JP2006347014A - パターン複製装置及び剥離ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 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パターン複製装置を提供する。
【解決手段】 外周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１２を加熱しつつ、エンボスローラ１２に、熱成形性を有する樹脂層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を巻き付け、光回折構造形成フィルム２０を剥離ローラ１５−１に巻き掛けてエンボスローラ１２から剥離することにより、樹脂層２２にパターンを賦型するパターン複製装置であって、剥離ローラ１５−１の表面温度が、樹脂層２２の硬化作用が得られる温度以下になるように、剥離ローラ１４の外周の少なくとも一部を冷却する冷却手段９１を有する。
【選択図】 図３

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装置に設けられた剥離ローラに関する。

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１参照）。この従来の複製方法では、加熱された圧着ローラによって樹脂層を軟化させ、エンボスローラによって樹脂層を冷却する。

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、樹脂層は基材フィルムを通して加熱されるので、樹脂層への加熱効率が悪く、従って、基材フィルムに大きな熱ダメージを与える場合もある。エンボスローラを加熱する方法も考えられているが、この場合は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く製品の品質が低下する問題がある。

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パターン複製装置及びパターン複製装置で使用する剥離ローラ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（１０）は、外周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（１２）を加熱しつつ、そのエンボスローラに、熱成形性を有する樹脂層（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）を巻き付け、その光回折構造形成フィルムを剥離ローラ（１５）に巻き掛けて前記エンボスローラから剥離することにより、前記樹脂層に前記パターンを賦型するパターン複製装置であって、前記剥離ローラの表面温度が、前記樹脂層の硬化作用が得られる温度以下になるように、前記剥離ローラの外周の少なくとも一部を冷却する冷却手段を有する、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装置によれば、剥離ローラが樹脂層の硬化作用が得られる温度以下に冷却されるので、樹脂層を硬化させて樹脂層の剥離性を高めることができる。また、剥離ローラの外周を直接冷却するので、剥離ローラの内側から冷却するよりも冷却効率が高くなる。従って、本発明によれば、製品品質を維持しつつパターン複製速度の高速化を図ることができる。冷却手段によって剥離ローラの外周の全体を冷却してもよいし、一部でもよい。なお、剥離ローラの構成は従来既知の構成であればよい。

前記冷却手段は、前記剥離ローラの外周に接触するように設けられ、かつ冷却された少なくとも１つの支持ローラ（９０）であってもよい。これにより、冷却された支持ローラによって剥離ローラの外周の熱を積極的に奪うことができる。支持ローラの冷却方法は例えば冷媒による冷却等、従来既知の方法でよい。

また、前記冷却手段は、前記剥離ローラの外周に冷風を吹き付ける冷風装置（９２）であってもよい。この場合は、剥離ローラの外周に冷風を吹き付けることにより、剥離ローラの外周の熱を積極的に奪うことができる。

本発明の剥離ローラ（１５−３、１５−４）は、外周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（１２）を加熱しつつ、そのエンボスローラに、熱成形性を有する樹脂層（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）を巻き付けることにより前記樹脂層に前記パターンを賦型するパターン複製装置（１０）に設けられ、冷媒によって内側から冷却されつつ、前記光回折構造形成フィルムを巻き掛けて前記エンボスローラから剥離させる剥離ローラであって、前記冷媒の温度がその経路を凍結させない程度以上の条件下で、前記剥離ローラの表面温度が、前記樹脂層の硬化作用を得られる温度以下になるように、構成されたことにより、上記の課題を解決する。

本発明の剥離ローラによれば、内側から冷媒によって冷却されることにより、その外周が冷却され、加熱によって軟化された樹脂層に対して硬化作用を得ることができる。更に、剥離ローラを冷媒によって冷却する場合、冷媒を低温にしすぎると冷媒を通す経路が凍ったり結露したりという問題があるが、経路を凍結させない程度の温度の冷媒であっても、剥離ローラの表面温度は樹脂層の硬化作用が得られる温度以下に冷却されるので、冷媒の温度に依存することなく、製品品質を保ちつつ複製速度の高速化を図ることができる。なお、冷媒によって内側から冷却する方法は従来既知の方法でよい。

本発明の剥離ローラは、具体的には、外周面を金属で構成することにより、前記表面温度が前記樹脂層の硬化作用が得られる温度以下に冷却されるように構成されていてもよいし、外周を構成する樹脂の厚さを薄くすることにより、前記表面温度が前記樹脂層の硬化作用が得られる温度以下に冷却されるように構成されてもよい。従来の剥離ローラは熱伝導性の低い樹脂で構成されるが、上記構成によって、熱伝導性が高まり、剥離ローラの冷却効率を高くすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、剥離ローラの外周を冷却することにより、又は経路を凍結させない程度の温度の冷媒であっても、剥離点にて剥離ローラの表面温度が樹脂層の硬化作用を得られる温度以下になるように構成された剥離ローラを使用することにより、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パターン複製装置等を提供することができる。

（第１の形態〜第４の形態に共通の形態）
図１は、本発明のパターン複製方法を実現するパターン複製装置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を所定の速度で供給する供給ローラ１１と、パターンが複製された光回折構造形成フィルム２０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の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へ圧着点αにて圧着するよう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を巻き掛けてエンボスローラ１２から剥離点βにて剥離するよう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、供給ローラ１１から供給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。

供給ローラ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βまで進み、剥離点βにて剥離ローラ１５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。

パターン複製装置１０は更にエンボスローラ１２を加熱する加熱装置１７が、エンボスローラ１２の軸１２ａに接続されている。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。なお、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。本形態では、加熱装置１７によって、エンボスローラ１２の表面を約６０℃〜１２０℃になるように加熱する。

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。なお、本発明では剥離ローラ１５を冷却するがその冷却方法については後述する。パターン複製装置１０における各構成の動作は後述の剥離ローラの冷却方法も含めて不図示の制御部によって制御される。

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。各層２１、２２の構成材料は従来既知のものでよい。

（第１の形態）
以下、第１の形態における剥離ローラ１５−１の冷却方法について図３を用いて説明する。本形態では、剥離ローラ１５−１の外周を冷却するため、冷却されたサポートローラ９０が剥離ローラの外周に接触するように設けられている。これにより、剥離ローラ１５−１の外周の熱を強制的に奪うことができる。この冷却方法は光回折構造形成フィルム２０の剥離時の温度を室温以下にしなければならない場合に好適である。なお、剥離ローラ１５−１及びサポートローラ９０の構成は従来既知のものでよい。

サポートローラ９０は、その軸９０ａに接続された冷却装置９１によって冷却される。冷却装置９１は従来既知のものでよく、例えば、ロータリージョイント、ホース、冷却水循環装置等がある。サポートローラ９０の位置や大きさは、剥離ローラ１５−１の剥離点βでの表面目が、樹脂層２２の硬化作用が得られる程度になるように適宜設定すればよい。また、サポートローラ９０は１つに限らず複数設けてもよい。

供給ローラ１１から供給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、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。

そして、光回折構造形成フィルム２０´は、剥離点βにて剥離される際に剥離ローラ１５−１によって冷却される。剥離ローラ１５−１の外周は、サポートローラ９０によって上述したように冷却されているので、剥離点βにて樹脂層２２が硬化する。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。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。

（第２の形態）
第２の形態における剥離ローラ1１５−２の冷却方法について図４を用いて説明する。本形態では、剥離ローラ１５−２の外周を冷却するため、外周の少なくとも一部に冷風を吹き付ける冷風装置９２が設けられている。これにより、剥離ローラ１５−２の外周の熱を強制的に奪うことができる。従って、樹脂層２２の剥離時の温度を室温以下にしなければならない場合に好適である。剥離ローラ１５−２及び冷風装置９２の構成は、従来既知のものでよい。

エンボスローラ１２のパターン１２ｂの複製手順については、冷風装置９２を使用して剥離ローラ１５−２の外周を冷却する以外は第１の形態と同様である。なお、冷風装置９２は複数設けられてもよく、冷風装置９２の配置や冷風の温度は、剥離ローラ１５−２の剥離点βでの表面温度が樹脂層２２の硬化作用が得られる程度になるように適宜設定すればよい。

（第３の形態）
第３の形態における剥離ローラ１５−３の冷却方法について図５を用いて説明する。本形態では、剥離ローラ冷却装置９３が剥離ローラ１５−３の軸１５ａに接続され、剥離ローラ１５−３を内側から冷却する。剥離ローラ冷却装置９３は、従来既知のものでよく、例えばロータリージョイント、ホース、冷却水循環装置等がある。剥離ローラ冷却装置９３から軸１５ａに供給される冷媒は、冷媒を通す配管を凍結させない程度、例えば−１０℃程度である。

また、本形態の剥離ローラ１５−３の外周は金属で構成されている。従って、熱伝導率が従来よりも高くなるので、剥離ローラ冷却装置９３によって内側から冷却される場合であっても、剥離ローラ１５−３の外周を充分に冷却することができる。金属で構成される外周の厚さや金属の材料は、剥離ローラ１５−３の剥離点βにおける表面温度が、樹脂層２２の硬化作用を得られる程度になるように適宜設定すればよい。

従って、冷媒を低温にしすぎると配管が凍ったり結露したりという問題があるが、本形態の剥離ローラ１５−３によれば、冷媒の温度に依存することなく、樹脂層２２の剥離性を得ることができる。エンボスローラ１２のパターン１２ｂの複製手順については、剥離ローラ１５−３の構成及び剥離ローラ１５−３の冷却方法以外は第１の形態と同様である。

（第４の形態）
第４の形態における剥離ローラ１５−４の冷却方法について図６を用いて説明する。本形態では、第３の形態と同様に、剥離ローラ冷却装置９３が剥離ローラ１５−４の軸１５ａに接続され、剥離ローラ１５−４を内側から冷却する。剥離ローラ冷却装置９３は、従来既知のものでよく、例えばロータリージョイント、ホース、冷却水循環装置等がある。剥離ローラ冷却装置９３から軸１５ａに供給される冷媒は、冷媒を通す配管を凍結させない程度、例えば−１０℃程度である。

また、本形態の剥離ローラ１５−４は、その外周を構成する樹脂層２２の厚さが従来よりも薄く設定されている。従って、剥離ローラ冷却装置９３によって内側から冷却される場合であっても、剥離ローラ１５−４の外周を充分に冷却することができる。樹脂層２２の厚さや構成材料は、剥離ローラ１５−４の表面温度が、樹脂層２２の硬化作用を得られる温度になるように適宜設定すればよい。

従って、冷媒を低温にしすぎると配管が凍ったり結露したりという問題があるが、本形態の剥離ローラ１５−４によれば、冷媒の温度に依存することなく、樹脂層２２の剥離性を得ることができる。エンボスローラ１２のパターン１２ｂの複製手順については、剥離ローラ１５−４の構成及び剥離ローラ１５−４の冷却方法以外は第１の形態と同様である。

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、剥離ローラ１５を冷却する方法として、外径を従来より大きくしてもよい。これにより、外周が１周する時間が長くなるため、剥離ローラの表面が光回折構造形成フィルム２０´に接触した後、再び接触するまでの時間が長くなり、表面が外気に触れる時間が長くなるので、外周が冷却されやすくなる。また、剥離ローラの外周を冷却する冷却手段を設けた第１の形態及び第２の形態と、剥離ローラを内側から冷却する第３の形態及び第４の形態とを、それぞれ組み合わせてもよい。

本発明を実現する一例としてのパターン複製装置の構成概略図。 図１のパターン複製装置で使用する光回折構造形成フィルムを示す図。 剥離ローラを冷却するための第１の形態を示す図。 剥離ローラを冷却する第２の形態を示す図。 剥離ローラを冷却する第３の形態を示す図。 剥離ローラを冷却する第４の形態を示す図。

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、１５−１、１５−２、１５−３、１５−４ 剥離ローラ
１７ エンボスローラ加熱手段
９３ 剥離ローラ冷却装置

Claims (6)

1. 外周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つつ、そのエンボスローラに、熱成形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巻き付け、その光回折構造形成フィルムを剥離ローラに巻き掛けて前記エンボスローラから剥離することにより、前記樹脂層に前記パターンを賦型するパターン複製装置であって、
   前記剥離ローラの表面温度が、前記樹脂層の硬化作用が得られる温度以下になるように、前記剥離ローラの外周の少なくとも一部を冷却する冷却手段を有する、ことを特徴とするパターン複製装置。
2. 前記冷却手段は、前記剥離ローラの外周に接触するように設けられ、かつ冷却された少なくとも１つの支持ローラである、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. 前記冷却手段は、前記剥離ローラの外周に冷風を吹き付ける冷風装置である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン複製装置。
4. 外周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つつ、そのエンボスローラに、熱成形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巻き付けることにより前記樹脂層に前記パターンを賦型するパターン複製装置に設けられ、冷媒によって内側から冷却されつつ、前記光回折構造形成フィルムを巻き掛けて前記エンボスローラから剥離させる剥離ローラであって、
   前記冷媒の温度がその経路を凍結させない程度以上の条件下で、前記剥離ロールの表面温度が前記樹脂層の硬化作用が得られる温度以下になるように、構成されたことを特徴とする剥離ローラ。
5. 外周面を金属で構成することにより、前記表面温度が前記樹脂層の硬化作用を得られる温度以下になるように構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の剥離ローラ。
6. 外周を構成する樹脂の厚さを薄くすることにより、前記表面温度が前記樹脂層の硬化作用を得られる温度以下になるように構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の剥離ローラ。
   
   

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