金型スタンパーの製造方法、金型スタンパー及び成形品の製造方法
【課題】非平面上に所定のパターン構造が形成された製品を実現することができ、その製品の生産性を向上させることができる、金型スタンパー、金型スタンパーの製造方法、及びその製品（成形品）の製造方法を提供すること。
【解決手段】板材５の、モスアイ構造が形成された形成面５２が、連続体である樹脂１３をコアとして、スタンパー成形金型１０のキャビティ７に対応した球面形状に成形される。これにより、その形成面５２の全体形状が球面形状に形成されるので、球面上に形成されたモスアイ構造を有する金型スタンパー５’を製造することができる。
【解決手段】板材５の、モスアイ構造が形成された形成面５２が、連続体である樹脂１３をコアとして、スタンパー成形金型１０のキャビティ７に対応した球面形状に成形される。これにより、その形成面５２の全体形状が球面形状に形成されるので、球面上に形成されたモスアイ構造を有する金型スタンパー５’を製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品の製造時に金型として用いられる金型スタンパー、その金型スタンパーの製造方法及び成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面に反射防止構造体を備えたレンズ等の光学デバイスが提案されている。反射防止構造体は、錐状の凹凸形状が入射光の波長以下のピッチ（例えば、可視光であればサブミクロンピッチ）でアレイ状に並べられたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１の図３に示された、反射防止構造体の製造方法では、石英ガラス基板の凹状に形成された面上に、スパッタリング法及び無電解メッキ法により、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐの針状結晶（３３）が形成される。このＮｉ−Ｃｕ−Ｐの針状結晶をマスクとしてこの針状結晶がなくなるまでドライエッチング処理が行われることで、図３（ｄ）に示されるような凸レンズ成形用の型（３４）が形成される。そして、特許文献１の図４に示されるように、その型（３４）を用いて成形用素材（４２）にプレス加工が行われることで、針状結晶（３３）の形状に対応した反射防止構造体を有する光学デバイスが形成される。
【０００４】
特許文献１に記載の光学デバイスは、エッチングの処理原理上の制約から、針状結晶の向く方向が一方向のみである。したがって、主に光軸方向からこの光学デバイスに入射した光の反射は低減できるが、光軸方向に対して角度を持つ入射光の反射は低減できない。
【０００５】
一方、特許文献２の図７（Ａ）には、凸面に反射防止用の凹凸構造が形成された光学デバイスが開示されている。また、その図７（Ｂ）には、凹面に同様に反射防止用の凹凸が形成された光学デバイスが開示されている。特許文献２のこれらの光学デバイスでは、凸面（または凹面）の法線方向にそれぞれ凹凸構造が形成されており、その凹凸構造に対応する凹凸構造を有する金型により、これらの光学デバイスが形成される、とある（例えば、特許文献２の明細書段落[００２８]、[００２９]、[００４７]、[００４８]、[００７３]参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３０８４１号公報
【特許文献２】特開２００８−３７０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２には、凹凸構造を有する金型はスパッタリング及びエッチングの各処理により形成されると記載されている。例えば特許文献２の図７に示される光学デバイスを製造するための金型の曲面上に、凹凸構造が形成されるように露光及びエッチングすることは現実的ではない。仮にこの凹凸構造を実現させようとする場合、露光及びエッチングの方向を時間ごとに変えながら突起を１つ１つ形成する必要があり、途方もなく長時間を要し、量産には適さない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、非平面上に所定のパターン構造が形成された製品を実現することができ、その製品の生産性を向上させることができる、金型スタンパー、金型スタンパーの製造方法、及びその製品（成形品）の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る金型スタンパーの製造方法は、所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材を、キャビティを有する成形金型にセットすることを含む。
前記成形金型にセットされた前記板材の前記形成面の全体形状を、前記キャビティに対応する形状に変形させるために、前記キャビティ内に連続体が導入されることで、前記連続体により前記板材が加圧される。
【００１０】
すなわち、板材の、パターン構造が形成された形成面が、連続体をコアとしてキャビティに対応した形状に成形される。これにより、例えばキャビティの内面が非平面形状である場合、その形成面の全体形状が曲面形状に形成されるので、非平面上に形成された所定のパターン構造を有する金型スタンパーを製造することができる。その結果、この金型スタンパーを用いて成形対象物を成形することにより、その金型スタンパーのパターン構造に対応したパターン構造が表面に形成された製品（成形品）を製造することができる。したがって、低コストで、短時間で大量に製品を製造することができ、生産性を向上させることができる。
【００１１】
非平面とは、曲面、及び２つ以上の平面が集まった面の意味を含む。曲面とは、球面、非球面等の意味を含む。
【００１２】
前記連続体は、樹脂であってもよい。
【００１３】
前記金型スタンパーの製造方法は、さらに、前記板材を加圧した後、前記成形金型の前記キャビティの内面の形状を修正することを含んでもよい。この場合、前記加圧により形成された金型スタンパーが、前記キャビティの内面形状が修正された前記成形金型にセットされる。また、前記金型スタンパーの前記形成面の全体形状を、前記成形金型の前記修正後のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記金型スタンパーが、前記キャビティに導入された連続体により加圧される。
【００１４】
すなわち、例えば１回目に形成された金型スタンパーを用いて成形対象物が成形され、その成形品の形状に修正が必要であれば、１回目に形成された金型スタンパーの形状が修正される。この場合、キャビティの内面形状が修正され、金型スタンパーが再度成形金型で成形されることにより、金型スタンパーの形状を修正することができる。これにより、金型スタンパーの製造コストを低減することができる。
【００１５】
前記金型スタンパーは、前記パターン構造に対応する光学的パターン構造を有する光学デバイスを成形するために用いられるスタンパーであってもよい。例えば、光学的パターン構造として、凹凸構造等、反射防止機能を発揮する構造が挙げられる。
【００１６】
前記成形金型としてダイレクトゲート方式のものが用いられてもよい。すなわち、ランナーがなく、スプルーがゲートに直接接続された成形金型が用いられる。これにより、コアとなる連続体がキャビティ内で板材に加える圧力の均一性を向上させることができる。
【００１７】
本発明の一形態に係る金型スタンパーは、上記の製造方法により製造されるものである。
【００１８】
本発明の一形態に係る成形品の製造方法は、所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材の前記形成面の全体形状を、成形金型のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記板材を前記キャビティに導入された連続体により加圧することにより形成された金型スタンパーを用意することを含む。
前記金型スタンパーを用いて、前記パターン構造に対応する構造体を有する成形対象物が成形される。
【発明の効果】
【００１９】
以上、本発明によれば、非平面上に所定のパターン構造が形成された製品を実現することができ、その製品の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る金型スタンパーの製造過程において、金型スタンパーを形成するための原盤を製造する工程を順に示す図である。
【図２】ＰＴＭ技術を用いて露光され、その後現像された、図１で示したレジストマスクの表面の電子顕微鏡による写真である。
【図３】図１（Ｄ）の、モスアイ構造が形成された後の原盤を、ＵＶ樹脂に転写した、そのＵＶ樹脂の表面の電子顕微鏡による写真である。
【図４】図１に示す製造方法で得られた板材が、金型スタンパーを成形するためのスタンパー成形金型にセットされた状態の、スタンパー成形金型を模式的に示す断面図である。
【図５】樹脂がスタンパー成形金型のキャビティ内に導入され、金型スタンパーが絞り加工された状態を示す断面図である。
【図６】製造された金型スタンパーの模式的な断面図である。
【図７】テストにより製造された１５個の金型スタンパーごとの設計値及び抜き勾配を示す表である。
【図８】図７に示した表に対応する金型スタンパーの模式図である。
【図９】図７に示した各金型スタンパーのうち、例えばＮｏ．１０に示した金型スタンパーを成形するときの、スタンパー成形金型のキャビティ内での樹脂の圧力波形の時間経過を示すグラフである。
【図１０】図７のＮｏ．１０に示した金型スタンパーを成形するときに用いられた、スタンパー成形金型に導入された樹脂体の写真である。
【図１１】図７のＮｏ．１０に示した金型スタンパーの写真である。
【図１２】図４及び図５で示した製造方法で製造された金型スタンパーを用いて、製品（成形品）として凸レンズを成形するレンズ成形金型を示す断面図である。
【図１３】受け駒に装着された金型スタンパーを、コアプレート側から見た写真である。
【図１４】レンズ成形金型により成形された凸レンズの製品の写真である。
【図１５】金型スタンパーの形状の修正方法を順に示す断面図である。
【図１６】成形品として凹レンズの成形に用いられる金型スタンパーを製造するためのスタンパー成形金型を示し、成形対象となる平板状の板材がセットされた状態のスタンパー成形金型の模式的な断面図である。
【図１７】樹脂がスタンパー成形金型のキャビティ内に導入され、金型スタンパーが絞り加工された状態を示す断面図である。
【図１８】製造された金型スタンパーの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
[金型スタンパーの製造方法１]
以下の実施形態では、製品（成形品）として光学デバイスを製造するための金型スタンパーの製造方法について説明する。また、光学デバイスとしては、典型的には、所定のパターン構造としての、微細な凹凸構造であるモスアイ構造を有するレンズを例に挙げて説明する。
【００２３】
（原盤の製造方法）
図１は、本発明の一実施形態に係る金型スタンパーの製造過程において、金型スタンパーを形成するための原盤を製造する工程（図１（Ａ）〜（Ｄ））を順に示す図である。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、例えば石英ガラス等の基板１が用意され、図１（Ｂ）に示すように、基板１上にレジスト膜３が形成される。図１（Ｃ）に示すように、露光及び現像のフォトリソグラフィ技術により、レジスト膜３に所定のパターン、例えば多数の孔が形成されてなるレジストマスク３ａが形成される。図１（Ｄ）に示すようにエッチングにより、モスアイのパターン構造１１を持つ原盤１ａが形成される。
【００２５】
（凸レンズ用の金型スタンパーの製造方法）
そして、図１（Ｅ）に示すように、モスアイ構造１１を持つ原盤１ａに、例えば電鋳法によりそのパターンが金属材料５に転写される。この後、金属材料５が原盤１ａから引き剥がされる。これにより、図１（Ｆ）に示すように、モスアイ構造５１が表面上に形成されたモスアイ構造形成面５２を持つ平板状の板材５が形成される。
【００２６】
図１（Ｅ）として電鋳法を例に挙げが、化学メッキ等の無電解メッキ、あるいは蒸着でもよい。
【００２７】
図１（Ｃ）のうちの露光工程では、典型的にはＰＴＭ（Phase Transition Mastering）技術を適用することができる。ＰＴＭ技術は、主に、ＢＤ（ブルーレイディスク)の原盤を製造する際に用いられる技術である。
【００２８】
ＰＴＭ技術では、例えば露光システムとして、光ディスクドライブの光ピックアップが用いられる。具体的には、例えば石英ガラス基板を回転させ、その光ピックアップのレーザ光源からレーザ光が出射され、その光強度の変調に応じて、回転する石英ガラス基板上のレジストが選択的に露光されることにより、レジストに所定の潜像パターンが形成される。このＰＴＭ技術によれば、短時間で潜像パターンを形成することができる。
【００２９】
図２は、このようなＰＴＭ技術を用いて露光され、その後現像された、図１（Ｃ）で示したレジストマスク３ａの表面の電子顕微鏡による写真である。図３は、図１（Ｄ）の、モスアイ構造１１が形成された後の原盤１ａを、ＵＶ樹脂に転写した、そのＵＶ樹脂の表面の電子顕微鏡による写真である。この写真のモスアイ構造では、例えばコーン状の突起が多数形成されており、その各突起のピッチは２８０nm程度とされ、その高さは３２０nmとされた。ここでは、レジストの材料として無機レジストが用いられ、エッチング処理には、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が用いられた。
【００３０】
図１（Ｅ）に示した電鋳法では、その金属材料として、Ni、あるいはニッケル合金（例えば、NiCo、NiP、NiB等）が用いられる。板材５の材料は、これらに限られるものではない。
【００３１】
図４は、図１（Ｆ）のように得られた板材５が、金型スタンパーを成形するためのスタンパー成形金型にセットされた状態の、スタンパー成形金型を模式的に示す断面図である。
【００３２】
このスタンパー成形金型１０は、例えば、受け駒６が装着された可動側プレート２と、スプルーブッシュ８が装着された固定側プレート４とを備える。受け駒６は、図示しないネジやその他の装着具により可動側プレート２に着脱可能に設けられている。スプルーブッシュ８も同様に、ネジやその他の装着具により固定側プレート４に着脱可能に設けられている。板材５がこれら受け駒６及びスプルーブッシュ８の間に挟みこまれるように、受け駒６に装着されることで、板材５がスタンパー成形金型１０にセットされる。
【００３３】
受け駒６のスプルーブッシュ８側には、板材５を所望の形状に形成するためのキャビティ７が設けられている。このキャビティ７に対面するように板材５が配置される。スプルーブッシュ８は、後述するように連続体として例えば樹脂が導入される導入口８ａ、その導入口８ａに連通するスプルー８ｂ、スプルー８ｂの端部となるゲート８ｃ、スプルー８ｂの流路径より大きい領域となる、導入された樹脂を拡散させる拡散領域８ｄを有する。板材５は、そのモスアイ構造５１の形成面５２（図１（Ｆ）参照）を拡散領域８ｄに向けてセットされる。本実施形態では、受け駒６のキャビティ７の内面７ａの形状は、球面とされている。
【００３４】
本実施形態では、スタンパー成形金型１０として、このようにダイレクトゲート方式のものが用いられる。つまり、ランナーがなく、スプルー８ｂがゲート８ｃに直接接続されているので、コアとなる樹脂がキャビティ７内で板材５に加える圧力の均一性を向上させることができる。
【００３５】
スプルーブッシュ８の拡散領域８ｄは、キャビティ７に対面するように設けられている。この拡散領域８ｄは、拡散領域８ｄに導入された樹脂により板材５を加圧するための領域であり、樹脂による圧力が、板材５を変形させる必要がある領域全体に均一に加えられるようにするための領域である。また、このスタンパー成形金型１０では、キャビティ７の中心軸と、拡散領域８ｄの中心軸と、ゲート８ｃの中心とが実質的に一致している。これにより、ゲート８ｃから排出された樹脂の、板材５に与える圧力の均一性が増す。
【００３６】
なお、拡散領域８ｄは設けられていなくても構わない。その場合、ゲート８ｃの開口径は、板材５に均一な樹脂の圧力が加えられるように、適切な大きさに設計され得る。
【００３７】
図５に示すように、樹脂１３がスタンパー成形金型１０のキャビティ７内に導入され、板材５のモスアイ構造５１の形成面５２の全体形状が、樹脂１３の圧力により、キャビティ７の内面７ａに沿った形状に変形する。すなわち、樹脂１３の圧力により、板材５に絞り加工がなされる。
【００３８】
図６は、このように成形された金型スタンパー５’を示す模式的な断面図である。図６では、説明を分かりやすくするため、モスアイ構造５１のサイズを大きく描いている。このように、全体形状が凹面形状で、その凹面の形成面５２にモスアイ構造５１を有する金型スタンパー５’が形成される。このモスアイ構造５１では、１つ１つの突起が、凹面に対して法線方向を向いている。
【００３９】
図５に示す状態から、可動側プレート２を固定側プレート４から離すことにより樹脂１３と金型スタンパー５’が引き剥がされる（抜き工程）。引き剥がされた樹脂１３は破棄されてもよいし、再利用されてもよい。
【００４０】
以上のように、板材５の、モスアイ構造が形成された形成面５２が、連続体である樹脂１３をコアとして、スタンパー成形金型１０のキャビティ７に対応した球面形状に成形される。これにより、その形成面５２の全体形状が球面形状に形成されるので、球面上に形成されたモスアイ構造を有する金型スタンパー５’を製造することができる。その結果、この金型スタンパー５’を用いて光学デバイスを成形することにより、その金型スタンパー５’のモスアイ構造５１に対応したモスアイ構造が表面に形成されたレンズ製品を製造することができる。したがって、低コストで、短時間で大量に製品を製造することができ、生産性を向上させることができる。
【００４１】
特に、本実施形態の製造方法によれば、製造されたモスアイ構造５１のすべての突起が、実質的に、形成面５２である球面に対して法線方向となる。これにより、反射防止効果を発揮できる入射光の入射角度の範囲を広げることができる。その結果、例えばこの金型スタンパー５’により成形された凸レンズがカメラ等に搭載される場合、そのカメラによる撮像時のフレアやゴーストを従来の製品以上に低減させることができる。
【００４２】
以下、本発明者が行った上記金型スタンパー５’の製造テストの結果について説明する。
【００４３】
図７は、このテストにより製造された１５個の金型スタンパー５’ごとの設計値及び抜き勾配を示す表である。このテストにおいて、連続体として用いられた樹脂１３は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）である。また、金型スタンパー５’となる板材５の材料はNi、その板材５の厚さは０．５mmである。図８は、図７に示した表に対応する金型スタンパー５’の模式図である。なお、図８では、モスアイ構造の突起についてはその１つのみを図示している。
【００４４】
図９は、図７に示した表のうち、例えばＮｏ．１０に示した金型スタンパー５’を成形するときの、スタンパー成形金型１０のキャビティ７内での樹脂１３の圧力（射出圧力）の波形の時間経過を示すグラフである。この図９では、圧力波形は４６．８MPaで一時的に上昇勾配が小さくなることを示しているが、これは板材５が塑性変形を開始したことを示している。また、板材５のスプリングバックを小さくするため、圧力が１５０MPaで約６秒間保持された。
【００４５】
図１０は、このＮｏ．１０に示した金型スタンパー５’を成形するときに用いられた、スタンパー成形金型１０に導入された樹脂体（材料は上述したようにＰＭＭＡ）の写真である。この樹脂体は、上述したように破棄されてもよいし、再利用されてもよい。図１１は、Ｎｏ．１０に示した金型スタンパー５’の写真である。
【００４６】
図７及び図８において、θ３で示す角度が抜き勾配である。図７において、Ｎｏ．１，４，８及び１２以外の金型スタンパー５’は、抜き勾配θ３がプラス値であるため、樹脂１３が金型から引き抜くことになんら問題はない。一方、Ｎｏ．１，４，８及び１２の金型スタンパー５’は、抜き勾配θ３がマイナス値であるが、以下の理由により樹脂１３を金型スタンパー５’から抜くことができる。
【００４７】
抜き工程のとき、樹脂１３が金型スタンパー５’から離れる方向に金型スタンパー５’が力を受けるが、金型スタンパー５’は薄いので弾性変形を起こし、その樹脂１３の動きに追従する。つまり、図６に示したように各突起が法線方向を向いていても、金型スタンパー５’の弾性変形により、モスアイ構造５１の突起が損傷することなく、樹脂１３を引き剥がすことができる。この場合、板材５としては、材料及び大きさにもよるが、その厚さが例えば１mm以下のもの、あるいは、０．１〜０．５mmのものが用いられればよい。
【００４８】
[凸レンズの製造方法]
以上のように製造された金型スタンパー５’が用意され、図１２に示すレンズ成形金型６０にセットされる。このレンズ成形金型６０では、図４及び図５で示したスタンパー成形金型１０で用いられた受け駒６をそのまま用いることができるように構成されている。例えば、このレンズ成形金型６０は、受け駒６を装着可能な受け駒プレート１２と、コア１４ａを有するコアプレート１４とを備える。受け駒６は、受け駒プレート１２によりネジ１５等の装着具により装着されている。受け駒６には、図４及び図５で説明したようにこの受け駒６を型として成形された金型スタンパー５’が、受け駒６に装着されている。図１２では図示しないが、金型スタンパー５’の凹面部には、モスアイ構造が形成されており、この凹面部内がキャビティ７となる。樹脂材料２３は、ランナー１６を介してキャビティ７内に導入され、凸レンズが成形される。
【００４９】
図１３は、受け駒６に装着された金型スタンパー５’を、コアプレート１４側から見た写真である。図１４は、このレンズ成形金型６０により成形された凸レンズの製品の写真である。
【００５０】
（金型スタンパーの形状の修正方法）
次に、金型スタンパー５’の形状を修正する例について説明する。レンズの設計及び製造過程において、レンズの一部の形状に修正が必要な場合がよくある。
【００５１】
例えば、図１５（Ａ）に示すように、成形品として成形された凸レンズ２４の一部、例えば一点鎖線で囲まれた部分Ａに厚みを加え、凸レンズ２４の曲率を修正する場合について説明する。図１５（Ｂ）に示すように、上記金型スタンパー５’の成形に用いられた受け駒６のキャビティの内面７ａの形状の一部７ｂが削られ、修正される。削り深さは、例えばマイクロメートルオーダーである。
【００５２】
図１５（Ｃ）に示すように、修正後のキャビティ７（を有する受け駒６）に、金型スタンパー５’がセットされ、この受け駒６が、図４及び図５に示したスタンパー成形金型１０に再度セットされる。そして、連続体としてそのキャビティ７内に導入された樹脂１３の加圧力により、再度金型スタンパー５’が成形される。このとき、修正されたキャビティ７の内面７ａの形状に沿うように、金型スタンパー５’の形状も修正される。
【００５３】
このような実施形態によれば、金型スタンパー５’を最初から作り直す必要がなく、受け駒６のキャビティ７の内面形状を修正することにより、何度でも短時間で金型スタンパー５’の形状を修正することができる。これにより、金型スタンパー５’の製造コストを低減することができる。
【００５４】
なお、このような金型スタンパー５’の修正時において、金型スタンパー５’は図１２に示したこのレンズ成形金型６０にセットされて、製品としての成形品を製造する過程で金型スタンパー５’の形状が修正されてもよい。
【００５５】
[金型スタンパーの製造方法２]
（凹レンズ用の金型スタンパーの製造方法）
図１６は、成形品として凹レンズの成形に用いられる金型スタンパー５"を製造するためのスタンパー成形金型を示し、成形対象となる平板状の板材５がセットされた状態のスタンパー成形金型の模式的な断面図である。なお、この平板状の板材５の一方の表面には、上記した原盤１ａにより既にモスアイ構造５１が形成されている。
【００５６】
このスタンパー成形金型２０は、受け駒４６が装着された可動側プレート４２と、スプルーブッシュ４８が装着された固定側プレート４４とを備える。スプルーブッシュ４８は、図４及び図５で示したスプルーブッシュ８と同様のものが用いられてもよいし、拡散領域８ｄがないものであってもよい。板材５は、そのモスアイ構造５１（図１（Ｆ））の形成面５２を、固定側プレート４４側に向けてセットされている。受け駒４６は、例えば曲率Ｒ１の球面である端面４６ａを有し、この端面４６ａが、板材５が沿うキャビティ４７の内面となる。受け駒４６は、可動側プレート４２に固定されたベース板４９に装着され固定されている。ベース板４９にはコイルバネ等の弾性部材２６が取り付けられている。リング状の受け部材２５は、その弾性部材２６を介してベース板４９に弾性的に支持され、受け駒４６の周囲に摺動するように設けられている。弾性部材２６としてのコイルバネは、図１７では複数設けられているが、受け駒４６が挿入された１つのコイルバネであってもよい。
【００５７】
図１７は、このように構成されたスタンパー成形金型２０のキャビティ４７内に、連続体として樹脂１３が導入され、板材５が絞り加工された状態を示す、スタンパー成形金型２０の断面図である。スプルーブッシュ４８を介してキャビティ４７内に導入された樹脂１３の圧力により、受け部材２５が移動して、板材５が変形する。受け部材２５のベース板４９側の端部２５ａがベース板４９に当接することで、受け部材２５が停止する。このように、板材５のモスアイ構造５１の形成面５２が、樹脂１３の圧力によりキャビティ４７の内面形状に沿った形状に変形する。その結果、図１８に示すように、全体形状が凸面で、その凸面にモスアイ構造５１を有する金型スタンパー５"が形成される。このモスアイ構造５１では、１つ１つの突起が、凸面に対して法線方向を向いている。
【００５８】
このように製造された金型スタンパー５"を用いて成形対象物を成形することにより、凹面の法線方向に複数の突起を有する凹レンズを製造することができる。
【００５９】
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
【００６０】
金型スタンパー５’及び５"において、上記モスアイ構造等のパターン構造が形成される面が球面であるとして説明した。すなわち、例えば、図４及び図１６において、キャビティ７及び４７の内面形状が球面であり、金型スタンパー５"のモスアイ構造５１の形成される形成面５２の全体形状が球面形状である例を説明した。しかし、その面形状は、非平面であればどのようなものでもよい。非平面とは、曲面、及び２つ以上の平面が集まった面の意味を含む。曲面とは、球面、非球面等の意味を含む。
【００６１】
上記実施形態では、製品となる成形品として、モスアイ構造を有する光学デバイスを例に挙げたが、モスアイ構造に限られず、非平面上に形成された様々なパターン構造を持つ光学デバイスであってもよい。また、上記実施形態では製品としてレンズを例に挙げたが、非平面の表面を有する光学シート等、他の光学デバイスの製造にも上記実施形態に係る金型スタンパー及びその製造方法を適用可能である。
【００６２】
上記実施形態では、金型スタンパー５を用いて樹脂製品であるレンズが成形される例を説明した。しかし、樹脂製品に限られず、ガラス製品であってもよい。
【００６３】
また、光学デバイスに限られず、例えばバイオ分野で用いられる細胞培養用のシャーレ等を製造する場合にも、上記実施形態に係る金型スタンパー５"を適用可能である。この場合、その表面の全体形状が非平面でなり、細胞が収容される微細な凹凸構造を有するシャーレが、金型スタンパー５により成形される。また、モスアイ構造以外のパターン構造として、電気回路のパターンが挙げられる。
【００６４】
上記実施形態では、モスアイ構造の突起のピッチは、可視光の波長（あるいはその半分）である数百nm、例えば２００〜３００nmとして説明した。しかし、上記電気回路など、モスアイ構造以外のパターン構造が適用される場合、そのパターンのピッチは、例えば人間が目視できる程度、例えば０．１mm以上、あるいは数mm以上であってもよいし、２００〜３００nmより小さいものであってもよい。
【００６５】
上記連続体として固体である樹脂１３が用いられたが、液体や気体等の流体であってもよい。液体としては油等が挙げられる。気体としては、空気、不活性気体等が挙げられる。
【００６６】
上記実施形態では、１つのレンズを成形する例について説明したが、複眼レンズのような複数のレンズを一度に成形する形態でもよい。この場合、図５または図１７で示した製造方法により、複数の非平面のパターン構造形成面を有する金型スタンパー５が製造される。
【００６７】
上記実施形態では、スタンパー成形金型１０とレンズ成形金型６０とは別の成形金型として説明したが、同じ成形金型が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
５…板材
５’、５"…金型スタンパー
７、４７…キャビティ
７ａ、４６ａ…キャビティの内面
１０、２０…スタンパー成形金型
５１…パターン構造（モスアイ構造）
１３…樹脂（連続体）
２４…凸レンズ
５２…モスアイ構造形成面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品の製造時に金型として用いられる金型スタンパー、その金型スタンパーの製造方法及び成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面に反射防止構造体を備えたレンズ等の光学デバイスが提案されている。反射防止構造体は、錐状の凹凸形状が入射光の波長以下のピッチ（例えば、可視光であればサブミクロンピッチ）でアレイ状に並べられたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１の図３に示された、反射防止構造体の製造方法では、石英ガラス基板の凹状に形成された面上に、スパッタリング法及び無電解メッキ法により、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐの針状結晶（３３）が形成される。このＮｉ−Ｃｕ−Ｐの針状結晶をマスクとしてこの針状結晶がなくなるまでドライエッチング処理が行われることで、図３（ｄ）に示されるような凸レンズ成形用の型（３４）が形成される。そして、特許文献１の図４に示されるように、その型（３４）を用いて成形用素材（４２）にプレス加工が行われることで、針状結晶（３３）の形状に対応した反射防止構造体を有する光学デバイスが形成される。
【０００４】
特許文献１に記載の光学デバイスは、エッチングの処理原理上の制約から、針状結晶の向く方向が一方向のみである。したがって、主に光軸方向からこの光学デバイスに入射した光の反射は低減できるが、光軸方向に対して角度を持つ入射光の反射は低減できない。
【０００５】
一方、特許文献２の図７（Ａ）には、凸面に反射防止用の凹凸構造が形成された光学デバイスが開示されている。また、その図７（Ｂ）には、凹面に同様に反射防止用の凹凸が形成された光学デバイスが開示されている。特許文献２のこれらの光学デバイスでは、凸面（または凹面）の法線方向にそれぞれ凹凸構造が形成されており、その凹凸構造に対応する凹凸構造を有する金型により、これらの光学デバイスが形成される、とある（例えば、特許文献２の明細書段落[００２８]、[００２９]、[００４７]、[００４８]、[００７３]参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３０８４１号公報
【特許文献２】特開２００８−３７０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２には、凹凸構造を有する金型はスパッタリング及びエッチングの各処理により形成されると記載されている。例えば特許文献２の図７に示される光学デバイスを製造するための金型の曲面上に、凹凸構造が形成されるように露光及びエッチングすることは現実的ではない。仮にこの凹凸構造を実現させようとする場合、露光及びエッチングの方向を時間ごとに変えながら突起を１つ１つ形成する必要があり、途方もなく長時間を要し、量産には適さない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、非平面上に所定のパターン構造が形成された製品を実現することができ、その製品の生産性を向上させることができる、金型スタンパー、金型スタンパーの製造方法、及びその製品（成形品）の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る金型スタンパーの製造方法は、所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材を、キャビティを有する成形金型にセットすることを含む。
前記成形金型にセットされた前記板材の前記形成面の全体形状を、前記キャビティに対応する形状に変形させるために、前記キャビティ内に連続体が導入されることで、前記連続体により前記板材が加圧される。
【００１０】
すなわち、板材の、パターン構造が形成された形成面が、連続体をコアとしてキャビティに対応した形状に成形される。これにより、例えばキャビティの内面が非平面形状である場合、その形成面の全体形状が曲面形状に形成されるので、非平面上に形成された所定のパターン構造を有する金型スタンパーを製造することができる。その結果、この金型スタンパーを用いて成形対象物を成形することにより、その金型スタンパーのパターン構造に対応したパターン構造が表面に形成された製品（成形品）を製造することができる。したがって、低コストで、短時間で大量に製品を製造することができ、生産性を向上させることができる。
【００１１】
非平面とは、曲面、及び２つ以上の平面が集まった面の意味を含む。曲面とは、球面、非球面等の意味を含む。
【００１２】
前記連続体は、樹脂であってもよい。
【００１３】
前記金型スタンパーの製造方法は、さらに、前記板材を加圧した後、前記成形金型の前記キャビティの内面の形状を修正することを含んでもよい。この場合、前記加圧により形成された金型スタンパーが、前記キャビティの内面形状が修正された前記成形金型にセットされる。また、前記金型スタンパーの前記形成面の全体形状を、前記成形金型の前記修正後のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記金型スタンパーが、前記キャビティに導入された連続体により加圧される。
【００１４】
すなわち、例えば１回目に形成された金型スタンパーを用いて成形対象物が成形され、その成形品の形状に修正が必要であれば、１回目に形成された金型スタンパーの形状が修正される。この場合、キャビティの内面形状が修正され、金型スタンパーが再度成形金型で成形されることにより、金型スタンパーの形状を修正することができる。これにより、金型スタンパーの製造コストを低減することができる。
【００１５】
前記金型スタンパーは、前記パターン構造に対応する光学的パターン構造を有する光学デバイスを成形するために用いられるスタンパーであってもよい。例えば、光学的パターン構造として、凹凸構造等、反射防止機能を発揮する構造が挙げられる。
【００１６】
前記成形金型としてダイレクトゲート方式のものが用いられてもよい。すなわち、ランナーがなく、スプルーがゲートに直接接続された成形金型が用いられる。これにより、コアとなる連続体がキャビティ内で板材に加える圧力の均一性を向上させることができる。
【００１７】
本発明の一形態に係る金型スタンパーは、上記の製造方法により製造されるものである。
【００１８】
本発明の一形態に係る成形品の製造方法は、所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材の前記形成面の全体形状を、成形金型のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記板材を前記キャビティに導入された連続体により加圧することにより形成された金型スタンパーを用意することを含む。
前記金型スタンパーを用いて、前記パターン構造に対応する構造体を有する成形対象物が成形される。
【発明の効果】
【００１９】
以上、本発明によれば、非平面上に所定のパターン構造が形成された製品を実現することができ、その製品の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る金型スタンパーの製造過程において、金型スタンパーを形成するための原盤を製造する工程を順に示す図である。
【図２】ＰＴＭ技術を用いて露光され、その後現像された、図１で示したレジストマスクの表面の電子顕微鏡による写真である。
【図３】図１（Ｄ）の、モスアイ構造が形成された後の原盤を、ＵＶ樹脂に転写した、そのＵＶ樹脂の表面の電子顕微鏡による写真である。
【図４】図１に示す製造方法で得られた板材が、金型スタンパーを成形するためのスタンパー成形金型にセットされた状態の、スタンパー成形金型を模式的に示す断面図である。
【図５】樹脂がスタンパー成形金型のキャビティ内に導入され、金型スタンパーが絞り加工された状態を示す断面図である。
【図６】製造された金型スタンパーの模式的な断面図である。
【図７】テストにより製造された１５個の金型スタンパーごとの設計値及び抜き勾配を示す表である。
【図８】図７に示した表に対応する金型スタンパーの模式図である。
【図９】図７に示した各金型スタンパーのうち、例えばＮｏ．１０に示した金型スタンパーを成形するときの、スタンパー成形金型のキャビティ内での樹脂の圧力波形の時間経過を示すグラフである。
【図１０】図７のＮｏ．１０に示した金型スタンパーを成形するときに用いられた、スタンパー成形金型に導入された樹脂体の写真である。
【図１１】図７のＮｏ．１０に示した金型スタンパーの写真である。
【図１２】図４及び図５で示した製造方法で製造された金型スタンパーを用いて、製品（成形品）として凸レンズを成形するレンズ成形金型を示す断面図である。
【図１３】受け駒に装着された金型スタンパーを、コアプレート側から見た写真である。
【図１４】レンズ成形金型により成形された凸レンズの製品の写真である。
【図１５】金型スタンパーの形状の修正方法を順に示す断面図である。
【図１６】成形品として凹レンズの成形に用いられる金型スタンパーを製造するためのスタンパー成形金型を示し、成形対象となる平板状の板材がセットされた状態のスタンパー成形金型の模式的な断面図である。
【図１７】樹脂がスタンパー成形金型のキャビティ内に導入され、金型スタンパーが絞り加工された状態を示す断面図である。
【図１８】製造された金型スタンパーの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
[金型スタンパーの製造方法１]
以下の実施形態では、製品（成形品）として光学デバイスを製造するための金型スタンパーの製造方法について説明する。また、光学デバイスとしては、典型的には、所定のパターン構造としての、微細な凹凸構造であるモスアイ構造を有するレンズを例に挙げて説明する。
【００２３】
（原盤の製造方法）
図１は、本発明の一実施形態に係る金型スタンパーの製造過程において、金型スタンパーを形成するための原盤を製造する工程（図１（Ａ）〜（Ｄ））を順に示す図である。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、例えば石英ガラス等の基板１が用意され、図１（Ｂ）に示すように、基板１上にレジスト膜３が形成される。図１（Ｃ）に示すように、露光及び現像のフォトリソグラフィ技術により、レジスト膜３に所定のパターン、例えば多数の孔が形成されてなるレジストマスク３ａが形成される。図１（Ｄ）に示すようにエッチングにより、モスアイのパターン構造１１を持つ原盤１ａが形成される。
【００２５】
（凸レンズ用の金型スタンパーの製造方法）
そして、図１（Ｅ）に示すように、モスアイ構造１１を持つ原盤１ａに、例えば電鋳法によりそのパターンが金属材料５に転写される。この後、金属材料５が原盤１ａから引き剥がされる。これにより、図１（Ｆ）に示すように、モスアイ構造５１が表面上に形成されたモスアイ構造形成面５２を持つ平板状の板材５が形成される。
【００２６】
図１（Ｅ）として電鋳法を例に挙げが、化学メッキ等の無電解メッキ、あるいは蒸着でもよい。
【００２７】
図１（Ｃ）のうちの露光工程では、典型的にはＰＴＭ（Phase Transition Mastering）技術を適用することができる。ＰＴＭ技術は、主に、ＢＤ（ブルーレイディスク)の原盤を製造する際に用いられる技術である。
【００２８】
ＰＴＭ技術では、例えば露光システムとして、光ディスクドライブの光ピックアップが用いられる。具体的には、例えば石英ガラス基板を回転させ、その光ピックアップのレーザ光源からレーザ光が出射され、その光強度の変調に応じて、回転する石英ガラス基板上のレジストが選択的に露光されることにより、レジストに所定の潜像パターンが形成される。このＰＴＭ技術によれば、短時間で潜像パターンを形成することができる。
【００２９】
図２は、このようなＰＴＭ技術を用いて露光され、その後現像された、図１（Ｃ）で示したレジストマスク３ａの表面の電子顕微鏡による写真である。図３は、図１（Ｄ）の、モスアイ構造１１が形成された後の原盤１ａを、ＵＶ樹脂に転写した、そのＵＶ樹脂の表面の電子顕微鏡による写真である。この写真のモスアイ構造では、例えばコーン状の突起が多数形成されており、その各突起のピッチは２８０nm程度とされ、その高さは３２０nmとされた。ここでは、レジストの材料として無機レジストが用いられ、エッチング処理には、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が用いられた。
【００３０】
図１（Ｅ）に示した電鋳法では、その金属材料として、Ni、あるいはニッケル合金（例えば、NiCo、NiP、NiB等）が用いられる。板材５の材料は、これらに限られるものではない。
【００３１】
図４は、図１（Ｆ）のように得られた板材５が、金型スタンパーを成形するためのスタンパー成形金型にセットされた状態の、スタンパー成形金型を模式的に示す断面図である。
【００３２】
このスタンパー成形金型１０は、例えば、受け駒６が装着された可動側プレート２と、スプルーブッシュ８が装着された固定側プレート４とを備える。受け駒６は、図示しないネジやその他の装着具により可動側プレート２に着脱可能に設けられている。スプルーブッシュ８も同様に、ネジやその他の装着具により固定側プレート４に着脱可能に設けられている。板材５がこれら受け駒６及びスプルーブッシュ８の間に挟みこまれるように、受け駒６に装着されることで、板材５がスタンパー成形金型１０にセットされる。
【００３３】
受け駒６のスプルーブッシュ８側には、板材５を所望の形状に形成するためのキャビティ７が設けられている。このキャビティ７に対面するように板材５が配置される。スプルーブッシュ８は、後述するように連続体として例えば樹脂が導入される導入口８ａ、その導入口８ａに連通するスプルー８ｂ、スプルー８ｂの端部となるゲート８ｃ、スプルー８ｂの流路径より大きい領域となる、導入された樹脂を拡散させる拡散領域８ｄを有する。板材５は、そのモスアイ構造５１の形成面５２（図１（Ｆ）参照）を拡散領域８ｄに向けてセットされる。本実施形態では、受け駒６のキャビティ７の内面７ａの形状は、球面とされている。
【００３４】
本実施形態では、スタンパー成形金型１０として、このようにダイレクトゲート方式のものが用いられる。つまり、ランナーがなく、スプルー８ｂがゲート８ｃに直接接続されているので、コアとなる樹脂がキャビティ７内で板材５に加える圧力の均一性を向上させることができる。
【００３５】
スプルーブッシュ８の拡散領域８ｄは、キャビティ７に対面するように設けられている。この拡散領域８ｄは、拡散領域８ｄに導入された樹脂により板材５を加圧するための領域であり、樹脂による圧力が、板材５を変形させる必要がある領域全体に均一に加えられるようにするための領域である。また、このスタンパー成形金型１０では、キャビティ７の中心軸と、拡散領域８ｄの中心軸と、ゲート８ｃの中心とが実質的に一致している。これにより、ゲート８ｃから排出された樹脂の、板材５に与える圧力の均一性が増す。
【００３６】
なお、拡散領域８ｄは設けられていなくても構わない。その場合、ゲート８ｃの開口径は、板材５に均一な樹脂の圧力が加えられるように、適切な大きさに設計され得る。
【００３７】
図５に示すように、樹脂１３がスタンパー成形金型１０のキャビティ７内に導入され、板材５のモスアイ構造５１の形成面５２の全体形状が、樹脂１３の圧力により、キャビティ７の内面７ａに沿った形状に変形する。すなわち、樹脂１３の圧力により、板材５に絞り加工がなされる。
【００３８】
図６は、このように成形された金型スタンパー５’を示す模式的な断面図である。図６では、説明を分かりやすくするため、モスアイ構造５１のサイズを大きく描いている。このように、全体形状が凹面形状で、その凹面の形成面５２にモスアイ構造５１を有する金型スタンパー５’が形成される。このモスアイ構造５１では、１つ１つの突起が、凹面に対して法線方向を向いている。
【００３９】
図５に示す状態から、可動側プレート２を固定側プレート４から離すことにより樹脂１３と金型スタンパー５’が引き剥がされる（抜き工程）。引き剥がされた樹脂１３は破棄されてもよいし、再利用されてもよい。
【００４０】
以上のように、板材５の、モスアイ構造が形成された形成面５２が、連続体である樹脂１３をコアとして、スタンパー成形金型１０のキャビティ７に対応した球面形状に成形される。これにより、その形成面５２の全体形状が球面形状に形成されるので、球面上に形成されたモスアイ構造を有する金型スタンパー５’を製造することができる。その結果、この金型スタンパー５’を用いて光学デバイスを成形することにより、その金型スタンパー５’のモスアイ構造５１に対応したモスアイ構造が表面に形成されたレンズ製品を製造することができる。したがって、低コストで、短時間で大量に製品を製造することができ、生産性を向上させることができる。
【００４１】
特に、本実施形態の製造方法によれば、製造されたモスアイ構造５１のすべての突起が、実質的に、形成面５２である球面に対して法線方向となる。これにより、反射防止効果を発揮できる入射光の入射角度の範囲を広げることができる。その結果、例えばこの金型スタンパー５’により成形された凸レンズがカメラ等に搭載される場合、そのカメラによる撮像時のフレアやゴーストを従来の製品以上に低減させることができる。
【００４２】
以下、本発明者が行った上記金型スタンパー５’の製造テストの結果について説明する。
【００４３】
図７は、このテストにより製造された１５個の金型スタンパー５’ごとの設計値及び抜き勾配を示す表である。このテストにおいて、連続体として用いられた樹脂１３は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）である。また、金型スタンパー５’となる板材５の材料はNi、その板材５の厚さは０．５mmである。図８は、図７に示した表に対応する金型スタンパー５’の模式図である。なお、図８では、モスアイ構造の突起についてはその１つのみを図示している。
【００４４】
図９は、図７に示した表のうち、例えばＮｏ．１０に示した金型スタンパー５’を成形するときの、スタンパー成形金型１０のキャビティ７内での樹脂１３の圧力（射出圧力）の波形の時間経過を示すグラフである。この図９では、圧力波形は４６．８MPaで一時的に上昇勾配が小さくなることを示しているが、これは板材５が塑性変形を開始したことを示している。また、板材５のスプリングバックを小さくするため、圧力が１５０MPaで約６秒間保持された。
【００４５】
図１０は、このＮｏ．１０に示した金型スタンパー５’を成形するときに用いられた、スタンパー成形金型１０に導入された樹脂体（材料は上述したようにＰＭＭＡ）の写真である。この樹脂体は、上述したように破棄されてもよいし、再利用されてもよい。図１１は、Ｎｏ．１０に示した金型スタンパー５’の写真である。
【００４６】
図７及び図８において、θ３で示す角度が抜き勾配である。図７において、Ｎｏ．１，４，８及び１２以外の金型スタンパー５’は、抜き勾配θ３がプラス値であるため、樹脂１３が金型から引き抜くことになんら問題はない。一方、Ｎｏ．１，４，８及び１２の金型スタンパー５’は、抜き勾配θ３がマイナス値であるが、以下の理由により樹脂１３を金型スタンパー５’から抜くことができる。
【００４７】
抜き工程のとき、樹脂１３が金型スタンパー５’から離れる方向に金型スタンパー５’が力を受けるが、金型スタンパー５’は薄いので弾性変形を起こし、その樹脂１３の動きに追従する。つまり、図６に示したように各突起が法線方向を向いていても、金型スタンパー５’の弾性変形により、モスアイ構造５１の突起が損傷することなく、樹脂１３を引き剥がすことができる。この場合、板材５としては、材料及び大きさにもよるが、その厚さが例えば１mm以下のもの、あるいは、０．１〜０．５mmのものが用いられればよい。
【００４８】
[凸レンズの製造方法]
以上のように製造された金型スタンパー５’が用意され、図１２に示すレンズ成形金型６０にセットされる。このレンズ成形金型６０では、図４及び図５で示したスタンパー成形金型１０で用いられた受け駒６をそのまま用いることができるように構成されている。例えば、このレンズ成形金型６０は、受け駒６を装着可能な受け駒プレート１２と、コア１４ａを有するコアプレート１４とを備える。受け駒６は、受け駒プレート１２によりネジ１５等の装着具により装着されている。受け駒６には、図４及び図５で説明したようにこの受け駒６を型として成形された金型スタンパー５’が、受け駒６に装着されている。図１２では図示しないが、金型スタンパー５’の凹面部には、モスアイ構造が形成されており、この凹面部内がキャビティ７となる。樹脂材料２３は、ランナー１６を介してキャビティ７内に導入され、凸レンズが成形される。
【００４９】
図１３は、受け駒６に装着された金型スタンパー５’を、コアプレート１４側から見た写真である。図１４は、このレンズ成形金型６０により成形された凸レンズの製品の写真である。
【００５０】
（金型スタンパーの形状の修正方法）
次に、金型スタンパー５’の形状を修正する例について説明する。レンズの設計及び製造過程において、レンズの一部の形状に修正が必要な場合がよくある。
【００５１】
例えば、図１５（Ａ）に示すように、成形品として成形された凸レンズ２４の一部、例えば一点鎖線で囲まれた部分Ａに厚みを加え、凸レンズ２４の曲率を修正する場合について説明する。図１５（Ｂ）に示すように、上記金型スタンパー５’の成形に用いられた受け駒６のキャビティの内面７ａの形状の一部７ｂが削られ、修正される。削り深さは、例えばマイクロメートルオーダーである。
【００５２】
図１５（Ｃ）に示すように、修正後のキャビティ７（を有する受け駒６）に、金型スタンパー５’がセットされ、この受け駒６が、図４及び図５に示したスタンパー成形金型１０に再度セットされる。そして、連続体としてそのキャビティ７内に導入された樹脂１３の加圧力により、再度金型スタンパー５’が成形される。このとき、修正されたキャビティ７の内面７ａの形状に沿うように、金型スタンパー５’の形状も修正される。
【００５３】
このような実施形態によれば、金型スタンパー５’を最初から作り直す必要がなく、受け駒６のキャビティ７の内面形状を修正することにより、何度でも短時間で金型スタンパー５’の形状を修正することができる。これにより、金型スタンパー５’の製造コストを低減することができる。
【００５４】
なお、このような金型スタンパー５’の修正時において、金型スタンパー５’は図１２に示したこのレンズ成形金型６０にセットされて、製品としての成形品を製造する過程で金型スタンパー５’の形状が修正されてもよい。
【００５５】
[金型スタンパーの製造方法２]
（凹レンズ用の金型スタンパーの製造方法）
図１６は、成形品として凹レンズの成形に用いられる金型スタンパー５"を製造するためのスタンパー成形金型を示し、成形対象となる平板状の板材５がセットされた状態のスタンパー成形金型の模式的な断面図である。なお、この平板状の板材５の一方の表面には、上記した原盤１ａにより既にモスアイ構造５１が形成されている。
【００５６】
このスタンパー成形金型２０は、受け駒４６が装着された可動側プレート４２と、スプルーブッシュ４８が装着された固定側プレート４４とを備える。スプルーブッシュ４８は、図４及び図５で示したスプルーブッシュ８と同様のものが用いられてもよいし、拡散領域８ｄがないものであってもよい。板材５は、そのモスアイ構造５１（図１（Ｆ））の形成面５２を、固定側プレート４４側に向けてセットされている。受け駒４６は、例えば曲率Ｒ１の球面である端面４６ａを有し、この端面４６ａが、板材５が沿うキャビティ４７の内面となる。受け駒４６は、可動側プレート４２に固定されたベース板４９に装着され固定されている。ベース板４９にはコイルバネ等の弾性部材２６が取り付けられている。リング状の受け部材２５は、その弾性部材２６を介してベース板４９に弾性的に支持され、受け駒４６の周囲に摺動するように設けられている。弾性部材２６としてのコイルバネは、図１７では複数設けられているが、受け駒４６が挿入された１つのコイルバネであってもよい。
【００５７】
図１７は、このように構成されたスタンパー成形金型２０のキャビティ４７内に、連続体として樹脂１３が導入され、板材５が絞り加工された状態を示す、スタンパー成形金型２０の断面図である。スプルーブッシュ４８を介してキャビティ４７内に導入された樹脂１３の圧力により、受け部材２５が移動して、板材５が変形する。受け部材２５のベース板４９側の端部２５ａがベース板４９に当接することで、受け部材２５が停止する。このように、板材５のモスアイ構造５１の形成面５２が、樹脂１３の圧力によりキャビティ４７の内面形状に沿った形状に変形する。その結果、図１８に示すように、全体形状が凸面で、その凸面にモスアイ構造５１を有する金型スタンパー５"が形成される。このモスアイ構造５１では、１つ１つの突起が、凸面に対して法線方向を向いている。
【００５８】
このように製造された金型スタンパー５"を用いて成形対象物を成形することにより、凹面の法線方向に複数の突起を有する凹レンズを製造することができる。
【００５９】
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
【００６０】
金型スタンパー５’及び５"において、上記モスアイ構造等のパターン構造が形成される面が球面であるとして説明した。すなわち、例えば、図４及び図１６において、キャビティ７及び４７の内面形状が球面であり、金型スタンパー５"のモスアイ構造５１の形成される形成面５２の全体形状が球面形状である例を説明した。しかし、その面形状は、非平面であればどのようなものでもよい。非平面とは、曲面、及び２つ以上の平面が集まった面の意味を含む。曲面とは、球面、非球面等の意味を含む。
【００６１】
上記実施形態では、製品となる成形品として、モスアイ構造を有する光学デバイスを例に挙げたが、モスアイ構造に限られず、非平面上に形成された様々なパターン構造を持つ光学デバイスであってもよい。また、上記実施形態では製品としてレンズを例に挙げたが、非平面の表面を有する光学シート等、他の光学デバイスの製造にも上記実施形態に係る金型スタンパー及びその製造方法を適用可能である。
【００６２】
上記実施形態では、金型スタンパー５を用いて樹脂製品であるレンズが成形される例を説明した。しかし、樹脂製品に限られず、ガラス製品であってもよい。
【００６３】
また、光学デバイスに限られず、例えばバイオ分野で用いられる細胞培養用のシャーレ等を製造する場合にも、上記実施形態に係る金型スタンパー５"を適用可能である。この場合、その表面の全体形状が非平面でなり、細胞が収容される微細な凹凸構造を有するシャーレが、金型スタンパー５により成形される。また、モスアイ構造以外のパターン構造として、電気回路のパターンが挙げられる。
【００６４】
上記実施形態では、モスアイ構造の突起のピッチは、可視光の波長（あるいはその半分）である数百nm、例えば２００〜３００nmとして説明した。しかし、上記電気回路など、モスアイ構造以外のパターン構造が適用される場合、そのパターンのピッチは、例えば人間が目視できる程度、例えば０．１mm以上、あるいは数mm以上であってもよいし、２００〜３００nmより小さいものであってもよい。
【００６５】
上記連続体として固体である樹脂１３が用いられたが、液体や気体等の流体であってもよい。液体としては油等が挙げられる。気体としては、空気、不活性気体等が挙げられる。
【００６６】
上記実施形態では、１つのレンズを成形する例について説明したが、複眼レンズのような複数のレンズを一度に成形する形態でもよい。この場合、図５または図１７で示した製造方法により、複数の非平面のパターン構造形成面を有する金型スタンパー５が製造される。
【００６７】
上記実施形態では、スタンパー成形金型１０とレンズ成形金型６０とは別の成形金型として説明したが、同じ成形金型が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
５…板材
５’、５"…金型スタンパー
７、４７…キャビティ
７ａ、４６ａ…キャビティの内面
１０、２０…スタンパー成形金型
５１…パターン構造（モスアイ構造）
１３…樹脂（連続体）
２４…凸レンズ
５２…モスアイ構造形成面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材を、キャビティを有する成形金型にセットし、
前記成形金型にセットされた前記板材の前記形成面の全体形状を、前記キャビティに対応する形状に変形させるために、前記キャビティ内に連続体を導入することで、前記連続体により前記板材を加圧する
金型スタンパーの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金型スタンパーの製造方法であって、さらに、
前記板材を加圧した後、前記成形金型の前記キャビティの内面の形状を修正し、
前記加圧により形成された金型スタンパーを、前記キャビティの内面形状が修正された前記成形金型にセットし、
前記金型スタンパーの前記形成面の全体形状を、前記成形金型の前記修正後のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記金型スタンパーを、前記キャビティに導入された連続体により加圧する
金型スタンパーの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金型スタンパーの製造方法であって、
前記金型スタンパーは、前記パターン構造に対応する光学的パターン構造を有する光学デバイスを成形するために用いられるスタンパーである
金型スタンパーの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の金型スタンパーの製造方法であって、
前記成形金型としてダイレクトゲート方式のものが用いられる
金型スタンパーの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の金型スタンパーの製造方法であって、
前記連続体は、樹脂である
金型スタンパーの製造方法。
【請求項６】
所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材を、キャビティを有する成形金型にセットし、
前記成形金型にセットされた前記板材の前記形成面の全体形状を、前記キャビティに対応する形状に変形させるために、前記キャビティ内に連続体を導入することで、前記連続体により前記板材を加圧する
製造方法により製造された金型スタンパー。
【請求項７】
所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材の前記形成面の全体形状を、成形金型のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記板材を前記キャビティに導入された連続体により加圧することにより形成された金型スタンパーを用意し、
前記金型スタンパーを用いて、前記パターン構造に対応する構造体を有する成形対象物を成形する
成形品の製造方法。
【請求項１】
所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材を、キャビティを有する成形金型にセットし、
前記成形金型にセットされた前記板材の前記形成面の全体形状を、前記キャビティに対応する形状に変形させるために、前記キャビティ内に連続体を導入することで、前記連続体により前記板材を加圧する
金型スタンパーの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金型スタンパーの製造方法であって、さらに、
前記板材を加圧した後、前記成形金型の前記キャビティの内面の形状を修正し、
前記加圧により形成された金型スタンパーを、前記キャビティの内面形状が修正された前記成形金型にセットし、
前記金型スタンパーの前記形成面の全体形状を、前記成形金型の前記修正後のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記金型スタンパーを、前記キャビティに導入された連続体により加圧する
金型スタンパーの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金型スタンパーの製造方法であって、
前記金型スタンパーは、前記パターン構造に対応する光学的パターン構造を有する光学デバイスを成形するために用いられるスタンパーである
金型スタンパーの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の金型スタンパーの製造方法であって、
前記成形金型としてダイレクトゲート方式のものが用いられる
金型スタンパーの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の金型スタンパーの製造方法であって、
前記連続体は、樹脂である
金型スタンパーの製造方法。
【請求項６】
所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材を、キャビティを有する成形金型にセットし、
前記成形金型にセットされた前記板材の前記形成面の全体形状を、前記キャビティに対応する形状に変形させるために、前記キャビティ内に連続体を導入することで、前記連続体により前記板材を加圧する
製造方法により製造された金型スタンパー。
【請求項７】
所定のパターン構造が形成された形成面を有する平板状の板材の前記形成面の全体形状を、成形金型のキャビティに対応する形状に変形させるために、前記成形金型にセットされた前記板材を前記キャビティに導入された連続体により加圧することにより形成された金型スタンパーを用意し、
前記金型スタンパーを用いて、前記パターン構造に対応する構造体を有する成形対象物を成形する
成形品の製造方法。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２６０２７９（Ｐ２０１０−２６０２７９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３２８４（Ｐ２００９−１１３２８４）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]