JP5353150B2 - スタンパー - Google Patents

Description

本発明は、凹凸形状を有するスタンパーに関する。

凹凸形状を効率よく連続して成形するためには、フィルム状基材の巻き出し部、巻き取り部を有する装置で基材を搬送し、成形ロール部分で形状を成形する方法、すなわち、転写物を成形する方法がある。
成形ロールにパターンを成形する方法としては次に挙げる主に４つの方法がある。
１つ目は、シリンダーを機械的に切削し形成する方法である。
２つ目は、シリンダーに感光材料を塗布し、マスクを使用、またはレーザーによる露光を行い、その後エッチングにより形成する方法である。
３つ目は、凹凸形状を有する可撓性基材を凹凸形状が内側になるように円筒の内側に貼り付け電鋳することで凹凸を外側に持つ円筒形のスタンパーを作製する方法である。
４つ目は、凹凸形状を有する平面状の薄いスタンパーをシリンダーに巻きつける方法である。

凹凸パターンがサブミクロン以下の領域になってくると、1つ目の方法は、機械精度から難しい。２つ目の方法でも、シリンダー上では機械精度が得られず、均一性を損ないムラが発生しやすいという問題がある。３つ目の方法は、円筒状で電鋳を行うため特殊な装置を必要とし、また繋ぎ目の処理方法が必要になる。
４つ目の方法は、比較的簡単な方法であるがスタンパーの固定方法や、繋ぎ合わせを良好にするためには工夫が必要になる。
４つ目の方法として例えば特許文献１がある。

特開平３−２１９４４３号公報

しかしながら、平面状のスタンパーをシリンダーに巻きつける場合、スタンパーの繋ぎ目が発生してしまう。繋ぎ目が大きくなると、言い換えると、繋ぎ目の段差が大きくなると、成形品に大きな不連続部分の発生、バリの発生、成形するフィルムの切れやシワ、巻き取りでの凹凸発生などに影響してしまう。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、スタンパーの繋ぎ目の段差発生を抑え良好な品質の転写物を製造する上で有利なスタンパーを提供することにある。

本発明は、以上のような課題を達成するためになされたものであって、請求項１に記載の発明は、シート状を呈し、表面に凹凸形状が形成され、シリンダーの周面に巻き付けられ前記周面の周方向の端部が重ね合わせて使用されるロール成形用の可撓性を有するスタンパーであって、前記スタンパーは、電鋳により作製された電鋳品からなり、前記スタンパーは、前記シリンダーの周面に巻き付けられる本体部と、前記シリンダーの周面に巻き付けられる方向の前記本体部の一端に設けられた段差部を有し、前記段差部は、前記本体部の前記一端から前記シリンダーの半径方向内側に突出する第１当て付け部と、前記第１当て付け部の先端から前記本体部と平行する方向に突出する第２当て付け部とを有し、前記第２当て付け部の先端に、前記第１当て付け部が突出する方向と平行する方向に挿入部が突設され、前記挿入部を前記シリンダーの周面に形成された溝に挿入し係止した状態で、前記本体部および前記第２当て付け部が前記シリンダーの周面に巻き付けられ、かつ、前記シリンダーの周面に巻き付けられる方向の前記本体部の他端で前記シリンダーの周面に対向する面が前記第２当て付け部に当て付けられ、さらに、前記シリンダーの周面に巻き付けられる方向の前記本体部の他端の先端面が第１当て付け部に当て付けられて前記スタンパーが前記シリンダーに装着されることを特徴とする。

上記請求項１に係る発明により、スタンパーの段差の部分にスタンパーのもう一方の端面がちょうど収まり高低差のある段差発生を抑え良好な繋ぎ目を作ることができる。

スタンパーは電鋳により作製する。
スタンパーの厚みを４０μｍより小さくするとスタンパーが弱く、使用することが難しいため、少なくとも４０μｍ以上の厚さが必要で、３００μｍ以上になると、スタンパーが剛性を持ち、シリンダーに巻くことが難しくなる。
よって、スタンパーの厚さは４０μｍから３００μｍの間がロール成形を行う上で好ましい。

スタンパーの繋ぎ目の高低差（より詳細にはスタンパーの本体部の他端が第１当て付け部および第２当て付け部に当て付けられた状態で、本体部の他端の表面と第１当て付け部が位置する本体部の表面との高低差）が少なくとも５０μｍ以内であれば、転写物に大きな不連続部分が発生してしまうことやバリの発生、成形するフィルムの切れやシワ、巻き取りでの凹凸発生などを抑えることができる。

スタンパー全体の厚みを維持したまま、段差と接続するスタンパー端面のみ薄くすることで、スタンパーの強度を維持したまま、小さい段差にも接続することが可能になる。
言い換えると、第２当て付け部に当て付けられる本体部の他端を、他端を除く本体部の部分よりも小さい厚さで形成することで、第２当て付け部１６の表面と第１当て付け部１４が位置する本体部１０の表面との高低差が小さい場合であっても、スタンパーの強度を維持したまま、スタンパーをシリンダーに装着することができる。

シリンダー１周にスタンパー１枚を巻き付けて用いる場合、スタンパーの繋ぎ目が1つしかなく、シリンダーに取り付けたスタンパーからの転写の際に繋ぎ目部分の影響を少なくすることができる。
また、スタンパーに形成するための凹凸パターンをちょうどシリンダーの１周分成形した成形品を電鋳することでスタンパーを作製することができるため、段差にちょうどもう一方の端が突き当たり、良好な繋ぎ目を形成することが容易である。
言い換えると、挿入部をシリンダーの周面に形成された溝に挿入し係止した状態で、シリンダーの周面に巻き付けられる方向の本体部の他端でシリンダーの周面に対向する面が第２当て付け部に当て付けられ、さらに、シリンダーの周面に巻き付けられる方向の本体部の他端の先端面が第１当て付け部に当て付けられることにより、スタンパーをシリンダーに装着することができ、シリンダーに取り付けるために接着剤を使用したり、突き合わせた部分を溶接で接続したりする必要がなくなり、かつ、高低差が少ない繋ぎ目を形成することが容易である。
さらに、スタンパーの枚数が少なくすむため、電鋳を繰り返す必要はなく、時間の短縮が可能になる。

シリンダー１周を複数のスタンパーで巻く場合、1つのスタンパーを小さくできるため、スタンパーを作製する大型の装置が必要なく、また、スタンパーを作製する際にパターンの繋ぎ合わせを行う必要がなく簡単になる。

次に本発明に係るスタンパーの実施の形態について説明する。
まず、スタンパーの製造方法について説明する。
段差を有するスタンパーの作製方法として、例えば以下のような方法がある。
図４に示すように、板状の基材９に紫外線硬化樹脂を塗布し、図略の凹凸パターンを有する原版と基材９との間に紫外線硬化樹脂を保持し、この保持した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し硬化させる。
このときに目的のサイズのみに紫外線を照射することで、照射された部分の紫外線硬化樹脂のみが硬化し、成形品７ができる。
原版と基材９との間隔を制御することにより成形品７の高さを制御でき、すなわち、図４に示すように、成形品７と基材９との段差５を制御することができる。
または、図５に示すように、成形品７に高さが小さい低位部７Ａと、この低位部７Ａよりも高さが大きな高位部７Ｂとを形成することで、低位部７Ａと高位部７Ｂとの間の段差５を制御することができる。
この段差５を有する成形品７と基材９からなる成形物からNi電鋳等の方法により、成形物と同形状または逆形状の電鋳品が作製できる。
電鋳では電流量により、メッキする量が決められるので、電鋳品８の厚みを制御することができる。
電鋳品８をそのままスタンパーとしても良いし、電鋳品８からさらに電鋳を行い電鋳品８とは逆形状の電鋳品を作成してそれをスタンパー１としても良く、またそこからさらに電鋳したものをスタンパー１としても良い。
また、ある電鋳品から何枚か電鋳してスタンパー１を複数枚作製しても良い。

図４の場合、成形品７が電鋳品８に臨む面に凹凸パターンが形成されており、したがって、電鋳品８が成形品７に臨む面に凹凸パターンが形成される。
また、成形品７と基材９の両側の２つの段差５により、電鋳品８の両側にそれぞれ段差が形成されるが、２つの段差のうち片方のみを利用することになる。
この場合、電鋳品８の凹凸パターンを有する面を表面とした場合、段差５に対応する電鋳品８の段差は表面より高位に位置してしまうことから、図２のように接続することができないため、図４の電鋳品８をもう一度電鋳し逆形状の電鋳品８を作製し、言い換えると、電鋳品８の段差が表面よりも低位に位置するような形状の電鋳品８を作製してスタンパー１とする必要がある。

図５の場合、成形品７と基材９との段差によって形成される電鋳品８の段差は切り取って除去し、低位部７Ａと高位部７Ｂとの間の段差５によって形成される電鋳品８の段差を利用することで、図２のように接続することが可能であるため、電鋳品８をそのままスタンパー１として使用できる。

次にスタンパー１について説明する。
図１、図２に示すように、スタンパー１は、シート状を呈し、表面に凹凸形状が形成され、シリンダー２の周面に巻き付けられ周面の周方向の端部が重ね合わせて使用されるロール成形用の可撓性を有するものである。
スタンパー１は、シリンダー２の周面に巻き付けられる本体部１０と、シリンダー２の周面に巻き付けられる方向の本体部１０の一端に設けられた段差部１２を有している。
段差部１２は、本体部１０の厚さ方向の一方に突出する第１当て付け部１４と、第１当て付け部１４の先端から本体部１０と平行する方向に突出する第２当て付け部１６とを有している。
本体部１０および第２当て付け部１６がシリンダー２の周面に巻き付けられ、かつ、シリンダー２の周面に巻き付けられる方向の本体部１０の他端１８でシリンダー２の周面に対向する面が第２当て付け部１６に当て付けられ、さらに、シリンダー２の周面に巻き付けられる方向の本体部１０の他端１８の先端面が第１当て付け部１４に当て付けられた状態でスタンパー１がシリンダー２に装着される。
言い換えると、スタンパー１の厚みが均一でスタンパー１の厚みがちょうどスタンパー１に形成された段差の高さと同じであれば、図１、図２のようにシリンダー２にスタンパー１を巻いたときに前記段差の部分に、前記段差がある側とは反対側のスタンパー１の端部がちょうど突き当たるようになる。

なお、段差を有さない同じ厚みの可撓性スタンパーをシリンダー２の周長で切りとりシリンダー２に巻きスタンパー端面同士を突き合わせることも考えられるが、この場合には、シリンダー２に取り付けるために接着剤を使用したり、突き合わせた部分を溶接で接続したりする必要があるため、煩雑な作業が必要となる不利がある。

本発明のスタンパー１を用いると、図２のように、シリンダー２の周面に巻き付けられる方向の本体部１０の他端１８でシリンダー２の周面に対向する面が第２当て付け部１６に当て付けられる。言い換えると、段差を有する方のスタンパー１の端面がもう一方のスタンパー１に重ねられる。
そして、スタンパー１の本体部１０の他端１８が第１当て付け部１４および第２当て付け部１６に当て付けられた状態で、本体部１０の他端１８の表面と第１当て付け部１４が位置する本体部１０の表面との高低差が５０μｍ以内であれば、転写物に大きな不連続部分が発生してしまうことやバリの発生、成形するフィルムの切れやシワ、巻き取りでの凹凸発生などを抑える上で有利となる。

図３は、第２当て付け部１６の変形例を示す説明図である。
図３に示すように、第２当て付け部１６の先端に、第１当て付け部１４が突出する方向と平行する方向に挿入部２０が突設されている。
この挿入部２０をシリンダー２の周面に形成された溝に挿入し係止させることで、あるいは、溝に挿入された挿入部２０を治具を用いて固定することにより、スタンパー１がシリンダー２に装着される。

前述したように、シリンダー２の周面に巻き付けられる方向の本体部１０の他端１８でシリンダー２の周面に対向する面が第２当て付け部１６に当て付けられているため、スタンパー１の他端１８と第２当て付け面１６とを重ねた部分が糊しろとなり接着しやすく、単純に、スタンパー１をシリンダー２の周面に１周巻いてスタンパー１同士を接着するよりも、大きな段差を生じることなくスタンパー１をシリンダー２に装着することが可能となる。

また、図１では、スタンパー１の本体部１０のシリンダー２の周面に沿った長さは、シリンダー２の全周とほぼ等しく、１枚のスタンパー１でシリンダー２の１周を巻く場合を示した。
しかしながら、スタンパー１の本体部１０のシリンダー２の周面に沿った長さは、シリンダー２の全周よりも短く、複数枚のスタンパー１でシリンダー２の１周を巻くようにしてもよい。
その場合、隣り合う２つのスタンパー１のうちの一方のスタンパー１の本体部１０の他端１８が、他方のスタンパー１の第１当て付け部１４および第２当て付け部１６に当て付けられた状態で、本体部１０の他端１８の表面と第１当て付け部１４が位置する本体部１０の表面との高低差が５０μｍ以内であれば、転写物に大きな不連続部分が発生してしまうことやバリの発生、成形するフィルムの切れやシワ、巻き取りでの凹凸発生などを抑える上で有利となる。

スタンパー１はNi電鋳で作製する。
スタンパー１の厚みは電流量で決まるため、スタンパー１の位置で電流量が異なれば厚みは異なる。
電鋳槽の電極の配置を調整し、電流密度を変えることで厚みを変えることができる。

通常１００μｍから２００μｍ程度のスタンパー厚さがスタンパー１の強度、扱いやすさの面で最もよいが、段差を約２００μｍ以上にする場合は、紫外線硬化樹脂を使う過程で樹脂の収縮による影響のため欠陥が発生しやすい。
また、段差部分（段差部１２）では電鋳で穴が空くなど、問題が発生しやすく、あまり大きい段差では行いにくい。
そのため、例えば段差（より詳細には第２当て付け部１６の表面と第１当て付け部１４が位置する本体部１０の表面との高低差）を１００μｍで作製し、スタンパー１の全体を２００μｍのスタンパー厚みで作製し、段差と接続する部分（より詳細には第２当て付け部１６に当て付けられる本体部１０の他端１８）だけ１００μｍの厚さとすることで、スタンパー１を段差なく接続することができる。
すなわち、この場合は、第２当て付け部１６に当て付けられる本体部１０の他端１８は、他端１８を除く本体部１０の部分よりも小さい厚さで形成されている。

スタンパーをシリンダーに巻いた状態を示す説明図である。 第１、第２当て付け部１４、１６を示す説明図である。 第２当て付け部１６の変形例を示す説明図である。 成形品を電鋳した状態を示す説明図である。 成形品を電鋳した状態を示す説明図である。

符号の説明

１……スタンパー、２……シリンダー、７……成形品、８……電鋳品、９……基材、１０……本体部、１２……段差部、１４……第１当て付け部、１６……第２当て付け部、１８……他端。

Claims (3)

1. シート状を呈し、表面に凹凸形状が形成され、シリンダーの周面に巻き付けられ前記周面の周方向の端部が重ね合わせて使用されるロール成形用の可撓性を有するスタンパーであって、
   前記スタンパーは、電鋳により作製された電鋳品からなり、
   前記スタンパーは、前記シリンダーの周面に巻き付けられる本体部と、前記シリンダーの周面に巻き付けられる方向の前記本体部の一端に設けられた段差部を有し、
   前記段差部は、前記本体部の前記一端から前記シリンダーの半径方向内側に突出する第１当て付け部と、前記第１当て付け部の先端から前記本体部と平行する方向に突出する第２当て付け部とを有し、
   前記第２当て付け部の先端に、前記第１当て付け部が突出する方向と平行する方向に挿入部が突設され、
   前記挿入部を前記シリンダーの周面に形成された溝に挿入し係止した状態で、前記本体部および前記第２当て付け部が前記シリンダーの周面に巻き付けられ、かつ、前記シリンダーの周面に巻き付けられる方向の前記本体部の他端で前記シリンダーの周面に対向する面が前記第２当て付け部に当て付けられ、さらに、前記シリンダーの周面に巻き付けられる方向の前記本体部の他端の先端面が第１当て付け部に当て付けられて前記スタンパーが前記シリンダーに装着される、
   ことを特徴とするスタンパー。
2. 前記本体部の厚さが４０μｍ乃至３００μｍである、
   ことを特徴とする請求項1記載のスタンパー。
3. 前記本体部の他端が前記第１当て付け部および前記第２当て付け部に当て付けられた状態で、前記本体部の他端の表面と前記第１当て付け部が位置する前記本体部の表面との高低差が５０μｍ以内である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のスタンパー。

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