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特許5774689ロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5774689
(24)【登録日】2015年7月10日
(45)【発行日】2015年9月9日
(54)【発明の名称】ロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 33/38 20060101AFI20150820BHJP
B29C 59/04 20060101ALI20150820BHJP
H01L 21/027 20060101ALN20150820BHJP
【ＦＩ】
B29C33/38ZNM
B29C59/04 C
!H01L21/30 502D
【請求項の数】7
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2013-514124(P2013-514124)
(86)(22)【出願日】2011年12月9日
(65)【公表番号】特表2013-534476(P2013-534476A)
(43)【公表日】2013年9月5日
(86)【国際出願番号】KR2011009522
(87)【国際公開番号】WO2012078009
(87)【国際公開日】20120614
【審査請求日】2012年12月11日
(31)【優先権主張番号】10-2010-0125884
(32)【優先日】2010年12月9日
(33)【優先権主張国】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】304059937
【氏名又は名称】コリア・インスティテュート・オブ・マシナリー・アンド・マテリアルズ
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ＆ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ
(72)【発明者】
【氏名】チャン，スン‐ホワン
(72)【発明者】
【氏名】キム，ジェ‐グ
(72)【発明者】
【氏名】ヨン，ジェ‐スン
(72)【発明者】
【氏名】ヨー，ヨン‐ユン
(72)【発明者】
【氏名】チョイ，ド‐スン
【審査官】
増田 亮子
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−３１３８９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭５１−０２００７６（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２９Ｃ ３３／００−３３／７６
Ｂ２９Ｃ ５９／００−５９／１８
Ｂ２９Ｃ ３９／００−３９／３６
Ｂ２９Ｃ ４１／００−４１／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一面に所定形状の印刷パターンが形成され、磁性を有する外装部を準備する外装部準備段階と、磁性を有する中心ロールに前記外装部が磁力によって付着するように、前記中心ロールの外面に前記外装部の他面を接触させる外装部付着段階と、を含み、
前記外装部準備段階は、前記印刷パターンの鏡像のパターンが形成される平面状態の基板を製作する基板製作段階と、前記平面状態の基板をモールドとして前記外装部を成形する外装部成形段階と、を含み、
前記外装部成形段階は、強磁性粒子と高分子樹脂が含まれて混合する混合材を準備する混合材準備段階と、前記混合材を前記平面状態の基板に充填する充填段階と、前記充填された前記混合材を硬化することによって前記外装部を形成する硬化段階と、前記平面状態の基板から前記外装部を離型させる離型段階と、を含むロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
前記外装部準備段階は、前記印刷パターンの鏡像のパターンが形成される平面状態の基板を製作する基板製作段階と、前記平面状態の基板をモールドとして前記外装部を成形する外装部成形段階と、を含み、
前記外装部成形段階は、強磁性粒子と高分子樹脂が含まれて混合する混合材を準備する混合材準備段階と、前記混合材を前記平面状態の基板に充填する充填段階と、前記充填された前記混合材を硬化することによって前記外装部を形成する硬化段階と、前記平面状態の基板から前記外装部を離型させる離型段階と、を含むロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【請求項2】
前記硬化段階では、前記強磁性粒子が前記印刷パターンが形成される反対面側に移動するように前記混合材を硬化する請求項１に記載のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【請求項3】
前記混合材は、前記硬化段階以降に強度、電気伝導性、熱伝導性のうちの少なくともいずれか１つの特性が向上するように、添加物がさらに含まれて混合する請求項１に記載のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【請求項4】
前記添加物は、炭素ナノチューブ、炭素繊維、ガラス繊維のうちの少なくとも１つである請求項３に記載のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【請求項5】
前記強磁性粒子が自重によって重力方向に移動するように前記混合材を配置する請求項２に記載のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【請求項6】
前記強磁性粒子が磁力によって移動するように、前記混合材のパターンが形成される反対の側に磁力部材を配置する請求項２に記載のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【請求項7】
前記高分子樹脂は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：polydimethylsiloxane）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluroethylene）のうちのいずれか１つである請求項１から６のいずれか一項に記載のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法に関し、より詳細には、費用および時間的な側面において経済的利益を図ることができるロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子およびディスプレイ産業関連部品の小型化および薄板化傾向に伴い、精密な微細パターン製作工程の性能向上がさらに求められており、部品製造装備においても精密性、高生産性、原価低減の努力は必須要素となっている。
【0003】
柔軟な（flexible）材質の基板上に、プリンティング工程やインプリンティング工程を利用して数十ｎｍ〜数百μｍの大きさの電子素子製品および光学部品を製造することができる生産システムが大きく注目されている。特に、原価低減と大量生産を誘導するために、ロール−ツー−ロール（roll-to-roll）またはロール−ツー−プレート（roll-to-plate）のようなロールプリンティング装備またはロールインプリンティング装備が広く利用されている。
【0004】
このようなロールプリンティング装備およびロールインプリンティング装備において、ロールは核心的な構成要素に該当する。
【0005】
図１は、従来のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロールを製作する方法の一例を示している。図１を参照すれば、既存のロールプリンティング／ロールインプリンティング装備用ロール１０は、樹脂または金属材質の円筒の外面をレーザ１１などの別途の加工機械を利用して製作する。しかし、このようなロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法は、曲面をなしているロール形状の樹脂の外面を直接加工しなければならないため、加工性が低下し、外周面に高品質のパターン形状を確保するのに限界があった。
【0006】
また、従来ロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロールの外周面のパターンに異常がある場合にも、ロール全体を交替しなければならないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、本発明は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、外装部を別途に成形してロールに結合させることにより、費用および時間的な側面において経済的な工程を誘導することができるロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール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】
【0008】
上述した目的は、本発明により、一面に所定形状の印刷パターンが形成され、磁性を有する外装部を準備する外装部準備段階、磁性を有する中心ロールに前記外装部が磁力によって付着するように、前記中心ロールの外面に前記外装部の他面を接触させる外装部付着段階を含むことを特徴とする、ロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法によって達成される。
【0009】
また、前記外装部準備段階は、前記パターンの鏡像のパターンが形成される基板を製作する基板製作段階、前記基板をモールドとして外装部を成形する外装部成形段階を含んでもよい。
【0010】
また、前記外装部成形段階は、強磁性粒子と高分子樹脂を混合して混合材を準備する混合材準備段階、前記混合材を前記基板に充填する充填段階、前記充填された混合材を硬化することによって前記外装部を形成する硬化段階、前記基板から前記外装部を離型させる離型段階を含んでもよい。
【0011】
また、前記硬化段階では、前記強磁性粒子が前記印刷パターンが形成される反対面側に移動するように前記混合材を硬化してもよい。
【0012】
また、前記混合材は、硬化段階以降に、強度、電気伝導性、熱伝導性のうちの少なくともいずれか１つの特性が向上するように添加物がさらに含まれて混合されてもよい。
【0013】
また、前記添加物は、炭素ナノチューブ、炭素繊維、ガラス繊維のうちの少なくとも１つであってもよい。
【0014】
また、前記強磁性粒子が自重によって重力方向に移動するように前記混合材を配置してもよい。
【0015】
前記強磁性粒子が磁力によって移動するように、前記混合材の印刷パターンが形成される反対側に磁力部材を配置してもよい。
【0016】
また、前記高分子樹脂は、柔軟な（flexible）材質であってもよい。
【0017】
また、高分子樹脂は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：polydimethylsiloxane）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluroethylene）のうちのいずれか１つであってもよい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、費用と時間面において経済的にロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロールを製造することができるロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法が提供される。
【0019】
また、中心ロールと結合する外装部の一面側に強磁性粒子が密集するように調節し、少量の強磁性粒子だけでも向上した結合力を実現することができる。
【0020】
また、強磁性粒子の密度が低い側の外装部面上にパターンが形成されるため、精密なナノ／マイクロパターンを形成することができる。
【0021】
さらに、外周面に形成されるパターンに欠陥がある場合には、外装部のみを交替すればよいため、維持および補修費用を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】従来のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロールを製作する方法の一例を示す図である。
【図2】本発明の第１実施形態〜第３実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法の工程フローチャートである。
【図6】本発明の第２実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法で、外装部成形段階を概略的に示す図である。
【図7】本発明の第３実施形態に係るプリンティング用ロール製造方法で、外装部成形段階を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
説明に先立ち、多様な実施形態において、同じ構成を有する構成要素については同じ符号を使用して代表的に第１実施形態で説明し、その他の実施形態では第１実施形態と異なる構成について説明する。
【0024】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ１００）について詳細に説明する。
【0025】
図２は、本発明の第１実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法の工程フローチャートである。図３は、図２のロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法を概略的に示す図である。
【0026】
図２および図３を参照すれば、本発明の第１実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ１００）は、外装部準備段階（Ｓ１１０）と外装部付着段階（Ｓ１２０）を含む。
【0027】
前記外装部準備段階（Ｓ１１０）は、ロールプリンティング／ロールインプリンティング時に対象物と直接接触する外装部１２０を製作する段階であって、基板製作段階（Ｓ１１１）と外装部成形段階（Ｓ１１２）を含む。
【0028】
図３（ａ）を参照すれば、前記基板製作段階（Ｓ１１１）は、外装部１２０の成形時にモールドの機能を実行する基板１１０を製作する段階である。外装部１２０の外面に形成しようとする印刷パターンに対応する形態のパターンを基板１１０の一面にパターニングすることにより、基板１１０をモールドとし、後述する外装部１２０に必要となる印刷パターンが形成されるようにする。
【0029】
基板１１０上に形成されるパターンは、ナノリソグラフィ、インプリンティングのうちの１つの方式に基づいてもよいが、これに制限されることはない。
【0030】
前記外装部成形段階（Ｓ１１２）は、混合材準備段階（Ｓ１１３）と充填段階（Ｓ１１４）と硬化段階（Ｓ１１５）と離型段階（Ｓ１１６）を含む。
【0031】
図３（ｂ）を参照すれば、前記混合材準備段階（Ｓ１１３）では、強磁性粒子１２３を液型の高分子樹脂１２２と混合させて混合材１２１を準備する。
【0032】
本実施形態で使用される強磁性粒子１２３は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などのナノまたはマイクロ粒子が利用されてもよい。また、本実施形態において高分子樹脂１２２は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：PolyDimethylSiloxane）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluroethylene）のうちのいずれか１つが利用されるが、硬化後にも柔軟性（flexibility）を有する高分子樹脂であれば、これに制限されることはない。
【0033】
また、混合材１２１には、強度、電気伝導性、熱伝導性などの特性が向上するように、別途の非強磁性添加物がさらに含まれて混合されてもよい。
【0034】
このような添加物としては、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Carbon Nano Tube）、炭素繊維、ガラス繊維、またはこれらのうちの２つ以上を混合して使用してもよく、硬化後に混合材特性の向上を助けるものであれば、これに制限されることはない。
【0035】
図３（ｃ）を参照すれば、前記充填段階（Ｓ１１４）では、液状の混合材１２１をモールド機能を行う基板１１０に充填する。このとき、液状混合材１２１の粘性を制御することにより、基板１１０に形成されるパターンの内部に混合材１２１が精密に充填されるようにする。
【0036】
混合材１２１の充填前に基板１１０のパターンが形成され、混合材１２１が充填される面に離型剤を塗布することにより、以後に基板１１０から外装部１２０の容易な離型を誘導することができる。
【0037】
一方、本実施形態において、混合材１２１は液状で準備されているが、成形条件、材質の種類などによっては粉末形態または半固形状態で準備されて基板１１０に充填されてもよく、このような変形例については後述して説明する。
【0039】
本実施形態の充填段階（Ｓ１１４）では、液状の混合材１２１が基板に充填されているが、図４を参照すれば、変形例の充填段階（Ｓ１１４）では、粉末の形態で準備される混合材１２１を基板に充填した後にこれを加熱（Ｈ）、溶解することにより、混合材１２１が基板のパターン内部に入り込むようになる。また、図５を参照すれば、他の変形例の充填段階（Ｓ１１４）では、液状の混合材１２１を半固体化状に生成した後、基板１１０に加圧する方法を利用してもよい。
【0040】
前記硬化段階（Ｓ１１５）は、液状の混合材１２１を硬化することによって外装部１２０を形成する段階である。
【0041】
前記離型段階（Ｓ１１６）は、基板１１０から外装部１２０を離型させることによって外装部１２０の製作を最終完了する段階である。
【0042】
前記外装部付着段階（Ｓ１２０）は、成形された外装部１２０を中心ロール１３０の外周面に付着する段階である。中心ロール１３０は、永久磁石などのように強い磁力を有する素材であって、所定直径の円筒形状を有することにより、外装部１２０が磁力によって外面に付着するようにする。
【0043】
成形された外装部１２０の印刷パターンが形成される面の反対面を中心ロール１３０の外周面と接触させれば、外装部１２０に含まれる強磁性粒子と永久磁石で構成される中心ロール１３０間の引力により、外装部１２０が中心ロール１３０と結合する。
【0044】
従来は、金属材質のロールを直接加工することによってロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロールを製作したが、本実施形態によれば、別途の外装部１２０を平面上で加工、成形して磁石材質の中心ロール１３０の外周面と結合させるため、工程が単純化して費用が節減される。
【0045】
また、本実施形態によって製作されるロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール１００によれば、従来のようにロール全体を交替する必要がなく、外装部１２０だけを着脱式によって交替することができるため、維持、補修が容易かつ低廉である。
【0046】
次に、本発明の第２実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法について説明する。
【0047】
図２は、本発明の第１実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ１００）の工程フローチャートを示すだけでなく、第２実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ２００）の工程フローチャートを示す。
【0048】
図２を参照すれば、本発明の第２実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ２００）は、外装部準備段階（Ｓ２１０）と外装部付着段階（Ｓ２２０）を含む。
【0049】
前記外装部準備段階（Ｓ２１０）は、第１実施形態と同様に基板製作段階（Ｓ２１１）と外装部成形段階（Ｓ２１２）を含むが、基板製作段階（Ｓ２１１）は第１実施形態と同じであるため、重複する説明は省略する。
【0050】
図６は、本発明の第２実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ２００）で、外装部成形段階（Ｓ２１２）を概略的に示す図である。
【0051】
図６を参照すれば、前記外装部成形段階（Ｓ２１２）は、混合材準備段階（Ｓ２１３）と充填段階（Ｓ２１４）と硬化段階（Ｓ２１５）と離型段階（Ｓ２１６）を含む。
【0052】
前記混合材準備段階（Ｓ２１３）では、第１実施形態と同じ方法により、強磁性粒子１２３、高分子樹脂１２２、添加物を混合して液状の混合材１２１を準備する。
【0053】
図６（ａ）を参照すれば、前記充填段階（Ｓ２１４）では、基板に準備した混合材１２１を充填する。ただし、第１実施形態とは異なり、基板１１０を形成されるパターンが重力方向に向かうように配置し、基板の下方に別途の鋳型２０を準備することにより、充填される混合材１２１を下側で支持して漏れないようにする。
【0054】
図６（ｂ）および図６（ｃ）を参照すれば、前記硬化段階（Ｓ２１５）では、充填された混合材１２１に含まれる強磁性粒子１２３が自重によって重力方向に移動するように、時間、温度、圧力などの硬化条件を制御することによって外装部１２０を製作する。
【0055】
したがって、図６（ｄ）を参照すれば、本実施形態の硬化段階（Ｓ２１５）で形成される外装部１２０は、印刷パターンが形成される側の強磁性粒子１２３の密度よりも、その反対面側の強磁性粒子の密度１２３が高く測定される。
【0056】
前記離型段階（Ｓ２１６）では、製作された外装部１２０を基板１１０から離型する。
【0057】
したがって、本実施形態によれば、外装部１２０の中心ロール１３０と近い位置に強磁性粒子１２３の密度が大きく現れるため、外装部付着段階（Ｓ２２０）では、外装部１２０に少量の強磁性粒子１２３だけが混合しても、外装部１２０と中心ロール１３０は優れた結合力を現すことができる。また、強磁性粒子１２３が密集しない側の外装部１２０の面に印刷パターンを形成することにより、精密な形態のナノ／マイクロ印刷パターンを構成することができる。
【0058】
次に、本発明の第３実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法について説明する。
【0059】
図２は、本発明の第１実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ１００）の工程の流れを示すだけでなく、第３実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ３００）の工程フローチャートを示す。
【0060】
図２を参照すれば、本発明の第３実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ３００）は、外装部準備段階（Ｓ３１０）と外装部付着段階（Ｓ３２０）を含む。
【0061】
前記外装部準備段階（Ｓ３１０）は、第１実施形態と同じように基板製作段階（Ｓ３１１）と外装部成形段階（Ｓ３１２）を含むが、基板製作段階（Ｓ３１１）は第１実施形態と同じであるため、重複する説明は省略する。
【0062】
図７は、本発明の第３実施形態に係るロールプリンティング／ロールインプリンティング用ロール製造方法（Ｓ３００）で、外装部成形段階（Ｓ３１２）を概略的に示す図である。
【0063】
図７を参照すれば、前記外装部成形段階（Ｓ３１２）は、混合材準備段階（Ｓ３１３）と充填段階（Ｓ３１４）と硬化段階（Ｓ３１５）と離型段階（Ｓ３１６）を含む。
【0064】
前記混合材準備段階（Ｓ３１３）では、第１実施形態と同じ方法により、強磁性粒子１２３、高分子樹脂１２２、添加物を混合して液状の混合材１２１を準備する。
【0065】
図７（ａ）を参照すれば、前記充填段階（Ｓ３１４）では、第１実施形態と同じ方法によって基板１１０に混合材１２１を充填する。
【0066】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）を参照すれば、前記硬化段階（Ｓ３１５）では、充填された混合材１２１に含まれる強磁性粒子１２３が、印刷パターンが形成される側の反対面側に移動するように制御する。第２実施形態で自重を利用する方法とは異なり、本実施形態では、磁性を有する別途の磁力部材３０を混合材１２１の印刷パターンが形成される反対の側に配置することにより、強磁性粒子１２３が磁力によって移動するようにする。
【0067】
このとき、磁力部材３０は、混合材１２１に密着配置されたり、所定間隔を離隔して配置されてもよく、磁力部材３０の離隔距離および磁力は、混合材１２１の硬化時間、強磁性粒子１２３の移動距離、必要とする強磁性粒子１２３の密度分布に応じて決定されてもよい。
【0068】
したがって、図７を参照すれば、本実施形態の硬化段階（Ｓ３１５）で形成される外装部１２０は、印刷パターンが形成される側の強磁性粒子１２３の密度よりも、その反対面側の強磁性粒子の密度１２３が高く測定される。
【0069】
前記離型段階（Ｓ３１６）では、製作された外装部１２０を基板１１０から離型し、外装部１２０が成形される。
【0070】
したがって、本実施形態によれば、外装部１２０の中心ロール１３０と近い位置に強磁性粒子１２３の密度が大きく現れるため、外装部付着段階（Ｓ３２０）では、外装部１２０に少量の強磁性粒子１２３だけが混合しても、外装部１２０と中心ロール１３０は優れた結合力を現すことができる。また、強磁性粒子１２３が密集しない側の外装部１２０の面に印刷パターンを形成することにより、精密な形態のナノ／マイクロ印刷パターンを構成することができる。
【0071】
本発明の権利範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内において多様な形態の実施形態で実現されてもよい。特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、変形可能な多様な範囲まで本発明の請求範囲の記載の範囲内にあるものと見なす。