JP5867764B2 - Ｕｖ形成装置およびロールツーロール位置合わせのための方法 - Google Patents

Description

発明の分野
本開示は、一般的に、エンボス形成装置の技術分野に関し、より特定的には、ＵＶ形成装置およびロールツーロール位置合わせのための方法に関する。

発明の背景
ＵＶエンボス加工は、金型と基板との間にＵＶ硬化材料を配置し、材料を圧力下で波状の金型構造へと加圧し、ＵＶ硬化後の剥離を介して金型を複写する技術である。エンボス加工、より特定的には、ナノエンボス加工は、グラフィック生成（たとえば、光学フィルム、偽造防止ラベル、ＣＤ、ＭＥＭＳなど）において不可欠な役割を果たしている。それは、光学ディスプレイ、情報記憶、生物学的医学および他のハイテク分野において重要な研究対象である。他のマイクロ−ナノ処理手段と比較して（たとえば、ＵＶリソグラフィ、電子ビームおよびイオンビームリソグラフィなど）、ナノエンボス加工は、簡単な操作、高解像度、および良好な繰返しという利点を有する。

現在、基板の表面への片面エンボス加工の技術は非常に成熟している。平面または曲面の金型による片面エンボス加工装置を介して、１００ｎｍ未満の線幅を有するパターンを製造することができる。しかし、両面偽造防止ラベルなどの一部の分野では、片面エンボス加工技術はもはやその要件を満たすことはできない。これらの分野において、両面エンボス加工技術は、主に以下の２つのタイプを含む。

１つ目は、２つのローラを有する両面エンボス加工技術である。この技術は、曲面金型を有する片面エンボス加工の原理に基づいており、２つのコーティングされた曲面金型または直接彫刻されたパターンローラが、凸側および凹側にそれぞれエンボス加工するために装置に配置される。この方法は、ロールツーロール両面エンボス加工を急速に実行できる。しかしながら、各エンボス加工ユニットにおける凸側および凹側上のパターンの位置合わせ精度は、エンボス加工の質の重要な要因の１つである。両面ローラ技術は、両面位置合わせのために、理論上同一の直径を有する２つのローラを使用する。しかし、実際には、ニップローラの製造中に若干の誤差があり、直径を完全に一致させることができず、何千回ものエンボス加工の後に若干の差異が大きく広がってしまうため、凸側および凹側上のエンボスパターンを対向位置にできない。さらに、金型はニップローラ上にコーティングされるため、角度誤差が容易に生じ、一方側でパターン回転が起きてしまい、両面の対向位置が失われてしまう。

２つ目のタイプは、２つの平面金型を有する両面エンボス加工技術である。通常、この技術では基板の凸側および凹側に２つの変形しない平面金型を配置する。基板は、凸側および凹側がエンボス材料でコーティングされ、２つの金型および基板は密着して取付けられ、ユニットの両面エンボス加工が真空中で仕上げられる。この方法は、凸側および凹側でのパターン位置合わせを実施することができるが、金型とエンボス材料との間の気泡を除去するために真空を導入させるステップが必要となり、（１）真空環境を作るために閉鎖空間が必要である、（２）真空排気プロセスに長時間掛かる、という２つの問題が含まれる。これらの問題により、この方法は、急速なロールツーロール製造を実行できない。

発明の概要
本開示は、ＵＶ形成装置およびロールツーロール位置合わせのための方法を提供し、既存の両面エンボス加工技術における凸側および凹側の対応パターンのオフセット誤差の蓄積を解決する。

本開示の別の目的は、解消することが困難であり得る、エンボス加工における気泡の問題を解決する。

本開示におけるこれらの技術的な問題を解決するために、以下の技術構想を用いることができる。

ロールツーロール位置合わせのためのＵＶ形成装置であって、巻出し装置と、コーティング装置と、ＵＶ形成装置と、剥離装置と、巻取りロール装置とを備え、装置はさらに、調整位置合わせ装置を備え、調整位置合わせ装置は、平面金型支持装置および位置合わせプローブを備え、平面金型支持装置は、水平、垂直および角度を含む３つの自由度で平面金型の位置を調整することが可能であり、金型は、平面金型支持装置上に配置され、ＵＶ形成装置および調整位置合わせ装置は、ＵＶ形成装置に固定される、ＵＶ形成装置。

代替的には、ＵＶ形成装置は、平面金型、ニップローラおよびＵＶライトを上から下に備え、ＵＶライトは、ニップローラ内部および／またはＵＶライトに平行に配置される。

代替的には、平面支持装置は、空気取入口を有する。
上記装置を用いて透明フレキシブル基板を製造する両面エンボス加工方法は、
Ｉ．コーティング装置により、透明フレキシブル基板の第１の側上にＵＶ樹脂をコーティングするステップと、
II．透明フレキシブル基板の第１の側のコーティングされた領域を平面金型およびニップローラ中に送り、第１の側のコーティングされた領域は、平面金型に対向するステップと、
III．調整位置合わせ装置の位置合わせプローブにより、透明フレキシブル基板の第２の側の位置合わせマークおよび平面金型の対応する位置合わせマークを同定し、水平、垂直および角度を含む３つの自由度で平面金型の位置を調整する平面金型支持装置を制御し、位置合わせを完了するステップと、
ＩＶ．透明フレキシブル基板の、位置合わせされ、かつＵＶ樹脂でコーティングされた第１の側を、ニップローラにより平面金型に徐々に加圧し、ＵＶライトおよびニップローラは同時に移動して、ＵＶ樹脂の硬化を完了するステップと、
Ｖ．剥離装置により、透明フレキシブル基板を平面金型の一方側から他方側に向かって剥離し、剥離を完了するステップとを含む。

代替的には、ステップIIにおけるＵＶ樹脂コーティング方法は、ローラコーティング、スクリーン印刷コーティングまたはスリット押出しコーティングのいずれか１つである。

代替的には、ステップIIIにおいて、位置合わせプローブは、透明フレキシブル基板の第２の側と同じ側に配置される。

代替的には、回転方法は、
ステップ１：位置合わせ後、初めに、ローラを透明フレキシブル基板の第２の側の下方に位置決めし、ローラが上昇し、透明フレキシブル基板を回転させ、初めに、平面金型の一方側を透明フレキシブル基板の第２の側にはめ合わせるステップと、
ステップ２：ＵＶライトをオンにし、初めにはめ合わされたＵＶ樹脂を硬化させるステップと、
ステップ３：はめ合わされた点の一方側から他方側にローラを回転させ、平面金型を透明フレキシブル基板の第１の側にはめ合わせて、同時に硬化させるステップと、
ステップ４：ローラを一定の速度で他方側に移動させ、回転完了後、初めの位置に戻すステップとを含む。

代替的には、透明フレキシブル基板の第２の側は、エンボス加工により既にパターンおよび位置合わせマークを有し、透明フレキシブル基板の第２の側は、保護膜を有する。

本開示の有利な効果は、次の通りである。
（１） 本開示は、ロールツーロール両面エンボス加工を実行することができ、ダブルローラ式と比較して、凸側および凹側のパターンの位置ずれが周期的に蓄積されない。

（２） 平面エンボス加工と比較して、ローラ運搬機に真空環境が必要ないため、エンボス加工時間が短縮でき、構造が簡略化でき、大面積の連続的なエンボス加工が実現可能となる。

既存の技術説明で用いられる実施形態および技術構想を以下のように簡潔に導入し、本開示の実施形態または実施形態の技術構想をより明らかに例示する。以下の図面の説明は、当業者にとって本発明のいくつかの実施形態に過ぎず、これらの図面に従って、創造的労力を費やすことなく他の図面を得ることができることは自明である。

本開示の透明フレキシブル基板の両面エンボス加工装置を示す図である。 本開示のコーティング後の透明フレキシブル基板構造の２つの時期を示す図である。 本開示の平面金型を示す図である。 本開示のＵＶ形成を示す図である。

詳細な説明
本開示の実施形態を参照して、本開示の技術構想を以下のように明確に、かつ完全に記載する。記載する本開示の実施形態は、すべての実施形態ではなく、実施形態の一部に過ぎないことは自明である。本開示の実施形態に基づいており、かつ当業者の創作的作業という前提なしに得られる本開示のすべての他の実施形態は、保護の範囲に属する。

実施形態１
図１は、巻出し装置１０１、コーティング装置１０２、ＵＶ形成装置１００、調整位置合わせ装置１０、剥離装置１０７および巻取りロール装置１１０を備える本実施形態の装置を示す。ＵＶコーティング装置１０２は、装置に固定されたスリット押出し部材であり、一定温度供給バレル、出力ラインおよびスリットコーティング点を備える。調整位置合わせ装置１０は、平面金型支持装置１１６および位置合わせプローブ１０８を備え、平面金型支持装置１１６は、５〜７ｋｇｆの吸引力で平面金型１１２を吸引する空気口を有し、位置合わせプローブ１０８は、ＣＣＤ画像記録ユニットであり、剥離装置１０７は、２つのローラを備える。

さらなる改善点として、本開示におけるＵＶ形成装置は、上から下に、平面金型１１２、ニップローラ１０５およびＵＶライト１０６を備える。ニップローラ１０５は、１００ｍｍ直径および１５００ｍｍ長さを有するシリコンローラであり、６ｋｇｆ力でＰＣ１１３を加圧する。ニップローラ１０５の移動速度は、０．１〜７５ｍ／分であるが、調整可能である。ＵＶライト１０６は、ニップローラ１０５内および／またはＵＶライト１０６に平行して配置される。本実施形態において、ＵＶライト１０６はニップローラ内に配置され、７０〜１５０Ｗ／ｃｍ強度を有する。

実施形態２
図２を参照して、本実施形態に従う透明フレキシブル基板は、ＰＣコイル状材料であり、１００μｍ厚さおよび１０００ｍｍ幅を有し、周期パターンおよび位置合わせマークが、ロールツーロール片面エンボス加工を介して既に凹側１１５上に形成されている。２０１はＰＥ保護膜であり、透明ＵＶ樹脂１１１は、２００〜８００ｃｐｓの粘度、３２０〜４００ｎｍの硬化帯、および８００〜１０００ｍｊ／ｃｍ２の硬化剤量を有するＵＶ硬化樹脂である。

図３を参照して、本実施形態における平面金型１１２は、１００μｍの厚さおよび１０００ｍｍ×１０００ｍｍの面積を有するニッケル製金型である。パターンは、面積８００ｍｍ×８００ｍｍ、幅１μｍおよび深さ２μｍの細線グリッドである。

まず、巻出し装置１０１はＰＣ１１３を置き、スリットコーティング装置１０２は、５〜６μｍのコーティング厚さ、１０００ｍｍ×１０００ｍｍの面積および５０ｍｍのユニット間隔で、ユニット２０の凸側１１４上のＵＶ硬化樹脂をコーティングする。

動作ユニット２０は、動作ユニットの第２のパターンの一方側の位置合わせマークが位置合わせプローブ１０８の下方となり、他方側の位置合わせマークが次の位置合わせプローブ１０８の下方となるまで、ＵＶ形成装置１００内へと移動し続ける。位置合わせプローブ１０８は、動作ユニットの第２の側１１５および平面金型１１２上の位置合わせマーク情報を捉え、平面金型支持装置１１６の位置を制御する。平面金型支持装置１１６は、水平、垂直および角度を含む３つの自由度で平面金型の位置を調整してもよいため、平面金型１１２の位置合わせマークおよび動作ユニット２０上の第２の側のパターンの位置合わせマークを、５０μｍより高い位置合わせ精度で重ね合わせる。

ニップローラ１０５は、初めに、動作ユニット２０の左側に配置される。位置合わせ後、ニップローラは上昇し、ユニット２０を回転させ、平面金型１１２の左側を動作ユニット２０の左側にはめ合わせる。次に、ＵＶライトをオンにし、はめ合わされたＵＶ樹脂を硬化させる。一方、動作ユニット２０および平面金型は、ニップローラの動作により相対的に滑らない。ニップローラ１０５は、はめ合わされた点から右側へと回転し、平面金型１１２とＰＣ１１３とを一般的にはめ合わせて、両方を同時に硬化させる。ローラは、一定の速度で動作ユニットの他方側に移動し、動作中のエンボス加工の凸側エンボス加工を仕上げる。手順の間、平面金型１１２とＰＣ１１３との間の気泡は、平面金型１１２の外部へと排出されるため、方法は、良好なパターン複写精度を有する。回転が完了すると、ニップローラは初めの位置まで下降する。剥離装置１０７が始動する。２つのローラが下降し、剥離力を与え、動作ユニット２０の第１の側１１４および平面金型１１２を剥離し、動作ユニット２０上にエンボスパターンを形成する。

上記工程を繰返すことにより、急速なロールツーロール製造を実行することができる。
実施形態で記載されたポリアクリレートＵＶ接着剤は、エポキシＵＶ接着剤およびすべてのＵＶ硬化接着剤でもあり得る。実施形態でのコーティング装置は、ローラコーティング、スクリーン印刷コーティングまたはスリット押出しコーティングのいずれか１つであり得る。

発明を構造的特徴および／または方法論的行為に特定的な文言で説明したが、添付の請求項に定義される発明は、記載した特定の特徴または行為に必ずしも限定されない。むしろ、特定の特徴および行為は、クレームされた発明を実行するサンプル形態として開示される。

Claims (6)

1. ロールツーロール位置合わせのためのＵＶ形成装置であって、
   巻出し装置（１０１）と、コーティング装置（１０２）と、ＵＶ形成装置（１００）と、剥離装置（１０７）と、巻取りロール装置（１１０）とを備え、装置はさらに、調整位置合わせ装置（１０）を備え、前記調整位置合わせ装置（１０）は、平面金型支持装置（１１６）および位置合わせプローブ（１０８）を備え、前記平面金型支持装置（１１６）は、水平、垂直および角度を含む３つの自由度で平面金型（１１２）の位置を調整することが可能であり、前記金型は、前記平面金型支持装置（１１６）上に配置され、前記ＵＶ形成装置（１００）および前記調整位置合わせ装置（１０）は、前記ＵＶ形成装置に固定される、ＵＶ形成装置。
2. 前記平面支持装置（１１６）は、空気取入口を有する、請求項１に記載の装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の装置を用いて透明フレキシブル基板を製造する両面エンボス加工方法であって、前記透明フレキシブル基板の第２の側は、エンボス加工により既にパターンおよび位置合わせマークを有し、前記透明フレキシブル基板の前記第２の側は、保護膜を有し、前記エンボス加工方法は、
   Ｉ．前記コーティング装置により、前記透明フレキシブル基板の第１の側上にＵＶ樹脂をコーティングするステップと、
   ＩＩ．前記透明フレキシブル基板の前記第１の側のコーティングされた領域を前記平面金型および前記ニップローラ中に送り、前記第１の側のコーティングされた領域は、前記平面金型に対向するステップと、
   ＩＩＩ．前記調整位置合わせ装置の前記位置合わせプローブにより、前記透明フレキシブル基板の前記第２の側の前記位置合わせマークおよび前記平面金型の対応する位置合わせマークを同定し、水平、垂直および角度における前記平面金型の３つの自由度を調整する前記平面金型支持装置を制御し、位置合わせを完了するステップと、
   ＩＶ．前記透明フレキシブル基板の、位置合わせされ、かつ前記ＵＶ樹脂でコーティングされた前記第１の側を、前記ニップローラにより前記平面金型に徐々に加圧し、前記ＵＶライトおよび前記ニップローラは同時に移動して、前記ＵＶ樹脂の硬化を完了するステップと、
   Ｖ．前記剥離装置により、前記透明フレキシブル基板を前記平面金型の一方側から他方側に向かって剥離し、剥離を完了するステップとを含む、方法。
4. 前記ステップIIにおける前記ＵＶ樹脂コーティング方法は、ローラコーティング、スクリーン印刷コーティングまたはスリット押出しコーティングのいずれか１つである、請求項３に記載の方法。
5. 前記ステップIIIにおいて、前記位置合わせプローブは、前記透明フレキシブル基板の
   前記第２の側と同じ側に配置される、請求項３に記載の方法。
6. 回転方法は、
   ステップ１：位置合わせ後、初めに、前記ローラを前記透明フレキシブル基板の前記第２の側の下方に位置決めし、前記ローラが上昇し、前記透明フレキシブル基板を回転させ、初めに、前記平面金型の一方側を前記透明フレキシブル基板の前記第２の側にはめ合わせるステップと、
   ステップ２：前記ＵＶライトをオンにし、初めにはめ合わされた前記ＵＶ樹脂を硬化させるステップと、
   ステップ３：はめ合わされた点の一方側から他方側に前記ローラを回転させ、前記平面金型を前記透明フレキシブル基板の前記第１の側にはめ合わせて、同時に硬化させるステップと、
   ステップ４：前記ローラを一定の速度で他方側に移動させ、回転完了後、初めの位置に戻すステップとを含む、請求項３に記載の方法。

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