JP2014014996A - インプリント方法 - Google Patents

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Hiroshi Sakamoto
寛 坂本
Kimisuke Takayama
公介 高山
Yuriko Kaida
由里子 海田
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Abstract

【課題】積層シートを容易に精度良く切断できるインプリント方法を提供する。
【解決手段】インプリント方法は、ガラスシート11とモールド33との間に成形材料の層15を挟み、モールド33の凹凸パターンを成形材料の層15に転写し、ガラスシート11上に凹凸層17を形成する転写工程を有する。転写工程で、ガラスシート11の凹凸層17を形成する面と反対側の面を支持シート13で支持し、また、支持シート13のガラスシート11からはみ出る部分とモールド33との間に保持される成形材料でガラスシート11の端面に保護部18を形成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、インプリント方法に関する。
微細な凹凸構造を安価に且つ大量に製造できる技術として、インプリント法が注目されている。インプリント法では、例えば凹凸パターンを外周に有するロール状のモールド(所謂グラビアロール)を回転させながら、グラビアロールの凹凸パターンを成形材料の層の表面に連続的に転写する(例えば、特許文献1参照)。
図13は、従来のインプリント方法の説明図である。ガラスシート1及び成形材料の層が転写ロール3とグラビアロール4とで挟んで送り出され、グラビアロール4の凹凸パターンが成形材料の層に転写する。成形材料の層は、ガラスシート1に加わる張力でグラビアロール4に抱き付き、グラビアロール4と共に回転しながら徐々に硬化し、凹凸層となる。凹凸層は、分離ロール5とグラビアロール4との間を通過することにより、グラビアロール4から分離する。そうして、ガラスシート1及び凹凸層で構成される積層シートが得られる。
国際公開第2010/090085号
インプリントの途中、又はインプリントの後で、ガラスシートが割れることがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ガラスシートの破損を低減できるインプリント方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によるインプリント方法は、
ガラスシートとモールドとの間に成形材料の層を挟み、前記モールドの凹凸パターンを成形材料の層に転写し、前記ガラスシート上に凹凸層を形成する転写工程を有し、
前記転写工程で、前記ガラスシートの前記凹凸層を形成する面と反対側の面を支持シートで支持し、また、該支持シートの前記ガラスシートからはみ出る部分で保持される成形材料を用いて前記ガラスシートの端面に保護部を形成する。
本発明によれば、ガラスシートの破損を低減できるインプリント方法が提供される。
本発明の第1実施形態によるインプリント方法の説明図 図1のII−II線に沿った断面図 図1のIII−III線に沿った断面図 図1のIV−IVに沿った断面図 図1のV−V線に沿った断面図 図1のVI−VI線に沿った断面図 図1のVII−VII線に沿った断面図 本発明の第2実施形態によるインプリント方法の説明図 図8のIX−IX線に沿った断面図 図8のX−X線に沿った断面図 図8のXI−XI線に沿った断面図 図8のXII−XII線に沿った断面図 従来のインプリント方法の説明図
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して、説明を省略する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態によるインプリント方法の説明図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図、図3は図1のIII−III線に沿った断面図、図4は図1のIV−IVに沿った断面図、図5は図1のV−V線に沿った断面図、図6は図1のVI−VI線に沿った断面図、図7は図1のVII−VII線に沿った断面図である。
インプリント装置10は、ガラスシート11上に凹凸層17(図6参照)を形成する。ガラスシート11及び凹凸層17等で積層シート19が構成される。凹凸層17は、凸部が周期的に配列される凹凸パターンを有する。
ガラスシート11のガラスとしては、例えば無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、高シリカガラス、その他の酸化ケイ素を主な成分とする酸化物系ガラス等が挙げられる。
ガラスシート11の厚さは、フレキシブル性の観点から、例えば0.3mm以下、好ましくは0.1mm以下、より好ましくは0.05mm以下である。また、ガラスシート11の厚さは、ガラス成形性の観点から、好ましくは0.001mm以上である。
インプリント装置10は、ロール・ツー・ロール方式であって、例えば巻き出しロール21、分離ロール22、回収ロール23、繰り出しロール24、重ね合わせロール25、及び巻き取りロール26を備える。
巻き出しロール21には、図2に示すようにガラスシート11、ガラス保護シート12、及び支持シート13を重ねて渦巻き状に巻回してなるガラスロールが装着される。巻き出しロール21が回転すると、ガラスロールから、ガラスシート11、ガラス保護シート12、及び支持シート13が繰り出される。
ガラス保護シート12は、樹脂フィルム、紙等で構成され、ガラス面に異物(例えばホコリ)や傷が付くのを防止する。ガラス保護シート12は、分離ロール22でガラスシート11と分離されるまで、ガラスシート11の凹凸層17を形成する面を保護してよい。ガラス保護シート12は、粘着剤付きであってガラスシート11と接合されていてもよいし、接合されずに単に接触するだけでもよい。
支持シート13は、ガラスシート11の凹凸層17を形成する面と反対側の面を支持する。支持シート13は、ガラスシート11と剥離可能に接合されている。支持シート13は、例えば基材13−1及び基材13−1上に形成される粘着層13−2で構成され、粘着層13−2の粘着力でガラスシート11と接合されている。基材13−1としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド等のホモポリマー、コポリマー等が使用できる。粘着層13−2の粘着剤としては、例えば、酢酸ビニル系、アセタール系、アクリル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ゴム系等が使用できる。尚、支持シート13は粘着性の樹脂フィルムのみで構成されてもよく、支持シート13の構成は特に限定されない。
支持シート13は、帯状であってよい。帯状の支持シート13は、図2等に示すように帯状のガラスシート11から幅方向両側にはみ出ており、ガラスシート11の幅方向両端面と、周辺の物品との衝突を防止する。ガラスシート11の幅方向両端面は切断面であることが多く、切断面には破損の起点となるマイクロクラックが形成されていることがある。
本実施形態では、支持シート13が帯状のガラスシート11から幅方向両側にはみ出ており、ガラスシート11の幅方向両端面と、周辺の物品との衝突を抑制する。破損の起点となるマイクロクラックに衝撃が加わりにくくなるので、ガラスシート11の破損を低減することができる。
分離ロール22は、ガラスロールから繰り出されるガラスシート11とガラス保護シート12とを分離する。ガラス保護シート12が分離ロール22に沿って曲げ変形されることで、分離が円滑に行われる。ガラス保護シート12が粘着層を有する場合、粘着層とガラスシート11とが徐々に剥離されるので、剥離に要する力が軽減できる。
回収ロール23は、ガラスシート11から分離したガラス保護シート12を巻き取る。
繰り出しロール24には、凹凸保護シート14を渦巻き状に巻回してなる保護シートロールが装着される。繰り出しロール24が回転すると、保護シートロールから凹凸保護シート14が繰り出される。
重ね合わせロール25は、保護シートロールから繰り出される凹凸保護シート14と、積層シート19とを重ね合わせる。凹凸保護シート14が重ね合わせロール25に沿って曲げ変形されることで、凹凸保護シート14と積層シート19とが徐々に合流するので、重ね合わせ時のしわの発生や空気の噛み込みなどが抑制できる。
凹凸保護シート14は、樹脂フィルム、紙等で構成され、積層シート19の凹凸層17を覆い、凹凸層17に異物(例えばホコリ)や傷が付くのを防止する。凹凸保護シート14は、粘着剤付きであって積層シート19と接合されてもよいし、接合されずに単に接触するだけでもよい。
巻き取りロール26は、積層シート19、支持シート13、及び凹凸保護シート14を重ねて巻き取り、製品ロールを作製する。製品ロールの最外層は、支持シート13、凹凸保護シート14のいずれでもよい。いずれでも、製品ロールの保管時に、積層シート19に異物や傷が付きにくい。
インプリント装置10は、例えば光インプリント装置であって、塗布器31、ロール状のモールド(グラビアロール)33、光源35、転写ロール43、分離ロール44、ガイドロール45、及び引出ロール46を備える。
塗布器31は、ガラスシート11上に成形材料を塗布し、図3に示すように成形材料の層15を形成する。塗布器31としては、ダイコータ、ロールコータ、グラビアコータ、スプレーコータ、フローコータ、ブレードコータ、スクリーン印刷機等が挙げられる。
ガラスシート11は、ガラス面と成形材料との密着性を高めるため、予め表面処理が施されたものであってよい。表面処理としては、プライマー処理、オゾン処理、プラズマエッチング処理等が挙げられる。プライマーとしては、シランカップリング剤、シラザン等が用いられる。
成形材料は、例えば光硬化性樹脂を含む。光硬化性樹脂としては、光インプリント法に用いられる一般的なものが使用できる。光硬化性樹脂は、モノマー、光重合開始剤等で構成される。モノマーとしては、ラジカル重合タイプの場合、アクリルモノマー、ビニルモノマー等があり、イオン重合タイプの場合、エポキシモノマー、ビニルエーテルモノマー等がある。光硬化性樹脂は、液状の状態で用意され、例えば図3に示すようにガラスシート11上に塗布される。成形材料は、金属酸化物の粒子等を含んでもよい。
グラビアロール33は、例えば図4等に示すように、金属ロール33−1、及び金属ロール33−1の外周に固定される帯状シート33−2で構成され、帯状シート33−2が凹凸パターンを有する。帯状シート33−2は、製造コスト削減のため、マスターモールドを用いて成型され、何度も複製可能となっている。複製方法には、例えばインプリント法、電鋳法などがある。マスターモールドは、例えばフォトリソグラフィ法又は電子線描画法で基材を加工して作製される。帯状シート33−2は、例えば金属(例えばニッケル、クロム)、又は樹脂(例えばポリカーボネート、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂)で構成され、フレキシブル性を有する。
尚、グラビアロール33は、フォトリソグラフィ法、電子線描画法等で金属ロールの表面に凹凸パターンを形成してなるものであってもよい。
グラビアロール33は、モールド表面と成形材料との離型性を高めるため、離型処理が施されたものであってよい。離型処理としては、例えばフッ素コート処理、シリコーンコート処理等が挙げられる。
光源35は、図1及び図5等に示すように、ガラスシート11とグラビアロール33との間に挟み込まれた成形材料の層15に光を照射し、成形材料の層15を固化(硬化)させる。成形材料の層15を固化してなる凹凸層17(図6参照)は、グラビアロール33の凹凸パターンが略反転した凹凸パターンを有する。
光硬化性樹脂を硬化させる光としては、例えば紫外光、可視光、赤外光等が挙げられる。紫外光の光源としては、紫外線蛍光灯、紫外線LED、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン灯、炭素アーク灯等が挙げられる。可視光の光源としては、可視光蛍光灯、可視光白熱灯、可視光LED等が用いられる。
光インプリント法では、ガラスシート11及びグラビアロール33の少なくとも一方が光透過性の材料で構成されてよい。光源35から出射した光は、例えば、透明な支持シート13、及び透明なガラスシート11を透過して、成形材料の層15に入射する。尚、円筒状のグラビアロール33の内部に光源35が設けられ、光源35から出射した光は、透明なグラビアロール33を透過して成形材料の層15に入射してもよい。
光インプリント法では、室温での成型が可能であり、グラビアロール33とガラスシート11との線膨張係数差による歪みが発生しにくく、転写精度が良い。尚、硬化反応の促進のため、成形材料の層15は加熱されてもよい。
グラビアロール33及び転写ロール43は、図4に示すように、転写ロール43側から、支持シート13、ガラスシート11、及び成形材料の層15をこの順で挟んで送り出す。グラビアロール33及び転写ロール43は相対的に接離可能であって、いずれか一方は他方に向けて流体圧シリンダ等で押圧されてよい。転写ロール43は金属ロールの外周をゴムで被覆したロールであってよい。ゴムが弾性変形することで、ホコリなどの異物の噛み込みやガラスシート11の厚さのばらつき等による応力集中を抑制できる。グラビアロール33及び転写ロール43のいずれか一方は、回転モータ等で回転駆動される他方の回転に伴って従動的に回転してよい。グラビアロール33と、転写ロール43との間の周速差が小さく、せん断応力が小さい。
成形材料の層15は、図5に示すように、グラビアロール33と転写ロール43の間に挿入されてから、グラビアロール33と分離ロール44との間から引き出されるまでの間、ガラスシート11に加わる張力でグラビアロール33に抱き付き、グラビアロール33と共に回転する。成形材料の層15は、グラビアロール33と共に回転する間に徐々に固化し、凹凸層17となる。ガラスシート11の張力の方向は、ガラスシート11の移動方向である。
グラビアロール33及び分離ロール44は、分離ロール44側から、支持シート13、ガラスシート11、及び凹凸層17をこの順で挟んで送り出す。グラビアロール33及び分離ロール44は相対的に接離可能であって、いずれか一方は他方に向けて流体圧シリンダ等で押圧されてよい。分離ロール44は金属ロールの外周をゴムで被覆したロールであってよい。グラビアロール33及び分離ロール44のいずれか一方は、回転モータ等で回転駆動される他方の回転に伴って従動的に回転してよい。グラビアロール33と、分離ロール44との間の周速差が小さく、せん断応力が小さい。
グラビアロール33の軸方向、転写ロール43の軸方向、及び分離ロール44の軸方向は、ガラスシート11の幅方向と平行となっている。グラビアロール33の軸方向長さ、転写ロール43の軸方向長さ、及び分離ロール44の軸方向長さは、それぞれ、ガラスシート11の幅よりも大きくてよい。
ガイドロール45は、ガラスロールから繰り出されるガラスシート11の進行方向をガラスロールのロール径に応じて方向転換し、ガラスシート11と塗布器31との間の間隔を一定に保つ。ガラスシート11の進行方向の方向転換は、ガラスシート11をガイドロール45に沿って曲げ変形させることで行われる。
引き出しロール46は、グラビアロール33と分離ロール44との間から積層シート19を引き出し、巻き取りロール26で巻き取られる製品ロールのロール径に応じて積層シート19の進行方向を方向転換する。積層シート19の進行方向の方向転換は、積層シート19を引き出しロール46に沿って曲げ変形させることで行われる。
次に、上記構成のインプリント装置10の動作(インプリント方法)について説明する。インプリント装置10の各種動作は、マイクロコンピュータ等で構成されるコントローラによる制御下で行われる。以下の説明では、便宜上、主にガラスシート11の一部分に着目して、インプリント装置10の各種動作を説明する。
先ず、巻き出しロール21が回転し、ガラスロールから、ガラスシート11、ガラス保護シート12、及び支持シート13が連続的に繰り出される。ガラスシート11及びガラス保護シート12は、分離ロール22とガイドロール45との間を通過することにより分離される。
次いで、図3に示すように、塗布器31がガラスシート11上に成形材料を塗布し、成形材料の層15を形成する。成形材料の層15は、ガラスシート11における支持シート13を接合する面とは反対側の面に設けられる。
次いで、図4に示すように、グラビアロール33及び転写ロール43が、転写ロール43側から、支持シート13、ガラスシート11、及び成形材料の層15をこの順で挟んで送り出す。このとき、ガラスシート11とグラビアロール33との間から成形材料の一部が流出してよい。流出した成形材料16は、支持シート13のガラスシート11からはみ出す部分と、グラビアロール33との間に表面張力で保持され、ガラスシート11の幅方向両端面を覆う。
図5に示すように、成形材料の層15は、グラビアロール33と転写ロール43の間に挿入されてから、グラビアロール33と分離ロール44との間から引き出されるまでの間、ガラスシート11に加えられる張力でグラビアロール33に抱き付き、グラビアロール33と共に回転する。成形材料の層15は、グラビアロール33と共に回転する間に光源35からの光を受けて徐々に固化し、凹凸層17となる。また、支持シート13のガラスシート11からはみ出す部分と、グラビアロール33との間に保持される成形材料16が徐々に固化し、保護部18となる。保護部18と凹凸層17とは一体的に形成される。保護部18は、ガラスシート11の幅方向両端面を保護し、ガラスシート11の幅方向両端面と、周辺の物品との衝突をさらに抑制する役割を果たす。
次いで、グラビアロール33及び分離ロール44は、分離ロール44側から、支持シート13、ガラスシート11、及び凹凸層17をこの順で挟んで送り出す。図1に示すように、支持シート13、ガラスシート11、及び凹凸層17は、分離ロール44に沿って曲げ変形され、グラビアロール33から分離する。図6に示すように、ガラスシート11、凹凸層17、及び保護部18を含む積層シート19が得られる。
次いで、引き出しロール46及び重ね合わせロール25が、積層シート19と凹凸保護シート14とを重ね合せる。凹凸保護シート14は、積層シート19の凹凸層17と重ねられ、凹凸層17に異物(例えばホコリ)や傷が付くのを防止する。
次いで、巻き取りロール26が、積層シート19、支持シート13、及び凹凸保護シート14を重ねて巻き取り、製品ロールを作製する。
積層シート19は、使用時に製品ロールから繰り出され、所定のサイズに切断され、例えば液晶パネルや有機ELパネル等の光学パネルの製造に用いられる。支持シート13及び凹凸保護シート14は、光学パネルの製造工程の途中で積層シート19から剥離されてよく、光学パネルの構成部品とはならなくてよい。
積層シート19は、光学パネルの製造に用いられる場合、モスアイ型の反射防止シート、偏光シート、マイクロレンズアレイシート等として使用できる。尚、積層フィルム19は、免疫分析チップ、DNA分析チップ、DNA分離チップ、マイクロリアクター等の製造に用いられてもよく、積層フィルム19の用途は特に限定されない。
以上説明したように、本実施形態によれば、帯状のガラスシート11、及びガラスシート11から幅方向両側にはみ出る帯状の支持シート13を重ねて渦巻き状に巻回してなるガラスロール(図2参照)を用いてインプリントを行う。インプリントの途中で、ガラスシート11の幅方向両端面と、周辺の物品との衝突を抑制することができ、破損の起点となるマイクロクラックに衝撃が加わりにくくなるので、ガラスシート11の破損を低減することができる。
また、本実施形態によれば、凹凸層17付きの帯状のガラスシート11、及びガラスシート11から幅方向両側にはみ出る帯状の支持シート13を重ねて渦巻き状に巻き取り、製品ロール(図7参照)を作製する。インプリント後(製品ロールの保管時や出荷時等)のガラスシート11の破損を低減することができる。
さらに、本実施形態によれば、転写工程で、支持シート13のガラスシート11からはみ出る部分で保持される成形材料16を用いてガラスシート11の端面に保護部18を形成する。保護部18は、ガラスシート11の幅方向両端面を保護し、ガラスシート11の幅方向両端面と、周辺の物品との衝突をさらに抑制する役割を果たす。
さらにまた、本実施形態によれば、ガラスシート11上の成形材料の層15をガラスシート11とグラビアロール33とで挟み、ガラスシート11とグラビアロール33との間から流出する成形材料16で保護部18を形成する。流出した成形材料16が支持シート13とグラビアロール33との間の隙間を埋め、成形材料の硬化時に、成形材料の外気と接する面積が少ないので、外気に含まれる酸素による硬化阻害が生じにくい。
尚、本実施形態の塗布器31は、ガラスシート11上に成形材料を塗布するとき、支持シート13上に成形材料を塗布しないが、支持シート13上に成形材料を塗布してもよい。つまり、成形材料は、ガラスシート11と、グラビアロール33との間に挟み込まれる前に、ガラスシート11の幅方向両側にはみ出していてもよい。ガラスシート11の幅方向両側にはみ出した成形材料を用いて、ガラスシート11の端面に保護部18を形成することが可能である。尚、成形材料の層15の塗布幅は、支持シート13の幅よりは狭い。
[第2実施形態]
上記実施形態は、ロール状のモールド(グラビアロール)33を用いてインプリントを行う。
これに対し、本実施形態は、エンドレスベルト状のモールドを用いてインプリントを行う点で相違する。以下、相違点について主に説明する。
図8は、本発明の第2実施形態によるインプリント方法の説明図である。図9は、図8のIX−IX線に沿った断面図、図10は図8のX−X線に沿った断面図、図11は図8のXI−XI線に沿った断面図、図12は図8のXII−XII線に沿った断面図である。
インプリント装置10Aは、ガラスシート11上に凹凸層17(図12参照)を形成する。ガラスシート11及び凹凸層17等で積層シート19が構成される。凹凸層17は、凸部が周期的に配列される凹凸パターンを有する。
インプリント装置10Aは、第1実施形態と同様に、巻き出しロール21、分離ロール22、回収ロール23、繰り出しロール24、重ね合わせロール25、巻き取りロール26、塗布器31、光源35、ガイドロール45、及び引き出しロール46を備える。
インプリント装置10Aは、第1実施形態と異なり、エンドレスベルト状のモールド33A、複数(例えば2本)の回転ロール41A、42A、及び複数(例えば2本)のニップロール43A、44Aを備える。
モールド33Aは、成形材料の層15の表面に転写される凹凸パターンを外周に有する。モールド33Aは、モールド表面と成形材料との離型性を高めるため、離型処理が施されたものであってよい。離型処理としては、例えばフッ素コート処理、シリコーンコート処理等が挙げられる。
モールド33Aは、複数の回転ロール41A、42A、及び複数の補助ロール61A、62Aに架け回され、輪転される。モールド33Aは、例えば金属(例えばニッケル、クロム)、又は樹脂(例えばポリカーボネート、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂)で構成され、フレキシブル性を有する。尚、複数の補助ロール61A、62Aの全部又は一部が無くてもよい。
モールド33Aは、マスターモールドを用いて成型される帯状シートの両端部を溶着して作製され、何度も複製可能となっている。複製方法には、例えばインプリント法、電鋳法などがある。マスターモールドは、例えばフォトリソグラフィ法又は電子線描画法で基材を加工して作製される。
一組の回転ロール41A及びニップロール43Aは、図10に示すようにニップロール43A側から、支持シート13、ガラスシート11、成形材料の層15、及びモールド33Aをこの順で挟んで送り出す。回転ロール41A及びニップロール43Aは相対的に接離可能であって、いずれか一方は他方に向けて流体圧シリンダ等で押圧されてよい。回転ロール41A及びニップロール43Aの少なくとも一方は金属ロールの外周をゴムで被覆したロールであってよい。ゴムが弾性変形することで、ホコリなどの異物の噛み込みによる応力集中やガラスシート11の厚さのばらつき等による応力集中を抑制できる。回転ロール41A及びニップロール43Aのいずれか一方は、回転モータ等で回転駆動される他方の回転に伴って従動的に回転してよい。回転ロール41Aと、ニップロール43Aとの間の周速差が小さく、せん断応力が小さい。
ガラスシート11及びモールド33Aは、一組の回転ロール41Aとニップロール43Aとの間に挿入された後、他の一組の回転ロール42Aとニップロール44Aとの間から引き出されるまでの間、ガラスシート11の張力及びモールド33Aの張力で成形材料の層15を挟み込み、成形材料の層15と一体的に移動する。その間に、成形材料の層15は光源35からの光を受けて徐々に固化し、凹凸層17となる。凹凸層17は、モールド33Aの凹凸パターンが略反転したパターンを有する。ガラスシート11の張力の方向は、ガラスシートの移動方向である。また、モールド33Aの張力の方向は、モールド33Aの移動方向(輪転方向)である。
光インプリント法では、モールド33A及びガラスシート11の少なくとも一方が光透過性の材料で構成される。光源35から出射した光は、例えば図8及び図11等に示すように透明な支持シート13、及び透明なガラスシート11を透過して、成形材料の層15に入射する。尚、光源35から出射した光は、透明なモールド33Aを透過して、成形材料の層15に入射してもよい。
他の一組の回転ロール42A及びニップロール44Aは、ニップロール44A側から、支持シート13、ガラスシート11、凹凸層17、及びモールド33Aを挟んで送り出す。回転ロール42A及びニップロール44Aは相対的に接離可能であって、いずれか一方は他方に向けて流体圧シリンダ等で押圧されてよい。回転ロール42A及びニップロール44Aの少なくとも一方は金属ロールの外周をゴムで被覆したロールであってよい。回転ロール42A及びニップロール44Aのいずれか一方は、回転モータ等で回転駆動される他方の回転に伴って従動的に回転してよい。回転ロール42Aと、ニップロール44Aとの間の周速差が小さく、せん断応力が小さい。
複数の回転ロール41A、42A及び複数のニップロール43A、44Aは、同じ外径でも異なる外径でもよい。
次に、上記構成のインプリント装置10Aの動作(インプリント方法)について説明する。インプリント装置10Aの各種動作は、マイクロコンピュータ等で構成されるコントローラによる制御下で行われる。以下の説明では、便宜上、主にガラスシート11の一部分に着目して、インプリント装置10Aの各種動作を説明する。
先ず、巻き出しロール21が回転し、ガラスロールから、ガラスシート11、ガラス保護シート12、及び支持シート13が連続的に繰り出される。ガラスシート11及びガラス保護シート12は、分離ロール22とガイドロール45との間を通過することにより分離される。
次いで、図9に示すように、塗布器31がガラスシート11上に成形材料を塗布し、成形材料の層15を形成する。成形材料の層15は、ガラスシート11における支持シート13を接合する面とは反対側の面に設けられる。
次いで、図10に示すように、一組の回転ロール41A及びニップロール43Aが、ニップロール43A側から、支持シート13、ガラスシート11、成形材料の層15、及びモールド33Aをこの順で挟んで送り出す。このとき、ガラスシート11とモールド33Aとの間から成形材料の一部が流出してよい。流出した成形材料16は、支持シート13のガラスシート11からはみ出す部分と、モールド33Aとの間に表面張力で保持され、ガラスシート11の幅方向両端面を覆う。
図8に示すように、支持シート13、ガラスシート11、及び成形材料の層15は、平坦な状態で、一組の回転ロール41Aとニップロール43Aとの間に挿入される。一方、モールド33Aは、成形材料の層15との間に空気が噛み込まないように回転ロール41Aに沿って曲げ変形されながら、回転ロール41Aとニップロール43Aとの間に挿入され、成形材料の層15と密接する。
図11に示すように、ガラスシート11及びモールド33Aは、一組の回転ロール41Aとニップロール43Aとの間に挿入された後、他の一組の回転ロール42Aとニップロール44Aとの間から引き出されるまでの間、ガラスシート11の張力及びモールド33Aの張力で成形材料の層15を挟み込み、成形材料の層15と一体的に移動する。その間に、成形材料の層15は光源35からの光を受けて徐々に固化し、凹凸層17となる。また、支持シート13のガラスシート11からはみ出す部分と、モールド33Aとの間に保持される成形材料16が徐々に固化し、保護部18となる。保護部18と凹凸層17とは一体的に形成される。保護部18は、ガラスシート11の幅方向両端面を保護し、ガラスシート11の幅方向両端面と、周辺の物品との衝突をさらに抑制する役割を果たす。
次いで、回転ロール42A及びニップロール44Aは、ニップロール44A側から、支持シート13、ガラスシート11、及び凹凸層17をこの順で挟んで送り出す。
図8に示すように、支持シート13、ガラスシート11、及び凹凸層17は、平坦な状態のまま、回転ロール42Aとニップロール44Aとの間から引き出される。一方、モールド33Aは、凹凸層17と円滑に分離するように回転ロール42Aに沿って曲げ変形される。図12に示すように、ガラスシート11、凹凸層17、及び保護部18を含む積層シート19が得られる。
次いで、引き出しロール46及び重ね合わせロール25が、積層シート19と凹凸保護シート14とを重ね合せる。凹凸保護シート14は、積層シート19の凹凸層17と重ねられ、凹凸層17に異物(例えばホコリ)や傷が付くのを防止する。
次いで、巻き取りロール26が、積層シート19、支持シート13、及び凹凸保護シート14を重ねて巻き取り、製品ロールを作製する。
本実施形態によれば、第1実施形態と同じ効果に加えて、下記の効果が得られる。ガラスシート11が平坦な状態のまま複数組の回転ロール41A、42Aとニップロール43A、44Aとの間を通過する。そのため、モールド33Aの凹凸パターンの転写時や、モールド33Aと凹凸層17との分離時に、脆いガラスシート11が平坦に保持されているので、ガラスシート11の破損をさらに抑制できる。
以上、インプリント方法を第1〜第2実施形態で説明したが、本発明は上記実施形態に制限されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
例えば、上記実施形態のインプリント方法は、ロール・ツー・ロール方式であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、インプリント方法は、枚葉式であってもよい。この場合、支持シートはガラスシートの外周全周からはみ出していることが好ましく、また、ガラスシートの外周全周に保護部を形成することが好ましい。また、インプリント方法は、積層シートを巻き取りロールで巻き取らずに、切断機で所定のサイズに切断してもよい。
また、上記実施形態のインプリント方法は、ガラスシートと支持シートとを予め接合したものを用いるが、ガラスシートと支持シートとを接合する接合工程を有してもよい。
また、上記実施形態のインプリント方法は、光インプリント法であるが、熱インプリント法であってもよい。この場合、成形材料は、光硬化性樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂には、熱インプリント法に用いられる一般的なものが使用でき、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂は、溶液の形態で用意されガラスシート上に塗布し、乾燥してもよい。また、熱可塑性樹脂は、加熱軟化したうえでガラスシート上に塗布して冷却してもよい。熱インプリント法では、熱可塑性樹脂を含む成形材料の層を加熱により軟化し、軟化した成形材料の層の表面にモールドを押し付け、成形材料の層を冷却して固化させることで、凹凸層を形成する。加熱源としては、加熱光を照射する光源(例えばハロゲンランプ、レーザ)、ヒータ等が用いられる。加熱温度は、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上である。モールドを押し付ける工程と、成形材料の層を加熱する工程とは、どちらの工程が先であってもよく、同時に行ってもよい。モールドを加熱することで成形材料の層を加熱してもよい。
また、上記実施形態のガラスロールは、ガラス保護シートを含むが、ガラス保護シートを含まなくてもよい。この場合、ガラス保護シートとガラスシートとを分離する分離ロール、及びガラス保護シートを回収する回収ロールは不要である。
また、上記実施形態の製品ロールは、凹凸保護シートを含むが、凹凸保護シートを含まなくてもよい。この場合、繰り出しロール及び重ね合わせロールは不要である。
また、上記実施形態の塗布器は、ガラスシート上に成形材料を塗布するが、モールド上に成形材料を塗布してもよく、両方に成形材料を塗布してもよい。成形材料の層は転写工程でガラスシートとモールドとの間に挟み込まれ、モールドの凹凸パターンが成形材料の層に転写する。
また、上記実施形態の塗布器は、移動中のガラスシート上に連続的に成形材料を塗布するが、移動中のガラスシート上に間欠的に成形材料を塗布し、ガラスシートの移動方向(長手方向)に間隔をおいて複数の成形材料の層を形成してもよい。複数の凹凸層が、ガラスシートの長手方向に間隔をおいて形成される。複数の凹凸層の間で積層シートを長手方向と垂直に(横に)切断すれば、ガラスシートのみを切断して積層シートを切断できる。この切断は、製品ロールの出荷後に客先で行われてもよい。製品ロールから積層シートを少しずつ繰り出し、積層シートを少しずつ切断する場合に有効である。
また、上記実施形態の塗布器は、ガラスシートの幅方向(図2において左右方向)に連続的に成形材料を塗布するが、ガラスシートの幅方向に間隔をおいて成形材料を塗布してもよい。複数の凹凸層が、ガラスシートの幅方向に間隔をおいて形成できる。複数の凹凸層の間で積層シートを長手方向と平行に(縦に)切断すれば、ガラスシートのみを切断して積層シートを切断できる。この切断は、製品ロールの出荷後に客先で行われてもよい。
また、上記実施形態では、成形材料を固化した後、凹凸層とモールドとの分離を行うが、分離後に成形材料を固化してもよい。
10 インプリント装置
11 ガラスシート
13 支持シート
15 成形材料の層
17 凹凸層
18 保護部
19 積層シート
26 巻き取りロール
33 グラビアロール(ロール状のモールド)
43 転写ロール
44 分離ロール
33A エンドレスベルト状のモールド
41A、42A 回転ロール
43A、44A ニップロール

Claims (10)

  1. ガラスシートとモールドとの間に成形材料の層を挟み、前記モールドの凹凸パターンを成形材料の層に転写し、前記ガラスシート上に凹凸層を形成する転写工程を有し、
    前記転写工程で、前記ガラスシートの前記凹凸層を形成する面と反対側の面を支持シートで支持し、また、該支持シートの前記ガラスシートからはみ出る部分で保持される成形材料を用いて前記ガラスシートの端面に保護部を形成する、インプリント方法。
  2. 前記転写工程で、前記ガラスシート上の成形材料の層を前記ガラスシートと前記モールドとで挟み、前記ガラスシートと前記モールドとの間から流出する成形材料で前記ガラスシートの端面に保護部を形成する請求項1に記載のインプリント方法。
  3. 前記転写工程で、前記ガラスシートを平坦な状態で複数組の回転ロールとニップロールとの間を通過させると共に、複数の前記回転ロールに架け回されるエンドレスベルト状の前記モールドを輪転させ、
    前記ガラスシート及び前記モールドは、一組の回転ロールとニップロールとの間に挿入されてから、他の一組の回転ロールとニップロールとの間から引き出されるまでの間、前記成形材料の層を挟み込み、前記成形材料の層に前記モールドの凹凸パターンを転写する請求項1又は2に記載のインプリント方法。
  4. 前記転写工程で、ロール状の前記モールドと転写ロールとの間に前記成形材料の層を通すことにより、前記成形材料の層に前記モールドの凹凸パターンを転写する請求項1又は2に記載のインプリント方法。
  5. ガラスシートとモールドとの間に成形材料の層を挟み、前記モールドの凹凸パターンを成形材料の層に転写し、前記ガラスシート上に凹凸層を形成する転写工程と、
    前記凹凸層付きの前記ガラスシート、及び前記ガラスシートの凹凸層を形成する面と反対側の面を支持すると共に帯状の前記ガラスシートから幅方向両側にはみ出る帯状の支持シートを重ねて渦巻き状に巻き取る巻き取り工程とを有する、インプリント方法。
  6. ガラスシートとモールドとの間に成形材料の層を挟み、前記モールドの凹凸パターンを成形材料の層に転写し、前記ガラスシート上に凹凸層を形成する転写工程を有し、
    前記ガラスシート、及び前記ガラスシートの凹凸層を形成する面と反対側の面を支持すると共に帯状の前記ガラスシートから幅方向両側にはみ出る帯状の支持シートを重ねて渦巻き状に巻回してなるロールから、前記ガラスシート及び前記支持シートを繰り出し、前記ガラスシートを前記転写工程に供する、インプリント方法。
  7. 前記転写工程では、前記ガラスシートの前記凹凸層を形成する面と反対側の面を前記支持シートで支持し、また、前記支持シートの前記ガラスシートからはみ出る部分で保持される成形材料を用いて前記ガラスシートの幅方向両端面に保護部を形成する請求項5又は6に記載のインプリント方法。
  8. 前記転写工程で、前記ガラスシート上の成形材料の層を前記ガラスシートと前記モールドとで挟み、前記ガラスシートと前記モールドとの間から流出する成形材料で前記ガラスシートの端面に保護部を形成する請求項7に記載のインプリント方法。
  9. 前記転写工程で、前記ガラスシートを平坦な状態で複数組の回転ロールとニップロールとの間を通過させると共に、複数の前記回転ロールに架け回されるエンドレスベルト状の前記モールドを輪転させ、
    前記ガラスシート及び前記モールドは、一組の回転ロールとニップロールとの間に挿入されてから、他の一組の回転ロールとニップロールとの間から引き出されるまでの間、前記成形材料の層を挟み込み、前記成形材料の層に前記モールドの凹凸パターンを転写する請求項5〜8のいずれか一項に記載のインプリント方法。
  10. 前記転写工程で、ロール状の前記モールドと転写ロールとの間に前記成形材料の層を通すことにより、前記成形材料の層に前記モールドの凹凸パターンを転写する請求項5〜8のいずれか一項に記載のインプリント方法。
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