(57)【要約】  不透明ウェブの両側にパターン化表面を成形する装置および方法。装置は第１のパターン化ロール（１８）と、第２のパターン化ロール（２０）と、ウェブが連続移動されつつパターンが透明ウェブ（１２）の両側に転写されるように、第１および第２のパターン化ロール（１８、２０）を回転させる手段とを含む。このプロセス中、第１および第２のパターン化ロール（１８、２０）が硬化エネルギーに対して不透明な複数の領域を備えるとともに、それらのパターンが少なくとも１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持される。
2008532805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
前記硬化エネルギーに対して透明な第１の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第１の複数の領域を備え、前記硬化エネルギーに対して不透明な前記第１の複数の領域が第１のパターンを画定する、第１のパターン化ロールと、
第２のパターンを画定する第２の複数の領域を備える第２のパターン化ロールと、
前記第１および第２のパターンが１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記第１および第２のパターン化ロールを回転させる手段と、を備えるアセンブリ。
【請求項２】
前記第２のパターン化ロールが、前記硬化エネルギーに対して透明な第２の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第２の複数の領域を備え、前記硬化エネルギーに対して不透明な前記第２の複数の領域が第２のパターンを画定する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第１および第２のパターンが１０マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持される、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記第１の複数の領域が、前記第１の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも９８パーセントを遮断する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記第１の基板が、前記第１の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも２５パーセントを前記第１の基板を通過させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の基板が第１の基板外面を画定するとともに、前記第１の複数の領域が前記第１の基板外面から半径方向外側に延在している、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第２の基板が第２の基板外面を画定するとともに、前記第２の複数の領域が前記第２の基板外面から半径方向外側に延在している、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記第１の基板が外周を画定し、前記第１の複数の領域が前記外周付近に位置するとともに、前記第１の複数の領域により被覆されていない前記第１の基板の部分が前記外周から内側に延在している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記第２の基板が外周を画定し、前記第２の複数の領域が前記外周付近に位置するとともに、前記第２の複数の領域により被覆されていない前記第２の基板の部分が前記外周から内側に延在している、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
前記硬化エネルギーに対して透明な第１の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第１の複数の領域を備え、前記第１の複数の領域が第１の隆起パターンを画定する、第１のパターン化ロールと、
前記硬化エネルギーに対して透明な第２の基板上に配置された、前記硬化エネルギーに対して不透明な第２の複数の領域を備え、前記第２の複数の領域が第２の隆起パターンを画定する、第２のパターン化ロールと、
第１および第２の側を有するウェブを用意するとともに、前記ウェブを供給して前記第１および第２のパターン化ロールと接触させるように構成された１つまたは複数の供給ロールと、
前記ウェブが前記第１のパターン化ロールと接触する前に、前記ウェブの前記第１の側上にまたは前記第１のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成された第１のディスペンサと、
前記ウェブが前記第２のパターン化ロールと接触する前に、前記ウェブの前記第２の側上にまたは前記第２のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成された第２のディスペンサと、
前記ウェブが連続移動されつつ前記第１および第２の隆起パターンが前記ウェブの前記第１および第２の側で前記硬化性材料内に押し込まれるとともに、前記第１および第２の隆起パターンが前記ウェブの前記第１および第２の側で１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記第１および第２のパターン化ロールを回転させる手段と、を備える装置。
【請求項１１】
前記第１および第２のパターンが前記ウェブの前記第１および第２の側で１０マイクロメートル以内に連続位置合わせされている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の複数の領域が、前記第１の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも９８パーセントを遮断する、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の複数の領域が、前記第２の複数の領域に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも９８パーセントを遮断する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の基板が、前記第１の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも２５パーセントを前記第１の基板を通過させる、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の基板が、前記第２の基板に入射する前記硬化エネルギーの少なくとも２５パーセントを前記第２の基板を通過させる、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記ウェブが、前記ウェブに入射する硬化エネルギーの２パーセント未満を前記ウェブを通過させる、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記エネルギー源が紫外線硬化エネルギーを提供するように構成される、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の基板がガラス円筒を備える、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の基板がポリマー円筒を備える、請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の基板がガラス円筒を備える、請求項１０〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記第２の基板が石英円筒を備える、請求項１０〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記第２の基板がポリマー円筒を備える、請求項１０〜２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の複数の領域がクロム、銅、アルミニウムおよびエポキシからなる群から選択された材料を備える、請求項１０〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２の複数の領域がクロム、銅、アルミニウムおよびエポキシからなる群から選択された材料を備える、請求項１０〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源が、前記第１のパターン化ロール内に配置された第１の硬化エネルギー源と前記第２のパターン化ロール内に配置された第２の硬化エネルギー源とを備える、請求項１０〜２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
第１の側と第２の側とを有するウェブ上への硬化性材料を、第１のパターン化ロールと第２のパターン化ロールとでパターニングするステップと、
紫外線を少なくとも部分的に前記第１のパターン化ロールと第２のパターン化ロールとを介して向けることにより、前記ウェブの前記第１の側の前記硬化性材料を硬化させて第１のパターンを形成するとともに、前記ウェブの前記第２の側の前記硬化性材料を硬化させて第２のパターンを形成するステップとを含み、
前記第１のパターン化ロールが透明基板上に配置された第１の複数の隆起不透明領域を備えるとともに、前記第２のパターン化ロールが透明基板上に配置された第２の複数の隆起不透明領域を備え、
前記第１および第２のパターンが１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、前記ウェブが連続移動されつつ前記ウェブの前記第１および第２の側がパターン化される、第１の側と第２の側とを有する不透明ウェブをパターニングする方法。
【請求項２７】
前記第１および第２のパターンが、１０マイクロメートル以内に位置合わせされた状態で前記ウェブの第１および第２の側に転写される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
硬化性材料を前記ウェブ上に配置するステップが、
前記ウェブの前記第１の側が前記第１のパターン化ロールと接触する前に、硬化性材料を前記第１のパターン化ロール上に配置するステップと、
前記ウェブの前記第２の側が前記第２のパターン化ロールと接触する前に、硬化性材料を前記第２のパターン化ロール上に配置するステップとを含む、請求項２６または２７に記載の方法。
【請求項２９】
外面を有する硬化エネルギー透明円筒と、
前記硬化エネルギー透明円筒の前記外面上に配置された結合層と、
前記結合層上に配置されてパターンを形成する複数の硬化エネルギー不透明構造とを備え、
前記硬化エネルギー透明円筒が、前記円筒に入射する硬化光の少なくとも１０パーセントを前記円筒を通過させ、
前記硬化エネルギー不透明構造が、前記硬化エネルギー不透明構造に入射する硬化光の少なくとも９５パーセントを遮断するパターン化ロール。
【請求項３０】
前記硬化エネルギー透明円筒が石英円筒を備える、請求項２９に記載のパターン化ロール。
【請求項３１】
前記結合層がチタン結合層を備える、請求項２９または３０に記載のパターン化ロール。
【請求項３２】
前記複数の硬化エネルギー不透明構造が複数のクロム特徴を備える、請求項２９〜３１のいずれか一項に記載のパターン化ロール。
【請求項３３】
少なくとも選択された硬化エネルギー不透明構造が硬化エネルギー透明基板表面により囲まれる、請求項２９〜３２のいずれか一項に記載のパターン化ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広くは、ウェブ上への材料の連続成形に関し、特に、ウェブの両側に成形されたパターン間に高い位置合わせ度を有する物品の成形に関する。具体的には、本開示は、高い位置合わせ度でウェブの両側にパターンを成形することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの物品は少なくとも一時的に液体形状の材料を基板の両側に塗布することにより製造することができる。基板に塗布される材料は所定のパターンで塗布されることが多い。このような場合、基板の両側のパターン間での位置合わせのために少なくとも最低要件があることが多い。ある場合には、基板の両側のパターンが非常に小さい許容範囲で位置合わせされることが必要である。
【０００３】
そのため、基板の各側が基板の他方側の所定のパターンと近接位置合わせされた所定のパターンを担持する両面基板を作製する改良技術、装置および方法が必要である。可撓性の少なくとも部分的に不透明なウェブまたは基板の両側に近接位置合わせされた微細複製パターンを複製する改良技術、装置および方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、広くは、可撓性ウェブまたは基板の両側に近接位置合わせされた微細複製パターンを複製する改良技術、装置および方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本開示の図示の実施形態は、硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源を含むアセンブリに見出せる。アセンブリは硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された、硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を有する第１のパターン化ロールを含む。不透明領域は第１のパターンを画定する。アセンブリは第２のパターンを画定する第２のパターン化ロールを含む。第２のパターン化ロールは硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された、硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を有することが可能であり、不透明領域が第２のパターンを画定する。
【０００６】
アセンブリは第１および第２のパターンが１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、第１および第２のパターン化ロールを回転させる手段も含む。ある例では、第１および第２のパターンは１０マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されている。
【０００７】
ある場合には、不透明領域は不透明領域に入射する硬化エネルギーの少なくとも９８パーセントを遮断、散乱、吸収または反射する。ある場合には、透明基板は、透明基板に入射する硬化エネルギーの少なくとも２５パーセントを透明基板を通過させる。ある場合には、基板が基板外面を画定するとともに、不透明領域が基板外面から半径方向外側に延在している。ある場合には、不透明領域が基板の周囲に配置されているとともに、基板の透明領域が周囲から内側に延在している。
【０００８】
本開示の他の図示の実施形態は、硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、第１のパターン化ロールと第２のパターン化ロールとを含む装置に見出せる。エネルギー源は紫外光を提供するように構成され得る。第１のパターン化ロールは、硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を含む。不透明領域は第１の隆起パターンを画定する。第２のパターン化ロールは、硬化エネルギーに対して透明な基板上に配置された硬化エネルギーに対して不透明な多数の領域を含む。不透明領域は第２の隆起パターンを画定する。
【０００９】
装置はウェブを提供するとともに、ウェブを供給して第１および第２のパターン化ロールと接触させるように構成された１つまたは複数の供給ロールも含む。ある実施形態において、ウェブは第１および第２の側を有するとともに、硬化エネルギーに対して不透明であり得る。第１のディスペンサがウェブが第１のパターン化ロールと接触する前にウェブの第１の側上にまたは第１のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成されているとともに、第２のディスペンサがウェブが第２のパターン化ロールと接触する前にウェブの第２の側上にまたは第２のパターン化ロール上に硬化性材料を配置するように構成されている。
【００１０】
装置はウェブが連続移動されつつ第１および第２の隆起パターンがウェブの第１および第２の側で硬化性材料内に押し込まれるとともに、第１および第２の隆起パターンがウェブの第１および第２の側で１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、第１および第２のパターン化ロールを回転させる手段も含む。ある場合には、第１および第２の隆起パターンが１０マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されている。
【００１１】
ある場合には、不透明領域は不透明領域に入射する硬化エネルギーの少なくとも９８パーセントを遮断、散乱、吸収または反射する。ある場合には、透明基板が、透明基板に入射する硬化エネルギーの少なくとも１０パーセントを通過させる。ある例では、ウェブはウェブに入射する硬化エネルギーの２パーセント未満をウェブを通過させる。
【００１２】
ある例では、透明基板はガラス円筒を含み得るとともに特定の場合には石英円筒を含み得る。透明基板はＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）円筒などのポリマー円筒であり得る。不透明領域はクロム、銅、アルミニウムまたはエポキシなどの材料を含み得る。
【００１３】
エネルギー源は、ある例では、第１のパターン化ロールを少なくとも部分的に通過するおよび／または第２のパターン化ロールを少なくとも部分的に通過する硬化エネルギーを供給するように構成され得る。エネルギー源は第１のパターン化ロール内に配置された第１の硬化エネルギー源と第２のパターン化ロール内に配置された第２の硬化エネルギー源とを含み得る。
【００１４】
本開示の他の図示の実施形態は、第１の側と第２の側とを有する不透明ウェブをパターニングする方法に見出し得る。硬化性材料が不透明ウェブ上に配置され、その後透明基板上に配置された多数の隆起不透明領域を有する第１のパターン化ロールと接触するように向けられる。紫外線を少なくとも部分的に第１のパターン化ロールを介して向けることにより、不透明ウェブの第１の側の硬化性材料を硬化させて第１のパターンを形成する。不透明ウェブはその後透明基板上に配置された多数の不透明領域を有する第２のパターン化ロールと接触するように向けられる。紫外線を少なくとも部分的に第２のパターン化ロールを介して向けることにより、不透明ウェブの第２の側の硬化性材料を硬化させて第２のパターンを形成する。第１および第２の隆起パターンが１００マイクロメートル以内に連続位置合わせされた状態で維持されるように、ウェブが連続移動されつつウェブの第１および第２の側がパターン化される。ある例では、第１および第２のパターンが１０マイクロメートル以内に維持される。
【００１５】
ある例では、硬化性材料を不透明ウェブ上に配置するステップは、ウェブの第１の側が第１のパターン化ロールと接触する前に硬化性材料をウェブの第１の側または第１のパターン化ロール上に配置するステップと、ウェブの第２の側が第２のパターン化ロールと接触する前に硬化性材料をウェブの第２の側または第２のパターン化ロール上に配置するステップとを含む。
【００１６】
本開示の他の図示の実施形態は、硬化エネルギー透明円筒と、硬化エネルギー透明円筒上に配置された結合層と、結合層上に配置されてパターンを形成する多数の硬化エネルギー不透明構造とを含むパターン化ロールに見出し得る。硬化エネルギー透明円筒が、円筒に入射する硬化エネルギー光の少なくとも１０パーセントを円筒を通過させる一方で、硬化エネルギー不透明構造が、硬化エネルギー不透明構造に入射する硬化エネルギー光の少なくとも９８パーセントを遮断する。ある特定例では、硬化エネルギー透明円筒が石英を含み、結合層がチタンを含み、さらに硬化エネルギー不透明構造がクロムを含む。
【００１７】
上記の本開示の概要は、本開示の各開示実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。以下の図、詳細な説明および実施例がこれらの実施形態をより具体的に例示する。
【００１８】
定義
本開示の状況において、「位置合わせ」は、同じウェブの反対側の他の構造に対して規定関係にあるウェブの一面上の構造の位置決めを意味する。
【００１９】
本開示の状況において、「ウェブ」は、第１の方向の一定寸法と第１の方向に直交する第２の方向の所定または不定の長さとを有する材料シートを意味する。
【００２０】
本開示の状況において、「連続位置合わせ」は、第１および第２のパターン化ロールの回転中、常にロール上の構造間の位置合わせ度が指定限界より良好であることを意味する。
【００２１】
本開示の状況において、「微細複製された」または「微細複製」は、製品毎の製造中の個々の特徴を忠実に保持するプロセスによる微細構造化表面の作製を意味し、そのプロセスにおける構造化表面形状の変動は約１００マイクロメートル以下である。
【００２２】
本開示の状況において、「硬化エネルギー」は、硬化性材料を硬化するのに適した特定の波長または波長の帯域を有する電磁放射を指す。語句「硬化エネルギー」は、波長または波長帯域を特定する用語により修正され得る。例えば、「紫外硬化エネルギー」は紫外線と考えられるとともに特定の材料を硬化するのに適した波長帯域内のエネルギーを指す。「硬化エネルギー」と共に用いられる場合、語句「硬化性材料」は「硬化エネルギー」に露出されると硬化、重合、または架橋され得る材料を指す。
【００２３】
本開示の状況において、「不透明な」とは、少なくとも相当な量の特定の波長または波長帯域の電磁放射を遮断する材料を指す。ある材料は、第１の波長のエネルギーに対して不透明であるが、第２の波長のエネルギーに対して不透明ではないと考えることができる。特定の波長のエネルギーに対して「不透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの少なくとも９５パーセントを遮断し得る。「不透明な」材料は、材料に入射するその特定の波長のエネルギーの９８パーセントあるいは９９パーセントより多くを遮断し得る。
【００２４】
材料は「硬化エネルギーに対して不透明な」として記載する場合もあるが、これは材料が材料に入射する（特定波長または波長帯域の）硬化エネルギーの少なくとも９５パーセントを遮断するということを意味する。「紫外エネルギーに対して不透明な」として記載される材料は、材料に入射する紫外線の少なくとも９５パーセントを遮断することになる。
【００２５】
可撓性ウェブまたは基板などの材料を「不透明な」として記載する場合もあるが、これは可撓性ウェブまたは基板が、可撓性ウェブまたは基板に入射する特定の波長または波長帯域の電磁エネルギーの少なくとも９５パーセントを遮断することを意味する。可撓性ウェブまたは基板を「硬化エネルギーに対して不透明な」として記載し得るが、可撓性ウェブまたは基板が、可撓性ウェブまたは基板に入射する（特定波長または波長帯域の）硬化エネルギーの少なくとも９５パーセントを遮断することを意味する。「紫外エネルギーに対して不透明な」として記載される可撓性ウェブまたは基板は、可撓性ウェブまたは基板に入射する紫外線の少なくとも９５パーセントを遮断することになる。
【００２６】
本開示の状況で用いられるように、「透明な」とは、相当な量の特定の波長または波長帯域の電磁放射を透過するまたは通過を許可する材料を指す。ある材料は、第１の波長のエネルギーに対して透明であるが、第２の波長のエネルギーに対して透明ではないと考えることができる。特定の波長のエネルギーに対して「透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの少なくとも１０パーセントを透過するまたは通過を許可する。「透明な」材料は、材料に入射する特定の波長のエネルギーの２５パーセントあるいは５０パーセントより多くを透過するまたは通過を許可する。
【００２７】
材料は「硬化エネルギーに対して透明な」として記載する場合もあるが、これは材料が材料に入射する（特定の波長または波長帯域の）硬化エネルギーの少なくとも１０パーセントを透過するまたは通過を許可することを意味する。「紫外エネルギーに対して透明な」として記載される材料は、材料に入射する紫外線の少なくとも１０パーセントを透過するまたは通過を許可することになる。
【００２８】
添付の図面と共に開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を検討することで本開示をより完全に理解されよう。
【００２９】
本開示は様々な変更例および代替形態に適用可能であるが、その詳細が一例として図面に示されているとともに詳細に説明する。しかし、本開示を説明する特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。反対に、本開示の趣旨および範囲内にあるすべての変更例、等価物、および代替例を網羅しようとするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
一般に、本開示は、ウェブの第１の表面上の第１の微細複製パターンと、ウェブの第２の表面上の第２の微細複製パターンとを有する両面微細複製構造の作製に関連する。システムは一般に第１のパターニングアセンブリと第２のパターニングアセンブリとを含む。各それぞれのアセンブリは微細複製パターンをウェブの第１または第２の表面上に作製する。第１のパターンをウェブの第１の表面上に作製することができるとともに、第２のパターンをウェブの第２の表面上に作製することができる。
【００３１】
ある例では、本明細書に記載されている装置および方法は、微細複製構造を互いに概して１００マイクロメートル以内に位置合わせしつつ、ウェブの互いに反対側の各面上に微細複製構造を連続的に形成することにより製造可能な、ウェブの各面上に微細複製構造を有するウェブを生じさせる。ある例では、微細複製構造は５０マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。ある場合は、微細複製構造は２０マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。ある例では、微細複製構造は１０マイクロメートル以内あるいは５マイクロメートル以内に位置合わせされた状態であり得る。
【００３２】
以下の説明は異なる図面の同様な要素が同様に番号付けされた図面を参照して読まれたい。必ずしも一定の縮尺ではない図面は、選択された実施形態を示すが開示の範囲を限定しようとするものではない。構成、寸法および材料の例が様々な要素に対して説明されているが、当業者には提示の例の多くが利用し得る適当な代替例を有することは理解されよう。
【００３３】
成形アセンブリ
図１は、互いに反対側の面上に位置合わせされた微細複製構造を含む両面ウェブ１２を作製する例示的成形装置１０を図示する。ある例では、成形装置１０は第１および第２の塗布手段１６、２０と、ニップロール１４と、第１および第２のパターン化ロール１８、２４とを含む。ある例では、第１の塗布手段１６は第１の押出ダイ１６であり得る一方で、第２の塗布手段は第２の押出ダイ２０であり得る。図示の実施形態において、第１および第２の硬化性液体が、それぞれ第１および第２のパターン化ロールを通過する前にウェブ表面上に配置される。他の実施形態において、第１の硬化性液体が第１のパターン化ロール上に配置されるとともに、第２の硬化性液体が第２のパターン化ロール上に配置され、その後パターン化ロールからウェブに転写される。
【００３４】
ウェブ１２は第１の押出ダイ１６に提示され、第１の押出ダイ１６は第１の硬化性液体層コーティング２２をウェブ１２上に分注する。ニップローラ１４は第１のコーティング２２を第１のパターン化ローラ１８に圧入する。ある場合には、ニップローラ１４はゴム被覆ローラであってもよい。第１のパターン化ロール１８上にある間に、コーティング２２は、適当な硬化エネルギーを提供するように構成されたエネルギー源２６を用いて硬化される。ある例では、エネルギー源２６を紫外光を提供するように構成し得る。用語「紫外光」は、２００〜５００ナノメートルまたは２００〜４００ナノメートルの範囲の波長を有する光を指す。
【００３５】
第２の硬化性液体層２８は第２の側の押出ダイ２０を用いてウェブ１２の反対側に塗布される。第２の層２８は第２のパターン化ツールローラ２４に圧入されるとともに、硬化プロセスが第２のコーティング層２８に対して繰り返される。２つのコーティングパターンの位置合わせは、以下に詳細に説明するようにツールローラ１８、２４を互いに正確な角度関係に維持することによって達成される。
【００３６】
図２は、第１および第２のパターン化ロール４４および４６における近接図を提供する。第１および第２のパターン化ロール４４、４６は、図１に対して説明したように、パターン化ロール１８、２４の特定の実施形態として考え得る。続いてより詳細に説明するように、他のパターンが考えられる。第１のパターン化ロール４４は微細複製表面を形成する第１のパターン４２を有する。第２のパターン化ロール４６は第２の微細複製パターン５０を有する。図示の実施形態において、第１および第２のパターン４２、５０は同一パターンである。他の例では第１および第２のパターンは異なり得る。
【００３７】
ウェブ３０が第１のパターン化ロール４４を通過する際、第１の表面３２上の第１の硬化性液体（図示せず）は、第１のパターン化ロール４４上の第１の領域３６付近で、エネルギー源３４により提供される硬化エネルギーによって硬化され得る。第１の微細複製パターン化構造５４は液体が硬化された後ウェブ３０の第１の側４３に形成される。第１のパターン化構造５４は第１のパターン化ロール４４上のパターン４２のネガである。第１のパターン構造５４が形成された後、第２の硬化性液体５２がウェブ３０の第２の表面３８上に分注される。第２の液体５２が早期に硬化されないようにするために第２の液体５２は、通例、第１のエネルギー源３４により放出されたエネルギーが第２の液体５２に当たらないように第１のエネルギー源３４を配置することによって、第１のエネルギー源３４から隔離されている。必要に応じて、硬化源をそれぞれのパターン化ロール内に配置することができる。したがって、ウェブ３０の不透明さは無用な硬化を防止するのに役立ち得る。
【００３８】
第１のパターン化構造５４が形成された後、ウェブ３０は第１と第２のパターン化ロール４４、４６間の間隙領域４８に進入するまで第１のロール４４に沿って続く。そして、第２の液体５２が第２のパターン化ロール４６上の第２のパターン５０と係合するとともに第２の微細複製構造に形作られ、その後、第２のエネルギー源４０により放出された硬化エネルギーにより硬化される。ウェブ３０が第１と第２のパターン化ロール４４、４６間の間隙４８に入ると、このときまでに実質的に硬化されるとともにウェブ３０に接着された第１のパターン化構造５４は、ウェブ３０が間隙４８内および第２のパターン化ローラ４６の周囲で移動し始める間、ウェブ３０が滑らないようにする。これにより、ウェブ上に形成された第１および第２のパターン化構造間の位置合わせエラーの原因としてのウェブの伸張および滑りを除去する。
【００３９】
第２の液体５２が第２のパターン化ロール４６と接する間ウェブ３０を第１のパターンロール４４上に支持することにより、ウェブ３０の両側３２、３８上に形成された第１と第２の微細複製構造５４、５６間の位置合わせ度は、第１と第２のパターン化ロール４４、４６の表面間の位置関係を制御する関数になる。第１および第２のパターン化ロール４４、４６の周囲およびロールにより形成される間隙４８間のウェブのＳ巻き（Ｓ−ｗｒａｐ）は、張力、ウェブ歪み変化、温度、ウェブを挟む機構により生じる微細滑り、および横方向位置制御の影響を最小限にする。Ｓ巻きはウェブ３０を１８０度の巻き角にわたって各ロールに接するように維持することができるが、巻き角は特定の要件に応じてより大きくてもより小さくてもよい。
【００４０】
パターン化ロール
ある例では、微細複製パターンを不透明な、特に硬化エネルギーに対して不透明な可撓性ウェブまたは基板の両側に提供することが有用であり得る。他の例において、微細複製パターンを透明な、特に硬化エネルギーに対して透明な可撓性ウェブまたは基板の両側に設けることが有用であり得る。ウェブまたは基板がウェブに塗布された液体状の材料を硬化させるために必要な硬化エネルギーに対して不透明である場合、硬化エネルギーをウェブまたは基板を通過させて液体樹脂と接触することによって、材料を単純に硬化させることはできない。これらの場合、特定の硬化エネルギーに対して透明であるまたは硬化エネルギーに対して透明な部分を含むパターン化ロールを用いることが有用であり得る。ある場合には、１つのパターン化ロールのみが透明である。
【００４１】
図３は、例示的であるが非限定パターン化ロールの部分的図であるとともに、一定の縮尺であると考えるべきではない。その代わりにパターンは明瞭化のため誇張されている。パターン化ロールを、図示のように且つより詳細に説明するように、材料が透明な円筒または他の適当な形状の表面に堆積される加算法により形成し得る。ある実施形態では、パターン化ロールを、材料が透明な円筒または他の適当な形状から除去される様々な減算法を用いて形成し得ることが考えられる。
【００４２】
パターン化ロールは任意の適当な材料で形成できる透明円筒１０２を含む。ある例では、透明円筒１０２はパターン化ロールに塗布される硬化性材料を硬化する硬化エネルギーに対して透明な材料で形成されている。ある場合には、図示のように、透明円筒１０２を石英などのガラスから作製することができる。
【００４３】
特に、図示のように、パターン化ロールは石英円筒１０２を含む。石英円筒１０２は任意の適当な寸法であり得るが、ある場合には、石英円筒１０２は７．６ｃｍ（３インチ）の長さと３インチの半径とを有し得る。石英円筒１０２は実質的に中実円筒であり得るが、図示のように石英円筒１０２は中空円筒であってもよい。
【００４４】
ある場合には、薄い結合層１０４を石英円筒１０２の表面に付与することが有用であり得る。これは後続の材料が石英に接着または接合するのを助け得る。ある例では、結合層１０４は石英円筒１０２の光学特性を大幅に変更しないように十分に薄い。最小限、結合層１０４は硬化エネルギーに対して透明性を保つために十分に薄ければよい。結合層１０４は任意の適当な材料で且つ任意の適当な貼付技術を用いて形成され得る。ある場合は、結合層１０４はチタンを含むまたはチタンで構成されるとともに、スパッタリングにより貼付される。
【００４５】
結合層１０４が形成されると、次の材料をパターン化ロールに付加し得る。具体的な処理ステップが図４〜１３に図示されているとともに実施例を参照して詳細に説明するが、様々な不透明な材料が結合層１０４に添付され得る。適当な不透明な材料にはクロム、銅、またはアルミニウムなどの金属、およびシリコーンおよびエポキシなどの硬化性ポリマーがある。適当な材料はスパッタリング、エッチング等などの任意の適当な技術を用いて貼付およびパターン化され得る。
【００４６】
図示の実施形態において、パターン化ロールの特徴は２つのステップで形成されている。まず、層１０６は結合層１０４上に堆積されその後パターン化されている。層１０８は層１０６の上部に形成されてパターン化されている。層１０６および層１０８は異なる材料で形成され得るか、または同じ材料で形成され得る。ある例では、層１０６をクロムの層を結合層１０４上にスパッタリングすることにより形成し得る。ある例では、層１０８をクロムを層１０６上にめっきすることにより形成し得る。
【００４７】
図３において、パターン化ロールの不透明な特徴的構造が石英円筒１０２の表面の上方に起立している。図１４〜２１に対して説明したものなどのある意図する実施形態では、不透明な構造は実際には基板の外面に近接している一方で、透明な構造は実際には基板を貫通している。いずれの場合も、不透明な構造は、透明な構造よりもパターン化ロールの半径中心から遠いと考えられる。
【００４８】
ある場合には、パターン化ロールを機械加工可能なまたは機械加工不可能な透明基板から形成し得る。いくつかの考えられる製造技術を本明細書で図１４〜２１で説明する。なお、図１４〜２１において、図示の簡略化のため透明基板の非常に小さい部分のみが示されている。単一の透明な構造のみが各可能な製造技術に対して示されているが、当然ながらパターン化ロールは多数の構造を含むことに留意すべきである。さらにまた、パターン化ロールは円筒であるが、図示の簡略化のためおよびロールの非常に小さい部分のみが示されているため、図１４〜２１は長方形のように見える。
【００４９】
図１４Ａ〜１４Ｅは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板上に不透明な構造を形成する可能な方法を図示する。図１４Ａにおいて、機械加工不可能な透明基板２００が設けられている。機械加工不可能な透明基板の例には石英などのガラス類がある。図１４Ｂに示すように、チタン結合層２０２はスパッタリングなどの任意の適当な技術を用いて基板２００に貼付し得る。銅シード層２０４を図１４Ｃに見られるように、チタン結合層２０２上にスパッタリングし得る。さらなる銅を銅シード層２０４上にめっきして図１４Ｄに見られるように銅層２０６を形成し得る。
【００５０】
図１４Ｅは、銅層２０６を任意の適当な方法で機械加工して、当然不透明である銅層２０６内に位置する透明な構造２０８を設けることもできるということを示す。ある例では、透明な構造２０８を単純に微細加工、レーザ切除、ダイアモンド旋盤加工またはＥＤＭ処理などの機械加工プロセスにより形成することもできる。ある場合には、短時間の化学エッチングなどのさらなる処理が、透明基板２００を損傷せずに透明基板２００を露出するのに有用であり得る。
【００５１】
ある場合には、他の材料を機械加工可能層２０６に用い得る。例えば機械加工可能層２０６を、「未焼結」状態に被覆して形状化後焼結することもできる不透明なエポキシまたは機械加工可能セラミックから形成することもできる。
【００５２】
図１５Ａ〜１５Ｄは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板２００上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。図１５Ｂにおいて、透明エポキシ層２１０を透明基板２００に付加して後続の機械加工中の透明基板の保護を助ける。図１５Ｃに見られるように、不透明エポキシ層２１２が透明エポキシ層２１０の上部に付加されている。図１５Ｄにおいて、不透明エポキシ層２１２は任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な特徴２１４を形成している。
【００５３】
図１６Ａ〜Ｄは、機械加工可能層の付加を含む機械加工不可能な透明基板２００上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。透明基板２００が図１６Ａに示されている。図１６Ｂにおいて、比較的厚い透明エポキシ層２１０が透明基板２００上に付加されている。図１６Ｃに示すように、比較的薄い不透明エポキシ層２１２が透明エポキシ層２１０上に付加されている。図１６Ｄにおいて、不透明エポキシ層２１２および透明エポキシ層２１０が任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な構造２１６を形成している。代替例として、透明な構造２１６を透明エポキシ層内に機械加工した後、透明エポキシ層の上部を不透明エポキシ層で被覆することが考えられる。
【００５４】
図１７Ａ〜１７Ｃは、機械加工可能な透明基板上に不透明な構造を形成する可能な方法を図示する。図１７Ａは機械加工可能な透明ポリマーで形成することができる機械加工可能な透明基板２２０を示す。ある例では、基板２２０をＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）から形成することができる。図１７Ｂでは、スパッタリングされたアルミニウムまたは銅などの不透明コーティング２２２が透明基板２２０上に付加されている。代替的には、不透明コーティング２２２を不透明エポキシあるいは不透明充填エポキシから形成することもできることが考えられる。図１７Ｃに示すように、透明な構造２２４を任意の適当な機械加工技術を用いて形成することができる。
【００５５】
図１８Ａ〜Ｃは、機械加工可能な透明基板２２０上に不透明な構造を形成する他の可能な方法を図示する。図１８Ｂにおいて、透明基板２２０は任意の適当な技術を用いて機械加工されて、透明な構造２２６を形成している。続いて図１８Ｃに示すように、透明な特徴２２６を超えて透明基板２２０の一部を不透明コーティング２２８で被覆し得る。
【００５６】
図１９Ａ〜１９Ｄは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図１９Ａにおいて、マスター型２３０を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型２３０は最終的に透明な構造を形成する突起２３２を含むように見える。
【００５７】
図１９Ｂに見られるように、マスター型２３０を不透明エポキシ材料２３４で充填した後、図１９Ｃに見られるように、石英またはＰＭＭＡなどの所望の基板２３６の表面に付与することができる。図１９Ｄに見られるように、エポキシを硬化させた後マスター型２３０を除去して、不透明層２３４が透明な構造２３８の両側にある状態で透明な構造２３８を有する基板２３６を残すことができる。
【００５８】
図２０Ａ〜２０Ｅは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる他の可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図２０Ａにおいて、マスター型２４０を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型２４０は最終的に透明な構造を形成する突起２４２を含むように見える。
【００５９】
図２０Ｂに見られるように、マスター型２４０を透明エポキシ材料２４４で充填した後、図２０Ｃに見られるように、石英またはＰＭＭＡなどの所望の基板２４６の表面に付与することができる。図２０Ｄに見られるようにエポキシを硬化させた後マスター型２４０を除去して、透明な構造２４８を有する基板２４６を残すことができる。図２０Ｅに見られるように、不透明エポキシ層２５０を透明な構造２４８の両側で透明エポキシ層２４４に貼付することができる。
【００６０】
図２１Ａ〜２１Ｄは、透明基板上に隆起構造を複製する、別に作製されたマスター型を用いる他の可能な方法を図示する。そして、隆起構造を被覆して不透明にすることができる。図２１Ａにおいて、マスター型２５２を標準的な精密機械加工技術を用いて任意の適当な材料から切り取ることができる。マスター型２５２は最終的に透明な構造を形成する突起２５４を含むように見える。
【００６１】
図２１Ｂに見られるように、マスター型２５２は機械加工可能な透明基板２５６に直接押し込まれている。図２１Ｃにおいて、マスター型２５２が除去されて、透明な構造２５８を含む透明基板２５６を残している。図２１Ｄに見られるように、透明な構造２５８の両側で透明基板２５６を不透明エポキシ層２５８で被覆することができる。
【００６２】
コーティング装置
ここで図２２〜２３を参照すると、ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）成形装置１２０を含むシステム１１０の例示的実施形態が図示されている。図示の成形装置１２０において、ウェブ１２２が主巻出スプール（図示せず）から成形装置１２０に提供される。ウェブ１２２の本質は作製される製品によって大きく異なり得る。しかし、成形装置１２０は可撓性ならびに透明および／または不透明であるウェブ１２２を取り扱うことが可能である。ウェブ１２２は様々なローラ１２６を回って成形装置１２０内に向けられる。
【００６３】
ウェブ１２２の正確な張力制御は最適な結果を達成するのに有利であるため、ウェブ１２２を張力検知装置（図示せず）上に方向付けてもよい。任意のライナウェブを用いてウェブ１２２を保護する場合には、ライナウェブ（図示せず）を巻出スプールにおいて分離するとともにライナウェブ巻取スプール（図示せず）上に方向付けることができる。ウェブ１２２をアイドラーロールを介してダンサーロールに方向付けて精密な張力制御を行うことができる。アイドラーローラはウェブ１２２をニップロール１５４と第１のコーティングヘッド１５６との間の位置に向けることができる。
【００６４】
様々な塗布方法を採用し得る。ある実施形態において、図示のように、第１のコーティングヘッド１５６はダイコーティングヘッドである。その後、ウェブ１２２はニップロール１５４と第１のパターン化ロール１６０との間を通過する。第１のパターン化ロール１６０はパターン化表面１６２を有するとともに、ウェブ１２２がニップローラ１５４と第１のパターン化ロール１６０との間を通過する際、第１のコーティングヘッド１５６によってウェブ１２２に分注された材料がパターン化表面１６２のネガの形状に形作られる。
【００６５】
ウェブ１２２が第１のパターン化ロール１６０と接している間、材料が第２のコーティングヘッド１６４からウェブ１２２の他方の表面上に分注される。第１のコーティングヘッド１５６に対して上記した説明と平行して、第２のコーティングヘッド１６４も第２の押出機（図示せず）と第２のコーティングダイ（図示せず）とを含むダイコーティング装置である。ある実施形態において、第１のコーティングヘッド１５６によって分注された材料はポリマー前駆体を含むとともに、紫外線などの硬化エネルギーの印加で固体ポリマーに硬化しようとする組成物である。
【００６６】
第２のコーティングヘッド１６４によってウェブ１２２上に分注された材料はその後、第２のパターン化表面１７６を有する第２のパターン化ロール１７４と接触する。上記の説明と平行してある実施形態において、第２のコーティングヘッド１６４によって分注された材料はポリマー前駆体を含むとともに、紫外線などの硬化エネルギーの印加で固体ポリマーに硬化しようとする組成物である。
【００６７】
この時点でウェブ１２２は両面に付与されたパターンを有している。剥離ロール１８２は第２のパターン化ロール１７４からのウェブ１２２の除去を助けるために存在し得る。ある例では、成形装置内外へのウェブ張力はほぼ一定である。
【００６８】
２面微細複製パターンを有するウェブ１２２はその後、アイドラーロールを介して巻取スプール（図示せず）に向けられる。介在フィルムがウェブ１２２を保護することが望ましい場合には、介在フィルムが第２の巻出スプール（図示せず）から提供され得るとともに、ウェブと介在フィルムとが適当な張力で巻取スプール上に一緒に巻き取られる。
【００６９】
図２２〜２４を参照すると、第１および第２のパターン化ロールが、それぞれ第１および第２のモータアセンブリ２１０、２２０に結合されている。モータアセンブリ２１０、２２０の支持は、直接または間接的にアセンブリを枠２３０に載置することにより達成される。モータアセンブリ２１０、２２０は精密載置装置を用いて枠に結合される。図示の実施形態において、例えば、第１のモータアセンブリ２１０は枠２３０に固定的に載置されている。ウェブ１２２が成形装置１２０中に通される際の位置に配置された第２のモータアセンブリ２２０は、横方向および流れ方向の両方に繰り返し位置決めされる必要があり、そのため移動可能であり得る。移動可能なモータ装置２２０はリニアスライド２２２に結合されて、例えば、ロール上のパターン間で切り替える場合に繰り返し正確な位置決めを助け得る。第２のモータ装置２２０は枠２３０の後側に、第２のパターン化ロール１７４を第１のパターン化ロール１６０に対して並んで位置決めする第２の載置装置２２５も含む。ある場合には、第２の載置装置２２５は横方向の正確な位置決めを可能にするリニアスライド２２３を含む。
【００７０】
図２５を参照すると、モータ載置装置が図示されている。ツールまたはパターン化ロール６６２を駆動するモータ６３３が、機枠６５０に載置されるとともに、結合器６４０を介してパターン化ローラ６６２の回転シャフト６０１に接続されている。モータ６３３は主エンコーダ６３０に結合されている。副エンコーダ６５１は、パターン化ロール６６２の精密な角度位置合わせ制御を提供するようにツールに結合されている。主６３０および副６５１エンコーダは協働してパターン化ロール６６２の制御を提供し、以下にさらに詳細に説明するようにパターン化ロール６６２を第２のパターン化ロールと位置合わせした状態に保つ。
【００７１】
シャフト共振の低減または排除は重要であるが、それはこれが指定限界内のパターン位置制御を許す位置合わせエラーの原因になるからである。モータ６３３と指定する一般的なサイジング計画より大きいシャフト６５０との間で結合器６４０を使用すると、より柔軟性のある結合器によって生じるシャフト共振も低減することができる。軸受けアセンブリ６６０は様々な箇所に配置されてモータ装置に対する回転支持を提供する。
【００７２】
図示の例示的実施形態において、ツールローラ６６２の直径はそのモータ６３３の直径より小さくてもよい。この装置を収容するためにツールルーラを対で鏡像状に配置して装着し得る。図２６において、２つのツールローラアセンブリ６１０、７１０は、２つのツールローラ６６２、７６２を１つにすることができるように鏡像として装着されている。図２２も参照すると、第１のモータ装置は通例枠に固定的に取り付けられているとともに、第２のモータ装置は移動可能な光学的性能を備えたリニアスライドを用いて位置決めされる。
【００７３】
ツールローラアセンブリ７１０はツールローラアセンブリ６１０と非常に類似しているとともに、ツールまたはパターン化ロール７６２を駆動するモータ７３３を含み、モータ７３３は機枠７５０に載置されているとともに結合器７４０を介してパターン化ローラ７６２の回転シャフト７０１に接続されている。モータ７３３は主エンコーダ７３０に結合されている。副エンコーダ７５１は、パターン化ロール７６２の正確な位置合わせ制御を提供するようにツールに結合されている。主７３０および副７５１エンコーダは協働してパターン化ロール７６２の制御を提供し、以下にさらに詳細に説明するように、パターン化ロール７６２を第２のパターン化ロールと位置合わせした状態に保つ。
【００７４】
シャフト共振の低減または排除は重要であるが、それはこれが指定限界内のパターン位置制御を許す位置合わせエラーの原因になるからである。モータ７３３と指定する一般的なサイジング計画より大きいシャフト７５０との間で結合器７４０を使用すると、より柔軟性のある結合器によって生じるシャフト共振も低減することができる。軸受けアセンブリ７６０は様々な箇所に配置されてモータ装置に対する回転支持を提供する。
【００７５】
ウェブの両面上の微細複製構造上の特徴サイズは互いに微細な位置合わせにあることが望ましいため、パターン化ロールを高精度で制御しなければならない。本明細書に記載された限度内の横方向位置合わせを、以下に説明するように流れ方向位置合わせを制御する際に用いられる技術を適用することにより達成することができる。
【００７６】
例えば、２５．４ｃｍ（１０インチ）外周パターン化ローラ上に約１０マイクロメートルの終端間特徴配置を達成するためには、各ローラを±３２秒角／回転の回転精度内に維持しなければならない。ウェブがシステム中を進行する速度が増すにつれて位置合わせの制御はより困難になる。
【００７７】
出願人は、ウェブの両面に２．５マイクロメートル以内に位置合わせされたパターン化特徴を有するウェブを作製できる、１０インチ円形パターン化ロールを有するシステムを構築するとともに例示した。この開示を読むとともに本明細書に教示する原理を適用すれば、当業者には他の微細複製表面に対する位置合わせ度を達成する方法が理解できよう。
【００７８】
図２７を参照すると、モータ装置８００の概略が図示されている。モータ装置８００は主エンコーダ８３０と駆動シャフト８２０とを含むモータ８１０を含む。駆動シャフト８２０は結合器８２５を介してパターン化ロール８６０の駆動シャフト８４０に結合されている。副または負荷エンコーダ８５０は駆動シャフト８４０に結合されている。２つのエンコーダを上記したモータ装置内で用いることにより、測定装置（エンコーダ）８５０をパターン化ロール８６０付近に配置することによってパターン化ロールの位置をより正確に測定することができるため、モータ装置８００が動作している際のトルク外乱の影響を低減または排除することができる。
【００７９】
装置制御
図２８を参照すると、制御部品に取り付けられているように図２７のモータ装置の概略が図示されている。図１〜３に示された例示的装置において、同様な構成は各モータ装置２１０および２２０を制御する。したがって、モータ装置９００は主エンコーダ９３０と駆動シャフト９２０とを含むモータ９１０を含む。駆動シャフト９２０は結合器９３０を介してパターン化ロール９６０の駆動シャフト９４０に結合されている。副または負荷エンコーダ９５０は駆動シャフト９４０に結合されている。
【００８０】
モータ装置９００は制御装置９６５と通信することにより、パターン化ロール９６０の正確な制御を可能にする。制御装置９６５は駆動モジュール９６６とプログラムモジュール９７５とを含む。プログラムモジュール９７５はライン９７７、例えば、サーコス（ＳＥＲＣＯＳ）ファイバネットワークを介して駆動モジュール９６６と通信する。プログラムモジュール９７５を用いて設定点などのパラメータを駆動モジュール９６６に入力する。駆動モジュール９６６は入力４８０ボルト、３相電力９１５を受け取り、それを直流に整流して、それを電力接続９７３を介して配電し、モータ９１０を制御する。モータエンコーダ９１２は位置信号をライン９７２を介して制御モジュール９６６に供給する。パターン化ロール９６０上の副エンコーダ９５０も位置信号をライン９７１を介して駆動モジュール９６６に戻すように供給する。駆動モジュール９６６はエンコーダ信号を用いてパターン化ロール９６０を正確に位置決めする。位置合わせ度を達成するための制御設計を以下に詳細に説明する。
【００８１】
図示の例示的実施形態において、各パターン化ロールは専用の制御装置により制御される。専用の制御装置は協働して第１と第２のパターン化ロール間の位置合わせを制御する。各駆動モジュールはそのそれぞれのモータアセンブリと通信するとともに制御する。
【００８２】
出願人により構築されるとともに例示されたシステム内の制御装置は以下を含む。パターン化ロールの各々を駆動するために、高分解能正弦エンコーダフィードバック（５１２正弦周期×４０９６駆動補間＞＞２００万部／回転）を有する高性能、低コギングトルクモータ、ボッシュ・レックスロス（Ｂｏｓｃｈ−Ｒｅｘｒｏｔｈ）（インドラマット（Ｉｎｄｒａｍａｔ））から入手可能なモデルＭＨＤ０９０Ｂ−０３５−ＮＧ０−ＵＮを用いた。また、システム包含同期モータ、ボッシュ・レックスロス（Ｂｏｓｃｈ−Ｒｅｘｒｏｔｈ）（インドラマット（Ｉｎｄｒａｍａｔ））から入手可能なモデルＭＨＤ０９０Ｂ−０３５−ＮＧ０−ＵＮ、しかし誘導モータなどの他のタイプを用いることもできる。
【００８３】
各モータを非常に剛性のベロー結合器、Ｒ／Ｗコーポレーション（Ｒ／Ｗ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なモデルＢＫ５−３００を介して直接結合した（変速機または機械的減速なしに）。代替の結合構成を用いることもできるが、ベロー式は概して高回転精度を提供しつつ剛性を合成する。各結合器を代表的な製造業者の仕様が推奨するものより大幅に大きい結合器が選択されるような大きさに形成した。
【００８４】
さらに、結合器とシャフトとの間のゼロ緩みコレットまたは圧縮式係止ハブが好ましい。各ローラシャフトを中空シャフト負荷側エンコーダ、イリノイ州ショウンバーグ（Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，ＩＬ）のハイデンハイン・コーポレーション（Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ  Ｃｏｒｐ．）から入手可能なモデルＲＯＮ２５５Ｃを介してエンコーダに取り付けた。エンコーダ選択は、通例３２秒角精度より大きい可能な最高精度および分解能を有さなければならない。出願人の設計である１８０００正弦周期／回転を採用したが、これは４０９６ビット分解能駆動補間と併せて、非常に高精度の分解能を与える５０００万部／回転の分解能を超えた。負荷側エンコーダは±２秒角の精度を有し、伝達単位の最大偏移は±１秒角未満であった。
【００８５】
ある例では、各シャフトを可能な限り直径が大きく且つ可能な限り短くなるように設計して剛性を最大にすることにより、可能な最高共振周波数を得る。すべての回転要素の精密アラインメントはこの位置合わせエラーという原因による最小位置合わせエラーを保証することが望ましい。
【００８６】
図２９を参照すると、同一の位置参照コマンドが、２ミリ秒更新速度でサーコス（ＳＥＲＣＯＳ）ファイバネットワークを介して各軸に同時に提示された。各軸は２５０マイクロ秒間隔の位置ループ更新速度で、三次スプラインで位置参照を補間する。一定速度は単純な一定時間間隔経路を生じるため、補間方法は決定的なものではない。分解能はいかなる丸めまたは数値化誤差も排除するために重要なものである。軸転倒も対処される。ある場合には、各軸の制御周期が電流ループ実行速度（６２マイクロ秒間隔）で同期していることが重要である。
【００８７】
上部経路１１５１は制御のフィードフォワード部である。制御ストラテジーは位置ループ１１１０と、速度ループ１１２０と、電流ループ１１３０とを含む。位置参照１１１１は微分されて、一度速度フィードフォワード項１１５２を生成して２回目に加速度フィードフォワード項１１５５を生成する。フィードフォワード経路１１５１はライン速度変更および動的補正時の動作を助ける。
【００８８】
位置コマンド１１１１は現在位置１１１４から減算されてエラー信号１１１６を生成する。エラー１１１６は比例コントローラ１１１５に印加されて、速度コマンド参照１１１７を生成する。速度フィードバック１１６７はコマンド１１１７から減算されて速度エラー信号１１２３を生成し、それは、その後ＰＩＤコントローラに印加される。速度フィードバック１１６７はモータエンコーダ位置信号１１２６を微分することにより生成される。微分および数値分解能限界により、ローパスバターワースフィルタ１１２４が適用されて、エラー信号１１２３から高周波ノイズ成分を除去する。狭いストップバンド（ノッチ）フィルタ１１２９がモータ−ローラ共振周波数の中心で適用される。これにより、大幅に高い利得を速度コントローラ１１２０に適用することができる。モータエンコーダの分解能の上昇は性能も改善する。制御図内のフィルタの正確な場所は決定的なものではなく、順方向または逆方向経路が許容可能であるが、同調パラメータは場所に依存する。
【００８９】
ＰＩＤコントローラを位置ループ内で用いることもできるが、積分器のさらなる位相ずれは安定化をより困難にする。電流ループは従来のＰＩコントローラであり、利得はモータパラメータによって確立される。可能な最高帯域電流ループは最適性能を可能にする。また最小トルクリップルが望ましい。
【００９０】
外乱の最小限化は最大位置合わせを得るために重要である。これは、前述したように、モータ構成および電流ループ通信を含むが、機械的外乱を最小限にすることも重要である。例としては、ウェブスパンを出入りする際の非常に平滑な張力制御、均一な軸受けおよびシール抗力、ローラからのウェブ剥離からの張力混乱の最小化、均一ゴムニップローラがある。現在の構成では、ツールロールに噛合した第３の軸がプルロールとして提供されて、硬化構造をツールから取り外す際に助ける。
【００９１】
ウェブ材料
ウェブ材料はその上に微細複製パターン化構造を作製することができる、任意の適当な材料であればよい。微細複製パターン化構造の最終的な使用目的に応じて多数の異なる材料を用い得る。例えば、微細複製パターン化構造が可撓性回路基板を形成する場合には、ウェブ材料は金属化カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）などの金属化ポリマーフィルムであり得る。
【００９２】
コーティング材料
微細複製構造が作製される液体は、ＵＶ光により硬化可能なアクリレートなどの光硬化性材料であり得る。当業者は、他のコーティング材料、例えば重合可能材料を用いることができるとともに、材料の選択が微細複製構造に望ましい特定の特性に依存することは理解できよう。例えば、可撓性回路基板が作製されている場合には、コーティング材料は導電性または絶縁性ポリマーを含み得る。ある実施形態において、コーティング材料は電気めっきマスキング材料および／または非導電性または絶縁性ポリマーを含む。
【００９３】
液体をウェブまたはパターン化ロールへの送達および制御するために有用な塗布手段の例は、例えば、シリンジまたは蠕動ポンプなどの任意の適当なポンプと結合されたダイまたはナイフコーティングである。当業者には、他の塗布手段を用いることができるとともに、特定の手段の選択はウェブまたはパターン化ロールに送達される液体の特定の特性に依存することが理解できよう。
【００９４】
硬化エネルギー源の例は赤外線、紫外線、可視光線、またはマイクロ波である。当業者には、他の硬化源を用いることができるとともに、特定のウェブ材料／硬化源の組み合わせの選択が作製される特定の物品（位置合わせされた微細複製構造を有する）に依存することは理解できよう。
【００９５】
微細複製物品
図３０は、本明細書に記載の方法によりおよび装置を用いて形成された意図する塗布微細複製物品１２００を概略的に図示する。物品１２００は可撓性不透明ウェブ１２０２と、不透明ウェブ１２０２の両側に配置された多数の概略要素とを含む。要素１２０４は要素１２０６の反対側に配置されている。同様に、要素１２０８、要素１２１２および要素１２１６は、それぞれ要素１２１０、要素１２１４および要素１２１８の反対側に配置されている。なお、これらの要素を多数の異なる潜在的要素を包括的に表わすと考えることができる。これらの要素は例えば回路であり得る。ある実施形態において、微細複製パターンはさらなる回路めっきステップを通過することができる電気めっきマスクを含む。
【００９６】
図示されたようなある実施形態において、隣接要素間にランドがほとんどない場合がある。例えば、要素１２０４と要素１２０８との間で不透明ウェブ１２０２上に残っている塗布材料がほとんどないことがある。これは、例えば、塗布材料が導電性材料または電気めっきマスクである場合には利点を有し得る。ある実施形態において、さらなる洗浄ステップは未硬化材料を微細複製パターンから除去して、ランド領域がないとともに互いに離れた微細複製特徴を作製することができる。他の例では、物品１２０２は隣接要素間に不透明ウェブ１２０２上に残るランドすなわち塗布材料を含み得る。
【実施例】
【００９７】
図４〜１３は、図３のパターン化ロールに酷似したパターン化ロールを形成する追加プロセスを図示する。長さ３インチ且つ半径３インチの石英管を水、アセトンおよびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で洗浄し、その後、ＵＶランプの下に１５分間置いた。そして、石英管を高真空スパッタ室内の回転テーブル上に載置するとともに、室内の圧力を１時間かけて徐々に０．１３ｍＰａ（１×１０-6Ｔｏｒｒ）に低下させた。室内に事前に載置したクロムめっき鋼板片をアーク溶接機に電気的に接続した。アーク溶接機は電流を金属片に流すとともに、金属片を赤熱状態に加熱した。回転石英管を得られたＩＲ線によって１０分間洗浄した。
【００９８】
石英管を洗浄すると、図４に見られるように石英円筒１０２を、石英と後続のニッケル層との間の接着層として機能するクロムの薄層１０４でスパッタリングにより被覆した。
【００９９】
次に図５に概略的に示すように、ニッケル金属化層１１０をクロム結合層１０４上にスパッタリングした。
【０１００】
次におよび図６に概略的に示すように、保護銅層１１２をニッケル金属化層１１０上に貼付した。銅層１１２はニッケル層１１０を後続の処理ステップ中の汚染および酸化から保護することを目的とする犠牲層であった。
【０１０１】
次におよび図７に概略的に示すように、フォトレジスト（ＳＣレジスト、アーチ・セミコンダクタ・フォトポリマーズ・カンパニー）層１１４が銅層１１２の上部に追加されている。フォトレジスト層１１４の高さが最終的に石英円筒１０２上に形成された特徴の高さを設定する。実施例において、フォトレジスト層１１４を５０マイクロメートルの厚さに形成するとともに、露光前に３０秒間摂氏１１５度でソフトベークした。
【０１０２】
次におよび図８に概略的に示すように、所望のパターンの光をフォトレジスト層１１４上に照らすことによりフォトレジスト層１１４をパターン化した。その結果フォトレジスト層１１４はここで現像後に残る部分１１６と除去される部分１１８とを有する。
【０１０３】
次におよび図９に概略的に示すようにフォトレジストを現像した。少なくとも３０分間放置した後フォトレジストを摂氏１１５度で１分間ポストエクスポージャベークした。その後、３０〜６０秒間の現像液への露出によりフォトレジストを現像した。その結果、レジスト部分１１６が銅層１１２上に残る一方で、レジスト部分１１８が除去されている。
【０１０４】
次におよび図１０に概略的に示すように、銅層１１２の露出部分をエッチングプロセスで除去した。クロム層を可能な限り厚く維持することが望ましいため、過硫酸ナトリウムは銅と急速に反応するが銅の下にあるクロムとはゆっくり反応するため、過硫酸ナトリウムを用いて露出銅を除去した。
【０１０５】
次におよび図１１に概略的に示すように、クロム部分１２０を新たに露出されたクロム層１１０上のレジスト領域１１６間にめっきした。１ｍＡ／１７ｍｍ2程度の低電流密度を用いてクロム部分１２０をめっきした。電流密度が増すにつれて、２０ｍＡ／１７ｍｍ2もの低レベルであっても、内部応力は高くクロムを剥離させるか、または重度の点蝕が発生した。クロム部分１２０の表面形状はレジスト領域１１６によって決定された。
【０１０６】
次におよび図１２に概略的に示すように、レジスト領域１１６内の残留硬化フォトレジストを塩基性溶液を用いて除去した。最後におよび図１３に概略的に示すように、残留銅層１１２を上記のような過硫酸ナトリウム槽を用いて除去した。その結果得られたパターン化ロールは、ニッケル１１０とクロム部分１２０とに対応する透明不領域と、結合層１０４が不透明な材料によって被覆されていない箇所に対応する透明領域とを有する。
【０１０７】
この開示は上述した特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、添付の特許請求の範囲に記載されたような開示の態様をすべて網羅するものと理解されるべきである。様々な変更例、等価のプロセスならびに開示が適用可能な多数の構造は、本明細書を検討すれば当業者には容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】開示の実施形態による成形装置の概略図である。
【図２】図１に示す成形装置の一部分の概略図である。
【図３】開示の実施形態によるパターン化ロールの部分図である。
【図４】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図５】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図６】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図７】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図８】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図９】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１０】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１１】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１２】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１３】開示の実施形態による図３のパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１４Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１４Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１４Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１４Ｄ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１４Ｅ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１５Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１５Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１５Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１５Ｄ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１６Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１６Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１６Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１６Ｄ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１７Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１７Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１７Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１８Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１８Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１８Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１９Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１９Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１９Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図１９Ｄ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２０Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２０Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２０Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２０Ｄ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２０Ｅ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２１Ａ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２１Ｂ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２１Ｃ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２１Ｄ】開示の実施形態によるパターン化ロールを形成する、例示的であるが非限定的な方法を示す図である。
【図２２】開示の実施形態による微細複製アセンブリの斜視図である。
【図２３】図２２の微細複製アセンブリの一部分の斜視図である。
【図２４】図２２の微細複製アセンブリの一部分の斜視図である。
【図２５】開示の実施形態によるロール載置装置の概略図である。
【図２６】開示の実施形態による１対のパターン化ロール用の載置装置の概略図である。
【図２７】開示の実施形態によるモータおよびロール装置の概略図である。
【図２８】開示の実施形態によるロール間の位置合わせを制御する構造の概略図である。
【図２９】開示の実施形態による位置合わせを制御する制御アルゴリズムの概略図である。
【図３０】開示の実施形態により作製された物品の概略断面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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