JP2016127031A - フィルム状微細構造転写装置及びフィルム状微細構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム状の基材によって転写ロールの外周面に擦過痕がつくのを防止できるフィルム状微細構造転写装置及びフィルム状微細構造体の製造方法を提供する。【解決手段】転写装置（１００）は、微細凹凸パターンが外周面に形成された転写ロール（１０７）と、長尺方向に走行するフィルム状のモールド基材（１０１）を介して転写ロール（１０７）に接離可能に設けられ、転写ロール（１０７）に接近した場合にモールド基材（１０１）を転写ロール（１０７）と共に挟持する、転写ロール（１０７）のモールド基材（１０１）の搬送方向前側及び後側にそれぞれ設けられた一対のニップロール（１０８ａ、１０８ｂ）と、モールド基材（１０１）のパスライン及びニップロール（１０８ａ、１０８ｂ）の移動線（Ｉ）を横切って移動し、転写ロール（１０７）のモールド基材（１０１）の搬送方向前側に設けられたパスガイドロール（１１２）と、を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルム状微細構造転写装置及びフィルム状微細構造体の製造方法に関する。

特許文献１には、フィルム構造体の製造方法及び装置に関する発明が開示されている。特許文献１では、転写ロールと、転写ロールに近接して設けられたバックアップロールと、フィルム送り手段等とを備えたフィルム構造体の製造装置が開示されている。転写ロールの周面には微細な凹凸パターンが形成されている。そして転写フィルムが、転写ロールとバックアップロールとの間に送り込まれ、微細な凹凸パターンがフィルム側に転写される。

特許文献２にも、凹凸形状転写ロールとバックアップロールとを備えたロール・ツー・ロール装置が開示されている。

特許文献３には、基材を搬送しながら、ロール版の周側面に前記基材を押圧して周側面に形成された凹凸形状を基材に賦型して光学フィルムを作製する光学フィルムの製造方法が開示されている。

また、特許文献３には、起動工程において、ロール版の周側面に、周側面の凹凸形状を保護する保護材を配置した状態で、ロール版の回転及び基材の搬送を開始し、ロール版の回転及び基材の搬送が定常状態に立ち上がると、保護材を除去することで、基材によりロール版の周側面の凹凸形状を保護することが開示されている。

特許第４９７６８６８号公報 特開２００９−２２０５０４号公報 特開２０１３−１４２８１４号公報

特許文献１から特許文献３では、いずれも、フィルムを転写ロールに接触させるときに、フィルムによって転写ロールの表面に擦過痕をつけてしまうことについての課題認識がなく、したがってそれを解決する手段も提示されていない。

本発明は、上記説明した問題点に鑑みてなされたものであり、フィルム状の基材の表面を転写ロールの外周面に接触させるときに、基材によって転写ロールの外周面に擦過痕がつくのを防止できるフィルム状微細構造転写装置及びフィルム状微細構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のフィルム状微細構造転写装置は、微細凹凸パターンが外周面に形成された転写ロールと、長尺方向に走行するフィルム状の基材を介して前記転写ロールに接離可能に設けられ、前記転写ロールに接近した場合に前記基材を前記転写ロールと共に挟持する、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側及び後側にそれぞれ設けられた一対のニップロールと、前記基材のパスライン及び前記ニップロールの移動線を横切って移動し、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側又は後側の少なくともいずれか一方に設けられたパスガイドロールと、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、パスガイドロールにより、基材と転写ロールとの接触を回避し、通紙時の転写ロールへの擦過を防止することができる。

本発明のフィルム状微細構造転写装置において、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側に設けられた前記基材を繰出すフィルム繰出し部と、前記転写ロールの前記基材の搬送方向後側に設けられた前記基材を巻き取るフィルム巻取り部と、前記基材の搬送方向前側に設けられた前側の前記ニップロールと前記フィルム繰出し部との間、及び、前記基材の搬送方向後側に設けられた後側の前記ニップロールと前記フィルム巻取り部との間の少なくともいずれか一方に設けられたブレーキ部と、をさらに具備することが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法は、転写ロールの微細凹凸パターンが形成された外周面と、フィルム状の基材の表面とを、前記基材の面方向から当接させる当接工程と、前記転写ロールを回転させつつ前記基材の表面に前記転写ロールの前記微細凹凸パターンを転写する転写工程と、を有し、前記当接工程は、前記基材に張力をかけながら行うことを特徴とする。

この構成によれば、当接工程において基材に張力をかけることにより、基材の搬送方向の移動を抑制し、擦過痕を防止することができる。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記転写ロールを前記基材と同期させることが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記転写ロールとの抱角を大きくとり、且つ、前記基材の張力を強くし、前記転写ロールの駆動抵抗を小さくすることで前記転写ロールを前記基材と同期することが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記当接工程において、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側及び後側にそれぞれ設けられた一対のニップロールを、前記基材を介して前記転写ロールに押し当てることが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記ニップロールの面圧が、０．０５〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記当接工程において、前記基材のパスライン及び前記ニップロールの移動線を横切って移動し、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側又は後側の少なくともいずれか一方に設けられたパスガイドロールを、前記基材に張力をかけつつ、前記基材を前記転写ロールから引き離された状態になる第１の位置から、前記基材が前記転写ロールに当接した状態になる第２の位置に移動させ、前記基材の余剰分を巻き取ることが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記基材の前記余剰分を巻取る方向と前記転写ロールを挟んで逆側に位置する一方の前記ニップロールを前記転写ロールに当接した状態で、前記基材の前記余剰分を巻き取ることが好ましい。

本発明のフィルム状微細構造体の製造方法において、前記基材の前記余剰分を巻取る方向と前記転写ロールを挟んで逆側でブレーキをかけ、前記基材の前記余剰分を巻き取ることが好ましい。

本発明によれば、フィルム状の基材の表面を転写ロールの外周面に当接させるときに、基材によって転写ロールの外周面に擦過痕がつくのを防止できる。

本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。 本実施の形態に係るフィルム状モールドの製造方法の第２のフィルム状モールドの複製工程に用いられる転写装置を示す概略図である。 本実施の形態に係る第ｎのフィルム状モールドの製造方法を示す説明図である。 フィルム状モールドの断面概略図である。

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

本実施の形態は、フィルム状微細構造体の製造開始時に、転写ロールの外周面がフィルム状の基材に接触して、転写ロールの外周面に擦過痕が生じるのを防止するものである。

転写ロールの外周面には微細凹凸パターンが形成され、この微細凹凸パターンが基材の転写層に転写されてフィルム状微細構造体が製造される。ここで「フィルム状微細構造体」とは、基材の転写層に微細凹凸パターンが転写されたフィルムを指し、フィルム状モールド（副資材又は中間材料）と、フィルム状構造体（永久材料等）を含む。また「フィルム」、「フィルム状」とは可撓性を備えた薄い板状物を指し、厚みや材質等を限定するものでない。

フィルム状微細構造体の製造開始時に、微細凹凸パターンが形成された転写ロールの外周面に、フィルム状の基材の表面を当接させる際、転写ロールの回転と基材の搬送が同期していない場合、接触の衝撃により微細凹凸パターンが破損する可能性がある。

そこで、本実施の形態は、転写工程に先立って、転写ロールの微細凹凸パターンが形成された外周面と、フィルム状の基材の表面とを、前記基材の面方向から当接させる当接工程を、基材に張力をかけながら行うことにより、転写ロールの外周面への擦過を防止する。

以下、本実施の形態に係るフィルム状微細構造体の製造方法について、本実施の形態の転写装置を参照しながら説明する。本実施の形態では、フィルム状モールドを例に挙げて説明する。

（第１のフィルム状モールド作製工程）
図１は、本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図である。

図１に示す転写装置１００は、モールド基材１０１を繰出す繰出し駆動部１０２と、モールド基材１０１を巻取る巻取り駆動部１０４とを備える。繰出し駆動部１０２と巻取り駆動部１０４との間には、モールド基材１０１の搬送方向ＭＤにおける上流側から下流側に向けて順に、モールド基材１０１上に光硬化性樹脂を塗布する塗布手段１０５と、ガイドロール１０６と、外周面に微細凹凸パターンを有する転写ロール（円筒状金型）１０７と、モールド基材１０１上の光硬化性樹脂と転写ロール１０７の外周面との間を密着させるニップロール１０８ａ、１０８ｂからなる押圧手段１０８と、光硬化性樹脂に光を照射する光源１０９とが設けられている。

なお、溶媒を用いて光硬化性樹脂を塗布する場合には、光硬化性樹脂中の溶媒を乾燥する乾燥炉１１１をさらに備えていても良い。

ここで、ニップロール１０８ａ、１０８ｂは、長尺方向（搬送方向ＭＤ）に走行するモールド基材１０１を介して転写ロール１０７に接離可能に設けられている。例えば、図１に示すように、ニップロール１０８ａは移動線Ｉに沿って移動する。

また、転写ロール１０７のモールド基材１０１の搬送方向前側には、パスガイドロール１１２が、モールド基材１０１のパスライン（搬送経路）、及び、モールド基材１０１の搬送方向前側に設けられた前側のニップロール１０８ａの移動線Ｉを横切って移動可能に設けられている。すなわち、パスガイドロール１１２は、本実施の形態においては、前側のニップロール１０８ａが、転写ロール１０７から離間した状態において、前側のニップロール１０８ａと転写ロール１０７との間のモールド基材１０１のパスラインに対し、上方の第１の位置Ａ（図１中一点破線で示す）と、下方の第２の位置Ｂ（図１中実線で示す）の間で移動可能に構成されている。つまり、第１の位置とは、パスガイドロール１１２がモールド基材１０１に当接していない状態となる位置であり、第２の位置とは、パスガイドロール１１２がモールド基材１０１に当接し、モールド基材１０１を転写ロール１０７から引き離した状態となる位置である。

さらに、転写ロール１０７に対して、モールド基材１０１の搬送方向前側に設けられた前側のニップロール１０８ａと、繰出し駆動部１０２との間に、第１ブレーキ部１１３が設けられている。一方、転写ロール１０７に対して、モールド基材１０１の搬送方向後に設けられた後側のニップロール１０８ｂと、巻取り駆動部１０４との間に、第２ブレーキ部１１４が設けられている。

上記のような構成からなる転写装置１００を用いて、次のように第１のフィルム状モールドを作製する。

（当接工程）
本実施の形態では、転写工程に先立って、転写ロール１０７の微細凹凸パターンが形成された外周面と、モールド基材１０１の表面とを、モールド基材１０１の面方向から当接させる。この工程を当接工程と呼ぶ。

図２〜図６は、本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図であり、特に当接工程を示している。図２に示すように、パスガイドロール１１２を、第２の位置に配置する。この状態で、モールド基材１０１を繰出し駆動部１０２から繰出し、図２中一点鎖線で示すようにモールド基材１０１を通紙する。つまり、モールド基材１０１をパスガイドロール１１２にかかるようにして、転写ロール１０７に当接させることなく、通紙する。

次に、図３に示すように、第１ブレーキ部１１３及び第２ブレーキ部１１４をＯＮ状態にする。次いで、繰出し駆動部１０２及び巻取り駆動部１０４を動作させる。この際の繰出し駆動部１０２及び巻取り駆動部１０４は、トルク３０Ｎで駆動する。

次に、図４に示すように、第１ブレーキ部１１３をＯＦＦ状態にし、パスガイドロール１１２を第１の位置に移動させ、モールド基材１０１を転写ロール１０７に当接させる。次いで、モールド基材１０１の搬送方向前側に設けられた前側のニップロール１０８ａで、モールド基材１０１を転写ロール１０７の外周面に圧着する。

次に、図５に示すように、第１ブレーキ部１１３をＯＮ状態にし、第２ブレーキ部１１４をＯＦＦ状態にする。そして、モールド基材１０１の搬送方向後側に設けられた後側のニップロール１０８ｂで、モールド基材１０１を転写ロール１０７の外周面に圧着する。

次に、図６に示すように、第２ブレーキ部１１４をＯＮ状態にする。この結果、転写ロール１０７の微細凹凸パターンが形成された外周面と、フィルム状のモールド基材の表面とを、前記モールド基材の面方向から当接させ、且つ、モールド基材１０１に張力をかけけることができる。

以上説明したように、当接工程において、図２に示すように、パスガイドロール１１２により、モールド基材１０１と転写ロール１０７との接触を回避し、通紙時の転写ロール１０７への擦過を防止することができる。

また、当接工程において、モールド基材１０１に張力をかけることにより、モールド基材１０１の搬送方向の移動を抑制し、擦過痕を防止することができると共に、転写ロール１０７に当接されるニップロール１０８ａ、１０８ｂの速度が抑えられ、衝撃が緩和されることで、転写ロール１０７のダメージを軽減することができる。

モールド基材１０１が転写ロール１０７に当接した状態において、転写ロール１０７の擦過を防止するためには、転写ロール１０７がモールド基材１０１と同期することが非常に重要である。

特に、モールド基材１０１が停止した状態から動き始めた瞬間に、モールド基材１０１の動きに転写ロール１０７が追従せずに擦過が発生しやすい。転写ロール１０７との抱角を大きくとり、当接する面積を広くし、且つ、転写ロール１０７の駆動抵抗を小さくし、モールド基材１０１の張力を強くすることで転写ロール１０７をモールド基材１０１と同期し、擦過を抑制することができる。

転写ロール１０７へのニップロール１０８ａ、１０８ｂの押付力は、モールド基材１０１を介して、塗工した樹脂を転写ロール１０７の微細凹凸パターンに確実に圧入できる力をかけ、且つ、微細凹凸パターンに損傷を与えない程度にとどめておく必要がある。特に、転写ロール１０７に押し当てる際の押付力を、０．０５〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２とすることが好ましい。

当接工程において、最も擦過が発生しやすいのは、パスガイドロール１１２を、モールド基材１０１を転写ロール１０７から引き離された状態になる第１の位置から、モールド基材１０１が転写ロール１０７に当接した状態になる第２の位置に移動させ、パス長が短くなったことによって発生するモールド基材１０１の余剰分が張力を無くし、転写ロール１０７に接することである。

モールド基材１０１の弛みによる転写ロール１０７の擦過を防止するためには、モールド基材１０１の余剰分を繰出し駆動部１０２又は巻取り駆動部１０４によって巻き取ることで、常に張力をかけることが重要である。

まず、当接工程では、パスガイドロール１１２を、モールド基材１０１を転写ロール１０７から引き離された状態になる第１の位置から、モールド基材１０１が転写ロール１０７に当接した状態になる第２の位置に移動させる際、モールド基材１０１の弛みによる転写ロール１０７の擦過を防止するために、モールド基材１０１の余剰分を繰出し駆動部１０２によって巻き取ることで、常に張力をかける。次いで、張力を維持した状態で、モールド基材１０１をニップロール１０８ａによって固定する。この固定により、モールド基材１０１にブレーキをかけることができる。

同様に、転写ロール１０７とニップロール１０８ｂによって、転写ロール１０７と巻取り駆動部１０４の間のモールド基材１０１を固定するために、第２ブレーキ部１１４を解除する。この解除により、モールド基材１０１の余剰分を巻取り駆動部１０４によって巻き取ることで、常に張力をかけることができる。次いで、張力を維持した状態で、モールド基材１０１をニップロール１０８ｂによって固定する。この固定により、モールド基材１０１にブレーキをかけることができる。

当接工程では、モールド基材１０１の一部を第１ブレーキ部１１３又は第２ブレーキ部１１４で固定し、転写ロール１０７を挟んで反対側の繰出し駆動部１０２により、モールド基材１０１の余剰分を一方向で巻き取ることで、転写ロール１０７とモールド基材１０１との当接部でのＭＤ方向の移動を抑制し、停止した転写ロール１０７に擦過なく当接することが望ましい。

上記のように、第１ブレーキ部１１３又は第２ブレーキ部１１４で固定し、転写ロール１０７を挟んでそれぞれの反対側の巻取り駆動部１０４又は繰出し駆動部１０２により、モールド基材１０１の余剰分を一方向で巻き取ることで、転写ロール１０７にモールド基材１０１が当接した状態を保持することでＭＤ方向の移動を抑制し、停止した転写ロール１０７に擦過なく当接することが可能である。

モールド基材１０１を固定する方法としては、モールド基材１０１の余剰分を巻取る方向と転写ロール１０７を挟んで逆側に位置する第１ブレーキ部１１３又は第２ブレーキ部１１４を使用することの他に、モールド基材１０１の余剰分を巻取る方向と転写ロール１０７を挟んで逆側に位置するニップロール１０８ａ、１０８ｂを使用することも可能である。ニップロール１０８ａ、１０８ｂを使用してモールド基材１０１にブレーキをかけるには、ニップロール１０１ａ、１０８ｂの一部が転写ロール１０７に直接接触することが好ましい。

（転写工程）
図７は、本実施の形態に係る第１のフィルム状モールドの製造方法に用いられる転写装置の概略図であり、特に転写工程を示している。図７に示すように、第１ブレーキ部１１３及び第２ブレーキ部１１４をＯＦＦ状態とし、繰出し駆動部１０２及び巻取り駆動部１０４を駆動させ、モールド基材１０１を搬送する。塗布手段１０５により、繰出し駆動部１０２から送り出した光透過性のモールド基材１０１上に光硬化性樹脂を塗布して光硬化性樹脂層（転写層）を形成する。光硬化性樹脂層付きのモールド基材１０１は、ガイドロール１０６を経て転写ロール１０７へ供給する。

次に、転写ロール１０７及びニップロール１０８ａ、１０８ｂを回転させながら、転写ロール１０７の外周面を光硬化性樹脂層に密着させて光硬化性樹脂層の表面に微細凹凸パターンを転写する。

転写ロール１０７の外周面には微細凹凸パターンが形成されており、光硬化性樹脂層と微細凹凸パターンとが密着した状態にある。なお、モールド基材１０１は、フィルム状基材上に光硬化性樹脂層が所定厚で形成された構成である。

微細凹凸パターンは、円錐形状、角錐形状若しくは楕円錘形状の凸部を複数含むピラー形状、又は、円錐形状、角錐形状若しくは楕円錘形状の凹部を複数含むホール形状或いはラインアンドスペース形状である。ここで、「ピラー形状」とは、「柱状体（錐状態）が複数配置された形状」であり、「ホール形状」とは、「柱状（錐状）の穴が複数形成された形状」である。

微細凹凸パターンのスケールに関しては、用いられる用途に依存するため、特に規定することはしないが、数十ナノメートルから数十ミクロンメートルを指す。またこのスケールは、微細構造体一つの大きさ、径、深さ、ピッチであっても構わない。また、ランダムな構造も微細構造体の一つとすることができる。

大きさの一例であるが、微細凹凸パターンは、例えば、ピッチＰが、１００ｎｍ〜３０００ｎｍ程度（好ましくは２００ｎｍ以上）、凸部幅Ｄが、３０ｎｍ〜３０００ｎｍ程度（好ましくは１００ｎｍ以上）である。また、凸部高さＨは、数十ｎｍ〜数十μｍ程度とされる。ピッチＰは、隣接する凸部と凹部との幅を足した大きさ、隣り合う凸部間の中間幅、あるいは、隣り合う凹部間の中間幅で定義される。またモールド基材１０１の光硬化性樹脂層の膜厚は、１〜２０μｍ程度である。

続いて、光硬化性樹脂層に光源１０９から光を照射して光硬化性樹脂層を光硬化して樹脂硬化物層を形成する。

以上により表面に微細凹凸パターンを備えた第１のフィルム状モールド１０３を作製することができる。そして図７に示すように、第１のフィルム状モールド１０３を、巻取り駆動部１０４で巻き取る。

なお、第１のフィルム状モールド１０３の作製工程においては、転写ロール１０７から第１のフィルム状モールド１０３に転写された微細凹凸パターンを保護するため、光硬化後の光硬化性樹脂層上に保護フィルム（カバーフィルム）をラミネートしてもよい。

（第２のフィルム状モールドの複製工程）
図８は、本実施の形態に係るフィルム状モールドの製造方法の第２のフィルム状モールドの複製工程に用いられる転写装置を示す概略図である。

図８に示す転写装置２００は、被転写基材２０１を送り出すための第１の送り出しロール２０２と、完成した第２のフィルム状モールド２０３を巻き取るための第１の巻き取りロール２０４とを備える。第１の送り出しロール２０２と第１の巻き取りロール２０４との間には、第１のフィルム状モールド１０３の搬送方向ＭＤにおける上流側から下流側に向けて順に、被転写基材２０１の表面に光硬化性樹脂を塗布する塗布手段２０５と、第１のフィルム状モールド１０３を送り出すための第２の送り出しロール２０６と、第１のフィルム状モールド１０３と被転写基材２０１とを貼り合わせるための貼合手段２０７と、ガイドロール２０８と、第１のフィルム状モールド１０３と被転写基材２０１とを密着させるための押圧手段２０９と、光硬化性樹脂層に光を照射する光源２１０と、ガイドロール２１１と、第１のフィルム状モールド１０３を巻き取るための第２の巻き取りロール２１２と、が設けられている。

貼合手段２０７は、一対のラミネートロール２０７ａ、２０７ｂで構成されている。押圧手段２０９は、第１のフィルム状モールド１０３と被転写基材２０１がその外周面上を搬送されるゴムロール２０９ａと、ゴムロール２０９ａに第１のフィルム状モールド１０３と被転写基材２０１を押圧するニップロール２０９ｂ、２０９ｃと、で構成されている。

また、光硬化性樹脂を溶媒に溶かして被転写基材２０１に塗布する場合には、塗布手段２０５の下流側に乾燥炉２１３を設けることができる。また、貼合手段２０７の下流側に乾燥炉２１４を設けても良い。

また、第１の送り出しロール２０２と、第２の送り出しロール２０６とを入れ替えても構わない。すなわち、第１のフィルム状モールド１０３の樹脂硬化物層の凹凸形成面上に光硬化性樹脂を塗布しても良い。

このような構成からなる転写装置２００を用いて、次のように第２のフィルム状モールドの複製を行う。

まず、第１の送り出しロール２０２から、被転写基材２０１を送り出し、その表面上に、塗布手段２０５により光硬化性樹脂を直接塗布し、光硬化性樹脂層を形成する。

次に、貼合手段２０７によって第２の送り出しロール２０６から巻き出された第１のフィルム状モールド１０３の樹脂硬化物層の凹凸形成面を、被転写基材２０１上の光硬化性樹脂層に貼り合わせる。

この際、被転写基材２０１上の光硬化性樹脂層は、第１のフィルム状モールド１０３の樹脂硬化物層の凹凸形成面の樹脂塗布領域内に貼り合わせる。第１のフィルム状モールド１０３と被転写基材２０１との位置合わせは、例えば、フィルムの蛇行調整装置を設置することにより行うことができる。

第１のフィルム状モールド１０３及び被転写基材２０１を、ガイドロール２０８を経て、押圧手段２０９に供給する。押圧手段２０９において、第１のフィルム状モールド１０３の樹脂硬化物層の凹凸形成面を光硬化性樹脂層に密着させる。この状態で、光源２１０から光硬化性樹脂に光を照射し、光硬化性樹脂を光硬化させる。押圧手段２０９による密着によって酸素による未硬化を防止することができる。

この後、第１のフィルム状モールド１０３及び被転写基材２０１を、ガイドロール２１１まで搬送し、ここで、第１のフィルム状モールド１０３から表面に樹脂硬化物層が形成された被転写基材２０１、すなわち、第２のフィルム状モールド２０３を剥離する。このとき、第１のフィルム状モールド１０３の微細凹凸構造の反転形状が第２のフィルム状モールド２０３に転写される。

この後、第２のフィルム状モールド２０３を、第１の巻き取りロール２０４に巻き取る。一方、第１のフィルム状モールド１０３を、第２の巻き取りロール２１２に巻き取る。

（第ｎのフィルム状モールドの作製）
以上説明した本実施の形態に係るフィルム状モールドの製造方法では、転写ロール１０７から微細凹凸パターンを転写して作製した第１のフィルム状モールド１０３を原版として第２のフィルム状モールド２０３を複製する場合について説明した。しかし、第２のフィルム状モールド２０３を原版として第３のフィルム状モールドをさらに複製することも可能である。すなわち、本発明は、第（ｎ−１）（ｎは２以上の整数）のフィルム状モールドから第ｎのフィルム状モールドの製造方法に適用することが可能である。

図９は、本実施の形態に係る第ｎのフィルム状モールドの製造方法を示す説明図である。図９に示すように、円筒状金型Ｍ−０を原版として第１のフィルム状モールドＭ−１を作製し、この第１のフィルム状モールドＭ−１を原版として第２のフィルム状モールドＭ−２を複製できる。さらに、第２のフィルム状モールドＭ−２を原版として第３のフィルム状モールドＭ−３を複製できる。同様にして、第ｎ−１のフィルム状モールドＭ−（ｎ−１）を原版として、第ｎのフィルム状モールドＭ−ｎを複製できる。

つまり、第ｎのフィルム状モールドＭ−ｎを複製するために用いられた第ｎ−１のフィルム状モールドＭ−（ｎ−１）は、一つ前の第ｎ−２のフィルム状モールドＭ−（ｎ−２）（図示せず）を原版として用いて作製されたものである。

上記のようにして製造された第２〜第ｎのフィルム状モールドＭ−２〜Ｍ−ｎのいずれも、これを原版として微細凹凸構造付き製品Ｐを量産するために使用することができる。

（第ｎのフィルム状モールドの応用例）
以上説明した本実施の形態に係るフィルム状モールドの製造方法により得られた第ｎのフィルム状モールドは、例えば、反射防止材の製造、レジストマスクの作製、細胞培養培地、超撥水加工及び超親水加工に応用することができ、有用である。例えば、ピラー形状、円錐形状、角錐形状、惰円錐形状を含む周期的な微細凹凸構造を有するものは、反射防止効果があるモスアイ構造の反射防止膜として用いることができる。ここで、モスアイ構造とは、サブミクロンオーダーのピラミッド状凹凸構造を蛾の目のような２次元パターンに配置した構造をいう。このような微細構造体においては、表面に形成されるナノオーダーの微細凹凸構造が滑らかな屈曲率傾斜を誘発し、界面の屈折率差で発生する反射が起きないため、反射防止膜として好適に用いることが可能となる。また、本実施の形態に係るフィルム状モールドの製造方法により得られた第ｎのフィルム状モールドを用い、エッチング対象である基板の表面にレジストマスクを作製できる。

本実施の形態では、パスガイドロール１１２を、転写ロール１０７と前側のニップロール１０８ａとの間に配置しているが、転写ロール１０７と後側のニップロール１０８ｂとの間に配置しても良いし、これらの両方に配置しても良い。

以下、本実施の形態に係るフィルム状モールドの製造方法の構成要素についてさらに詳細に説明する。

（塗布手段）
塗布手段１０５、２０５によるフィルム状基材への光硬化性樹脂の塗布方法としては、公知の塗布コーター又は含浸塗布コーターを用いた塗布方法が挙げられる。具体的には、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ブレードコーター、ワイヤーバーコーター、エアーナイフコーター、ディップコーター、コンマナイフコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ラミネーターなどを用いた塗布方法が挙げられる。これらの塗布方法は、必要に応じて１種の塗布方法を用いてもよく、２種以上の塗布方法を組合せて用いてもよい。また、これらの塗布方法は、生産性の観点から連続方式で塗布することが好ましい。また、ディップコーター、コンマナイフコーター、グラビアコーター又はラミネーターを使用した連続方式の塗布方法が特に好ましい。

（光源）
光硬化性樹脂への光照射に用いる光源１０９、２１０としては、特に制限されるものではなく、用途及び設備に応じて種々の光源を用いることができる。例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、無電極ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、ＬＥＤランプ、キセノンパルス紫外線ランプなどを用いることができる。また、光硬化性樹脂は、波長２００ｎｍ〜５００ｎｍの紫外線又は可視光を露光量が１００ｍＪ／ｃｍ^２〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２となるように照射することにより硬化することができる。また、酸素による光硬化反応の阻害を防止する観点から、光照射時には酸素濃度が低い状態で光を照射することが望ましい。

（転写ロール）
転写ロール１０７は継ぎ目のないことがより好ましい。継ぎ目があった場合、最終的に得られる微細凹凸パターン付製品において、継ぎ目部に対応する微細凹凸パターンがない箇所を切り落とすため、歩留まりが悪化するだけでなく、切り落とす作業が余分に入るため連続生産性も悪化する。

転写ロール１０７の微細凹凸パターンは、レーザー切削法、電子線描画法、フォトリソグラフィー法、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法、干渉露光法、電鋳法、陽極酸化法などの加工方法により、円筒状の基材の外周面に直接形成することができる。これらの中でも、微細凹凸パターンに継目のない転写ロールを得る観点から、フォトリソグラフィー法、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法、干渉露光法、電鋳法、陽極酸化法が好ましく、半導体レーザーを用いた直接描画リソグラフィー法、干渉露光法、陽極酸化法がより好ましい。

また、転写ロール１０７としては、上記加工方法で平板基板の表面に形成した微細構造を樹脂材料（フィルム）へ転写し、このフィルムを転写ロールの外周面に位置精度よく貼り合わせたものを用いてもよい。また、上記加工方法で平板基板の表面に形成した微細構造を電鋳法によりニッケルなどの薄膜に転写し、この薄膜をローラーに巻き付けたものを用いてもよい。

転写ロール１０７の材料としては、微細凹凸パターンの形成が容易であり、耐久性に優れた材料を用いることが望ましい。このような観点から、ガラスロール、石英ガラスロール、ニッケル電鋳ロール、クロム電鋳ロール、アルミロール、又はＳＵＳロール（ステンレス鋼ロール）が好ましい。

ニッケル電鋳ロール及びクロム電鋳ロール用の母材としては、導電性を有する導電性材料を用いることができる。導電性材料としては、例えば、鉄、炭素鋼、クロム鋼、超硬合金、金型用鋼（例えば、マルエージング鋼など）、ステンレス鋼、アルミ合金などの材料が好適に用いられる。

転写ロール１０７の表面には、離型処理を施すことが望ましい。離型処理を施すことにより、転写ロール１０７の表面自由エネルギーを低下させることができるので、連続的に光硬化性樹脂へ転写した場合においても、良好な剥離性及び微細凹凸パターンのパターン形状を保持することができる。また、第１のフィルム状モールド１０３から複製される第２のフィルム状モールド２０３まで、転写ロール１０７の離型性が反映されるため、離型処理を行うことが好ましい。

離型処理には、市販の離型剤及び表面処理剤を用いることができる。市販の離型剤及び表面処理剤としては、例えば、オプツール（登録商標）（ダイキン化学工業社製）、デュラサーフ（登録商標）（ダイキン化学工業社製）、ノベック（登録商標）シリーズ（３Ｍ社製）などが挙げられる。また、離型剤、表面処理剤としては、転写ロール１０７の材料の種類及び転写される光硬化性樹脂との組合せにより、適宜、好適な離型剤、表面処理剤を選択することができる。

（フィルム状モールド）
フィルム状モールドについて以下に説明する。図１０は、フィルム状モールドの断面概略図である。図１０には第１のフィルム状モールド１０３を図示した。図１０に示すように、第１のフィルム状モールド１０３は、フィルム状基材１１５上に、樹脂硬化物層１１７が形成されている。図１０に示すように、樹脂硬化物層１１７の表面には微細凹凸パターン１１６が形成されている。図１０に示す微細凹凸パターン１１６は、転写ロール１０７の微細凹凸パターンを転写した形状であり、すなわち微細凹凸パターンの反転形状（逆パターン）とされる。微細凹凸パターン１１６は、円錐形状、角錐形状若しくは楕円錘形状の凸部を複数含むピラー形状、又は、円錐形状、角錐形状若しくは楕円錘形状の凹部を複数含むホール形状或いはラインアンドスペース形状である。大きさの一例であるが、微細凹凸パターン１１６は、例えば、ピッチＰが、１００ｎｍ〜３０００ｎｍ程度（好ましくは２００ｎｍ以上）、凸部幅Ｄが、３０ｎｍ〜３０００ｎｍ程度（好ましくは１００ｎｍ以上）、凸部高さＨ１が、数十ｎｍ〜数十μｍ程度とされる。ピッチＰは、隣接する凸部と凹部との幅を足した大きさ、隣り合う凸部間の中間幅、あるいは、隣り合う凹部間の中間幅で定義される。

（フィルム基材）
第１のフィルム状モールドの作製において用いられるモールド基材１０１や第２のフィルム状モールドの複製に用いられる被転写基材２０１には光透過性があるフィルム状基材を用いることができる。

フィルム状基材としては、紫外・可視光領域で使用する光源に対して実質的に光透過性を有する材料を主成分とするものであれば特に限定されないが、ハンドリング性、加工性に優れた樹脂材料であることが好ましい。このような樹脂材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、トリアセチルセルロール（ＴＡＣ）樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂、及び、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂が挙げられる。

フィルム状基材の厚みは、材料にもよるが、好ましくは２０〜２００μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍ、さらに好ましくは５０〜１００μｍである。２００μｍ以下であれば、光ナノインプリントの光源に使用される紫外線の透過率が良好であり、光硬化に充分な光量を得ることができる。２０μｍであれば、フィルムとしての剛性を保持することができるため、ハンドリングが容易である。

フィルム状基材の表面には、光硬化性樹脂との密着性向上のため、プライマー処理、大気圧プラズマ処理、コロナ処理を施すことができる。

（光硬化性樹脂）
光硬化性樹脂層は光硬化性樹脂で形成される。光硬化性樹脂は、転写性、原版からの剥離性、フィルム状基材との密着性、粘度、製膜特性、感光性、硬化後の力学特性、樹脂鋳型作製時の樹脂層との剥離性を考慮して選択する。

光硬化性樹脂としては、例えば、光重合開始剤により重合可能な各種アクリレート化合物及びメタクリレート化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、チオール化合物、シリコーン系化合物などを使用することができる。これらの中でも、アクリレート化合物及びメタクリレート化合物、エポキシ化合物、シリコーン系化合物を用いることが好ましく、アクリレート化合物、メタクリレート化合物を用いることがより好ましい。これらの化合物は単独種類で用いてもよく、エポキシ化合物とアクリレート化合物との組合せなど、複数種類を組合せて用いてもよい。

アクリレート化合物及びメタクリレート化合物としては、（メタ）アクリル酸、フェノキシエチルアクリレート、及びベンジルアクリレートなどの芳香族系の（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

また、アクリレート化合物及びメタクリレート化合物としては、ＥＯ変性グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ＥＣＨ変性グリセロールトリ（メタ）アクリレート、ＰＯ変性グリセロールトリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

また、光硬化性樹脂としては、上記アクリレート化合物及びメタクリレート化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、シリコーン系化合物のうち、炭化水素中の水素がフッ素に置換されたフッ素含有化合物を用いることができる。フッ素含有化合物を用いることにより、硬化後の表面自由エネルギーが減少し、転写工程における原版（転写ロール１０７及び第１のフィルム状モールド１０３）からの被転写結果物（第１のフィルム状モールド１０３及び第２のフィルム状モールド２０３）の離型性が向上する。

フッ素含有（メタ）アクリレートとしては、ポリフルオロアルキレン鎖及び／又はペルフルオロ（ポリオキシアルキレン）鎖と、重合性基とを有することが好ましい。

光硬化性樹脂としては、感光性を向上するため光重合開始剤を含むことが好ましい。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤などが挙げられる。光重合開始剤は、使用する光源波長及び基材（透明シート）、諸物性などを考慮し、選択することができる。市販されている開始剤の例としては、ＢＡＳＦ社製の「ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標、以下同じ）」（例えば、ＩＲＧＡＣＵＲＥ６５１、１８４、５００、２９５９、１２７、７５４、９０７、３６９、３７９、３７９ＥＧ、８１９、１８００、７８４、ＯＸＥ０１、ＯＸＥ０２）や「ＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標、以下同じ）」（例えば、ＤＡＲＯＣＵＲ１１７３、ＭＢＦ、ＴＰＯ、４２６５）などが挙げられる。

光硬化性樹脂としては、光感度向上のため増感剤を含むものが好ましい。このような増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、などが挙げられる。また、増感剤は、単独種類で用いてもよく、複数種類を混合物として用いてもよい。

光硬化性樹脂は、溶媒を添加して粘度を調整することができる。溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、などが好ましい。これらの溶媒は、単独で用いてもよく、２種以上を組合せて用いてもよい。これらの溶媒中でも、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトン及びメチルエチルケトン、イソプロピルアルコールが好ましい。

なお本実施の形態におけるモールド基材は、ロール形状のほか、金型などあらゆる形状に適用される。

以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
巻取り側のブレーキをＯＮにした状態で、繰出し駆動部を動作させ、繰出し側のフィルム張力３０Ｎにてニップロールを面圧０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２にてモールド基材を介して転写ロールに当接した。

その結果、余剰なモールド基材が常に繰出し側駆動部によって巻き取られることで、フィルムのＭＤ方向の移動を抑制し、転写ロールへの擦過痕は１〜２ｍｍに軽減した。

（比較例１）
巻取り側のブレーキをＯＮにした状態で、繰出し駆動部を動作させ、繰出し側のフィルム張力３０Ｎにてニップロールを面圧０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２以上にてモールド基材を介して転写ロールに当接した。

その結果、転写ロールの微細凹凸パターンに損傷が生じていることが確認された。また転写ロールの両側に配置された一方のニップロールが片当たりしたとき（偏荷重）は、先にニップロールが接触した部分での転写ロールの微細凹凸パターンに損傷が生じていることが確認された。

（比較例２）
巻取り側のブレーキをＯＮにした状態で、繰出し駆動部を動作させ、繰出し側のフィルム張力３０Ｎにてニップロールを面圧０．０４ｋｇｆ／ｃｍ^２以下にてモールド基材を介して転写ロールに当接したが、張力の変動により、ニップロールが転写ロールから離れ、当接工程を完了することができなかった。

（比較例３）
巻取り側のブレーキをＯＮにした状態で、繰出し駆動部を動作させず、繰出し側のフィルム張力をかけずに、ニップロールを面圧０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２にてモールド基材を介して転写ロールに当接した。

その結果、余剰なモールド基材が重力によってＭＤ方向に移動しながら転写ロールに擦過し、転写ロールに１０〜５０ｍｍの擦過痕が生じた。

（実施例２）
巻取り側のブレーキをＯＮにした状態で、転写ロールのモールド基材の搬送方向前側に設けられたパスガイドロールを、繰出し側駆動部により３０Ｎの張力をかけつつ、モールド基材を転写ロールから引き離された状態になる第１の位置から、モールド基材が転写ロールに当接した状態になる第２の位置に移動させ、ニップロールを面圧０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２にてモールド基材を介して転写ロールに当接した。その結果、転写ロールへの擦過痕は発生しなかった。

（比較例４）
巻取り側のブレーキをかけずに、繰出し側駆動部と巻取り側駆動部によりモールド基材に３０Ｎの張力をかけつつ、転写ロールの前記モールド基材の搬送方向前側に設けられたパスガイドロールを、モールド基材を転写ロールから引き離された状態になる第１の位置から、モールド基材が転写ロールに当接した状態になる第２の位置に移動させ、ニップロールを面圧０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２にてフィルムを介して転写ロールに当接した。

その結果、フィルムがＭＤ方向に動きながら当接され、転写ロールに１〜２ｍｍの擦過痕が発生した。

本発明は、微細凹凸パターンを形成するためのフィルム状微細構造体の製造方法に適用することができ、得られたフィルム状微細構造体は、例えば、反射防止材の製造、レジストマスクの作製、細胞培養培地、超撥水加工及び超親水加工に好適に適用することが可能である。

１００、２００ 転写装置
１０１ モールド基材
１０３、２０３ フィルム状モールド
１０５、２０５ 塗布手段
１０７ 転写ロール
１０８、２０９ 押圧手段
１０８ａ、１０８ｂ、２０９ｂ、２０９ｃ ニップロール
１０９、２１０ 光源
１１２ パスガイドロール
１１３ 第１ブレーキ部
１１４ 第２ブレーキ部
１１５ フィルム状基材
１１７ 樹脂硬化物層

Claims (10)

1. 微細凹凸パターンが外周面に形成された転写ロールと、
   長尺方向に走行するフィルム状の基材を介して前記転写ロールに接離可能に設けられ、前記転写ロールに接近した場合に前記基材を前記転写ロールと共に挟持する、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側及び後側にそれぞれ設けられた一対のニップロールと、
   前記基材のパスライン及び前記ニップロールの移動線を横切って移動し、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側又は後側の少なくともいずれか一方に設けられたパスガイドロールと、
   を具備することを特徴とするフィルム状微細構造転写装置。
2. 前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側に設けられた前記基材を繰出すフィルム繰出し部と、
   前記転写ロールの前記基材の搬送方向後側に設けられた前記基材を巻き取るフィルム巻取り部と、
   前記基材の搬送方向前側に設けられた前側の前記ニップロールと前記フィルム繰出し部との間、及び、前記基材の搬送方向後側に設けられた後側の前記ニップロールと前記フィルム巻取り部との間の少なくともいずれか一方に設けられたブレーキ部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のフィルム状微細構造転写装置。
3. 転写ロールの微細凹凸パターンが形成された外周面と、フィルム状の基材の表面とを、前記基材の面方向から当接させる当接工程と、
   前記転写ロールを回転させつつ前記基材の表面に前記転写ロールの前記微細凹凸パターンを転写する転写工程と、を有し、
   前記当接工程は、前記基材に張力をかけながら行うことを特徴とするフィルム状微細構造体の製造方法。
4. 前記転写ロールを前記基材と同期させることを特徴とする請求項３記載のフィルム状微細構造体の製造方法。
5. 前記転写ロールとの抱角を大きくとり、且つ、前記基材の張力を強くし、前記転写ロールの駆動抵抗を小さくすることで前記転写ロールを前記基材と同期することを特徴とする請求項４記載のフィルム状微細構造体の製造方法。
6. 前記当接工程において、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側及び後側にそれぞれ設けられた一対のニップロールを、前記基材を介して前記転写ロールに押し当てることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載のフィルム状微細構造体の製造方法。
7. 前記ニップロールの面圧が、０．０５〜０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項６記載のフィルム状微細構造体の製造方法。
8. 前記当接工程において、前記基材のパスライン及び前記ニップロールの移動線を横切って移動し、前記転写ロールの前記基材の搬送方向前側又は後側の少なくともいずれか一方に設けられたパスガイドロールを、前記基材に張力をかけつつ、前記基材を前記転写ロールから引き離された状態になる第１の位置から、前記基材が前記転写ロールに当接した状態になる第２の位置に移動させ、前記基材の余剰分を巻き取ることを特徴する請求項６又は請求項７記載のフィルム状微細構造体の製造方法。
9. 前記基材の前記余剰分を巻取る方向と前記転写ロールを挟んで逆側に位置する一方の前記ニップロールを前記転写ロールに当接した状態で、前記基材の前記余剰分を巻き取ることを特徴とする請求項８記載のフィルム状微細構造体の製造方法。
10. 前記基材の前記余剰分を巻取る方向と前記転写ロールを挟んで逆側でブレーキをかけ、前記基材の前記余剰分を巻き取ることを特徴とする請求項８記載のフィルム状微細構造体の製造方法。

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