(57)【要約】【課題】ロールの外周面の凹凸パターンを高い精度で樹脂シートに転写でき、特に凹凸パターンのピッチがサブミクロン領域のナノインプリントシートを高い生産性で製造できるナノインプリントシートの製造装置を提供する。【解決手段】本発明のナノインプリントシートの製造装置１は、凹凸パターン１０ｂが形成された外周面１０ａの一部に樹脂シートＡが巻き付けられて密着するインプリントロール１０と、樹脂シートＡのインプリントロール１０に密着し始める部分を加熱するための加熱機２０と、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着した樹脂シートＡを剥離させる剥離ロール４０とを具備し、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着した樹脂シートＡに、外側から冷風または冷水を吹き付ける冷却機３０をさらに具備する。【選択図】図１
2008290330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸パターンが形成された外周面の一部に樹脂シートが巻き付けられて密着するインプリントロールと、樹脂シートのインプリントロールに密着し始める部分を加熱するための加熱機と、インプリントロールの外周面に密着した樹脂シートを剥離させる剥離ロールとを具備して、凹凸パターンが表面に形成されたナノインプリントシートを製造するナノインプリントシートの製造装置であって、
インプリントロールの外周面に密着した樹脂シートに、外側から冷風または冷水を吹き付ける冷却機をさらに具備することを特徴とするナノインプリントシートの製造装置。
【請求項２】
前記剥離ロールが冷却されている請求項１に記載のナノインプリントシートの製造装置。
【請求項３】
前記剥離ロールがインプリントロールから離間している請求項１または２に記載のナノインプリントシートの製造装置。
【請求項４】
樹脂シートのインプリントロールに密着し始める部分を、インプリントロールに向けて押圧するバックアップロールをさらに具備する請求項１〜３のいずれかに記載のナノインプリントシートの製造装置。
【請求項５】
インプリントロールが、インプリントロール本体と、インプリントロール本体の外周面に取り付けられたモールドとを有する請求項１〜４のいずれかに記載のナノインプリントシートの製造装置。
【請求項６】
凹凸パターンが表面に形成されたナノインプリントシートを製造するナノインプリントシートの製造方法であって、
外周面に凹凸パターンが形成されたインプリントロールを回転駆動させ、該インプリントロールの外周面の一部に樹脂シートを巻き付けて密着させるとともに樹脂シートのインプリントロールに密着し始める部分を加熱し、インプリントロールの外周面に密着させた樹脂シートを、該樹脂シートの外側から冷却した後、剥離させることを特徴とするナノインプリントシートの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂シートを、インプリントロールの外周面から剥離させた後にさらに冷却する請求項６に記載のナノインプリントシートの製造方法。
【請求項８】
インプリントロールとして、インプリントロール本体と、インプリントロール本体の外周面に取り付けられたモールドとを有するものを用いる請求項６または７に記載のナノインプリントシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピッチがミクロン〜サブミクロン領域の凹凸パターンを形成させるのに対応できるナノインプリントシートの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学シートとして、ピッチがミクロン〜サブミクロン領域の凹凸パターンが表面に形成されたナノインプリントシートが用いられることがある。
樹脂シートの表面に凹凸パターンを形成する方法としては、例えば、外周面に凹凸パターンが形成されたエンボスロールを加熱し、回転駆動させながら、該エンボスロールの外周面の一部に樹脂シートを密着させて凹凸パターンを形成させ、エンボスロールに隣接する剥離ロールに、凹凸パターンを形成した樹脂シートを巻き付けて剥離しつつ、冷却する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献２には、外周面に凹凸パターンが形成されたスタンパーロールと、そのスタンパーロールの外周面の一部を加熱する加熱手段と、スタンパーロール外周面の、加熱されていない部分を該スタンパーロールの内部から冷却する冷却手段とを具備する加工装置が記載されている。この加工装置では、スタンパーロールの外周面の、冷却手段により冷却される部分に樹脂シートを密着させて、凹凸パターンを形成したシートを製造する。
【特許文献１】特開２００７−１５３２２号公報
【特許文献２】特開平１０−２９１２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ナノインプリントシートは凹凸パターンが微細であるため、ナノインプリントシートの製造では高い精度でロールの凹凸パターンを転写させなければならない。
しかしながら、特許文献１に記載の凹凸パターンの形成方法は、凹凸パターンが粗い化粧シート等の製造に適用する方法であり、エンボスロールの凹凸パターンを高い精度で樹脂シートに転写させるものではない。したがって、特許文献１に記載の方法を、ナノインプリントシートの製造に適用しても、所定の凹凸パターンのナノインプリントシートを得ることは困難であった。
また、特許文献２に記載の方法では、生産性を高くするために、スタンパーロールの回転数を上げると、凹凸パターンへの樹脂の充填率の低下及び離型時の型崩れが起き、所定の凹凸パターンが得られないことがあった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、ロールの外周面の凹凸パターンを高い精度で樹脂シートに転写でき、とりわけ凹凸パターンのピッチがサブミクロン領域のナノインプリントシートを高い生産性で製造できるナノインプリントシートの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者が検討した結果、ナノメーターオーダーの外周面の凹凸パターンを高い精度で樹脂シートに転写するためには、充分に加熱した樹脂シートをロール外周面の凹凸パターンに密着させた後、充分に冷却することが重要であることを見出した。また、生産性を向上させるためには、樹脂シートを迅速に加熱、冷却できることが重要であることを見出した。そして、これらの知見に基づき、さらに検討して、以下のナノインプリントシートの製造装置および製造方法を発明した。
【０００５】
すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
［１］  凹凸パターンが形成された外周面の一部に樹脂シートが巻き付けられて密着するインプリントロールと、樹脂シートのインプリントロールに密着し始める部分を加熱するための加熱機と、インプリントロールの外周面に密着した樹脂シートを剥離させる剥離ロールとを具備して、凹凸パターンが表面に形成されたナノインプリントシートを製造するナノインプリントシートの製造装置であって、
インプリントロールの外周面に密着した樹脂シートに、外側から冷風または冷水を吹き付ける冷却機をさらに具備することを特徴とするナノインプリントシートの製造装置。
［２］  前記剥離ロールが冷却されている［１］に記載のナノインプリントシートの製造装置。
［３］  前記剥離ロールがインプリントロールから離間している［１］または［２］に記載のナノインプリントシートの製造装置。
［４］  樹脂シートのインプリントロールに密着し始める部分を、インプリントロールに向けて押圧するバックアップロールをさらに具備する［１］〜［３］のいずれかに記載のナノインプリントシートの製造装置。
［５］  インプリントロールが、インプリントロール本体と、インプリントロール本体の外周面に取り付けられたモールドとを有する［１］〜［４］のいずれかに記載のナノインプリントシートの製造装置。
［６］  凹凸パターンが表面に形成されたナノインプリントシートを製造するナノインプリントシートの製造方法であって、
外周面に凹凸パターンが形成されたインプリントロールを回転駆動させ、該インプリントロールの外周面の一部に樹脂シートを巻き付けて密着させるとともに樹脂シートのインプリントロールに密着し始める部分を加熱し、インプリントロールの外周面に密着させた樹脂シートを、該樹脂シートの外側から冷却した後、剥離させることを特徴とするナノインプリントシートの製造方法。
［７］  前記樹脂シートを、インプリントロールの外周面から剥離させた後にさらに冷却する［６］に記載のナノインプリントシートの製造方法。
［８］  インプリントロールとして、インプリントロール本体と、インプリントロール本体の外周面に取り付けられたモールドとを有するものを用いる［６］または［７］に記載のナノインプリントシートの製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のナノインプリントシートの製造装置および製造方法によれば、ロールの外周面の凹凸パターンを高い精度で樹脂シートに転写でき、とりわけ凹凸パターンのピッチがサブミクロン領域のナノインプリントシートを高い生産性で製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
＜ナノインプリントシートの製造装置＞
本発明のナノインプリントシートの製造装置（以下、製造装置と略す。）の一実施形態について説明する。
図１に、本実施形態の製造装置を示す。この製造装置１は、インプリントロール１０と、加熱機２０と、冷却機３０と、剥離ロール４０と、バックアップロール５０と、送出用ロール６０と、巻取用ロール７０とを具備する。
【０００８】
（インプリントロール）
インプリントロール１０は、図２に示すように、外周面１０ａに凹凸パターン１０ｂが形成された加熱可能なロールである。このインプリントロール１０の外周面１０ａの一部には、樹脂シートＡが密着する。
本実施形態例のインプリントロール１０は、インプリントロール本体１１と、インプリントロール本体１１の外周面１１ａに取り付けられたモールド１２とを有して、外周面１０ａに凹凸パターン１０ｂが形成されたロールになっている。
【０００９】
［インプリントロール本体］
インプリントロール本体１１としては、通常の工業用キャレンダーロールと同等に、鋼鉄製あるいは合金製のものを使用することができる。モールド１２を正確に取り付けることができる点では、鏡面仕上げで焼付け加工されていることが好ましい。
インプリントロール本体１１は熱伝導性が低いことが好ましい。インプリントロール本体１１の熱伝導性が低ければ、インプリントロール本体１１の、樹脂シートＡが冷却される部分１０ｃから加熱される部分１０ｄ（以下、加熱部分１０ｄということがある。）に熱が伝わりにくい。そのため、加熱機２０により、インプリントロール１０の加熱部分１０ｄをより迅速に加熱でき、樹脂シートＡをより充分に加熱することができる。また、インプリントロール本体１１の熱伝導性が低ければ、インプリントロール１０の加熱部分１０ｄから樹脂シートＡが剥離される部分に熱が伝わりにくいため、樹脂シートＡが剥離される部分１０ｅの温度上昇を抑えることができる。そのため、樹脂シートＡを円滑に剥離することができる。
【００１０】
インプリントロール本体１１の直径は３０〜３０００ｍｍの範囲であることが好ましい。インプリントロール本体１１の直径が３０ｍｍ未満であると、外周面１１ａの曲率が大きくなるため、得られるナノインプリントシートＢに残留応力が生じ、経時的にミクロあるいはマクロな変形を生じるおそれがある。一方、直径が３０００ｍｍを超えると、不経済である上に、幅方向のニップ圧を均一に調整することが困難になる傾向にある。
【００１１】
［モールド］
モールド１２は、樹脂シートに凹凸パターンを形成させるためのシート状の型のことであり、外側に配置される面に凹凸パターン１０ｂが形成されている。
【００１２】
モールド１２の凹凸パターン１０ｂとしては、ポジ型（凸型）とネガ型（凹型）とが挙げられるが、樹脂シートＡを容易に変形させることができる点では、ポジ型が好ましい。
凹凸パターン１０ｂとしては、例えば、波型のパターン、円錐状または角錐状の凸部または凹部が二次元的に多数形成されたパターン等が挙げられる。また、ライン／スペースの線状構造やその他の構造が挙げられる。
【００１３】
モールド１２の凹凸パターン１０ｂのピッチは、目的とするナノインプリントシートに応じて適宜選択されるが、本発明の装置の特性がとりわけ発揮されるのは１０μｍ以下の範囲である。また、凹凸パターン１０ｂのピッチが１．０μｍ以下の範囲であれば、さらに本発明の効果が顕著となる。凹凸パターン１０ｂのピッチが１０μｍを超えると、エンボスロールによる構造転写と同じことになり、本発明の利点が活かされない。
凹凸パターン１０ｂのピッチは、凹凸パターン１０ｂが波型である場合には、凹凸パターン１０ｂの頂点同士の間隔の平均値である。波状以外の形状である場合には、凹凸パターン１０ｂの画像をフーリエ変換することによりピッチを求める。
【００１４】
モールド１２の凹凸パターン１０ｂのアスペクト比は、通常、用途に応じて０．１を超え１０以下程度で適宜選択される。樹脂をモールド１２に充填させる際の圧力を小さくできる点では、アスペクト比は０．５〜４．０であることが好ましい。
アスペクト比が１．０以上である場合には、従来の方法で充填率を上げることが困難であるが、樹脂シートＡを充分に加熱・冷却できる本発明は好適に適用できる。
なお、アスペクト比は高さ／底辺である。
【００１５】
モールド１２は、例えば、電子線リソグラフィー、ホログラフィックリソグラフィー、フォーカスドイオンビーム（ＦＩＢ）、レーザー加工などによって、金属製または樹脂製のシートの片面に凹凸パターン１０ｂを形成したもの、あるいはこれらの方法により凹凸パターンを形成したシートを原版として用い、その原版の凹凸パターンを利用して作製したものが挙げられる。
原版の凹凸パターンを利用して作製したモールド１２としては、原版の凹凸パターンにめっきを施し、これにより形成しためっき層を原版から剥離して得たもの、原版の凹凸パターンが形成された面に、未硬化の硬化性樹脂を塗布した後、硬化させ、硬化部分を原版から剥離して得たものが挙げられる。
めっきとしては、無電解めっき法または電解めっき法が適用される。原版がシリコン製または樹脂製である場合には導電性が小さいため、無電解めっき法によって薄いめっき層を形成した後に、電極を接合して電解めっき法によってめっき層を厚くする。
めっき層の厚さは約２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。めっき層が２０μｍ未満であると、破損したり、凹凸パターンの損傷・変形を招いたりするおそれがある。一方、めっき層の厚さが２００μｍを超えると、インプリントロール本体１１の曲率に沿って曲げる際の加工性が低下する傾向にある。
【００１６】
モールド１２の材質としては、各種金属、合金、金属化合物、高分子材料などが挙げられる。連続生産を考慮すると耐摩耗性の高い材料が好ましい。
中でも、めっきによりモールド１２を作製する場合には、ニッケルまたはニッケル合金が好ましい。ニッケルまたはニッケル合金を用いれば、モールド１２をインプリントロール本体１１に取り付ける際の加工性、インプリント時の耐圧強度・耐摩耗性などを向上させることができる。
硬化性樹脂を用いてモールド１２を作製する場合には、硬化性樹脂として、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系などの熱硬化性樹脂やアクリル系、シリコーン系などの紫外線硬化性樹脂を用いることが好ましい。
硬化性樹脂の中でも、離型性に優れることから、シリコーン系の硬化性樹脂であるポリジメチルシロキサンがより好ましい。
【００１７】
モールド１２は、インプリントロール本体１１の好ましい直径に対応して、直径３０〜３０００ｍｍの範囲の曲率に変形できることが好ましい。
インプリントロール本体１１の外周面１１ａに取り付けられるモールド１２は１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。１枚である場合には継ぎ目が少ないため、凹凸パターン１０ｂを樹脂シートに均一に転写しやすい（フィールドむらが生じにくい）という利点を有し、複数枚である場合には、消耗あるいは汚れたモールド１２のみを交換できるという利点を有する。
【００１８】
（加熱機）
加熱機２０は、樹脂シートＡのインプリントロール１０の外周面１０ａに密着し始める部分Ｐを加熱するためのものである。
本実施形態の加熱機２０は、インプリントロール１０の内側に配置され、インプリントロール１０が回転しても位置が動かないようになっている。また、本実施形態の加熱機２０では、まず、インプリントロール１０の、樹脂シートＡが密着し始める部分から回転方向の上流側の部分（加熱部分１０ｄ）を加熱するようになっている。そして、この部分１０ｄに樹脂シートＡが接することにより、樹脂シートＡのインプリントロール１０の外周面１０ａに密着し始める部分Ｐを加熱するようになっている。
【００１９】
本実施形態では、加熱機２０の下流側の、インプリントロール１０の外側および内側に、遮熱板２１，２１が設置されて、加熱機２０からの熱が下流側に伝達することが防止されている。
【００２０】
（冷却機）
冷却機３０は、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着した樹脂シートＡに、外側から冷風または冷水を吹き付けるものである。
冷風または冷水を吹き付ける角度（以下、この角度のことを吹き付け角という。）は、インプリントロール１０の回転の接線方向に対して９０°±３０°であることが好ましい。
冷風または冷水を吹き付ける位置としては、樹脂シートＡの、インプリントロール１０に接触し始める部分Ｐに近すぎる位置、剥離ロール４０に近すぎる位置は好ましくない。冷風または冷水を吹き付ける位置が、樹脂シートＡがインプリントロール１０に接触し始める部分Ｐに近すぎると、凹凸パターン１０ｂを転写させる際の樹脂シートＡの温度を下げてしまい、高精度に転写できなくなるおそれがある。一方、剥離ロール４０に近すぎると、樹脂シートＡを充分に冷却しない状態で剥離するため、樹脂シートＡに形成された凹凸パターンが伸びてしまうことがある。
【００２１】
冷却機３０における冷風または冷水を吹き出すノズルは、１つであってもよいし、複数であってもよい。
冷却機３０により吹き付ける冷風は、例えば、空気を冷却することにより得ることができ、冷水は、例えば、ろ過水を冷却することにより得ることができる。
冷却機３０の目的は、インプリントロール１０上に樹脂シートＡの温度をガラス転移温度以下に下げて剥離時にパターンくずれが起きないようにするためである。そのため、冷却温度、冷却速度などは樹脂シートの種類やラインスピード、インプリントロール１０の材質等によって決定される。
【００２２】
（剥離ロール）
剥離ロール４０は、冷却機３０により冷却された樹脂シートＡを巻き付けてインプリントロール１０の外周面１０ａから剥離させるものである。
また、本実施形態の剥離ロール４０は、クーラー付きの水槽４１中で一定温度にされた冷却水が剥離ロール４０内に送られ、冷却されて、樹脂シートＡをさらに冷却するようになっている。
【００２３】
本実施形態における剥離ロール４０は、冷却機３０より下流側に、インプリントロール１０から僅かに離間して配置されている。
【００２４】
（バックアップロール）
バックアップロール５０は、樹脂シートＡの、インプリントロール１０に密着し始める部分Ｐを、インプリントロール１０に向けて押圧するロールである。
バックアップロール５０としては、樹脂製または金属製のものが使用されるが、インプリントロール１０の凹凸パターン１０ｂを樹脂シートＡに転写させる際の圧力および圧力変形分布から、硬質ポリアミド、硬質アセタールが好ましい。
バックアップロール５０は加熱可能になっていてもよい。バックアップロール５０が加熱可能であれば、樹脂シートＡの温度を容易に調節できる。
【００２５】
バックアップロール５０の表面の縦弾性率は１．０×１０３〜５．５×１０６ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。ここで、縦弾性率は、動的粘弾性測定装置により測定した値である。
縦弾性率が１．０×１０３ｋｇ／ｃｍ２以上であれば、バックアップロール５０がインプリントロール１０に対して追従的に変形しやすくなり、バックアップロール５０とインプリントロール１０とを面接触させることができる。そのため、モールド１２に樹脂を高い充填率で充填させることができ、凹凸パターンをより高い精度で転写できる。一方、縦弾性率が、５．５×１０６ｋｇ／ｃｍ２以下であれば、バックアップロール５０の過度の変形を防止できるため、２ロール間の圧力をモールド１２への樹脂の押し込みに有効に利用できる。
また、バックアップロール５０の表面の縦弾性率は、凹凸パターン１０ｂがより高い精度で転写されることから、インプリントロール１０の表面の縦弾性率よりも低いことが好ましい。
【００２６】
（送出用ロール）
送出用ロール６０は、樹脂シートＡの巻取りから、インプリントロール１０とバックアップロール５０との間に樹脂シートＡを送出させるためのものである。
【００２７】
（巻取用ロール）
巻取用ロール７０は、剥離ロール４０によって樹脂シートＡが冷却されて得られたナノインプリントシートＢを巻き取るためのものである。
【００２８】
以上説明した製造装置１では、冷却機３０によってインプリントロール１０の外周面１０ａに密着した樹脂シートＡを、充分に冷却することができる。したがって、剥離ロール４０により、樹脂シートＡをインプリントロール１０から剥離する際に、凹凸パターンの伸び等の変形が起きにくいため、インプリントロール１０の凹凸パターン１０ｂを高い精度で転写させたナノインプリントシートＢを得ることができる。
また、この製造装置１では、樹脂シートＡをその外側から冷却するから、樹脂シートＡを容易に冷却できるが、インプリントロール１０の冷却を抑制できる。そのため、インプリントロール１０の、冷却機３０によって冷却された部分を、加熱機２０によって迅速にかつ充分に加熱できる。したがって、インプリントロール１０の回転数を上げることができ、樹脂シートＡの移送速度を向上させることができるため、ナノインプリントシートＢの生産性を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、剥離ロール４０がインプリントロール１０から離間しているため、剥離ロール４０によりインプリントロール１０の温度を低下させることが抑制されている。したがって、インプリントロール１０の、冷却機３０によって冷却された部分を、加熱機２０によってより速やかに加熱できる。
また、本実施形態では、遮熱板２１が設けられているため、加熱機２０の熱が、樹脂シートＡを冷却する部分に伝わることを抑制でき、樹脂シートＡをより充分に冷却することができる。
さらに、本実施形態では、インプリントロール１０のモールド１２を交換することにより、凹凸パターンの異なる各種インプリントロールを得ることができる。
【００３０】
＜ナノインプリントシートの製造方法＞
上述した製造装置１を用いたナノインプリントシートの製造方法について説明する。
本実施形態例のナノインプリントシートの製造方法では、まず、送出用ロール６０から樹脂シートＡを、インプリントロール１０とバックアップロール５０との間に連続的に送出する。
また、インプリントロール１０を回転駆動させながら、加熱機２０により、インプリントロール１０の、樹脂シートＡが密着し始める部分から回転方向の上流側の部分１０ｄを加熱する。
【００３１】
樹脂シートＡの材質としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、セルロースエステル、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドなどが挙げられる。
具体的には、ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。
ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。
セルロースエステルとしては、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等が挙げられる。
アクリル樹脂としては、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
ポリカーボネートとしては、ビスフェノールＡポリカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリエチレンカーボネート等が挙げられる。
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
ポリスチレンとしては、各種立体規則、あるいは不規則性を有するポリスチレン等が挙げられる。
シリコーン樹脂としては、ポリジメチルシロキサン、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイドや２，５−ジメチル−２，５−ジ（ターシャリーブチルパーオキシ）ヘキサン等で加硫したポリジメチルシロキサン等が挙げられる。
上記樹脂は単独であってもよいし、２種以上の混合物であってもよいし、共重合体であってもよい。
【００３２】
樹脂シートＡの移送速度は０．０５〜４０ｍ／分程度とすることが好ましく、１〜２０ｍ／分であることがより好ましい。移送速度が０．０５ｍ／分以上であれば、充分な生産性を確保できる。一方、移送速度が４０ｍ／分以下であれば、樹脂シートＡをインプリントロール１０に密着させる時間を充分に確保でき、樹脂シートＡの表面を充分に塑性変形できる。
【００３３】
インプリントロール１０の加熱温度は、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移温度以上、融点以下であることが好ましい。インプリントロール１０の加熱時間が、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移温度以上であれば、樹脂シートＡを構成する樹脂がガラス状態からゴム状態に転移し、分子運動性が高くなるため、インプリントロール１０の凹凸パターン１０ｂを転写させやすくなる。一方、インプリントロール１０の加熱時間が融点以下であれば、樹脂シートＡの破断を防止でき、ナノインプリントシートＢを安定に連続的に製造できる。
樹脂シートＡを構成する樹脂の種類にもよるが、インプリントロール１０の加熱温度は、より好ましくは、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移温度より０〜４０℃高い温度である。
なお、インプリントロール１０の加熱温度を、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移温度より高くすると、樹脂シートＡにヒジワ（フィルム流れ方向に沿ったシワ）が発生することがある。これは樹脂シートＡの残留応力によるものなので、ヒジワが生じた場合には加熱温度を下げて対処する。
【００３４】
インプリントロール１０の加熱方法としては、例えば、インプリントロール本体１１内部から電気、温水または蒸気等で加熱する方法、赤外線の照射による加熱方法等が挙げられる。温度精度を考慮すると、電気による加熱が好ましい。
【００３５】
次いで、加熱したインプリントロール１０の外周面１０ａの一部に樹脂シートＡを巻き付けて密着させる。その際、樹脂シートＡの、インプリントロール１０に密着し始める部分Ｐを、バックアップロール５０によりインプリントロール１０に向けて押圧する。このように、加熱したインプリントロール１０に樹脂シートＡを接触させることにより、樹脂シートＡのインプリントロール１０に密着し始める部分Ｐを加熱し、凹凸パターン１０ｂを樹脂シートＡに転写させる。
また、冷却機３０により、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着した樹脂シートＡに、外側から冷風または冷水を吹き付けて冷却する。
【００３６】
インプリントロール１０とバックアップロール５０とによるニップ圧は、１０〜２０００ｋｇ／ｃｍであることが好ましく、５０〜５００ｋｇ／ｃｍであることがより好ましい。ニップ圧が１０ｋｇ／ｃｍ以上であれば、凹凸パターン１０ｂを確実に樹脂シートＡに転写させることができる。モールド１２の材質にもよるので一概には言えないが、ニップ圧が２０００ｋｇ／ｃｍ以下であれば、比較的モールド１２を破損しにくい。
なお、凹凸パターン１０ｂがネガ型である場合には、ポジ型より高いニップ圧を要する。また、インプリントの方式（熱式、光式など）によっても、必要なニップ圧は異なる。
【００３７】
冷却機３０による冷却では、樹脂シートＡの温度を、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移点未満にすることが好ましい。樹脂シートＡの温度を、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移点未満に冷却すれば、凹凸パターン１０ｂをより高い精度で転写できる。
樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移点未満に冷却するためには、例えば、冷風または冷水の温度を、樹脂シートＡを構成する樹脂のガラス転移点未満にすればよい。
【００３８】
次いで、冷却機３０により冷却した樹脂シートＡを剥離ロール４０に巻き付けて、インプリントロール１０から剥離するとともに冷却して、ナノインプリントシートＢを得る。得られたナノインプリントシートＢは、巻取用ロール７０により連続的に巻き取る。
【００３９】
剥離ロール４０により、樹脂シートＡをガラス転移温度以下に冷却することが好ましい。樹脂シートＡをガラス転移温度以下に冷却すれば、「伸び」の変形をより抑制できる。
さらに、樹脂シートＡをガラス転移温度より１０〜３０℃程度低い温度にまで冷却することが好ましい。樹脂シートＡをガラス転移温度に冷却しても、樹脂の弾性率が充分に高くならないためである。より詳しくは、温度−弾性率カーブを測定し、その測定結果に基づいて、冷却温度を設定することが好ましい。
また、冷却温度は、製造装置１の設置場所の温度・湿度にもよるが、約１０℃以上であることが好ましい。冷却温度が約１０℃以上であれば、結露による影響を避けることができる。本発明の製造装置１の構成では結露が発生しても直ちにパターン表面に水が入ってインプリントの転写率が低下することはないが、周辺が水にぬれて装置を傷めること、および被転写物のフィルム裏面に付着した水をそのまま巻き取ることによる弊害等を考慮すると、結露の発生は好ましくない。
【００４０】
上記ナノインプリントシートＢの製造方法においては、インプリントロール１０の外周面１０ａには、樹脂シートＡを容易に剥離でき、また、インプリントロール１０の外周面１０ａの汚れを防止できることから、離型剤をあらかじめ塗布しておくことが好ましい。
離型剤としては、フッ素系離型剤、シリコーン系離型剤などが挙げられる。また、インプリントロール１０が、めっきによって作製されたモールド１２を備える場合には、離型剤として金属アルコキシドなどの反応型離型剤を用いることもできる。
ただし、離型剤をインプリントロール１０の外周面１０ａに塗布する場合は、塗布量をできるだけ少なくすることが好ましい。塗布量が多いと、離型剤が凹凸パターン１０ｂの窪みに溜まって、凹凸パターン１０ｂが転写されないことがある。そのため、離型剤をインプリントロール１０の外周面１０ａに塗布した後には、所定の時間・温度で反応させてから、余剰の離型剤を、離型剤を溶解可能な溶媒で除去することが好ましい。
また、インプリントロール１０が、ポリジメチルシロキサン製のモールド１２を備える場合には、ポリジメチルシロキサンにシリコーン系の離型剤をあらかじめ配合しておくことができる。
【００４１】
上記の製造方法では、エンボスロールの転写では対応できない微細な凹凸パターンのナノインプリントシートＢ、すなわち凹凸パターンのピッチがミクロン〜サブミクロン領域のナノインプリントシートＢを製造するのに好適である。
凹凸パターンのピッチがサブミクロン領域の場合には、ナノインプリントシートＢは、例えば、反射防止シート、プリズムシート等として好適に利用することができる。凹凸パターンのピッチがミクロン領域の場合には、例えば、プリズムシート、拡散シート等の光学フィルムとして利用できる。
【００４２】
上述した製造方法では、冷却機３０によってインプリントロール１０の外周面１０ａに密着した樹脂シートＡを、充分に冷却することができる。したがって、剥離ロール４０により、樹脂シートＡをインプリントロール１０から剥離する際に、凹凸パターンの伸び等の変形が起きにくいため、インプリントロール１０の凹凸パターン１０ｂを高い精度で転写させたナノインプリントシートＢを得ることができる。
また、この製造装方法では、樹脂シートＡをその外側から冷却するから、樹脂シートＡを容易に冷却するが、インプリントロール１０の冷却を抑制できる。そのため、インプリントロール１０の、冷却機３０によって冷却された部分を、加熱機２０によって迅速にかつ充分に加熱できる。したがって、インプリントロール１０の回転数を上げることができ、樹脂シートＡの移送速度を向上させることができるため、ナノインプリントシートＢの生産性を向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明の製造装置および製造装置は、上記実施形態に限定されず、例えば、インプリントロール１０は、インプリントロール本体１１の外周面１１ａに凹凸パターン１０ｂが直接形成されているものであってもよい。
【００４４】
また、図３に示すように、加熱機８０が、インプリントロール１０の外周面１０ａの、樹脂シートＡが密着し始める部分から回転方向の上流側の部分１０ｆを直接加熱するように、インプリントロール１０の外側に配置されていてもよい。その場合、加熱機８０の熱が樹脂シートＡを直接加熱して融点以上にならないようにするために、加熱機８０と樹脂シートＡとの間に遮熱板８１を設置しておくことが好ましい。
なお、図３に示す製造装置２は、加熱機８０以外の構成は製造装置１と同様である。また、製造装置２を用いた製造方法は、加熱方法以外は上記実施形態の製造方法と同様である。
【００４５】
また、バックアップロール５０を加熱して樹脂シートＡを加熱してもよい。
また、インプリントロール１０に樹脂シートＡが接触する直前までの部分に加熱機を設置して、樹脂シートＡをあらかじめ加熱してもよい。
また、樹脂シートＡの、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着し始める部分Ｐの近傍とバックアップロール５０とを、同じフードで囲い、フード内を加熱してもよい。このように加熱すると、ナノインプリントシートＢの製造安定性を向上させることができる。
【００４６】
剥離ロール４０はインプリントロール１０に接触していてもよい。その場合、剥離ロール４０により、樹脂シートＡをインプリントロール１０に押圧すべきではないから、剥離ロール４０はインプリントロール１０に線接触することが好ましい。具体的には、剥離ロール４０は、インプリントロール１０に、ニップ圧０．０１〜１０ｋｇ／ｃｍで接触することが好ましい。
剥離ロール４０は、水道水や井戸水を内部に流して冷却してもよい。
また、剥離ロール４０は冷却されていなくてもよいが、凹凸パターン１０ｂをより高い精度で樹脂シートＡに転写させるためには、剥離ロール４０が冷却されていることが好ましい。
【００４７】
また、本発明の製造装置および製造方法は、バックアップロール５０を具備して、樹脂シートＡをインプリントロール１０に押圧しなくても構わない。ただし、所定の凹凸パターンのナノインプリントシートＢがより得られやすい点では、上記実施形態のように、バックアップロール５０を具備して、樹脂シートＡをインプリントロール１０に押圧することが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて、より詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
底部の直径約３００ｎｍ、高さ約５００ｎｍの円錐型の突起物が３００ｎｍのピッチで二次元的に片面に形成された凹凸構造体をポジ型の原版として用意した。その原版に、無電解めっき法により、めっき層の厚さが１００μｍになるように、ニッケル合金のめっきを施して、ポジ型原版の凹凸パターンが転写されたネガ型モールドを得た。この方法により、ニッケル合金製のネガ型モールドを複数枚作製した。
次いで、得られたネガ型モールド１２を曲げ、直径１５０ｍｍ、幅３００ｍｍの金属製のインプリントロール本体１１の外周面１１ａの全面に、突起先端が外側を向くように貼合してインプリントロール１０を得た（図２参照）。
そして、図１に示すような、上記インプリントロール１０と、加熱機２０と、樹脂シートＡに冷風を吹き付ける冷却機３０と、剥離ロール４０と、硬質ポリアミド製バックアップロール５０と、送出用ロール６０と、巻取用ロール７０とを具備する製造装置１を用意した。本実施例における加熱機２０は、インプリントロール本体１１の内周面の、樹脂シートＡが密着し始める部分Ｐから回転方向の上流側１５０ｍｍまでを加熱し、冷却機３０は、樹脂シートＡが密着し始める部分Ｐから回転方向の下流側１００ｍｍの部分を冷却する。
【００５０】
上記のナノインプリントシート製造装置１を用い、以下の方法によりナノインプリントシートＢを製造した。
幅３００ｍｍ、膜厚１００μｍの一軸延伸ポリカーボネートフィルム（以下、ＰＣフィルムと略す。ガラス転移温度；１４５℃、融点；２２５℃）の巻取りを用意し、このＰＣフィルムＡを送出用ロール６０から、回転するインプリントロール１０とバックアップロール５０との間に向けて連続的に移送速度１ｍ／分で移送させた。
また、加熱機２０により、インプリントロール１０の、ＰＣフィルムＡが密着し始める部分から回転方向の上流側の部分１０ｄを、電気により加熱した。次いで、加熱したインプリントロール１０の外周面１０ａに、ＰＣフィルムＡを密着させた。その際、インプリントロール１０とバックアップロール５０との間のニップ圧は４００ｋｇ／ｃｍとし、加圧時のＰＣフィルム温度が１５０℃になるように加熱機２０の加熱温度を調整した。
これにより、ＰＣフィルムＡを加熱し、インプリントロール１０の凹凸パターン１０ｂをＰＣフィルムＡの片面に転写させた。
【００５１】
次いで、回転駆動するインプリントロール１０の外周面１０ａにＰＣフィルムＡを密着させたままにすることにより、回転方向に搬送した。その際、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡの、バックアップロール５０と剥離ロール４０との中間点よりやや剥離ロール４０側の部分に、冷却機３０から冷風を吹き付けて冷却した。冷風の温度は１５℃、冷風の吹き付け角は、インプリントロール１０の回転の接線方向に対して９０度、風量は２．５ｍ３／分とした。
次いで、冷却機３０により冷却したＰＣフィルムＡを、インプリントロール１０にニップ圧０．６ｋｇ／ｃｍで対向し、循環式冷却水により表面温度が１０℃になるように冷却された剥離ロール４０に巻き付けた。これにより、ＰＣフィルムＡをインプリントロール１０から剥離するとともに冷却して、ナノインプリントシートＢを得た。得られたナノインプリントシートＢは、巻取用ロール７０により連続的に巻き取った。
【００５２】
得られたナノインプリントシートＢの表面および断面を原子間力顕微鏡により観察した（５μｍ×５μｍ×１２箇所の視野内）ところ、平均高低差４８５ｎｍの突起物が形成されていた。これにより、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂが高い精度で転写され、しかも欠陥部分が少ないことが確認された。
【００５３】
（実施例２）
剥離ロール４０を冷却水により冷却しなかったこと以外は実施例１と同様にして、ナノインプリントシートＢを得た。剥離ロール４０の表面温度は、インプリントロール１０からの熱伝導により、１３５℃になっていた。
得られたナノインプリントシートＢの表面および断面を原子間力顕微鏡により観察した（５μｍ×５μｍ×１２箇所の視野内）ところ、平均高低差４５４ｎｍの突起物が形成されていた。これにより、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂが高い精度で転写され、しかも欠陥部分が少ないことが確認された。
【００５４】
（比較例１）
インプリントロール１０の外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡを冷却機により冷却しなかったこと以外は実施例１と同様にしてナノインプリントシートＢを得た。
得られたナノインプリントシートＢの表面および断面を原子間力顕微鏡により観察した（５μｍ×５μｍ×１２箇所の視野内）ところ、平均高低差２９０ｎｍの突起物が形成されていた。これにより、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂの転写精度が低いことが確認された。
【００５５】
（比較例２）
インプリントロール１０の外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡを冷却機３０により冷却しなかったこと以外は実施例２と同様にしてナノインプリントシートＢを得た。
得られたナノインプリントシートＢの表面および断面を原子間力顕微鏡により観察した（５μｍ×５μｍ×１２箇所の視野内）ところ、平均高低差１３３ｎｍの突起物が形成されていた。これにより、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂの転写精度が低いことが確認された。
【００５６】
（比較例３）
インプリントロール１０の内側に、冷却水で冷却される冷却機を具備した製造装置を用い、外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡを、前記冷却機により冷却した以外は実施例２と同様にしてナノインプリントシートＢを得た。
得られたナノインプリントシートＢの表面および断面を原子間力顕微鏡により観察した（５μｍ×５μｍ×１２箇所の視野内）ところ、平均高低差２３２ｎｍの突起物が形成されていた。これにより、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂの転写精度が低いことが確認された。
【００５７】
以上のように、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡを、その外側から冷却機３０により冷却した後、剥離させた実施例１，２では、剥離ロールの有無にかかわらず、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂが高い精度で転写されていた。
これに対し、インプリントロール１０の外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡを冷却しなかった比較例１，２では、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂの転写精度が低かった。
外周面１０ａに密着したＰＣフィルムＡを、内側から冷却した比較例３でも、ネガ型モールド１２の凹凸パターン１０ｂの転写精度が低かった。これは、ＰＣフィルムＡを内側から冷却した場合には、インプリントロール１０の熱応答性が低く、ＰＣフィルムＡが充分に加熱・冷却されないためであると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のナノインプリントシートの製造装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１のナノインプリントシートの製造装置を構成するインプリントロールの外周面付近を拡大した断面図である。
【図３】本発明のナノインプリントシートの製造装置の他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，２  製造装置（ナノインプリントシートの製造装置）
１０  インプリントロール
１０ａ  外周面
１０ｂ  凹凸パターン
１１  インプリントロール本体
１１ａ  外周面
１２  モールド
２０，８０  加熱機
２１，８１  遮熱板
３０  冷却機
４０  剥離ロール
４１  水槽
５０  バックアップロール
６０  送出用ロール
７０  巻取用ロール
Ａ  樹脂シート、ＰＣフィルム
Ｂ  ナノインプリントシート
【図１】
2008290330.tif 000003
【図２】
2008290330.tif 000004
【図３】
2008290330.tif 000005