JP2004130557A - 微細な凹凸の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】原版の微細な凹凸を高精度、低コスト、かつ安定的に複製できる微細な凹凸の製造方法を提供する。
【解決手段】(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)を用意する工程と、(b)前記スタンパ又は基材の略全面へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程と、(c)前記スタンパと基材の間へ液状の紫外線硬化性樹脂を充填する工程と、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程と、(e)前記スタンパを剥がす工程と、からなる微細な凹凸の製造方法を特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)を用意する工程と、(b)前記スタンパ又は基材の略全面へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程と、(c)前記スタンパと基材の間へ液状の紫外線硬化性樹脂を充填する工程と、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程と、(e)前記スタンパを剥がす工程と、からなる微細な凹凸の製造方法を特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な凹凸の製造方法に関し、さらに詳しくは、基材へ液状樹脂を略全面に塗布し、原版の微細な凹凸を低コストかつ安定に複製する微細な凹凸の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
(技術の背景)
一般に、光ディスクや光カード等の光記録媒体は、基材上に微細な凹凸として、光情報記録パターン(ピット、トラック)が形成され、また、回折格子や、反射防止用のモスアイ構造の微細な凹凸を設けることによって、光学機能を発揮させている。このような微細な凹凸の製造方法としては、特に大量製造(複製)する場合には、従来から幾つかがあるが、微細な凹凸の複製精度が極めて高く設備投資も少なくて済む、いわゆる「2P法」が主に採用されている。
2P(Photo Polymerization)法とは、表面に凹凸を有する原版(スタンパ)を用意し、該スタンパと基材との間に液状の紫外線硬化性樹脂を充填し、紫外線を照射して樹脂を硬化させせた後、スタンパを剥がすことによって、基材へ凹凸を製造(複製)するものである。
【0003】
(先行技術)従来、2P法において、一般的な平板によるプレスでは、紫外線硬化樹脂中への気泡混入が、完全に回避できないという問題があるので、液状の紫外線硬化性樹脂を滴下した原版の上に、基材をセットする場合、下に凸になるように基材を湾曲させた状態とし、樹脂との接触面積が小さくなるように樹脂上に重ね合わせプレスした後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、液状の樹脂を線状に滴下した原版の上に、基材の接縁側から、相対移動可能なニップローラで押し付けてプレスした後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。さらに、液状の紫外線硬化性樹脂を線状に滴下した第2の基材(本発明の原版に相当する)の上に、第1の基材(同基材に相当する)側から、弾性押圧体を押し付けてプレスした後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。
上記のいずれも、液状の紫外線硬化性樹脂をスタンパの中央付近、又は縁部に沿って線状に滴下して、該樹脂を基材を介して、工夫したプレス方法で押し広げている。従って、滴下した液状の紫外線硬化性樹脂の形状、基材をセットした後の紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用のニップローラや弾性押圧体の表面性や均一性、プレスの条件、樹脂の塗出量などにバラツキが有った場合には、複製後の紫外線硬化樹脂の形状の均一性が悪いという欠点がある。特に、量産に対応すべく、微細な凹凸を有する媒体の面付け数を増やし、大面積で複製し製造する場合には、複製後の紫外線硬化樹脂の形状が不均一となりやすいという問題点もある。この問題を解決するため、スタンパと基材の面積を微細な凹凸を有する媒体の面積よりも十分大きくして、紫外線硬化性樹脂の滴下量を多くする方法があるが、この場合、樹脂の必要量が増大するため、コストが高くなってしまう。
【0004】
【特許文献1】
特開平2−118932号公報
【特許文献2】
特開2000−326350号公報
【特許文献3】
特開平9−128820号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、基材又は原版へ液状樹脂を略全面に塗布する2P法で、原版の微細な凹凸を高精度、低コスト、かつ安定的に複製できる微細な凹凸の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)を用意する工程と、(b)前記スタンパ又は基材へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程と、(c)前記スタンパと基材の間へ液状の紫外線硬化性樹脂を充填する工程と、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程と、(e)前記スタンパを剥がす工程と、によって、前記紫外線硬化樹脂の表面へ微細な凹凸を複製する微細な凹凸の製造方法において、液状の紫外線硬化性樹脂を、前記スタンパ又は基材の略全面へ塗布するように、また、請求項2の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、上記(b)前記スタンパ又は基材へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程の次に、(b’)エージングする工程を行うように、したものである。本発明によれば、原版の微細な凹凸を高精度で複製できる微細な凹凸の製造方法が提供される。
請求項3の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、上記液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法が、スクリーン印刷法であるように、また、請求項4の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、上記液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法が、ダイコーティング法であるように、したものである。本発明によれば、既存の設備で安定的に複製できて、かつ、少ない原材料で廃棄物も少なく、低コストな微細な凹凸の製造方法が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の製造方法で製造された微細な凹凸を有する媒体の断面図である。
(基本の構成)本発明の製造方法で製造された微細な凹凸を有する媒体1は、図1に示すように、基材11と紫外線硬化樹脂層13とからなり、該紫外線硬化樹脂層13の表面には微細な凹凸15が賦型されている。
【0008】
図2は、本発明の製造方法を示すフロー図である。
(発明のポイント)本発明の製造方法は、図2に示すように、(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)21を用意する工程、(b)前記スタンパ21又は基材11へ液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布する工程、必要に応じて(b’)エージングする工程、(c)前記スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13を充填する工程、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程、(e)前記スタンパを剥がす工程からなる、所謂2P法であるが、従来技術で述べた欠点を解消したものである。
本発明によれば、微細な凹凸を有する媒体1が、(b)前記スタンパ21又は基材11へ液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布する工程で、液状の紫外線硬化性樹脂13をスタンパ21又は基材11の略全面へ塗布するで、原版の微細な凹凸を高精度、低コスト、かつ安定的に複製することができる。
【0009】
(従来の製造方法)まず、従来法について説明する。
なお、液状の紫外線硬化性樹脂13の塗布は、スタンパ21又は基材11のいずれの面でもよく、本明細書では基材11への塗布で説明するが、スタンパ21へ塗布する場合には、スタンパ21と基材11とを読替えればよい。
図3は、従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
図4は、従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
図5は、従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図である。
図3は、従来法の1例で、図3(A)は塗布と充填(充填する手段がプレスであり、以降、プレスとも表現する)を説明する断面図で、図3(B)はプレス後の状態を示す平面図である。図3(A)に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂13を基材11の略中央部へディスペンサーでポッテング滴下し、該紫外線硬化性樹脂上へ下が凸になるようにスタンパ21を湾曲させた状態として、樹脂との接触面積が小さくなるように重ね合わせプレスし充填した後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものである。
【0010】
図3(B)に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂13はプレスによって略円形に展延し、基材11上へ塗布された部分は有効部分13Aとなるが、それ以外は無駄部分13Bとなってしまう。特に微細な凹凸を精度よく複製するには、有効部分が30〜40%しかとれず、高コストであった。また、溢れた液状の紫外線硬化性樹脂13はその処置に困るので、略円形に展延した紫外線硬化性樹脂13(有効部分13Aと無駄部分13B)の形状を覆うように基材11を設けると、さらに基材11にも多くの無駄部分が発生し、高コストとなる。溢れた液状の紫外線硬化性樹脂13を廃棄すれば、さらに環境へも負荷を与えてしまう欠点もある。
【0011】
図4は、従来法の1例で、図4(A)は塗布と充填(プレス)を説明する断面図で、図4(B)はプレス後の断面図で、図4(C)はプレス後の状態を示す平面図である。図4(A)に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂を、基材11の図面前後方向へ線状に滴下し、スタンパ21を重ねて、基材の接縁側から、相対移動可能なニップローラ31を押し付けてプレスし充填した後に、紫外線を照射し、スタンパ21を剥離する。
【0012】
図4(B)に示すように、プレスし充填状態の紫外線硬化性樹脂の厚さ精度は、プレス展延の形状、基材11上へ滴下された紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用のニップローラの表面性や均一性、プレスの条件などの条件によって、バラツキが発生しやすく、複製後の紫外線硬化樹脂の形状の均一性が悪い。また、液状の紫外線硬化性樹脂13はプレスによって、基材11に沿って矩形に展延せず、通常、図4(C)に示すように、初期は過剰な液状の紫外線硬化性樹脂13が左右方向へはみ出し、その後徐々に狭くなり、最後は液量が不足して幅が急速に狭ばる。基材11上へ塗布された部分は有効部分13Aとなるが、それ以外は無駄部分13Bとなってしまう。特に微細な凹凸を精度よく複製するには、プレス条件を厳密に制御しても、有効部分が60〜70%しかとれず、高コストであった。
【0013】
図5は、従来法の1例で、塗布と充填(プレス)を説明する断面図で、図5に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂13を、基材11上へ円形に滴下し、スタンパ21を重ねて、弾性押圧体33を押し付けてプレスした後に、紫外線を照射し、スタンパ21原版を剥離する。
液状の紫外線硬化性樹脂13を円形又はドーナツ状に塗布し充填する場合には適するが、基材11又はスタンパ21が矩形の場合には、有効部分が少なくなる。さらに、プレスし充填状態の紫外線硬化性樹脂の厚さ精度は、プレス展延の形状、基材11上へ滴下された紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用の弾性押圧体33の表面性や均一性、プレスの条件などの条件によって、バラツキが発生しやすく、複製後の紫外線硬化樹脂の形状の均一性が悪い。
【0014】
(本発明の製造方法)上記の従来の製造方法に対して本発明の製造方法は、次の工程からなり工程順に、使用する材料も含めて説明して行く。
図6は、本発明の製造方法を示す断面図及び平面図である。
図6(A)は基材11又はスタンパ21の略全面へ、液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布した状態で、図6(B)はスタンパ21又は基材11を重ねてプレスし充填している状況で、図6(C)は製造された微細な凹凸15を有する媒体1である。
【0015】
(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)21を用意する工程
微細な凹凸15は、特に限定されるものではなく、例えば、ホログラム、回折格子、反射防止用のモスアイ構造、光記録媒体用のデータピットやトラック、万線状の凹凸、干渉パターン、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、フーリエ変換レンズなどがあげられる。これらを単独又は組合わせて用いる。
【0016】
微細な凹凸15を有する原版(スタンパ)は、それぞれの微細な凹凸15に対応する方法で作成し用意すればよい。ホログラム、回折格子、及びモスアイ構造はレーザ光の干渉縞を記録する方法が、回折格子、データピット、及びフーリエ変換レンズは電子線を用いた描画法が、万線状の凹凸、干渉パターン、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、及びプリズムレンズは、精密旋盤などによる精密彫刻法などの公知の方法が適用できる。
【0017】
スタンパ21としては、原版をそのまま用いるか、または、原版から公知のメッキ法や2P法で複製した複製版をスタンパとしてもよい。スタンパ21は樹脂版でも、金属版でもよい。
【0018】
(b)前記スタンパ21又は基材11へ液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布する工程
基材11としては、機械的強度があり、製造及び使用時に耐える機械的強度、耐熱性、耐溶剤性などがあれば、用途に応じて種々の材料が適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−トなどのポリエステル系樹脂、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリアリレ−ト、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエ−テル、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカ−ボネ−ト、AS樹脂、ABS樹脂などのスチレン系樹脂などが適用できる。好ましくは、光学特性に優れるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は環状ポリオレフィン樹脂などであり、さらに好ましくは、アクリル樹脂、又はポリカーボネート樹脂が好適である。基材11の厚さとしては、特に限定はされず、0.1〜10mm程度、好ましくは0.2〜5mmである。
【0019】
紫外線硬化樹脂13としては、紫外線や電子線などの活性エネルギー線の照射によって活性エネルギー線硬化性樹脂を架橋硬化させたものが適用でき、好ましくは紫外線硬化樹脂である。また、硬化後の紫外線硬化樹脂の硬さは硬いほどよいが、JIS−K5400で示す鉛筆硬度試験で「H」以上の硬度を示すことが好ましい。なお、本明細書では、硬化前の前駆体を硬化性樹脂、紫外線の照射による硬化後の樹脂を硬化樹脂という。
【0020】
紫外線硬化性樹脂組成物としては、分子中に重合性不飽和結合または、エポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び/又はモノマーを適宜に混合したものである。紫外線硬化性樹脂組成物中のプレポリマー、オリゴマーの例としては、不飽和ジカルボン酸と多価アルコールの縮合物等の不飽和ポリエステル類、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンメタクリレート等のメタクリレート類、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリレート、カチオン重合型エポキシ化合物が挙げられる。
【0021】
紫外線硬化性樹脂組成物中のモノマーの例としては、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシブチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシメチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸−2−(N,N−ジエチルアミノ)エチル、アクリル酸−2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸−2−(N,N−ジベンジルアミノ)メチル、アクリル酸−2−(N,N−ジエチルアミノ)プロピル等の不飽和置換の置換アミノアルコールエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート等の化合物、ジプロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の多官能性化合物、及び/又は分子中に2個以上のチオール基を有するポリチオール化合物、例えばトリメチロールプロパントリチオグリコレート、トリメチロールプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等が挙げられる。
【0022】
通常、紫外線硬化性樹脂組成物中のモノマーとしては、以上の化合物を必要に応じて、1種若しくは2種以上を混合して用いるが、紫外線硬化性樹脂組成物に通常の塗布適性を与えるために、前記のプレポリマー又はオリゴマーを5質量%以上、前記モノマー及び/又はポリチオール化合物を95質量%以下とするのが好ましい。
【0023】
紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させたときのフレキシビリティーが要求されるときは、モノマー量を減らすか、官能基の数が1又は2のアクリレートモノマーを使用するとよい。紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させたときの耐摩耗性、耐熱性、耐溶剤性が要求されるときは、官能基の数が3つ以上のアクリレートモノマーを使う等、紫外線硬化性樹脂組成物の設計が可能である。ここで、官能基が1のものとして、2−ヒドロキシアクリレート、2−ヘキシルアクリレート、フェノキシエチルアクリレートが挙げられる。官能基が2のものとして、エチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートが挙げられる。官能基が3以上のものとして、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクレリート等が挙げられる。
【0024】
紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させたときのフレキシビリティーや表面硬度等の物性を調整するため、紫外線硬化性樹脂組成物に、紫外線照射では硬化しない樹脂を添加することもできる。具体的な樹脂の例としては次のものがある。ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル等の熱可塑性樹脂である。中でも、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等の添加がフレキシビリティーの向上の点で好ましい。
【0025】
(光重合開始剤)一般的な紫外線硬化性樹脂組成物には、光重合開始剤や光重合促進剤を添加する。光重合開始剤としては、一般的には、ラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いる。また、カチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤として、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタセロン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いる。光重合開始剤の配合量は、紫外線硬化性組成物100質量部に対し、0.1〜10質量部である。
【0026】
(塗布方法)以上のような紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、ダイコーティングなどの印刷及びコーティング法により、基材11又はスタンパ21上に塗布する。好ましくはスクリーン印刷法、ダイコーティング法である。塗布の形状は、図6(A)、及び図6(C)のように、略全面に塗布する。略全面にわたって均一に塗布することは、従来のディスペンサーを用いた塗布方法では極めて困難であり、スクリーン印刷法、ダイコーティング法などで可能となる。
【0027】
グラビア印刷は版面の凹部にインキを充填して被印刷体に押圧によりインキを転移させ、グラビアオフセット印刷は凹版を用いた平版印刷で版面の凹部にインキを充填して、ブランケットを介して印刷する。スクリーン印刷は、画像部が貫通孔、非画像部が非貫通となった版を被印刷物の上に置き、版の上からインキを押し出し貫通孔からインキを被印刷物に転移させ、フレキソ印刷は、凸版印刷の1種で、ゴム製の凸版を用いる印刷法である。いずれの印刷法も公知であり、基材11又はスタンパ21の略全面に相当する面積を印刷画像として、印刷(塗布)すればよい。
【0028】
ダイコーティング法は、T型ダイスを用いて、紫外線硬化性樹脂13を基材11又はスタンパ21の略全幅に広げて流下させて、略長さで停止させる間歇塗布で、略全面に塗布すればよい。
【0029】
スクリーン印刷時の紫外線硬化性樹脂13の粘度は、500〜5000センチポアズ(25℃)程度、好ましくは2000〜4000センチポアズ(25℃)である。ダイコーティング時の紫外線硬化性樹脂13の粘度は、1〜2000センチポアズ(25℃)程度、好ましくは10〜1000センチポアズ(25℃)である。紫外線硬化性樹脂13の厚みは、好ましくは1〜30μm、より好ましくは3〜10μmである。また、紫外線硬化性樹脂13には、消泡剤、脱泡剤、レベリング剤を含有させてもよい。また、基材11へ公知のプライマ層を設けた後に、紫外線硬化性樹脂13を塗布してもよい。
【0030】
(b’)必要に応じてエージングする工程、
基材11へ紫外線硬化性樹脂13を塗布した場合には、必要に応じてエージングする。エージングは、加温又は加温しないクリーンオーブン中に放置しておく。好ましくは温度30〜100℃程度、さらに好ましくは50〜80℃で、数分〜数時間放置しておく。該エージングにより、基材11と紫外線硬化樹脂13とが馴染み濡れ性が向上し、また、相互の官能基が相対することで、密着強度が増加し、微細な凹凸を有する媒体1としての耐久性が向上できる。また、エージングにより、塗布表面がレベリングしてスクリーン目や畝状のムラ解消できる。このエージングは、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)などのメタアクリル系樹脂の場合に、特に密着性の向上に有効である。
【0031】
(c)前記スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13を充填する工程
充填する手段としては、公知のプレス法でよく、自由回転又は回転しない、弾性又は剛性の、ロール状又は棒状のニップ材でプレスすればよい。図6(B)では、平面の定盤35とニップロール31でのプレスを図示しているが、これに限定されず、ロール/ロールでもよい。好ましくは、図6(B)のように、紫外線硬化性樹脂13面へスタンパ21を重ねて、ニップロール加圧しながら回転させて、気泡が残存しないようにプレスすればよい。この場合、基材11とスタンパ21のなす角度は鋭角がよく、5〜30度程度が好ましい。該プレスにより、スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13が充填され、スタンパ21の表面にある微細な凹凸15にも容易に充填される。
【0032】
このように、単にプレスしても、紫外線硬化性樹脂13の厚さは塗布法により精度がでているので、基板11の厚さむらやうねりによらず、均一な厚さが得られる。また、紫外線硬化性樹脂13は展延しないので、従来法のプレス展延の形状、基材11上へ滴下された紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用の弾性押圧体33の表面性や均一性、プレスの条件などの条件によっても、バラツキが発生しにくく、一様に押圧すれば、より均一な厚さにできる。均一な厚さであれば、微細な凹凸15の賦型精度も向上できる。
【0033】
即ち、紫外線硬化性樹脂の厚さ精度は、プレスによって均一性を出すのではなく、塗布方法で既に得られているので、複製後の微細な凹凸15を有する媒体1の紫外線硬化樹脂13層の形状及び微細な凹凸15は均一性がよい。微細な凹凸15が発揮する回折、反射防止、ピット情報などの光学機能にエラーの発生が少なく、不良品を回避できて歩留まりがよく生産効率が高い。
【0034】
さらに、量産に対応すべく、微細な凹凸15を有する媒体1の面付け数を増やし、大面積で複製し製造する場合には、特に好適である。複数面付け数で、大面積で複製しても、塗布段階で厚さ精度が出ているので、紫外線硬化樹脂13の形状及び凹凸の賦型精度がよく、効率よく生産することができる。
【0035】
(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程、
スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13が充填され、スタンパ21の表面にある微細な凹凸15にも充填されている状態で、紫外線を照射して硬化させる。照射する紫外線装置としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が使用される。波長200〜400nmの紫外線を用い、照射量としては積算エネルギーが0.01〜10J/cm2となる程度とすることが好ましい。また、紫外線硬化の場合は、紫外線硬化性樹脂13へ光重合開始剤、及び/又は光重合促進剤を添加したもので、エネルギーの高い電子線硬化の場合は添加しないでもよい。また、適正な触媒が存在すれば、熱エネルギーでも硬化できる。
【0036】
(e)前記スタンパを剥がす工程
紫外線を照射して硬化させた後に、スタンパ21を剥離すると、図6(C)のように、基材に硬化した紫外線硬化樹脂13が密着し、該紫外線硬化樹脂13の表面に微細な凹凸15が賦型された微細な凹凸を有する媒体1が得られる。
【0037】
【実施例】
(実施例1)
(微細な凹凸の作成)厚さが3.5mmの両面に2次研磨を施したソーダガラス板へポジ型レジスト(シプレイ社製、商品名フォトレジストs1805)1μm塗布して縦横10×10cm角のレジスト原版とし、非レジスト面へ屈折率1.515の屈折率標準液を滴下して、黒色ガラスを密着させた。該レジスト原版へ、レーザ光としてアルゴンイオンレーザの波長457.9nm(青色)を用い、該レーザ光を2分割した後に、それぞれの光束を、左方向と右方向から、それぞれ60度の角度でレジスト原版のレジスト面へ130mJ露光した。さらにレジスト原版を同一面で90度回転させた後に、同様に露光し、現像して、原版を得た。該原版は大きさ8×8cm角のモスアイ構造を有し、周囲に2cmのドブがあり、反射防止の光学機能を有する。
(スタンパの用意)上記で得た原版から2P法で複製版材(マスタ版M1)とし、該複製版材(マスタ版M1)から2P法で複製版材(マスタ版M2)とし、該複製版材(マスタ版M2)へ再度2P法で厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートへ複製し、剥がして樹脂製のスタンパを得た。該スタンパは8×8cm角の有効分とその周囲に2cmのドブを持っている。
なお、ドブとは当業者の用語で、製造や取り付けに使用する有効部分の周囲にある付随した部分のことである。
(塗布、エージング)基材として厚さが1mmで9×9cm角の大きさのアクリライトL−100(三菱レイヨン社製、アクリルシート商品名)上へ、300メッシュのポリエチレンテレフタレート紗からなるスクリーン版を用いて、粘度2000センチポアズのUV−PAL(定刻インキ製造社製、紫外線硬化性樹脂商品名)を、厚さ8μmで大きさが8.5cm角のスクリーン印刷法で印刷した。該印刷物を、80℃のクリーンオーブン内で10分間エージングした。
(充填、UV照射)エージングした印刷物上へ、上記で得たスタンパを重ねて、2本のニップロール間を60N/cm2の圧力下で通過させて、プレスし、スタンパの表面にある微細な凹凸へ紫外線硬化性樹脂を充填させた。この状態で、超高圧水銀ランプの365nm輝線をスタンパ側から150mJ/cm2照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させた。
(スタンパを剥離)スタンパを剥離し、基材へ密着した紫外線硬化樹脂層が得られた。その表面には微細な凹凸が賦型された微細な凹凸を有する媒体1が得られた。該微細な凹凸を有する媒体1は、可視光線領域の波長において、反射率1%以下の反射防止機能が得られ、この微細な凹凸は、スタンパ形状の95%以上の精度で転写されていると推測される。
【0038】
(実施例2)複製版材(マスタ版M1)を4枚作り、各複製版材(マスタ版M1)を半導体用マイクロカッターを用いて、有効8×8mmと周囲のドブ5mmからなる大きさが8.5×8.5mm角に切断し、この4枚を当接状態として、2P法で複製版材(マスタ版M2)とし、該複製版材(マスタ版M2)へ再度2P法で厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートへ複製し、剥がして樹脂製のスタンパを得た。該スタンパは4面付けで、さらにその周囲に2cmのドブを設けた。厚さが1mmで18×18cm角の大きさのアクリルシート上へ、厚さ10μmで大きさが17.5×17.5cm角にスクリーン印刷する以外は、実施例1と同様にして、4面付けの微細な凹凸を有する媒体が得られ、4面毎に切り分けて、4枚の微細な凹凸を有する媒体1が得られた。該微細な凹凸を有する媒体1は、実施例1と同様な反射防止機能を有していた。
【0039】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、紫外線硬化性樹脂13の厚さは塗布法により精度がでているので、基板11の厚さむらやうねりによらず、また、紫外線硬化性樹脂13を展延しないので、プレスの条件などの条件によってもバラツキが発生しにくく、一様に押圧すれば、より均一な厚さにできる。均一な厚さであれば、微細な凹凸15の賦型精度も向上できる。微細な凹凸15が発揮する回折、反射防止、ピット情報などの光学機能にエラーの発生が少なく、不良品を回避できて歩留まりがよく生産効率が高い。
【0040】
さらに、量産に対応すべく、微細な凹凸15を有する媒体1の面付け数を増やし、大面積で複製し製造する場合には、特に好適である。複数面付け数で、大面積で複製しても、塗布段階で厚さ精度が出ているので、紫外線硬化樹脂13の形状及び凹凸の賦型精度がよく、効率よく生産することができる。
また、本発明では、従来方法と比較して有効部分が多く、使用する紫外線硬化性樹脂13量が少量で済みので、低コストである。さらに、溢れた液状の紫外線硬化性樹脂13も少なく、廃棄が減少して環境への負荷も少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法で製造された微細な凹凸を有する媒体の断面図である。
【図2】本発明の製造方法を示すフロー図である。
【図3】従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
【図4】従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
【図5】従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図である。
【図6】本発明の製造方法を示す断面図及び平面図である。
【符号の説明】
1 微細な凹凸を有する媒体
11 基材
13 紫外線硬化樹脂層
13A 有効部分
13B 無駄部分
15 微細な凹凸
21 スタンパ
31 ニップロール
33 弾性押圧材
35 定盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な凹凸の製造方法に関し、さらに詳しくは、基材へ液状樹脂を略全面に塗布し、原版の微細な凹凸を低コストかつ安定に複製する微細な凹凸の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
(技術の背景)
一般に、光ディスクや光カード等の光記録媒体は、基材上に微細な凹凸として、光情報記録パターン(ピット、トラック)が形成され、また、回折格子や、反射防止用のモスアイ構造の微細な凹凸を設けることによって、光学機能を発揮させている。このような微細な凹凸の製造方法としては、特に大量製造(複製)する場合には、従来から幾つかがあるが、微細な凹凸の複製精度が極めて高く設備投資も少なくて済む、いわゆる「2P法」が主に採用されている。
2P(Photo Polymerization)法とは、表面に凹凸を有する原版(スタンパ)を用意し、該スタンパと基材との間に液状の紫外線硬化性樹脂を充填し、紫外線を照射して樹脂を硬化させせた後、スタンパを剥がすことによって、基材へ凹凸を製造(複製)するものである。
【0003】
(先行技術)従来、2P法において、一般的な平板によるプレスでは、紫外線硬化樹脂中への気泡混入が、完全に回避できないという問題があるので、液状の紫外線硬化性樹脂を滴下した原版の上に、基材をセットする場合、下に凸になるように基材を湾曲させた状態とし、樹脂との接触面積が小さくなるように樹脂上に重ね合わせプレスした後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、液状の樹脂を線状に滴下した原版の上に、基材の接縁側から、相対移動可能なニップローラで押し付けてプレスした後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。さらに、液状の紫外線硬化性樹脂を線状に滴下した第2の基材(本発明の原版に相当する)の上に、第1の基材(同基材に相当する)側から、弾性押圧体を押し付けてプレスした後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。
上記のいずれも、液状の紫外線硬化性樹脂をスタンパの中央付近、又は縁部に沿って線状に滴下して、該樹脂を基材を介して、工夫したプレス方法で押し広げている。従って、滴下した液状の紫外線硬化性樹脂の形状、基材をセットした後の紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用のニップローラや弾性押圧体の表面性や均一性、プレスの条件、樹脂の塗出量などにバラツキが有った場合には、複製後の紫外線硬化樹脂の形状の均一性が悪いという欠点がある。特に、量産に対応すべく、微細な凹凸を有する媒体の面付け数を増やし、大面積で複製し製造する場合には、複製後の紫外線硬化樹脂の形状が不均一となりやすいという問題点もある。この問題を解決するため、スタンパと基材の面積を微細な凹凸を有する媒体の面積よりも十分大きくして、紫外線硬化性樹脂の滴下量を多くする方法があるが、この場合、樹脂の必要量が増大するため、コストが高くなってしまう。
【0004】
【特許文献1】
特開平2−118932号公報
【特許文献2】
特開2000−326350号公報
【特許文献3】
特開平9−128820号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、基材又は原版へ液状樹脂を略全面に塗布する2P法で、原版の微細な凹凸を高精度、低コスト、かつ安定的に複製できる微細な凹凸の製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)を用意する工程と、(b)前記スタンパ又は基材へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程と、(c)前記スタンパと基材の間へ液状の紫外線硬化性樹脂を充填する工程と、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程と、(e)前記スタンパを剥がす工程と、によって、前記紫外線硬化樹脂の表面へ微細な凹凸を複製する微細な凹凸の製造方法において、液状の紫外線硬化性樹脂を、前記スタンパ又は基材の略全面へ塗布するように、また、請求項2の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、上記(b)前記スタンパ又は基材へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程の次に、(b’)エージングする工程を行うように、したものである。本発明によれば、原版の微細な凹凸を高精度で複製できる微細な凹凸の製造方法が提供される。
請求項3の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、上記液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法が、スクリーン印刷法であるように、また、請求項4の発明に係わる微細な凹凸の製造方法は、上記液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法が、ダイコーティング法であるように、したものである。本発明によれば、既存の設備で安定的に複製できて、かつ、少ない原材料で廃棄物も少なく、低コストな微細な凹凸の製造方法が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の製造方法で製造された微細な凹凸を有する媒体の断面図である。
(基本の構成)本発明の製造方法で製造された微細な凹凸を有する媒体1は、図1に示すように、基材11と紫外線硬化樹脂層13とからなり、該紫外線硬化樹脂層13の表面には微細な凹凸15が賦型されている。
【0008】
図2は、本発明の製造方法を示すフロー図である。
(発明のポイント)本発明の製造方法は、図2に示すように、(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)21を用意する工程、(b)前記スタンパ21又は基材11へ液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布する工程、必要に応じて(b’)エージングする工程、(c)前記スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13を充填する工程、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程、(e)前記スタンパを剥がす工程からなる、所謂2P法であるが、従来技術で述べた欠点を解消したものである。
本発明によれば、微細な凹凸を有する媒体1が、(b)前記スタンパ21又は基材11へ液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布する工程で、液状の紫外線硬化性樹脂13をスタンパ21又は基材11の略全面へ塗布するで、原版の微細な凹凸を高精度、低コスト、かつ安定的に複製することができる。
【0009】
(従来の製造方法)まず、従来法について説明する。
なお、液状の紫外線硬化性樹脂13の塗布は、スタンパ21又は基材11のいずれの面でもよく、本明細書では基材11への塗布で説明するが、スタンパ21へ塗布する場合には、スタンパ21と基材11とを読替えればよい。
図3は、従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
図4は、従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
図5は、従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図である。
図3は、従来法の1例で、図3(A)は塗布と充填(充填する手段がプレスであり、以降、プレスとも表現する)を説明する断面図で、図3(B)はプレス後の状態を示す平面図である。図3(A)に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂13を基材11の略中央部へディスペンサーでポッテング滴下し、該紫外線硬化性樹脂上へ下が凸になるようにスタンパ21を湾曲させた状態として、樹脂との接触面積が小さくなるように重ね合わせプレスし充填した後に、紫外線を照射し、原版を剥離するようにしたものである。
【0010】
図3(B)に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂13はプレスによって略円形に展延し、基材11上へ塗布された部分は有効部分13Aとなるが、それ以外は無駄部分13Bとなってしまう。特に微細な凹凸を精度よく複製するには、有効部分が30〜40%しかとれず、高コストであった。また、溢れた液状の紫外線硬化性樹脂13はその処置に困るので、略円形に展延した紫外線硬化性樹脂13(有効部分13Aと無駄部分13B)の形状を覆うように基材11を設けると、さらに基材11にも多くの無駄部分が発生し、高コストとなる。溢れた液状の紫外線硬化性樹脂13を廃棄すれば、さらに環境へも負荷を与えてしまう欠点もある。
【0011】
図4は、従来法の1例で、図4(A)は塗布と充填(プレス)を説明する断面図で、図4(B)はプレス後の断面図で、図4(C)はプレス後の状態を示す平面図である。図4(A)に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂を、基材11の図面前後方向へ線状に滴下し、スタンパ21を重ねて、基材の接縁側から、相対移動可能なニップローラ31を押し付けてプレスし充填した後に、紫外線を照射し、スタンパ21を剥離する。
【0012】
図4(B)に示すように、プレスし充填状態の紫外線硬化性樹脂の厚さ精度は、プレス展延の形状、基材11上へ滴下された紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用のニップローラの表面性や均一性、プレスの条件などの条件によって、バラツキが発生しやすく、複製後の紫外線硬化樹脂の形状の均一性が悪い。また、液状の紫外線硬化性樹脂13はプレスによって、基材11に沿って矩形に展延せず、通常、図4(C)に示すように、初期は過剰な液状の紫外線硬化性樹脂13が左右方向へはみ出し、その後徐々に狭くなり、最後は液量が不足して幅が急速に狭ばる。基材11上へ塗布された部分は有効部分13Aとなるが、それ以外は無駄部分13Bとなってしまう。特に微細な凹凸を精度よく複製するには、プレス条件を厳密に制御しても、有効部分が60〜70%しかとれず、高コストであった。
【0013】
図5は、従来法の1例で、塗布と充填(プレス)を説明する断面図で、図5に示すように、液状の紫外線硬化性樹脂13を、基材11上へ円形に滴下し、スタンパ21を重ねて、弾性押圧体33を押し付けてプレスした後に、紫外線を照射し、スタンパ21原版を剥離する。
液状の紫外線硬化性樹脂13を円形又はドーナツ状に塗布し充填する場合には適するが、基材11又はスタンパ21が矩形の場合には、有効部分が少なくなる。さらに、プレスし充填状態の紫外線硬化性樹脂の厚さ精度は、プレス展延の形状、基材11上へ滴下された紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用の弾性押圧体33の表面性や均一性、プレスの条件などの条件によって、バラツキが発生しやすく、複製後の紫外線硬化樹脂の形状の均一性が悪い。
【0014】
(本発明の製造方法)上記の従来の製造方法に対して本発明の製造方法は、次の工程からなり工程順に、使用する材料も含めて説明して行く。
図6は、本発明の製造方法を示す断面図及び平面図である。
図6(A)は基材11又はスタンパ21の略全面へ、液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布した状態で、図6(B)はスタンパ21又は基材11を重ねてプレスし充填している状況で、図6(C)は製造された微細な凹凸15を有する媒体1である。
【0015】
(a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)21を用意する工程
微細な凹凸15は、特に限定されるものではなく、例えば、ホログラム、回折格子、反射防止用のモスアイ構造、光記録媒体用のデータピットやトラック、万線状の凹凸、干渉パターン、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、フーリエ変換レンズなどがあげられる。これらを単独又は組合わせて用いる。
【0016】
微細な凹凸15を有する原版(スタンパ)は、それぞれの微細な凹凸15に対応する方法で作成し用意すればよい。ホログラム、回折格子、及びモスアイ構造はレーザ光の干渉縞を記録する方法が、回折格子、データピット、及びフーリエ変換レンズは電子線を用いた描画法が、万線状の凹凸、干渉パターン、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、及びプリズムレンズは、精密旋盤などによる精密彫刻法などの公知の方法が適用できる。
【0017】
スタンパ21としては、原版をそのまま用いるか、または、原版から公知のメッキ法や2P法で複製した複製版をスタンパとしてもよい。スタンパ21は樹脂版でも、金属版でもよい。
【0018】
(b)前記スタンパ21又は基材11へ液状の紫外線硬化性樹脂13を塗布する工程
基材11としては、機械的強度があり、製造及び使用時に耐える機械的強度、耐熱性、耐溶剤性などがあれば、用途に応じて種々の材料が適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−トなどのポリエステル系樹脂、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリアリレ−ト、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエ−テル、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカ−ボネ−ト、AS樹脂、ABS樹脂などのスチレン系樹脂などが適用できる。好ましくは、光学特性に優れるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、又は環状ポリオレフィン樹脂などであり、さらに好ましくは、アクリル樹脂、又はポリカーボネート樹脂が好適である。基材11の厚さとしては、特に限定はされず、0.1〜10mm程度、好ましくは0.2〜5mmである。
【0019】
紫外線硬化樹脂13としては、紫外線や電子線などの活性エネルギー線の照射によって活性エネルギー線硬化性樹脂を架橋硬化させたものが適用でき、好ましくは紫外線硬化樹脂である。また、硬化後の紫外線硬化樹脂の硬さは硬いほどよいが、JIS−K5400で示す鉛筆硬度試験で「H」以上の硬度を示すことが好ましい。なお、本明細書では、硬化前の前駆体を硬化性樹脂、紫外線の照射による硬化後の樹脂を硬化樹脂という。
【0020】
紫外線硬化性樹脂組成物としては、分子中に重合性不飽和結合または、エポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び/又はモノマーを適宜に混合したものである。紫外線硬化性樹脂組成物中のプレポリマー、オリゴマーの例としては、不飽和ジカルボン酸と多価アルコールの縮合物等の不飽和ポリエステル類、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンメタクリレート等のメタクリレート類、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリレート、カチオン重合型エポキシ化合物が挙げられる。
【0021】
紫外線硬化性樹脂組成物中のモノマーの例としては、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシブチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシメチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸−2−(N,N−ジエチルアミノ)エチル、アクリル酸−2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸−2−(N,N−ジベンジルアミノ)メチル、アクリル酸−2−(N,N−ジエチルアミノ)プロピル等の不飽和置換の置換アミノアルコールエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート等の化合物、ジプロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の多官能性化合物、及び/又は分子中に2個以上のチオール基を有するポリチオール化合物、例えばトリメチロールプロパントリチオグリコレート、トリメチロールプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等が挙げられる。
【0022】
通常、紫外線硬化性樹脂組成物中のモノマーとしては、以上の化合物を必要に応じて、1種若しくは2種以上を混合して用いるが、紫外線硬化性樹脂組成物に通常の塗布適性を与えるために、前記のプレポリマー又はオリゴマーを5質量%以上、前記モノマー及び/又はポリチオール化合物を95質量%以下とするのが好ましい。
【0023】
紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させたときのフレキシビリティーが要求されるときは、モノマー量を減らすか、官能基の数が1又は2のアクリレートモノマーを使用するとよい。紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させたときの耐摩耗性、耐熱性、耐溶剤性が要求されるときは、官能基の数が3つ以上のアクリレートモノマーを使う等、紫外線硬化性樹脂組成物の設計が可能である。ここで、官能基が1のものとして、2−ヒドロキシアクリレート、2−ヘキシルアクリレート、フェノキシエチルアクリレートが挙げられる。官能基が2のものとして、エチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートが挙げられる。官能基が3以上のものとして、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクレリート等が挙げられる。
【0024】
紫外線硬化性樹脂組成物を塗布し、硬化させたときのフレキシビリティーや表面硬度等の物性を調整するため、紫外線硬化性樹脂組成物に、紫外線照射では硬化しない樹脂を添加することもできる。具体的な樹脂の例としては次のものがある。ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル等の熱可塑性樹脂である。中でも、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等の添加がフレキシビリティーの向上の点で好ましい。
【0025】
(光重合開始剤)一般的な紫外線硬化性樹脂組成物には、光重合開始剤や光重合促進剤を添加する。光重合開始剤としては、一般的には、ラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いる。また、カチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤として、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタセロン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いる。光重合開始剤の配合量は、紫外線硬化性組成物100質量部に対し、0.1〜10質量部である。
【0026】
(塗布方法)以上のような紫外線硬化性樹脂組成物を用いて、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、ダイコーティングなどの印刷及びコーティング法により、基材11又はスタンパ21上に塗布する。好ましくはスクリーン印刷法、ダイコーティング法である。塗布の形状は、図6(A)、及び図6(C)のように、略全面に塗布する。略全面にわたって均一に塗布することは、従来のディスペンサーを用いた塗布方法では極めて困難であり、スクリーン印刷法、ダイコーティング法などで可能となる。
【0027】
グラビア印刷は版面の凹部にインキを充填して被印刷体に押圧によりインキを転移させ、グラビアオフセット印刷は凹版を用いた平版印刷で版面の凹部にインキを充填して、ブランケットを介して印刷する。スクリーン印刷は、画像部が貫通孔、非画像部が非貫通となった版を被印刷物の上に置き、版の上からインキを押し出し貫通孔からインキを被印刷物に転移させ、フレキソ印刷は、凸版印刷の1種で、ゴム製の凸版を用いる印刷法である。いずれの印刷法も公知であり、基材11又はスタンパ21の略全面に相当する面積を印刷画像として、印刷(塗布)すればよい。
【0028】
ダイコーティング法は、T型ダイスを用いて、紫外線硬化性樹脂13を基材11又はスタンパ21の略全幅に広げて流下させて、略長さで停止させる間歇塗布で、略全面に塗布すればよい。
【0029】
スクリーン印刷時の紫外線硬化性樹脂13の粘度は、500〜5000センチポアズ(25℃)程度、好ましくは2000〜4000センチポアズ(25℃)である。ダイコーティング時の紫外線硬化性樹脂13の粘度は、1〜2000センチポアズ(25℃)程度、好ましくは10〜1000センチポアズ(25℃)である。紫外線硬化性樹脂13の厚みは、好ましくは1〜30μm、より好ましくは3〜10μmである。また、紫外線硬化性樹脂13には、消泡剤、脱泡剤、レベリング剤を含有させてもよい。また、基材11へ公知のプライマ層を設けた後に、紫外線硬化性樹脂13を塗布してもよい。
【0030】
(b’)必要に応じてエージングする工程、
基材11へ紫外線硬化性樹脂13を塗布した場合には、必要に応じてエージングする。エージングは、加温又は加温しないクリーンオーブン中に放置しておく。好ましくは温度30〜100℃程度、さらに好ましくは50〜80℃で、数分〜数時間放置しておく。該エージングにより、基材11と紫外線硬化樹脂13とが馴染み濡れ性が向上し、また、相互の官能基が相対することで、密着強度が増加し、微細な凹凸を有する媒体1としての耐久性が向上できる。また、エージングにより、塗布表面がレベリングしてスクリーン目や畝状のムラ解消できる。このエージングは、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)などのメタアクリル系樹脂の場合に、特に密着性の向上に有効である。
【0031】
(c)前記スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13を充填する工程
充填する手段としては、公知のプレス法でよく、自由回転又は回転しない、弾性又は剛性の、ロール状又は棒状のニップ材でプレスすればよい。図6(B)では、平面の定盤35とニップロール31でのプレスを図示しているが、これに限定されず、ロール/ロールでもよい。好ましくは、図6(B)のように、紫外線硬化性樹脂13面へスタンパ21を重ねて、ニップロール加圧しながら回転させて、気泡が残存しないようにプレスすればよい。この場合、基材11とスタンパ21のなす角度は鋭角がよく、5〜30度程度が好ましい。該プレスにより、スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13が充填され、スタンパ21の表面にある微細な凹凸15にも容易に充填される。
【0032】
このように、単にプレスしても、紫外線硬化性樹脂13の厚さは塗布法により精度がでているので、基板11の厚さむらやうねりによらず、均一な厚さが得られる。また、紫外線硬化性樹脂13は展延しないので、従来法のプレス展延の形状、基材11上へ滴下された紫外線硬化性樹脂の形状、プレス用の弾性押圧体33の表面性や均一性、プレスの条件などの条件によっても、バラツキが発生しにくく、一様に押圧すれば、より均一な厚さにできる。均一な厚さであれば、微細な凹凸15の賦型精度も向上できる。
【0033】
即ち、紫外線硬化性樹脂の厚さ精度は、プレスによって均一性を出すのではなく、塗布方法で既に得られているので、複製後の微細な凹凸15を有する媒体1の紫外線硬化樹脂13層の形状及び微細な凹凸15は均一性がよい。微細な凹凸15が発揮する回折、反射防止、ピット情報などの光学機能にエラーの発生が少なく、不良品を回避できて歩留まりがよく生産効率が高い。
【0034】
さらに、量産に対応すべく、微細な凹凸15を有する媒体1の面付け数を増やし、大面積で複製し製造する場合には、特に好適である。複数面付け数で、大面積で複製しても、塗布段階で厚さ精度が出ているので、紫外線硬化樹脂13の形状及び凹凸の賦型精度がよく、効率よく生産することができる。
【0035】
(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程、
スタンパ21と基材11の間へ液状の紫外線硬化性樹脂13が充填され、スタンパ21の表面にある微細な凹凸15にも充填されている状態で、紫外線を照射して硬化させる。照射する紫外線装置としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等が使用される。波長200〜400nmの紫外線を用い、照射量としては積算エネルギーが0.01〜10J/cm2となる程度とすることが好ましい。また、紫外線硬化の場合は、紫外線硬化性樹脂13へ光重合開始剤、及び/又は光重合促進剤を添加したもので、エネルギーの高い電子線硬化の場合は添加しないでもよい。また、適正な触媒が存在すれば、熱エネルギーでも硬化できる。
【0036】
(e)前記スタンパを剥がす工程
紫外線を照射して硬化させた後に、スタンパ21を剥離すると、図6(C)のように、基材に硬化した紫外線硬化樹脂13が密着し、該紫外線硬化樹脂13の表面に微細な凹凸15が賦型された微細な凹凸を有する媒体1が得られる。
【0037】
【実施例】
(実施例1)
(微細な凹凸の作成)厚さが3.5mmの両面に2次研磨を施したソーダガラス板へポジ型レジスト(シプレイ社製、商品名フォトレジストs1805)1μm塗布して縦横10×10cm角のレジスト原版とし、非レジスト面へ屈折率1.515の屈折率標準液を滴下して、黒色ガラスを密着させた。該レジスト原版へ、レーザ光としてアルゴンイオンレーザの波長457.9nm(青色)を用い、該レーザ光を2分割した後に、それぞれの光束を、左方向と右方向から、それぞれ60度の角度でレジスト原版のレジスト面へ130mJ露光した。さらにレジスト原版を同一面で90度回転させた後に、同様に露光し、現像して、原版を得た。該原版は大きさ8×8cm角のモスアイ構造を有し、周囲に2cmのドブがあり、反射防止の光学機能を有する。
(スタンパの用意)上記で得た原版から2P法で複製版材(マスタ版M1)とし、該複製版材(マスタ版M1)から2P法で複製版材(マスタ版M2)とし、該複製版材(マスタ版M2)へ再度2P法で厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートへ複製し、剥がして樹脂製のスタンパを得た。該スタンパは8×8cm角の有効分とその周囲に2cmのドブを持っている。
なお、ドブとは当業者の用語で、製造や取り付けに使用する有効部分の周囲にある付随した部分のことである。
(塗布、エージング)基材として厚さが1mmで9×9cm角の大きさのアクリライトL−100(三菱レイヨン社製、アクリルシート商品名)上へ、300メッシュのポリエチレンテレフタレート紗からなるスクリーン版を用いて、粘度2000センチポアズのUV−PAL(定刻インキ製造社製、紫外線硬化性樹脂商品名)を、厚さ8μmで大きさが8.5cm角のスクリーン印刷法で印刷した。該印刷物を、80℃のクリーンオーブン内で10分間エージングした。
(充填、UV照射)エージングした印刷物上へ、上記で得たスタンパを重ねて、2本のニップロール間を60N/cm2の圧力下で通過させて、プレスし、スタンパの表面にある微細な凹凸へ紫外線硬化性樹脂を充填させた。この状態で、超高圧水銀ランプの365nm輝線をスタンパ側から150mJ/cm2照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させた。
(スタンパを剥離)スタンパを剥離し、基材へ密着した紫外線硬化樹脂層が得られた。その表面には微細な凹凸が賦型された微細な凹凸を有する媒体1が得られた。該微細な凹凸を有する媒体1は、可視光線領域の波長において、反射率1%以下の反射防止機能が得られ、この微細な凹凸は、スタンパ形状の95%以上の精度で転写されていると推測される。
【0038】
(実施例2)複製版材(マスタ版M1)を4枚作り、各複製版材(マスタ版M1)を半導体用マイクロカッターを用いて、有効8×8mmと周囲のドブ5mmからなる大きさが8.5×8.5mm角に切断し、この4枚を当接状態として、2P法で複製版材(マスタ版M2)とし、該複製版材(マスタ版M2)へ再度2P法で厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートへ複製し、剥がして樹脂製のスタンパを得た。該スタンパは4面付けで、さらにその周囲に2cmのドブを設けた。厚さが1mmで18×18cm角の大きさのアクリルシート上へ、厚さ10μmで大きさが17.5×17.5cm角にスクリーン印刷する以外は、実施例1と同様にして、4面付けの微細な凹凸を有する媒体が得られ、4面毎に切り分けて、4枚の微細な凹凸を有する媒体1が得られた。該微細な凹凸を有する媒体1は、実施例1と同様な反射防止機能を有していた。
【0039】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、紫外線硬化性樹脂13の厚さは塗布法により精度がでているので、基板11の厚さむらやうねりによらず、また、紫外線硬化性樹脂13を展延しないので、プレスの条件などの条件によってもバラツキが発生しにくく、一様に押圧すれば、より均一な厚さにできる。均一な厚さであれば、微細な凹凸15の賦型精度も向上できる。微細な凹凸15が発揮する回折、反射防止、ピット情報などの光学機能にエラーの発生が少なく、不良品を回避できて歩留まりがよく生産効率が高い。
【0040】
さらに、量産に対応すべく、微細な凹凸15を有する媒体1の面付け数を増やし、大面積で複製し製造する場合には、特に好適である。複数面付け数で、大面積で複製しても、塗布段階で厚さ精度が出ているので、紫外線硬化樹脂13の形状及び凹凸の賦型精度がよく、効率よく生産することができる。
また、本発明では、従来方法と比較して有効部分が多く、使用する紫外線硬化性樹脂13量が少量で済みので、低コストである。さらに、溢れた液状の紫外線硬化性樹脂13も少なく、廃棄が減少して環境への負荷も少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法で製造された微細な凹凸を有する媒体の断面図である。
【図2】本発明の製造方法を示すフロー図である。
【図3】従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
【図4】従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図及び平面図である。
【図5】従来の製造方法の1例を示す模式的な断面図である。
【図6】本発明の製造方法を示す断面図及び平面図である。
【符号の説明】
1 微細な凹凸を有する媒体
11 基材
13 紫外線硬化樹脂層
13A 有効部分
13B 無駄部分
15 微細な凹凸
21 スタンパ
31 ニップロール
33 弾性押圧材
35 定盤
Claims (4)
- (a)表面に微細な凹凸を有する原版(スタンパ)を用意する工程と、(b)前記スタンパ又は基材へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程と、(c)前記スタンパと基材の間へ液状の紫外線硬化性樹脂を充填する工程と、(d)紫外線を照射して樹脂を硬化させる工程と、(e)前記スタンパを剥がす工程と、によって、前記紫外線硬化樹脂の表面へ微細な凹凸を複製する微細な凹凸の製造方法において、液状の紫外線硬化性樹脂を、前記スタンパ又は基材の略全面へ塗布することを特徴とする微細な凹凸の製造方法。
- 上記(b)前記スタンパ又は基材へ液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程の次に、(b’)エージングする工程を行うことを特徴とする請求項1記載の微細な凹凸の製造方法。
- 上記液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法が、スクリーン印刷法であることを特徴とする請求項1〜2いずれかに記載の微細な凹凸の製造方法。
- 上記液状の紫外線硬化性樹脂を塗布する方法が、ダイコーティング法であることを特徴とする請求項1〜2いずれかに記載の微細な凹凸の製造方法。
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