付着テープの製造方法
【課題】所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造する。
【解決手段】付着要素を備えた付着テープの製造方法であって、基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、を有することを特徴とする付着テープの製造方法。
【解決手段】付着要素を備えた付着テープの製造方法であって、基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、を有することを特徴とする付着テープの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にファンデルワールス力によって実現される付着力を有する付着要素を備えた付着テープの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー効率の面で生物模倣機構（バイオミメティック）が注目されつつある。その一つとしてヤモリの優れた付着能力がある。ヤモリが天井や壁面にも付着するのは、その足裏面にびっしり生えているナノサイズの足毛によるものである。足毛による付着力の実態は、足毛の先端と付着面との間に発生するファンデルワールス力であり、足毛と付着面が接触するだけでこの力が発生する。
【０００３】
人工的にこの足毛を製作し、利用しようと研究が進み、理想的な形態が明らかになりつつある。
【０００４】
ファンデルワールス力は互いの表面エネルギーだけで決まるため、理想的には表面エネルギーが大きくなるよう材料と面積を選択すれば２つの物体が付着するはずである。
【０００５】
しかしながら、一般的な物体の付着面はミクロサイズからマクロサイズまでの凸凹およびうねりがあり、実際の接触面積は非常に小さくなっているため、表面エネルギー差の大きい２つの物体間でもファンデルワールス力による付着力を見いだすことはできない。
【０００６】
一方、微細で長く斜めに傾斜したヤモリの足毛は、付着面の凸凹やうねりに対して見事に追従して付着する。すなわち、ヤモリの足毛は、付着力を実現する最適な形状と構造的な柔軟性を兼ね備えている。
【０００７】
このようなヤモリの足毛の特性に着目し、ヤモリの足毛を模した付着力高い付着要素を人工的に作製する方法が各種検討されている。
【０００８】
例えば、ファンデルワールス力による付着力を有する付着要素を備えた基板をナノインプリント技術を用いてプラスチック材料から成形する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、基材上において多孔質膜の孔に樹脂を充填し、樹脂を硬化させて多孔質膜の孔中に柱状構造物を形成し、さらにプラズマエッチング処理によって２段の階層を有する柱状構造物に加工した後、多孔質膜を除去して２段の階層を有する柱状構造物（付着要素）を作製する製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、ＣＶＤ法を用いてシリコン基板上に高アスペクト比なカーボンナノチューブを均一な高さで、高密度に成長させた後、カーボンナノチューブをテープに転写してヤモリテープを作製する製造方法が開示されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００７−５２８７６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５８６７号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＰＮＡＳ、Ｊｕｎｅ ２６，２００７ Ｖｏｌ．１０４，１０７９２−１０７９５ページ
【非特許文献２】日東電工技報、９０号（ｖｏｌ．４７）、２００９年 ４８−５１ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述のような付着要素を用いて付着面に付着させる方法は、従来の付着方法の弱点である耐汚染性や耐久性の問題を克服できるので、本発明者らは体内を自由に移動して検査を行うマイクロカプセルロボット等への応用を検討している。マイクロカプセルロボット等の医療機器や民生機器へ応用する場合は、低コストで所望の付着力を有する付着要素を形成することが課題である。
【００１４】
しかしながら、特許文献１に開示されている製造方法は、大量生産に適しているが、作成可能な付着要素の材料や形状（アスペクト比）に製造上の制約があり、マイクロカプセルロボット等に応用できるような付着力の強い付着要素は作製できない。
【００１５】
また、特許文献２に開示されている製造方法は、付着力の強い付着要素を作製することはできるが、工程数が多く、また加工時間の長い工程が含まれるので、大量生産に不向きであり製造コストは非常に高いものになってしまう。
【００１６】
非特許文献１、２に開示されている製造方法は、付着力の強い付着要素を作製することが可能であり、コスト面では特許文献２に開示されている製造方法より有利だが、医療機器や民生機器へ応用するためには不十分であり、より一層の低コスト化が求められる。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００１９】
１．主にファンデルワールス力によって実現される付着力を有する付着要素を備えた付着テープの製造方法であって、
基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、
所定の間隔で配列された複数の転写領域に含まれる前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、
を有することを特徴とする付着テープの製造方法。
【００２０】
２．前記付着要素は、
カーボンナノチューブであることを特徴とする前記１に記載の付着テープの製造方法。
【００２１】
３．前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程で、転写される前記付着要素の割合は形成された前記付着要素の５０％以下であることを特徴とする前記１または２に記載の付着テープの製造方法。
【００２２】
４．前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程の後に、
前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程を少なくとも１回行うことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２３】
５．前記転写領域の形状は、三角形、または四角形、または六角形のいずれかであることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２４】
６．前記転写領域の形状は三角形であり各辺の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする前記５に記載の付着テープの製造方法。
【００２５】
７．前記転写領域の形状は四角形、または六角形であり全ての対角の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする前記５に記載の付着テープの製造方法。
【００２６】
８．前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱硬化性および紫外線硬化性を有する接着剤からなる接着層を備えることを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２７】
９．前記転写領域に対応する部分以外に開口が設けられたマスクを介して前記接着層に紫外線を照射する工程と、
前記接着層を前記接着層と対向する前記付着要素の側に押圧し、前記付着要素の先端を前記接着層の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程と、
前記接着層を加熱し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする前記８に記載の付着テープの製造方法。
【００２８】
１０．前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱可塑性材からなる接着層を備えることを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２９】
１１．前記転写領域に対応する部分に開口が設けられたマスクを前記基板の上に自立している前記付着要素の先端に載置する工程と、
前記接着層を加熱するとともに前記接着層と前記マスクを挟んで対向する前記付着要素の側に押圧し、前記開口から飛び出した前記付着要素の先端を前記接着層に押し込む工程と、
前記接着層を冷却し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする前記１０に記載の付着テープの製造方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の付着テープの製造方法は、基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、所定の間隔で配列された複数の転写領域に含まれる前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、を有している。そのため、一つの基板から所望の付着力を有する複数の付着テープを作製することができる。
【００３１】
したがって、所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。
【図２】長さや方向が揃わない付着要素２の説明図である。
【図３】付着要素２の特性を説明するための説明図である。
【図４】付着要素２を間隔Ｗを空けて所定の面積密度で基板１上に形成した場合の説明図である。
【図５】マスク３のパターン例である。
【図６】第２の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００３４】
図１は、第１の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。第１の実施形態の付着テープの製造方法では、基板１上に付着要素２を形成し、付着要素２を覆うようにマスク３を載置した後、マスク３により選択された転写領域の付着要素２を転写テープ７に転写する。
【００３５】
図１を用いて、第１の実施形態の付着テープの製造方法を順を追って説明する。
【００３６】
図１（ａ）〜図１（ｇ）は、各部材の断面図である。
【００３７】
第１の実施形態の付着テープの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ５を説明する。
【００３８】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【００３９】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ７に転写する工程。
【００４０】
Ｓ２−１・・マスク３を付着要素２の先端に載置する工程。
【００４１】
Ｓ２−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００４２】
Ｓ２−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００４３】
Ｓ２−４・・転写テープ７を基板１から引き離す工程。
【００４４】
Ｓ３・・・・・前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程。
【００４５】
Ｓ３−１・・マスク３の開口部３ｂと基板１に残された付着要素２ｂの位置をあわせて付着要素２ｂに先端に載置する工程。
【００４６】
Ｓ３−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００４７】
Ｓ３−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００４８】
Ｓ３−４・・転写テープ７ｂを基板１から引き離す工程。
【００４９】
以下、各工程について順に説明する。
【００５０】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【００５１】
工程Ｓ１では、図１（ａ）のように所定の長さの付着要素２を基板１上の全面に自立可能な密度で形成する。
【００５２】
本実施形態では、カーボンナノチューブからなる付着要素２を形成する例を説明する。
【００５３】
基板１は、例えばシリコン基板であり、基板１上に高密度に形成した触媒となる金属粒子を種にＣＶＤ法（蒸着気相法）を用いてカーボンナノチューブを成長させる。カーボンナノチューブは、金属粒子を種に基板１の法線方向に成長する。カーボンナノチューブの直径は例えば、数ｎｍ〜２０ｎｍ、長さＬは２００μｍ以下である。
【００５４】
金属粒子は、スパッタ法または蒸着法により、例えば膜厚１ｎｍ相当の触媒金属を堆積後、熱処理によって触媒金属を凝集させることにより形成することができる。また、触媒金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等の遷移金属材料またはこれらを含む合金材料を用いることができる。
【００５５】
付着要素２がある程度の長さに成長すれば、それぞれの付着要素２は互いのファンデルワールス力で凝集するようになる。そのため、種となる金属粒子の間隔が所定範囲（所定範囲の密度）の場合、付着要素２（カーボンナノチューブ）は基板１の法線方向に真直ぐ伸び、図１（ａ）や図２（ａ）のように基板１上に自立した所定の長さの付着要素２が形成される。
【００５６】
一方、種となる金属粒子の間隔が広い（低密度）場合は、付着要素２の凝集がばらばらに起こったり、全く起こらなかったりするため図２（ｂ）のように長さや方向が揃わない付着要素２ができてしまう。このように付着要素２の長さや方向がばらばらの状態では、十分な付着力が得られない。
【００５７】
基板１上に形成する金属粒子の密度は、アニール条件（温度、処理時間）により制御することができる。自立したカーボンナノチューブを形成するためには、アニール条件を制御し、金属粒子の密度を面積密度で５０％程度にすることが望ましい。
【００５８】
次に、このようにして形成した付着要素２自身の持つしなやかさを活用する方法を説明する。
【００５９】
形成された付着要素２は、およその長さＬは揃っているが１０％ほどのばらつきを持つ。また、付着面にも凸凹があるため、付着要素２は、付着面との接触（付着要素２先端の表面への倣い）に伴い、横方向へ膨れる。
【００６０】
図３（ａ）は、このような付着要素２の特性を説明するための説明図である。
【００６１】
図３（ａ）では、長さＬの付着要素２が長手方向に０．１Ｌ、すなわち１０％変位すると、横方向へ０．１６Ｌ、すなわち長さＬの１６％程度膨れることを示している。
【００６２】
図３（ｂ）は、付着要素２の基板１に対する面積密度と比較的平坦な付着面との間においての付着力との関係を示すグラフである。面積密度は、基板１の面積に対する付着要素２の占める面積の割合を％で表す。図３（ｂ）のグラフに示すように、付着要素２の面積密度が５０％までは面積密度が増加するにつれて付着力も増加するが、面積密度が５０％より高くなると付着力は減少に転じる。
【００６３】
これは、付着要素２が基板１に対して５０％を越える面積密度になると、付着要素２が横方向への膨らむ余裕が減少するため、付着要素２が凸凹のある付着面と十分に接触することができなくなりかえって付着力が減少してしまうからである。そのため、付着要素２を基板１の全面に形成する場合は、付着要素２の面積密度が約５０％になるようにすると最も高い付着力が得られる。
【００６４】
一方、図４（ａ）のように、間隔Ｗを空けて高密度で付着要素２の形成された部分を基板１上に形成した場合は、図４（ｂ）のように矢印の方向に被付着物２０を付着要素２に押しつけても付着要素２のアスペクト比が高く、間隔Ｗが空いているので横に膨らむ余裕がある。そのため、付着要素２は被付着物２０の付着面と十分に接触できるので付着力を大きく確保できる。
【００６５】
図４（ａ）のように、付着要素２を間隔Ｗを空けて所定の面積密度で基板１上に形成した場合も、基板１の面積に対する全ての付着要素２が占める面積の割合が５０％程度であれば、場合によっては全面に付着要素２を形成した場合の最大付着力以上の付着力が得られる。
【００６６】
付着要素２の付着力は強力であり、条件によっては接着剤に近い付着力が得られる。そのため、マイクロカプセルロボット等アプリケーションによっては、そこまでの付着力は必要なく、逆に面積密度を落として使用しなければならない場合もある。
【００６７】
本発明では、この点に着目し、基板１の全面に高い面積密度で形成した付着要素２を、以降の工程で所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ７に転写し、付着テープ１００を製造する。すなわち、転写領域の面積を最適化することにより、付着要素２を全面に形成した基板１から所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを複数作製できるので、低コストの製造が可能になる。
【００６８】
なお、本実施形態では、基板１上に付着要素２としてＣＶＤ法を用いてカーボンナノチューブを形成する例に説明したが、本工程は特にこの製法やカーボンナノチューブに限定されるものでは無い。例えば、ゴム系の材料やプラスチック材料などからなる高アスペクト比の細毛を付着要素２として用い、細毛を静電植毛により接着剤を塗布した基板上に吸引させ、基板に垂直に所定の密度で植毛するようにしても良い。
【００６９】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ７に転写する工程。
【００７０】
第１の実施形態の転写テープ７は、少なくとも一方の面に熱可塑性剤からなる接着層４を備えている。基材５は、耐熱性と可堯性を有する基材、例えば耐熱性フィルムからなる。第１の実施形態では、加熱した転写テープ７の接着層４に、マスク３で選択した付着要素２の先端を押し込んだ後、転写テープ７を冷却することにより付着要素２を接着層４に接着し、次に転写テープ７を基板１から引き離して付着要素２を転写テープ７に転写している。
【００７１】
第１の実施形態の工程Ｓ２は、４つの工程Ｓ２−１、Ｓ２−２、Ｓ２−３、Ｓ２−４からなる。以下、各工程を順に説明する。
【００７２】
Ｓ２−１・・マスク３を付着要素２の先端に載置する工程。
【００７３】
図１（ｂ）のようにマスク３を、基板１上に自立している付着要素２の先端に載置する。マスク３は、厚みが付着要素２の長さに対し十分に薄い薄板であり、所定の間隔で配列された複数の同形状の開口部３ｂと遮蔽部３ａとが形成されている。本実施形態では、開口部３ｂが転写領域になる。開口部３ｂの面積の総和は、マスク３全体の面積の５０％以下である。
【００７４】
マスク３は、例えば金属の薄板を加工したものであり、その表面は表面エネルギーを低下させるためフッ素コートなどの処理が行われている。
【００７５】
図５はマスク３のパターン例である。
【００７６】
図５（ａ）は、同形状の四角形の開口部３ｂと遮蔽部３ａとを市松状に配列した例、図５（ｂ）は、同形状の三角形の開口部３ｂと遮蔽部３ａとを交互に配列した例である。図５（ｃ）は、マスク３を同形状の六角形で蜂の巣状に区分し、開口部３ｂの六角形が隣接しないよう遮蔽部３ａと開口部３ｂを２対１の割合で配列した例である。
【００７７】
図５（ａ）、図５（ｂ）のマスク３を工程Ｓ２で用いることにより付着要素２が転写された領域の割合が全体の１／２の付着テープ１００が得られる。また、後に説明する工程Ｓ３で同じマスク３を用いることにより、付着要素２が転写された領域の割合が全体の１／２の付着テープ１００がもう１枚得られる。
【００７８】
なお、実際に図５（ａ）、図５（ｂ）のパターンのマスク３を作製する際は、遮蔽部３ａを互いに連結する部分を設ける必要があるため開口面積は減少する。
【００７９】
図５（ｃ）のマスク３を工程Ｓ２で用いることにより付着要素２の面積密度が１／３の付着テープ１００が得られる。また、後に説明する工程Ｓ３で同じマスク３を用いることにより、付着要素２が転写された領域の割合が全体の１／３の付着テープ１００をもう２枚得ることができる。
【００８０】
図５（ｃ）のマスク３は、開口部３ｂが互いに隣接した部分が無いので、図５（ａ）、図５（ｂ）のマスク３のように遮蔽部３ａを互いに連結するために開口面積を減らす必要が無い。そのため、開口部３ｂの位置を３回ずらせて転写すると、基板１から余すところ無く付着要素２を転写テープ７に転写することができる。
【００８１】
転写領域である開口部３ｂの対角長または最大径は、付着要素２の長さＬよりも短くすることが好ましい。例えば図５（ａ）の場合、カーボンナノチューブの平均長が１００μｍの場合、四角形の対角は１００μｍ以下にする。また、図５（ｂ）の場合は、三角形の各辺の長さを１００μｍ以下に、図５（ｃ）の場合は、六角形の中心を通る対角を１００μｍ以下にする。
【００８２】
このようにすると、転写テープ７に転写された付着要素２が付着面に押しつけられても横に膨らむ余裕があるので十分な付着力が得られる。
【００８３】
Ｓ２−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００８４】
図示せぬヒータを転写テープ７の基材５に当接させ、図１（ｃ）の矢印方向に所定の位置まで移動させる。すると、図１（ｃ）のように開口部３ｂから飛び出した付着要素２の先端が加熱により柔らかくなった接着層４に押し込まれる。
【００８５】
Ｓ２−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００８６】
ヒータを転写テープ７から離間し、例えば空気冷却により転写テープ７を十分に冷却する。熱可塑性剤からなる接着層４は硬化し、接着層４に押し込まれた付着要素２は接着層４と接着される。
【００８７】
Ｓ２−４・・転写テープ７を基板１から引き離す工程。
【００８８】
接着層４に接着された付着要素２がはがれ落ちないよう、転写テープ７の端部からまくり上げるように転写テープ７を引き離す。図１（ｄ）のように、転写テープ７にはマスク３の開口部３ｂと同形状の転写領域に付着要素２ａが転写されている。
【００８９】
本工程で得られた所望の転写領域に付着要素２ａが転写された転写テープ７が、作製された１枚目の付着テープ１００ａである。
【００９０】
Ｓ３・・・・・基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ７ｂに転写する工程
工程Ｓ２と同様の工程を繰り返すことにより基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ７ｂに転写し、新たな付着テープ１００ｂを作製する。
【００９１】
Ｓ３−１・・マスク３の開口部３ｂと基板１に残された付着要素２ｂの位置をあわせて付着要素２ｂに先端に載置する工程。
【００９２】
図５（ａ）のような四角形の市松配列の場合は、開口部３ｂと遮蔽部３ａの位置が入れ替わるようマスク３を、図１（ｅ）の矢印方向に四角形の１辺に相当する距離だけ移動させる。
【００９３】
なお、図５（ｂ）のような三角形の配列の場合は、マスク３を１８０°回転させて開口部３ｂと付着要素２ｂの位置を合わせる。また、図５（ｃ）のような六角形の場合は、マスク３を斜め３０°方向に移動させ開口部３ｂと付着要素２ｂの位置を合わせる。
【００９４】
開口部３ｂと付着要素２ｂの位置を合わせた後、図１（ｅ）のようにマスク３の開口部３ｂから板厚を超えて飛び出すまでマスク３を付着要素２ｂの方向に移動させる。
【００９５】
Ｓ３−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００９６】
図示せぬヒータを転写テープ７ｂの基材５に当接させ、図１（ｆ）の矢印方向に所定の位置まで移動させる。すると、図１（ｆ）のように開口部３ｂから飛び出した付着要素２の先端が加熱により柔らかくなった接着層４に押し込まれる。
【００９７】
Ｓ３−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００９８】
ヒータを転写テープ７ｂから離間し、例えば空気冷却により転写テープ７ｂを十分に冷却する。熱可塑性剤からなる接着層４は硬化し、接着層４に押し込まれた付着要素２は接着層４と接着される。
【００９９】
Ｓ３−４・・転写テープ７ｂを基板１から引き離す工程。
【０１００】
接着層４に接着された付着要素２ｂがはがれ落ちないよう、転写テープ７の端部からまくり上げるように転写テープ７を引き離す。図１（ｇ）のように、転写テープ７ｂにはマスク３の開口部３ｂと同形状の転写領域に付着要素２ｂが転写されている。
【０１０１】
本工程で、得られた所望の転写領域に付着要素２ｂが転写された転写テープ７ｂが、基板１に残された付着要素２ｂから作製された付着テープ１００ｂである。
【０１０２】
図５（ｃ）のような六角形のマスク３を用いた場合は、工程Ｓ３をもう一度繰り返すことによりさらにもう１枚の付着テープ１００を作製することができる。
【０１０３】
次に、第２の実施形態の付着テープの製造方法を説明する。
【０１０４】
第２の実施形態の転写テープ８は、少なくとも一方の面に熱硬化性および紫外線硬化性を有する接着剤からなる接着層６を備えている。本実施形態では、マスク３で覆った接着層６に紫外線を照射して硬化させた後、転写テープ８の接着層６に、付着要素２の先端を押し込んだ後、転写テープ８を加熱することにより付着要素２を接着層４に接着する。次に、転写テープ８を基板１から引き離して付着要素２を転写テープ８に転写し、付着テープ１００を作製する。
【０１０５】
そのため、第２の実施形態では、接着層６の遮蔽部３ａに覆われた部分が転写領域になる。すなわち、遮蔽部３ａに覆われた部分は照射された紫外線によって硬化されないので、後の工程で付着要素２を押し込むことができる転写領域になる。
【０１０６】
マスク３は、図５に示すパターンのものを利用することができるが、遮蔽部３ａに覆われた部分が転写領域になる点を留意する必要がある。図５（ｃ）に示すパターンのマスク３を用いる場合は、転写領域が接着層６の２／３の面積になるので、斜め３０°方向に位置をずらせて紫外線照射を２回行う必要がある。
【０１０７】
以下の説明では第１の実施形態と同じ機能要素や工程は、同番号を付し説明を省略する。
【０１０８】
図６は、第２の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。図６を用いて、マスク３により転写領域が予め選択された転写テープ８を用いて基板１上に形成された付着要素２を転写テープ８に転写する製造方法について順を追って説明する。
【０１０９】
図６（ａ）〜図６（ｇ）は、各部材の断面図である。
【０１１０】
第２の実施形態の付着テープの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ５を説明する。
【０１１１】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【０１１２】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ８に転写する工程。
【０１１３】
Ｓ２−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１１４】
Ｓ２−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１１５】
Ｓ２−Ｃ・・接着層６を加熱し、接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１１６】
Ｓ２−Ｄ・・転写テープ８を基板１から引き離す工程。
【０１１７】
Ｓ３・・・・・前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程
Ｓ３−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１１８】
Ｓ３−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１１９】
Ｓ３−Ｃ・・接着層６を加熱し、接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１２０】
Ｓ３−Ｄ・・転写テープ８ｂを基板１から引き離す工程。
【０１２１】
以下、各工程について順に説明する。
【０１２２】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【０１２３】
工程Ｓ１では、第１の実施形態と同様の方法で、図６（ａ）のように所定の長さの付着要素２を基板１上の全面に自立可能な密度で形成する。
【０１２４】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ８に転写する工程。
【０１２５】
マスク３で覆った接着層６に紫外線を照射して硬化させた後、転写テープ８ａの接着層６に、付着要素２の先端を押し込んだ後、転写テープ８を加熱することにより付着要素２を接着層４に接着し、次に転写テープ８ａを基板１から引き離して付着要素２を転写テープ８ａに転写している。
【０１２６】
第２の実施形態の工程Ｓ２は、４つの工程Ｓ２−Ａ、Ｓ２−Ｂ、Ｓ２−Ｃ、Ｓ２−Ｄからなる。以下、各工程を順に説明する。
【０１２７】
Ｓ２−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１２８】
図６（ｂ）のように、マスク３を転写テープ８ａの接着層６に密着させ矢印で示すようにマスク３の側から紫外線を照射する。なお、図５（ｃ）のような六角形の場合は、マスク３を斜め３０°方向に移動させ、さらにもう１回紫外線を照射する。
【０１２９】
Ｓ２−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１３０】
工程Ｓ２−Ａで転写テープ８ａの接着層６は、硬化部６ｂと未硬化部６ａにパターニングされている。
【０１３１】
図２（ｃ）のように付着要素２の先端に押し当てる。すると、付着要素２の先端が柔らかい未硬化部６ａに押し込まれる。
【０１３２】
Ｓ２−Ｃ・・接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１３３】
図示せぬヒータを転写テープ８ａの基材５に当接させ、ヒータにより転写テープ８ａを十分に加熱する。接着層６の未硬化部６ａは硬化し、未硬化部６ａに押し込まれた付着要素２ａは接着層６と接着される。
【０１３４】
Ｓ２−Ｄ・・転写テープ８ａを基板１から引き離す工程。
【０１３５】
接着層６に接着された付着要素２ａがはがれ落ちないよう、転写テープ８ａの端部からまくり上げるように転写テープ８ａを引き離す。図６（ｄ）のように、転写テープ８にはマスク３で遮蔽された部分と同形状の転写領域に付着要素２ａが転写されている。
【０１３６】
本工程で得られた所望の転写領域に付着要素２ａが転写された転写テープ８ａが、作製された１枚目の付着テープ１００ａである。
【０１３７】
Ｓ３・・・・・基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ８ｂに転写する工程
工程Ｓ２と同様の工程を繰り返すことにより基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ８ｂに転写し、新たな付着テープ１００ｂを作製する。
【０１３８】
Ｓ３−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１３９】
図５（ａ）のような四角形の市松配列の場合と、図５（ｂ）のような三角形の配列の場合は、本工程を省略しても良い。
【０１４０】
図５（ｃ）のような六角形の場合は、マスク３を斜め３０°方向に移動させ転写領域に対応する部分以外に紫外線を照射する。
【０１４１】
Ｓ３−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１４２】
図６（ｆ）のように付着要素２の先端に押し当てる。すると、付着要素２の先端が柔らかい接着層６に押し込まれる。なお、図６（ｆ）は工程Ｓ３−Ａで紫外線照射を行っていない場合の例である。
【０１４３】
Ｓ３−Ｃ・・接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１４４】
図示せぬヒータを転写テープ８ｂの基材５に当接させ、ヒータにより転写テープ８ｂを十分に加熱する。接着層６は硬化し、接着層６に押し込まれた付着要素２ｂは接着層６と接着される。
【０１４５】
Ｓ３−Ｄ・・転写テープ８ｂを基板１から引き離す工程。
【０１４６】
接着層６に接着された付着要素２ｂがはがれ落ちないよう、転写テープ８ｂの端部からまくり上げるように転写テープ８ｂを引き離す。図６（ｇ）のように、転写テープ８ｂにはマスク３で遮蔽された部分と同形状の転写領域に付着要素２ｂが転写されている。
【０１４７】
本工程で得られた所望の転写領域に付着要素２ｂが転写された転写テープ８ｂが、基板１上に残った付着要素２ｂから作製された付着テープ１００ｂである。
【０１４８】
図５（ｃ）のような六角形のマスク３を用いた場合は、工程Ｓ３をもう一度繰り返すことにより付着テープ１００がさらにもう１枚作製することができる。
【０１４９】
以上このように、本発明によれば、所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１ 基板
２ 付着要素
３ マスク
４ 接着層
５ 基材
６ 接着層
７ 転写テープ
８ 転写テープ
２０ 被付着物
１００ 付着テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にファンデルワールス力によって実現される付着力を有する付着要素を備えた付着テープの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー効率の面で生物模倣機構（バイオミメティック）が注目されつつある。その一つとしてヤモリの優れた付着能力がある。ヤモリが天井や壁面にも付着するのは、その足裏面にびっしり生えているナノサイズの足毛によるものである。足毛による付着力の実態は、足毛の先端と付着面との間に発生するファンデルワールス力であり、足毛と付着面が接触するだけでこの力が発生する。
【０００３】
人工的にこの足毛を製作し、利用しようと研究が進み、理想的な形態が明らかになりつつある。
【０００４】
ファンデルワールス力は互いの表面エネルギーだけで決まるため、理想的には表面エネルギーが大きくなるよう材料と面積を選択すれば２つの物体が付着するはずである。
【０００５】
しかしながら、一般的な物体の付着面はミクロサイズからマクロサイズまでの凸凹およびうねりがあり、実際の接触面積は非常に小さくなっているため、表面エネルギー差の大きい２つの物体間でもファンデルワールス力による付着力を見いだすことはできない。
【０００６】
一方、微細で長く斜めに傾斜したヤモリの足毛は、付着面の凸凹やうねりに対して見事に追従して付着する。すなわち、ヤモリの足毛は、付着力を実現する最適な形状と構造的な柔軟性を兼ね備えている。
【０００７】
このようなヤモリの足毛の特性に着目し、ヤモリの足毛を模した付着力高い付着要素を人工的に作製する方法が各種検討されている。
【０００８】
例えば、ファンデルワールス力による付着力を有する付着要素を備えた基板をナノインプリント技術を用いてプラスチック材料から成形する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、基材上において多孔質膜の孔に樹脂を充填し、樹脂を硬化させて多孔質膜の孔中に柱状構造物を形成し、さらにプラズマエッチング処理によって２段の階層を有する柱状構造物に加工した後、多孔質膜を除去して２段の階層を有する柱状構造物（付着要素）を作製する製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
また、ＣＶＤ法を用いてシリコン基板上に高アスペクト比なカーボンナノチューブを均一な高さで、高密度に成長させた後、カーボンナノチューブをテープに転写してヤモリテープを作製する製造方法が開示されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００７−５２８７６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５８６７号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＰＮＡＳ、Ｊｕｎｅ ２６，２００７ Ｖｏｌ．１０４，１０７９２−１０７９５ページ
【非特許文献２】日東電工技報、９０号（ｖｏｌ．４７）、２００９年 ４８−５１ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述のような付着要素を用いて付着面に付着させる方法は、従来の付着方法の弱点である耐汚染性や耐久性の問題を克服できるので、本発明者らは体内を自由に移動して検査を行うマイクロカプセルロボット等への応用を検討している。マイクロカプセルロボット等の医療機器や民生機器へ応用する場合は、低コストで所望の付着力を有する付着要素を形成することが課題である。
【００１４】
しかしながら、特許文献１に開示されている製造方法は、大量生産に適しているが、作成可能な付着要素の材料や形状（アスペクト比）に製造上の制約があり、マイクロカプセルロボット等に応用できるような付着力の強い付着要素は作製できない。
【００１５】
また、特許文献２に開示されている製造方法は、付着力の強い付着要素を作製することはできるが、工程数が多く、また加工時間の長い工程が含まれるので、大量生産に不向きであり製造コストは非常に高いものになってしまう。
【００１６】
非特許文献１、２に開示されている製造方法は、付着力の強い付着要素を作製することが可能であり、コスト面では特許文献２に開示されている製造方法より有利だが、医療機器や民生機器へ応用するためには不十分であり、より一層の低コスト化が求められる。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００１９】
１．主にファンデルワールス力によって実現される付着力を有する付着要素を備えた付着テープの製造方法であって、
基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、
所定の間隔で配列された複数の転写領域に含まれる前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、
を有することを特徴とする付着テープの製造方法。
【００２０】
２．前記付着要素は、
カーボンナノチューブであることを特徴とする前記１に記載の付着テープの製造方法。
【００２１】
３．前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程で、転写される前記付着要素の割合は形成された前記付着要素の５０％以下であることを特徴とする前記１または２に記載の付着テープの製造方法。
【００２２】
４．前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程の後に、
前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程を少なくとも１回行うことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２３】
５．前記転写領域の形状は、三角形、または四角形、または六角形のいずれかであることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２４】
６．前記転写領域の形状は三角形であり各辺の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする前記５に記載の付着テープの製造方法。
【００２５】
７．前記転写領域の形状は四角形、または六角形であり全ての対角の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする前記５に記載の付着テープの製造方法。
【００２６】
８．前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱硬化性および紫外線硬化性を有する接着剤からなる接着層を備えることを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２７】
９．前記転写領域に対応する部分以外に開口が設けられたマスクを介して前記接着層に紫外線を照射する工程と、
前記接着層を前記接着層と対向する前記付着要素の側に押圧し、前記付着要素の先端を前記接着層の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程と、
前記接着層を加熱し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする前記８に記載の付着テープの製造方法。
【００２８】
１０．前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱可塑性材からなる接着層を備えることを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【００２９】
１１．前記転写領域に対応する部分に開口が設けられたマスクを前記基板の上に自立している前記付着要素の先端に載置する工程と、
前記接着層を加熱するとともに前記接着層と前記マスクを挟んで対向する前記付着要素の側に押圧し、前記開口から飛び出した前記付着要素の先端を前記接着層に押し込む工程と、
前記接着層を冷却し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする前記１０に記載の付着テープの製造方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の付着テープの製造方法は、基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、所定の間隔で配列された複数の転写領域に含まれる前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、を有している。そのため、一つの基板から所望の付着力を有する複数の付着テープを作製することができる。
【００３１】
したがって、所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。
【図２】長さや方向が揃わない付着要素２の説明図である。
【図３】付着要素２の特性を説明するための説明図である。
【図４】付着要素２を間隔Ｗを空けて所定の面積密度で基板１上に形成した場合の説明図である。
【図５】マスク３のパターン例である。
【図６】第２の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００３４】
図１は、第１の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。第１の実施形態の付着テープの製造方法では、基板１上に付着要素２を形成し、付着要素２を覆うようにマスク３を載置した後、マスク３により選択された転写領域の付着要素２を転写テープ７に転写する。
【００３５】
図１を用いて、第１の実施形態の付着テープの製造方法を順を追って説明する。
【００３６】
図１（ａ）〜図１（ｇ）は、各部材の断面図である。
【００３７】
第１の実施形態の付着テープの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ５を説明する。
【００３８】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【００３９】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ７に転写する工程。
【００４０】
Ｓ２−１・・マスク３を付着要素２の先端に載置する工程。
【００４１】
Ｓ２−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００４２】
Ｓ２−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００４３】
Ｓ２−４・・転写テープ７を基板１から引き離す工程。
【００４４】
Ｓ３・・・・・前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程。
【００４５】
Ｓ３−１・・マスク３の開口部３ｂと基板１に残された付着要素２ｂの位置をあわせて付着要素２ｂに先端に載置する工程。
【００４６】
Ｓ３−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００４７】
Ｓ３−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００４８】
Ｓ３−４・・転写テープ７ｂを基板１から引き離す工程。
【００４９】
以下、各工程について順に説明する。
【００５０】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【００５１】
工程Ｓ１では、図１（ａ）のように所定の長さの付着要素２を基板１上の全面に自立可能な密度で形成する。
【００５２】
本実施形態では、カーボンナノチューブからなる付着要素２を形成する例を説明する。
【００５３】
基板１は、例えばシリコン基板であり、基板１上に高密度に形成した触媒となる金属粒子を種にＣＶＤ法（蒸着気相法）を用いてカーボンナノチューブを成長させる。カーボンナノチューブは、金属粒子を種に基板１の法線方向に成長する。カーボンナノチューブの直径は例えば、数ｎｍ〜２０ｎｍ、長さＬは２００μｍ以下である。
【００５４】
金属粒子は、スパッタ法または蒸着法により、例えば膜厚１ｎｍ相当の触媒金属を堆積後、熱処理によって触媒金属を凝集させることにより形成することができる。また、触媒金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等の遷移金属材料またはこれらを含む合金材料を用いることができる。
【００５５】
付着要素２がある程度の長さに成長すれば、それぞれの付着要素２は互いのファンデルワールス力で凝集するようになる。そのため、種となる金属粒子の間隔が所定範囲（所定範囲の密度）の場合、付着要素２（カーボンナノチューブ）は基板１の法線方向に真直ぐ伸び、図１（ａ）や図２（ａ）のように基板１上に自立した所定の長さの付着要素２が形成される。
【００５６】
一方、種となる金属粒子の間隔が広い（低密度）場合は、付着要素２の凝集がばらばらに起こったり、全く起こらなかったりするため図２（ｂ）のように長さや方向が揃わない付着要素２ができてしまう。このように付着要素２の長さや方向がばらばらの状態では、十分な付着力が得られない。
【００５７】
基板１上に形成する金属粒子の密度は、アニール条件（温度、処理時間）により制御することができる。自立したカーボンナノチューブを形成するためには、アニール条件を制御し、金属粒子の密度を面積密度で５０％程度にすることが望ましい。
【００５８】
次に、このようにして形成した付着要素２自身の持つしなやかさを活用する方法を説明する。
【００５９】
形成された付着要素２は、およその長さＬは揃っているが１０％ほどのばらつきを持つ。また、付着面にも凸凹があるため、付着要素２は、付着面との接触（付着要素２先端の表面への倣い）に伴い、横方向へ膨れる。
【００６０】
図３（ａ）は、このような付着要素２の特性を説明するための説明図である。
【００６１】
図３（ａ）では、長さＬの付着要素２が長手方向に０．１Ｌ、すなわち１０％変位すると、横方向へ０．１６Ｌ、すなわち長さＬの１６％程度膨れることを示している。
【００６２】
図３（ｂ）は、付着要素２の基板１に対する面積密度と比較的平坦な付着面との間においての付着力との関係を示すグラフである。面積密度は、基板１の面積に対する付着要素２の占める面積の割合を％で表す。図３（ｂ）のグラフに示すように、付着要素２の面積密度が５０％までは面積密度が増加するにつれて付着力も増加するが、面積密度が５０％より高くなると付着力は減少に転じる。
【００６３】
これは、付着要素２が基板１に対して５０％を越える面積密度になると、付着要素２が横方向への膨らむ余裕が減少するため、付着要素２が凸凹のある付着面と十分に接触することができなくなりかえって付着力が減少してしまうからである。そのため、付着要素２を基板１の全面に形成する場合は、付着要素２の面積密度が約５０％になるようにすると最も高い付着力が得られる。
【００６４】
一方、図４（ａ）のように、間隔Ｗを空けて高密度で付着要素２の形成された部分を基板１上に形成した場合は、図４（ｂ）のように矢印の方向に被付着物２０を付着要素２に押しつけても付着要素２のアスペクト比が高く、間隔Ｗが空いているので横に膨らむ余裕がある。そのため、付着要素２は被付着物２０の付着面と十分に接触できるので付着力を大きく確保できる。
【００６５】
図４（ａ）のように、付着要素２を間隔Ｗを空けて所定の面積密度で基板１上に形成した場合も、基板１の面積に対する全ての付着要素２が占める面積の割合が５０％程度であれば、場合によっては全面に付着要素２を形成した場合の最大付着力以上の付着力が得られる。
【００６６】
付着要素２の付着力は強力であり、条件によっては接着剤に近い付着力が得られる。そのため、マイクロカプセルロボット等アプリケーションによっては、そこまでの付着力は必要なく、逆に面積密度を落として使用しなければならない場合もある。
【００６７】
本発明では、この点に着目し、基板１の全面に高い面積密度で形成した付着要素２を、以降の工程で所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ７に転写し、付着テープ１００を製造する。すなわち、転写領域の面積を最適化することにより、付着要素２を全面に形成した基板１から所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを複数作製できるので、低コストの製造が可能になる。
【００６８】
なお、本実施形態では、基板１上に付着要素２としてＣＶＤ法を用いてカーボンナノチューブを形成する例に説明したが、本工程は特にこの製法やカーボンナノチューブに限定されるものでは無い。例えば、ゴム系の材料やプラスチック材料などからなる高アスペクト比の細毛を付着要素２として用い、細毛を静電植毛により接着剤を塗布した基板上に吸引させ、基板に垂直に所定の密度で植毛するようにしても良い。
【００６９】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ７に転写する工程。
【００７０】
第１の実施形態の転写テープ７は、少なくとも一方の面に熱可塑性剤からなる接着層４を備えている。基材５は、耐熱性と可堯性を有する基材、例えば耐熱性フィルムからなる。第１の実施形態では、加熱した転写テープ７の接着層４に、マスク３で選択した付着要素２の先端を押し込んだ後、転写テープ７を冷却することにより付着要素２を接着層４に接着し、次に転写テープ７を基板１から引き離して付着要素２を転写テープ７に転写している。
【００７１】
第１の実施形態の工程Ｓ２は、４つの工程Ｓ２−１、Ｓ２−２、Ｓ２−３、Ｓ２−４からなる。以下、各工程を順に説明する。
【００７２】
Ｓ２−１・・マスク３を付着要素２の先端に載置する工程。
【００７３】
図１（ｂ）のようにマスク３を、基板１上に自立している付着要素２の先端に載置する。マスク３は、厚みが付着要素２の長さに対し十分に薄い薄板であり、所定の間隔で配列された複数の同形状の開口部３ｂと遮蔽部３ａとが形成されている。本実施形態では、開口部３ｂが転写領域になる。開口部３ｂの面積の総和は、マスク３全体の面積の５０％以下である。
【００７４】
マスク３は、例えば金属の薄板を加工したものであり、その表面は表面エネルギーを低下させるためフッ素コートなどの処理が行われている。
【００７５】
図５はマスク３のパターン例である。
【００７６】
図５（ａ）は、同形状の四角形の開口部３ｂと遮蔽部３ａとを市松状に配列した例、図５（ｂ）は、同形状の三角形の開口部３ｂと遮蔽部３ａとを交互に配列した例である。図５（ｃ）は、マスク３を同形状の六角形で蜂の巣状に区分し、開口部３ｂの六角形が隣接しないよう遮蔽部３ａと開口部３ｂを２対１の割合で配列した例である。
【００７７】
図５（ａ）、図５（ｂ）のマスク３を工程Ｓ２で用いることにより付着要素２が転写された領域の割合が全体の１／２の付着テープ１００が得られる。また、後に説明する工程Ｓ３で同じマスク３を用いることにより、付着要素２が転写された領域の割合が全体の１／２の付着テープ１００がもう１枚得られる。
【００７８】
なお、実際に図５（ａ）、図５（ｂ）のパターンのマスク３を作製する際は、遮蔽部３ａを互いに連結する部分を設ける必要があるため開口面積は減少する。
【００７９】
図５（ｃ）のマスク３を工程Ｓ２で用いることにより付着要素２の面積密度が１／３の付着テープ１００が得られる。また、後に説明する工程Ｓ３で同じマスク３を用いることにより、付着要素２が転写された領域の割合が全体の１／３の付着テープ１００をもう２枚得ることができる。
【００８０】
図５（ｃ）のマスク３は、開口部３ｂが互いに隣接した部分が無いので、図５（ａ）、図５（ｂ）のマスク３のように遮蔽部３ａを互いに連結するために開口面積を減らす必要が無い。そのため、開口部３ｂの位置を３回ずらせて転写すると、基板１から余すところ無く付着要素２を転写テープ７に転写することができる。
【００８１】
転写領域である開口部３ｂの対角長または最大径は、付着要素２の長さＬよりも短くすることが好ましい。例えば図５（ａ）の場合、カーボンナノチューブの平均長が１００μｍの場合、四角形の対角は１００μｍ以下にする。また、図５（ｂ）の場合は、三角形の各辺の長さを１００μｍ以下に、図５（ｃ）の場合は、六角形の中心を通る対角を１００μｍ以下にする。
【００８２】
このようにすると、転写テープ７に転写された付着要素２が付着面に押しつけられても横に膨らむ余裕があるので十分な付着力が得られる。
【００８３】
Ｓ２−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００８４】
図示せぬヒータを転写テープ７の基材５に当接させ、図１（ｃ）の矢印方向に所定の位置まで移動させる。すると、図１（ｃ）のように開口部３ｂから飛び出した付着要素２の先端が加熱により柔らかくなった接着層４に押し込まれる。
【００８５】
Ｓ２−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００８６】
ヒータを転写テープ７から離間し、例えば空気冷却により転写テープ７を十分に冷却する。熱可塑性剤からなる接着層４は硬化し、接着層４に押し込まれた付着要素２は接着層４と接着される。
【００８７】
Ｓ２−４・・転写テープ７を基板１から引き離す工程。
【００８８】
接着層４に接着された付着要素２がはがれ落ちないよう、転写テープ７の端部からまくり上げるように転写テープ７を引き離す。図１（ｄ）のように、転写テープ７にはマスク３の開口部３ｂと同形状の転写領域に付着要素２ａが転写されている。
【００８９】
本工程で得られた所望の転写領域に付着要素２ａが転写された転写テープ７が、作製された１枚目の付着テープ１００ａである。
【００９０】
Ｓ３・・・・・基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ７ｂに転写する工程
工程Ｓ２と同様の工程を繰り返すことにより基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ７ｂに転写し、新たな付着テープ１００ｂを作製する。
【００９１】
Ｓ３−１・・マスク３の開口部３ｂと基板１に残された付着要素２ｂの位置をあわせて付着要素２ｂに先端に載置する工程。
【００９２】
図５（ａ）のような四角形の市松配列の場合は、開口部３ｂと遮蔽部３ａの位置が入れ替わるようマスク３を、図１（ｅ）の矢印方向に四角形の１辺に相当する距離だけ移動させる。
【００９３】
なお、図５（ｂ）のような三角形の配列の場合は、マスク３を１８０°回転させて開口部３ｂと付着要素２ｂの位置を合わせる。また、図５（ｃ）のような六角形の場合は、マスク３を斜め３０°方向に移動させ開口部３ｂと付着要素２ｂの位置を合わせる。
【００９４】
開口部３ｂと付着要素２ｂの位置を合わせた後、図１（ｅ）のようにマスク３の開口部３ｂから板厚を超えて飛び出すまでマスク３を付着要素２ｂの方向に移動させる。
【００９５】
Ｓ３−２・・接着層４を加熱するとともに接着層４とマスク３を挟んで対向する付着要素２の側に押圧し、開口から飛び出した付着要素２の先端を接着層４に押し込む工程。
【００９６】
図示せぬヒータを転写テープ７ｂの基材５に当接させ、図１（ｆ）の矢印方向に所定の位置まで移動させる。すると、図１（ｆ）のように開口部３ｂから飛び出した付着要素２の先端が加熱により柔らかくなった接着層４に押し込まれる。
【００９７】
Ｓ３−３・・接着層４を冷却し、接着層４に押し込まれた付着要素２を接着層４と接着する工程。
【００９８】
ヒータを転写テープ７ｂから離間し、例えば空気冷却により転写テープ７ｂを十分に冷却する。熱可塑性剤からなる接着層４は硬化し、接着層４に押し込まれた付着要素２は接着層４と接着される。
【００９９】
Ｓ３−４・・転写テープ７ｂを基板１から引き離す工程。
【０１００】
接着層４に接着された付着要素２ｂがはがれ落ちないよう、転写テープ７の端部からまくり上げるように転写テープ７を引き離す。図１（ｇ）のように、転写テープ７ｂにはマスク３の開口部３ｂと同形状の転写領域に付着要素２ｂが転写されている。
【０１０１】
本工程で、得られた所望の転写領域に付着要素２ｂが転写された転写テープ７ｂが、基板１に残された付着要素２ｂから作製された付着テープ１００ｂである。
【０１０２】
図５（ｃ）のような六角形のマスク３を用いた場合は、工程Ｓ３をもう一度繰り返すことによりさらにもう１枚の付着テープ１００を作製することができる。
【０１０３】
次に、第２の実施形態の付着テープの製造方法を説明する。
【０１０４】
第２の実施形態の転写テープ８は、少なくとも一方の面に熱硬化性および紫外線硬化性を有する接着剤からなる接着層６を備えている。本実施形態では、マスク３で覆った接着層６に紫外線を照射して硬化させた後、転写テープ８の接着層６に、付着要素２の先端を押し込んだ後、転写テープ８を加熱することにより付着要素２を接着層４に接着する。次に、転写テープ８を基板１から引き離して付着要素２を転写テープ８に転写し、付着テープ１００を作製する。
【０１０５】
そのため、第２の実施形態では、接着層６の遮蔽部３ａに覆われた部分が転写領域になる。すなわち、遮蔽部３ａに覆われた部分は照射された紫外線によって硬化されないので、後の工程で付着要素２を押し込むことができる転写領域になる。
【０１０６】
マスク３は、図５に示すパターンのものを利用することができるが、遮蔽部３ａに覆われた部分が転写領域になる点を留意する必要がある。図５（ｃ）に示すパターンのマスク３を用いる場合は、転写領域が接着層６の２／３の面積になるので、斜め３０°方向に位置をずらせて紫外線照射を２回行う必要がある。
【０１０７】
以下の説明では第１の実施形態と同じ機能要素や工程は、同番号を付し説明を省略する。
【０１０８】
図６は、第２の実施形態の付着テープの製造方法を説明する説明図である。図６を用いて、マスク３により転写領域が予め選択された転写テープ８を用いて基板１上に形成された付着要素２を転写テープ８に転写する製造方法について順を追って説明する。
【０１０９】
図６（ａ）〜図６（ｇ）は、各部材の断面図である。
【０１１０】
第２の実施形態の付着テープの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ５を説明する。
【０１１１】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【０１１２】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ８に転写する工程。
【０１１３】
Ｓ２−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１１４】
Ｓ２−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１１５】
Ｓ２−Ｃ・・接着層６を加熱し、接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１１６】
Ｓ２−Ｄ・・転写テープ８を基板１から引き離す工程。
【０１１７】
Ｓ３・・・・・前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程
Ｓ３−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１１８】
Ｓ３−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１１９】
Ｓ３−Ｃ・・接着層６を加熱し、接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１２０】
Ｓ３−Ｄ・・転写テープ８ｂを基板１から引き離す工程。
【０１２１】
以下、各工程について順に説明する。
【０１２２】
Ｓ１・・・・・基板１の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素２を形成する工程。
【０１２３】
工程Ｓ１では、第１の実施形態と同様の方法で、図６（ａ）のように所定の長さの付着要素２を基板１上の全面に自立可能な密度で形成する。
【０１２４】
Ｓ２・・・・・所定の間隔で配列された複数の同形状の転写領域に含まれる付着要素２を選択して転写テープ８に転写する工程。
【０１２５】
マスク３で覆った接着層６に紫外線を照射して硬化させた後、転写テープ８ａの接着層６に、付着要素２の先端を押し込んだ後、転写テープ８を加熱することにより付着要素２を接着層４に接着し、次に転写テープ８ａを基板１から引き離して付着要素２を転写テープ８ａに転写している。
【０１２６】
第２の実施形態の工程Ｓ２は、４つの工程Ｓ２−Ａ、Ｓ２−Ｂ、Ｓ２−Ｃ、Ｓ２−Ｄからなる。以下、各工程を順に説明する。
【０１２７】
Ｓ２−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１２８】
図６（ｂ）のように、マスク３を転写テープ８ａの接着層６に密着させ矢印で示すようにマスク３の側から紫外線を照射する。なお、図５（ｃ）のような六角形の場合は、マスク３を斜め３０°方向に移動させ、さらにもう１回紫外線を照射する。
【０１２９】
Ｓ２−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１３０】
工程Ｓ２−Ａで転写テープ８ａの接着層６は、硬化部６ｂと未硬化部６ａにパターニングされている。
【０１３１】
図２（ｃ）のように付着要素２の先端に押し当てる。すると、付着要素２の先端が柔らかい未硬化部６ａに押し込まれる。
【０１３２】
Ｓ２−Ｃ・・接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１３３】
図示せぬヒータを転写テープ８ａの基材５に当接させ、ヒータにより転写テープ８ａを十分に加熱する。接着層６の未硬化部６ａは硬化し、未硬化部６ａに押し込まれた付着要素２ａは接着層６と接着される。
【０１３４】
Ｓ２−Ｄ・・転写テープ８ａを基板１から引き離す工程。
【０１３５】
接着層６に接着された付着要素２ａがはがれ落ちないよう、転写テープ８ａの端部からまくり上げるように転写テープ８ａを引き離す。図６（ｄ）のように、転写テープ８にはマスク３で遮蔽された部分と同形状の転写領域に付着要素２ａが転写されている。
【０１３６】
本工程で得られた所望の転写領域に付着要素２ａが転写された転写テープ８ａが、作製された１枚目の付着テープ１００ａである。
【０１３７】
Ｓ３・・・・・基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ８ｂに転写する工程
工程Ｓ２と同様の工程を繰り返すことにより基板１に残された付着要素２ｂを新たな転写テープ８ｂに転写し、新たな付着テープ１００ｂを作製する。
【０１３８】
Ｓ３−Ａ・・転写領域に対応する部分以外に開口部３ｂが設けられたマスク３を介して接着層６に紫外線を照射する工程。
【０１３９】
図５（ａ）のような四角形の市松配列の場合と、図５（ｂ）のような三角形の配列の場合は、本工程を省略しても良い。
【０１４０】
図５（ｃ）のような六角形の場合は、マスク３を斜め３０°方向に移動させ転写領域に対応する部分以外に紫外線を照射する。
【０１４１】
Ｓ３−Ｂ・・接着層６を接着層６と対向する付着要素２の側に押圧し、付着要素２の先端を接着層６の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程。
【０１４２】
図６（ｆ）のように付着要素２の先端に押し当てる。すると、付着要素２の先端が柔らかい接着層６に押し込まれる。なお、図６（ｆ）は工程Ｓ３−Ａで紫外線照射を行っていない場合の例である。
【０１４３】
Ｓ３−Ｃ・・接着層６に押し込まれた付着要素２を接着層６と接着する工程。
【０１４４】
図示せぬヒータを転写テープ８ｂの基材５に当接させ、ヒータにより転写テープ８ｂを十分に加熱する。接着層６は硬化し、接着層６に押し込まれた付着要素２ｂは接着層６と接着される。
【０１４５】
Ｓ３−Ｄ・・転写テープ８ｂを基板１から引き離す工程。
【０１４６】
接着層６に接着された付着要素２ｂがはがれ落ちないよう、転写テープ８ｂの端部からまくり上げるように転写テープ８ｂを引き離す。図６（ｇ）のように、転写テープ８ｂにはマスク３で遮蔽された部分と同形状の転写領域に付着要素２ｂが転写されている。
【０１４７】
本工程で得られた所望の転写領域に付着要素２ｂが転写された転写テープ８ｂが、基板１上に残った付着要素２ｂから作製された付着テープ１００ｂである。
【０１４８】
図５（ｃ）のような六角形のマスク３を用いた場合は、工程Ｓ３をもう一度繰り返すことにより付着テープ１００がさらにもう１枚作製することができる。
【０１４９】
以上このように、本発明によれば、所望の付着力を有する付着要素を備えた付着テープを低コストで製造することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１ 基板
２ 付着要素
３ マスク
４ 接着層
５ 基材
６ 接着層
７ 転写テープ
８ 転写テープ
２０ 被付着物
１００ 付着テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主にファンデルワールス力によって実現される付着力を有する付着要素を備えた付着テープの製造方法であって、
基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、
所定の間隔で配列された複数の転写領域に含まれる前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、
を有することを特徴とする付着テープの製造方法。
【請求項２】
前記付着要素は、
カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の付着テープの製造方法。
【請求項３】
前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程で、転写される前記付着要素の割合は形成された前記付着要素の５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の付着テープの製造方法。
【請求項４】
前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程の後に、
前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程を少なくとも１回行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項５】
前記転写領域の形状は、三角形、または四角形、または六角形のいずれかであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項６】
前記転写領域の形状は三角形であり各辺の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする請求項５に記載の付着テープの製造方法。
【請求項７】
前記転写領域の形状は四角形、または六角形であり全ての対角の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする請求項５に記載の付着テープの製造方法。
【請求項８】
前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱硬化性および紫外線硬化性を有する接着剤からなる接着層を備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項９】
前記転写領域に対応する部分以外に開口が設けられたマスクを介して前記接着層に紫外線を照射する工程と、
前記接着層を前記接着層と対向する前記付着要素の側に押圧し、前記付着要素の先端を前記接着層の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程と、
前記接着層を加熱し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の付着テープの製造方法。
【請求項１０】
前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱可塑性材からなる接着層を備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項１１】
前記転写領域に対応する部分に開口が設けられたマスクを前記基板の上に自立している前記付着要素の先端に載置する工程と、
前記接着層を加熱するとともに前記接着層と前記マスクを挟んで対向する前記付着要素の側に押圧し、前記開口から飛び出した前記付着要素の先端を前記接着層に押し込む工程と、
前記接着層を冷却し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の付着テープの製造方法。
【請求項１】
主にファンデルワールス力によって実現される付着力を有する付着要素を備えた付着テープの製造方法であって、
基板の上に自立可能な密度で所定の長さの付着要素を形成する工程と、
所定の間隔で配列された複数の転写領域に含まれる前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程と、
を有することを特徴とする付着テープの製造方法。
【請求項２】
前記付着要素は、
カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の付着テープの製造方法。
【請求項３】
前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程で、転写される前記付着要素の割合は形成された前記付着要素の５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の付着テープの製造方法。
【請求項４】
前記付着要素を選択して転写テープに転写する工程の後に、
前記基板に残された前記付着要素を新たな転写テープに転写する工程を少なくとも１回行うことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項５】
前記転写領域の形状は、三角形、または四角形、または六角形のいずれかであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項６】
前記転写領域の形状は三角形であり各辺の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする請求項５に記載の付着テープの製造方法。
【請求項７】
前記転写領域の形状は四角形、または六角形であり全ての対角の長さは前記付着要素の長さ以下であることを特徴とする請求項５に記載の付着テープの製造方法。
【請求項８】
前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱硬化性および紫外線硬化性を有する接着剤からなる接着層を備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項９】
前記転写領域に対応する部分以外に開口が設けられたマスクを介して前記接着層に紫外線を照射する工程と、
前記接着層を前記接着層と対向する前記付着要素の側に押圧し、前記付着要素の先端を前記接着層の紫外線による硬化がされていない領域に押し込む工程と、
前記接着層を加熱し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の付着テープの製造方法。
【請求項１０】
前記転写テープは、少なくとも一方の面に熱可塑性材からなる接着層を備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の付着テープの製造方法。
【請求項１１】
前記転写領域に対応する部分に開口が設けられたマスクを前記基板の上に自立している前記付着要素の先端に載置する工程と、
前記接着層を加熱するとともに前記接着層と前記マスクを挟んで対向する前記付着要素の側に押圧し、前記開口から飛び出した前記付着要素の先端を前記接着層に押し込む工程と、
前記接着層を冷却し、前記接着層に押し込まれた前記付着要素を前記接着層と接着する工程と、
前記転写テープを前記基板から引き離す工程と、
を有することを特徴とする請求項１０に記載の付着テープの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１０５８９４（Ｐ２０１１−１０５８９４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６４７０１（Ｐ２００９−２６４７０１）
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２０日（２００９．１１．２０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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