JP2006208679A - パターン複製装置及びパターン複製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品品質を保ちつつ複製速度の高速化を可能にする光回折構造複製装置を提供する。
【解決手段】 熱成型性を有する樹脂層２２が設けられた光回折構造形成フィルム２０を送り出す送出手段１１と、表面に光回折構造を構成するパターン１２ｂが設けられたエンボスローラ１２と、樹脂層２２をエンボスローラ１２に圧着する圧着ローラ１４と、エンボスローラ１２を加熱するエンボスローラ加熱手段１７と、光回折構造形成フィルム２０をエンボスローラ１２から剥離する剥離点βに設けられた剥離ローラ１５と、剥離ローラ１５を冷却する剥離ローラ冷却手段１８と、を有するパターン複製装置１０である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光回折構造を構成するパターンを複製するパターン複製装置及びパターン複製方法に関する。

熱成型性を有する樹脂層が基材フィルム上に設けられた光回折構造形成フィルムを、圧着ローラによってエンボスローラに加熱圧着し、エンボスローラの表面に設けられた凹凸パターンを樹脂層に複製するパターン複製方法は既に知られている（例えば特許文献１）。この従来の複製方法では、圧着ローラによって樹脂層を加熱して軟化させ、エンボスローラによって樹脂層を冷却する。また、特許文献１には、エンボスローラを加熱する方法やエンボスローラ上に巻き付けられた光回折構造形成フィルムに紫外線を照射して樹脂層を硬化する方法についても開示されている。

特開昭６１−１５６２７３

しかし、光回折構造形成フィルムを加熱する温度を高めて複製速度の高速化を図る場合、従来の複製方法では、加熱を光回折構造形成フィルムの基材フィルム側から行うので、基材フィルムの耐熱性が問題となる。また、基材フィルム側から加熱するため、樹脂層への加熱効率が悪く、基材フィルムに大きな熱ダメージを与える場合もある。一方、エンボスローラを加熱する場合は、十分に冷却されるべき樹脂層が冷却されにくく、エンボスローラに樹脂残りが発生しやすい問題がある。また、紫外線を照射して樹脂層を硬化する方法は、紫外線によってエンボスローラ上で樹脂を収縮させるため、通常の照射量によっては却ってエンボスローラに樹脂残りが発生しやすくなる。従って、いずれの方法においても、複製速度を高速化すると製品品質に影響が出るという問題がある。

そこで、本発明は、加熱された樹脂層に光回折構造を構成するパターンを複製する場合であっても、製品品質を保ちつつ複製速度の高速化を可能にする光回折構造複製装置等を提供することを目的とする。

本発明は、以下の方法により上述した課題を解決する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明のパターン複製装置は、熱成型性を有する樹脂層（２２）が基材フィルム（２１）上に設けられた光回折構造形成フィルム（２０）を送り出す送出手段（１１）と、表面に光回折構造を構成するパターン（１２ｂ）が設けられたエンボスローラ（１２）と、前記送出手段より送り出された光回折構造形成フィルムの前記樹脂層を前記エンボスローラに圧着する圧着ローラ（１４）と、前記エンボスローラを加熱するエンボスローラ加熱手段（１７）と、前記光回折構造形成フィルムを前記エンボスローラから剥離する剥離点（β）に設けられて前記エンボスローラに対する前記光回折構造形成フィルムの巻き付け角を決定する剥離ローラ（１５）と、前記剥離ローラを冷却する剥離ローラ冷却手段（１８）と、を有することにより上記の課題を解決する。

本発明のパターン複製方法によれば、エンボスローラによって光回折構造形成フィルムを加熱するので、圧着ローラを高温にする必要なく樹脂層を高温で加熱することができる。また、樹脂層側から加熱するので樹脂層への加熱効率も良くなる。従って、基材フィルムが受ける熱ダメージは減少し、基材フィルムを構成する素材に強い耐熱性が要求されない。更に、剥離点に設けられた剥離ローラを冷却することによって、軟化した樹脂層が剥離点にて速やかに冷却されて硬化し、エンボスローラから剥離するので、エンボスローラへの樹脂残りを回避することができる。基材フィルムの熱ダメージの減少及び樹脂残りの回避によって、複製速度の高速化による製品品質の劣化を防ぐことができる。

樹脂層は軟化点に達するように加熱されればよく、樹脂層がエンボスローラによって加熱される温度に応じて圧着ローラの温度を決定すればよい。従って、圧着ローラは基材フィルム側から光回折構造形成フィルムを加熱する手段として使用してもよいし、エンボスローラによる加熱温度によっては基材フィルムを冷却する手段として使用してもよい。エンボスローラの加熱温度及び剥離ローラの冷却温度は、基材フィルムや樹脂層を構成する素材及び複製速度に応じて適宜決定すればよい。また、本発明のパターン複製装置によれば、樹脂層を直接加熱するので、基材フィルムを従来よりも厚くすることができ、パターンが複製された光回折構造形成フィルムの使用用途の幅を広げることができる。

本発明のパターン複製装置は、前記圧着ローラの温度と前記エンボスローラとが同じ温度となるように加熱されてもよい。これにより、圧着ローラとエンボスローラとの温度の差によって発生する熱の移動による損失を防ぐことができ、樹脂層を更に効率良く加熱することができる。

また、前記エンボスローラ加熱手段は、前記樹脂層を形成する樹脂が軟化点以上に加熱されるように、前記エンボスローラを加熱してもよい。この場合は、エンボスローラによる加熱によってのみ樹脂層が軟化されるので、圧着ローラによる樹脂層の加熱は行う必要がない。

前記樹脂層は紫外線硬化樹脂で構成され、前記エンボスローラに巻き付けられた前記光回折構造形成フィルムに対して、紫外線を完全硬化条件の１／１０〜１／１００程度の照射量で照射する紫外線照射手段（１９）を更に有していてもよい。光回折構造形成フィルムに対して照射する紫外線の照射量を上記照射量に調節することによって、樹脂層の収縮によるエンボスローラへの樹脂残りを更に回避することができる。実際に照射する照射量は完全硬化条件の１／１０〜１／１００の範囲で、樹脂層を構成する素材及び複製速度に応じて決定すればよい。

本発明のパターン複製方法は、熱成型性を有する樹脂層（２２）が基材フィルム（２１）上に設けられた光回折構造形成フィルム（２０）を送り出し、表面に光回折構造を構成するパターン（１２ｂ）が設けられたエンボスローラ（１２）を加熱し、送り出された前記光回折構造形成フィルムの前記樹脂層を、圧着ローラによって前記エンボスローラに圧着し、前記エンボスローラに対する前記光回折構造形成フィルムの巻き付け角を決定する剥離ローラ（１５）を、前記光回折構造形成フィルムを前記エンボスローラから剥離する剥離点（β）に設け、前記剥離ローラを冷却することにより上記の課題を解決する。本発明のパターン複製方法によって、上述したように、基材フィルムの熱ダメージの減少及び剥離の際の樹脂残りが回避されるので、複製速度の高速化による製品品質の劣化を防ぐことができる。

以上説明したように、本発明によれば、エンボスローラを加熱し、剥離点に設けた剥離ローラを冷却することにより、加熱された樹脂層に光回折構造を構成するパターンを複製する場合であっても、製品品質を保ちつつ複製速度の高速化を可能にする光回折構造複製装置等を提供することができる。

図１は、本発明のパターン複製装置１０の一例を示す図である。パターン複製装置１０には、光回折構造形成フィルム２０を所定の速度で送り出す送出手段としての送り出しローラ１１と、パターンが複製された光回折構造形成フィルムを巻き取る巻き取りローラ１３との間に、複製すべき光回折構造が構成されたパターンが表面に設けられているエンボスローラ１２と、光回折構造形成フィルム２０をエンボスローラ１２へ圧着する圧着点αに設けられた圧着ローラ１４と、光回折構造形成フィルム２０をエンボスローラ１２から剥離する剥離点βに設けられた剥離ローラ１５とが設けられている。

各ローラ１１…１５は、送り出しローラ１１から送り出された光回折構造形成フィルム２０を巻き取りローラ１３へ向けて進ませるように回転可能である。尚、光回折構造形成フィルム２０の進行ガイド又はたぐまり防止の目的で複数のガイドローラ１６…１６も適宜配置されている。尚、ガイドローラ１６…１６の数は図１に示す数に限らず適宜決めてよい。また、パターン複製装置１０における各構成の動作は後述の温度制御も含めて不図示の制御部によって制御される。

送り出しローラ１１から送り出された光回折構造形成フィルム２０は、ガイドローラ１６、１６に導かれて圧着点αへ進み、圧着点αにて圧着ローラ１４によってエンボスローラ１２に圧着される。圧着された光回折構造形成フィルム２０はエンボスローラ１２の回転に伴ってエンボスローラ１２に巻き付けられた状態で剥離点まで進み、剥離点にて剥離ローラによってエンボスローラ１２から剥離される。これにより、剥離ローラ１５は光回折構造形成フィルム２０のエンボスローラ１２に対する巻き付け角θを決定する。エンボスローラ１２から剥離された光回折構造形成フィルム２０はガイドローラ１６に導かれ、巻き取りローラ１３に巻き取られる。光回折構造形成フィルム２０へパターンの複製方法については後述する。

パターン複製装置１０に設けられたローラ以外の構成について説明する。エンボスローラ１２の軸１２ａには、エンボスローラ加熱手段としての加熱装置１７が接続されている。加熱装置１７としては、温水循環ユニット（サーキュレーター）がある。本形態では、加熱装置１７によって、エンボスローラ１２の表面が約６０℃〜１２０℃になるように加熱する。尚、温水循環ユニットにおいて８０℃を超える場合は油を媒体に使用する。剥離ローラ１５の軸１５ａには、剥離ローラ冷却手段としての冷却装置１８が接続されている。冷却装置１８としては、ロータリージョイント、ホース、冷却水循環装置等がある。本形態では、冷却装置１８によって、剥離ローラ１５の表面が約０℃〜２０℃になるように冷却する。

また、圧着ローラ１４の表面も圧着ローラの軸に接続された加熱装置（不図示）によって、約６０℃〜１２０℃に加熱する。エンボスローラ１２と圧着ローラ１４とを同じ程度の温度に加熱することにより、温度差によって発生する熱の移動による損失を抑制して加熱効率を高める事ができる。更に、パターン複製装置１０には、紫外線照射装置１９が設けられている。紫外線照射装置１９は、エンボスローラ１２に巻き付けられた光回折構造形成フィルム２０に対して紫外線Ｌを照射する装置である。紫外線Ｌの照射量は完全硬化条件の１／１０〜１／１００程度の照射量であればよい。本形態における照射量は、完全硬化条件の照射量は２００ｍＷ／ｃｍ^２以上及び１Ｊ以上のところ、５ｍＷ／ｃｍ^２である。

光回折構造形成フィルム２０は、図２に示すように、基材フィルム２１上に熱成型性を有する紫外線硬化樹脂で構成される樹脂層２２が設けられている。本形態における基材フィルム２１には厚さ６μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を使用し、樹脂層２２には軟化点が６０℃以上の紫外線硬化樹脂を使用する。樹脂層２２側がエンボスローラ１２の表面に圧着されることにより、樹脂層２２にエンボスローラ１２の表面に設けられたパターンが転写される。

次に、エンボスローラ１２の表面のパターン１２ｂが形成される様子を図３を用いて説明する。送り出しローラ１１から送り出された光回折構造形成フィルム２０は、圧着ローラ１４へ送られ、圧着点αにてエンボスローラ１２の表面に圧着される。この際に、約６０℃〜１２０℃に加熱された圧着ローラ１４によって基材フィルム２１が加熱されると共に、圧着ローラ１４と同じ程度に加熱されたエンボスローラ１２によって樹脂層２２が直接加熱される。

これにより、樹脂層２２の温度は軟化点に達するので、樹脂層２２は軟化し、樹脂層２２にパターン１２ｂが賦型された状態になる。パターン１２ｂが賦型された光回折構造形成フィルム２０´は、上述したようにエンボスローラ１２の回転に伴ってエンボスローラ１２に巻き付いた状態で剥離点βへ進む。この間に、エンボスローラに巻き付いた状態の光回折構造形成フィルム２０´に対して、紫外線照射装置１９から上述した照射量の紫外線Ｌが照射される。これにより、パターン１２ｂが賦型された樹脂層２２は凝集破壊が起きない適度に硬化する。

更に、光回折構造形成フィルム２０´は、剥離点βにて剥離する際に剥離ローラ１５によって冷却されるので、剥離点にて樹脂層２２の硬化が更に進む。これにより、光回折構造形成フィルム２０´は樹脂残りを起こさずにエンボスローラ１２から剥離される。剥離された光回折構造形成フィルム２０´の樹脂層２２にはパターン１２ｂが転写されている。剥離された光回折構造形成フィルム２０´は巻き取りローラ１３へ送られる。上記要領にてパターン１２ｂが樹脂層２２に転写されることにより、光回折構造形成フィルム２０へパターン１２ｂが複製される。

上記パターン複製装置によれば、パターン１２ｂの光回折構造形成フィルム２０への複製を３０ｍ／分の複製速度で行うことができる。従来の複製方法では、光回折構造形成フィルム２０に対して、エンボスローラ１２を２０℃、圧着ローラ１４を１１０℃とする温度条件で、複製速度は５ｍ／分であるため、複製速度が約６倍高速化されたことになる。

本発明は上述した形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、エンボスローラ１２の加熱温度、剥離ローラ１５の冷却温度、及び紫外線の照射量は、基材フィルム２１の耐熱性、樹脂層２２の樹脂の軟化点、及び所望の複製速度に応じて適宜決定すればよい。光回折構造形成フィルム２０を送り出す送り出し手段は、送り出しローラ１１に限らず、所定の速度で光回折構造形成フィルム２０を送り出す構成であればよい。

また、エンボスローラ１２から剥離された光回折構造形成フィルム２０´は、ロール状に限らす、所定の形状に形成されて製品化されればよい。また、光回折構造形成フィルム２０の層構成は図２に限らず、光回折構造形成フィルム２０の使用用途に応じて、基材フィルム２１と樹脂層２２との間に他の層が設けられてもよい。

本発明のパターン複製装置の一例を示す図。 本発明の光回折構造形成フィルムの一例の断面図。 図１に示すパターン複製装置において、エンボスローラの表面に設けられたパターンが樹脂層へ転写される様子を示す図。

符号の説明

１０ パターン複製装置
１２ エンボスローラ
１４ 圧着ローラ
１５ 剥離ローラ
１７ エンボスローラ加熱手段
１８ 剥離ローラ冷却手段
１９ 紫外線照射装置

Claims (5)

1. 熱成型性を有する樹脂層が基材フィルム上に設けられた光回折構造形成フィルムを送り出す送出手段と、
   表面に光回折構造を構成するパターンが設けられたエンボスローラと、
   前記送出手段より送り出された光回折構造形成フィルムの前記樹脂層を前記エンボスローラに圧着する圧着ローラと、
   前記エンボスローラを加熱するエンボスローラ加熱手段と、
   前記光回折構造形成フィルムを前記エンボスローラから剥離する剥離点に設けられて前記エンボスローラに対する前記光回折構造形成フィルムの巻き付け角を決定する剥離ローラと、
   前記剥離ローラを冷却する剥離ローラ冷却手段と、を有するパターン複製装置。
2. 前記圧着ローラの温度と前記エンボスローラとが同じ温度となるように加熱されることを特徴とする請求項１に記載のパターン複製装置。
3. 前記エンボスローラ加熱手段は、前記樹脂層を形成する樹脂が軟化点以上に加熱されるように前記エンボスローラを加熱することを特徴とする請求項１に記載のパターン複製装置。
4. 前記樹脂層は紫外線硬化樹脂で構成され、
   前記エンボスローラに巻き付けられた前記光回折構造形成フィルムに対して、紫外線を完全硬化条件の１／１０〜１／１００程度の照射量で照射する紫外線照射手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン複製装置。
5. 熱成型性を有する樹脂層が基材フィルム上に設けられた光回折構造形成フィルムを送り出し、
   表面に光回折構造を構成するパターンが設けられたエンボスローラを加熱し、
   送り出された前記光回折構造形成フィルムの前記樹脂層を、圧着ローラによって前記エンボスローラに圧着し、
   前記エンボスローラに対する前記光回折構造形成フィルムの巻き付け角を決定する剥離ローラを、前記光回折構造形成フィルムを前記エンボスローラから剥離する剥離点に設け、前記剥離ローラを冷却するパターン複製方法。
   

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