JP3322351B2

JP3322351B2 - 両面レリーフパターン複製方法及び装置

Info

Publication number: JP3322351B2
Application number: JP10284692A
Authority: JP
Inventors: 桑原祐子
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 2002-09-09
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JPH05297225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の両面に微細なレ
リーフパターンを複製する方法と装置に関し、特に、基
板の両面に貼り合わせて、位置合わせの必要なしに、微
細なレリーフパターンを正確に複製する方法と装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図７に断面を示すように、透明
基板Ｐの両面に位置合わせしてレンズ１０、フレネフゾ
ーンプレート等のホログラム光学素子１１等を形成する
場合、従来は、例えば、特開昭５８−１８４９８６号公
報に示されているような方法で別々に複製して作製した
レリーフパターン板を基板１の片面毎に別々に貼り付け
て形成していた。しかし、この方法による場合、位置合
わせ及び貼り合わせ工程が必要であり、この際の位置合
わせはかなり難しい作業であった。

【０００３】これに対し、両面のレリーフパターンを一
体に射出成形により作製することが考えられる。この場
合、両面のパターンの位置合わせは不必要となるが、以
下に示すような問題点が発生する。

【０００４】（１）１回の成形で、片面毎にそれぞれ機
能の異なる別の樹脂を同時にパターン化することは不可
能である。（２）加熱した樹脂を型に流し込み、冷却により硬化さ
せるまでの時間がかかる。（３）１サンプル形成に必要な樹脂量が多量である。（４）装置が高価となる。（５）厚さが薄いものの作製は不可能である。（６）樹脂の流れにより複屈折性が発生してしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板両面
同時に樹脂レリーフパターンを複製するようにすること
により、上記のような従来の両面レリーフパターン形成
方法の問題点を解決して、位置合わせの必要なしに両面
パターンの位置合わせ精度がよく、簡単かつ大量に両面
レリーフパターンを複製することができる方法と装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の両面レリーフパターン複製方法は、基板両面にレリ
ーフパターンを複製する方法であって、両面から基板
に、未硬化紫外線硬化樹脂又は電子線硬化樹脂を間に介
してレリーフパターン原版とする型を同時に押し当て、
ラミネートされた樹脂に紫外線又は電子線を照射して硬
化させ、その後両面の型を剥離して、両面同時にパター
ニングする方法において、基板側面から紫外線又は電子
線を照射して、ラミネートされた樹脂を硬化させること
を特徴とする方法である。

【０００７】この際、基板側面に光ファイバを用いて紫
外線を導くようにするか、基板側面にシリンドリカルレ
ンズを用いて線状に紫外線を照射するようにするのがよ
い。なお、基板側面から紫外線又は電子線を照射する場
合には、両面の原版共光反射性のあるものであることが
望ましい。

【０００８】また、この方法は、プレス機を用いて両面
の型を基板に押し付けるようにしてもよく、相互に加圧
された２本のロールを用いて両面の型を基板に押し付け
るようにしてもよい。

【０００９】なお、両面に滴下する樹脂は相互に異なる
種類のものであっても同時に複製できる。

【００１０】

【００１１】また、本発明の両面レリーフパターン複製
装置の第１のものは、レリーフパターン原版とする両面
の型をパターン面が外をむくようにして巻き付けた２本
のロールを備え、両ロール間に圧力を加えながら同じ周
速で回転させる手段と、両ロール間に挟持された基板両
面に紫外線又は電子線を照射する手段を備えた両面レリ
ーフパターン複製装置において、両方のロール共柔らか
くクッション性があり、少なくとも一方が中心に空洞を
有するものからなり、紫外線又は電子線を照射する手段
がロールの空洞内に設置された紫外線源又は電子線源か
らなり、ロール間ニップの上流の基板表面に紫外線又は
電子線が達しないようにするマスク手段を備えているこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【００１３】また、第２の本発明の両面レリーフパター
ン複製装置は、レリーフパターン原版とする両面の型
を、両型のパタン面が相互に向かい合うように、両型の
一辺において開放可能に結合する手段を備え、両型間に
配置された基板に両型を均一に押し付ける手段を有し、
両型間に挟持された基板両面に紫外線又は電子線を照射
する手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明においては、両面から基板に、未硬化紫
外線硬化樹脂又は電子線硬化樹脂を間に介してレリーフ
パターン原版とする型を同時に押し当て、ラミネートさ
れた樹脂に紫外線又は電子線を照射して硬化させ、その
後両面の型を剥離して、両面同時にパターニングするの
で、貼り合わせ、位置合わせの必要がなく、また、１回
の成形で、片面毎にそれぞれ機能の異なる別の樹脂を同
時にパターン化することが可能で、１サンプル形成時間
が短く、１サンプル形成樹脂量が少く、さらに、装置は
安価にでき、厚さが厚いもの、薄いもの何れも全く問題
なく作製でき、かつ、できあがったものに複屈折性が発
生することもない。また、基板側面から紫外線又は電子
線を照射して、ラミネートされた樹脂を硬化させるの
で、両面の型が不透明でも、多重反射でパターン全体に
紫外線あるいは電子線が行きわたり、ラミネートされた
樹脂を硬化させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の両面レリーフパターン複製方
法の原理とそのいくつかの実施例について説明する。本
発明の複製方法は、基本的に、基板に両面からレリーフ
パターン原版となる型を押し当てて、基板と原版との間
に滴下した紫外線硬化樹脂あるいは電子線硬化性樹脂
を、同時にパターニングすることである。図１を参照に
して典型的な複製工程を説明すると、同図（ａ）に示す
ように、一方の面に複製する原版Ａのレリーフパターン
面上に未硬化の紫外線硬化樹脂あるいは電子線硬化性樹
脂Ｃを滴下する。その上に基板Ｐを載置し、次いで、同
図（ｂ）に示すように、基板Ｐの上面に樹脂Ｃと同じか
別の種類の紫外線硬化樹脂あるいは電子線硬化性樹脂Ｄ
を滴下し、その上に他方の原版Ｂをそのレリーフパター
ン面が基板Ｐに向くように載置する。この状態で、同図
（ｃ）に示すように、原版Ａ、Ｂ間に圧力を加えて滴下
した樹脂Ｃ、Ｄが原版Ａ、Ｂのレリーフ面に均一に入り
込むようにし、その状態で又はその後、同図（ｄ）に示
すように、紫外線又は電子線を樹脂Ｃ、Ｄに照射して硬
化させ、最後に、原版Ａ、Ｂを剥離して、例えば図７に
示したような両面レリフパターン板が完成する。

【００１６】以上のような工程により両面レリフパター
ン板を同時に複製するので、基板Ｐとの貼り合わせ工程
が必要なく、短時間に簡単に大量の複製が可能である。
また、原版Ａ、Ｂ相互を予め位置合わせしておけば、以
後複製時に何ら位置合わせしないで、位置合わせ精度の
よい両面レリフパターン板が作製できる。作製される両
面レリフパターン板の厚さは、基板Ｐの厚みに依存する
ので、厚いもの、薄いもの何れも問題なく作製できる。
さらに、樹脂ＣとＤを機能の異なる別の種類の樹脂とし
て、同時に一体にパターン化することが可能となる。し
かも、必要なこれら樹脂Ｃ、Ｄの量は僅かでよく、ま
た、硬化後に複屈折性等の異方性が生じない。その上、
このような複製装置は安価に構成できる。

【００１７】ところで、特に紫外線の照射に関しては、
少なくとも一方の原版Ａ又はＢを透明なものにし、この
透明な原版側から紫外線を当て、その原版を通して樹脂
Ｃ、Ｄを照射し硬化させるようにすればよい。なお、一
方の原版Ａ又はＢしか透明でない場合は、基板Ｐが透明
である必要があるが、何れの原版Ａ、Ｂも透明な場合
は、基板Ｐが必ずしも透明でなくとも、図１に示すよう
に、両方の原版側から紫外線を照射して硬化させるよう
にすればよい。

【００１８】また、何れの原版Ａ、Ｂも透明でなく、金
属のように反射性のものである場合は、原版Ａ、樹脂
Ｃ、基板Ｐ、樹脂Ｄ、原版Ｂを重ね合わせて圧力を加え
たものの側面から、紫外線あるいは電子線を照射し、そ
の間の樹脂Ｃ、Ｄを照射するようにすることもできる。
この場合、小さい面積からの照射でも、原版Ａ、Ｂ間で
の多重反射でパターン全体に紫外線あるいは電子線が行
きわたり、樹脂Ｃ、Ｄを硬化させることができる。その
ためには、図２に示すように、光ファイバ束Ｆを用いて
光源Ｓからの紫外線を側面に導くこともできるし、図３
に示すように、シリンドリカルレンズＬを用いて光源Ｓ
からの紫外線を側面に線状に集束することもできる。

【００１９】さて、原版間に圧力を加える方式として
は、プレス機を用い、図１のような平板型の原版Ａ、Ｂ
をプレス機の上下のラムとベットに位置合わせして取り
付けて行うこともできる。また、原版Ａ、Ｂをロールで
構成し、２つのロール間に圧力を加えながら基板Ｐを通
し、その上下のニップに樹脂Ｃ、Ｄを滴下するようにし
てもよい。

【００２０】図４、図５は、原版Ａ、Ｂを薄い可撓性形
状に作製し、これら原版Ａ、Ｂを柔らかくクッション性
があるロールＲ１、Ｒ２の周辺に巻き付け、両ロール間
に圧力を加えながら基板Ｐを通過させて両面複製する例
の、斜視図とロール部分拡大断面図であり、上側ロール
Ｒ２の中心空洞には、紫外線光源又は電子線源Ｓが配置
され、基板Ｐに塗布前の樹脂Ｃ、Ｄに紫外線又は電子線
が当たらないように、紫外線光源又は電子線源Ｓの周囲
にはマスクＭが配置されている。図４の符号１は基板Ｐ
を矢印方向に搬送するコンベア、２は硬化した樹脂、３
は有効パターン部分、Ｅは下側の樹脂Ｃを保持する保持
金具を示している。

【００２１】この装置を用いて複製するに当たっては、
ロールＲ１、Ｒ２間に基板Ｐを挟み、ロールＲ１、Ｒ２
の周速と基板Ｐの送り速度を一致させて、ロールＲ１、
Ｒ２間に圧力を加えながら基板Ｐを送る。この際、ロー
ルＲ１と基板Ｐの間のニップ部に樹脂Ｃを滴下し、保持
金具Ｅによって落下しないようにしておき、また、ロー
ルＲ２と基板Ｐの間のニップ部に樹脂Ｄを滴下してお
く。こうすると、樹脂ＣはロールＲ１の周囲の原版Ａに
よって基板Ｐの下面に広げられながら、光源Ｓからの紫
外線等が基板Ｐを透過して当たり、硬化される。また、
樹脂ＤもロールＲ２の周囲の原版Ｂによって基板Ｐの上
面に広げられながら、光源Ｓからの紫外線等によって硬
化される。この配置の場合、ロールＲ１、Ｒ２がクッシ
ョン性のため、変形して原版Ａ、Ｂの基板Ｐに対する密
着時間が長くなり、樹脂Ｃ、Ｄが硬化して基板Ｐに接着
してから原版Ａ、Ｂが剥離するため、確実な複製がで
き、また、広範囲のパターニングが可能となる。さら
に、両面位置ずれなく大量に複製することができる。

【００２２】さらに、両原版Ａ、Ｂ相互の位置合わせを
必要とせずに、多数の複製を作製するには、図６に示す
ように、両原版Ａ、Ｂのパターン面を向かい合わせて位
置合わせして、両原版Ａ、Ｂのエッジ部を開放習性のあ
るバネ金具Ｇで結合し、この向かい合う原版Ａ、Ｂ間に
下の面に樹脂Ｃを滴下した基板Ｐを配置し、この状態で
基板Ｐの上の面に樹脂Ｄを滴下する。次に、ローラ等の
しごき手段Ｒによりバネ金具Ｇの開放習性に抗して上側
の原版Ｂを下側の原版Ａに押し付けながら結合部と反対
のエッジまでしごいて、樹脂Ｃ、Ｄが原版Ａ、Ｂのレリ
ーフ面に均一に入り込むようにし、ローラＲを押し付け
たままその状態で保ち、例えば原版Ｂ側から紫外線を照
射して両樹脂Ｃ、Ｄを硬化させ、その後ローラＲを離し
てバネ金具Ｇの開放習性により基板Ｐから原版Ａ、Ｂを
剥離させる。

【００２３】この場合も、簡単な装置により、両面位置
ずれなく大量に両面レリーフパターン板を複製すること
ができる。

【００２４】以下、本発明の具体的ないくつかの実施例
について説明する。実施例１２枚の１．３５ｍｍ厚のガラス板それぞれに、ドライエ
ッチングにより異種のホログラフィック光学素子を形成
し、レリーフホログラム原版とした。このレリーフホロ
グラム原版から、特開昭５８−１８４９８６号公報に記
載さているように、２回の複製を繰り返すことにより、
１．２ｍｍ厚のアクリル基板上に紫外線硬化性樹脂（旭
化成工業（株）製：ＡＰＲ）でパターニングした樹脂版
を得た。この樹脂版を原版Ａ、Ｂとし、プレス機のラム
とベットに位置合わせして固定した。

【００２５】図１（ａ）に示すように、下段の原版Ａの
レリーフ面に、紫外線硬化性樹脂（旭化成工業（株）
製：ＡＰＲ）Ｃを滴下し、その上に基板Ｐとなる１．３
５ｍｍ厚、５インチ角のガラス板を置き、さらに、同図
（ｂ）に示すように、ガラス板Ｐ上に紫外線硬化性樹脂
（旭化成工業（株）製：ＡＰＲ）Ｄを滴下した。最後
に、上段の原版Ｂを降ろして行き、同図（ｃ）に示すよ
うに、上下から圧力を加えて、樹脂Ｃ、Ｄをラミネート
した。

【００２６】次に、同図（ｄ）に示すように、原版Ａ、
Ｂを通して上下から紫外線を照射し、樹脂Ｃ、Ｄを硬化
させて、その後、原版Ａ、Ｂを剥離して、ガラス板Ｐの
両面同時に、それぞれの面に異種のパターンを位置ずれ
なく形成することできた。

【００２７】実施例２実施例１と同様にして、アクリル基板上に作製した片方
の面の樹脂版のみのレリーフ面にニッケルメッキをし、
このニッケルメッキを剥離し、これを大量複製用原版Ｂ
とした。

【００２８】このニッケルメッキ版Ｂを、実施例１と同
様にして、プレス機の上段のラムに固定した。

【００２９】実施例１と同様にして、樹脂Ｃ、Ｄをラミ
ネートした後、透明である樹脂原版Ａ側から紫外線をを
照射し、その後原版Ａ、Ｂを剥離した結果、レリーフパ
ターンを相互に位置ずれなく、両面同時に形成すること
ができた。

【００３０】実施例３実施例１と同様にして形成した樹脂版Ａ、Ｂを、図４、
５に示したような柔らかいクッション性のある中心が空
洞となっているロールＲ１、Ｒ２に巻き付けて固定し
た。

【００３１】基板となる１．３５ｍｍ厚、５インチ角の
ＮａガラスＰをコンベア１に載せ、ロールＲ１、Ｒ２間
に圧力を加えて基板ＰとロールＲ１、Ｒ２との密着面積
を大きくした。

【００３２】ロールＲ１、Ｒ２の上流側ニップ近傍に、
紫外線硬化性樹脂（旭化成工業（株）製：ＡＰＲ）Ｃ、
Ｄを滴下し、上下両方のロールＲ１、Ｒ２を同じ回転速
度で回転させ、かつ、コンベア１の搬送速度をそれに合
わせて、光源Ｓから紫外線をニップ間の樹脂Ｃ、Ｄに照
射しながら複製した結果、基板Ｐ両面に位置ずれなく同
時にレリーフパターンを形成することができた。

【００３３】実施例４実施例１と同様にして形成した２枚の樹脂原版Ａ、Ｂの
パターン部分を向かい合わせ、各々の一辺を相互に図６
に示したようなバネ金具Ｇで固定して結合した。

【００３４】この向かい合う樹脂原版Ａ、Ｂの下段の原
版Ａのパターン部分に、紫外線硬化性樹脂（旭化成工業
（株）製：ＡＰＲ）Ｃを滴下した。

【００３５】その上に、基板Ｐとなる１．３５ｍｍ厚、
５インチ角のＮａガラスを載せ、さらにその上に、紫外
線硬化性樹脂（旭化成工業（株）製：ＡＰＲ）Ｄを滴下
した。

【００３６】その後、原版Ａ、Ｂの結合部からローラＲ
を押し付けながら回転させ、基板Ｐ両面に樹脂Ｃ、Ｄを
均一にラミネートした。ローラＲを押し付けたままその
状態に保ち、原版Ｂ側から紫外線を照射して両樹脂Ｃ、
Ｄを硬化させ、その後ローラＲを離してバネ金具Ｇの開
放習性により基板Ｐから原版Ａ、Ｂを剥離させることに
より、基板Ｐ両面に位置ずれなく同時にレリーフパター
ンを形成することができた。

【００３７】実施例５実施例１と同様にして、アクリル基板上に作製した両方
の樹脂版のレリーフ面にニッケルメッキをし、このニッ
ケルメッキを剥離し、これを大量複製用原版Ａ、Ｂとし
た。

【００３８】このニッケルメッキ版Ａ、Ｂを、実施例４
と同様にして、図６に示したようなバネ金具Ｇで固定し
て結合した。

【００３９】この向かい合う樹脂原版Ａ、Ｂの下段の原
版Ａのパターン部分に、紫外線硬化性樹脂（旭化成工業
（株）製：ＡＰＲ）Ｃを滴下した。

【００４０】その上に、基板Ｐとなる１．３５ｍｍ厚、
５インチ角のＮａガラスを載せ、さらにその上に、紫外
線硬化性樹脂（旭化成工業（株）製：ＡＰＲ）Ｄを滴下
した。

【００４１】その後、原版Ａ、Ｂの接合部からローラＲ
を押し付けながら回転させ、基板Ｐ両面に樹脂Ｃ、Ｄを
均一にラミネートした。ローラＲを押し付けたままその
状態に保ち、ガラス基板Ｐの側面から図２に示したよう
な光ファイバ束Ｆを使用して紫外線で照射して樹脂Ｃ、
Ｄを硬化させた。この場合も、基板Ｐ両面に位置ずれな
く同時にレリーフパターンを形成することができた。

【００４２】以上、本発明の両面レリーフパターン複製
方法及び装置のいくつかの実施例について説明してきた
が、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可
能である。また、本発明の複製方法及び装置は、光学素
子の製造に限定されず、コースター、将棋の駒、ホログ
ラム付きブラインド等の両面にレリーフパターンを有す
る種々の物品の製造に適用できる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の両面レリーフパターン複製方法及び装置によると、両
面同時にパターン化可能なため、貼り合わせ、位置合わ
せの必要がない。また、従来の射出成形法と比較して、
以下のような利点を有する。

【００４４】（１）１回の成形で、片面毎にそれぞれ機
能の異なる別の樹脂を同時にパターン化することが可能
である。（２）１サンプル形成時間が短い。（３）１サンプル形成樹脂量が少ない。（４）装置が安価にできる。（５）厚さが厚いもの、薄いもの何れも全く問題なく作
製できる。（６）樹脂を細いゲートを押し流す工程がなく、複屈折
性が発生しない。（７）両面の型が不透明でも、樹脂を硬化させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく典型的な複製工程を説明するた
めの工程図である。

【図２】側面から紫外線を照射する１つの方法を説明す
るための図である。

【図３】側面から紫外線を照射する他の方法を説明する
ための図である。

【図４】ロールを用いる複製装置の実施例の斜視図であ
る。

【図５】図４の実施例のロール部分拡大断面図である。

【図６】他の複製装置の実施例の側面図である。

【図７】両面レリフパターン板の１例の断面図である。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ…原版Ｃ、Ｄ…紫外線硬化樹脂又は電子線硬化性樹脂Ｐ…基板Ｆ…光ファイバ束Ｓ…紫外線源又は電子線源Ｌ…シリンドリカルレンズＲ１、Ｒ２…ロールＭ…マスクＥ…保持金具Ｇ…バネ金具Ｒ…ローラ１…コンベア２…硬化した樹脂３…有効パターン部分１０…レンズ１１…ホログラム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板両面にレリーフパターンを複製する
方法であって、両面から基板に、未硬化紫外線硬化樹脂
又は電子線硬化樹脂を間に介してレリーフパターン原版
とする型を同時に押し当て、ラミネートされた樹脂に紫
外線又は電子線を照射して硬化させ、その後両面の型を
剥離して、両面同時にパターニングする方法において、
基板側面から紫外線又は電子線を照射して、ラミネート
された樹脂を硬化させることを特徴とする両面レリーフ
パターン複製方法。
【請求項２】基板側面に光ファイバを用いて紫外線を
導くことを特徴とす請求項１記載の両面レリーフパター
ン複製方法。
【請求項３】基板側面にシリンドリカルレンズを用い
て線状に紫外線を照射することを特徴とす請求項１記載
の両面レリーフパターン複製方法。
【請求項４】両面の原版共光反射性のある原版である
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の両
面レリーフパターン複製方法。
【請求項５】プレス機を用いて両面の型を基板に押し
付けることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記
載の両面レリーフパターン複製方法。
【請求項６】相互に加圧された２本のロールを用いて
両面の型を基板に押し付けることを特徴とする請求項１
から４の何れか１項記載の両面レリーフパターン複製方
法。
【請求項７】両面に滴下する樹脂が相互に異なる種類
のものであることを特徴とする請求項１から６の何れか
１項記載の両面レリーフパターン複製方法。
【請求項８】レリーフパターン原版とする両面の型を
パターン面が外をむくようにして巻き付けた２本のロー
ルを備え、両ロール間に圧力を加えながら同じ周速で回
転させる手段と、両ロール間に挟持された基板両面に紫
外線又は電子線を照射する手段を備えた両面レリーフパ
ターン複製装置において、両方のロール共柔らかくクッ
ション性があり、少なくとも一方が中心に空洞を有する
ものからなり、紫外線又は電子線を照射する手段がロー
ルの空洞内に設置された紫外線源又は電子線源からな
り、ロール間ニップの上流の基板表面に紫外線又は電子
線が達しないようにするマスク手段を備えていることを
特徴とする両面レリーフパターン複製装置。
【請求項９】レリーフパターン原版とする両面の型
を、両型のパタン面が相互に向かい合うように、両型の
一辺において開放可能に結合する手段を備え、両型間に
配置された基板に両型を均一に押し付ける手段を有し、
両型間に挟持された基板両面に紫外線又は電子線を照射
する手段を備えたことを特徴とする両面レリーフパター
ン複製装置。