(57)【要約】      （修正有）【課題】ミクロンサイズからナノサイズの微細な凹凸パターンを両面に形成した高機能フィルムの製造方法。【解決手段】両面構造フィルムの製造装置１および製造方法によれば、エンドレスベルト形状を有する金型１０，１１を高い平面性でニップするので、幅方向で均一な成形が可能である。また、冷却を２段階にして、両面とも冷却ロール１６，１７上で一定の距離を沿わせた後に、剥離することにより剥離点が一定化するとともに、十分な冷却効果を得られるために、剥離後にパターン形状が変化しにくく高精度な成形が可能となる。【選択図】図１
2014162009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型及び表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第２の金型と、
前記第１の金型が懸架され、前記第１の金型を加熱する第１加熱ロール、前記第１の金型を冷却する第１冷却ロール、および、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に配置された移動可能な第１ガイドロールを少なくとも具備する第１金型搬送ユニットと、
前記第２の金型が懸架され、前記第２の金型を加熱する第２加熱ロール、前記第２の金型を冷却する第２冷却ロール、前記第１加熱ロールと平行に配置され表面が弾性体に覆われたニップロール、および、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に配置された第２ガイドロールを少なくとも具備する第２金型搬送ユニットと、
前記第１加熱ロールと前記ニップロールを用いて成形用フィルムを狭圧するための加圧機構と、
前記第１冷却ロールの表面に沿って、前記第１の金型と前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記第２冷却ロールにより前記第１の金型から成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で剥離し、さらに、前記第２冷却ロールの表面に沿って、成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、剥離ロールにより前記第２の金型と成形用フィルムとを剥離するための剥離ユニットと、
を少なくとも備えたことを特徴とする両面構造フィルムの製造装置。
【請求項２】
前記第１金型搬送ユニットにおいて、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に前記第１の金型が配置され、さらに温調機構を有する第１温調ロールを有していることを特徴とする請求項１に記載の両面構造フィルムの製造装置。
【請求項３】
前記第２金型搬送ユニットにおいて、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に前記第２の金型が配置され、さらに温調機構を有する第２温調ロールを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の両面構造フィルムの製造装置。
【請求項４】
前記第１金型搬送ユニットにおいて、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に前記第１の金型が配置され、さらに温調機構を有する第１温調ロールを有し、
前記第２金型搬送ユニットにおいて、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に前記第２の金型が配置され、さらに温調機構を有する第２温調ロールを有し、
前記第１温調ロールと前記第２温調ロールは、搬送方向に対して異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の両面構造フィルムの製造装置。
【請求項５】
前記第１冷却ロールと前記第２冷却ロールは、前記第１冷却ロールの外周面に沿って前記成形用フィルムが移動する区間の抱き角が１０度〜４５度になるように配置され、前記第２冷却ロールと前記剥離ロールは、前記第２冷却ロールの外周面に沿って前記成形用フィルムが移動する区間の抱き角が１０度〜９０度になるように配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の両面構造フィルムの製造装置。
【請求項６】
表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型及び表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第２の金型を加熱する加熱工程と、
加熱された前記第１の金型及び前記第２の金型を、その内側に成形用フィルムを挟んだ状態でロールにより加圧する加圧工程と、
前記加圧工程後に前記第１の金型、前記成形用フィルム、前記第２の金型の順に積層した状態で搬送する搬送工程と、
前記搬送工程後に、前記第１の金型及び前記第２の金型から前記成形用フィルムを第１冷却ロール及び第２冷却ロールにより冷却しながら剥離する冷却剥離工程と、
からなる両面構造フィルムの製造方法において、
（１）前記加熱工程は、加熱ロールによって実施され、前記加圧工程は、表面が弾性体に覆われたニップロールによって実施され、
（２）前記冷却剥離工程は、前記第１冷却ロールの表面に沿って、前記第１の金型と成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記第２の冷却ロールにより前記第１の金型から前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で剥離する工程と、
さらに、前記第２冷却ロールの表面に沿って、前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記剥離ロールにより前記第２の金型と前記成形用フィルムとを剥離する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする両面構造フィルムの製造方法。
【請求項７】
前記搬送工程において、前記第１の金型の温度を、温調機構を有する第１温調ロールにより調整することを特徴とする請求項６に記載の両面構造フィルムの製造方法。
【請求項８】
前記搬送工程において、前記第２の金型の温度を、温調機構を有する第２温調ロールにより調整することを特徴とする請求項６または７に記載の両面構造フィルムの製造方法。
【請求項９】
前記搬送工程において、前記第１の金型の温度を、温調機構を有する第１温調ロールにより調整し、前記第２の金型の温度を、温調機構を有する第２温調ロールにより調整し、
前記第１温調ロール及び前記第２温調ロールは、搬送方向に対して異なる位置に配置されることを特徴とする請求項６に記載の両面構造フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性フィルムの両面に微細な凹凸パターン構造を成形することにより両面構造フィルムを製造する方法およびその製造装置に関する。本方法により得られた両面構造フィルムは、拡散、集光、反射、透過等の光学的な機能を有する光学フィルム等、ミクロンサイズからナノサイズの微細構造をその両面に必要とする部材として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ミクロンサイズからナノサイズの微細な凹凸パターンを両面に形成した高機能フィルムの製造方法として、微細な凹凸パターンが形成された２個のベルト状の金型でフィルムを挟圧し、該フィルムの両面に金型の微細な凹凸パターンを成形する方法がある。そして、長尺の熱可塑性材料からなるフィルムに適用可能で、巻き出しから成形工程を経て巻き取りまで連続的に処理される方法および装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１および特許文献２に、フィルムを両面から２個のエンドレスベルト形状を有する金型で狭圧してフィルムの両面に微細凹凸構造を連続的に成形する装置が開示されている。これらの装置は、フィルムを両面からエンドレスベルト形状を有する金型で狭圧する直前では、金型の予備加熱機構を有し、狭圧部では表面が弾性部材に覆われた加熱機構付きニップロールで両面から加圧ニップする構造を有する。また、これらの装置は、ニップロールで加圧された後に、両面から金型で狭持した状態で両面からエアーを吹いて冷却した後に冷却ロールを通過する時にフィルムから両面の金型を同時に剥離する構造を有する。これらの装置によれば、十分に加熱された金型で十分な時間、加圧することが可能となり、高精度なパターン成形が可能となる。
【０００４】
また、特許文献３には、２個のエンドレスベルト形状を有する金型を用いて、成形フィルムの第１面、第２面を逐次、加熱成形及び冷却を行うことにより両面に微細凹凸構造を連続的に成形する装置が開示されている。本製造装置によれば、加熱冷却差間の熱膨張差によるうねりを抑制し、第１面の低温側ベルトから第２面の高温側ベルトへの樹脂の乗り移りが容易となり、安定した成形、剥離が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５５４１３号公報
【特許文献２】特開２００９−０７８５２１号公報
【特許文献３】特開２０１１−０６８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の両面微細構造フィルムの製造装置では、２個の金型がニップロールに導入される直前に予備加熱されるために、金型が熱膨張によるうねりを生じた状態でニップロールに導入される。そのためにフィルムへの幅方向の圧力分布が不均一になり、成形不良を引き起こすことがあった。また、両面同時に剥離するために剥離点が一定せず、剥離跡が残るという問題があった。また、成形するフィルムの冷却ロールに沿う領域が短いため、すなわち、両面とも剥離直前の冷却時間が短いため、剥離後にパターン形状が変化し、成形精度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、特許文献３に記載の両面微細構造フィルムの製造装置では、第２面を加熱する時に、剥離直前の第1面も熱を受けるために、第１面に形成されたパターン形状が変化し、成形精度が低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。すなわち、
（１）表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型及び表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第２の金型と、
前記第１の金型が懸架され、前記第１の金型を加熱する第１加熱ロール、前記第１の金型を冷却する第１冷却ロール、および、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に配置された移動可能な第１ガイドロールを少なくとも具備する第１金型搬送ユニットと、
前記第２の金型が懸架され、前記第２の金型を加熱する第２加熱ロール、前記第２の金型を冷却する第２冷却ロール、前記第１加熱ロールと平行に配置され表面が弾性体に覆われたニップロール、および、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に配置された第２ガイドロールを少なくとも具備する第２金型搬送ユニットと、
前記第１加熱ロールと前記ニップロールを用いて成形用フィルムを狭圧するための加圧機構と、
前記第１冷却ロールの表面に沿って、前記第１の金型と前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記第２冷却ロールにより前記第１の金型から成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で剥離し、さらに、前記第２冷却ロールの表面に沿って、成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、剥離ロールにより前記第２の金型と成形用フィルムとを剥離するための剥離ユニットと、
を少なくとも備えたことを特徴とする両面構造フィルムの製造装置。
（２）前記第１金型搬送ユニットにおいて、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に前記第１の金型が配置され、さらに温調機構を有する第１温調ロールを有していることを特徴とする（１）に記載の両面構造フィルムの製造装置。
（３）前記第２金型搬送ユニットにおいて、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に前記第２の金型が配置され、さらに温調機構を有する第２温調ロールを有していることを特徴とする（１）または（２）に記載の両面構造フィルムの製造装置。
（４）前記第１金型搬送ユニットにおいて、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に前記第１の金型が配置され、さらに温調機構を有する第１温調ロールを有し、
前記第２金型搬送ユニットにおいて、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に前記第２の金型が配置され、さらに温調機構を有する第２温調ロールを有し、
前記第１温調ロールと前記第２温調ロールは、搬送方向に対して異なる位置に配置されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の両面構造フィルムの製造装置。
（５）前記第１冷却ロールと前記第２冷却ロールは、前記第１冷却ロールの外周面に沿って前記成形用フィルムが移動する区間の抱き角が１０度〜４５度になるように配置され、前記第２冷却ロールと前記剥離ロールは、前記第２冷却ロールの外周面に沿って前記成形用フィルムが移動する区間の抱き角が１０度〜９０度になるように配置されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の両面構造フィルムの製造装置。
【０００９】
また、本発明では以下の両面構造フィルムの製造方法も提供する。
（６）表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型及び表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第２の金型を加熱する加熱工程と、
加熱された前記第１の金型及び前記第２の金型を、その内側に成形用フィルムを挟んだ状態でロールにより加圧する加圧工程と、
前記加圧工程後に前記第１の金型、前記成形用フィルム、前記第２の金型の順に積層した状態で搬送する搬送工程と、
前記搬送工程後に、前記第１の金型及び前記第２の金型から前記成形用フィルムを第１冷却ロール及び第２冷却ロールにより冷却しながら剥離する冷却剥離工程と、
からなる両面構造フィルムの製造方法において、
（ｉ）前記加熱工程は、加熱ロールによって実施され、前記加圧工程は、表面が弾性体に覆われたニップロールによって実施され、
（ｉｉ）前記冷却剥離工程は、前記第１冷却ロールの表面に沿って、前記第１の金型と成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記第２の冷却ロールにより前記第１の金型から前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で剥離する工程と、
さらに、前記第２冷却ロールの表面に沿って、前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記剥離ロールにより前記第２の金型と前記成形用フィルムとを剥離する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする両面構造フィルムの製造方法。
（７）前記搬送工程において、前記第１の金型の温度を、温調機構を有する第１温調ロールにより調整することを特徴とする（６）に記載の両面構造フィルムの製造方法。
（８）前記搬送工程において、前記第２の金型の温度を、温調機構を有する第２温調ロールにより調整することを特徴とする（６）または（７）に記載の両面構造フィルムの製造方法。
（９）前記搬送工程において、前記第１の金型の温度を、温調機構を有する第１温調ロールにより調整し、前記第２の金型の温度を、温調機構を有する第２温調ロールにより調整し、
前記第１温調ロール及び前記第２温調ロールは、搬送方向に対して異なる位置に配置されることを特徴とする（６）に記載の両面構造フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンドレスベルト形状を有する金型を高い平面性でニップするので幅方向で均一な成形が可能である。また、冷却を２段階にして、両面とも冷却ロール上で一定の距離を沿わせた後に、剥離することにより剥離点が一定化するとともに、十分な冷却効果を得られるために、剥離後にパターン形状が変化しにくく高精度な成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の両面構造フィルムの製造装置の一実施形態の断面概略図である。
【図２】本発明の両面構造フィルムの製造装置の別の実施形態の断面概略図である。
【図３】本発明の両面構造フィルムの製造装置のさらに別の実施形態の断面概略図である。
【図４】実施例１に記載の本発明の製造装置及び製造方法により成形したフィルムの走査型電子顕微鏡による断面写真であり、（ａ）が第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり、（ｂ）が第２の金型によって形成されたパターン側の断面である。
【図５】実施例２に記載の本発明の製造装置及び製造方法により成形したフィルムの走査型電子顕微鏡による断面写真であり、（ａ）が第１の金型によって形成されたパターン側の断面であり、（ｂ）が第２の金型によって形成されたパターン側の断面写真である。
【図６】実施例３に記載の本発明の製造装置及び製造方法により成形したフィルムの走査型電子顕微鏡による断面写真であり、（ａ）が第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり、（ｂ）が第２の金型によって形成されたパターン側の断面写真である。
【図７】比較例１に記載の両面構造フィルムの製造装置の断面概略図である。
【図８】比較例１の製造装置及び製造方法により成形したフィルムの走査型電子顕微鏡による断面写真であり、（ａ）が第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり、（ｂ）が第２の金型によって形成されたパターン側の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の両面構造フィルムの製造装置は、表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型及び表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第２の金型と、前記第１の金型が懸架され、前記第１の金型を加熱する第１加熱ロール、前記第１の金型を冷却する第１冷却ロール、および、前記第１加熱ロールと前記第１冷却ロールとの間に配置された移動可能な第１ガイドロールを少なくとも具備する第１金型搬送ユニットと、前記第２の金型が懸架され、前記第２の金型を加熱する第２加熱ロール、前記第２の金型を冷却する第２冷却ロール、前記第１加熱ロールと平行に配置され表面が弾性体に覆われたニップロール、および、前記第２加熱ロールと前記第２冷却ロールとの間に配置された第２ガイドロールを少なくとも具備する第２金型搬送ユニットと、前記第１加熱ロールと前記ニップロールを用いて成形用フィルムを狭圧するための加圧機構と、前記第１冷却ロールの表面に沿って、前記第１の金型と前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記第２冷却ロールにより前記第１の金型から成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で剥離し、さらに、前記第２冷却ロールの表面に沿って、成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、剥離ロールにより前記第２の金型と成形用フィルムとを剥離するための剥離ユニットと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１３】
図１に本発明の実施形態の一例を示す。図１は両面構造フィルムの製造装置１を成形用フィルム幅方向から見た断面概略図である。本発明の両面構造フィルムの製造装置１は、表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型１０と第２の金型１１によって成形用フィルム２を挟圧することによって、成形用フィルム２の両面に微細構造を成形するための装置である。
【００１４】
第１の金型１０は、第１金型搬送ユニット３によって搬送され、第２の金型１１は第２金型搬送ユニット４によって搬送される。第１金型搬送ユニット３は、第１加熱ロール１４と第１冷却ロール１６と第１ガイドロール２２から構成される。また、第２金型搬送ユニット４は、第２加熱ロール１５と第２冷却ロール１７とニップロール２０と第２ガイドロール２３から構成される。但し、上記のロールは少なくとも必要なロールであって、設備構成上、上記以外に金型を搬送するために必要なロールが具備されていてもよい。
【００１５】
両面構造フィルムの製造装置１の動作としては、先ず、巻出ロール１２より巻き出された成形用フィルム２が、第１の金型１０と第２の金型１１に狭圧された状態で加圧機構１９により狭圧される。第１の金型１０は第１加熱ロール１４の表面に沿って加熱されながら狭圧部５０に導入される。第２の金型１１は第２加熱ロール１５により加熱された後に、狭圧部５０に導入される。加圧機構１９は、第１加熱ロール１４と、第１の加熱ロールと平行に配置されたニップロール２０、バックアップロール２１と図示しないこれらの加圧機構から構成される。なお、バックアップロール２１は、狭圧部のロールのたわみを抑制するために設けられたものであって、フィルム幅方向の加圧長さが小さい場合は、省略してもよい。
【００１６】
成形用フィルム２は狭圧部５０で、両面から各金型の表面に形成された微細構造を押し付けられることにより、パターン形状に対応する形状、すなわち各金型の微細パターンが反転した微細構造が成形される。狭圧部５０を通過した成形用フィルム２は、第１の金型１０と第２の金型１１とに挟持されながら、剥離ユニット２５まで搬送される。剥離ユニット２５は、第１冷却ロール１６と、第２冷却ロール１７と、剥離ロール１８から構成される。剥離ユニット２５においては、先ず、成形用フィルム２が第１の金型１０と第２の金型１１に挟持された状態で第１冷却ロール１６の表面に沿って冷却されながら、第２冷却ロール１７の表面近傍まで搬送され、第１の金型１０を成形用フィルム２から剥離する。剥離後の第１の金型１０は第１のガイドロール２２を経て第１加熱ロール１４へと搬送される。一方、第２の金型１１と成形用フィルム２は、第２冷却ロール１７の表面に沿って冷却されながら、剥離ロール１８の表面近傍まで搬送され、第２の金型１１を成形用フィルム２から剥離する。剥離された第２の金型１１は第２ガイドロール２３を経て第２加熱ロール１５へと搬送される。一方、成形用フィルム２は巻取ロール１３へと搬送され、巻き取られる。
【００１７】
上記の構成及び動作により、狭圧部５０で第１の金型１０は第１加熱ロールの表面に沿ったまま加熱されるので高い平面性で保持できる。一方、成形用フィルム２は狭圧部５０までは熱負荷をほとんど受けず、熱変形の極めて少ない状態で導入される。また、第２の金型はあらかじめ加熱された状態で狭圧部５０に導入される。狭圧部ではニップロール２０の表面を覆う弾性体が、第２の金型の平面性に追従しながら弾性変形できる。一方の加圧面では第１の金型と成形用フィルムを高い平面性を出した状態にし、他方の加圧面では弾性体を適用して第２の金型の平面性にならって変形する構造とすることにより、幅方向でエアー噛み等を抑制しながら均一な圧力がかけられて、精度の高い成形が可能となる。
【００１８】
また、上記の構成により、成形用フィルムと金型との剥離を各面で異なる位置で行う、すなわち２段階で剥離動作させることが可能となる。両面同時に剥離する場合では、各面での剥離力が互いに影響しあうために、剥離点が不安定となり剥離跡を残しやすいのに対して、本方式では、一方の面の剥離動作が他方の面の剥離動作に影響しにくく、剥離点が一定となり、安定した剥離動作を可能にする。また、両面ともに、剥離動作において、各冷却ロールの表面を一定距離沿わせるために、剥離面に関して十分に冷却することが可能となり、剥離不良や剥離後のパターンの変形等が抑制される。
【００１９】
各部の詳細な構造について以下に説明する。第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５は金型を均一に加熱しつつ、安定して搬送するために必要な加工精度が求められ、さらに加熱手段を含むことが好ましい。第１加熱ロール１４はニップ時に受ける荷重を想定した強度を有することが好ましい。両方の加熱ロールともに、材質としては、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが挙げられる。また、加熱手段としては内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を設けたり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターや誘導加熱装置を設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよい。
【００２０】
両方の加熱ロールの加工精度はＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．０３ｍｍより大きくなると、挟圧時の第１加熱ロール１４とニップロール２０の間に部分的な隙間ができるため、成形用フィルム２を均一に押圧できなくなり、フィルム２に成形ムラが生じる場合がある。また、両方の加熱ロールの表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される、算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、金型の裏面に加熱ロールの形状が転写し、さらにそれが成形用フィルム２に転写してしまう場合があるためである。
【００２１】
両方の加熱ロールの表面には、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。なぜなら、両方の加熱ロールは常に金型と接触しているので、その表面は非常に磨耗しやすいためである。加熱ロールの表面に傷が入ったりすると、前述したような成形用フィルム２の成形ムラや、フィルムへのロール表面形状の転写といった問題が生じる場合がある。また、各加熱ロールの直径は２００ｍｍ〜５００ｍｍの範囲が好ましい。２００ｍｍ未満では金型に大きな曲げ応力がかかり、変形したり繰り返しかかる応力により耐久性が低下したりする場合がある。５００ｍｍより大きいとロールの加工コストが多大となったり、加工精度が低下したりする場合がある。
【００２２】
また、ニップロール２０は芯層の表面が弾性体に覆われた構造であることが好ましい。芯層は、強度および加工精度が求められ、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが適用される。また、弾性体は、押圧力により変形し、ゴムに代表される樹脂やエラストマー材質が好ましく適用される。芯層はその両端部で軸受によって回転支持されており、さらに前記軸受は、シリンダなどの図示しない押圧手段と接続されている。ニップロール２０はこの押圧手段のストロークにより開閉し、成形用フィルム２を挟圧または開放する。
【００２３】
また、ニップロール２０は所望のプロセスやフィルム材質に合わせて、温調機構を有してもよい。温調機構としては、ロール内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を埋め込んだり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。また、ロール外表面付近に赤外線加熱ヒーターを設置して、ロール外表面から加熱する構造でもよい。
【００２４】
ニップロール２０の加工精度は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．０３ｍｍより大きくなると、挟圧時の加熱ロール１４とニップロール２０の間に部分的な隙間ができるため、成形用フィルム２を均一に押圧できなくなり、成形用フィルム２に成形ムラが生じる場合がある。また、ニップロール表面に被覆した弾性体の表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（改訂年２００１）にて定義される算術平均粗さＲａが１．６μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが１．６μｍを超えると、押圧時に成形用フィルム２の裏面に弾性体の表面形状が転写してしまう場合があるためである。
【００２５】
ニップロール２０の表面の弾性体の耐熱性は、１６０℃以上の耐熱温度を有するものが好ましく、さらに好ましくは１８０℃以上の耐熱温度を有するものが好ましい。耐熱温度の上限は耐久性を考慮すると４００℃以下が好ましい。ここで耐熱温度とはその温度で２４時間放置したときの引張強さの変化率が１０％を超えるときの温度を言う。
【００２６】
弾性体の材質としては、例えばゴムを用いる場合には、シリコーンゴムやＥＤＰＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ネオプレン、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレンゴム）、ウレタンゴム、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、エボナイトなどを用いることができる。更に高い弾性率と硬度を求める場合には、カレンダーローラ用樹脂としてゴムメーカ各社から販売されている上記ゴムに特殊な処方を用いたものや、じん性を向上させた硬質耐圧樹脂（例：ポリエステル樹脂）を用いることができる。
【００２７】
弾性体のゴム硬度がＡＳＴＭ  Ｄ２２４０：２００５（ショアＤ）規格で７０〜９７°の範囲であることが好ましい。なぜなら、硬度が７０°を下回ると弾性体の変形量が大きくなり、成形用フィルム２との搬送方向の加圧長さが長くなりすぎて、微細構造の成形に必要な圧力を確保することができなくなる場合があり、また硬度が９７°を超えると、逆に該弾性体の変形量が小さくなり、搬送方向の加圧長さが短くなりすぎて微細構造の成形に必要な押圧時間が確保できない場合があるためである。
【００２８】
ニップロールの直径は適切な強度を確保できる最低限の直径を有し、さらに２００ｍｍ以下とすることが好ましい。２００ｍｍを超えると搬送方向の加圧長さが長くなり、圧力が低下するため微細構造の成形に必要な押圧時間が確保できない場合があるためである。
【００２９】
バックアップロール２１は、加圧部のロールのたわみを抑制するために設けられたものであって、フィルム幅方向の加圧長さが小さい場合は、省略してもよいが、設ける場合には、以下の構成が好ましい。
【００３０】
バックアップロール２１は、ニップ時に荷重を受けるので、強度および加工精度が求められる場合がある。材質としては、例えば鋼や繊維強化樹脂、セラミックス、アルミ合金などが挙げられる。接触するニップロール２０の温度変化を抑制するために、バックアップロールの表面温度を一定に保持するための温調手段を有してもよい。温調手段としては内部を中空にしてカートリッジヒーターや誘導加熱装置を設置したり、内部に流路を加工して油や水、蒸気等の熱媒を流したりすることにより、ロール内部から加熱する構造でもよい。
【００３１】
バックアップロール２１の加工精度も、ＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．０３ｍｍ以下、円周振れ公差において０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が大きくなりすぎると、挟圧時のバックアップロール２１とニップロール２０の間に部分的な隙間ができるため、成形用フィルム２を均一に圧力がかからなくなり、フィルムの幅方向に成形ムラが生じる場合がある。また、バックアップロール２１の表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（改訂年２００１）にて定義される算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、ニップロール２０の表面にバックアップロール２１の表面形状が転写する場合があるためである。
【００３２】
バックアップロール２１の表面には、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。なぜなら、ニップロール２０による押圧力を受けるため、その表面は非常に磨耗しやすく、バックアップロール２１の表面が磨耗したり、傷が入ったりすると、前述したような成形用フィルム２の成形ムラの問題が生じる場合があるためである。
【００３３】
第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７は、例えば内部に通水路が設けられ、一定の温度の水を連続して循環させる水冷式の冷却手段などによって冷却されることが好ましい。そして第１の金型１０、第２の金型１１との接触面における熱伝導により金型を冷却する。
【００３４】
各冷却ロールは金型との密着性を良くして幅方向に均一に熱伝導させて冷却するために、ロールの表面材質は鋼やアルミ合金、銅などの金属とし、加工精度はＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．１ｍｍより大きくなると、金型との接触が不均一となり、冷却不良によるパターン成形不良が発生する場合がある。また、両ロールともに表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（改訂年２００１）にて定義される算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、上記同様に金型との接触が不均一となり、冷却不良によるパターン成形不良が発生する場合がある。各冷却ロールの表面には、金型との接触による摩耗を防止するために、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。
【００３５】
第１冷却ロール、第２冷却ロールともに２００ｍｍ〜５００ｍの直径を有することが好ましい。２００ｍｍ未満では金型に大きな曲げ応力がかかり、変形したり繰り返しかかる応力により耐久性が低下したりする場合がある。５００ｍｍを超えるとロールの加工コストが多大となったり、加工精度が低下したりする場合がある。
【００３６】
次に、第１冷却ロール１６と第２冷却ロール１７と剥離ロール１８から構成される剥離ユニット２５について説明する。第１冷却ロール１６と第２冷却ロール１７は平行に配置されている。幅方向で均一な剥離動作を行うために、両ロールの間隙は１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましく、間隙精度としては０．０１ｍｍ以下にすることが好ましい。また、第２冷却ロールと剥離ロール１８も平行に配置され、上記と同じ間隙量、間隙精度にすることが好ましい。
【００３７】
剥離ロール１８は、は各冷却ロール１６、１７と同様に冷却手段を有しており、成形用フィルム２を冷却し、第２の金型１１からの剥離を補助する役割を果たすことが好ましい。また、第１の金型により形成された微細構造面を破壊しないように、表面を樹脂やゴムからなる弾性体で被覆されたロールを適用してもよい。また、第２冷却ロールとの平行度を高くして安定した剥離動作を得るために、加工精度はＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、剥離ロール１８は、第２剥離ロールの表面で第２の金型と成形用フィルム３との剥離点を一定に維持するために、流体圧シリンダなどにより第２冷却ロール１７に対して押し当てられる構造であってもよい。剥離ロール１８の成形用フィルム２に対する押圧力は特に制限されず、剥離ロールの周面が成形用フィルム２の裏面に密着していればよい。
【００３８】
また、第１冷却ロール１６と第２冷却ロール１７は、第１冷却ロール１６の外周面に沿って成形用フィルム２が移動する区間の抱き角が１０度〜４５度になるように配置することが好ましい。１０度未満では十分な冷却効果が得られにくくなる場合があり、４５度を超えると、成形用フィルム２または第２の金型が所定の位置よりも早く剥離し、剥離点が不均一となる場合がある。
【００３９】
また、第２冷却ロール１７と剥離ロール１８は、第２冷却ロール１７の外周面に沿って成形用フィルム２が移動する区間の抱き角が１０度〜９０度になるように配置することが好ましい。１０度未満では十分な冷却効果が得られにくくなる場合があり、９０度を超えると、成形用フィルム２が所定の位置よりも早く剥離し、剥離点が不均一となる場合がある。また、剥離ロール１８は各冷却ロールと同様に冷却手段を有しており、成形用フィルム２を裏面側から冷却し、第２の金型からの剥離を補助する役割を果たすことが好ましい。
【００４０】
第１ガイドロール２２、第２ガイドロール２３は、それぞれ第１の金型１０と第２の金型１１の搬送において、張力を調整する機構が付加されていることが好ましい。例えば、昇降方向に移動できるようにして、搬送張力を調整したり、あるいは張力を除荷して金型を交換できるようにしたりすることが好ましい。昇降機構としては、エアーシリンダーやモーターで駆動する機構等、いかなるものでもよい。高精度な張力制御を行う場合は、軸受け部にロードセルを設けて検出値に応じてサーボモーター等で高精度にロール位置を高精度に制御することが好ましい。
【００４１】
両ロールの表面材質は鋼やアルミ合金、銅などの金属とし、加工精度はＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．１ｍｍより大きくなると、金型との接触が不均一となり、全幅にわたって均一な張力がかからない場合がある。また、両ロールともに金型との接触による摩耗を防止するために、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。
【００４２】
第１金型搬送ユニット３、第２金型搬送ユニット４を構成する各ロールの端部は、ころがり軸受などにより回転支持されることが好ましい。第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５はモーター等の駆動手段と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。また第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７は第１の金型１０、第２の金型１１を通じて、各加熱ロールの駆動力により回転することが好ましい。搬送速度は微細構造の成形性と成形用フィルムの生産性のバランスを考慮して決定されるが、微細構造を高精度に成形しながら生産性を高くするために、速度は１〜３０ｍ／分の範囲より決定されることが好ましい。バックアップロール２１の駆動手段は第１の加熱ロール１４と速度を同期可能なモーターなどを用いて独立して回転させることが好ましい。バックアップロール２１を適用しない場合は、ニップロール２０を第１加熱ロール１４と速度を同期可能なモーターなどを用いて独立して回転させることが好ましいが、第１加熱ロール１４の端部とチェーンまたはベルトなどで連結し、第１加熱ロール１４と連動して回転できるようにしてもよい。
【００４３】
また、巻出ロール１２および巻取ロール１３はともに成形用フィルム２を巻きつけるコアを固定できる構造となっており、端部はモーター等の駆動手段と連結され、速度を制御しながら回転可能となっている。また、トルク制御により、成形用フィルム２に与えられる張力を調整できるようにしてもよい。
【００４４】
第１金型搬送ユニット３と第２金型搬送ユニット４において、金型蛇行修正機構を設けることが安定的に金型を搬送するために好ましい。金型蛇行抑制機構の好ましい形態は、図１に示すように、第１の金型の搬送経路において、金型の端部の位置を検知する端部検出センサー４０と、検出された値に基づいて第１ガイドロール２２の移動を制御することにより、第１の金型の搬送位置を調整するためのコントローラ４１を有する。さらに、第２の金型の搬送経路において、金型の端部の位置を検知する端部検出センサー４２と、検出された値に基づいて第２ガイドロール２３の移動を制御することにより、第２の金型の搬送位置を調整するためのコントローラ４３を有する。
【００４５】
端部検出センサー４０、４２は、発信側と受信側に分かれた光量検出式等の非接触のラインセンサーであり、発信信号の一部が第１の金型１０、第２の金型１１によって遮られるように、各金型の幅方向端部に被さるように設置されることが好ましい。そして、受信側が受け取る信号量の大小によって、コントローラ４１、４３によって各金型の幅方向位置を検出する。各コントローラでは端部検出センサーの検出値に合わせて、ガイドロールを所定量移動させるために、あるいは所定速度で移動させるために移動手段を駆動させる。
【００４６】
第１ガイドロール２２、第２ガイドロール２３の各可動手段としては、それぞれ第１の金型１０、第２の金型１１の搬送方向に対して各ガイドロールの角度を調整できるものが好ましい。端部検出センサーからの値に基づき、移動させたい方向に張力が低下するように各ガイドロールの金型搬送方向に対する角度を調整する構造が好ましい。上記の各金型の蛇行抑制機構を備えることにより、熱変形による金型の蛇行を抑制し、安定した金型の搬送と成形動作を実現できる。また、各ガイドロールは各金型の非微細構造面をエアーシリンダー等の押圧手段で一定の荷重で押圧することが好ましい。金型は温度変化により寸法変化を起こすことから、一定の張力を維持するために上記構造が有効である。
【００４７】
第１の金型１０、第２の金型１１は、表面に微細構造面を加工されたエンドレスベルト形状を有する金型である。材質は強度と熱伝導率が高い金属が好ましく、例えばニッケルや鋼、ステンレス鋼、銅などが好ましい。また、エンドレスベルト形状を有する金型として、エンドレスベルト形状を有する金属ベルトの表面に鍍金を施したものを使用してもよい。表面に微細構造を有する各金型の作成方法については、金属ベルトの表面に直接切削やレーザー加工を施工する方法、金属ベルトの表面に形成した鍍金皮膜に直接切削やレーザー加工を施工する方法、微細構造を内面に有する円筒状の原版に電気鋳造を施す方法、金属ベルトの表面に微細構造面を有する薄板を連続して張り付ける方法などが挙げられる。
【００４８】
エンドレス形状を有する金属ベルトは、所定の厚み、長さを持つ金属板の端部同士を突き合わせ溶接する方法、所定の倍の厚みの金属板を所定の半分の長さで溶接してエンドレス形状にした後に圧延する方法、などによって製造される。このとき、金属ベルトの厚みは金型として必要な強度とハンドリング性の理由により、０．１〜０．４ｍｍの範囲とすることが好ましい。この範囲よりも厚みが小さくなると、加熱ロールと冷却ロールによって懸架されるときに与えられる張力により、金属ベルトが破断あるいは塑性変形する場合がある。一方、この範囲よりも厚みが大きい場合、金属ベルトの曲げ剛性が大きくなりすぎて、加熱ロールおよび冷却ロールに懸架したり、これらのロールに懸架した状態で搬送させることが難しくなったりする場合がある。
【００４９】
エンドレス形状を有する金属ベルトの表面に鍍金を施す場合は、鍍金の材質はニッケルや銅などが好ましい。また、金属ベルトの厚みは０．１〜０．３ｍｍ、鍍金の厚みは０．０３〜０．１ｍｍの範囲とすることが好ましい。金属ベルトの厚みに対して鍍金の厚みが大きくなると、金属ベルトと鍍金の境界面で剥離が発生する場合がある。一方、鍍金の厚みが小さすぎると、微細構造を精度よく加工することが困難となる場合がある。
【００５０】
また、微細構造とは、高さ１０ｎｍ〜１００μｍの凹形状および／または凸形状がピッチ１０ｎｍ〜１ｍｍ、より好ましくは高さ１μｍ〜５０μｍの凹形状および／または凸形状がピッチ１μｍ〜１００μｍで周期的に繰り返された形状のことを示し、例えば、三角形状の溝が複数個ストライプ状に並んでいるものであったり、矩形、半円形状もしくは半楕円形状等であったりしてもよい。さらには溝が直線である必要はなく、曲線のストライプパターンでもよい。また、その稜線方向はベルトの周方向に限らず幅方向であってもよい。さらに、微細構造は他にも直線状あるいは曲線状に連続したものに限られず、半球や円錐や直方体などの凸形状あるいは凹形状がドット状に離散的に配置されたものでもよい。
【００５１】
エンドレスベルト形状を有する金型の製造方法の一例を以下に示す。まず、ステンレス鋼板の端部を突き合わせ溶接し、エンドレス形状を有する金属ベルトに加工する。次に、この金属ベルトをロールにはめて固定し、表面にニッケル鍍金処理を施し、その後、旋盤加工機にて金属ベルトの鍍金層に所定の微細構造を切削加工する方法がある。切削加工を施した金属ベルトは、ロールより取り外すことで、表面に所定の微細構造を有するエンドレスベルト形状を有する金型が得られる。
【００５２】
また、エンドレスベルト形状を有する金型の他の製造方法の例として、薄板状の金属板に微細構造を加工した後に、突き合わせ溶接でエンドレスベルト化する方法がある。薄板状の金属板への加工は、表面にニッケル鍍金処理を施した後、平面切削加工機にて鍍金層に所定の微細構造を切削する方法や、金属板表面を直接レーザー加工や、電子ビーム加工、あるいはフォトリソグラフィーにより微細精密構造を形成する方法が挙げられる。
【００５３】
図２に本発明の微細構造フィルムの製造装置に関する別の好ましい形態を示す。
【００５４】
第１金型搬送ユニット３において、第１加熱ロール１４〜第１冷却ロール１６との間に、第１温調ロール３０を配置することが好ましい。第１温調ロール３０は、第１の金型の微細構造が形成された面とは逆側の面から第１の金型を押し当てるように構成する。第１温調ロール３０を配置することにより、加熱工程によって加熱された第１の金型１０が第１冷却ロールの外周面に到達した地点での第１の金型の温度降下幅を小さくできる。温度降下幅を小さくすることにより、熱変形量を抑えることができる。熱変形は金型のうねりやしわを発生させる要因となることから、本発明の構成で熱変形量を抑制することにより、金型のうねりやしわの発生を抑えることができる。これにより第１冷却ロール１６と第１の金型１０との接触が幅方向で均一になり、均一な金型の冷却が可能になる。また、金型のうねりやしわは、本来の剥離位置より手前での剥離を引き起こすことから、本発明の構成により、本来の剥離位置より手前での剥離を防止することができる。
【００５５】
第１温調ロール３０は各冷却ロールと同様に冷却手段を有し、第１の金型１０を微細構造面とは逆側の面から冷却する。第１温調ロールは金型との密着性を良くして幅方向に均一に熱伝導させて冷却するために、ロールの表面材質は鋼やアルミ合金、銅などの金属とし、加工精度はＪＩＳ  Ｂ  ０６２１（改訂年１９８４）にて定義される円筒度公差において０．１ｍｍ以下、円周振れ公差において０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの値が０．１ｍｍより大きくなると、金型との接触が不均一となり、金型の温度ムラを引き起こす場合がある。また、両ロールともに表面粗さは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（改訂年２００１）にて定義される算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下のものが好ましい。Ｒａが０．２μｍを超えると、上記同様に金型との接触が不均一となり、温度ムラを引き起こす場合がある。各冷却ロールの表面には、金型との接触による摩耗を防止するために、硬質クロムめっき、セラミック溶射、ダイヤモンド・ライク・カーボン・コーティングなどの高硬度皮膜の形成処理を施すことが好ましい。
【００５６】
また、第１温調ロール３０は第１の金型１０と幅方向で均一に接触できるように、第１の金型１０を微細構造面とは逆側の面から適切な力で押圧するための押圧機構を備えることが好ましい。押圧機構としては、油圧、空圧等、一定の力を与えるものがよいが、モーター駆動にしてロール位置を常に一定の位置で押せるように位置制御できるものでもよい。また、両端は自在に回転できるように軸受で支持されている構成が良い。
【００５７】
図３に本発明の微細構造フィルムの製造装置に関するさらに別の好ましい形態を示す。
【００５８】
第２金型搬送ユニット４において、ニップロール２０〜第２冷却ロール１７との間に、第２温調ロール３１を配置することが好ましい。第２温調ロール３１は、第２の金型の微細構造が形成された面とは逆側の面から第２の金型を押し当てるように構成する。図示したとおり第１温調ロール３０と併用してもよいし、単独で適用してもよい。
【００５９】
第２温調ロール３１を配することにより、加熱工程によって加熱された第２の金型１１が第２冷却ロールの外周面に到達した地点での第２の金型の温度降下幅を小さくできる。温度降下幅を小さくすることにより熱変形量を抑えることができる。熱変形は金型のうねりやしわを発生させる要因となることから、本発明の構成で熱変形量を抑制し、金型のうねりやしわの発生を抑えることができる。これにより第２冷却ロール１７と第２の金型１１との接触が幅方向で均一になり、均一な金型の冷却が可能になる。また、金型のうねりやしわは、本来の剥離位置より手前での剥離を引き起こすことから、本発明の構成により、本来の剥離位置より手前での剥離を防止することができる。
【００６０】
第２温調ロール３１の構造や材質は第１温調ロール３０と同様でよい。
【００６１】
また、第２温調ロール３１は第１の金型１１と幅方向で均一に接触できるように、上記の第１温調ロールと同様の押圧機構を用いればよい。
【００６２】
また、第１温調ロール３０と第２温調ロール３１を併用し、さらに、図３で示すように各々の温調ロール位置を搬送方向で異なる位置に配置することが好ましい。各ロールを金型に搬送方向で別々の位置で押し当てることにより、ロール表面に金型を密着させることができる。密着させることにより、金型の幅方向に渡って均一な温度分布を実現できるために金型の熱変形によるうねりを抑制できる。
【００６３】
第１温調ロールと第２温調ロールを異なる位置に配置する距離としては、３０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲が好ましい。３０ｍｍ未満では互いのロールの押圧力が両金型を介して影響しあい、各ロールが幅方向に均一な接触を阻害する場合がある。一方、２００ｍｍを超えると装置構成上、長い搬送工程を有することとなり装置が大型化する場合がある。
【００６４】
上記の装置を用いて微細構造が表面に形成されたフィルムを製造する方法を説明する。本発明の製造方法は、表面に微細構造が形成されたエンドレスベルト形状を有する第１の金型及び第２の金型を加熱する加熱工程と、加熱された前記第１の金型と前記第２の金型を、その内側に成形用フィルムを挟んだ状態でロールにより加圧する加圧工程と、前記加圧工程後に前記第１の金型、前記成形用フィルム、前記第２の金型の順に積層した状態で搬送する搬送工程と、前記搬送工程後に、前記第１の金型及び前記第２の金型から前記成形用フィルムを第１冷却ロール及び第２冷却ロールにより冷却しながら剥離する冷却剥離工程と、からなる両面構造フィルムの製造方法において、（１）前記加熱工程は、加熱ロールによって実施され、前記加圧工程は、表面が弾性体に覆われたニップロールによって実施され、（２）前記冷却剥離工程は、前記第１冷却ロールの表面に沿って、前記第１の金型と成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記第２の冷却ロールにより前記第１の金型から前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で剥離する工程と、さらに、前記第２冷却ロールの表面に沿って、前記成形用フィルムと前記第２の金型とを密着した状態で搬送した後、前記剥離ロールにより前記第２の金型と前記成形用フィルムとを剥離する工程とを、少なくとも含むことを特徴とする。
【００６５】
本発明の製造方法の実施形態の一例を図１を用いて説明する。まず、準備段階として、成形用フィルム２を巻出ロール１２より引き出し、ニップロール２０を開放した状態で、第１加熱ロール１４と第１冷却ロール１６に懸架された第１の金型１０の上に沿わせた後、第２冷却ロール１７、剥離ロール１８を経由し、巻取ロール１３で巻き取っている状態とする。
【００６６】
続いて、駆動手段により成形用フィルム２、第１の金型１０、第２の金型１１を低速で搬送しながら、各加熱手段及び冷却手段を作動し、第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５、及び第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７の表面温度が所定の温度になるまで温調する。各加熱ロールの表面温度、各冷却ロールの表面温度の条件は、成形用フィルム２の材質、金型の微細構造の形状、アスペクト比等に依存し、第１加熱ロール、第２加熱ロールの表面温度はフィルム２のＴｇ＋５０℃からＴｇ＋１００℃、第１冷却ロール、第２冷却ロールの表面温度はフィルム２のＴｇ−２０℃からＴｇ−１００℃の範囲で設定されることが好ましい。ここで、Ｔｇとはフィルムのガラス転移温度のことを示す。なお、成形条件やフィルムの材料等によっては、成形性の向上、フィルムの平面性の向上、スムーズな剥離を目的としてニップロール２０や剥離ロール１８を所定の温度に制御してもよい。
【００６７】
各加熱ロール及び各冷却ロールの表面温度が設定値まで温調されたら、フィルムを成形速度で搬送すると同時に、ニップロール２０を閉じ、第１加熱ロール１４とニップロール２０で第１の金型１０、成形用フィルム２、第２の金型１１を積層した状態で加圧し、第１の金型１０と第２の金型１１の微細構造面の反転した形状を成形用フィルム２の各成形面に成形する。このときの条件として、フィルムの成形速度は１〜３０ｍ／分、線圧は４００ｋＮ／ｍ以上の範囲で設定されることが好ましい。
【００６８】
フィルム表面への連続成形は、第１の金型及び第２の金型の周回動作に合わせて加熱工程、加圧工程、搬送工程、冷却剥離工程から構成される。
【００６９】
第１の金型１０は第１加熱ロール１４と接触する部分において、常に高温の第１加熱ロール１４からの熱伝導により加熱され、第１加熱ロール１４とニップロール２０によって挟圧されるまでに、加熱ロール４の表面温度近くまで昇温される。一方、第２の金型１１は、第２加熱ロールと接触する部分において、熱伝導によって加熱され、所定の温度まで昇温する。昇温された第２の金型１１は、ニップロール２０の挟圧部５０まで搬送される。（加熱工程）。
【００７０】
次に、成形用フィルム２は狭圧部５０において第１の金型１０と第２の金型１１によって挟持されたまま加圧され、軟化したフィルムを構成する樹脂が各金型の微細構造面のパターン内に入り込む（加圧工程）。
【００７１】
成形用フィルム２の各面は第１の金型１０と第２の金型１１に密着した状態で第１冷却ロール１６まで搬送される。（搬送工程）。
【００７２】
成形用フィルム２が両金型に挟まれた状態で第１冷却ロール１６の外周面まで到達すると、熱伝導により、第１の金型１０が冷却される。第１の金型は第１の冷却ロールの外周面に沿って、一定区間走行する。この間に、成形用フィルム２の第１の金型１０との接触面の温度が、フィルムのガラス転移温度以下まで冷却されることが好ましい。第１の金型を剥離した後、成形用フィルム２と第２の金型１１は、第２冷却ロール１７の外周面に沿って一定区間走行し、剥離ロール２０の外周面に到達する。その後、剥離ロール２０により第２冷却ロール１７の外周面において成形用フィルム２を第２の金型から剥離する（冷却剥離工程）。
【００７３】
なお、第１の金型１０及び第２の金型１１はその後、それぞれ、第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５の外周面に搬送され、加熱工程から再度繰り返す。一方、剥離ロール２０により剥離された成形用フィルム２は巻取ロール１３に巻き取られる。
【００７４】
上記の加熱工程により、第１の金型１０は第１加熱ロール１４の表面に沿って高い平面性を保持したまま狭圧部５０に導入される。成形用フィルム２も狭圧部５０までは熱負荷をほとんど受けず、熱変形の極めて少ない状態で導入されるので、第１の金型面のパターン形状が成形用フィルム２に均一に成形される。一方、第２の金型１１はあらかじめ加熱された状態で狭圧部５０に導入される。狭圧部５０ではニップロール２０が第２の金型１１の平面性に倣って弾性変形し、幅方向均一に圧力をかけられて、第２の金型面のパターン形状が成形用フィルム２に均一に成形される。
【００７５】
また、上記の構成により、フィルムと金型との剥離は各面で異なる位置で行う、すなわち、第１の金型と接触する面と第２の金型と接触する面を２段階に逐次、剥離動作させることが好ましい。両面同時に剥離する場合では、各面での剥離力が互いに影響しあうために、剥離点が不安定となり剥離跡を残しやすくなる場合がある。一方、本発明の方式では、一方の面の剥離動作が他方の面の剥離動作に影響することが生じにくく、剥離点が一定となり、安定した剥離動作を可能にする。また、両面ともに各冷却ロールの表面を一定区間沿わせるために、剥離面に関して十分に冷却することが可能となり、剥離不良や剥離後のパターンの変形等が抑制されやすくなる。
【００７６】
また、図２や図３に示すように、上記の搬送工程において、第１の金型の温度を、温調機構を有する第１温調ロール３０により、所定の温度に調整したり、第２の金型の温度を、温調機構を有する第２温調ロール３１により、所定の温度に調整したりすることが好ましい。
【００７７】
成形動作中の第１温調ロール３０、第２温調ロール３１の表面の温度は、それぞれ第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７の表面温度よりも５０度以上、１２０度以下とすることが好ましい。より好ましくは、７０度以上、１００度以下である。５０度未満では、冷却が過度に行われ金型と成形用フィルムとの密着力が低下し、本来の剥離位置よりも手前で剥離され、剥離跡を誘発する場合がある。一方、１２０度より高くすると、各冷却ロールとの接触開始点において、温度降下幅が大きくなり、金型のうねりやしわを誘発させ、各冷却ロール上で冷却不良を引き起こす場合がある。また、各金型を押圧する力としては、搬送するベルトの厚みや各ロールの設定温度によって異なるが、概ね１００Ｎ／ｍ〜１，０００Ｎ／ｍの範囲が好ましい。１００Ｎ／ｍ未満では幅方向で均一な接触状態を得ることが難しくなる場合があり、また、１，０００Ｎ／ｍより大きい場合は、金型の蛇行を引き起こす場合がある。なお、第１冷却ロール１６と第２冷却ロール１７はそれぞれ単独で用いてもよいし、図３に示すように併用してもよい。併用する場合は、成形用フィルムの各面において、幅方向に均一な温度分布となるように各温調ロールと各金型の接触位置が搬送方向において異なる位置に配置されることが好ましい。
【００７８】
本発明に適用される成形用フィルム２は、熱可塑性樹脂を主たる成分とした熱可塑性フィルムが用いられ、具体的に好ましくは、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。
【００７９】
このなか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質量％以上からなることがさらに好ましい。
【００８０】
成形用フィルム２は上述の樹脂の単体からなるフィルムであっても構わないし、複数の樹脂層からなる積層体であってもよい。この場合、単体フィルムと比べて、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フィルム全体が前述の熱可塑性樹脂を主たる成分とする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記要件を満たしていなくても、少なくとも前記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形成することができる。特に、フィルムの成形性を良くするために金型温度を高温にしたい場合は、表層にガラス転移温度が低く微細構造を成形しやすい樹脂、芯層にガラス転移温度が高く強度の強い樹脂、という構成のフィルムを用いることで、フィルムの平面性を維持しつつ、フィルムの成形性を高めることができる。
【実施例】
【００８１】
（実施例１）
成形用フィルム２には、ポリカーボネート樹脂を芯層とし、その両面に成形層としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂を積層した３層積層フィルムを共押出しにより作成し用いた。該フィルムの総厚みは３００μｍ、各層の積層比はおよそ１：８：１であり、幅は３２０ｍｍ、長さは２００ｍとした。
【００８２】
装置は図１に示す構成を適用した。第１の金型１０、第２の金型１１として、厚み０．２ｍｍのステンレス鋼ベルトの表面に厚み０．１ｍｍのニッケル鍍金をしたものに、ピッチ２５μｍ、深さ１２．５μｍのＶ溝形状を該ベルトの周方向と平行に切削加工して作製した。また、幅は３４０ｍｍ、周長は１，６００ｍｍとした。
【００８３】
第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５として、外径４００ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロムを鍍金したもので、内部に誘導加熱ヒーターを有している。両ロールの表面温度を常に１９０℃に保った。
【００８４】
ニップロール２０として、幅２８０ｍｍで外径１６０ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材表面全面に、弾性体１０としてポリエステル樹脂（硬度：ショアＤ８６°）を２０ｍｍの厚みで被膜したものを用いた。また、内部に誘導加熱ヒーターを有している。常に表面温度１８０℃に保った。
【００８５】
第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７として、外径４００ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロム鍍金をし、内部に流水を循環する構造を適用した。常に表面温度７０℃に保った。
【００８６】
剥離ロール１８として、外径１８０ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロムを鍍金したものを用いた。
【００８７】
第１冷却ロール１６と第２冷却ロール１７は、第１の金型が第１冷却ロールに対して６０度の抱き角をなすように配置し、第２冷却ロールと剥離ロールとの抱き角を６０度となるように配置した。
【００８８】
加圧機構として、上記ニップロールを油圧シリンダーを用いて第１加熱ロールに対して昇降できる構造とし、加圧力は２００ｋＮとした。
【００８９】
第１ガイドロール、第２ガイドロールは、外径１８０ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロムを鍍金したものを用いて、さらに金型の端部位置を検出し、その結果をもとに金型の搬送方向に対するガイドロールの角度を調整する蛇行防止機構を、第１のガイドロール、第２のガイドロールともに取り入れた。
【００９０】
フィルムの搬送速度を１０ｍ／分として連続成形を行った。その結果、安定して全幅で外観均一な外観の両面微細構造フィルムが得られた。
【００９１】
成形したフィルムの走査型電子顕微鏡（（株）キーエンス社製  ＶＥ−７８００）による断面写真を図４に示す。図４（ａ）は第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり、図４（ｂ）は第２の金型によって形成されたパターン側の断面写真である。
【００９２】
両面ともにＶ溝のピッチは２５．０μｍ、深さは１２．５μｍであり、金型の断面とほぼ同じ形状のパターン形状を得ることができた。
【００９３】
（実施例２）
本実施例では、図３に示す構成を適用した。第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５の表面温度を２００度に保持し、第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７の表面温度を６０度に保持した。その他は上記実施例１と同じ構成のものを適用した。
【００９４】
さらに、第１温調ロール３０及び第２温調ロール３１として、外径１８０ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロムを鍍金したものを用いて、内部に流水を循環する構造を適用した。循環経路を０．８ＭＰａまで加圧しながら加熱することにより、第１温調ロールでは流水の温度を１２０度に、第２温調ロールでは流水の温度を１３０度に保持した。第１温調ロールは、第１冷却ロール１６と第１の金型１０との接触点よりも２００ｍｍ巻き出し側の位置に、第１の金型との接触点が存在するように配置した。第１の金型に対して微細構造面とは逆側から５Ｎ／ｍｍの線圧で押圧した。また、第２温調ロールは、第１温調ロールよりも５０ｍｍ巻き取り側の位置に、第２の金型との接触点が存在するように配置した。第２の金型に対して微細構造面とは逆側から５Ｎ／ｍｍの線圧で押圧した。
【００９５】
フィルムの搬送速度を１５ｍ／分として連続成形を行った。その結果、安定して全幅で外観均一な外観の両面微細構造フィルムが得られた。
【００９６】
成形したフィルムの走査型電子顕微鏡（（株）キーエンス社製  ＶＥ−７８００）による断面写真を図５に示す。図５（ａ）は第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり、図５（ｂ）は第２の金型によって形成されたパターン側の断面写真である。
【００９７】
両面ともにＶ溝のピッチは２５．０μｍ、深さは１２．５μｍであり、金型の断面とほぼ同じ形状のパターン形状を得ることができた。
【００９８】
（実施例３）
本実施例では、第１冷却ロール１６と第２冷却ロール１７は、成形用フィルムが第１冷却ロールに対して２０度の抱き角をなすように配置し、第２冷却ロールと剥離ロールは、成形用フィルムが第２冷却ロールに対して３０度の抱き角をなすように配置した。また、第１加熱ロール１４、第２加熱ロール１５の表面温度を２１０度に保持し、第１冷却ロール１６、第２冷却ロール１７の表面温度を５０度に保持した。その他は上記実施例２と同じ装置構成および装置条件で運転した。
【００９９】
フィルムの搬送速度を２０ｍ／分として連続成形を行った。その結果、安定して全幅で外観均一な外観の両面微細構造フィルムが得られた。
【０１００】
成形したフィルムの走査型電子顕微鏡（（株）キーエンス社製  ＶＥ−７８００）による断面写真を図６に示す。図６（ａ）は第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり、図６（ｂ）は第２の金型によって形成されたパターン側の断面写真である。
【０１０１】
両面ともにＶ溝のピッチは２５．０μｍ、深さは１２．５μｍであり、金型の断面とほぼ同じ形状のパターン形状を得ることができた。
【０１０２】
（比較例１）
成形用フィルム２には、ポリカーボネート樹脂を芯層とし、その両面に成形層としてＰＭＭＡ樹脂を積層した３層積層フィルムを共押出しにより作成し用いた。該フィルムの総厚みは２００μｍ、各層の積層比はおよそ１：８：１であり、幅は３２０ｍｍ、長さは２００ｍとした。
【０１０３】
装置は図７に示す構成を適用した。本装置は、加圧機構が実施例１〜３とは異なり、表面が金属からなる２個の加熱ロールによって第１の金型、第２の金型、及びフィルムを挟圧する構成である。さらに、本装置は、剥離ユニットが実施例１〜３とは異なり、対向に配置された第１冷却ロールと第２冷却ロールによって同時に第１の金型と第２の金型を剥離する構成である。
【０１０４】
第１の金型１１０、第２の金型１１１として、厚み０．２ｍｍのステンレス鋼ベルトの表面に厚み０．１ｍｍのニッケル鍍金をしたものに、ピッチ２５μｍ、深さ１２．５μｍのＶ溝形状を該ベルトの周方向と平行に切削加工して作製した。また、幅は３４０ｍｍ、周長は１，６００ｍｍとした。
【０１０５】
第１加熱ロール１１４、第２加熱ロール１１５として、外径４００ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロムを鍍金したもので、内部に誘導加熱ヒーターを有している。両ロールの表面温度を常に１９０℃に保った。
【０１０６】
第１冷却ロール１１６、第２冷却ロール１１７として、外径４００ｍｍの炭素鋼からなる筒状の芯材の表面に硬質クロム鍍金をし、内部に流水を循環する構造を適用した。常に表面温度７０℃に保った。
【０１０７】
加圧機構として、上記第２加熱ロールを油圧シリンダーを用いて第１加熱ロールに対して昇降できる構造とし、加圧力は２００ｋＮとした。
【０１０８】
フィルムの搬送速度を１０ｍ／分として連続成形を行った。その結果、外観上ムラ欠点を有する両面微細構造フィルムが得られた。
【０１０９】
成形したフィルムの走査型電子顕微鏡（（株）キーエンス社製  ＶＥ−７８００）による断面写真を図８に示す。図８（ａ）は第１の金型によって形成されたパターン側の断面写真であり図８（ｂ）は第２の金型よって形成されたパターン側の断面写真である。
【０１１０】
第１の金型によって形成されたＶ溝のピッチは２５．０μｍ、深さは１１．７μｍであり、第２の金型によって形成されたＶ溝のピッチは２５．０μｍ、深さは１１．０μｍであった金型のＶ溝の形状よりも深さが小さくなった原因として、加圧部での圧力不足や、剥離時の冷却不良によることが考えられる。
【符号の説明】
【０１１１】
１：微細構造フィルムの製造装置
２：成形用フィルム
３：第１金型搬送ユニット
４：第２金型搬送ユニット
１０：第１の金型
１１：第２の金型
１２：巻出ロール
１３：巻取ロール
１４：第１加熱ロール
１５：第２加熱ロール
１６：第１冷却ロール
１７：第２冷却ロール
１８：剥離ロール
１９：加圧機構
２０：ニップロール
２１：バックアップロール
２２：第１ガイドロール
２３：第２ガイドロール
２５：剥離ユニット
３０：第１温調ロール
３１：第２温調ロール
４０：金型の端部の位置を検知する端部検出センサー
４１：第１の金型の搬送位置を調整するためのコントローラ
４２：金型の端部の位置を検知する端部検出センサー
４３：第２の金型の搬送位置を調整するためのコントローラ
５０：狭圧部
１００：微細構造フィルムの製造装置
１１０：第１の金型
１１１：第２の金型
１１２：巻出ロール
１１３：巻取ロール
１１４：第１加熱ロール
１１５：第２加熱ロール
１１６：第１冷却ロール
１１７：第２冷却ロール
１２２、１２３：ガイドロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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