JP4946871B2 - 微細形状転写シートの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、微細形状が転写されて、表面に該微細な立体的形状を有するシートの製造方法と製造装置に関する。

樹脂シートなどの表面に微細な凹凸などの立体的形状を成形する方法として、樹脂シートなどに対して加熱された微細な凹凸を持つ金型を押圧することにより、該凹凸立体形状を該樹脂シートに転写させる方法が知られている（特許文献１−２）。

しかし、この方法で、大面積の樹脂シートに微細な形状を転写成形しようとする場合、転写面で金型と被加工シートの間にエアを噛み込み、微細な立体形状が完全に転写されず、転写不良を起こすという問題があった。

このエアを噛み込むという問題は、被処理シート状基材が厚さムラがあるときや、加圧板の平面性にムラがあるときなどに起こるものであった。

このような問題を解決するために、上記特許文献２では、加圧板の当接開始時に転写板を樹脂シートに対して突出するように屈曲させること、そして、その状態で加圧することによって賦形面の中央近傍からエアが排除されつつ加圧板がフィルムに接触していき、微細形状を転写するようにした方法と装置が提案され、具体的に、該屈曲は弾性の異なるバネ部材により実施している。

しかし、該方法では、弾性の異なるバネによって加圧板を屈曲させているため、プレス加圧によって平坦化しても、突出部の圧力が高い等のことから、賦形面の面圧に分布が生じることとなり、このことにより、微細形状の転写精度が賦形面内で異なり、結果として均一な転写精度はやはり得られないものであった。これは、特に表面形状が微細になるほど顕著であり、また、面圧分布が異なるため、得られる加工済みシートの厚みにも影響してしまうことがあって好ましくない。さらに、変形量を変化させたいときは、その都度、バネ部材やその支持ホルダーの位置を交換する手間があり実際的なものではなかった。
特開平５−６０９２０号公報 特開２００６−３５５７３号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、シート状基材および微細凹凸形状を備えた金型を加熱し、両者を接触、加圧させることによってシート状基材表面に微細凹凸形状を賦形するに際して、転写面で金型とシート状基材の間に空気を噛み込んでしまうことによる転写不良を生ずることがなく、所望どおりの微細凹凸形状が表面に成形されたシートを製造する方法と製造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製造方法は、以下の（１）の構成からなるものである。
（１）シート状基材および微細凹凸形状を備えた金型を加熱し、該シート状基材と金型の両者を接触させて加圧することによって前記シート状基材表面に前記微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法において、前記シート状基材および金型を加圧するように配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組み合わせで構成される賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するように温度調整して賦形することを特徴とする微細形状転写シートの製造方法。

また、かかる本発明の微細形状転写シートの製造方法は、より具体的に好ましくは、以下の（２）または（３）の構成からなるものである。
（２）前記賦形面の平面性が前記シート状基材の賦形面における厚み分布の最大値よりも大きくなるように温度調整することを特徴とする上記（１）記載の微細形状転写シートの製造方法。
（３）賦形時の前記金型と前記シート状基材が接触する時点において、前記賦形面の一点の温度が前記賦形面のその他の部位よりも温度が高く、賦形開始後に温度差が小さくなるように変化させることを特徴とする上記（１）または（２）記載の微細形状転写シートの製造方法。

また、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製造装置は、以下の（４）の構成を有する。
（４）シート状基材および微細凹凸形状を有した金型と、該シート状基材と該金型を加熱、加圧する手段とを備えた微細形状転写シート製造装置において、前記シート状基材および金型を加圧するよう配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組み合わせで構成される賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するよう金型および／または一対の加圧板の温度に勾配がつけられたことを特徴とする微細形状転写シートの製造装置。

また、かかる本発明の微細形状転写シートの製造装置において、好ましくは、以下の（５）〜（１１）のいずれかの構成からなる。
（５）前記金型に温度調整手段を設け、金型の賦形面内における一点から周縁部に向かって徐々に温度降下するよう金型の温度に勾配がつけられたことを特徴とする上記（４）に記載の微細形状転写シートの製造装置。
（６）前記加圧板または前記金型を加熱する加熱源のワット密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることを特徴とする上記（４）または（５）記載の微細形状転写シートの製造装置。
（７）前記加圧板または金型を加熱する手段として抵抗加熱式ヒーターを用い、加圧板または金型に設けられたヒーター配線の密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることを特徴とする上記（４）〜（６）のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
（８）前記加圧板または金型を加熱する手段として熱媒を用い、該加圧板または金型に設けられた熱媒流路の密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることを特徴とする上記（４）〜（７）のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
（９）前記加圧板または前記金型をその賦形面内で広範囲に温度上昇させるための加熱手段と、任意点を温度上昇させるため独立した加熱手段の２系統を設けたことを特徴とする上記（４）〜（８）のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
（１０）前記加圧板または前記金型をその賦形面内で広範囲に温度上昇させるための加熱手段と、賦形面の周縁部を温度下降させるため独立した冷却手段の２系統を設けたことを特徴とする上記（４）〜（９）のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。
（１１）前記シート状基材の厚み測定手段と、該厚み測定手段から前記加熱手段、冷却手段を制御する信号を送信する手段が設けられてなることを特徴とする上記（４）〜（１０）のいずれかに記載の微細形状転写シートの製造装置。

本発明の方法、装置によれば、金型および／または加圧板自体に平面性（賦形面の平面性）を制御する機能を持たせ、そのときのシート、金型の状態に応じて、屈曲量、位置を操作することに特徴があるものであり、加圧後にエアを排除しながら均一面圧状態に移行させることができるようになる。

したがって、加圧後における賦形面内の圧力を均一化させるとともに、エアを排除できることからエア噛み込みがなくなり、均一で高い精度の転写成形状態を得ることができることになる。

本発明の微細形状転写シートの製造方法、製造装置によれば、表面に微細形状を転写されたシートを良好に製造することができる。

図１は、本発明の微細形状転写シートの製造方法を実施するのに好適に用いられる本発明の微細形状転写シートの製造装置の一実施態様例をモデル的に示した概略正面図である。 図２は、本発明の微細形状転写シートの製造方法を実施するのに好適に用いられる本発明の微細形状転写シートの製造装置の他の一実施態様例をモデル的に示した概略正面図である。 図３は、図１に示した本発明の微細形状転写シートの製造装置を用いて賦形面の中央部の加熱状態をオンにしてプレスをした状態をモデル的に示した概略正面図である。 図４は、図３に示した本発明の微細形状転写シートの製造装置を用いて賦形面の中央部の加熱状態をオンにしてプレスをした後にオフにして、賦形面を均一温度化して平坦化したプレス状態をモデル的に示した概略正面図である。 図５は、図１に示した本発明にかかる微細形状転写シートの製造装置における温調プレートの温度分布と該温調プレートの熱膨張量の関係の１例をモデル的に説明する概略正面図である。 図６は、本発明にかかる微細形状転写シートの製造装置における温調プレート内の中央部に加熱媒体を付設する各種の態様例をモデル的に示した概略平面図であり、同図において、（ａ）は中央熱媒配管（並行）方式、（ｂ）は中央熱媒配管（直行）方式、（ｃ）は中央ヒーター埋設及び熱媒配管方式 、（ｄ）はヒーター埋設方式を示し、（ａ）〜（ｄ）の各図において、左側に示したのが平面図、右側に示したのはその側面図である。 図７は、本発明の微細形状転写シートの製造方法を実施するのに好適に用いられる本発明の微細形状転写シートの製造装置の他の一実施態様例をモデル的に示したものであり、金型内に温調システムを組込んだ装置例をモデル的に示した概略正面図である。 図８は、図７に示した本発明の微細形状転写シートの製造装置を用いて賦形面の中央部の加熱状態をオンにしてプレスをした状態をモデル的に示した概略正面図である。 図９は、図１に示した本発明にかかる微細形状転写シートの製造装置に、シート厚みに応じて加熱手段、冷却手段を制御する構成を付加した本発明の微細形状転写シートの製造装置の他の一実施態様例をモデル的に示した概略正面図である。

符号の説明

１ 微細形状転写シート製造装置
２ プレス装置
３ 金型
４ シート状基材
５ 上温調プレート
６ 下温調プレート
７ 中央加熱用熱媒流路
８ 熱媒循環装置
９ 冷却水循環装置
１０ 中央加熱用ヒーター
２１ シート厚み測定センサー
２２ シート搬送ロール
２３ 信号演算器

以下、図面などを参照しながら、更に詳しく本発明の微細形状転写シートの製造方法、製造装置について説明する。

本発明の微細形状転写シートの製造方法は、シート状基材および微細凹凸形状を備えた金型を加熱し、該シート状基材と該金型の両者を接触、加圧させることによってシート状基材表面に、前記微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シート製造方法において、前記シート状基材および金型を加圧するよう配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組合わせで構成される賦形面の平面性を変化させて賦形することを基本的な技術思想とするものである。

ここで、「賦形面の平面性」とは、「加圧板と金型との間の間隙として形成される平板状空間の平面度合い」を言い、「平面性を変化させる」とは、その平面性の度合いを変化させることをいう。また、ここで、該賦形面の平面性は、加圧板と金型の組合せだけでなく、金型を上下に用いる場合にあっても、さらに、その場合で加圧板を用いる場合にあっても同様である。

かかる基本技術思想になる方法において、この賦形面の平面性を変化させるに際して、好ましくは、シート状基材の賦形面内の一点から最初に加圧がはじまり、シート状基材の周縁部に向かって徐々に加圧力が小さくなるように平面性を変化させることである。すなわち、エアを噛み込ませずに排除しながら加圧していくのは、特に、最初の加圧点が賦形面の中央・中心部である必要はなく、賦形面の周縁端部付近にある一点などでもよい。この周縁端部付近の一点から加圧を始めるときは、その反対側にある周縁端部側に向かって、徐々に加圧力が小さくなるように平面性を変化させるのである。

ここで、「徐々に加圧力が小さくなるように平面性を変化させる」とは、賦形面において各単位面積あたりに加わる圧力が徐々に小さくなっていくようにすることをいう。

この賦形面の平面性を変化させるに際して、賦形開始後においては、賦形面内の加圧力が均一になるように賦形面の平面性を変化させることが好ましい。ここで言う「賦形開始後」とは、シート状基材の賦形面内の一点が金型および／または加圧板（加圧プレート）と接触し、最初に加圧が始まった状態より後のことであり、該状態となった後は、均一になるように制御することが有効なのである。

以上のような加圧力の一連の制御は、加圧板（加圧プレート）あるいは金型における賦形面に部分的な加熱をすることによって部分的な熱膨張変形を発生させ、それによりシート状基材に当接する金型が、最初は、ある一点部分で当接し、加圧が進むにつれて当接部分が周縁部に向かい広がっていくようにすることにより行うことができ、具体的には、以下に説明するような本発明の微細形状転写シートの製造方法で行うものである。

すなわち、本発明の微細形状転写シートの製造方法は、シート状基材および微細凹凸形状を備えた金型を加熱し、該シート状基材と金型の両者を接触させて加圧することによって前記シート状基材表面に前記微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シート製造方法において、前記シート状基材および金型を加圧するように配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組み合わせで構成される賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するように温度調整して賦形をする方法である。

かかる本発明の微細形状転写シートの製造方法において、好ましくは、前記賦形面の平面性が前記シート状基材の賦形面における厚み分布の最大値よりも大きくなるように温度調整することであり、ここで、「賦形面の平面性が前記シート状基材の賦形面における厚み分布の最大値よりも大きい」とは、平面性の度合いの数値がシート厚み分布の最大値よりも大きい状態であることをいう。

また、好ましくは、賦形時の金型とシート状基材が接触する時点において、前記賦形面の一点の温度が前記賦形面のその他の部位よりも温度が高く、賦形開始後に温度差が小さくなるように変化させることである。

本発明の上述した微細形状転写シートの製造方法は、具体的には、以下に説明する本発明の微細形状転写シートの製造装置により実施することができる。

すなわち、シート状基材および微細凹凸形状を有した金型と、該シート状基材と該金型を加熱、加圧する手段とを備えた微細形状転写シート製造装置において、前記シート状基材および金型を加圧するよう配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組み合わせで構成される賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するよう金型および／または一対の加圧板の温度に勾配がつけられたことを特徴とする微細形状転写シートの製造装置である。

図１は、本発明の微細形状転写シートの製造方法を実施するのに好適に用いられる本発明の微細形状転写シートの製造装置の一実施態様例をモデル的に示した概略正面図であり、図２は、本発明の微細形状転写シートの製造方法を実施するのに好適に用いられる本発明の微細形状転写シートの製造装置の他の一実施態様例をモデル的に示した概略正面図である。

図１、図２において、１は微細形状転写シート製造装置、２はプレス装置、３は金型、４はシート状基材、５は上温調プレート、６は下温調プレート、７は中央加熱用熱媒流路、８は熱媒循環装置、９は冷却水循環装置、１０は中央加熱用ヒーターであり、賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するように付けられる金型および／または一対の加圧板の温度の勾配は、図１の態様では中央加熱用熱媒流路７、図２の態様では中央加熱用ヒーター１０を特に設けることにより実現される。したがって、この図１、図２に示した態様では、上温調プレート５、下温調プレート６が、請求項１でいう加圧板を構成しているものである。

図３は、図１に示した本発明の微細形状転写シートの製造装置を用いて賦形面の中央部の加熱状態をオンにしてプレスをした状態をモデル的に示した概略正面図である。温調プレート５、６が賦形面中央部において膨張しふくらんでいる状態を示したものである。

図４は、図３に示した本発明の微細形状転写シートの製造装置を用いて賦形面の中央部の加熱状態をオンにしてプレスをした後（すなわち、賦形開始後）にオフにして、賦形面を均一温度化して平坦化した状態をモデル的に示した概略正面図である。

図５は、図１に示した本発明にかかる微細形状転写シートの製造装置における温調プレートの温度分布と該温調プレートの熱膨張量の関係の１例をモデル的に説明する概略正面図であり、後述する実施例１における状態を示したものである。ここに示したように、温調プレートの端部で中央部とで１０℃の温度差（１００℃〜１０℃）が生ずるようにすることにより、プレートの膨張量は鉛直面方向の高さの差にして１５μｍ（１７５〜１９０μｍ）の勾配が生ずる。この勾配差を利用してエアを噛み込まないようにして賦形面全体を加圧状態とすることができ、該全体の加圧状態となったときには、該勾配差が消滅するように中央部の部分的付加加熱をオフにするのである。

図６は、本発明にかかる微細形状転写シートの製造装置における温調プレート内の中央部に加熱媒体を付設する状態の４つの例をモデル的に示した概略平面図である。同図において、（ａ）は中央熱媒配管（並行）方式、（ｂ）は中央熱媒配管（直行）方式、（ｃ）は中央ヒーター埋設及び熱媒配管方式 、（ｄ）はヒーター埋設方式であり、（ａ）〜（ｄ）の各図において、左側に示したのが平面図、右側に示したのがその側面図である。

加熱に用いる熱媒の配管流路やヒーターは、温調プレートに設ける必要は必ずしもなく、通常の温調プレートはそのまま用いて、特に、金型内部に部分的に熱媒の配管流路やヒーターを付設してもよい。図７は、その場合の本発明の微細形状転写シートの製造装置の他の一実施態様例をモデル的に示したものであり、金型内に温調システムを組込んだ装置例をモデル的に示した概略正面図である。図８は、図７に示した微細形状転写シートの製造装置を用いて賦形面の中央部の加熱状態をオンにしてプレスをした状態をモデル的に示した概略正面図である。

図９に示した装置の態様例においては、シート状基材の厚み測定手段と、該厚み測定手段から加熱手段、冷却手段を制御する信号を送信する手段が設けられているものであり、２１はシート厚み測定センサー、２２はシート搬送ロール、２３は信号演算器であり、賦形加圧開始前のシート状基材の厚みを該シート厚み測定センサー２１によって、インラインにおいて順次に測定し、その測定結果に基づいて、その加工バッチにおける温度制御、平面性制御などをするように構成したものである。

すなわち、本発明の装置において、一つの構造として、好ましくは、金型に温度調整手段を設け、金型の賦形面内における一点から周縁部に向かって徐々に温度降下するよう金型の温度に勾配がつけられたものである。金型内に設けると、温調プレートは通常のものを使用できるので好都合なことが多いからである。

これを実現する構成の一例として、熱媒流路が内部に形成された金型または加圧板（加圧プレート）に、熱媒および冷媒を循環させる複数の温調系統を接続したものが挙げられる。端部に流れる熱媒温度を中央部より低く設定すると、熱媒温度が低い金型端部では温度上昇が遅くなるため、プレス成形する際に金型の中央付近から周縁部に向かって徐々に温度降下する適度な温度勾配を付与することができる。なお、中央と端部の温度差はプレスするシート基材やパターン形状により異なるが、一般的には、１〜２０℃が好ましく、より好ましくは５〜１０℃の範囲である。１℃以下の場合、金型に温度勾配を付与することができず、また、２０℃以上あると、端部で金型温度が低すぎてシート基材の成形性が低下する可能性が高い。

また、好ましくは、加圧板（加圧プレート）または金型を加熱する加熱源のワット密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることであり、特に、ここでいう「賦形面内」とは、加熱源が加圧板（加圧プレート）または／および金型のいずれに設けられている場合でも、全加熱源を対象として、ワット密度が賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造とされていることである。本発明の効果を顕著に得るために好ましいものであり、該一点のワット密度は、他の部分よりも５ｋＷ／ｍ^２（０．５Ｗ／ｃｍ^２）以上は高いことが望ましく、上限は、５０ｋＷ／ｍ^２（５．０Ｗ／ｃｍ^２）程度までである。従って、金型などの伝熱性にもよるが、１０〜３０ｋＷ／ｍ^２（１．０〜３．０Ｗ／ｃｍ^２）程度高いことが好ましい。

以上のように、本発明の装置において、好ましくは、加圧板または金型を加熱する手段として抵抗加熱式ヒーターを用い、加圧板または金型に設けられたヒーター配線の密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしているものである。

また、加圧板または金型を加熱する手段として熱媒を用い、加圧板または金型に設けられた熱媒流路の密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしているものである。

また、加熱手段は、加圧板または金型をその賦形面内で広範囲に温度上昇させるための加熱手段と任意点を温度上昇させるため独立した加熱手段の２系統を設けたものであることが好ましい。

また、加圧板または金型をその賦形面内で広範囲に温度上昇させるための加熱手段と、賦形面の周縁部を温度下降させるため独立した冷却手段の２系統を設けたものであることが好ましい。

プレスは、図示していない油圧ポンプとオイルタンクに接続されており、油圧ポンプにより上温調プレート５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、さらに好ましくは、１ＭＰａで〜１０ＭＰａの範囲で制御できることが好ましい。

プレスの昇圧速度は０．０１ＭＰａ／ｓ〜１ＭＰａ／ｓの範囲で制御できることが好ましく、さらに好ましくは、０．０５ＭＰａ／ｓ〜０．５ＭＰａ／ｓの範囲で制御できることが好ましい。

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。ここで、金型に形成される「微細凹凸形状」とは、高さが１０ｎｍ〜１ｍｍ、周期が１０ｎｍ〜１ｍｍの範囲で周期的に繰り返された凸形状である。凸形状の高さはより好ましくは１μｍ〜１００μｍ、周期はより好ましく１μｍ〜１００μｍである。また、凸形状の例としては、三角錐、円錐、四角柱、ドーム状等に代表される任意の形状の突起物が離散状、ドット状で配されたものや、断面が三角、四角、台形、半円、楕円等に代表される任意の形状の突起物がストライプ状に配されたもの等がある。

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、シート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。

温調プレートは、好ましくはアルミ合金製のものとし、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。

シートの厚み測定センサーは、放射線式、赤外線式、光干渉式等を用いることが好ましい。また、シートの搬送方向の厚み測定用と幅方向の厚み測定用とで２台など、複数台を設けても良く、また、幅方向の厚み測定はセンサーヘッドを水平移動させて行ってもよい。なお、前述の加熱手段、冷却手段の制御は、予め別の場所で測定したシートの厚み測定結果を用いて行ってもよい。

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、効率良く伝熱できるように、配管内部のレイノズル数が１．０×１０⁴ 〜１２×１０⁴ の範囲になることが好ましい。

本発明の方法・装置に適用されるシート状基材は、ガラス転移温度Ｔｇが、好ましくは４０〜１８０℃のものであり、より好ましくは５０〜１６０℃であり、最も好ましくは５０〜１２０℃である熱可塑性樹脂を主たる成分とするフィルムである。ガラス転移温度Ｔｇがこの範囲を下回ると、成形品の耐熱性が低くなり形状が経時変化するため好ましくない。また、この範囲を上回ると、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等の理由により好ましくない。

本発明に適用される熱可塑性樹脂を主たる成分としたシート状基材は、好ましくは、具体的には、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。

本発明に適用するフィルムは、上述の樹脂の単体からなるフィルムであってもかまわないし、複数の樹脂層からなる積層体であってもよい。この場合、単体シートと比べて、易滑性や、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。このように複数の樹脂層からなる積層体とした場合は、シート全体が前述の要件を満たすことが好ましいが、フィルム全体としては前述要件を満たしていなくても、少なくとも前述の要件を満たす層が表層に形成されていれば容易に表面を成形することができる。

また、本発明に適用するフィルムの好ましい厚さ（厚み、膜厚）としては０．０１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。０．０１ｍｍ以下では、成形するのに十分な厚みがなく、また、１ｍｍ以上ではフィルムの剛性により搬送が一般に難しい。ただし、枚葉状に処理するシートであれば、搬送たわみ等を抑制するため、０．３ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上の厚みを有した板状体が好ましい。

本発明に適用するフィルムの形成方法としては、例えば、単体シートの場合、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、二つの異なる熱可塑性樹脂を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）、単膜で作製したシートに被覆層原料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）、単膜で作製したシートと易表面賦形性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、易表面賦形性シート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、本発明に適用するフィルムには、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。

また、本発明に適用するシート（フィルム）は、成形層の表面に、さらに離型層を積層した構成が好ましい。フィルムの最表面、すなわち、金型と接する面に離型層を予め設けることによって、金型表面に形成する離型コートの耐久性（繰り返し使用回数）を向上することができ、たとえ部分的に離型効果が失われた金型を用いた場合でも問題なく均一に離型することが可能となる。また、金型に全く離型処理を施さなくても、フィルム側に予め離型層を形成することで離型が可能となり、金型離型処理コストを削減することができるようになるため好ましい。また、金型から成形シートを離型する際の樹脂粘着による成形パターン崩れを防止できることや、より高温での離型が可能となり、サイクルタイムの短縮が可能となるため、成形精度、生産性の点においても好ましい。また、さらに成形シート表面の滑り性が向上することによって耐スクラッチ性が向上し、製造工程などで生じる欠点を低減させることも可能となるため好ましい。

成形層が支持層を中心として、両最外層に積層された場合、どちらか片方の成形層表面に離型層を設けてもよいし、両最外層に離型層を設けてもよい。

離型層を構成する樹脂は、特に限定されないが、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、脂肪酸系樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂、またはメラミン系樹脂、を主成分として構成することが好ましく、これらのうちでは、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、または脂肪酸系樹脂がより好ましい。また、離型層には、上述の樹脂以外にも、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、またはフェノール樹脂などが配合されてもよいし、各種の添加剤、例えば、帯電防止剤、界面活性剤、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、有機または無機の微粒子、充填剤、核剤、架橋剤などが配合されてもよい。また、離型層の厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．０１〜５μｍである。該離型層の厚みが０．０１μｍ未満であると、上述の離型性向上効果が低下する場合があるので注意が必要である。

離型層を形成する方法としては、特に限定されないが、各種の塗布方法、例えば、リバースコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、バーコート法、ダイコート法またはスプレーコート法を用いることができる。そして、上記の塗布を製膜と同時に行うインラインコーティングが生産性、塗布均一性の観点から好ましい。

実施例
以下、実施例に基づいて、本発明の方法、装置の具体的構成、効果について説明をする。

以下の各実施例では、それぞれにおいて（１）〜（１０）に示した仕様の金型やプレス装置、加工条件で微細形状の付与加工を行い、微細形状転写シートの製造を行ったものである。

（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）金型材質：銅。
（３）微細形状：ピッチ５０μｍ、凸部幅２５μｍ、凸部高さ５０μｍで、フィルム走行方向から見たときの断面が矩形形状のものを用いた。
（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なされる。
（５）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。
（６）さらに上下温調プレートの中央近傍には７ｋＷの電熱ヒーターが埋設されており、熱媒加熱装置とは個別に温調可能である。
（７）シート：ポリエチレンテレフタレート樹脂からなり、厚みが１００μｍ（厚みむら：±７μｍ）、幅は５２０ｍｍである。
（８）動作方法：上記の装置を用い、以下のように成型を行った。あらかじめ、樹脂シートを金型上におく。次に、温調プレート上下ともに中央部が１１０℃、周縁部で１００℃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。また、プレス中に温調プレートの電熱ヒーターのみをＯＦＦ（オフ）にした。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。その後シートを金型から離型する。
上記の動作を繰り返し、１０枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、エアの噛み込みや転写不良等なく、全面均一に転写された成型シートを得た。
（９）上記条件で加圧前の温調プレートの変形を個別に測定した結果、中央近傍で１９０μｍ、周縁部近傍で１７５μｍであり約１５μｍ中央凸の状態でプレスされていることが確認できた。
上記のプレート変形の測定は、キーエンス社製レーザーフォーカス変位計ＬＴ８１００を用いて行った。センサーヘッドを温調プレート上方に置き、プレート全面で２０点の変位を測定した。なお、プレート変形の測定は、先端を断熱したダイヤルゲージを用いて測定してもよい。
プレート表面の温度制御は、プレート内部に挿入した熱電対の温度で行う。あらかじめプレート表面に熱電対を貼り付け、プレート表面温度とプレート内部温度の相関を把握しておき、この相関をもとにプレート内部の温度により制御した。

なお、以下の実施例、比較例においても、同様にしてプレート変形の測定とプレート表面の温度制御を行った。

（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）金型材質：銅。
（３）微細形状：ピッチ５０μｍ、凸部幅２５μｍ、凸部高さ５０μｍで、フィルム走行方向から見た時の断面が矩形形状のもの。
（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。
（５）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。
（６）さらに上下温調プレートの中央近傍には加熱用熱媒流路とは個別の熱媒流路を設け、１５０℃、２０Ｌ／ｍｉｎの流量で熱媒（バーレルサーム＃４００）を流す。
（７）シート：ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが１００μｍ（厚みむら：±１０μｍ）、幅は５２０ｍｍである。
（８）動作方法：上記の装置を用い、以下のように成型を行った。あらかじめ、シートを金型上におく。次に、温調プレート上下ともに中央部が１１０℃、周縁部で１００℃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。また、プレス中に温調プレートの電熱ヒーターのみをＯＦＦ（オフ）にした。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。その後シートを金型から離型する。
上記の動作を繰り返し、１０枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、エアの噛み込みや転写不良等なく、全面均一に転写された成型シートを得た。
（９）上記条件で加圧前の温調プレートの変形を個別に測定した結果、中央近傍で２００μｍ、周縁部近傍で１７０μｍであり約３０μｍ中央凸の状態でプレスされていることが確認できた。

（１）金型サイズ：５００ｍｍ（フィルム幅方向）×８００ｍｍ（フィルム走行方向）×４０ｍｍ（厚み）。
（２）金型材質：銅。
（３）微細形状：ピッチ５０μｍ、凸部幅２５μｍ、凸部高さ５０μｍで、フィルム走行方向から見たときの断面が矩形形状のものを用いた。
（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。
（５）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。
（６）さらに金型の中央近傍を加熱するための熱媒配管を金型内部に設け、１２０℃に加熱した熱媒を１０Ｌ／ｍｉｎの流量で流した。
（７）シート：ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが８０μｍ（厚みむら：±４μｍ）、幅は５２０ｍｍである。
（８）動作方法：上記の装置を用い、以下のように成型を行った。あらかじめ、シートを金型上におく。次に、温調プレート上下ともに１１０℃で設定で温調し、金型中央に熱媒を流すことで金型中央の温度１１２℃、周縁部で１０５℃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。また、プレス中に金型の熱媒循環を停止した。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。その後、シートを金型から離型する。
上記の動作を繰り返し、１０枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、エアの噛み込みや転写不良等なく、全面均一に転写された成型シートを得た。
（９）上記条件で加圧前の金型の変形を個別に測定した結果、中央近傍で８０μｍ、周縁部近傍で７１μｍであり、約９μｍ中央凸の状態でプレスされていることが確認できた。

（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）金型材質：銅。
（３）微細形状：ピッチ５０μｍ、凸部幅２５μｍ、凸部高さ５０μｍで、フィルム走行方向から見たときの断面が矩形形状のものである。
（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。
（５）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。
（６）さらに上下温調プレートの中央近傍には７ｋＷの電熱ヒーターが埋設されており、熱媒加熱装置とは個別に温調可能である。
（７）シート：ポリエチレンテレフタレートからなり、厚みが１００μｍ（厚みむら：±７μｍ）、幅は５２０ｍｍである。
（８）厚さ計：Ｘ線式のシート厚み測定センサーをプレス側に固定設置し、シート搬送方向の厚みを測定した。厚み分布は１４μｍであった。
（９）動作方法：上記の装置を用い、以下のように成型を行った。シートの厚みを厚みセンサーで測定しながら金型上にセットする。次に、温調プレート上下ともに中央部が１１０℃、周縁部で１００℃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。また、プレス中に温調プレートの電熱ヒーターのみをオフした。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。その後シートを金型から離型する。
上記の動作を繰り返し、１０枚の成型フィルムを作成した。成型面を目視で評価した結果、エアの噛み込みや転写不良等なく、全面均一に転写された成型シートを得た。
（１０）上記条件で加圧前の温調プレートの変形を個別に測定した結果、中央近傍で１９０μｍ、周縁部近傍で１７５μｍであり約１５μｍ中央凸の状態でプレスされていることが確認できた。

比較例１
実施例１の装置と同じ装置を用いて、ただし中央加熱用のヒーターを用いずに、実施例１と同一の条件でプレスした結果、フィルム中央部にエアの噛み込みによる非転写部が発生した。同じ条件で１０枚の成型フィルムを作成したが、全てのフィルムにおいて非転写部が発生した。

Claims (11)

1. シート状基材および微細凹凸形状を備えた金型を加熱し、該シート状基材と金型の両者を接触させて加圧することによって前記シート状基材表面に前記微細凹凸形状を賦形する微細形状転写シートの製造方法において、前記シート状基材および金型を加圧するように配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組み合わせで構成される賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するように温度調整して賦形することを特徴とする微細形状転写シートの製造方法。
2. 前記賦形面の平面性が前記シート状基材の賦形面における厚み分布の最大値よりも大きくなるように温度調整することを特徴とする請求項１に記載の微細形状転写シートの製造方法。
3. 賦形時の前記金型と前記シート状基材が接触する時点において、前記賦形面の一点の温度が前記賦形面のその他の部位よりも温度が高く、賦形開始後に温度差が小さくなるように変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の微細形状転写シートの製造方法。
4. シート状基材および微細凹凸形状を有した金型と、該シート状基材と該金型を加熱、加圧する手段とを備えた微細形状転写シート製造装置において、前記シート状基材および金型を加圧するよう配置された一対の加圧板または金型のうち少なくとも１つあるいはその組み合わせで構成される賦形面内における一点からシート状基材の周縁部に向かって徐々に温度降下するよう金型および／または一対の加圧板の温度に勾配がつけられたことを特徴とする微細形状転写シートの製造装置。
5. 前記金型に温度調整手段を設け、金型の賦形面内における一点から周縁部に向かって徐々に温度降下するよう金型の温度に勾配がつけられたことを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。
6. 前記加圧板または前記金型を加熱する加熱源のワット密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。
7. 前記加圧板または金型を加熱する手段として抵抗加熱式ヒーターを用い、加圧板または金型に設けられたヒーター配線の密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。
8. 前記加圧板または金型を加熱する手段として熱媒を用い、該加圧板または金型に設けられた熱媒流路の密度が、賦形面内の一点においてその他の場所よりも高い構造にしていることを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。
9. 前記加圧板または前記金型をその賦形面内で広範囲に温度上昇させるための加熱手段と、任意点を温度上昇させるため独立した加熱手段の２系統を設けたことを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。
10. 前記加圧板または前記金型をその賦形面内で広範囲に温度上昇させるための加熱手段と、賦形面の周縁部を温度下降させるため独立した冷却手段の２系統を設けたことを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。
11. 前記シート状基材の厚み測定手段と、該厚み測定手段から前記加熱手段、冷却手段を制御する信号を送信する手段が設けられてなることを特徴とする請求項４に記載の微細形状転写シートの製造装置。

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