微細構造をプラスチック・ガラスに型転写する技術の開発とそのプロセス中の現象の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450053
• Research Institution: The Univarsity of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 潔 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10282675)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米山 猛 金沢大学, 工学部, 教授 (30175020) ; 田中 秀治 東北大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00312611) ; 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90242007)
• Keywords: 3次元微細構造 / 知能化金型 / 熱流速センサ / マイクロヒータ / 局所加熱

Research Abstract

本研究では,(a)ホログラム回折格子,(b)免疫検査チップ,(c)使い捨てコンタクトレンズ,などを試作対象に設定して,新たな転写プロセスの原理,被転写材料や型材料の材質,型材料の微細加工方法,プロセス条件の最適化,などを総合的に検討する.
平成14年度は,射出成型のキャビティ内の状態をリアルタイムに把握し,それに応じて能動的,局所的にキャビティ内の条件を精密に制御できる小形知能化金型を開発した.これは98x98x117mmの大きさの金型に,キャビティ内の局所的な熱流束を測る熱流束センサを3個,キャビティ内を局所的に加熱する小形ヒータを2個,そしてそれぞれキャビティ内圧と容積を測る力センサおよび変位センサを埋め込んだものであり,局所熱流束制御により30x15x6mm,厚さ1mmの箱型成型品の平面度を20μmから3μmへと向上させることができることなどを確認した.また,より狭い領域をピンポイントに加熱・冷却するためにφ1.0mmの小形ヒータやφ1.0mmの二重パイプ水路冷却器を試作・検討した.さらに,これらの小形温調器を用い,より精密な熱流束制御を行うための1dl金型の開発に着手した.金型体積を1dl程度以下とさらに小形にし,金型材料も銅合金を用いることで温度の制御性が向上する.予備実験の結果,φ1.0mmの二重パイプ水路冷却器によってキャビティ表面温度を局所的に1℃下げることができることを確認した.

Research Products

• [Publications] Makoto Yoda, Masayuki Nakao: "Smart Palm-size Injection Mold Using Zone-in-Cavity and Cycle-by-Cycle Process Controls to Precisely Replicate Miniature Products"Proceedings from ASPE 2002 Annual Meeting. Vol.27. 24-27 (2002)
• [Publications] 依田 誠, 中尾 政之: "マイクロ転写のための小形知能化金型の開発"日本機械学会第4回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集. 199-200 (2002)
• [Publications] C.Yan, M.Nakao, T.Go, K.Matsumoto, Y.Hatamura: "Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux"Microsystem Technologies. Vol.9. 188-191 (2003)