JPS63216089A - 表面レリ−フ型ホログラムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ＰＯＳシステムにおけるバーコードスキャナ
においてレーザ光走査用等の用途で用いられる表面レリ
ーフ型ホログラムの製造方法に関する。

従来技術 近年、ホログラム（回折格子）技術の各種方面への応用
が盛んであり、当初のバーコード用のホログラムスキャ
ナに限らず、例えばホログラム画像スキャナ等として各
種の提案がなされている。

そして、その高性能化が図られている。この高性能化の
要素しては、回折効率の向上等がある。

そして、この種のスキャナ用のホログラムとしては、表
面レリーフ型ホログラムが最も一般的である。このよう
なホログラムを製造する方法として光感光性樹脂を用い
て複製する方法が、例えば光応用システム技術研究組合
の大型プロジェクトの「光応用計測制御システムの研究
開発成果発表会論文集」の第１４１頁ないし第１４９頁
の「ホログラム画像スキャナの高性能化」中の、第１４
７頁に示されている。即ち、紫外線硬化樹脂を塗布した
シートとスタンパ（金型）とを密着させたまま紫外線を
照射し、樹脂を硬化させ転写させるフォトボリメリゼー
ション法（所謂、２Ｐ法）である。このような２Ｐ法は
、通常の光ディスクの複製にも採用されているものであ
る。

ところが、このような２Ｐ法による複製は、何れの場合
も複製すべき溝の深さと格子ピッチとの比が１以下の浅
い溝形状の場合に限られており、溝の深さと格子ピッチ
との比が１以上のものについては複製されていないのが
現状である。

これは、深溝の場合に２Ｐ法をそのまま適用して複製し
ようとしても、樹脂が溝の奥深くまで入す込まずに形状
転写がなされなかったり、情実まで樹脂が入り込んだと
しても硬化後の剥離工程で深溝形状により引掛かりを生
じてベースプレートと硬化樹脂との剥離等を生じ得るか
らである。

しかるに、前述したように回折効率の向上や高空間周波
数の表面レリーフ型ホログラムを考えると、深溝型のも
のについても容易に複製し得る技術の開発が要望される
ところである。

目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、深溝形
状のホログラムであっても、所謂２Ｐ法をベースとして
、確実に複製することができる表面レリーフ型ホログラ
ムの製造方法を提供することを目的とする。

構成 本発明は、上記目的を達成するため、透明樹脂製のベー
スプレート上に密着強度補強用樹脂層を設け、この密着
強度補強用樹脂層上に光重合硬化樹脂を塗布したディス
ク原盤を、前記光重合硬化樹脂との密着力が小なる金属
製で表面レリーフ型ホログラムを形成したスタンパ上に
密着させ、光照射により前記光重合硬化樹脂を硬化させ
前記レリーフ型ホログラム形状を転写させた後、前記ス
タンパから前記ディスク原盤を剥離することにより、ホ
ログラムが深溝形状であっても、低粘度の光重合硬化樹
脂が情実まで入り込み形状転写が可能であり、硬化後の
剥離に際しては光重合硬化樹脂のスタンパに対する剥離
性がよくてベースプレートに密着強度補強用樹脂層によ
り強固に密着していることにより支障なく剥離・複製す
ることができることを特徴とするものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。ま
ず、ポジ型フォトレジストをスピナーコート法などによ
り塗布しベークしたディスク（例えば、ガラス板）に、
例えば波長４４２ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ光を露光に用
いて所謂二光束干渉法によって照射し、これを現像（エ
ツチング）して断面形状が正弦波状の表面レリーフ型ホ
ログラム格子を形成する。これを原盤として、その上に
スルファミン酸ニッケルを用いてＮｉ電鋳を行なうこと
により、原盤上にＮｉ層を０．３ｍｍの厚さで電鋳する
。このようにして、第１図（ａ）に示すように表面に転
写・複製すべき表面レリーフ型ホログラム１が形成され
た円盤ディスク状のＮｉによるスタンパ（金型）２が用
意されている。この際、第２図に示すように断面正弦波
形状の溝深さｄと格子ピッチｐとの関係は、ｄ≧ｐなる
関係とされ、深溝形状とされている。

そして、このようなスタンパ２に対して同様に円盤ディ
スク状のベースプレート３を用意する。

このベースプレート３は透明樹脂、例えばアクリル板に
よるものが用いられている。この際、ベースプレート３
の表面（スタンパ２に対向する面）には第１図（ａ）に
示すように、密着強度補強用樹脂層４を設ける。この密
着強度補強用樹脂Ｎ４は光硬化性樹脂により形成されて
いる。なお、この密着強度補強用樹脂Ｎ４は、ベースプ
レート３表層を有機溶剤で浸触させることにより、樹脂
製のペースプレート３自体の一部を利用して形成しても
よい。

次に、同図（ｂ）に示すようにスタンパ２上にベースプ
レート３を重ねるが、この際に、両者間に光重合硬化樹
脂５を充填させ、この光重合硬化樹脂５を介在させて両
者を密着させる。即ち、スタンパの表面レリーフ型ホロ
グラム１の溝内に光重合硬化樹脂５を流し込み充填させ
る。ここに、光重合硬化樹脂５はホログラム形状が複製
転写される光重合格子部材として機能するものであり、
この光重合硬化樹脂は所謂２Ｐ法の感光性樹脂である。

これらの樹脂層４及び樹脂５を含めてベースプレート３
を基材とするディスク原盤６が構成され器。ここに、光
重合硬化樹脂５は、具体的には、嫌気性の単官能アクリ
レートであり、例えば２−ヒドロキシプロピルアクリレ
ートである。この他、例えば２−エチルへキシルアクリ
レート、２−ヒドロキシエチルアクリレートなどであっ
てもよい。

何れにしても、これらの光重合硬化樹脂５は低粘度のも
のである。これにより、光重合硬化樹脂５はスタンパ２
の表面レリーフ型ホログラム１の溝が深溝であっても、
その低粘度性により情実内まで入り込む。ちなみに、高
粘度状態の樹脂を用いる射出整形法の場合には、溝深さ
が幅（格子ピッチ）の１／２程度までの浅い溝の場合し
か再現できないものである。つまり、本実施例では、所
謂２Ｐ法に従い、低粘度のフォトポリマー（光重合硬化
樹脂）をスタンパ２の格子溝内に流し込むものである。

このようにして、光重合硬化樹脂５を充填介在させてス
タンパ２とベースプレート３とを密着させた状態で、第
１図（ｂ）に示すようにこのベースプレート３側から光
７（例えば、紫外線）を照射する。これにより、光重合
硬化樹脂５は光架橋反応によって硬化する。このような
硬化により、スタンパ２における表面レリーフ型ホログ
ラム１の格子形状は光重合硬化樹脂５に転写されたこと
になる。

このような硬化処理後に、第１図（ｃ）に示すようにベ
ースプレート３をスタンパ２から剥離する。

この剥離に際しては、光重合硬化樹脂５もベースプレー
ト３とともにスタンパ２から剥離される。

この時、光重合硬化樹脂５は密着強度補強用樹脂層４を
介してベースプレート３に密着しており、かつ、光重合
硬化樹脂５は金属製（例えば、ニッケル）のスタンパ２
との密着力は弱いので、ベースプレート３に追従して良
好にスタンパ２から剥離され、スタンパ２から転写され
た表面レリーフ型ホログラム１′を有する状態として複
製される。

このようにして、表面レリーフ型ホログラムディスクが
複製される。ところで、このような剥離に際してはベー
スプレート３の剥離方向をスタンパ２の表面レリーフ型
ホログラム１の格子方向にほぼ一致させて垂直上方へ剥
離させるのがよいが、実際的には第１図（Ｃ）に示すよ
うに所謂斜め剥離方式でよい。これは、ベースプレート
３がアクリル製であり、多少可撓性を有するため、斜め
剥離しても支障はない。更には、スタンパ２においては
例えば第４図に示すように、円盤形状の表面に、円周方
向に沿ってｎ分割されて複数のホログラム１が各々形成
されているものであり、図中、例えば円周方向なるグレ
ーティング方向を図示して示すホログラム１部分を最初
としてベースプレート３の可撓性を利用して矢印Ａで示
すような円周方向に徐々に斜め剥離していくことにより
、円盤全面についての剥離を行なうことができる。

このようにして、本実施例によれば、例えば溝深さｄと
格子ピッチｐとの関係がｄ≧ｐなる条件の格子形状の複
製につき、最大ｄがｐの１．８倍なる深溝まで複製再現
することができたものである。又、空間周波数としては
、１２００〜１３００本／Ｍあるいは２２０００本／Ｍ
なる表面レリーフ型ホログラム１の場合において原盤通
りの複製ができたものである。特に、深さｄが格子ピッ
チｐの１．８倍のような深溝形状のものを複製した場合
には、入射角がブラッグ角付近の場合において、回折効
率が約８８％なる高回折効率のものが得られたものであ
る。この結果、例えば浅溝格子にして高回折効率化を図
るために、前述した論文中にも示されているような格子
のブレーズ化（鋸歯状化）という面倒な工程を必要とす
ることないものである。このようにして、本実施例方式
によれば、深溝格子の複製が２Ｐ法をベースとして容易
にできるため、高回折効率のホログラムディスクや回折
格子を安価に大量生産し得るものとなる。

ところで、前述したような２Ｐ法における剥離工程を経
た後の光重合硬化樹脂５の状態を考察すると、深溝複製
によるため、第３図（ａ）に示すように格子形状が斜め
に傾いた状態のままとなることがある。即ち、第３図（
ａ）中に矢印Ｂで示すような圧縮力、矢印Ｃで示すよう
な応力が作用し得るからである。このように複製された
表面レリーフ型ホログラム１′が斜め状態として複製さ
れたものを用いると、例えばホログラムスキャナであれ
ば回折効率が低下してしまう。例えば、格子に倒れがあ
った場合、ブラッグ角入射に対して回折効率は５０〜６
０％程度しかながったものである。

この結果、例えばバーコードスキャナであれば、信号の
読取りにエラー等の不都合を生ずる。しがも、例えば第
４図に示したようなホログラムディスクを考慮した場合
には、格子の倒れ状態は個々のホログラム毎に異なり、
かつ、同一ホログラム中でも位置により異なることにな
り、バラバラである。

しかるに、本実施例ではこのような剥離後の格子倒れを
修正するため、剥離した後、ベースプレート３を一定時
間熱処理する工程を付加している。

具体的には、剥離後のベースプレート３をオープンによ
り８０℃で２ｏ分程度加熱処理したところ、第３図（ｂ
）に示すように光重合硬化樹脂５における格子倒れが補
正されて略垂直状態、即ち原盤の正弦波格子形状に復元
したものである。この際、ベースプレート３はアクリル
製であるが、熱処理後にゆっくりそのまま冷却すること
により大きな歪みが生じないことも確認されたものであ
る。このように格子形状が熱処理により、傾き状態から
正常状態に補正されることにより、回折効率も８０％程
度に回復したものである。つまり、剥離後にこのような
熱処理を行なうようにすれば、格子倒れが補正されるの
で、２Ｐ法による複製剥離工程において、格子倒れを生
じないように困難な方法で剥離することなく、比較的ラ
フな方法で剥離してもよいことになり、剥離工程を簡易
化し得るものとなる。

ところで、第４図に示したような円盤状のスタンパ２か
ら円周方向に剥離する場合、剥離開始位置のホログラム
については格子方向に沿うように垂直に剥離するのは困
難であり、斜め剥離による剥離開始方式となる。このよ
うな斜め剥離によっても、上述の如き処理により特に支
障はないが、第５図のような方式とすれば有利となる。

即ち、スタンパ２上にホログラムｌの存在しない欠損セ
グメント部８を形成しておき、この欠損セグメント部８
からアクリル製のベースプレート３の可撓性を利用して
斜め剥離を開始し、順次円周方向に剥離していけば、ホ
ログラム１存在部分では垂直に近い状態で剥離すること
ができるからである。

なお、欠損セグメント部８に代えて格子溝の深くない低
回折効率のホログラムセグメントとしても同様の効果が
得られる。

又、ホログラム格子方向が第４図のものと異なり、例え
ば半径方向に沿わせたものである場合には、外周側から
内周側に向けて半径方向に剥離するようにすればよい。

効果 本発明は、上述したようにベースプレート上に密着強度
補強用樹脂層を設け、その上に光重合硬化樹脂を塗布し
たディスク原盤を、光重合硬化樹脂との密着力が小なる
金属製で表面レリーフ型ホログラムを形成したスタンパ
上に密着させ、光照射により光重合硬化樹脂を硬化させ
て形状を転写させた後、スタンパからディスク原盤を剥
離するようにしたので、複製すべきホログラムが深溝形
状であっても、低粘度の光重合硬化樹脂が情実まで入り
込ませて形状転写が可能であり、硬化後の剥離に際して
は光重合硬化樹脂のスタンパに対する剥離性がよくてベ
ースプレートに密着強度補強用樹脂層により強固に密着
していることにより支障なく剥離・複製することができ
、よって、回折効率の高い深溝格子形状のホログラム複
製を容易に行なうことができ、又、剥離後には熱処理を
行なうことにより、斜め剥離により格子倒れがあっても
これを高回折効率を発揮する垂直状態に補正することが
でき、よって、簡易な剥離方式を用いることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は工程順
に示す断面図、第２図は格子形状を示す断面図、第３図
は剥離後の処理を示す断面図、第４図はホログラムディ
スク原盤を示す平面図、第５図は変形例を示す平面図で
ある。 １・・・表面レリーフ型ホログラム、２・・・スタンパ
、３・・・ベースプレート、４・・・密着強度補強用樹
脂層、５・・・光重合硬化樹脂、６・・・ディスク原盤
、７・・・光３」　し あ２図 −兜、３１Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明樹脂製のベースプレート上に密着強度補強用樹
   脂層を設け、この密着強度補強用樹脂層上に光重合硬化
   樹脂を塗布したデイスク原盤を、前記光重合硬化樹脂と
   の密着力が小なる金属製で表面レリーフ型ホログラムを
   形成したスタンパ上に密着させ、光照射により前記光重
   合硬化樹脂を硬化させ前記レリーフ型ホログラム形状を
   転写させた後、前記スタンパから前記デイスク原盤を剥
   離することを特徴とする表面レリーフ型ホログラムの製
   造方法。 ２、スタンパからデイスク原盤を剥離した後、このデイ
   スク原盤を一定時間熱処理することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の表面レリーフ型ホログラムの製造
   方法。