JP6314476B2 - 転写用積層媒体および印刷物 - Google Patents
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Description
「プレス法」により微細凹凸構造を製造する場合は、微細凹凸構造を成形する側の樹脂層を軟化点以上に加熱し、レリーフ型(微細凹凸構造の復製用型)に押し付けることによって微細凹凸構造を形状転写する。また、別の方法としては樹脂層の軟化点以上に加熱したレリーフ型自体を、樹脂層に押し当てて微細凹凸構造を形状転写させる方法もある。いずれの方法においても、微細凹凸構造を形成する側の樹脂層の加工温度をその軟化点以上の温度にすることが必要になる。また、成形された微細凹凸構造体の耐熱温度は、最低加工温度とほぼ等しい。
また「キャスティング法」により微細凹凸構造を製造する場合は、微細凹凸構造を成形する樹脂を融点以上に加熱し、レリーフ型(微細凹凸構造の復製用型)の上に溶融押し出しして微細凹凸構造の形状を転写する。そして、樹脂を冷却して流動性を低下させた後に、レリーフ型から引き剥がして製造する。
「フォトポリマー法」(2P法、感光性樹脂法)は、例えば特許文献3に記載されており、放射線硬化性樹脂を「レリーフ型(微細レリーフパターンの復製用型)」と「平担な基材(プラスチックフィルム等)」との間に流し込み放射線で硬化させた後、この硬化膜を基材ごと、「レリーフ型」から剥離する方法であって、高精細な微細レリーフパターンを得ることができる。
しかしながら、「プレス法」、「キャスティング法」、「フォトポリマー法」のいずれの成形法においても、次のような問題がある。その問題を図5を参照して説明する。
このような転写用積層媒体101を用いる成形法において、被転写体に微細凹凸構造体を内包する転写領域を形成するための樹脂からなる微細凹凸構造形成層104は、「プレス法」、「キャスティング法」、「フォトポリマー法」のいずれの成形法においても、レリーフ型に対する離型性が必要であり、金属に対する密着性の高い樹脂や、粘性の高い樹脂を用いると成形時にレリーフ型に樹脂が付着する「版取られ」が発生し、良品率の低下を招く。
(第1実施形態の構成)
図1は、実施形態に係る転写用積層媒体の構成を示す断面概念図である。
転写用積層媒体1は、支持基材2上に貼り合せ層3、転写すべき領域に内包して個別に形成された微細凹凸形状を有する微細凹凸構造部4、反射層5および接着層6をこの順序で設けた形態を有する。
また、微細凹凸構造部4は転写すべき領域に内包され、その構造部4の外周縁は転写すべき領域の外周縁の内側に位置する。
微細凹凸構造部4間には、埋込み部7が設けられている。埋込み部7は、接着層6と同材料である。なお、埋込み部7は、接着層6と同材料である必要は無いが、接着層6と同材料とした方が、製造が容易である。
反射層5は、微細凹凸構造部4の表面と、その表面に連続して、埋込み部7を形成する凹部表面に形成されている。反射層5は、微細凹凸構造部4の凹凸形状(凹凸面)の表面と、貼り合せ層3と埋込み部7との間に形成されていればよい。
図2は、実施形態に係る別の転写用積層媒体の構成を示す断面概念図である。
転写用積層媒体1は、支持基材2上に貼り合せ層3、転写すべき領域に内包して個別に形成された微細凹凸形状を有する微細凹凸構造部4、反射層5、マスク層8および接着層6をこの順序で設けた形態を有する。
反射層5は、微細凹凸構造部4の凹凸面に形成され、かつマスク層8は反射層5の上に形成されている。すなわち、前述した図1に示す反射層5に図2に示すように微細凹凸構造部4の凹凸面に対応する反射層5部分にマスク層8を形成し、マスク層8をマスクとして露出する反射層5部分を選択的に除去する。これにより、図2に示す配置状態の反射層5およびマスク層8を形成できる。
以下、前述した図1および図2に係る各層について詳細に説明する。
図1および図2において、支持基材2はフィルム基材であることが好ましい。フィルム基材は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PP(ポリプロピレン)などのプラスチックフィルムを用いることができる。特に、硬化時および転写時に加わる熱量によって変形、変質のない耐熱性を有するものを用いることが好ましい。
支持基材2の貼り合せ層3側の表面は、剥離性を高める処理を施すことが好ましい。
図1および図2において、貼り合せ層3は熱転写時に微細凹凸構造部4を円滑に転写させるために用いられる。貼り合せ層3は、接着樹脂から作ることが好ましい。接着樹脂は、例えばポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ゴム系樹脂、エチレン−酢酸ビニル今日重合系樹脂、塩化ビニル酢酸共重合樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。貼り合せ層3は、1μm以上20μm以下の厚さを有することが好ましい。
なお、貼り合せ層3は転写時に剥離層としての機能を兼ねた材料から形成してもよい。
図1および図2において、微細凹凸構造部4はレリーフホログラム、回折格子、サブ波長格子、マイクロレンズ、偏光素子、スクリーンなどに用いられるフレネルレンズ板やレンチキュラー板及び液晶装置のバックライトや拡散板、反射防止膜等を挙げることができる。
微細凹凸構造部4は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、酸化重合性樹脂、反応性硬化型樹脂、紫外線あるいは電子線硬化性樹脂等を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂はアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ビニル系樹脂、ゴム系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、液晶等を挙げることができる。
微細凹凸構造部は、例えば次のような(1)及び(2)の方法で成形できる。
(1)微細凹凸構造部に対応する凹部が形成された金属製原版および貼り合せ層が形成された支持基材を準備する。この原版を用いて樹脂塗工液を前記支持基材の貼り合せ層の転写すべき領域に内包するように印刷して微細凹凸構造部を形成することができる。
前記(1)、(2)の成形方法において、微細凹凸構造部に用いる樹脂は、常温でも徐々に硬化が進むウレタン樹脂またはエポキシ樹脂が好ましい。
ウレタン樹脂は、通常、「イソシアネート反応性の化合物」と、主として二官能の「イソシアネート」である、ジイソシアネートを反応させて合成する。カルボキシ基、アミノ基などの官能基も併用することができ、非常に多様な性質の製品を作ることができる。
プレポリマーの組成は、種々のものがあるが、最も代表的なものはビスフェノールAとエピクロルヒドリンの共重合体である。硬化剤は、種々のポリアミンや酸無水物が使用される。
微細凹凸構造部は、放射線により硬化する樹脂によって成形することができる。
放射線硬化性樹脂の例は、エチレン性不飽和結合をもつモノマー、オリゴマー、ポリマー等を使用することができる。モノマーとしては、例えば、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等が挙げられる。ポリマーは、ウレタン変性アクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂が挙げられる。
未硬化塗膜の粘度(流動性)にも依るが、微細凹凸構造部の厚さが10μmを超えると、プレス加工時に未硬化塗膜の樹脂のはみ出しや、シワの原因となる。微細凹凸構造部の厚さが極端に薄い場合には、十分な成形が困難になる。
成形性は原版の微細凹凸構造の形状によって変化するため、所望する凹凸面の深さの3倍以上10倍以下の厚さの微細凹凸構造部を設けることが好ましい。
また、微細凹凸構造部の成形には反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加して架橋させたウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂等が使用できる。紫外線あるいは電子線硬化性樹脂としては、エポキシ(メタ)アクリル、ウレタン(メタ)アクリレート等が使用でき、その厚さは0.5μm以上5.0μm以下にすることが好ましい。
微細凹凸構造部の成形には、前述した樹脂の他に、アルミニウム、銀などの金属、シリカや雲母などの無機酸化物、磁鉄鉱などの磁性体等を含む樹脂材料を用いてもよい。
図1および図2において、微細凹凸構造部4間には、埋込み部7が設けられている。熱圧着で圧着部のみが支持基材から剥離する場合、埋込み部7を設けることで、微細凹凸構造部4を剛直で破断性の低い材料で形成しても、バリの発生を抑止する効果を有する。物理的には断面に剛直な材料が存在しないようにすることで破断性を向上させることが出来る。
図1および図2において、反射層5の材料としては、Al、Sn、Cr、Ni、Cu、Au、Agなどの金属類、または金属化合物などが挙げられる。「金属類」として金属材料の単体や、「金属化合物」として金属類の酸化物、硫化物、フッ化物は、極性が大きくレリーフ形成層の樹脂との密着性が良好であり好ましい。反射層の厚さは、100Å〜3000Åであることが好ましい。
前記金属、金属化合物、または有機ポリマーの微細な粉末やゾルまたは金属ナノ粒子などを有機高分子樹脂に分散して得られる高輝性光反射インキ、有機ポリマーや有機ポリマーの微粒子を使用することもできる。この場合、微細凹凸構造部4を溶剤によりアタックさせないようにする注意が必要であるが、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法など公知の印刷法により形成できる。このような印刷法により反射層5を設ける場合には、乾燥後の厚さが0.001〜10μm程度になるように調整すればよい。
透明な反射層を設ける場合は、透過率は400nm以上700nm以下の波長領域での透過率が20%以上であれば、透過での光学素子の効果を利用することが可能である。また、反射層の下に配置された情報、例えば顔写真、文字、パターン等の印刷情報が確認可能となる。
図2において、反射層5と接着層6の間に反射層5を被覆するマスク層8を設け、例えばアルカリ溶液に浸漬し、反射層6を部分的にエッチング除去してもよい。
マスク層7は、例えばポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂、または紫外線により硬化するレジストを用いることができる。
図1および図2において、接着層6は例えばポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ゴム系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合系樹脂、塩化ビニル酢酸共重合樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。接着層6の厚さは、1μm以上20μm以下であることが好ましい。
次に、実施形態に係る微細凹凸構造部の製造方法の一例を図3および図4に示す断面概念図を参照して説明する。
以下に図3、図4の製造方法で使用する材料、微細凹凸構造の成形について詳細に説明する。
図3において、微細凹凸構造を成形するための成形用フィルム56は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PP(ポリプロピレン)などのプラスチックフィルムに対して「プレス法」、「キャスティング法」、「フォトポリマー法」等の公知の方法で成形用構造を成形した樹脂層を有するフィルムを用いることができる。また、成形用構造物を成形した樹脂層は本発明において成形樹脂インキの成形のみに用い、蒸着加工等で金属類を付与することをしないため、前記樹脂層に対して例えばシリコン化合物、フッ素化合物、無機フィラー等を添加して離型処理を施してもよい。成形用構造を成形した樹脂層は、金属類との密着性を必要としない材料を用いることができる。
図3において、成形樹脂インキ硬化部58及び貼り合せ用インキ硬化部68は、例えば加熱と送風によるオーブンや紫外線あるいは電子線の照射装置等を用いることができる。
(貼り合せ用インキ)
貼り合せ用インキは、熱圧によるラミネート剤、紫外線あるいは電子線により硬化し接着力を失う樹脂材料等を用いることができる。
また、実施形態に係る転写用積層媒体によれば、金属類、二酸化珪素、磁性体、無機金属酸化物、液晶等が含まれる樹脂を成形した微細凹凸構造部を含むパターンを被転写体に転写することが可能になる。
(実施例1)
PET基材上にウレタン系樹脂を塗工して乾燥させ、「プレス法」により成形用フィルム56を得た。成形用フィルム56を成型用フィルム巻出ロール51より巻き出し、微細凹凸構造部を形成するための成形樹脂インキ55としてポリウレタン系樹脂を成形樹脂インキ保持容器54に充填し、パターンを形成した成形樹脂インキ塗工用シリンダー52から成形用フィルム56に位置を合せして成形樹脂インキ加圧用シリンダー53で加圧し転移させ、成形樹脂インキ硬化部58には熱風オーブンを用いて乾燥させた。
その後、ポリプロピレン基材上の微細凹凸構造部であるレリーフ形成層が内包された転写積層物にセロテープ(登録商標)CT−24(ニチバン製)を貼付し、180度の角度で水平に毎秒20cmの速度で剥離させる密着試験を行った。その結果、ポリウレタン系樹脂からなるレリーフ形成層はアルミニウムからなる反射層から剥離せず積層構造を保持した。
PET基材の剥離層表面にアクリル系樹脂を塗工し、「フォトポリマー法」により微細凹凸構造層を成形した。微細凹凸構造層上にアルミニウムを蒸着して反射層を設け、さらにポリアミドイミド系樹脂からなるマスク層を所望の位置に塗工して乾燥させた。つづいて、水酸化ナトリウム溶液で反射層を選択的にエッチング除去してパターン化した反射層を形成した。その後、アクリル樹脂系接着剤を塗工した転写用積層媒体を製造した。
その後、ポリプロピレン基材上の微細凹凸構造部であるレリーフ形成層が内包された転写積層物にセロテープCT−24(ニチバン製)を貼付し、180度の角度で水平に毎秒20cmの速度で剥離させる密着試験を行った。その結果、アクリル系樹脂からなるレリーフ形成層はアルミニウムからなる反射層から剥離し積層構造がセロテープ上とPET基材上に分離した。
PET基材の剥離層表面にポリウレタン系樹脂をコーティングし、「プレス法」による成形を実施した。その結果、ポリウレタン系樹脂が金属密着性の高い樹脂であるため、成形温度140℃以上ではレリーフ型に樹脂が付着する「版取られ」が発生した。このため、成形温度を150℃以下に低め、「プレス法」による成形を実施し、ポリウレタン系樹脂に微細凹凸構造形成層を形成した。しかしながら、ポリウレタン樹脂の軟化点が140℃以上のため、微細凹凸構造の安定的な成形が困難であった。
Claims (3)
- 被転写体にホットスタンプにより微細凹凸形状を有する微細凹凸構造部を内包する転写積層物を形成するための転写用積層媒体であって、支持基材と、この支持基材上に形成された貼り合せ層と、この貼り合せ層上の転写すべき領域に内包して個別に形成された微細凹凸形状を有する微細凹凸構造部と、この微細凹凸構造部上に形成された接着層とを備え、
前記微細凹凸構造部は、前記貼り合せ層の表面に沿って複数に分割して形成され、隣り合う微細凹凸構造部同士は、微細凹凸形状を有しない埋込み部を介し離隔して配置され、前記埋込み部は、隣り合う微細凹凸構造部の間の空間に前記接着層が入り込むことで形成され、
各微細凹凸構造部は、ホットスタンプにより転写される各転写すべき領域に内包されると共にその微細凹凸構造部の外周縁がその転写すべき領域の外周縁の内側に位置することを特徴とする転写用積層媒体。 - 前記微細凹凸構造部は、金属類及び金属化合物類との密着性の高いポリウレタン樹脂から作られることを特徴とする請求項1に記載の転写用積層媒体。
- 被転写体に請求項1〜請求項2のいずれか1項に記載の転写用積層媒体をホットスタンプにより、微細凹凸形状を有する微細凹凸構造体を包含する転写積層物を形成してなることを特徴とする印刷物。
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