(57)【要約】【課題】従来技術の問題点を解決するために、電極間をつなぐ柱状構造が電極面に接着しないように工夫すること。【解決手段】互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体を、電極が対向して配置されている電界印加セルに充填する液体供給工程と、  上記電極間に電界を印加して、上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成する電界印加工程とを有し、  上記少なくとも二種類の液体の内、少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、上記柱状構造が形成された後に該硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造方法を前提として、  上記少なくとも二種類の液体は、予め別工程により分散させずに上記電界印加セルへ充填されており、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で形状を保持して、硬化させることである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体を、電極が対向して配置されている電界印加セルに充填する液体供給工程と、
上記電極間に電界を印加して、上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成する電界印加工程とを有し、
上記少なくとも二種類の液体の内、少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、上記柱状構造が形成された後に該硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造方法において、
上記少なくとも二種類の液体は、予め別工程により分散させずに上記電界印加セルへ充填されており、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で形状を保持して、硬化させることを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。
【請求項２】
互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体を、電極が対向して配置されている電界印加セルに充填する液体供給工程と、
上記電極間に電界を印加して、上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成する電界印加工程とを有し、
上記少なくとも二種類の液体の内、少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、上記柱状構造が形成された後に該硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造方法において、
上記少なくとも二種類の液体は、予め別工程により分散させずに上記電界印加セルへ充填されており、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で該柱状構造の成長速度を遅くして、硬化させることを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。
【請求項３】
上記電極間に印加する電界を変調することによって、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で形状を保持することを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項４】
上記電極間に印加する電界を変調することによって、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で柱状構造の成長速度を遅くすることを特徴とする請求項２に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項５】
上記電界を変調する手段は、電界強度を弱めるものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項６】
上記電界を変調する手段は、電界印加を時間的に変化させるものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項７】
上記誘電率の異なる少なくとも二種類の液体が、層状に積層されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項８】
上記誘電率の異なる少なくとも二種類の液体の内、最も誘電率の高い第１の液体が、少なくとも一方の電極面上に液滴として形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項９】
上記硬化性樹脂が、活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項１０】
上記少なくとも二種類の液体が、互いに不溶で誘電率が異なる二種類の液体から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項１１】
上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体以外の液体を除去することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項１２】
混合液を構成する誘電率の高い液体以外の液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体を除去することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法。
【請求項１３】
一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体を、上記一対の電極間に層状に積層する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記一対の電極間に層状に積層された複数の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置において、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前の状態を保持して、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することを特徴とするプラスチック成形品の製造装置。
【請求項１４】
一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体を、上記一対の電極間に層状に積層する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記一対の電極間に層状に積層された複数の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置において、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前に成長速度を遅くして、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することを特徴とするプラスチック成形品の製造装置。
【請求項１５】
一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体の内、最も誘電率が高い第１の液体により、上記一対の電極の少なくとも一方の電極面上に液滴を形成し、該一対の電極間に上記第１の液体以外の液体による層を形成する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記複数の液体の内、最も誘電率の高い第１の液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置において、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前の状態を保持し、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することを特徴とするプラスチック成形品の製造装置。
【請求項１６】
一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体の内、最も誘電率が高い第１の液体により、上記一対の電極の少なくとも一方の電極面上に液滴を形成し、該一対の電極間に上記第１の液体以外の液体による層を形成する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記複数の液体の内、最も誘電率の高い第１の液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置において、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前に成長速度を遅くして、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することを特徴とするプラスチック成形品の製造装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載のプラスチック成形品の製造方法又は製造装置によって作製されたプラスチック成形品。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプラスチック成形品から電鋳によって複製される形状転写型。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプラスチック成形品を電鋳した後、上記プラスチック成形品を溶解除去することによりプラスチック成形品の形状転写型を作製する形状転写型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックによる微細形状（μｍ、ｎｍオーダー）の凹凸構造を簡便に製造する製造方法及び製造装置、この製造方法及び製造装置により成形されるプラスチック成形品、並びにこのプラスチック成形品から複製される形状転写型及びその製造方法に関する。このような製造技術は、光学素子やマイクロ化学反応素子等の製作に応用することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックによる微細形状の凹凸構造を簡便に製造する製造方法や製造装置については、特開２００５−１７７９７１号公報（特許文献１）に記載されている。この公報に記載された発明では、図８に示されているように、二枚の電極（電極基板）１１,１２が対向して配置されている電界印加セル１０において、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体から成る各層１４,１５を積層する（図８(ａ)）か、又は誘電率の高い液体を上記電極１２の面上に液滴１４ａとして形成し、その上に誘電率の低い液体を層１５として形成する（図８(ｂ)）。そして、上記両電極１１,１２間に電界を印加することにより、誘電率の高い液体の層１４又は液滴１４ａを電界方向に平行な向きに伸ばすように集め、上記両電極間をつなぐ柱状の形状（柱状構造）１６を形成する。上記二種類の液体の少なくとも一方は未硬化の硬化性樹脂であり、上記柱状構造１６の形成後に該硬化性樹脂を硬化させて、μｍオーダー、又はｎｍオーダーの規則的なパターン構造を有するプラスチック成形品を製作する。
なお、図８における符号１７は「電源」であり、符号１８は「スイッチ」である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７７９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、電極１１,１２が対向して配置されている電界印加セル１０に、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体(少なくとも一方は硬化性樹脂)をそれぞれの層１４,１５として、又は誘電率が高い液体を該電極面上に液滴１４ａとして存在させ、電界を印加すると該電極間をつなぐ柱状の形状（柱状構造）が形成されるが、電界印加セル１０に対して印加する電界を時間的に変調しないため、柱状構造１６は必ず電極間をつなぐ構造になる。このような構造を硬化させた場合、柱状構造が電極面に接着したまま硬化するため、成形品の取り出しが困難になる。
そこで、本発明の技術課題は、このような従来技術の問題点を解決するために、電極間をつなぐ柱状構造が電極面に接着しないように工夫することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電気粘性 (Electro Rheology：ＥＲ) 効果では、通常、電界を印加することによって電極間をつなぐように柱状構造が形成される。
本発明の課題を解決するための手段は、電界を印加した際に形成される柱状構造が電極間をつなぐ前に、この電界の印加を調整（ON-OFF、強度変調）することによって柱状構造の成長を止めるか、又は成長速度を遅くして、この柱状構造を硬化させることを基本とするものである。
【０００６】
(１) 上記課題を解決するための解決手段１（請求項１に対応）は、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体を、電極が対向して配置されている電界印加セルに充填する液体供給工程と、
上記電極間に電界を印加して、上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成する電界印加工程とを有し、
上記少なくとも二種類の液体の内、少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、上記柱状構造が形成された後に該硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造方法を前提として、
上記少なくとも二種類の液体は、予め別工程により分散させずに上記電界印加セルへ充填されており、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で形状を保持して、硬化させることである。
このような構成によれば、未硬化の硬化性樹脂が含まれる少なくとも二種類の液体によって電気粘性（ＥＲ）効果を発現させるために、分散液を形成せず、少なくとも二種類の液体を個別に電界印加セルに充填（製膜）し、電界を印加して形成される柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で、該柱状構造の形状を保持した状態で硬化されるため、微細な凹凸を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【０００７】
(２) 上記課題を解決するための解決手段２（請求項２に対応）は、互いに不溶で誘電率が異なる少なくとも二種類の液体を、電極が対向して配置されている電界印加セルに充填する液体供給工程と、
上記電極間に電界を印加して、上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成する電界印加工程とを有し、
上記少なくとも二種類の液体の内、少なくとも一つが未硬化の硬化性樹脂であり、上記柱状構造が形成された後に該硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造方法を前提として、
上記少なくとも二種類の液体は、予め別工程により分散させずに上記電界印加セルへ充填されており、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で該柱状構造の成長速度を遅くして、硬化させることである。
このような構成によれば、未硬化の硬化性樹脂が含まれる少なくとも二種類の液体によって電気粘性（ＥＲ）効果を発現させるために、分散液を形成せず、少なくとも二種類の液体を個別に電界印加セルに充填（製膜）し、電界を印加して形成される柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で、該柱状構造の成長速度を遅くした状態で硬化されるため、微細な凹凸を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【０００８】
(３) また、上記電極間に印加する電界を変調することによって、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で形状を保持することができる。
この構成によれば、印加する電界を変調することによって、柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で形状を保持して、その形状を硬化させることによって、微細な凹凸を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【０００９】
(４) また、上記電極間に印加する電界を変調することによって、上記柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で柱状構造の成長速度を遅くすることができる。
この構成によれば、印加する電界を変調することによって、柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で該柱状構造の成長速度を遅くして、その状態で形状を硬化させることによって、微細な凹凸を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【００１０】
(５) また、上記電界を変調する手段は、電界強度を弱めるものとすることができる。
この構成によれば、電界強度を弱めることにより、柱状構造の成長速度を止めること、又は遅くすることが可能である。
【００１１】
(６) また、上記電界を変調する手段は、電界印加を時間的に変化させるものとすることができる。
この構成によれば、電界印加を時間的に変化させることにより、柱状構造の成長速度を止めること、又は遅くすることが可能である。
【００１２】
(７) また、上記誘電率の異なる少なくとも二種類の液体が、層状に積層されていても良い。
この構成によれば、混合液を構成する少なくとも二種類の液体が層状に積層されているので、最も誘電率の高い液体は、柱状構造、及び最初に配置した部分の他には存在しない。
【００１３】
(８) また、上記誘電率の異なる少なくとも二種類の液体の内、最も誘電率の高い第１の液体が、少なくとも一方の電極面上に液滴として形成されても良い。
この構成によれば、混合液を構成する少なくとも二種類の液体の内、最も誘電率が高い第１の液体が、少なくとも一方の電極面上に液滴として形成されているので、最も誘電率の高い液体は、柱状構造、及び最初に配置した部分の他には存在しない。
【００１４】
(９) また、上記硬化性樹脂が、活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化樹脂であっても良い。
この構成によれば、混合液を構成する液体の一つである硬化性樹脂が、活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化樹脂であるので、柱状構造が形成された後に活性エネルギー線を照射することにより、形状を保持することができる。
【００１５】
(１０) また、上記少なくとも二種類の液体が、互いに不溶で誘電率が異なる二種類の液体から構成されても良い。
この構成によれば、互いに不溶で誘電率が異なる二種類の液体から構成されるので、誘電率の低い液体内に誘電率の高い液の柱状構造の先端が入り込むようになる。この柱状構造の形状を硬化することにより、微細な凹凸が形成される。
【００１６】
(１１) また、上記少なくとも二種類の液体の内、誘電率の高い液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体以外の液体を除去することができる。
この構成によれば、混合液を構成する二種類の液体の内、誘電率の高い液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体以外の液体を除去するので、微細な凸形状を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【００１７】
(１２) また、混合液を構成する誘電率の高い液体以外の液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体を除去することができる。
この構成によれば、混合液を構成する誘電率の高い液体以外の液体が未硬化の硬化性樹脂であり、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体を除去するので、微細な凹形状を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【００１８】
(１３)  上記課題を解決するための解決手段３（請求項１３に対応）は、一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体を、上記一対の電極間に層状に積層する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記一対の電極間に層状に積層された複数の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置を前提として、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前の状態を保持して、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することである。
【００１９】
このような構成によれば、上記電界印加手段により上記電界印加セルの一対の電極に電界を印加すると、該一対の電極間に層状に積層された複数の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に伸びるように集まって柱状構造を形成する。
上記電界印加手段に設けられた電界変調手段で印加する電界を変調することにより、上記柱状構造が一対の電極間をつなぐ前の状態を保持して、上記硬化性樹脂を硬化させることができる。これにより、高誘電率の液体の存在領域が規定され、かつ形成される柱状構造が電極間をつながない状態で硬化されるため、微細な凹凸形状を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【００２０】
(１４)  上記課題を解決するための解決手段４（請求項１４に対応）は、一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体を、上記一対の電極間に層状に積層する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記一対の電極間に層状に積層された複数の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置を前提として、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前に成長速度を遅くして、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することである。
【００２１】
このような構成によれば、上記電界印加手段により上記電界印加セルの一対の電極に電界を印加すると、該一対の電極間に層状に積層された複数の液体の内、誘電率の高い液体が電界方向に伸びるように集まって柱状構造を形成する。
上記電界印加手段に設けられた電界変調手段で印加する電界を変調することにより、上記柱状構造が一対の電極間をつなぐ前に成長速度を遅くして、上記硬化性樹脂を硬化させることができる。これにより、高誘電率の液体の存在領域が規定され、かつ形成される柱状構造が電極間をつながない状態で硬化されるため、微細な凹凸形状を有するプラスチック成形品を得ることができる。
【００２２】
(１５) 上記課題を解決するための解決手段５（請求項１５に対応）は、一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体の内、最も誘電率が高い第１の液体により、上記一対の電極の少なくとも一方の電極面上に液滴を形成し、該一対の電極間に上記第１の液体以外の液体による層を形成する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記複数の液体の内、最も誘電率の高い第１の液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置を前提として、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前の状態を保持し、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することである。
【００２３】
このような構成によれば、上記電界印加手段により上記電界印加セルの一対の電極に電界を印加すると、上記誘電率が異なる複数の液体の内、一方の電極面上に液滴を形成する最も誘電率の高い第１の液体が電界方向に伸びるように集まって柱状構造を形成する。
上記電界印加手段に設けられた電界変調手段で印加する電界を変調することにより、上記柱状構造が一対の電極間をつなぐ前の状態を保持して、上記硬化性樹脂を硬化させることができる。これにより、最も誘電率が高い第１の液体による液滴の存在場所が規定され、かつ形成される柱状構造が電極間をつながない状態で硬化されるため、微細な凹凸の場所が規制されたプラスチック成形品を得ることができる。
【００２４】
(１６) 上記課題を解決するための解決手段６（請求項１６に対応）は、一対の電極を有する電界印加セルと、
未硬化の硬化性樹脂を少なくとも一つ含み、互いに不溶で誘電率が異なる複数の液体の内、最も誘電率が高い第１の液体により、上記一対の電極の少なくとも一方の電極面上に液滴を形成し、該一対の電極間に上記第１の液体以外の液体による層を形成する液体供給手段と、
上記一対の電極間に電界を印加する電界印加手段と、
上記未硬化の硬化性樹脂を硬化させる樹脂硬化手段を備えて成り、
上記電界印加手段により電界を印加すると、上記複数の液体の内、最も誘電率の高い第１の液体が電界方向に平行な向きに伸びて柱状構造を形成し、上記硬化性樹脂を硬化させるプラスチック成形品の製造装置を前提として、
上記電界印加手段が、印加する電界を変調する電界変調手段を備えており、上記柱状構造が上記一対の電極間をつなぐ前に成長速度を遅くして、上記硬化性樹脂を硬化させることによりプラスチック成形品を作製することである。
【００２５】
このような構成によれば、上記電界印加手段により上記電界印加セルの一対の電極に電界を印加すると、上記誘電率が異なる複数の液体の内、一方の電極面上に液滴を形成する最も誘電率の高い第１の液体が電界方向に伸びるように集まって柱状構造を形成する。
上記電界印加手段に設けられた電界変調手段で印加する電界を変調することにより、上記柱状構造が一対の電極間をつなぐ前に成長速度を遅くして、上記硬化性樹脂を硬化させることができる。これにより、最も誘電率が高い第１の液体による液滴の存在場所が規定され、かつ形成される柱状構造が電極間をつながない状態で硬化されるため、微細な凹凸の場所が規制されたプラスチック成形品を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の効果を整理すると次ぎのとおりである。
(１) 未硬化の硬化性樹脂が含まれる少なくとも二種類の液体を個別に電界印加セルに充填（製膜）し、電界を印加するとともに該電界を変調することにより、形成される柱状構造が電極間をつなぐ前の時点で、該柱状構造の形状を保持した状態で硬化されたり、又は該柱状構造の成長速度を遅くした状態で硬化されるため、微細な凹凸を有するプラスチック成形品を得ることができる。
(２) 誘電率の異なる少なくとも二種類の液体が、層状に積層されたり、又は最も誘電率の高い第１の液体が少なくとも一方の電極面上に液滴として形成されるので、最も誘電率の高い液体は、柱状構造、及び最初に配置した部分の他には存在しない。
【００２７】
(３) 混合液を構成する二種類の液体の内、誘電率の高い液体を未硬化の硬化性樹脂として、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体以外の液体を除去することにより、微細な凸形状を有するプラスチック成形品を得ることができる。これとは逆に、混合液を構成する誘電率の高い液体以外の液体を未硬化の硬化性樹脂として、該硬化性樹脂の硬化後に上記誘電率の高い液体を除去することにより、微細な凹形状を有するプラスチック成形品を得ることができる。
(４) 電界印加手段により電界印加セルの一対の電極に電界を印加すると、一方の電極面上に液滴を形成する最も誘電率が高い第１の液体が電界方向に伸びるように集まって柱状構造を形成する。印加する電界を変調することにより、上記柱状構造が一対の電極間をつなぐ前の時点で、該柱状構造の形状を保持した状態で硬化させたり、又は該柱状構造の成長速度を遅くした状態で硬化させることができる。これにより、最も誘電率が高い第１の液体による液滴の存在場所が規定され、かつ形成される柱状構造が電極間をつながない状態で硬化されるため、微細な凹凸の場所が規制されたプラスチック成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７−２を参照しながら説明する。
〔実施の形態１〕
先ず、本発明の実施の形態１について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は一方の電極面上に高誘電率液を製膜する場合の製造工程の説明図であり、図２は両方の電極面上に高誘電率液を製膜する場合の製造工程の説明図である。
この実施の形態１は、二枚の電極に誘電率の異なる二種類の液体を別々に製膜して貼り合わせる場合のプラスチック成形品の製造方法及び製造装置に関するものである。図１に示すように、導電性の材質（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＩＴＯ等）が製膜された二枚の電極（電極基板）１１,１２のうち、一方の電極１２の面上に高誘電率液（紫外線硬化樹脂：ヘンケルジャパン(株)、ロックタイト3311）の層１４を、他方の電極１１の面上に低誘電率液（シリコーンオイル：信越化学工業(株)、信越シリコーンKF-65-1000CS）の層１５をそれぞれ製膜した。その後、この二枚の電極１１,１２を、それぞれの液体が接するように貼り合せることにより電界印加電極間（電界印加用セル１０）に層状の混合液を形成した。
また、図２に示すように、上記図１に示されている構成に加えて、他方の電極１１の面上にも高誘電率液の層１４を製膜することもできる。この場合は、両方の電極１１,１２の面上に高誘電率液の層１４が製膜されることになる。
【００２９】
このようにして電界印加セル１０に層状に形成された混合液に対して直流電界（１Ｖ／μｍ）を印加したところ、電極上の高誘電率液による層１４が一部の場所で対面する電極の方向(電界方向)に伸び、両電極１１,１２間をつなぐ柱状構造（ブリッジ構造）１６を形成する。このとき、混合液中には、高誘電率液は液滴として存在していない。
上記柱状構造の成長速度は電界強度に従って変化するため、成長の途中で電界を弱めたり止めたりすることによって、成長速度を制御（遅くしたり、止めたり)することが可能であり、該柱状構造が電極面に接着しないように制御することができる。この柱状構造の成長速度の制御については、この実施の形態１を含めて後ほど説明する実施の形態２〜実施の形態４においても共通する事項であるので、最後にまとめて説明する。
【００３０】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の実施の形態２について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は一方の電極面上に高誘電率液を製膜する場合の製造工程の説明図であり、図４は両方の電極面に高誘電率液の膜が存在する場合の製造工程の説明図である。
この実施の形態２は、一方の電極面上に誘電率の異なる二種類の液体を順々に製膜して貼り合わせる場合のプラスチック成形品の製造方法及び製造装置に関するものである。図３に示すように、導電性の材質（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＩＴＯ等）が製膜された二枚の電極（電極基板）１１,１２の内、一方の電極１２の面上に高誘電率液（紫外線硬化樹脂：ヘンケルジャパン(株)、ロックタイト3311）の層１４を製膜し、その上に低誘電率液（シリコーンオイル：信越化学工業(株)、信越シリコーン  KF-65-1000CS）の層１５を製膜した後、もう一方の電極１１を貼り合せることにより、電界印加電極間（電界印加用セル１０）に層状の混合液を形成した。
また、図４に示されているように、上記図３に示されたもの（特に、図３(ｂ)）において、低誘電率液の層１５を製膜した上に、さらに高誘電率液の層１４を製膜することもできる。この場合は、両方の電極１１,１２の面上に高誘電率液１４の膜が存在することになる。
【００３１】
このようにして電界印加セル１０に層状に形成された混合液に対して直流電界（１Ｖ／μｍ）を印加したところ、電極上の高誘電率液による層１４が一部の場所で対面する電極の方向(電界方向)に伸び、両電極１１,１２間をつなぐ柱状構造（ブリッジ構造）１６を形成する。このとき、混合液中には、高誘電率液は液滴として存在していない。
上記柱状構造の成長速度は電界強度に従って変化するため、成長の途中で電界を弱めたり止めたりすることによって、成長速度を制御（遅くしたり、止めたり)することが可能であり、該柱状構造が電極面に接着しないように制御することができる。
【００３２】
〔実施の形態３〕
次に、本発明の実施の形態３について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５及び図６は一方又は両方の電極面上に高誘電率液の液滴を形成する場合の製造工程を示す説明図である。
この実施の形態３は、一方又は両方の電極面上に吐出によって高誘電率液の液滴を形成する場合のプラスチック成形品の製造方法及び製造装置に関するものである。図５に示すように、導電性の材質（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＩＴＯ等）が製膜された二枚の電極（電極基板）１１,１２の内、一方の電極１２の面上に高誘電率液（紫外線硬化樹脂：ヘンケルジャパン(株)、ロックタイト3311）を吐出機（武蔵エンジニアリング、SMP-III）２０によって吐出し、５０μｍφの液滴１４ａを形成した（図５(ａ)）。この液滴１４ａはインクジェットプリンターヘッドで形成することも可能である。
この液滴１４ａの上に低誘電率液（シリコーンオイル：信越化学工業(株)、信越シリコーンKF-65-1000CS）の層１５を製膜した後、他方の電極１１を貼り合わせる（図５(ｂ)）。
【００３３】
また、図６(ａ)に示すように、他方の電極１１の面上に低誘電率液の層１５を製膜して、高誘電率液による液滴１４ａを形成した電極１２（図５(ａ)を参照）と貼り合わせることもできる。
また、図６(ｂ)に示すように、二枚の電極１１,１２のそれぞれの面上に高誘電率液による液滴１４ａを形成し、これら両電極の間に低誘電率液の層１５を形成することもできる。
さらに、図６(ｃ)に示すように、二枚の電極１１,１２の面上に、直接に高誘電率液の液滴１４ａを形成するのではなく、例えばプラスチックシート等の中間層２５を形成した後に、高誘電率液の液滴１４ａを形成して、これら両電極の間に低誘電率液の層１５を形成することもできる。この場合、中間層２５と両電極１１,１２の間は密着していても空隙が存在していても良い。
【００３４】
このようにして、高誘電率液が電極面上に液滴として存在した状態で、電界印加電極間（電界印加セル１０）に混合液を形成することができた。この混合液に対して直流電界（１Ｖ／μｍ）を印加したところ、電極面上の高誘電率の液滴が一部の場所で電界方向  に伸び、両電極１１,１２間をつなぐ柱状構造（ブリッジ構造）１６を形成した。このとき、混合液中には、高誘電率液は液滴として存在していない。
上記柱状構造の成長速度は電界強度に従って変化するため、成長の途中で電界を弱めたり止めたりすることによって、この成長速度を制御（遅くしたり、止めたり)することが可能であり、該柱状構造が電極面に接着しないように制御することができる。
【００３５】
〔実施の形態４〕
次に、本発明の実施の形態４について、図７−１及び図７−２を参照しながら説明する。図７−１は電極表面に表面処理剤のパターンを形成する前処理工程の説明図であり、図７−２はその電極面上に高誘電率液の液滴を形成する工程の説明図である。
この実施の形態４は、表面処理剤によって高誘電率液の液滴を電極面上に形成する場合のプラスチック成形品の製造方法及び製造装置に関するものである。図７−１に示されているように、導電性の材質（Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＩＴＯ等）が製膜された二枚の電極（電極基板）１１,１２の内、一方の電極１２の面上にフォトレジスト（東京応化工業：TSMR-8900）をスピンコートしてフォトレジスト膜２１を形成し、フォトリソグラフィによって該フォトレジスト膜２１に一辺５０μｍの正方形（平面視図）の残りパターン２１ａ（正方形部分がフォトレジスト）を形成した。この残りパターン２１ａ上に高誘電率液を弾く性質を有する表面処理剤（離型剤、例えばGelest  Aquaphobe CF）による層２２を製膜した後、アセトンによって残存しているフォトレジストを除去することによって、正方形の開口２３を持つ表面処理剤パターン２２ａを形成した。
【００３６】
上記表面処理剤パターン２２ａの上に高誘電率液（紫外線硬化樹脂：ヘンケルジャパン(株)、ロックタイト3311）の層１４を製膜すると（図７−２(ｂ)）、高誘電率液は表面処理剤パターン２２ａの開口２３に液滴１４ａとして局在した。なお、表面処理剤パターン２２ａの開口２３に吐出機２０によって高誘電率液の液滴１４ａを形成してもよい（図７−２(ａ)）。これによって１００μｍφの液滴を電極面上に形成することができた（図７−２(ｃ)）。
これ以降の工程については、上記実施の形態１〜実施の形態３において説明した製造工程を適用することができる。
【００３７】
図７−２(ｄ)に示されたものは、上記液滴１４ａが形成された一方の電極１２と他方の電極１１の間に、低誘電率液の層１５と高誘電率液の層１４を形成したものであるが、図７−２(ｃ)に示された液滴１４ａが形成された電極１２に対して、上記実施の形態１の図２に示された工程、又は上記実施の形態２の図４に示された工程を適用することによって、形成することができる。
図７−２(ｅ)に示されたものは、上記液滴１４ａが形成された一方の電極１２と他方の電極１１の間に、低誘電率液の層１５を形成したものであるが、図７−２(ｃ)に示された液滴１４ａが形成された電極１２に対して、上記実施の形態１の図１に示された工程、又は上記実施の形態２の図３に示された工程を適用することによって、形成することができる。
また、図７−２(ｆ)に示されたものは、上記液滴１４ａが形成された二枚の電極１１,１２を使用し、これらの間に低誘電率液の層１５を形成したものであるが、上記実施の形態３の図６(ｂ)に示されたものと同様に形成することができる。
【００３８】
次に、上記実施の形態１〜実施の形態４に共通する柱状構造の成長速度を制御して、硬化性樹脂を硬化させる工程について説明する。
（柱状構造の成長速度）
上記のようにして電界印加セル１０に形成した混合液に電界を印加すると、電極１１,１２上の層状又は液滴の高誘電率液が対面の電極の方向(電界方向)に伸びて柱状構造１６を形成する。この柱状構造１６の成長速度は電界強度に従うため、成長の途中で電界を弱めたり止めたりすることにより、成長速度を制御(遅くしたり、止めたり)することが可能である。
【００３９】
（電界の強度による制御）
電界の強度により柱状構造の成長速度を制御することについて説明する。
上記の各実施の形態において説明したように、高誘電率液（紫外線硬化樹脂）と低誘電率液（シリコーンオイル）の各層を形成して、電界印加セルの電極間距離を１ｍｍとし、１ｋＶ／ｍｍの電界を印加すると、電極面上の高誘電率液である紫外線硬化樹脂層から柱状構造が対面する電極方向へ伸びていくが、この柱状構造が対面する電極とつながる前に電界を徐々に弱める(実験ではスライダックを使用)と、柱状構造の成長が止まったように見える。この状態で紫外線を照射して電界の印加を止めたところ、上記成長が止まった状態での形状を保持していた。
【００４０】
（電界の時間的変調による制御）
電界を時間的に変調することにより柱状構造の成長速度を制御することについて説明する。
上記の各実施の形態において説明したように、高誘電率液（紫外線硬化樹脂）と低誘電率液（シリコーンオイル）の各層を形成して、電界印加セルの電極間距離を１ｍｍとし、１ｋＶ／ｍｍの電界を印加すると、電極面上の高誘電率液である紫外線硬化樹脂層から柱状構造が対面する電極方向へ伸びていくが、この柱状構造が対面する電極とつながる前に電界のオン−オフ（ON：伸びる、OFF：元に戻ろうとする)の繰り返しをある程度の周期（例えば、数１０Ｈｚ）で行うと、見かけ上の柱状構造の成長が止まる。この状態で紫外線を照射して電界の印加を止めたところ、上記成長が止まった状態での形状を保持していた。
また、上記の工程において、電界強度と電界変調周波数を変化させることにより、柱状構造の成長速度を遅くすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】は、本発明の実施の形態１によるプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、２枚の電極に別々に製膜して貼り合わせる場合であって、一方の電極に高誘電率液を製膜する場合である。
【図２】は、本発明の実施の形態１によるプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、２枚の電極に別々に製膜して貼り合わせる場合であって、両方の電極に高誘電率液を製膜する場合である。
【図３】は、本発明の実施の形態２によるプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、一方の電極に順々に製膜して貼り合わせる場合であって、一方の電極に高誘電率液を製膜する場合である。
【図４】は、本発明の実施の形態２によるプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、一方の電極に順々に製膜して貼り合わせる場合であって、両方の電極に高誘電率液の膜が存在する場合である。
【図５】は、本発明の実施の形態３によるプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、一方の電極に高誘電率液の液滴と低誘電率液の層を順々に貼り合わせる場合であって、一方の電極に高誘電率液の液滴を形成する場合である。
【図６】は、本発明の実施の形態３によるプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、２枚の電極に別々に高誘電率液の液滴と低誘電率液の層を形成して貼り合わせる場合である。(ａ)は一方の電極に高誘電率液の液滴を形成する場合であり、(ｂ)は両方の電極に高誘電率液の液滴が存在する場合であり、(ｃ)は両方の電極上に中間層を形成し、その上に高誘電率液の液滴が存在する場合である。
【図７−１】は、本発明の実施の形態４によるプラスチック成形品の製造工程のうち、電極表面に表面処理剤のパターンを形成する前処理工程の説明図である。
【図７−２】は、本発明の実施の形態４によるプラスチック成形品の製造工程のうち、電極面上に高誘電率液の液滴を形成する工程の説明図である。
【図８】は、従来のプラスチック成形品の製造工程を示す説明図であり、(ａ)は電極面上に高誘電率液と低誘電率液を層状に形成した場合、(ｂ)は電極面上に高誘電率液の液滴と低誘電率液の層を形成した場合である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電界印加セル                      １１,１２…電極（電極基板）
１４…高誘電率液の層                    １４ａ…高誘電率液の液滴
１５…低誘電率液の層                    １６…柱状構造（ブリッジ構造）
１７…電源                              １８…スイッチ
２０…吐出機                            ２１…フォトレジスト膜
２１ａ…残りパターン                    ２２…表面処理剤の膜
２２ａ…表面処理剤のパターン            ２５…中間層
【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７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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