上。接著，如果進行開模， 則導光板完成。
在本實施方式中，作為第1金屬模使用固定金屬模24A，并且作為第2 金屬模使用可動金屬模24B，但可以將固定金屬模配設(shè)在下方、將可動金 屬模配設(shè)在上方，通過壓力機構(gòu)使可動金屬模進退。在此情況下，固定金屬模作為固定下模、可動金屬模作為可動上模使用。
在本實施方式中，通過調(diào)節(jié)上述水的溫度，將開始成形時的金屬模裝 置61的溫度設(shè)定為比以往的金屬模裝置11的溫度低規(guī)定的溫度，在本實
施方式中設(shè)定為低40'C左右。
為此，如上所述，在可動金屬模24B上形成隔熱層40。
圖3是表示本發(fā)明的第1實施方式的隔熱層的主要部分的立體圖，圖4
是表示本發(fā)明的第1實施方式的隔熱層的主要部分的放大圖。
上述隔熱層40具有截面為正多邊形、在本實施方式中為正六邊形的形
狀的蜂窩構(gòu)造。
作為隔熱層，例如在將高分子材料配設(shè)在轉(zhuǎn)印板34與上板21之間的 情況下，在實際的成形時，通過熱循環(huán)進行收縮，隔熱層和與上板21的轉(zhuǎn) 印板34接觸的面相互摩擦，轉(zhuǎn)印板34磨損。在上述導光板的成形中，對 于金屬模裝置61要求對于100萬次以上的成形的耐久性。高分子材料的熱 傳導率與構(gòu)成金屬模裝置61的鋼材等的熱傳導率相比低兩位左右，在熱傳 導率較低這一點上可以說是適合的隔熱層，但在耐久性的方面留有問題。
此外，作為隔熱層，可以考慮通過將氧化鋯等的陶瓷材料成膜而形成 的方法，但由于氧化鋯具有與鋼材非常近似的線膨脹系數(shù)，所以起因于熱 循環(huán)的收縮的相互摩擦的問題發(fā)生的機率比使用上述高分子材料的情況 低。但是，由于氧化鋯的隔熱性較低，所以在想要得到在本發(fā)明中想要的 隔熱效果的情況下，考慮需要約100um以上并且lmm以下左右的厚度。 在此情況下，即使能夠?qū)嶋H形成隔熱層，也成為脆性較高的構(gòu)造，會通過 熱循環(huán)的收縮而發(fā)生破裂、或施加較大的注射力、合模力等而發(fā)生破裂。 結(jié)果，隔熱層的耐久性變低。
所以，在本實施方式中，如上所述，通過截面具有正六邊形的形狀的 蜂窩構(gòu)造形成隔熱層40。
在成形導光板那樣的光媒體的情況下，例如有在12cm直徑的圓區(qū)域中 施加最大300kg/cri^左右的壓力的情況。此外，在成形時使用的轉(zhuǎn)印板34 通常通過進行鎳電鑄、將鎳電鑄加工而形成。在本實施方式中，也使用通 過進行鎳電鑄形成的轉(zhuǎn)印板34，該轉(zhuǎn)印板34具有0.3mm左右的厚度，在 表面上形成有由超微粒的大小的細微的凹凸構(gòu)成的圖案。
9此外，上述轉(zhuǎn)印板34機械地、或者通過空氣吸盤安裝在上板21的表 面上，但為了減輕起因于熱循環(huán)的收縮的相互摩擦，在上板21的表面上涂 敷DLC (Diamond Like Carbon)那樣的高耐磨性材料，形成DLC的膜。在 此情況下，由于膜的表面是不能研磨的，所以具有一定的粗糙度。此外， 也有產(chǎn)生幾十微米以上、并且lOOnm以下的直徑的孔隙的情況。
所以，設(shè)定上述蜂窩構(gòu)造，以使孔隙的形狀不會經(jīng)由較薄的轉(zhuǎn)印板34 轉(zhuǎn)印到導光板的表面上而產(chǎn)生殘留痕跡。即，蜂窩構(gòu)造的蜂窩間距P設(shè)定 在O.l um以上lOOwm以下、優(yōu)選為1 um以上10um以下的范圍內(nèi)。該 范圍是考慮隔熱層40配設(shè)在可動金屬模24B與轉(zhuǎn)印板34之間而設(shè)定的， 如果與一般以隔熱目的形成在金屬模裝置ll內(nèi)的結(jié)構(gòu)相比，則減小了很多。
在用來形成隔熱層40的蜂窩構(gòu)造的材料中使用金屬。蜂窩構(gòu)造的壁的 厚度即壁厚D設(shè)定在0.01ym以上10um以下、優(yōu)選地設(shè)定在0.1um以 上并且5um以下的范圍內(nèi)。這是因為，如果假設(shè)例如蜂窩構(gòu)造的空隙部 42是與鋼材相比熱傳導率低到幾乎可以忽視的程度的空氣，則作為隔熱層 40，為了得到鋼材的1/10左右的熱傳導率，需要使空隙部42的空隙率為 90°/。。此外，表示蜂窩構(gòu)造的高度(形成高度)的蜂窩高度H設(shè)定在10u m以上10mm以下的范圍內(nèi)。
這里，如果將蜂窩間距P假設(shè)為例如10um，則蜂窩構(gòu)造的壁厚D為 1 " m以下的量級。為了遍及幾十厘米較大面積的區(qū)域得到例如壁厚D是1 um、蜂窩間距P是10um、蜂窩高度H是lmm左右的微小的蜂窩構(gòu)造， 優(yōu)選地使用高度相對于面積的比較大的構(gòu)造，即在形成"高縱橫比"構(gòu)造 方面具有優(yōu)越性的、以所謂的LIGA (Lithographie， Galvanoformung， Abformung)工藝方法為基礎(chǔ)的制造法。LIGA工藝方法自身是公知的，所 以詳細的說明省略，是在基板上厚膜涂敷具有X射線感光性的抗蝕劑材料、 經(jīng)由以Au、 Be等為吸收體的X射線掩模進行同步加速器放射光(SR光) 的曝光(X射線曝光)、將曝光部顯影除去、或者反之將遮蔽部顯影除去而 得到抗蝕劑細微構(gòu)造體的方法。
另外，如果以抗蝕劑細微構(gòu)造體為基礎(chǔ)進行電鑄來制作復制品，則能 夠通過注射成形等形成蜂窩構(gòu)造。
在采用LIGA工藝方法的情況下，作為具體的實施方式，可以考慮在轉(zhuǎn)印板34的與可動金屬模24B對置的面上形成蜂窩結(jié)構(gòu)的方法、以及在可 動金屬模24B的與轉(zhuǎn)印板34對置的面上形成蜂窩結(jié)構(gòu)的方法。 接著，對形成蜂窩構(gòu)造的方法進行說明。
圖5是表示形成本發(fā)明的第1實施方式的蜂窩構(gòu)造的第1方法的圖， 圖6是表示形成本發(fā)明的第1實施方式的蜂窩構(gòu)造的第2方法的圖。
為了在轉(zhuǎn)印板34的與可動金屬模24B對置的面上形成蜂窩構(gòu)造，如圖 5所示，將(鎳制)的轉(zhuǎn)印板34作為基板，在其背面(與可動金屬模24B 對置的面)上厚膜涂敷X射線感光性的抗蝕劑材料44 (或者粘貼薄膜)， 通過研磨等將抗蝕劑材料44的厚度調(diào)節(jié)到規(guī)定的厚度，經(jīng)由X射線掩模 46用同步加速器放射光(SR光)曝光、顯影，由此以對應于壁厚D的1 um的構(gòu)造寬度，形成具有與蜂窩間距P對應的10um周期的蜂窩構(gòu)造的 反轉(zhuǎn)構(gòu)造體48 (圖5 (A)、圖5 (B))。然后，只要進行鎳電鑄、使蜂窩構(gòu) 造生長就可以(圖5 (C))。此時，轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面(在圖5中是下側(cè) 面)用抗蝕劑等的適當?shù)牟牧媳Ｗo。在進行鎳電鑄后，通過研磨等調(diào)節(jié)蜂 窩高度，則能夠在轉(zhuǎn)印板34上形成直接帶有的隔熱層40 (圖5 (D))。
另外，通常通過1次X射線曝光所感光的抗蝕劑材料44的厚度是幾百 微米左右。因此，在形成更厚的隔熱層40的情況下，需要在形成的蜂窩構(gòu) 造上進一步層疊蜂窩構(gòu)造、形成附加的層。對于其必要性，例如可以通過 多重曝光LIGA工藝方法應對。即，如圖6所示，只要在第l次的曝光結(jié) 束后不立即顯影、而是進一步在第1層的抗蝕劑材料44之上形成第2層抗 蝕劑材料50就可以。另外，蜂窩構(gòu)造的圖案即蜂窩圖案經(jīng)由轉(zhuǎn)印板34轉(zhuǎn) 印到導光板上的可能性可以通過第1層的蜂窩構(gòu)造避免，所以可以使第2 層的蜂窩構(gòu)造的蜂窩間距P比第1層的蜂窩構(gòu)造的蜂窩間距P (例如10 u m)大。如果反復進行同樣的多重曝光、得到需要的細微構(gòu)造的抗蝕劑材 料的厚度，則然后一起進行顯影。這樣，能夠形成多重化的蜂窩構(gòu)造的反 轉(zhuǎn)構(gòu)造體52。如果對該反轉(zhuǎn)構(gòu)造體52進行鎳電鑄、最后將抗蝕劑材料44、 50除去，則能夠形成具有需要的厚度的鎳制的蜂窩構(gòu)造的隔熱層40。
另一方面，在可動金屬模24B的與轉(zhuǎn)印板34對置的面上形成蜂窩構(gòu)造 的情況下，也基本上可以使用與上述鎳電鑄的蜂窩構(gòu)造相同的方法，但不 能通過電鑄使鋼材自身生長，所以優(yōu)選代替鎳電鑄等的電鑄而使用金屬粉末成形技術(shù)。在此情況下，到通過曝光形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造體48、 52的工序為止 是同樣的，但在其后的工序中，代替電鑄而使用金屬粉末燒結(jié)成形技術(shù)。 在此情況下，使用與金屬模裝置61相同材質(zhì)(鋼材)的金屬粉，通過熱膨 脹系數(shù)差抑制隔熱層40與可動金屬模24B之間產(chǎn)生熱應力。
另外，在燒結(jié)時，根據(jù)組成而體積發(fā)生百分之幾以上、并且百分之十 幾以下的收縮，所以，在將型腔空間Cl、 C2的表面部分作為一體化后的 金屬模部件進行燒結(jié)后，需要在后工序中進行切削，以使得能夠作為構(gòu)成 金屬模裝置61的一部分的槽嵌入而一體化。
接著，對上述結(jié)構(gòu)的金屬模裝置61的作用進行說明。
圖7是表示本發(fā)明的第1實施方式的金屬模裝置的特性的圖。另外， 在圖中，橫軸取為時間，縱軸取為金屬模裝置61的溫度。
在圖中，Ll是表示使用以往的金屬模裝置11成形導光板時的可動金 屬模13的溫度的線，L2表示使用以往的金屬模裝置11成形導光板時的轉(zhuǎn) 印板34的溫度的線，L3是表示使用本發(fā)明的金屬模裝置61成形導光板時 的可動金屬模24B的溫度的線，L4表示使用本發(fā)明的金屬模裝置61成形 導光板時的轉(zhuǎn)印板34的溫度的線。
在本實施方式中，當使用金屬模裝置61成形導光板時，將開始成形時 的可動金屬模24B的溫度設(shè)定得比使用以往的金屬模裝置11成形導光板時 的可動金屬模13的溫度低約40'C。這是比要成形的樹脂30的玻璃轉(zhuǎn)移溫 度低5(TC以上的值。另外，在此情況下，熔融的樹脂30的溫度是290。C。
首先，在以往的金屬模裝置11中，如果將樹脂30填充到金屬模裝置 11的型腔空間C1、 C2內(nèi)，則由于樹脂30的溫度是29(TC，所以可動金屬 模13及轉(zhuǎn)印板34的溫度急劇上升，但由于通過可動金屬模13帶走了許多 熱量，所以轉(zhuǎn)印結(jié)束的時刻(定時)tpl的轉(zhuǎn)印板34的溫度T1成為120°C 左右。
此外，此時的可動金屬模13的溫度T2變?yōu)樯陨猿^13(TC的程度。 因此，樹脂30到轉(zhuǎn)印結(jié)束的時刻tpl被從290。C急劇地冷卻，容易形
成表皮層，并且形成的表皮層容易生長。
在以往的金屬模裝置ll中，在導光板上形成有超微粒大小的凹凸。并
且，該凹凸需要相對于開口部的大小具有一半左右的深度，但該深度與表
12皮層的厚度相比時是很小的。
因此，如果使用以往的金屬模裝置ll成形導光板，則將已經(jīng)轉(zhuǎn)移為固 化狀態(tài)的樹脂30通過基于合模裝置的較大的合模力壓碎而使其塑性變形，
并沿著轉(zhuǎn)印板34的凹凸。結(jié)果，轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的圖案變得容易劣化。 轉(zhuǎn)印在經(jīng)過了 1.2秒左右后的時刻tpl結(jié)束。然后，轉(zhuǎn)印板34及可動 金屬模13的各溫度都沿著大致平行的下降曲線逐漸降低。但是，由于金屬 模裝置ll的溫度設(shè)定得較高，所以其下降的程度是非常平緩的。因此，到 進行開模的時刻tp2為止經(jīng)過了 12秒以上，到取出導光板的時刻tp3為止 已經(jīng)經(jīng)過了接近16秒的時間，到最終進行金屬模裝置11的閉模、做好進 入到下次成形的準備的時刻tp4為止經(jīng)過了 17.2秒以上的時間。
對此，在本發(fā)明的金屬模裝置61中，盡管將開始成形時的金屬模裝置 61的溫度設(shè)定得比以往的金屬模裝置11的溫度低4(TC左右，但由于隔熱 層40的存在，抑制了樹脂30具有的熱能向可動金屬模24B側(cè)散逸，所以 在轉(zhuǎn)印板34上，在轉(zhuǎn)印結(jié)束時刻tl (—tpl)，溫度上升到與以往的金屬模 裝置11同樣的程度(120'C左右)。轉(zhuǎn)印板34的溫度的上升與使用以往的 金屬模裝置11時的轉(zhuǎn)印板34的溫度的上升相比稍稍平緩，可知可動金屬 模24B的溫度能夠一下子上升到16(TC左右。
轉(zhuǎn)印與使用以往的金屬模裝置11時同樣，在經(jīng)過了 1.2秒左右后的時 刻tl tpl)結(jié)束，但在使用本發(fā)明的金屬模裝置61的情況下，將到轉(zhuǎn) 印結(jié)束為止的、填充的初期的樹脂30的溫度維持得較高，確保其流動性。 因此，與使用以往的金屬模裝置ll的情況相比，能夠抑制表皮層的生長， 使固化的程度變低。結(jié)果，樹脂30能夠容易地沿著轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的 凹凸。
因此，在本發(fā)明中，能夠減小用來使轉(zhuǎn)印面附近的樹脂、即表皮層塑 性變形的合模力，能夠使包括合模裝置的注塑成形機的整體小型化，而且 能夠降低成本。此外，能夠提高轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的轉(zhuǎn)印精度。并且，在 產(chǎn)生與使用以往的金屬模裝置11時同等的合模力的情況下，能夠提高轉(zhuǎn)印 板34的轉(zhuǎn)印面的轉(zhuǎn)印精度。
另外，在轉(zhuǎn)印結(jié)束后，轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B的溫度都降低，但 由于金屬模裝置61的溫度被設(shè)定得較低，所以轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B的溫度下降的速度變高。
因此，到進行開模的時刻t2為止經(jīng)過了 6.4秒左右，到取出導光板的 時刻t3為止時間僅經(jīng)過9.2秒左右，到最終進行金屬模裝置11的閉模、做 好進入到下次成形的準備的時刻t4為止僅經(jīng)過9.6秒以上11.6秒以下的程 度的時間。此外，可知進行開模的時刻t2時的轉(zhuǎn)印板34的溫度與使用以 往的金屬模裝置11的情況下的時刻tp2時的轉(zhuǎn)印板34的溫度相比低34-C。
這樣，在本實施方式中，由于在可動金屬模24B與轉(zhuǎn)印板34之間配設(shè) 有隔熱層40，所以能夠抑制樹脂30具有的熱能向可動金屬模24B側(cè)散逸。 因此，能夠抑制樹脂30的溫度急劇變低而形成表皮層。結(jié)果，能夠提高轉(zhuǎn) 印精度。
此外，由于能夠減小用來使表皮層塑性變形的合模力，所以不僅能夠 使注塑成形機小型化，而且能夠提高轉(zhuǎn)印板34的耐久性。
并且，由于能夠相應于可提高轉(zhuǎn)印精度的量而將金屬模裝置61的溫度 設(shè)定得較低，所以能夠提高轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B的溫度下降的速度。
因此，能夠充分地縮短成形周期。
接著，對用來形成盤基板的本發(fā)明的第2實施方式進行說明。另外， 對于具有與第1實施方式相同的構(gòu)造的部分賦予相同的符號，對于因具有 相同的構(gòu)造而帶來的發(fā)明的效果援用上述實施方式的效果。
圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的樹脂成形方法的剖視圖。另外， 圖8 (a)是表示將作為成形材料的樹脂30填充在型腔空間C中的狀態(tài)的 圖，圖8 (b)是表示進行了合模的狀態(tài)的圖。
在圖中，20是作為用來將成形品、例如盤基板成形的樹脂成形裝置的 金屬模裝置，24A是作為第1模部件、并且作為第1金屬模的固定金屬模 (固定下模)，24B是相對于該固定金屬模24A進退自如地配設(shè)的作為第2 模部件，并且作為第2金屬模的可動金屬模(可動上模)。并且，在未圖示 的合模裝置(壓力機構(gòu))中，使可動金屬模24B前進來進行閉模，使可動 金屬模24B抵接在上述固定金屬模24A上而進行合模，隨之在固定金屬模 24A與可動金屬模24B之間形成具有圓形形狀的型腔空間C，使可動金屬 模24B后退，從固定金屬模24A離開而進行開模。
此外，15是形成在固定金屬模24A上的直澆道，該直澆道15的前端與型腔空間C連通。并且，62是相對于可動金屬模24B進退自如地配設(shè)的 切割沖頭，通過使該切割沖頭62前進，能夠?qū)μ畛湓谛颓豢臻gC中的樹脂 30實施開孔加工。
并且，在上述型腔空間C內(nèi)的固定金屬模24A的與可動金屬模24B對 置的面上，與第l實施方式同樣，形成有具有蜂窩構(gòu)造的隔熱層40，在該 隔熱層40的與可動金屬模24B對置的面上安裝有轉(zhuǎn)印板34。在本實施方 式中，作為轉(zhuǎn)印板34而使用壓模。此外，在上述轉(zhuǎn)印板34上，與可動金 屬模24B對置，形成有以規(guī)定的圖案形成有微小的凹凸的轉(zhuǎn)印面。
并且，在上述固定金屬模24A及可動金屬模24B中形成有調(diào)溫流路23， 通過使調(diào)溫媒體、例如水流到該調(diào)溫流路23中，能夠?qū)⒔饘倌Ｑb置20及 型腔空間C內(nèi)的樹脂30冷卻。
此外，型腔空間C內(nèi)的樹脂30被上述水冷卻、固化，此時，上述轉(zhuǎn)印 板34的轉(zhuǎn)印面的圖案被轉(zhuǎn)印到樹脂30上。接著，如果在使切割沖頭62前 進、進行開孔加工后進行開模，則能夠成形盤基板。
在本實施方式中，由于成形盤基板，所以填充在型腔空間C中的樹脂 被延展為較薄的盤基板的形狀。因此，在轉(zhuǎn)印后，通過溫度被設(shè)定得較低 的金屬模裝置20迅速地帶走熱能，所以能夠?qū)⒈P基板良好地冷卻。結(jié)果， 能夠縮短成形周期。
另外，如果稍微降低上述隔熱層40的隔熱效果、使開始成形時的金屬 模裝置20的溫度稍高，則能夠使轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B的特性成為 中間的特性。
接著，對上述結(jié)構(gòu)的金屬模裝置20的作用進行說明。
圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的金屬模裝置的特性的圖。另外， 在圖中，橫軸取為時間，縱軸取為金屬模裝置20的溫度。
在圖中，Ll是表示使用以往的盤成形用金屬模裝置成形盤基板時的可 動金屬模的溫度的線，L2表示使用以往的盤成形用金屬模裝置成形盤基板 時的轉(zhuǎn)印板(壓模)的溫度的線，L3是表示使用本發(fā)明的金屬模裝置20 成形盤基板時的可動金屬模24B的溫度的線，L4表示使用本發(fā)明的金屬模 裝置20成形盤基板時的轉(zhuǎn)印板34的溫度的線。
在本實施方式中，當使用金屬模裝置20成形盤基板時，將開始成形時的可動金屬模24B的溫度設(shè)定得比使用以往的盤成形用金屬模裝置成形盤 基板時的可動金屬模的溫度低約4(TC。這是比要成形的樹脂30的玻璃轉(zhuǎn)移 溫度低5(TC以上的值。另外，在此情況下，熔融的樹脂30的溫度是29(TC。
首先，在以往的盤成形用的金屬模裝置中，如果將樹脂填充到金屬模 裝置的型腔空間內(nèi)，則由于樹脂的溫度是29(TC，所以可動金屬模及轉(zhuǎn)印板 的溫度急劇地上升，由于可動金屬模帶走了許多熱量，所以轉(zhuǎn)印結(jié)束的時 刻(定時)tpl的轉(zhuǎn)印板的溫度T1成為12(TC左右。
此外，此時的可動金屬模的溫度T2變?yōu)樯陨猿^13(TC的程度。
因此，樹脂在到轉(zhuǎn)印結(jié)束的時刻tpl為止被從2卯'C急劇地冷卻，容易 形成表皮層，并且形成的表皮層容易生長。
在以往的盤成形用的金屬模裝置中，在盤基板上形成有超微粒的大小 的凹凸。并且，該凹凸需要相對于開口部的大小具有一半左右的深度，但 該深度與表皮層的厚度相比時是很小的。
因此，如果使用以往的盤成形用的金屬模裝置成形盤基板，則將已經(jīng) 轉(zhuǎn)移為固化狀態(tài)的樹脂通過合模裝置的較大的合模力壓碎而使其塑性變 形，并沿著轉(zhuǎn)印板的凹凸。結(jié)果，轉(zhuǎn)印板的轉(zhuǎn)印面的圖案變得容易劣化。
轉(zhuǎn)印在經(jīng)過了 0.3秒左右后的時刻tpl結(jié)束。然后，轉(zhuǎn)印板及可動金屬 模的各溫度都沿著大致平行的下降曲線逐漸降低。但是，由于以往的盤成 形用的金屬模裝置的溫度被較高地設(shè)定，所以其下降的程度是非常平緩的。 因此，到進行開模的時刻tp2為止經(jīng)過了 3秒以上，到取出盤基板的時刻 tp3為止已經(jīng)經(jīng)過了接近4秒的時間，到最終進行以往的盤成形用的金屬模 裝置的閉模并做好進入到下次成形的準備的時刻tp4為止經(jīng)過了 4.3秒以上 的時間。
對此，在本發(fā)明的金屬模裝置20中，盡管將開始成形時的金屬模裝置 20的溫度設(shè)定得比以往的盤成形用的金屬模裝置的溫度低4(TC左右，但由 于隔熱層40的存在，抑制了樹脂30所具有的熱能向可動金屬模24B側(cè)散 逸，所以在轉(zhuǎn)印板34上，在轉(zhuǎn)印結(jié)束時刻tl tpl)，溫度上升到與以往 的盤成形用的金屬模裝置同樣的程度(12(TC左右)。轉(zhuǎn)印板34的溫度的上 升與使用以往的盤成形用的金屬模裝置時的轉(zhuǎn)印板34的溫度的上升相比稍 稍平緩，但可知可動金屬模24B的溫度一下子上升到16(TC附近。
16轉(zhuǎn)印與使用以往的盤成形用的金屬模裝置時同樣，在經(jīng)過了 0.3秒左右 后的時刻tl (—tpl)結(jié)束，但在使用本發(fā)明的金屬模裝置20的情況下， 將到轉(zhuǎn)印結(jié)束為止的、填充的初期的樹脂30的溫度維持得較高，確保其流 動性。因此，與使用以往的盤成形用的金屬模裝置的情況相比，抑制了表 皮層的生長，使固化的程度變低。結(jié)果，樹脂30能夠容易地沿著轉(zhuǎn)印板34 的轉(zhuǎn)印面的凹凸。
因此，在本發(fā)明中，能夠減小用來使轉(zhuǎn)印面附近的樹脂、即表皮層塑 性變形的合模力，不僅能夠使包括合模裝置的注塑成形機的整體小型化， 而且能夠降低成本。此外，能夠提高轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的轉(zhuǎn)印精度。并且， 在產(chǎn)生與使用以往的盤成形用的金屬模裝置時同等的合模力的情況下，能 夠提高轉(zhuǎn)印板34的轉(zhuǎn)印面的轉(zhuǎn)印精度。
另外，在轉(zhuǎn)印結(jié)束后，轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B的溫度都降低，但 由于金屬模裝置20的溫度被設(shè)定得較低，所以轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B 的溫度下降的速度變高。
因此，到進行開模時刻t2為止經(jīng)過了 1.6秒左右，到取出盤基板的時 刻t3為止時間僅經(jīng)過2.3秒左右，到最終進行閉模、做好進入到下次成形 的準備的時刻t4為止僅經(jīng)過2.4秒以上2.9秒以下的左右的時間。此外， 可知在進行開模的時刻t2的轉(zhuǎn)印板34的溫度與使用以往的盤成形用的金 屬模裝置的情況下的時刻tp2時的轉(zhuǎn)印板34的溫度相比低34°C。
這樣，在本實施方式中，由于在可動金屬模24B與轉(zhuǎn)印板34之間配設(shè) 有隔熱層40，所以能夠抑制樹脂30所具有的熱能向可動金屬模24B側(cè)散 逸。因此，能夠抑制樹脂30的溫度急劇地變低而形成表皮層。結(jié)果，能夠 提高轉(zhuǎn)印精度。
此外，由于能夠減小用來使表皮層塑性變形的合模力，所以不僅能夠 使注塑成形機小型化，而且能夠提高轉(zhuǎn)印板34的耐久性。
并且，由于能夠相應于可提高轉(zhuǎn)印精度的量而將金屬模裝置20的溫度 設(shè)定得較低，所以能夠提高轉(zhuǎn)印板34及可動金屬模24B的溫度下降的速度。 因此，能夠充分地縮短成形周期。
在上述第l、第2實施方式中，從轉(zhuǎn)印板34側(cè)形成、或者從固定金屬 模24A側(cè)或可動金屬模24B側(cè)形成蜂窩構(gòu)造，但也可以通過其他方法形成蜂窩構(gòu)造。
所以，對通過其他方法形成蜂窩構(gòu)造的本發(fā)明的第3實施方式進行說明。
圖10是表示本發(fā)明的第3實施方式的隔熱層的形成方法的第1圖，圖 11是表示本發(fā)明的第3實施方式的隔熱層的形成方法的第2圖。
例如，在金屬注射成形中，有使含有金屬粉的坯料流入到10um左右 寬度的深槽中較困難的情況。在這樣的情況下，例如如圖10及圖11所示， 準備預先通過金屬注射成形而形成的含有金屬粉的薄壁板70，將具備蜂窩 的反轉(zhuǎn)構(gòu)造(具有針狀突起的構(gòu)造)的(用來形成隔熱層40的)反蜂窩轉(zhuǎn) 印板72推碰到該薄壁板70上，如果將薄壁板70及反蜂窩轉(zhuǎn)印板72用未 圖示的加壓器夾住，則能夠?qū)⑸鲜龇涓C的反轉(zhuǎn)構(gòu)造轉(zhuǎn)印到薄壁板70側(cè)。接 著，如果將上述反蜂窩轉(zhuǎn)印板72從薄壁板70分離，則能夠得到由轉(zhuǎn)印了 圖11所示那樣的蜂窩構(gòu)造的反轉(zhuǎn)構(gòu)造體構(gòu)成的薄壁板70A。另外，可以將 該薄壁板70A作為隔熱層配設(shè)在轉(zhuǎn)印板34與固定金屬模24A或可動金屬 模24B之間。
接著，對通過再其他方法形成蜂窩構(gòu)造的本發(fā)明的第4實施方式進行 說明。
圖12是表示本發(fā)明的第4實施方式的隔熱層的形成方法的圖。另外， 圖12 (a)是表示轉(zhuǎn)印了蜂窩構(gòu)造之前的狀態(tài)的圖，圖12 (b)是表示轉(zhuǎn)印 了蜂窩構(gòu)造之后的狀態(tài)的圖。
在此情況下，使用具有高流動性及耐磨性的非晶金屬(所謂的"金屬 玻璃")。如圖12 (a)所示，將非晶金屬86載置在使用作為加熱體的加熱 線圈80在直澆道82內(nèi)被加熱的模鏡面板84上，如果將具有蜂窩的反轉(zhuǎn)構(gòu) 造的(用來形成隔熱層的)反蜂窩轉(zhuǎn)印板88推壓在上述非晶金屬86上， 則如圖12 (b)所示，進行壓力成形，能夠?qū)⑸鲜龇涓C的反轉(zhuǎn)構(gòu)造轉(zhuǎn)印到非 晶金屬86側(cè)。接著，如果使上述反蜂窩轉(zhuǎn)印板88從非晶金屬86分離，則 能夠得到由轉(zhuǎn)印了蜂窩構(gòu)造的反轉(zhuǎn)構(gòu)造體構(gòu)成的非晶金屬層86A?？梢詫?作為隔熱層而形成了該非晶金屬層86A的模鏡面板84作為構(gòu)成金屬模裝置 20的一部分的槽使用，配設(shè)在轉(zhuǎn)印板34與固定金屬模24A或可動金屬模 24B之間。另外，本發(fā)明并不限于上述各實施方式，能夠基于本發(fā)明的主旨進行 各種變形，而不應將它們從本發(fā)明的范圍中排除。 工業(yè)實用性
能夠?qū)⒈景l(fā)明在注塑成形機的金屬模裝置中使用。
權(quán)利要求
1、一種樹脂成形裝置，其特征在于，具有(a)第1金屬模；(b)第2金屬模，對置于該第1金屬模而配設(shè)；(c)轉(zhuǎn)印板，將由凹凸的圖案構(gòu)成的轉(zhuǎn)印面朝向型腔空間并被安裝在上述第1、第2金屬模中的一個金屬模上；和(d)隔熱層，配設(shè)在上述一個金屬模與轉(zhuǎn)印板之間，從上述一個金屬模及轉(zhuǎn)印板中的一個一側(cè)生長而形成。
2、 如權(quán)利要求1所述的樹脂成形裝置，其特征在于， 上述隔熱層從上述轉(zhuǎn)印板一側(cè)生長而形成。
3、 如權(quán)利要求1所述的樹脂成形裝置，其特征在于，上述隔熱層從上述一個金屬模一側(cè)生長而形成。
4、 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的樹脂成形裝置，其特征在于，(a) 上述隔熱層具有蜂窩構(gòu)造；(b) 該蜂窩構(gòu)造的蜂窩間距設(shè)定在0.1 um以上100 um以下的范圍
5、 如權(quán)利要求1 4中任一項所述的樹脂成形裝置，其特征在于，(a) 上述隔熱層具有蜂窩構(gòu)造；(b) 該蜂窩構(gòu)造的壁厚設(shè)定在0.01um以上10um以下的范圍中。
6、 如權(quán)利要求1 5中任一項所述的樹脂成形裝置，其特征在于，(a) 上述隔熱層具有蜂窩構(gòu)造；(b) 該蜂窩構(gòu)造的蜂窩高度設(shè)定在10um以上10mm以下的范圍中。
7、 如權(quán)利要求4 6中任一項所述的樹脂成形裝置，其特征在于，上述隔熱層具有層疊的蜂窩構(gòu)造。
8、 如權(quán)利要求1 7中任一項所述的樹脂成形裝置，其特征在于， 在上述金屬模中開始成形時的溫度設(shè)定為比成形材料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度低5(TC以上的值。
9、 一種樹脂成形裝置的樹脂成形方法，所述樹脂成形裝置具有第1 金屬模；對置于該第1金屬模而配設(shè)的第2金屬模；將由凹凸的圖案構(gòu)成 的轉(zhuǎn)印面朝向型腔空間并被安裝在上述第1、第2金屬模中的一個金屬模上 的轉(zhuǎn)印板；和配設(shè)在上述一個金屬模與轉(zhuǎn)印板之間、從上述一個金屬模及 轉(zhuǎn)印板中的一個一側(cè)生長而形成的隔熱層，其特征在于，所述樹脂成形方法包括以下步驟(a) 將成形材料填充到型腔空間，將轉(zhuǎn)印面的圖案轉(zhuǎn)印到成形材料上;(b) 在轉(zhuǎn)印后施加合模力，使轉(zhuǎn)印面附近的成形材料塑性變形。
全文摘要
本發(fā)明的樹脂成形裝置能夠提高轉(zhuǎn)印精度、能夠降低金屬模裝置的成本、能夠縮短成形周期。其具有第1金屬模、對置于第1金屬模而配設(shè)的第2金屬模、將由凹凸的圖案構(gòu)成的轉(zhuǎn)印面朝向型腔空間(C1、C2)并被安裝在第1、第2金屬模中的一個金屬模上的轉(zhuǎn)印板(34)、和配設(shè)在一個金屬模與轉(zhuǎn)印板(34)之間、從一個金屬模及轉(zhuǎn)印板(34)中的一個一側(cè)生長而形成的隔熱層(40)。由于在一個金屬模與轉(zhuǎn)印板(34)之間配設(shè)有隔熱層(40)，所以能夠抑制成形材料所具有的熱能向一個金屬模側(cè)散逸。因此，能夠抑制成形材料的溫度急劇地變低而形成表皮層的情況，能夠提高轉(zhuǎn)印精度。
文檔編號B29L11/00GK101426630SQ200780014069
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者平田徹 申請人:住友重機械工業(yè)株式會社