JP2009113443A - 微細形状転写シートの成形方法および微細形状転写シートの成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレスを実施してもシート状基材表面に傷が付かず、また、緩衝材の表面粗さが転写することなくできる微細形状転写シートの成形方法と装置を提供する。
【解決手段】微細形状が表面に形成された金型の表面にシート状の樹脂基材を供給した後、プレート板により樹脂基材を金型に押圧して樹脂基材の表面に微細形状を転写する微細形状転写シートの成形方法ならびに成形方法であって、プレート板により押圧されるシート状の樹脂基材がその非成形面に保護フィルムが貼合されたものであることを特徴とする微細形状転写シートの成形方法。また、微細形状が表面に形成された金型と、金型の表面にシート状の樹脂基材を供給する機構と、金型の表面にシート状の樹脂基材を押圧するプレート板とを含む微細形状転写シートの成形装置であって、押圧前にシート状の樹脂基材の非成形面に保護フィルムを貼合する機構を設けたことを特徴とする微細形状転写シートの成形装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細形状転写シートの成形方法および微細形状転写シートの成形装置に関する。更に詳しくは、成形後にシート状の樹脂基材の光学特性低下を発生することのない微細形状転写シートの成形方法と微細形状転写シートの成形装置に関する。

従来、導光板、光拡散板、レンズ等の光学フィルムを製造する手段として、薄いフィルムなどのシート状基材の表面に、金型の表面に設けた微細凹凸形状を転写するプレス成形方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。このようなプレス成形法では、プレート板によってシート状基材を金型にプレスするに際し、プレート板の力をシート状基材全面に均一に伝えることができず、転写ムラを起こすことがあった。

このような観点にもとづいて、プレート板とシート状樹脂基材の間に緩衝材を介してプレスすることが提案されている（特許文献３）。
特開２００５―１９９４５５号公報 特開２００５―３１０２８６号公報 特開２００４―２８８８０４号公報（段落００１８）

ところで、上述した特許文献１，２の提案では、使用するプレート板の表面粗さによっては、プレート板と接するシート状の樹脂基材表面に傷がついたり、プレート板の表面粗さがシート状の樹脂基材の非成形面に転写する問題が発生する。また特許文献３の提案では、ポリイミドフィルム、テフロン（登録商標）、シリコーンゴム、ＰＥＴフィルム、ポリエチレンフィルム、ＮＢＲ等を緩衝材に使用することが提案されているが、これら市販されている各種フィルムを緩衝材として使用した場合でも、緩衝材と接するシート状の樹脂基材表面に傷がついたり、緩衝材の表面粗さがシート状の樹脂基材の非成形面に転写する問題が発生する。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、プレスを実施してもプレート板や緩衝材の表面粗さの大小に関わらず、プレート板や緩衝材と接する側のシート状樹脂基材表面に傷がつかず、また、プレート板や緩衝材の表面粗さがシート状樹脂基材に転写することなく転写成形することのできる微細形状転写シートの成形方法と微細形状転写シートの成形装置を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の微細形状転写シートの成形方法は、微細形状が表面に形成された金型の表面にシート状の樹脂基材を供給した後、プレート板により樹脂基材を金型に押圧して樹脂基材の表面に微細形状を転写する微細形状転写シートの成形方法であって、プレート板により押圧されるシート状の樹脂基材が、その非成形面に保護フィルムが貼合されたものであることを特徴とするものである。

また、本発明の微細形状転写シートの成形装置は、微細形状が表面に形成された金型と、金型の表面にシート状の樹脂基材を供給する機構と、金型の表面にシート状の樹脂基材を押圧するプレート板とを含む微細形状転写シートの成形装置において、押圧前にシート状の樹脂基材の非成形面に保護フィルムを貼合する機構を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、プレスを実施してもプレート板の表面粗さの大小に関わらず、プレート板と接する側のシート状基材表面に傷が付かず、また、プレート板の表面粗さが転写することなく転写成形することができる。

以下、更に詳しく本発明の微細形状転写シートの成形方法について説明する。
まず、本発明の微細形状転写シートの成形方法は、微細形状が表面に形成された金型の表面にシート状の樹脂基材を供給した後、プレート板により樹脂基材を金型に押圧して樹脂基材の表面に微細形状を転写する微細形状転写シートの成形方法において、プレート板により押圧されるシート状の樹脂基材が、その非成形面に保護フィルムが貼合されたものであることを特徴とするものである。

かかる方法を採用することにより、微細形状が表面に形成された金型の表面にシート状樹脂基材を供給した後、プレート板により樹脂基材を金型に押圧して樹脂基材の表面に微細形状を転写するに際し、プレート板の表面粗さの大小に関わらず、プレート板と接する側のシート状樹脂基材表面に傷がつかず、また、プレート板の表面粗さがシート状樹脂基材に転写することなく転写成形することができる。尚、シート状樹脂基材の非成形面に保護フィルムを貼合するのは、プレート板によりシート状樹脂基材を押圧する前に行われていればよい。さらに、貼合が気泡等を噛み込むことなく好適に行われ、且つ保護フィルムをシート状樹脂基材に貼合するためのラミネーターの設置スペースの確保、貼合時の調整のし易さ等の理由で、シート状の樹脂基材をプレート板により押圧する直前よりも金型の表面にシート状の樹脂基材を供給する前に実施した方が好ましい。ここで、「シート状樹脂基材の非成形面」とは、プレート板による押圧時に、金型と接触する面（成形面）とは反対側の面のことである。

本発明にかかる保護フィルムとは、熱可塑性フィルムに特殊な粘着加工が施され耐熱性、接着性、再剥離性を有することが特徴であるフィルムで、ＦＰＣ材料のエッチング工程の支持体としてや金属箔の打ち抜き加工、コーティング加工時の保護および支持体として用いられているフィルムを使用することができる。例えば、パナック（株）製の型番ＮＴの厚み３８μｍ等が例示できる。

本発明にかかるシート状の樹脂基材は、熱可塑性樹脂を主体とした薄板状物であればよく、後述する成形用の熱可塑性樹脂（以下、成形用熱可塑性樹脂）からなる単層体、支持体の片面に成形用熱可塑性樹脂を積層した２層積層体、支持体の一方の面に成形用熱可塑性樹脂を他方の面に成形用熱可塑性樹脂とは異なる樹脂を積層した３層積層体、支持体の両面に成形用熱可塑性樹脂を積層した３層積層体等がある。単層体は製膜上のハンドリング等に優れている。２層積層体は成形用熱可塑性樹脂を配した面とは反対側の面に易滑性、耐摩擦性などの表面特性や、機械的強度、耐熱性を付与することができる。また、高価な成形用熱可塑性樹脂の使用を減らせるので単層体と比較してコストも抑えられる。３層積層体は支持体の両面に樹脂が積層されるので成形後のカールが防止できる点から好ましい。特に支持体の両面に成形用熱可塑性樹脂を積層した３層積層体の場合、両面の樹脂の特性が同じであるからカールの防止が容易となり好ましい。ただし、シート状樹脂基材の非成形面も成形し易い成形用熱可塑性樹脂であるため、非成形面にプレート板を直接接して押圧すると、非成形面の成形用熱可塑性樹脂に傷がついたり、プレート板の表面粗さが転写してしまうことがある。このような場合に本発明の成形方法が特に好ましく適用でき、非成形面の樹脂に傷や転写跡が着くのを防止することができる。また、成形熱可塑性樹脂からなる単層体や、２層積層体又は３層積層体における成形面の成形用熱可塑性樹脂からなる層には、本発明の効果を阻害しない範囲において成形用熱可塑性樹脂以外の成分が含まれていてもよい。また、シート状樹脂基材の厚さは、好ましくは０．０１〜３ｍｍの範囲、より好ましくは０．０１〜１ｍｍの範囲である。０．０１ｍｍ未満では成形するのに厚みが十分でない場合があり、３ｍｍを超えると基材の剛性により搬送が難しくなる場合がある。

本発明にかかる成形用熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度Ｔｇが好ましくは４０〜１８０℃、より好ましくは５０〜１６０℃、最も好ましくは５０〜１２０℃の熱可塑性樹脂である。ガラス転移温度Ｔｇが４０℃未満であると成形品の耐熱性が低くなり形状が経時変化する場合がある。また、１８０℃を上回ると成形温度を高くせざるを得ないものとなりエネルギー的に非効率であり、またフィルムの加熱／冷却時の体積変動が大きくなりフィルムが金型に噛み込んで離型できなくなったり、また離型できたとしてもパターンの転写精度が低下したり、部分的にパターンが欠けて欠点となる場合がある。成型用熱可塑性樹脂は、好ましくはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステルアミド系樹脂、ポリエーテルエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、あるいはポリ塩化ビニル系樹脂などの熱可塑性樹脂からなるものである。これらの中で共重合するモノマー種が多様であり、かつ、そのことによって材料物性の調整が容易であるなどの理由から、特にポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂またはこれらの混合物から選ばれる熱可塑性樹脂から主として形成されていることが好ましく、上述の熱可塑性樹脂が５０重量％以上からなることがさらに好ましい。

本発明かかるシート状樹脂基材の形成方法としては、例えば、単層体の場合、シート形成用材料を押出機内で加熱溶融し、口金から冷却したキャストドラム上に押し出してシート状に加工する方法（溶融キャスト法）が挙げられる。その他の方法として、シート形成用材料を溶媒に溶解させ、その溶液を口金からキャストドラム、エンドレスベルト等の支持体上に押し出して膜状とし、次いで、かかる膜層から溶媒を乾燥除去させてシート状に加工する方法（溶液キャスト法）等も挙げられる。

また、積層体の製造方法としては、支持体の樹脂と成形用熱可塑性樹脂をそれぞれ二台の押出機に投入し、溶融して口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法（共押出法）、単膜で作製した支持体に成形用熱可塑性樹脂を押出機に投入して溶融押出して口金から押出しながらラミネートする方法（溶融ラミネート法）、支持体と成形用熱可塑性樹脂で構成されたシートをそれぞれ別々に単膜作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法（熱ラミネート法）、その他、シート形成用材料を溶媒に溶解させ、その溶液をシート上に塗布する方法（コーティング法）等が挙げられる。また、積層体の場合にも上述の溶融ラミネート法、熱ラミネート法、コーティング法等を用いることができる。かかるシート状樹脂基材は、下地調整材や下塗り材などの処理が施されたものであっても良い。また、他の機能をもった基材との複合体としての構成も好ましい。

また、本発明にかかるシート状樹脂基材には、重合時もしくは重合後に各種の添加剤を加えることができる。添加配合することができる添加剤の例としては、例えば、有機微粒子、無機微粒子、分散剤、染料、蛍光増白剤、酸化防止剤、耐候剤、帯電防止剤、離型剤、増粘剤、可塑剤、ｐＨ調整剤および塩などが挙げられる。特に、離型剤として、長鎖カルボン酸、もしくは長鎖カルボン酸塩、などの低表面張力のカルボン酸やその誘導体、および、長鎖アルコールやその誘導体、変性シリコーンオイルなどの低表面張力のアルコール化合物等を重合時に少量添加することが好ましく行われる。

本発明にかかる金型は、その転写面に微細なパターンを有するものである。金型にパターンを形成する方法としては、機械加工、レーザー加工、フォトリソグラフィ、電子線描画方法等がある。金型の材質としては、所望のプレス時の強度、パターン加工精度、フィルムの離型性が得られるものであればよく、例えば、ステンレス、ニッケル、銅等を含んだ金属材料、シリコーン、ガラス、セラミックス、樹脂、もしくは、これらの表面に離型性を向上させるための有機膜を被覆させたものが好ましく用いられる。金型の微細なパターンは、シート状樹脂基材の表面に付与したい微細な凹凸パターンに対応して形成されているものである。

本発明にかかるプレート板は、シート状樹脂基材を金型にプレスしてシート状樹脂基材の表面に微細形状を転写するに際し、シート状樹脂基材を金型方向へ押し付ける役割をするものである。プレート板のフィルム押圧面側の平面度は１０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは５μｍ以下である。また、シート状樹脂基材をプレスする際に、シート状樹脂基材を加熱・冷却できるように、プレート板には加熱・冷却制御ができる機能が付与されることもある。

本発明の微細形状転写シートの成形方法では、プレート板によりシート状樹脂基材を金型に押圧するに際し、プレート板とシート状樹脂基材の間に緩衝材を設けて押圧することが好ましい。プレート板とシート状樹脂基材との間に緩衝材を設けることで、プレート板の力をシート状樹脂基材全面に均一にかけることができるので、転写ムラを起こすことがなく好ましい。このように緩衝材を使用する場合においても、本発明の微細形状転写シートの成形方法によれば、緩衝材の表面粗さの大小に関わらず、緩衝材と接する側のシート状基材表面に傷が付かず、また、緩衝材の表面粗さが転写することなく転写成形することができる。

本発明にかかる緩衝材は、プレート板によりシート状樹脂基材を金型にプレスしてシート状樹脂基材の表面に微細形状を転写するに際し、その成形性を満たすもの、ならびに押圧時プレートならびに金型を加熱する場合があるので、耐熱性に優れたものであれば、各種ゴム、各種フィルム等いずれでも良い。しかしながら、押圧前にシート状の樹脂基材の非成形面に本発明にかかる保護フィルムを貼合せずに押圧した場合、緩衝材の表面粗さがシート状樹脂基材に転写してしまう。

本発明の微細形状転写シートの成形方法を実現するための成形装置について、以下図面に基づいて具体的に説明する。
図１に、かかる本発明の微細形状転写シートの成形装置を、シート状の樹脂基材としてフィルムを用いた場合で、該フィルム幅方向から見た概略断面図を示す。

図１に示すように、本発明の微細形状転写シートの成形装置１は、プレスユニット１０と、離型ユニット２０と、ヒーターユニット３０と、冷却ユニット４０と、巻出ユニット５０、押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０、押圧後保護フィルムラミネーターユニット１００、巻取ユニット６０から構成される。巻出ユニット５０でロール状に巻き取られたフィルム２が、巻き出されて、事前にクリーナーロール６９ａ、６９ｂにて粉塵等を除去し、フィルム２の非成形面に保護フィルムが押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０にて貼合され、プレスユニット１０で金型３の微細凹凸形状が転写形成され、事前に再度クリーナーロール７６ａ、７６ｂにて粉塵等を除去し、フィルム２の成形面に保護フィルムが押圧後保護フィルムラミネーターユニット１００にて貼合され、巻取ユニット６０によりロール状に巻き取られる。巻出ユニット５０と巻取ユニット６０は、上記のフィルムの搬送装置である。プレスユニット１０は、加圧プレート（上）１４ａが支柱１１をガイドにして昇降移動できるように、プレスシリンダー１２に連結されている。支柱１１はフレーム（上）１６ａとフレーム（下）１６ｂに挟まれるように配設されている。加圧プレート（上）１４ａの下面には温調プレート（上）１５ａが取り付けられている。一方、加圧プレート（下）１４ｂの上面には温調プレート（下）１５ｂが取り付けられている。各温調プレートには、それぞれ、加熱ユニット３０、冷却ユニット４０が配管、配線等を介して接続されている。そして、金型３は温調プレート（下）１５ｂの上側表面に取り付けられて、下側温調プレートを介して、加熱、冷却制御される。

なお、金型３は温調プレート（上）１５ａの下面に取り付けられてもよい。各プレートのフィルム押圧面側の平面度は１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がさらに好ましい。プレスシリンダーは図示しない油圧ポンプとオイルタンクに接続されており、油圧ポンプにより加圧プレート（上）１４ａの昇降動作および、加圧力の制御を行う。また、本実施形態では油圧方式のプレスシリンダーを適用しているが、加圧力を制御できる機構であれば、いかなるものでもよい。圧力範囲は０．１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲で制御できることが好ましく、１ＭＰａで〜１０ＭＰａの範囲で制御できることがさらに好ましい。プレスシリンダーの昇圧速度は０．０１ＭＰａ／ｓ〜１ＭＰａ／ｓの範囲で制御できることが好ましく、０．０５ＭＰａ／ｓ〜０．５ＭＰａ／ｓの範囲で制御できることがさらに好ましい。本発明に用いられる金型３について説明する。

金型の転写面は、微細なパターンを有するものであり、金型に該パターンを形成する方法としては、機械加工、レーザー加工、フォトリソグラフィ、電子線描画方法等がある。金型の材質としては、所望のプレス時の強度、パターン加工精度、フィルムの離型性が得られるものであればよく、例えば、ステンレス、ニッケル、銅等を含んだ金属材料、シリコーン、ガラス、セラミックス、樹脂、もしくは、これらの表面に離型性を向上させるための有機膜を被覆させたものが好ましく用いられる。該金型の微細なパターンは、フィルム表面に付与したい微細な凹凸パターンに対応して形成されているものである。また、フィルムにある程度の厚みムラがあっても全面でムラなく成形できるように、温調プレート（下）１５ｂの上側表面に金型３が取り付けられている場合には、温調プレート（上）１５ａとフィルム２の間に好ましくは緩衝材１７を設置する。また、温調プレート（上）１５ａの下側表面に金型３が取り付けられている場合には、温調プレート（下）１５ｂとフィルム２の間に好ましくは緩衝材１７を設置する。 該緩衝材１７としては、プレート板によりシート状樹脂基材を金型にプレスしてシート状樹脂基材の表面に微細形状を転写するに際し、その成形性を満たすもの、ならびに押圧時プレートならびに金型を加熱する場合があるので、耐熱性に優れたものであれば、各種ゴム、各種フィルム等いずれでも良い。

次に、上記の離型装置たる離型ユニット２０について説明する。図１に示したように、離型ユニットは剥離ロール２１と補助ロール２２から構成され、剥離ロール２１には図示しない剥離ロール回転手段が接続されて、指定の回転数で回転制御される。剥離ロール回転手段は、回転数を制御できるものであればよいが、回転量を厳密に制御できるようにサーボモータがより好ましい。また、剥離ロール２１が回転しながら、金型３の表面に略平行にスムーズに移動できるように、直動用の案内ガイド等が加圧プレート（下）１４ｂの上面に取り付けられている。

一方、補助ロール２２は、剥離ロール２１の外表面に沿うように旋回できるように、上記の補助ロール移動手段たる補助ロール旋回手段が接続されている。補助ロール旋回手段は電磁モータ、空圧を利用したアクチュエータ等、補助ロールを剥離ロールの周辺でその外周に沿って昇降移動させうるものであればいかなるものでもよい。そして、補助ロールの両端はロール軸心を中心に自在に回転できるように取り付けられている。

実際にフィルムを金型表面から離型し、さらに、次に成形するフィルムの供給動作を説明する。
離型動作前は、巻取側端位置で補助ロール２２を剥離ロール２１のほぼ上方まで移動させる。その後、剥離ロール回転手段により剥離ロールを回転させる。剥離ロールは回転とともに、金型３の表面に沿ってフィルム巻出側へ直進移動し、同時に金型に貼り付いたフィルムを剥離ロールに抱きつかせながら離型していく。金型の全領域でフィルムの離型が完了すると、剥離ロールが回転しないようにブレーキをかけながら、下流側にある搬送駆動ロールを回転させてフィルムを引っ張る。すると、剥離ロールと補助ロールにフィルムが抱きついた状態で、剥離ロールと補助ロールのユニットがフィルム巻取側へ直進移動する。

剥離ロールが巻取側の端位置まで戻ったら、補助ロール旋回手段により、補助ロールを剥離ロールのほぼ下方に旋回移動させて、フィルムを開放する。上記の剥離動作は剥離ロールの回転速度に依存し、剥離速度はロールの周速とほぼ同速度で行える。そのため、厳密に剥離動作を制御することが可能となり、あらゆる成型材料、条件に対してもスムーズな剥離条件を容易に作り出すことができる。

また、離型ユニットの別の実施形態について説明する。上記で説明した構成に加えて、剥離ロールにリニアモーター、電磁シリンダー、空圧シリンダー等の剥離ロール直動手段を連結する。フィルムを剥離する場合は、剥離ロール回転手段に一定トルクを保持させながら、剥離ロール直動手段を駆動して、離型ユニットを巻出側へ移動させながら剥離を行う。剥離動作が完了すれば、上記と同様に剥離ロールの回転を止めた状態で、下流側にある搬送駆動ロールを回転させて、フィルムを引っ張る。

次に、加熱ユニット３０について説明する。加熱ユニット３０は温調プレート（上）、（下）１５ａ、１５ｂをアルミ合金とし、プレート内に鋳込んだ電熱ヒーターにより制御するものが良い。また、温調プレート内に鋳込んだ銅あるいはステンレス配管、もしくは、機械加工により加工した穴の内部に温調された熱媒体を流すことにより加熱制御するものでもよい。さらには両者を組み合わせた装置構成でもよい。

熱媒体としてはバーレルサーム（松村石油（株））、ＮｅｏＳＫ−ＯＩＬ（綜研テクニックス（株））等が良く、また、１００℃以上に加熱された水を循環させてもよい。そして、効率良く伝熱ができるように、配管内部のレイノズル数が１．０×１０^４〜１２×１０^４の範囲になることが好ましい。

また、鋳込みヒーター、カートリッジヒーター等にする場合は、温調プレートを分割制御できることが好ましい。

温調プレートは昇温中、降温中、一定温調中のすべてにおいて、レンジで１０℃以内、さらに好ましくは５℃以内の温度分布におさまることが好ましい。

また、金型に直接、熱媒配管ラインを加工し、金型を直接温調するようにしてもよい。

次に、冷却ユニット４０について説明する。冷却ユニットは温調プレート（上）（下）１５ａ、１５ｂに鋳込んだ銅あるいはステンレス配管、もしくは機械加工により加工した穴の内部に温調された冷媒体を流すことにより冷却制御する。

冷媒体としては、水が最適であるが、エチレングリコール溶液などでもよい。温度は１０℃〜５０℃の範囲が好ましく、効率良く伝熱できるように、配管内でのレイノズル数が１．０×１０^４〜１２×１０^４の範囲になることが好ましい。

フィルム搬送装置たる巻出ユニット５０、巻取ユニット６０について説明する。巻出ユニット５０は巻出ロール回転手段５１と、ガイドロール５２ａ〜５２ｄと、引出バッファ部５３と、フィルム固定部５４から構成される。巻取ユニット６０は巻取ロール回転手段６１と、ガイドロール６２ａ〜６２ｃと、巻取バッファ部６３と、搬送駆動ロール６４と、フィルム固定部６５から構成される。

引出バッファ部５３、巻取バッファ部６３はそれぞれボックス５５、６６とこれらに接続された吸引排気手段５６、６７から構成される。吸引排気手段５６、６７は真空ポンプ等、エアーを吸引、排気できるものであれば良く、ボックス内のエアーを排気することにより、ボックス内に挿入されたフィルムの表裏面で圧力差を与えることにより、一定の張力を付与したりボックス内でフィルムを弛ませたりして保持する。ボックス内に挿入されるフィルムの長さは、フィルムを成形する前後で間欠的に搬送するフィルム長さ分が適当である。さらに、ボックス５５、６６内にはセンサー５７ａ、５７ｂ、６８ａ、６８ｂが取り付けられている。センサーは所定位置でフィルムを検知できるものであればよい。上記した離型ユニットによりフィルムが離型、搬送されて、ボックス内でセンサー検知位置からフィルムが外れたときに、上下流の巻出ロール回転手段５１、あるいは巻取ロール回転手段６１を駆動して、フィルムを巻き出し、あるいは巻き取り、常に、ボックス内で所定位置にフィルムを張ったり、弛ましておくことができる。

また、フィルム固定部５４、６５は表面に吸引孔が形成された平板であることが好ましいが、さらに、クリップでフィルムを挟む機構のもの、あるいは、これらを組み合わせたものでもよい。

フィルム固定部５４、６５はプレス動作を行うときは両方とも作動させる。そして、フィルムを離型するときはフィルム固定部５４を作動させてフィルムを固定し、フィルム固定部６５が開放させることが好ましい。また、フィルムを供給するときはフィルム固定部５４、６５を両方とも開放することが好ましい。

搬送駆動ロール６４は図示しないがモータ等の回転駆動手段に連結されて、フィルム搬送時にはニップロール６４ａが搬送駆動ロール６４に近接し、フィルムを挟み、搬送駆動ロール６４にてトルク制御を行いながらフィルムを一定張力のもとで搬送する。

押圧前のフィルム２の非成形面に保護フィルムを貼合する押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０、ならびに押圧後のフィルム２の成形面に保護フィルムを貼合する押圧後保護フィルムラミネーターユニット１００について説明する。押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０は駆動ロール８２、８２ａとラミネーター前の粉塵等の除去を目的とするクリーナーロール６９ａ、６９ｂとクリーナーロールに付着した粉塵等をさらに除去する補助クリーナーロール７０ａ、７０ｂとラミネート部７４ａ、７４ｂと保護フィルム巻出し部７１と保護フィルムのセパレーター等を巻き上げる巻き上げ部７２から構成される。

保護フィルム巻出し部７１には巻径検知トルク制御により張力を一定化させており、また、フィルム２の張力は引出バッファ部５３と駆動ロール８２、８２ａで調整している。尚、クリーナーロールにはニップ圧調整機能が付いており、クリーナーロールでのシワ等を防ぐことが出きる。押圧後保護フィルムラミネーターユニット１００は、ラミネーター前の粉塵等の除去を目的とするクリーナーロール７６ａ、７６ｂとクリーナーロールに付着した粉塵等をさらに除去する補助クリーナーロール７５ａ、７５ｂとラミネート部８１ａ、８１ｂと保護フィルム巻出し部７７、７９と保護フィルムのセパレーターを巻き上げる巻き上げ部７８、８０から構成される。保護フィルム巻出し部７７、７９には巻径検知トルク制御により張力を一定化させており、また、フィルム２の張力は巻取バッファ部６３と巻取ロール回転手段６１で調整している。尚、クリーナーロールにはニップ圧調整機能が付いており、クリーナーロールでのシワ等を防ぐことができる。

図１の微細形状転写シートの成形装置１では、金型３の表面に供給される前のフィルム２に対して保護フィルムを貼合する位置に押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０が配置されているが、金型３の表面に供給されてから押圧される前のフィルム２に対して保護フィルムを貼合する機構を設けてもよい。

尚、上記本発明にかかる微細形状転写シートの成形装置の構造は一例であり、適宜必要な機能を保有する構成装置を追加してもよい。

次に、微細形状転写シートの成形装置１による一連のフィルム成形動作について説明する。図２と図３は、本発明の装置を用いてロール状の連続フィルムを間欠成形する動作をフィルム幅方向から見た概略断面図であり、以下に説明するプロセス（Ａ）〜（Ｋ）の流れで成形するものである。

（Ａ）あらかじめ、金型３をプレスユニット１０にセットした後、フィルム２を巻出ユニット５０にセットし、フィルム２の巻出部を引き出し、ガイドロール、押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０を経由し、プレスユニット内の金型の表面に沿わせ、さらに、離型ユニット２０、押圧後保護フィルムラミネーターユニット１００を経由して、巻取ユニット６０で巻き取る。あわせて、押圧前後の保護フィルムも各ユニットの巻出し部へ設置し準備しておく（図２（ａ）参照）。

（Ｂ）次に、加熱ユニットを作動させて、温調プレート（上）１５ａ、温調プレート（下）１５ｂをともに成型温度まで上昇させる。

（Ｃ）プレスユニット１０を作動させて、温調プレート（上）１５ａを下降させて、金型３の表面と温調プレート（上）との間に押圧前保護フィルムラミネーターユニット９０でフィルムの非成形面に保護フィルムが貼合されたフィルムを挟むようにプレスする。このとき、フィルム固定部５４および６５を作動させてフィルムを固定しておく。温度、プレス圧力昇圧速度、加圧時間等の条件は、フィルムの材質、転写形状、特に凹凸のアスペクト比等に依存する。概ね、成形温度は１００〜１８０℃、プレス圧力は１〜１０ＭＰａ、成形時間が１秒〜６０秒、昇圧速度は０．０５ＭＰａ／ｓ〜１ＭＰａ／ｓの範囲で設定される（図２（ｂ）参照）。

（Ｄ）加熱しながらのプレスを完了した後、冷却ユニットを作動させて、温調プレート（上）１５ａ、温調プレート（下）１５ｂを降温させる。なお、冷却中もプレス加圧を継続していることが好ましい。冷却温度は金型表面の温度がフィルムを離型するのに十分に冷却されるように設定される。例えば、金型３の表面温度がフィルムのガラス転移点以下まで冷却を行うのが良い。

（Ｅ）冷却完了後、プレス圧力を開放して、温調プレート（上）１５ａを離型ユニット２０がプレス装置内を水平移動させるのに十分なスペースを確保できる位置まで上昇させる（図２（ｃ）参照）。

（Ｆ）温調プレート（上）１５ａが上昇を完了した後、フィルム固定部６５を開放して、補助ロール旋回手段を駆動して、補助ロール２２を剥離ロール２１の上部まで旋回移動させて、フィルム２を剥離ロール２１、補助ロール２２に抱きつかせる（図２（ｄ）参照）。

（Ｇ）その後、剥離ロール２１をフィルム表面で２３ａの方向に回転させる。剥離ロール２１は、フィルム表面との摩擦力により回転と同時に２３ｂの方向に移動する。移動はプレス装置の加圧プレートに設けた剥離ロール直動ガイドに案内されながら移動する。この時に、金型表面に密着したフィルムが良好に離型される（図３（ｅ）参照）。

（Ｈ）金型３の巻出側端部まで剥離が完了すると、剥離ロールの回転を停止する（図３（ｆ）参照）。

（Ｉ）その後、剥離ロールが回転しないようにブレーキをかけて、フィルム固定部５４を開放して、搬送駆動ロール６４、８２、８２ａを回転させることにより、剥離ロール２１と補助ロール２２が相対位置を維持したまま、巻取側へ移動する。このとき、巻出側から新しいフィルムを引き出し、押圧前保護フィルムラミネーター９０でフィルムの非成形面に保護フィルムを貼合するとともに、成形したフィルムは巻取側に送り出される（図３（ｇ）参照）。

（Ｊ）フィルムの引き出しが終わると、フィルム固定部５４でフィルムを固定した後、補助ロールがもとの位置まで旋回して戻り、フィルム固定部６５でフィルムを固定する。新しいフィルムが供給されることにより、あらかじめ引出バッファ部５３で張力をかけていたフィルムが巻き取り側に引き出されるが、センサー５７ｂによりフィルムが検知する位置まで、巻出ロール回転手段を作動させて、巻出ロールから新たなフィルムが引出バッファ部に供給される。一方、成型が完了したフィルムが送り出されると、送り出された長さ相当のフィルムは、一時的に巻取バッファ部６３で保留され、センサー６８ａでフィルムを検知しなくなるまで、すなわち、新たに溜まった分の長さ相当のフィルムを、巻取ロール回転手段を作動させ、押圧後保護フィルムラミネーターユニット１００でフィルムの成形面に保護フィルムを貼合するとともに巻き取る（図３（ｈ）参照）。

（Ｋ）フィルムの離型が完了すると同時に、またはその直前から温調プレート（上）（下）の加熱を開始する。そして、プレスユニット１０を作動させて、温調プレート（上）をフィルムの上面付近まで下降させておく。

昇温が完了した後にプレス成形を行い、上述した（Ｃ）からの動作を繰り返す。

上記の（Ｆ）〜（Ｈ）の動作により、スムーズな離型動作を間欠式フィルムの成形サイクルに組み込むことが可能となり、離型跡の少ない高品質な成形フィルムを生産できる。

また、上記の（Ｉ）の動作により、次サイクルで成形するフィルムを素早くフィルムの非成形面に保護フィルムを貼合し、フィルムプレスユニット内に供給することができるので、高い生産性で間欠的フィルム成形を実現できる。そして、両者のフィルムの離型動作、供給動作を組み合わせることにより、高品質な成形フィルムを高い生産性で生産できる。

（１）表面粗さの測定法
レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製ＶＫ９７００）を用いて、成形後のシート状樹脂基材の非成形面を１０００倍で観察し、中心線平均粗さＲａを測定した。測定はＪＩＳ １９９４ Ｂ ０６０１に基づいて測定した。各サンプルについて１回、３サンプルについて測定した計３回の測定値の平均値を表面粗さの値とした。

（２）ヘイズの測定法
濁度計（日本電色工業製ＮＤＨ ２０００）を用いて、成形後のシート状樹脂基材の非成形面のヘイズを測定した。測定はＪＩＳ Ｋ７１０５に基づいて測定した。各サンプルについて１回、３サンプルについて測定した計３回の測定値の平均値をヘイズの値とした。

〔実施例〕
（１）金型サイズ：５００ｍｍ（フィルム幅方向）×８００ｍｍ（フィルム走行方向）×２０ｍｍ（厚み）。
（２）金型：緩衝材と接する側のフィルム表面の状態を確認しやすくするため、形状のない平板を使用。
（３）微細形状：形状なし。
（４）プレス装置：最大３０００ｋＮまで加圧できるもので、加圧は油圧ポンプによってされる。プレス装置内にはアルミ合金製でサイズが７００ｍｍ（フィルム幅方向）×１０００ｍｍ（フィルム走行方向）の温調プレートが上下に２枚取り付けられ、それぞれ、加熱装置、冷却装置に連結されている。なお、金型は下側の温調プレート上面に取り付けられている。加熱装置は熱媒循環装置で、熱媒はバーレルサーム＃４００（松村石油株式会社製）で、１５０℃に加熱したものを１００Ｌ／ｍｉｎの流量で流す。また、冷却装置は冷却水循環装置で、２０℃に冷却された水を１５０Ｌ／ｍｉｎの流量で流すものである。
（５）緩衝材：上側の温調プレートに、厚み０．２５ｍｍの白色のＰＥＴフィルム（東レ株式会社製 ルミラー（登録商標）Ｅ６ＳＬ Ｅ６ＳＬ表面粗さＲａ０．２２μｍ）を貼り付ける。
（６）離型装置：図１に示したものと同じ構成で剥離ロールと補助ロールを組み合わせたものを使用した。
（７）シート状樹脂基材：厚みが９０μｍ、層構成は３層構成〔両層：低融点のポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ７５℃）、中心層：ポリエチレンテレフタレート）、幅は５２０ｍｍである。該フィルムはプレス装置を挟んで対向に設置した巻出装置によって送り出され、押圧前後の保護フィルムラミネーターによって保護フィルムを貼合し、巻取装置によって、巻き取られる。
（８）動作方法：上記の装置を用い、以下のように間欠的に成形を行った。あらかじめ、フィルムを巻出装置から押圧前の保護フィルムラミネーターを経由し、巻取装置までプレス装置を経由して通しておく。次に、温調プレートが上下ともに１１０℃となるまで加熱した後、上側プレートを下降させて、フィルムのプレスを開始する。プレスは金型表面で５ＭＰａで、３０秒実施した。その後、プレスを継続したまま、温調プレートを上下ともに冷却する。各温調プレートが６０℃になったときに冷却を停止する。上下ともに冷却が完了すれば、プレスを開放する。上側プレートを上限まで上昇させ、離型装置を駆動して、フィルムを離型する。
（９）上記の動作を繰り返し、成形フィルムを作成した。非成形面の保護フィルムを剥離させた後の非成形面の表面粗さ、ヘイズを測定した結果、プレス処理を施していない（７）の基材と比較して変化のない状態であった。

〔比較例〕
押圧前保護フィルムラミネーターを動作させず、押圧前のフィルムの非成形面に保護フィルムを貼合しない以外は実施例１と同様の成形装置、成形方法にて成形フィルムを作成した。非成形面の保護フィルムを貼合していない非成形面の表面粗さ、ヘイズを測定した結果、プレス処理を施していない（７）の基材と比較して表面粗さ（Ｒａ）が約２倍、ヘイズが約４０倍になる変化があった。

本発明の微細形状転写シートの成形装置を、シート状樹脂基材としてフィルムを用いた場合で、該フィルム幅方向から見た概略断面図である。 図１に示した本発明の装置を用いて、ロール状の連続フィルムを間欠成形する動作をフィルム幅方向から見た概略断面図である。 図１に示した本発明の装置を用いて、ロール状の連続フィルムを間欠成形する動作をフィルム幅方向から見た概略断面図であり、図２に示した動作に続く下流での動作を示したものである。

符号の説明

１：微細形状転写シートの成形装置
２：シート状の樹脂基材
３：金型
１０：プレスユニット
１１：支柱
１２：プレスシリンダー
１３：昇降ガイド
１４ａ、ｂ：加圧プレート（上）、（下）
１５ａ、ｂ：プレート板（温調プレート）（上）、（下）
１６：フレーム
１７：緩衝材
２０：離型ユニット
２１：剥離ロール
２２：補助ロール
３０：ヒーターユニット
４０：冷却ユニット
５０：巻出ユニット
５１：巻出ロール回転手段
５２ａ〜ｄ：ガイドロール
５３：引出バッファ部
５４：フィルム固定部
５５：ボックス
５６：吸引排気手段
５７ａ、ｂ：センサー
６０：巻取ユニット
６１：巻取ロール回転手段
６２ａ〜ｄ：ガイドロール
６３：巻取バッファ部
６４：搬送駆動ロール
６５：フィルム固定部
６６：ボックス
６７：吸引排気手段
６８ａ、ｂ：センサー
６９ａ、ｂ：クリーナーロール
７０ａ、ｂ：補助クリーナーロール
７１：保護フィルム巻き出し部
７２：セパレーター巻き上げ部
７３：ガイドロール
７４ａ、ｂ：ラミネート部
７５ａ、ｂ：補助クリーナーロール
７６ａ、ｂ：クリーナーロール
７７、７９：保護フィルム巻き出し部
７８、８０：セパレーター巻き上げ部
８１ａ、ｂ：ラミネート部
９０：押圧前保護フィルムラミネーターユニット
１００：押圧後保護フィルムラミネーターユニット

Claims (7)

1. 微細形状が表面に形成された金型の表面にシート状の樹脂基材を供給した後、プレート板により樹脂基材を金型に押圧して樹脂基材の表面に微細形状を転写する微細形状転写シートの成形方法であって、
   プレート板により押圧されるシート状の樹脂基材が、その非成形面に保護フィルムが貼合されたものである微細形状転写シートの成形方法。
2. プレート板によりシート状の樹脂基材を押圧する前に、シート状の樹脂基材の非成形面に保護フィルムを貼合する請求項１に記載の微細形状転写シートの成形方法。
3. 金型の表面にシート状の樹脂基材を供給する前に、シート状の樹脂基材の非成形面に保護フィルムを貼合する請求項２に記載の微細形状転写シートの成形方法。
4. プレート板によりシート状の樹脂基材を金型に押圧するに際し、緩衝材を介してプレート板によりシート状の樹脂基材を金型に押圧する請求項１〜３のいずれかに記載の微細形状転写シートの成形方法。
5. 微細形状が表面に形成された金型と、金型の表面にシート状の樹脂基材を供給する機構と、金型の表面にシート状の樹脂基材を押圧するプレート板とを含む微細形状転写シートの成形装置であって、
   押圧前にシート状の樹脂基材の非成形面に保護フィルムを貼合する機構を設けた微細形状転写シートの成形装置。
6. 前記保護フィルムを貼合する機構が、金型の表面に供給される前のシート状の樹脂基材に保護フィルムを貼合するものである請求項５に記載の微細形状転写シートの成形装置。
7. シート状の樹脂基材が挿入される位置と前記プレート板との間に緩衝材が設けられた請求項５又は６に記載の微細形状転写シートの成形装置。

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