树脂成形装置及树脂成形方法

专利名称：树脂成形装置及树脂成形方法
技术领域：
本发明涉及树脂成形装置及树脂成形方法。
背景技术：
以往，在成形机、例如注塑成形机中，将在加热缸内加热熔融的树脂 填充到金属模装置内的型腔空间中，在该型腔空间内冷却、固化，而成形 成形品。
上述注塑成形机具有作为树脂成形装置的金属模装置、合模装置及注 射装置，该注射装置具备将树脂加热而使其熔融的加热缸、安装在该加热 缸的前端上用来注射熔融的树脂的注射喷嘴、和在上述加热缸内旋转自如 且进退自如地配设的螺杆等。并且，上述金属模装置具备固定金属模及可 动金属模，通过由上述合模装置使可动金属模进退，进行金属模装置的闭 模、合模及开模，随着合模，在上述固定金属模与可动金属模之间形成型 腔空间。
并且，在计量工序中，如果使上述螺杆旋转，则使供给到加热缸内的 树脂熔融，积存在螺杆的前方，随之使螺杆后退，在此期间，进行金属模 装置的闭模及合模。接着，在注射工序中，使上述螺杆前进，将积存在该 螺杆的前方的树脂从注射喷嘴注射，填充到型腔空间中。接着，在冷却工 序中，将上述型腔空间内的树脂冷却固化。接着，进行开模，并将上述成 形品取出。
图1是以往的金属模装置的剖视图。
在图中，ll是用来将成形品、例如用于成形导光板的金属模装置，12 是固定金属模，13是相对于该固定金属模12进退自如地配设的可动金属 模。并且，在未图示的合模装置中，使可动金属模13前进而进行闭模，使 可动金属模13抵接在固定金属模12上而进行合模，随之,在固定金属模12 与可动金属模13之间形成具有矩形形状的型腔空间C1、 C2，使可动金属模13后退，从固定金属模12离开而进行开模。
此外，15是形成在固定金属模12上的直浇道，该直浇道15的前端与 型腔空间C1、 C2经由浇口gl、 g2连通。
并且，上述可动金属模13具备上板21 、以及承接该上板21的下板22, 在上述型腔空间Cl、 C2内的可动金属模13的与固定金属模12对置的面 上，安装有转印板34，在该转印板34上，与固定金属模12对置而形成以 规定的图案形成有微小的凹凸的转印面。并且，在上述下板22内形成有调 温流路23，通过使调温媒体流到该调温流路23中，能够将金属模装置ll 及型腔空间C1、 C2内的树脂冷却。
此外，未图示的注射装置相对于上述金属模装置11进退自如地配设， 如果将上述注射装置的注射喷嘴推碰到进行了合模的状态的金属模装置11 的上述固定金属模12上，从注射喷嘴注射树脂，则树脂经由浇口 gl、 g2 被填充到型腔空间C1、 C2中。
接着，各型腔空间Cl、 C2内的树脂被上述调温媒体冷却、固化，此 时，上述转印板34的转印面的图案被转印到树脂上。接着，如果进行开模， 则导光板完成(例如参照专利文献l)。
专利文献1:日本特开2000-249538号公报
但是，在上述以往的金属模装置ll中，在上述转印面上形成有很微小 的凹凸的情况下，不能将图案充分地、精度良好地转印到树脂上，有转印 精度变低的情况。
这可以认为是因为，在使用金属模装置11的温度比树脂的玻璃转移温 度低的金属模装置11的情况下，熔融的树脂流入到型腔空间Cl、 C2内， 当接触在型腔空间Cl、 C2的内周面上时瞬间被冷却，在树脂的表面上形 成表面固化层即表皮层。
该表皮层根据导光板的成形条件、树脂的种类等而形成的状态不同， 但一般形成的时间即生长时间是0.1秒以下的量计，表皮层的厚度为几十微 米左右。如果形成表皮层，则当树脂与型腔空间C1、 C2的内周面接触时， 阻碍了其沿着内周面的形状顺利地填充，产生焊缝、转印不良等的成形不 良。此外，如上所述，在上述转印面上形成有很微小的凹凸的情况下，不 能将图案充分高精度地转印到树脂上，转印精度变低。所以，为了在形成表皮层之前结束转印，考虑提高金属模装置ll的温 度、提高树脂的流动性。但是，如果提高金属模装置ll的温度，则为了冷 却树脂所需要的时间相应地变长，成形周期变长。此外，考虑将温度调节 机构配设在金属模装置ll内、调节金属模装置ll的温度，但在此情况下， 不仅金属模装置11的成本变高，而且为了调节金属模装置11的温度而消 耗大量的能量，导光板的成本也变高。
进而，为了提高转印精度，有提高型腔空间Cl、 C2内的压力、将表 皮层机械地压碎、使其塑性变形的方法，但在此情况下，不仅合模装置大 型化，而且转印板34的图案劣化，转印板34的耐久性变低。

发明内容
本发明的目的是解决上述以往的金属模装置11的问题、提供一种能够 提高转印精度、能够降低金属模装置的成本、能够縮短成形周期的树脂成 形装置及树脂成形方法。
为此，在本发明的树脂成形装置中，具有第l金属模；第2金属模， 对置于该第1金属模而配设；转印板，将由凹凸的图案构成的转印面朝向 型腔空间并被安装在上述第l、第2金属模中的一个金属模上；和隔热层， 配设在上述一个金属模与转印板之间，从上述一个金属模及转印板中的一 个一侧生长而形成。
发明效果
根据本发明，在树脂成形装置中，具有第l金属模；第2金属模， 对置于该第1金属模而配设；转印板，将由凹凸的图案构成的转印面朝向 型腔空间并被安装在上述第l、第2金属模中的一个金属模上；隔热层，配 设在上述一个金属模与转印板之间，从上述一个金属模及转印板中的一侧 生长而形成。
在此情况下，由于在一个金属模与转印板之间配设有隔热层，所以能 够抑制成形材料所具有的热能向一个金属模侧散逸。因此，能够抑制成形 材料的温度急剧地变低而形成表皮层的情况。结果，能够提高转印精度。
此外，由于能够减小用来使表皮层塑性变形的合模力，所以不仅能够 使注塑成形机小型化，而且能够提高转印板的耐久性。并且，由于能够相应于可提高转印精度的量而将树脂成形装置的温度 设定得较低，所以能够提高一个金属模及转印板的温度下降的速度。因此， 能够充分地縮短成形周期。


图1是以往的隔热金属模的剖视图。
图2是表示本发明的第1实施方式的树脂成形方法的剖视图。
图3是表示本发明的第1实施方式的隔热层的主要部分的立体图。
图4是表示本发明的第1实施方式的隔热层的主要部分的放大图。
图5是表示形成本发明的第1实施方式的蜂窝构造的第1方法的图。
图6是表示形成本发明的第1实施方式的蜂窝构造的第2方法的图。
图7是表示本发明的第1实施方式的金属模装置的特性的图。
图8是表示本发明的第2实施方式的树脂成形方法的剖视图。
图9是表示本发明的第2实施方式的金属模装置的特性的图。
图10是表示本发明的第3实施方式的隔热层的形成方法的第1图。
图11是表示本发明的第3实施方式的隔热层的形成方法的第2图。
图12是表示本发明的第4实施方式的隔热层的形成方法的图。
标号说明
20、 61金属模装置 24A固定金属模 24B可动金属模 34转印板 40隔热层
C、 Cl、 C2型腔空间
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地说明。在此情况下，对作 为成形机的注塑成形机、以及作为树脂成形装置的金属模装置进行说明。
图2是表示本发明的第1实施方式的树脂成形方法的剖视图。另外， 图2 (a)是表示将作为成形材料的树脂30填充在型腔空间Cl、 C2的状态的图，图2 (b)是表示进行了合模的状态的图。
在图中，61是作为用来将成形品、例如导光板成形的树脂成形装置的 金属模装置、24A是作为第1模部件、并且作为第1金属模的固定金属模， 24B是相对于该固定金属模24A进退自如地配设的作为第2模部件并且作 为第2金属模的可动金属模。并且，在未图示的合模装置中，使可动金属 模24B前进来进行闭模，使可动金属模24B抵接在上述固定金属模24A上 进行合模，随之在固定金属模24A与可动金属模24B之间形成具有矩形形 状的型腔空间C1、 C2，使可动金属模24B后退，从固定金属模24A离开 而进行开模。
此外，15是形成在固定金属模24A上的直浇道，该直浇道15的前端 与型腔空间C1、 C2经由浇口gl、 g2连通。
并且，上述可动金属模24B具备上板21、以及承接该上板21的下板 (承接板)22，在上述型腔空间Cl、 C2内的可动金属模24B的与固定金 属模24A对置的面上形成有隔热层40，在该隔热层40的与固定金属模24A 对置的面上安装有转印板34。此外，在该转印板34的与固定金属模24A 对置的面上，形成有以规定的图案形成有微小的凹凸的转印面。
并且，在上述下板22中形成有调温流路23，通过使调温媒体、例如水 流到该调温流路23中，能够将金属模装置61及型腔空间Cl、 C2内的树 脂30冷却。另外，在固定金属模24A上，也形成有与调温流路23同样的 调温流路，能够使水流到该调温流路中。
此外，未图示的注射装置相对于上述金属模装置61进退自如地配设， 如果将上述注射装置的注射喷嘴推碰到进行了合模的状态的金属模装置61 的上述固定金属模24A上，从注射喷嘴射出树脂30，则树脂30经由浇口 gl、 g2被填充到型腔空间Cl、 C2中。
接着，各型腔空间C1、 C2内的树脂30被上述水冷却、固化，此时， 上述转印板34的转印面的图案被转印到树脂30上。接着，如果进行开模， 则导光板完成。
在本实施方式中，作为第1金属模使用固定金属模24A，并且作为第2 金属模使用可动金属模24B，但可以将固定金属模配设在下方、将可动金 属模配设在上方，通过压力机构使可动金属模进退。在此情况下，固定金属模作为固定下模、可动金属模作为可动上模使用。
在本实施方式中，通过调节上述水的温度，将开始成形时的金属模装 置61的温度设定为比以往的金属模装置11的温度低规定的温度，在本实
施方式中设定为低40'C左右。
为此，如上所述，在可动金属模24B上形成隔热层40。
图3是表示本发明的第1实施方式的隔热层的主要部分的立体图，图4
是表示本发明的第1实施方式的隔热层的主要部分的放大图。
上述隔热层40具有截面为正多边形、在本实施方式中为正六边形的形
状的蜂窝构造。
作为隔热层，例如在将高分子材料配设在转印板34与上板21之间的 情况下，在实际的成形时，通过热循环进行收縮，隔热层和与上板21的转 印板34接触的面相互摩擦，转印板34磨损。在上述导光板的成形中，对 于金属模装置61要求对于100万次以上的成形的耐久性。高分子材料的热 传导率与构成金属模装置61的钢材等的热传导率相比低两位左右，在热传 导率较低这一点上可以说是适合的隔热层，但在耐久性的方面留有问题。
此外，作为隔热层，可以考虑通过将氧化锆等的陶瓷材料成膜而形成 的方法，但由于氧化锆具有与钢材非常近似的线膨胀系数，所以起因于热 循环的收縮的相互摩擦的问题发生的机率比使用上述高分子材料的情况 低。但是，由于氧化锆的隔热性较低，所以在想要得到在本发明中想要的 隔热效果的情况下，考虑需要约100um以上并且lmm以下左右的厚度。 在此情况下，即使能够实际形成隔热层，也成为脆性较高的构造，会通过 热循环的收縮而发生破裂、或施加较大的注射力、合模力等而发生破裂。 结果，隔热层的耐久性变低。
所以，在本实施方式中，如上所述，通过截面具有正六边形的形状的 蜂窝构造形成隔热层40。
在成形导光板那样的光媒体的情况下，例如有在12cm直径的圆区域中 施加最大300kg/cri^左右的压力的情况。此外，在成形时使用的转印板34 通常通过进行镍电铸、将镍电铸加工而形成。在本实施方式中，也使用通 过进行镍电铸形成的转印板34，该转印板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细微的凹凸构成的图案。
9此外，上述转印板34机械地、或者通过空气吸盘安装在上板21的表 面上，但为了减轻起因于热循环的收縮的相互摩擦，在上板21的表面上涂 敷DLC (Diamond Like Carbon)那样的高耐磨性材料，形成DLC的膜。在 此情况下，由于膜的表面是不能研磨的，所以具有一定的粗糙度。此外， 也有产生几十微米以上、并且lOOnm以下的直径的孔隙的情况。
所以，设定上述蜂窝构造，以使孔隙的形状不会经由较薄的转印板34 转印到导光板的表面上而产生残留痕迹。即，蜂窝构造的蜂窝间距P设定 在O.l um以上lOOwm以下、优选为1 um以上10um以下的范围内。该 范围是考虑隔热层40配设在可动金属模24B与转印板34之间而设定的， 如果与一般以隔热目的形成在金属模装置ll内的结构相比，则减小了很多。
在用来形成隔热层40的蜂窝构造的材料中使用金属。蜂窝构造的壁的 厚度即壁厚D设定在0.01ym以上10um以下、优选地设定在0.1um以 上并且5um以下的范围内。这是因为，如果假设例如蜂窝构造的空隙部 42是与钢材相比热传导率低到几乎可以忽视的程度的空气，则作为隔热层 40，为了得到钢材的1/10左右的热传导率，需要使空隙部42的空隙率为 90°/。。此外，表示蜂窝构造的高度(形成高度)的蜂窝高度H设定在10u m以上10mm以下的范围内。
这里，如果将蜂窝间距P假设为例如10um，则蜂窝构造的壁厚D为 1 " m以下的量级。为了遍及几十厘米较大面积的区域得到例如壁厚D是1 um、蜂窝间距P是10um、蜂窝高度H是lmm左右的微小的蜂窝构造， 优选地使用高度相对于面积的比较大的构造，即在形成"高纵横比"构造 方面具有优越性的、以所谓的LIGA (Lithographie， Galvanoformung， Abformung)工艺方法为基础的制造法。LIGA工艺方法自身是公知的，所 以详细的说明省略，是在基板上厚膜涂敷具有X射线感光性的抗蚀剂材料、 经由以Au、 Be等为吸收体的X射线掩模进行同步加速器放射光(SR光) 的曝光(X射线曝光)、将曝光部显影除去、或者反之将遮蔽部显影除去而 得到抗蚀剂细微构造体的方法。
另外，如果以抗蚀剂细微构造体为基础进行电铸来制作复制品，则能 够通过注射成形等形成蜂窝构造。
在采用LIGA工艺方法的情况下，作为具体的实施方式，可以考虑在转印板34的与可动金属模24B对置的面上形成蜂窝结构的方法、以及在可 动金属模24B的与转印板34对置的面上形成蜂窝结构的方法。 接着，对形成蜂窝构造的方法进行说明。
图5是表示形成本发明的第1实施方式的蜂窝构造的第1方法的图， 图6是表示形成本发明的第1实施方式的蜂窝构造的第2方法的图。
为了在转印板34的与可动金属模24B对置的面上形成蜂窝构造，如图 5所示，将(镍制)的转印板34作为基板，在其背面(与可动金属模24B 对置的面)上厚膜涂敷X射线感光性的抗蚀剂材料44 (或者粘贴薄膜)， 通过研磨等将抗蚀剂材料44的厚度调节到规定的厚度，经由X射线掩模 46用同步加速器放射光(SR光)曝光、显影，由此以对应于壁厚D的1 um的构造宽度，形成具有与蜂窝间距P对应的10um周期的蜂窝构造的 反转构造体48 (图5 (A)、图5 (B))。然后，只要进行镍电铸、使蜂窝构 造生长就可以(图5 (C))。此时，转印板34的转印面(在图5中是下侧 面)用抗蚀剂等的适当的材料保护。在进行镍电铸后，通过研磨等调节蜂 窝高度，则能够在转印板34上形成直接带有的隔热层40 (图5 (D))。
另外，通常通过1次X射线曝光所感光的抗蚀剂材料44的厚度是几百 微米左右。因此，在形成更厚的隔热层40的情况下，需要在形成的蜂窝构 造上进一步层叠蜂窝构造、形成附加的层。对于其必要性，例如可以通过 多重曝光LIGA工艺方法应对。即，如图6所示，只要在第l次的曝光结 束后不立即显影、而是进一步在第1层的抗蚀剂材料44之上形成第2层抗 蚀剂材料50就可以。另外，蜂窝构造的图案即蜂窝图案经由转印板34转 印到导光板上的可能性可以通过第1层的蜂窝构造避免，所以可以使第2 层的蜂窝构造的蜂窝间距P比第1层的蜂窝构造的蜂窝间距P (例如10 u m)大。如果反复进行同样的多重曝光、得到需要的细微构造的抗蚀剂材 料的厚度，则然后一起进行显影。这样，能够形成多重化的蜂窝构造的反 转构造体52。如果对该反转构造体52进行镍电铸、最后将抗蚀剂材料44、 50除去，则能够形成具有需要的厚度的镍制的蜂窝构造的隔热层40。
另一方面，在可动金属模24B的与转印板34对置的面上形成蜂窝构造 的情况下，也基本上可以使用与上述镍电铸的蜂窝构造相同的方法，但不 能通过电铸使钢材自身生长，所以优选代替镍电铸等的电铸而使用金属粉末成形技术。在此情况下，到通过曝光形成反转构造体48、 52的工序为止 是同样的，但在其后的工序中，代替电铸而使用金属粉末烧结成形技术。 在此情况下，使用与金属模装置61相同材质(钢材)的金属粉，通过热膨 胀系数差抑制隔热层40与可动金属模24B之间产生热应力。
另外，在烧结时，根据组成而体积发生百分之几以上、并且百分之十 几以下的收縮，所以，在将型腔空间Cl、 C2的表面部分作为一体化后的 金属模部件进行烧结后，需要在后工序中进行切削，以使得能够作为构成 金属模装置61的一部分的槽嵌入而一体化。
接着，对上述结构的金属模装置61的作用进行说明。
图7是表示本发明的第1实施方式的金属模装置的特性的图。另外， 在图中，横轴取为时间，纵轴取为金属模装置61的温度。
在图中，Ll是表示使用以往的金属模装置11成形导光板时的可动金 属模13的温度的线，L2表示使用以往的金属模装置11成形导光板时的转 印板34的温度的线，L3是表示使用本发明的金属模装置61成形导光板时 的可动金属模24B的温度的线，L4表示使用本发明的金属模装置61成形 导光板时的转印板34的温度的线。
在本实施方式中，当使用金属模装置61成形导光板时，将开始成形时 的可动金属模24B的温度设定得比使用以往的金属模装置11成形导光板时 的可动金属模13的温度低约40'C。这是比要成形的树脂30的玻璃转移温 度低5(TC以上的值。另外，在此情况下，熔融的树脂30的温度是290。C。
首先，在以往的金属模装置11中，如果将树脂30填充到金属模装置 11的型腔空间C1、 C2内，则由于树脂30的温度是29(TC，所以可动金属 模13及转印板34的温度急剧上升，但由于通过可动金属模13带走了许多 热量，所以转印结束的时刻(定时)tpl的转印板34的温度T1成为120°C 左右。
此外，此时的可动金属模13的温度T2变为稍稍超过13(TC的程度。 因此，树脂30到转印结束的时刻tpl被从290。C急剧地冷却，容易形
成表皮层，并且形成的表皮层容易生长。
在以往的金属模装置ll中，在导光板上形成有超微粒大小的凹凸。并
且，该凹凸需要相对于开口部的大小具有一半左右的深度，但该深度与表
12皮层的厚度相比时是很小的。
因此，如果使用以往的金属模装置ll成形导光板，则将已经转移为固 化状态的树脂30通过基于合模装置的较大的合模力压碎而使其塑性变形，
并沿着转印板34的凹凸。结果，转印板34的转印面的图案变得容易劣化。 转印在经过了 1.2秒左右后的时刻tpl结束。然后，转印板34及可动 金属模13的各温度都沿着大致平行的下降曲线逐渐降低。但是，由于金属 模装置ll的温度设定得较高，所以其下降的程度是非常平缓的。因此，到 进行开模的时刻tp2为止经过了 12秒以上，到取出导光板的时刻tp3为止 已经经过了接近16秒的时间，到最终进行金属模装置11的闭模、做好进 入到下次成形的准备的时刻tp4为止经过了 17.2秒以上的时间。
对此，在本发明的金属模装置61中，尽管将开始成形时的金属模装置 61的温度设定得比以往的金属模装置11的温度低4(TC左右，但由于隔热 层40的存在，抑制了树脂30具有的热能向可动金属模24B侧散逸，所以 在转印板34上，在转印结束时刻tl (—tpl)，温度上升到与以往的金属模 装置11同样的程度(120'C左右)。转印板34的温度的上升与使用以往的 金属模装置11时的转印板34的温度的上升相比稍稍平缓，可知可动金属 模24B的温度能够一下子上升到16(TC左右。
转印与使用以往的金属模装置11时同样，在经过了 1.2秒左右后的时 刻tl tpl)结束，但在使用本发明的金属模装置61的情况下，将到转 印结束为止的、填充的初期的树脂30的温度维持得较高，确保其流动性。 因此，与使用以往的金属模装置ll的情况相比，能够抑制表皮层的生长， 使固化的程度变低。结果，树脂30能够容易地沿着转印板34的转印面的 凹凸。
因此，在本发明中，能够减小用来使转印面附近的树脂、即表皮层塑 性变形的合模力，能够使包括合模装置的注塑成形机的整体小型化，而且 能够降低成本。此外，能够提高转印板34的转印面的转印精度。并且，在 产生与使用以往的金属模装置11时同等的合模力的情况下，能够提高转印 板34的转印面的转印精度。
另外，在转印结束后，转印板34及可动金属模24B的温度都降低，但 由于金属模装置61的温度被设定得较低，所以转印板34及可动金属模24B的温度下降的速度变高。
因此，到进行开模的时刻t2为止经过了 6.4秒左右，到取出导光板的 时刻t3为止时间仅经过9.2秒左右，到最终进行金属模装置11的闭模、做 好进入到下次成形的准备的时刻t4为止仅经过9.6秒以上11.6秒以下的程 度的时间。此外，可知进行开模的时刻t2时的转印板34的温度与使用以 往的金属模装置11的情况下的时刻tp2时的转印板34的温度相比低34-C。
这样，在本实施方式中，由于在可动金属模24B与转印板34之间配设 有隔热层40，所以能够抑制树脂30具有的热能向可动金属模24B侧散逸。 因此，能够抑制树脂30的温度急剧变低而形成表皮层。结果，能够提高转 印精度。
此外，由于能够减小用来使表皮层塑性变形的合模力，所以不仅能够 使注塑成形机小型化，而且能够提高转印板34的耐久性。
并且，由于能够相应于可提高转印精度的量而将金属模装置61的温度 设定得较低，所以能够提高转印板34及可动金属模24B的温度下降的速度。
因此，能够充分地縮短成形周期。
接着，对用来形成盘基板的本发明的第2实施方式进行说明。另外， 对于具有与第1实施方式相同的构造的部分赋予相同的符号，对于因具有 相同的构造而带来的发明的效果援用上述实施方式的效果。
图8是表示本发明的第2实施方式的树脂成形方法的剖视图。另外， 图8 (a)是表示将作为成形材料的树脂30填充在型腔空间C中的状态的 图，图8 (b)是表示进行了合模的状态的图。
在图中，20是作为用来将成形品、例如盘基板成形的树脂成形装置的 金属模装置，24A是作为第1模部件、并且作为第1金属模的固定金属模 (固定下模)，24B是相对于该固定金属模24A进退自如地配设的作为第2 模部件，并且作为第2金属模的可动金属模(可动上模)。并且，在未图示 的合模装置(压力机构)中，使可动金属模24B前进来进行闭模，使可动 金属模24B抵接在上述固定金属模24A上而进行合模，随之在固定金属模 24A与可动金属模24B之间形成具有圆形形状的型腔空间C，使可动金属 模24B后退，从固定金属模24A离开而进行开模。
此外，15是形成在固定金属模24A上的直浇道，该直浇道15的前端与型腔空间C连通。并且，62是相对于可动金属模24B进退自如地配设的 切割冲头，通过使该切割冲头62前进，能够对填充在型腔空间C中的树脂 30实施开孔加工。
并且，在上述型腔空间C内的固定金属模24A的与可动金属模24B对 置的面上，与第l实施方式同样，形成有具有蜂窝构造的隔热层40，在该 隔热层40的与可动金属模24B对置的面上安装有转印板34。在本实施方 式中，作为转印板34而使用压模。此外，在上述转印板34上，与可动金 属模24B对置，形成有以规定的图案形成有微小的凹凸的转印面。
并且，在上述固定金属模24A及可动金属模24B中形成有调温流路23， 通过使调温媒体、例如水流到该调温流路23中，能够将金属模装置20及 型腔空间C内的树脂30冷却。
此外，型腔空间C内的树脂30被上述水冷却、固化，此时，上述转印 板34的转印面的图案被转印到树脂30上。接着，如果在使切割冲头62前 进、进行开孔加工后进行开模，则能够成形盘基板。
在本实施方式中，由于成形盘基板，所以填充在型腔空间C中的树脂 被延展为较薄的盘基板的形状。因此，在转印后，通过温度被设定得较低 的金属模装置20迅速地带走热能，所以能够将盘基板良好地冷却。结果， 能够縮短成形周期。
另外，如果稍微降低上述隔热层40的隔热效果、使开始成形时的金属 模装置20的温度稍高，则能够使转印板34及可动金属模24B的特性成为 中间的特性。
接着，对上述结构的金属模装置20的作用进行说明。
图9是表示本发明的第2实施方式的金属模装置的特性的图。另外， 在图中，横轴取为时间，纵轴取为金属模装置20的温度。
在图中，Ll是表示使用以往的盘成形用金属模装置成形盘基板时的可 动金属模的温度的线，L2表示使用以往的盘成形用金属模装置成形盘基板 时的转印板(压模)的温度的线，L3是表示使用本发明的金属模装置20 成形盘基板时的可动金属模24B的温度的线，L4表示使用本发明的金属模 装置20成形盘基板时的转印板34的温度的线。
在本实施方式中，当使用金属模装置20成形盘基板时，将开始成形时的可动金属模24B的温度设定得比使用以往的盘成形用金属模装置成形盘 基板时的可动金属模的温度低约4(TC。这是比要成形的树脂30的玻璃转移 温度低5(TC以上的值。另外，在此情况下，熔融的树脂30的温度是29(TC。
首先，在以往的盘成形用的金属模装置中，如果将树脂填充到金属模 装置的型腔空间内，则由于树脂的温度是29(TC，所以可动金属模及转印板 的温度急剧地上升，由于可动金属模带走了许多热量，所以转印结束的时 刻(定时)tpl的转印板的温度T1成为12(TC左右。
此外，此时的可动金属模的温度T2变为稍稍超过13(TC的程度。
因此，树脂在到转印结束的时刻tpl为止被从2卯'C急剧地冷却，容易 形成表皮层，并且形成的表皮层容易生长。
在以往的盘成形用的金属模装置中，在盘基板上形成有超微粒的大小 的凹凸。并且，该凹凸需要相对于开口部的大小具有一半左右的深度，但 该深度与表皮层的厚度相比时是很小的。
因此，如果使用以往的盘成形用的金属模装置成形盘基板，则将已经 转移为固化状态的树脂通过合模装置的较大的合模力压碎而使其塑性变 形，并沿着转印板的凹凸。结果，转印板的转印面的图案变得容易劣化。
转印在经过了 0.3秒左右后的时刻tpl结束。然后，转印板及可动金属 模的各温度都沿着大致平行的下降曲线逐渐降低。但是，由于以往的盘成 形用的金属模装置的温度被较高地设定，所以其下降的程度是非常平缓的。 因此，到进行开模的时刻tp2为止经过了 3秒以上，到取出盘基板的时刻 tp3为止已经经过了接近4秒的时间，到最终进行以往的盘成形用的金属模 装置的闭模并做好进入到下次成形的准备的时刻tp4为止经过了 4.3秒以上 的时间。
对此，在本发明的金属模装置20中，尽管将开始成形时的金属模装置 20的温度设定得比以往的盘成形用的金属模装置的温度低4(TC左右，但由 于隔热层40的存在，抑制了树脂30所具有的热能向可动金属模24B侧散 逸，所以在转印板34上，在转印结束时刻tl tpl)，温度上升到与以往 的盘成形用的金属模装置同样的程度(12(TC左右)。转印板34的温度的上 升与使用以往的盘成形用的金属模装置时的转印板34的温度的上升相比稍 稍平缓，但可知可动金属模24B的温度一下子上升到16(TC附近。
16转印与使用以往的盘成形用的金属模装置时同样，在经过了 0.3秒左右 后的时刻tl (—tpl)结束，但在使用本发明的金属模装置20的情况下， 将到转印结束为止的、填充的初期的树脂30的温度维持得较高，确保其流 动性。因此，与使用以往的盘成形用的金属模装置的情况相比，抑制了表 皮层的生长，使固化的程度变低。结果，树脂30能够容易地沿着转印板34 的转印面的凹凸。
因此，在本发明中，能够减小用来使转印面附近的树脂、即表皮层塑 性变形的合模力，不仅能够使包括合模装置的注塑成形机的整体小型化， 而且能够降低成本。此外，能够提高转印板34的转印面的转印精度。并且， 在产生与使用以往的盘成形用的金属模装置时同等的合模力的情况下，能 够提高转印板34的转印面的转印精度。
另外，在转印结束后，转印板34及可动金属模24B的温度都降低，但 由于金属模装置20的温度被设定得较低，所以转印板34及可动金属模24B 的温度下降的速度变高。
因此，到进行开模时刻t2为止经过了 1.6秒左右，到取出盘基板的时 刻t3为止时间仅经过2.3秒左右，到最终进行闭模、做好进入到下次成形 的准备的时刻t4为止仅经过2.4秒以上2.9秒以下的左右的时间。此外， 可知在进行开模的时刻t2的转印板34的温度与使用以往的盘成形用的金 属模装置的情况下的时刻tp2时的转印板34的温度相比低34°C。
这样，在本实施方式中，由于在可动金属模24B与转印板34之间配设 有隔热层40，所以能够抑制树脂30所具有的热能向可动金属模24B侧散 逸。因此，能够抑制树脂30的温度急剧地变低而形成表皮层。结果，能够 提高转印精度。
此外，由于能够减小用来使表皮层塑性变形的合模力，所以不仅能够 使注塑成形机小型化，而且能够提高转印板34的耐久性。
并且，由于能够相应于可提高转印精度的量而将金属模装置20的温度 设定得较低，所以能够提高转印板34及可动金属模24B的温度下降的速度。 因此，能够充分地縮短成形周期。
在上述第l、第2实施方式中，从转印板34侧形成、或者从固定金属 模24A侧或可动金属模24B侧形成蜂窝构造，但也可以通过其他方法形成蜂窝构造。
所以，对通过其他方法形成蜂窝构造的本发明的第3实施方式进行说明。
图10是表示本发明的第3实施方式的隔热层的形成方法的第1图，图 11是表示本发明的第3实施方式的隔热层的形成方法的第2图。
例如，在金属注射成形中，有使含有金属粉的坯料流入到10um左右 宽度的深槽中较困难的情况。在这样的情况下，例如如图10及图11所示， 准备预先通过金属注射成形而形成的含有金属粉的薄壁板70，将具备蜂窝 的反转构造(具有针状突起的构造)的(用来形成隔热层40的)反蜂窝转 印板72推碰到该薄壁板70上，如果将薄壁板70及反蜂窝转印板72用未 图示的加压器夹住，则能够将上述蜂窝的反转构造转印到薄壁板70侧。接 着，如果将上述反蜂窝转印板72从薄壁板70分离，则能够得到由转印了 图11所示那样的蜂窝构造的反转构造体构成的薄壁板70A。另外，可以将 该薄壁板70A作为隔热层配设在转印板34与固定金属模24A或可动金属 模24B之间。
接着，对通过再其他方法形成蜂窝构造的本发明的第4实施方式进行 说明。
图12是表示本发明的第4实施方式的隔热层的形成方法的图。另外， 图12 (a)是表示转印了蜂窝构造之前的状态的图，图12 (b)是表示转印 了蜂窝构造之后的状态的图。
在此情况下，使用具有高流动性及耐磨性的非晶金属(所谓的"金属 玻璃")。如图12 (a)所示，将非晶金属86载置在使用作为加热体的加热 线圈80在直浇道82内被加热的模镜面板84上，如果将具有蜂窝的反转构 造的(用来形成隔热层的)反蜂窝转印板88推压在上述非晶金属86上， 则如图12 (b)所示，进行压力成形，能够将上述蜂窝的反转构造转印到非 晶金属86侧。接着，如果使上述反蜂窝转印板88从非晶金属86分离，则 能够得到由转印了蜂窝构造的反转构造体构成的非晶金属层86A。可以将 作为隔热层而形成了该非晶金属层86A的模镜面板84作为构成金属模装置 20的一部分的槽使用，配设在转印板34与固定金属模24A或可动金属模 24B之间。另外，本发明并不限于上述各实施方式，能够基于本发明的主旨进行 各种变形，而不应将它们从本发明的范围中排除。 工业实用性
能够将本发明在注塑成形机的金属模装置中使用。
权利要求
1、一种树脂成形装置，其特征在于，具有(a)第1金属模；(b)第2金属模，对置于该第1金属模而配设；(c)转印板，将由凹凸的图案构成的转印面朝向型腔空间并被安装在上述第1、第2金属模中的一个金属模上；和(d)隔热层，配设在上述一个金属模与转印板之间，从上述一个金属模及转印板中的一个一侧生长而形成。
2、 如权利要求1所述的树脂成形装置，其特征在于， 上述隔热层从上述转印板一侧生长而形成。
3、 如权利要求1所述的树脂成形装置，其特征在于，上述隔热层从上述一个金属模一侧生长而形成。
4、 如权利要求1 3中任一项所述的树脂成形装置，其特征在于，(a) 上述隔热层具有蜂窝构造；(b) 该蜂窝构造的蜂窝间距设定在0.1 um以上100 um以下的范围
5、 如权利要求1 4中任一项所述的树脂成形装置，其特征在于，(a) 上述隔热层具有蜂窝构造；(b) 该蜂窝构造的壁厚设定在0.01um以上10um以下的范围中。
6、 如权利要求1 5中任一项所述的树脂成形装置，其特征在于，(a) 上述隔热层具有蜂窝构造；(b) 该蜂窝构造的蜂窝高度设定在10um以上10mm以下的范围中。
7、 如权利要求4 6中任一项所述的树脂成形装置，其特征在于，上述隔热层具有层叠的蜂窝构造。
8、 如权利要求1 7中任一项所述的树脂成形装置，其特征在于， 在上述金属模中开始成形时的温度设定为比成形材料的玻璃转移温度低5(TC以上的值。
9、 一种树脂成形装置的树脂成形方法，所述树脂成形装置具有第1 金属模；对置于该第1金属模而配设的第2金属模；将由凹凸的图案构成 的转印面朝向型腔空间并被安装在上述第1、第2金属模中的一个金属模上 的转印板；和配设在上述一个金属模与转印板之间、从上述一个金属模及 转印板中的一个一侧生长而形成的隔热层，其特征在于，所述树脂成形方法包括以下步骤(a) 将成形材料填充到型腔空间，将转印面的图案转印到成形材料上;(b) 在转印后施加合模力，使转印面附近的成形材料塑性变形。
全文摘要
本发明的树脂成形装置能够提高转印精度、能够降低金属模装置的成本、能够缩短成形周期。其具有第1金属模、对置于第1金属模而配设的第2金属模、将由凹凸的图案构成的转印面朝向型腔空间(C1、C2)并被安装在第1、第2金属模中的一个金属模上的转印板(34)、和配设在一个金属模与转印板(34)之间、从一个金属模及转印板(34)中的一个一侧生长而形成的隔热层(40)。由于在一个金属模与转印板(34)之间配设有隔热层(40)，所以能够抑制成形材料所具有的热能向一个金属模侧散逸。因此，能够抑制成形材料的温度急剧地变低而形成表皮层的情况，能够提高转印精度。
文档编号B29L11/00GK101426630SQ200780014069
公开日2009年5月6日 申请日期2007年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者平田彻 申请人:住友重机械工业株式会社