(57)【要約】【課題】  パターンを、配置（形成）する材料によって柱や孔を作成し、工程を簡素化することが可能な微細粒子を用いたパターン作成方法を提供する。【解決手段】  基板１１上に、水分散性紫外線硬化型樹脂とポリスチレン標準微粒子１３と混ぜ合わせたものを、スピンコートにて塗布する。塗布した膜の水分を揮発させてポリスチレン標準微粒子１３を表層化した後、紫外線を照射することにより樹脂層１２を固定する。次に、庫内温度９０℃に設定したオーブンを用いて３０秒間加熱保持する。このようにしてできた基板１１を遠心分離機にセットして、２０００ｒｐｍで３０秒間回転させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に凹凸形状層を形成する形成工程と、
前記凹凸形状層を延伸変形し、微細な凹凸形状層を形成する変形工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記凹凸形状層は、微細な粒子によって形成されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記凹凸形状層は、微細孔のあるフィルムによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記形成工程は、
微細な粒子を含む紫外線硬化型樹脂層を前記基板上に積層し、該積層した紫外線硬化型樹脂層に対し紫外線を照射して前記凹凸形状層を形成することを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記形成工程は、
前記基板上に積層した紫外線硬化型樹脂層上にさらに微細孔のあるフィルムを積層し、該積層した紫外線硬化型樹脂層に対し紫外線を照射して前記フィルムを固定し、前記フィルムの層上にさらにシリコーン樹脂からなる層を積層する工程をさらに有することを特徴とする請求項１または３に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記変形工程は、
前記凹凸形状層を加熱する加熱工程と、
前記加熱した凹凸形状層に対し慣性力を加える慣性力付加工程と、
を有し、前記凹凸形状層を延伸変形することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記慣性力は、遠心力であることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載のパターン形成方法により形成された微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品。
【請求項９】
請求項１から７の何れか１項に記載のパターン形成方法により形成された微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品を用いて電鋳方法により前記微細な凹凸形状を金型に形成し、
前記金型を樹脂に転写することで前記微細な凹凸形状面を有する樹脂を形成することを特徴とするパターン複製方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のパターン複製方法により形成された微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な凹凸形状を形成するパターン形成方法、パターン複製方法、及び微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタの高解像度化が求められてきている。ところが、従来のレーザプリンタにおける感光体構成では、高解像度化が困難になってきた。そこで、数μｍ間隔に複数の材料を微細にちりばめたような感光体構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、このような感光体を傾斜構造感光体と称する。
【０００３】
この傾斜構造感光体の安価な製造方法として、金型を用いた転写方法が考えられる。しかしながら、この金型の制作方法が課題となる。傾斜構造感光体の金型の形状としては、次の内容を満たす形状を作る必要がある。
【０００４】
まず、孔がパターン化されている必要がある。次に、凹部のアスペクト比が大きい（孔径に対して深さが大きい）ことも必要とされる。さらには、図４に例示するような構造の傾斜構造感光体を制作する場合、２．６×１０9個の微細な凹凸が必要となる。
【０００５】
また、上述した傾斜構造感光体の形状を作成するための金型を製造する場合、金型の製造時間が短いことや、金型が安価に製造可能であることや、円筒状に加工された傾斜構造感光体を作成できること、などが製造課題として挙げられる。現在の金型の製造方法として代表的なものを以下に例示する。
【０００６】
機械加工の場合には、まず、金型の製造時間に、１孔０．１秒で加工するものとして、約８年ほどかかる。製造にかかる金額は、約数千万円を要する。また、この機械加工の場合には、傾斜構造感光体を円筒状に加工することができる。
【０００７】
次に、ＥＢ露光＋フォトリソグラフィによる加工の場合には、数時間から数日ほどかかる。この点においては、前述した機械加工の場合よりも製造時間が短縮される。しかし、製造にかかる金額は、約数億円を要することになり、また、機械加工の場合と異なり、傾斜構造感光体を円筒状に加工することができない。円筒状に加工するためには、円筒状に加工するためだけの金型を特別に製作する必要がある。
【０００８】
その他にも、ＦＩＢ等の加工方法があるが、機械加工での場合と同様に、製造時間が数年かかってしまう計算になる。
【０００９】
以上のように、従来の除去加工方法では、製造までに多大な時間を要するか、高価な製造装置を要するかのどちらかになってしまう。
【００１０】
そこで、除去加工方法以外で傾斜構造感光体の金型を製造する方法が考案されている。
特許文献２には、ブロックコポリマーの自己組織化より形成されるエッチングマスクを用いた微細加工技術において、十分なエッチング耐性を有し、しかも自己組織化により形成されるパターンを忠実に転写することができる加工方法及び成形体を提供する発明が開示されている。
【００１１】
この方法によれば、金型の製造にかかる製造期間は数分から数日、装置の費用は数万円程度に抑えることができる。また、特許文献３や特許文献４などにも、微少球を並べる方法を用いて、大面積パターンの作成時間を短縮する方法が提案されている。
【００１２】
一方、高アスペクト形状の金型の製造方法としては、従来、延伸（例えば、特許文献５参照）、エッチング（例えば、前述した特許文献２参照）、アルミナの陽極酸化（例えば、特許文献６参照）、結晶の成長（例えば、特許文献７参照）、などが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２３１２０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５５３６５号公報
【特許文献３】特開平７−０６０９０８号公報
【特許文献４】特開平１０−１６６５２８号公報
【特許文献５】特開２００４−１１８１１９号公報
【特許文献６】特開２００４−２１３７６４号公報
【特許文献７】特開２００２−２２０３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上述した従来例には以下に述べるような課題がある。
【００１４】
特許文献２から４に開示された発明の工法では、パターンを容易に作ることが可能である反面、高アスペクト比のものは製造できないという欠点がある。
【００１５】
また、特許文献５から７に開示された発明の工法は、何れの方法もパターンを配置させる材料と柱や孔を作る材料とは異なるものである。例えば特許文献２にもあるように、単なるエッチングでは高アスペクト比は得られないため、一旦エッチングした跡にマスク層を設け、さらに再度エッチングを行うことにより高アスペクト形状を形成している。
【００１６】
また、特許文献５に開示された発明の工法には櫛状成形品を用意する工程と、櫛状成形品を２Ｐ樹脂に接触させた後、引き上げる工程とがある。
【００１７】
また、特許文献６に開示された発明の工法には、パターニングする部材を用意する工程と、アルミにパターニング部材を押し当てて窪みを作りこの窪みを起点に陽極酸化する工程と複数の工程がある。
【００１８】
また、特許文献７に開示された発明の工法には、基板表面の微結晶粒子を載置する工程と、真空中で基板を加熱し、表面にナノファイバーを偏析させる工程とがある。
【００１９】
これらの方法は、何れの方法においてもパターンを配置させる工程と柱や孔を作る工程とが別である。したがって、工法が複雑となりコストアップや製造された金型の精度低下などの欠点があった。
【００２０】
そこで本発明は、パターンを、配置（形成）する材料によって柱や孔を作成し、工程を簡素化することが可能な微細粒子を用いたパターン作成方法、及び該パターン作成方法を用いた樹脂成形品を提供することを目的としている。
【００２１】
より具体的には、熱可塑性の樹脂で形成された微粒子を自己配置させる、または、メッシュ構造フィルムを延伸の制御（加熱による樹脂粘度や、延伸する力の大きさや方向等）をすることによって、上述したような微細な凹凸を有する傾斜構造感光体等の金型を制作することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基板上に凹凸形状層を形成する形成工程と、前記凹凸形状層を延伸変形し、微細な凹凸形状層を形成する変形工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成方法において、前記凹凸形状層は、微細な粒子によって形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成方法において、前記凹凸形状層は、微細孔のあるフィルムによって形成されることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載のパターン形成方法において、前記形成工程は、微細な粒子を含む紫外線硬化型樹脂層を前記基板上に積層し、該積層した紫外線硬化型樹脂層に対し紫外線を照射して前記凹凸形状層を形成することを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１または３に記載のパターン形成方法において、前記形成工程は、前記基板上に積層した紫外線硬化型樹脂層上にさらに微細孔のあるフィルムを積層し、該積層した紫外線硬化型樹脂層に対し紫外線を照射して前記フィルムを固定し、前記フィルムの層上にさらにシリコーン樹脂からなる層を積層する工程をさらに有することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載のパターン形成方法において、前記変形工程は、前記凹凸形状層を加熱する加熱工程と、前記加熱した凹凸形状層に対し慣性力を加える慣性力付加工程と、を有し、前記凹凸形状層を延伸変形することを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のパターン形成方法において、前記慣性力は、遠心力であることを特徴とする。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７の何れか１項に記載のパターン形成方法により形成された微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品であることを特徴とする。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、請求項１から７の何れか１項に記載のパターン形成方法により形成された微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品を用いて電鋳方法により前記微細な凹凸形状を金型に形成し、前記金型を樹脂に転写することで前記微細な凹凸形状面を有する樹脂を形成するパターン複製方法であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のパターン複製方法により形成された微細な凹凸形状層を有する樹脂成形品であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
このように、本発明のパターン作成方法、及び該パターン作成方法を用いた樹脂成形品によれば、パターンを、配置・形成する材料によって柱や孔を作成するので、工程を簡素化することができる。また、設備にかかる費用の低減化や、製造された金型の精度低下の防止などが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の実施形態を、実施例を挙げながら図面を用いて説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々変更が可能である。
【実施例１】
【００３４】
まず、平面状の表面に微細な凹凸形状を設ける方法を図面を用いて説明する。
本実施例においては、図１に示すような表面に微細な凹凸形状１を作成することになる。
【００３５】
図２は、凹凸形状１を拡大した図である。
まず、基板１１にアクリル板を用い、この基板１１上に、水分散性紫外線硬化型樹脂（新中村化学工業（株）：ＮＫポリマーＲＯ−１１６Ｅ）を水で１０％に希釈して平均粒子径３μｍ径のポリスチレン標準微粒子１３と混ぜ合わせる。そして、回転数３０００ｒｐｍでスピンコート（円盤上に設置した基材に原料溶液（スピンコート材料）をのせ、円盤を回転させることにより均一な液膜が形成され、これを焼成し薄膜を作成する技術）にて塗布する。
【００３６】
塗布した膜の水分を揮発させると、ポリスチレン標準微粒子１３は樹脂層１２の表面に層となって広がるが、凝集力もあるため拡散はしない。その後、紫外線を照射することにより樹脂層１２を固定した。このとき球状のポリスチレン標準微粒子１３は、図２（ａ）に示すように、樹脂層１２に球状の粒子の大きさのおよそ半分が沈み込んだ状態であった。
【００３７】
次に庫内温度９０℃に設定したオーブンを用いて、図２（ａ）に示した上記サンプルを３０秒間加熱保持した。回転時に、球状のポリスチレン標準微粒子１３のついた面を回転面の外向きになるように、図３に示すような遠心分離機にセットして、２０００ｒｐｍで３０秒間回転させた。このとき、サンプルの回転半径は２００ｍｍである。
【００３８】
遠心分離機から取り出したサンプルのポリスチレン標準微粒子１３部分は、図２（ｂ）に示すように、円柱形状１５が出来ていた。円柱の高さは平均すると５μｍであった。
【００３９】
これは、粘着剤の役割を果たす樹脂層１２より出ている部分が慣性力（遠心力）で引き伸ばされたことによるものである。また、慣性力は、樹脂が引き伸ばされて円錐状に変形した後も、樹脂が引き伸ばされる方向に対して働く。よって、冷却するときに引き伸ばされた樹脂が、元の球状に戻る現象を押さえる効果も含まれている。
【００４０】
従って、慣性力（遠心力）を調整することにより、円柱状の形状のもの（円柱形状１５）から円錐状の形状のものまで作成することが可能である。図２（ｃ）は、凹凸形状１において、表面が円錐形状１４となる場合を示す図である。
【００４１】
回転時に球状のポリスチレン標準微粒子１３のついた面を回転面の外向きになるように遠心分離機にセットし、５０００ｒｐｍで３０秒間回転させた。
【００４２】
遠心分離機から取り出したサンプルのポリスチレン標準微粒子１３部分は、円錐形状１４が出来ていた。円錐の高さは平均すると３μｍであった。
【００４３】
なお、本実施例の慣性力は、遠心力を用いて行ったが、直線状運動を急激に停止させたときに生じるリニア方式の慣性力を用いても同様の効果を得ることが可能ある。
【実施例２】
【００４４】
次に、ドラム形状の表面に微細な凹凸形状を設ける方法を図面を用いて説明する。
図４は、ドラム形状の表面にフィルムを用いて凹凸形状を設けた場合を示す断面図である。
【００４５】
まず、図４（ａ）に示すように、直径３０ｍｍのガラス管２１と、孔径１４μｍ、孔間リブの厚み１６μｍ、ピッチ３０μｍ間隔で開いた厚み２５ミクロンのアクリル製フィルム２２と、を用意する。
【００４６】
アクリル製フィルム２２に形成された微細な孔は、オーブンにて８０℃に加熱したアクリル製フィルムに先端が鋭利な直径３０μｍのタングステン線の束を押し付けることによって形成した（図５（ａ））。タングステン線の先端は水酸化カリウム水溶液を用いて電界研磨方法で鋭利に加工した。
【００４７】
次に、ガラス管２１の上に、紫外線硬化型樹脂２３（大日本インキ化学（株）：ＳＤ３０１）をディッピング（静止した液体槽から基材を垂直に引き上げる塗工方法）した後、スキージで３０μｍの厚みに塗布する（図４（ｂ））。
【００４８】
その上に微細孔の空いたアクリル製フィルム２２を被せて、アクリル製フィルム２２と紫外線硬化型樹脂２３とを接触させた。このとき、アクリル製フィルム２２は紫外線硬化型樹脂２３におよそ４μｍ程度食い込む状態である（図４（ｃ））。そして、この状態で高圧水銀ランプ光源より紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂２３を固化させる。
【００４９】
次に、アクリル製フィルム２２の孔に離型材を塗布し、フィルム表面の離型材をきれいに除去する。アクリル製フィルム２２の表面から離型材を除去した後、シリコーン樹脂２４（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）：ＳＥ１８２１）をディッピングの手法を用いて５ｍｍの厚みに塗布する。そして、８０℃の環境下で３０分置き、シリコーン樹脂を硬化させた（図４（ｄ））。
【００５０】
次に、このようにして加工されたガラス管を、庫内温度１４０℃のオーブンに１分間入れた後、ガラス管の中心軸を回転軸にして５０００ｒｐｍで１分間回転した（図４（ｅ））。
【００５１】
その後、室温に下がった状態で、シリコーン樹脂２４を取り除くと、ガラス管２１の表面にアクリル樹脂の微細な凹凸形状が形成された（図４（ｆ））。このようにして形成されたアクリル製フィルム２２の表面の微細な凹凸形状は、図５（ｂ）に示すように、孔径１７μｍ、孔の間のリブ厚みは１３μｍであった。また、アクリル製フィルム２２の高さは３４μｍあった。
【００５２】
これは、シリコーン樹脂２４が、回転による遠心力で径方向に拡がり、アクリル製フィルム２２を引き伸ばすという効果によるものである。さらには、アクリル製フィルム２２の厚み方向に引き伸ばされて変形することにより穴径が拡大する、いわゆるポアソン比（外力による主たるひずみと、該ひずみに対して垂直な方向のひずみとの比率）の効果によるものである。
【００５３】
また、シリコーン樹脂２４は可とう性（たわみ）があるため、遠心力を受けて径方向に拡がることが可能となった。さらに、アクリル製フィルム２２の孔側面には離型剤層があるので、孔の部分のシリコーン樹脂２４はアクリル製フィルム２２に固着することなく容易に取り除くことが出来た。
【実施例３】
【００５４】
さらに、上述した実施例１、２で作製した凹凸形状を用いて、金型を作成することも可能である。本実施例では、実施例１で作成した微細な凹凸形状をマスタ型として、精密電鋳によってニッケル製の金型３１を作成した場合を説明する。この金型３１の表面の形状は、マスタ型の形状を反転した形状であり、その形状誤差は１μｍ以下で作製されている。
【００５５】
まず、図６（Ａ）に示すように、ニッケル製の金型３１をプレス機３０（（株）オリエンテック：ＳＴＡ−１１５０）にセットして、アクリル板３３に転写する。
【００５６】
次に、プレス機３０上に、ヒータ（図示せず）を組み込んだアルミブロック３２１、ニッケル製の金型３１、精密電鋳によって転写された１ｍｍ厚のアクリル板３３、ヒータを組み込んだアルミブロック３２２をセットする。そして、この順番通りに配置して上からシリンダで加圧する図６（Ｂ）。
【００５７】
温度コントローラ３４の制御によりヒータでアクリル板３３を１５０℃に加熱した後、５ＭＰａの圧力を付与した。そして、加圧開始から１分後にヒータの加熱を中止した。さらに、加圧しながら自然空冷によってアクリル板３３を８０℃まで冷却した後、プレス機３０から取り出した。
【００５８】
その結果、アクリル板３３の表面には、マスタ型と同様の微細な凹凸形状が転写されていた。転写された凹凸形状の形状誤差は、孔径、深さとも１μｍ以下であった。
【００５９】
以上、本実施形態によれば、微細凹凸形状を作成する方法に延伸変形させる方法を用いるので、高アスペクト比の立体的な微細凹凸形状を作成することができる。また、パターンを作成するのに粒子を並べる方法を用いるため、金型が不要となる。また、メッシュ状のフィルムを延伸変形させるので、孔の間のリブ厚みを薄くすることが出来る。すなわち、孔密度を高くすることが出来る。
【００６０】
さらに、一層に並べた微細な粒子またはメッシュ構造フィルムを紫外線硬化型樹脂層を介して基板の上に固定するので、粒子の配列やメッシュの形が移動して崩れてしまうことがない。また、慣性力を用いるので、一方向（ｏｎｅ  ｗａｙ）の力で延伸変形することができるため、凹凸形状を均一にすることが出来る。この慣性力には遠心力を用いるので、パターンを形成するための装置が簡単に出来る。
【００６１】
また、このようなパターン形成方法で作成された成形品は、微細な凹凸形状になる。また、金型を用いて、転写することが出来るので、微細な凹凸形状をもつ成形品を大量複製することが出来る。さらに、転写複製により、微細な凹凸形状を有する成形品を低コストで提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１において表面に凹凸形状１が形成された基板１１を示す外観図である。
【図２】実施例１における凹凸形状１の拡大図である。
【図３】遠心分離機に基板をセットした場合を示す外観図である。
【図４】ドラム形状の表面に凹凸形状を設ける場合を示す図である。
【図５】（ａ）は、実施例２の工程を施す前の加工されたアクリル樹脂を示す図であり、（ｂ）は、実施例２の工程を施した後の加工されたアクリル樹脂を示す図である。
【図６】実施例３の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    凹凸形状
１１    基板
１２    樹脂層
１３    ポリスチレン標準微粒子
１４    円錐形状
１５    円柱形状
２１    ガラス管
２２    アクリル製フィルム
２３    紫外線硬化型樹脂
２４    シリコーン樹脂
３０    プレス機
３１    金型
３２    アルミブロック
３３    アクリル板
３４    温度コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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