円筒内表面の加工装置および加工方法ならびに凹凸部品の製造方法およびパターンシートの製造方法
【課題】本発明は、円筒状のワークを横置きにしてワークの内表面を加工する場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に加工を行うことを目的とする。
【解決手段】円筒内表面の加工装置（レーザ照射装置６）は、ワーク３の両端を回転可能に支持するワーク支持台（中空支持軸６４ａおよびベアリング台６４ｂ）と、ワーク３を回転させる駆動装置（モータ、ベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄ）と、前記ワーク支持台に形成される孔６４ｆから通されてワーク３内においてワーク３の軸方向に延びるヘッド支持軸（ヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂ）と、前記ヘッド支持軸に沿って移動しながら、ワーク３の内表面にレーザ光を照射するヘッド６１と、を備えて構成されている。
【解決手段】円筒内表面の加工装置（レーザ照射装置６）は、ワーク３の両端を回転可能に支持するワーク支持台（中空支持軸６４ａおよびベアリング台６４ｂ）と、ワーク３を回転させる駆動装置（モータ、ベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄ）と、前記ワーク支持台に形成される孔６４ｆから通されてワーク３内においてワーク３の軸方向に延びるヘッド支持軸（ヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂ）と、前記ヘッド支持軸に沿って移動しながら、ワーク３の内表面にレーザ光を照射するヘッド６１と、を備えて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の内表面を有するワークの内表面をレーザ光により加工するための円筒内表面の加工装置および加工方法と、この加工方法を利用した凹凸部品の製造方法およびパターンシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状のワークの内表面を加工する技術として、鉛直に立てた状態（中心軸が鉛直方向に沿った状態）の円筒状のワークの下端部を回転可能に支持するとともに、ワーク内に上方からエンドミルを挿入することで、ワークの内表面を加工する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９９３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、円筒状のワークの長さが長い場合には、従来技術のようにワークを縦置きにセットすることが困難になる場合がある。そこで、ワークを横置き（中心軸が水平方向に沿った状態）にして、ワークの内表面を加工することが考えられるが、従来のようにワークを片持ち支持すると、ワークが重力によって撓んでしまうといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、円筒状のワークを横置きにしてワークの内表面を加工する場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に加工を行うことができる円筒内表面の加工装置および加工方法と、この加工方法を利用した凹凸部品の製造方法およびパターンシートの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】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る円筒内表面の加工装置は、円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工装置であって、前記ワークの両端を回転可能に支持する一対のワーク支持台と、前記ワークの一端に駆動力を付与して前記ワークを回転させる駆動装置と、前記一対のワーク支持台の少なくとも一方に形成される孔から通されて前記ワーク内において前記ワークの軸方向に延びるヘッド支持軸と、前記ヘッド支持軸に支持されて前記ワークの軸方向に移動しながら、前記内表面にレーザ光を照射するヘッドと、を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、一対のワーク支持台によってワークの両端が支持されるので、ワークを横置きにした場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に内表面を加工することができる。
【０００８】
また、本発明に係る加工装置では、前記内表面に照射するレーザ光の光軸が水平方向を向くように、前記ヘッドが配設されているのが望ましい。
【０００９】
ここで、「水平方向」とは、完全な水平方向を含む他、水平方向から僅かに傾いた方向をも含む。
【００１０】
これによれば、仮にヘッドを支持するヘッド支持軸が自重やヘッドの重みによって鉛直方向に撓んだ場合であっても、この撓みによる影響を大きく受けずに、ヘッドと内表面との距離（水平方向の距離）を略同じ距離に維持することができる。そのため、内表面の加工を良好に形成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る加工装置では、前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行可能な制御装置を設けるのが望ましい。
【００１２】
これによれば、フォーカスサーボ制御によってレーザ光が所定位置に集束されるので、内表面の加工を精度良く行うことができる。
【００１３】
また、本発明に係る円筒内表面の加工方法は、円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工方法であって、前記ワークの両端を支持して、前記ワークを回転させる回転工程と、前記ワーク内に配設したヘッドから前記内表面にレーザ光を照射させつつ、前記ヘッドを前記ワークの軸方向に移動させることで、前記内表面を螺旋状に加工する加工工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、回転工程においてワークの両端が支持されるので、ワークを横置きにした場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に内表面を加工することができる。
【００１５】
また、本発明に係る加工方法では、前記加工工程において、前記ヘッドから水平方向に向けて前記レーザ光を照射するのが望ましい。
【００１６】
これによれば、仮にヘッドを支持するヘッド支持軸が自重やヘッドの重みによって鉛直方向に撓んだ場合であっても、この撓みによる影響を大きく受けずに、ヘッドと内表面との距離（水平方向の距離）を略同じ距離に維持することができる。そのため、内表面の加工を良好に形成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る加工方法では、前記加工工程において、前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行することが望ましい。
【００１８】
これによれば、フォーカスサーボ制御によってレーザ光が所定位置に集束されるので、内表面の加工を精度良く行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る加工方法では、前記回転工程の前に、前記ワークの内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層を形成するフォトレジスト形成工程を設けてもよい。
【００２０】
これによれば、レーザ光のスポット径よりも小さな微細な穴部（例えば、サブミクロンオーダーの穴部）をフォトレジスト層に形成することができる。
【００２１】
また、本発明に係る加工方法では、前記フォトレジスト形成工程を、前記フォトレジスト層を構成する化合物を有する塗布液中に、前記ワークの中心軸が鉛直方向に沿うように、前記ワークを入れて浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後、前記ワークを中心軸回りに回転させながら引き上げる取出工程と、前記ワークの内表面に塗布された塗布液を乾燥させてフォトレジスト層を形成する乾燥工程と、で行ってもよい。
【００２２】
これによれば、浸漬工程においてワークを塗布液中に浸けることにより、ワークの内表面全体に塗布液が塗布される。そのため、取出工程においてワークを液槽から取り出した後は、ワークの内表面全体に塗布された塗布液を略同時に乾燥させることができるので、例えばスプレーガンで塗布する方法のような乾燥が部分的に順次行われていく方法に比べ、フォトレジスト層を略均一な厚さに形成することができる。さらに、取出工程においてワークを回転させながら引き上げることにより、引き上げたワークの内表面を伝って流れ落ちようとする塗布液に遠心力がかかるので、この遠心力が抵抗となって塗布液が下方に流れ難くなる。そのため、重力の影響によって塗布液の厚さがワークの上部から下部に向けて徐々に厚くなってしまうことを抑えることができる。
【００２３】
また、本発明に係る加工方法では、前記乾燥工程において、前記取出工程に引き続いてワークを回転させることでワーク上の塗布液を乾燥させるのが望ましい。
【００２４】
これによれば、取出工程の後に引き続きワークを回転させることで塗布液を乾燥させるので、前述した重力の影響による塗布液の厚さのムラをより抑制することができるとともに、塗布液を迅速に乾燥させることができる。
【００２５】
また、前述した加工方法で加工されたワークの内表面に金属材料を成膜させ、成膜した金属材料を取り外すことで外表面に凹凸パターンを有した金属材料からなる部品を製造してもよい。さらには、この製造方法で製造した凹凸部品をスタンパロールとして、パターンシートの製造方法に利用してもよい。すなわち、前述した製造方法で凹凸パターンが形成されたスタンパロールに、走行するシートを巻き付けて型付けすることにより、走行するシートに凹凸パターンを連続的に形成してもよい。これによれば、スタンパロールの表面に形成された例えばサブミクロンオーダーの凹凸パターンをシートに転写させることができ、サブミクロンオーダーの凹凸パターンを有するパターンシートを良好かつ簡易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ワークの両端が支持されて内表面が加工されるので、ワークを横置きにした場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に内表面を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明に係る円筒内表面の加工方法およびパターンシートの製造方法の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は円筒内表面に塗布液を塗布するのに用いる設備を示す断面図であり、図２は浸漬工程を示す断面図（ａ）と、取出工程および乾燥工程を示す断面図（ｂ）である。また、図３はレーザ照射装置を示す断面図（ａ）と、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）であり、図４はワークをレーザ照射装置に装着する様子を示す断面図である。さらに、図５は、フォトレジスト層に凹部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｂ）と、ワーク内部に形成された部品をワークから外してフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）である。
【００２８】
最初に、円筒内表面の加工方法について説明する。
図１に示すように、まず、塗布液１を入れた液槽２を用意するとともに、円筒状のワーク３（被加工物）をその中心軸ＣＡ回りに回転可能に支持するチャック装置４を用意する。
【００２９】
ここで、塗布液１は、後述するフォトレジスト層５（図３参照）を構成する化合物が有機溶剤に溶解されることで生成されている。例えば、塗布液１としては、下記化学式の色素材料を、有機溶剤であるＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶剤に２％（重量比）で溶解させたものを使用することができる。
【００３０】
【化１】
【００３１】
ワーク３の材料としては、ステンレス系の材料（もしくは加工しやすい金属材料）やＡｌ２Ｏ３などが好ましい。また、ワーク３の内表面３ａには、クロムメッキをしてもよい。このようにクロムメッキをすると、ワーク３の表面硬度や表面平滑性を上げることができる。なお、ワーク３の内表面３ａに塗布液１を塗布する前においては、ワーク３を洗浄しておく。
【００３２】
さらに、チャック装置４としては、図１に示すようなワーク３の外表面を支持する装置を利用する。このようなチャック装置４によれば、ワーク３の内表面を支持しないので、内表面全体に塗布液１を塗布できる。ただし、本発明はこれに限定されず、ワーク３の内表面を支持する装置で、ワーク３を保持してもよい。
【００３３】
そして、図２（ａ）に示すように、チャック装置４で把持した円筒状のワーク３を、その中心軸ＣＡが鉛直方向に沿うような姿勢で液槽２内に入れて、液槽２内の塗布液１中に浸漬させる（浸漬工程）。その後は、図２（ｂ）に示すように、ワーク３を中心軸ＣＡ回りに回転させながら所定位置まで引き上げていく（取出工程）。
【００３４】
これにより、液槽２から取り出したワーク３の内表面３ａを伝って流れ落ちようとする塗布液１に遠心力がかかるので、塗布液１が下方に流れ難くなる。そのため、重力の影響によって塗布液１の厚さがワーク３の上部から下部に向けて徐々に厚くなってしまうことが抑えられる。また、液槽２の塗布液１中にワーク３を浸漬させるので、液槽２から取り出したワーク３の内表面３ａ全体に塗布された塗布液１は、略同時に乾燥するようになっている。
【００３５】
そして、ワーク３を所定位置まで引き上げた後は、引き続きワーク３を回転させることでワーク３の内表面３ａに塗布された塗布液１を乾燥させる（乾燥工程）。これにより、前述した重力の影響による塗布液１の厚さのムラの抑制が維持されつつ、ワーク３の内表面３ａが迅速に乾燥する。そして、塗布液１の乾燥が完了すると、ワーク３の内表面３ａに、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５が所定の膜厚で形成されることとなる（フォトレジスト形成工程）。
【００３６】
ここで、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５とは、強い光の照射により光が熱に変換されてこの熱により材料が形状変化して凹部を形成することが可能な層であり、いわゆるヒートモード型の記録材料の層である。なお、フォトレジスト層５の膜厚の上限値は、１μｍ以下が望ましく、０．５μｍ以下がさらに望ましく、０．３μｍ以下が特に望ましい。また、フォトレジスト層５の膜厚の下限値は、０．０１μｍ以上が望ましく、０．０３μｍ以上がさらに望ましく、０．０５μｍ以上が特に望ましい。
【００３７】
なお、フォトレジスト層５の膜厚を良好にコントロールするためには、塗布液１の粘度を０．５〜１０ｍＰａ・ｓの範囲から設定し、ワーク３の周速を０．１〜１０ｍ／ｓの範囲から設定し、引き上げ速度を０．０２〜２ｍ／ｓの範囲から設定することが望ましい。ここで、塗布液１の粘度調整は、溶剤の量を調整することによって行われる。
【００３８】
なお、例えば、塗布液１の粘度を３０ｍＰａ・ｓにするとともに、周速０．５ｍ／ｓで内径１２０ｍｍのワーク３を回転させながら、０．２ｍ／ｓの速度で引き上げ、ワーク３の回転速度を徐々に上げていくことで周速を１ｍ／ｓまで上げて乾燥を行うと、フォトレジスト層５の膜厚を略均一（０．１μｍ）にすることができる。ただし、フォトレジスト層５の膜厚は、ワーク３の周速や引き上げ速度だけでなく、塗布液１の物性、塗布液１とワーク３の内表面３ａとの濡れ性などにも影響を受けるので、必要に応じて適宜条件を変更しながら、膜厚を調整するのが望ましい。
【００３９】
その後は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、加工装置としてのレーザ照射装置６にワーク３を横向きに（中心軸が水平になる向きに）装着する。ここで、「水平」とは、完全な水平方向を含む他、水平方向から僅かに傾いた方向をも含む。また、レーザ照射装置６は、ヘッド６１、ヘッドガイド軸６２、ヘッド駆動装置６３およびワーク駆動装置６４を主に備えて構成されている。ここで、ヘッドガイド軸６２および後述するヘッド駆動軸６３ｂは、ヘッド支持軸の一例に相当する。
【００４０】
ヘッド６１は、半導体レーザを内蔵しており、ワーク３内に挿入可能な大きさで形成されている。ヘッド６１は、公知の光学部品（対物レンズ６１ａ等）を備えており、図示せぬ制御装置によって対物レンズ６１ａなどが光軸方向に動かされることでフォーカスサーボ制御を実行するようになっている。これにより、ヘッド６１から照射されるレーザ光が、フォトレジスト層５に対する所定位置に集束されるようになっている。また、ヘッド６１の適所には、後述するヘッド駆動軸６３ｂの雄ねじ部６３ａに螺合する雌ねじ部６１ｂが形成されるとともに、ヘッドガイド軸６２が挿入される貫通孔６１ｃが形成されている。
【００４１】
ヘッドガイド軸６２は、ワーク３の軸方向に延びてヘッド６１の移動をワーク３の軸方向に規制する部材であり、ヘッド６１の貫通孔６１ｃに挿入された状態で、その両端が一対の支持台６５で支持されている。なお、図示左側の支持台６５に形成される貫通孔６５ａに対して、ヘッドガイド軸６２は着脱可能なクリアランスで嵌合している。
【００４２】
ヘッド駆動装置６３は、ワーク３の軸方向に延びるとともにヘッド６１の雌ねじ部６１ｂと螺合する雄ねじ部６３ａを有するヘッド駆動軸６３ｂと、ヘッド駆動軸６３ｂを回転させるモータ６３ｃとを備えて構成されている。そして、モータ６３ｃでヘッド駆動軸６３ｂを回転させると、雄ねじ部６３ａが雌ねじ部６１ｂを軸方向に押圧することによって、ヘッド６１が軸方向において移動可能となっている。
【００４３】
なお、ヘッド駆動軸６３ｂの一端部（図示左側の端部）は、モータ６３ｃの回転軸６３ｄの先端に対してキー溝を介して連結されている。これにより、ヘッド駆動軸６３ｂとモータ６３ｃの回転軸６３ｄは、回転方向においては相対移動不能となり、軸方向（離間する方向）においては相対移動可能となっている。
【００４４】
ワーク駆動装置６４は、ワーク３の両端部をそれぞれ支持する一対の中空支持軸６４ａと、中空支持軸６４ａを回転可能に支持する一対のベアリング台６４ｂと、一対の中空支持軸６４ａの一方（図示右側の中空支持軸６４ａ）に対して図示せぬモータからの回転力を伝達させるベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄとを備えて構成されている。そして、中空支持軸６４ａとワーク３は、これらの間にテーパ面を有するスリーブ６４ｅが圧入されることで互いに固定され、一体的に回転することが可能となっている。ここで、中空支持軸６４ａおよびベアリング台６４ｂはワーク支持台の一例に相当し、図示せぬモータ、ベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄは駆動装置の一例に相当する。そして、前述したヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂは、一対の中空支持軸６４ａの内周面で形成される孔６４ｆを通って、ワーク３内を貫通するようになっている。
【００４５】
次に、レーザ照射装置６を用いたワーク３の内表面３ａの加工方法について説明する。
まず、レーザ照射装置６にワーク３を取り付ける際には、図４に示すように、レーザ照射装置６の左側の部品を左側にずらす。その後、ワーク３の右側端部を、右側の中空支持軸６４ａにスリーブ６４ｅで仮止めするとともに、レーザ照射装置６の左側の部品を元の位置に戻して、ワーク３の左側端部を、左側の中空支持軸６４ａにスリーブ６４ｅで仮止めする。続いて、各スリーブ６４ｅをそれぞれワーク３に圧入することで、ワーク３を一対の中空支持軸６４ａに固定する。
【００４６】
その後は、図３（ａ）に示すように、図示せぬモータから回転力をベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄを介して中空支持軸６４ａに伝達させることで、ワーク３を回転させる（回転工程）。また、このとき、モータ６３ｃを駆動するとともに、図示せぬ制御装置からヘッド６１に信号を送ることで、ヘッド６１がフォーカスサーボ制御されつつワーク３の軸方向に移動してフォトレジスト層５の所定の深さ位置にレーザ光を照射して、フォトレジスト層５全体に穴部パターン５１が螺旋状に形成されることとなる（加工工程；図５（ａ）参照）。
【００４７】
具体的には、フォトレジスト層５に、材料の光吸収波長域に入る波長（材料で吸収される波長）のレーザ光を照射すると、フォトレジスト層５によってレーザ光が吸収され、この吸収された光が熱に変換され、光の照射部分の温度が上昇する。これにより、フォトレジスト層５が、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化を起こす。そして、このような変化を起こした材料が移動または／および消失して、ワーク３の内表面３ａ上から除去されることで、穴部パターン５１が形成される。
【００４８】
なお、レーザ照射装置６から照射されるレーザ光の出力値等は、レーザ光の照射によりワーク３の内表面３ａが露出するような値に適宜設定されている。また、穴部パターン５１の幅（半値幅）が１μｍ以下となるように、レーザ光のスポット径が適宜設定されている。ここで、半値幅とは、穴部パターン５１の深さの半分の深さ位置での幅を意味する。
【００４９】
また、レーザ照射装置６のヘッド６１やヘッド６１に信号を送る制御装置としては、例えばパルステック工業株式会社製ＮＥ５００（波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）を採用することができる。さらに、穴部パターン５１の形成方法としては、例えば、ライトワンス光ディスクや追記型光ディスクなどで公知となっているピットの形成方法を適用することができる。具体的には、例えば、ピットサイズによって変化するレーザの反射光の強度を検出し、この反射光の強度が一定となるようにレーザの出力を補正することで、均一なピットを形成するといった、公知のランニングＯＰＣ技術（例えば、特許第３０９６２３９号公報段落［００１２］）を適用することができる。
【００５０】
そして、フォトレジスト層５に穴部パターン５１を形成した後は、図５（ｂ）に示すように、ワーク３を図示せぬメッキ槽に入れて、ワーク３の内表面３ａから、金属材料の一例としてメッキ材料からなるメッキ膜７を成長させた。なお、各穴部パターン５１の底面から成長する各メッキ膜７は、フォトレジスト層５の厚さよりも高く成長すると、ワーク３の軸方向に成長して互いに接合する。その後は、ワーク３の内側に形成された円筒状の形成品（メッキ膜７）をワーク３から外して、図５（ｃ）に示すように、その外表面に付着したフォトレジスト層５をエタノールなどの洗浄液で洗い流すととともに、その円筒状の形成品の内側に円柱状のロールＲを嵌め込むことで、外表面に凹凸パターン３１を有した凹凸部品の一例としてのスタンパロール３０が製造される。
【００５１】
なお、メッキ膜７をワーク３から取り外し易くするために、ワーク３の内表面３ａに予め剥離液を塗布しておいてもよい。剥離液としては、市販のものが適用でき、シリコン系やカーボン系が好ましい。また、メッキ材料の種類としては、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、アルミニウム、チタン、銅などの金属または金属含有物またはこれらの合金などを採用できる。
【００５２】
さらには、メッキ膜７をワーク３から取り外す際に、フォトレジスト層５を溶かす溶解液をメッキ膜７とワーク３の内表面３ａの間に注入してもよい。また、ワーク３とメッキ膜７の熱膨張率が異なる場合には、これらを加熱または冷却することで、ワーク３よりもメッキ膜７が小径となるように変形させて、ワーク３からメッキ膜７を取り外し易くしてもよい。さらには、ワーク３の内表面３ａとフォトレジスト層５との間に、新たな層を形成し、この層を溶解液で溶かすことで、ワーク３からメッキ膜７を取り外し易くしてもよい。
【００５３】
次に、スタンパロール３０を用いたパターンシートの製造方法について説明する。参照する図面において、図６は、スタンパロールを用いたパターンシートの製造方法を示す概念図である。
【００５４】
図６に示すように、スタンパロール３０は、公知のパターンシート製造装置１０（例えば、特開２００７−８３４４７号参照）に組み込まれることにより、走行するシートＷに微細パターンを連続的に形成することに寄与する。具体的に、パターンシート製造装置１０では、シート供給手段１１より、一定速度でシートＷを送り出す。シートＷは塗布手段１２へ送り込まれ、シートＷの表面に樹脂液が塗布される。
【００５５】
ここで、塗布手段１２は、シートＷの表面に放射線硬化樹脂液を塗布する装置であり、放射線硬化樹脂液を供給する液供給源１２Ａと、液供給装置（送液ポンプ）１２Ｂと、塗布ヘッド１２Ｃと、塗布の際にシートＷを巻き掛けて支持する支持ローラ１２Ｄと、液供給源１２Ａより塗布ヘッド１２Ｃまで放射線硬化樹脂液を供給するための配管等より構成される。
【００５６】
そして、塗布手段１２による樹脂液の塗布後に乾燥手段１９によりシートＷに塗布された樹脂液が乾燥され、溶剤分が蒸発する。次いで、シートＷはスタンパロール３０とニップローラ１４からなる成形手段へ送り込まれる。これにより、連続走行するシートＷが、回転するスタンパロール３０とニップローラ１４との間で押圧される。すなわち、スタンパロール３０に、走行するシートＷを巻き付けて型付けすることにより、シートＷの樹脂層にスタンパロール３０の外表面の凹凸パターンが連続的に転写される。
【００５７】
次いで、シートＷがスタンパロール３０に巻き掛けられている状態で、樹脂硬化手段１５によりシートＷを透過して樹脂液層に放射線照射を行い、樹脂液層を硬化させる。その後、シートＷを剥離ローラ１６に巻き掛けることにより、シートＷがスタンパロール３０から剥離する。
【００５８】
剥離されたシートＷは、シート巻き取り手段１８に搬送され、保護フィルム供給手段１７より供給される保護フィルムＨがシートＷの表面に供給され、両フィルムが重なった状態でシート巻き取り手段１８の巻き取りロールにより巻き取られ、収納される。以上により、微細パターンが形成されたパターンシートが製造される。
【００５９】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
横置きにしたワーク３の両端が支持されて内表面３ａ上のフォトレジスト層５が加工されるので、ワーク３の撓みを抑制して良好にフォトレジスト層５を加工することができる。
【００６０】
加工工程においてフォーカスサーボ制御を実行することで、レーザ光がフォトレジスト層５に対する所定位置に集束されるので、内表面３ａ上のフォトレジスト層５の加工を精度良く行うことができる。
【００６１】
ワーク３の内表面３ａに、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５を形成したので、レーザ光をフォトレジスト層５に照射するだけでレーザ光のスポット径よりも小さな幅（例えばサブミクロンオーダー）の微細な穴部パターン５１をフォトレジスト層５に形成することができる。
【００６２】
ワーク３を液槽２に浸けた後回転させながら引き上げることで、ワーク３の内表面３ａ上の塗布液１が遠心力によって略均一の厚さになるとともに略同時に乾燥されるので、フォトレジスト層５の膜厚を略均一に形成して良好な穴部パターン５１をワーク３の内表面３ａに形成することができる。
【００６３】
取出工程の後に引き続きワーク３を回転させることで塗布液１を乾燥させるので、重力の影響による塗布液１の厚さのムラの抑制を維持しつつ、塗布液１を迅速に乾燥させることができる。
【００６４】
本実施形態のような取出工程および乾燥工程を経ることにより、非常に薄いフォトレジスト層５をワーク３の内表面３ａに略均一の膜厚で形成することができるので、ワーク３の内側に形成するスタンパロール３０の外表面の凹凸パターンを例えばサブミクロンオーダーで形成することができる。そのため、このような微細パターンが形成されたスタンパロール３０を製造することができる。また、このスタンパロール３０を用いてパターンシートを製造することで、サブミクロンオーダーの微細パターンを有するパターンシート（反射防止膜、偏光板、波長板、電子材料など）を、大面積で効率良く生産できる。なお、スタンパロール３０は低コストで製造することができるので、スタンパロール３０を予備ロールとして複数製作して、スタンパロールの再生産にかかる費用を抑制することができる。
【００６５】
半導体レーザを用いることでヘッド６１を小型にできるので、円筒状の内表面３ａを有するワーク３が比較的小さなものであっても、ワーク３内に小型のヘッド６１を入れて、ワーク３の内表面３ａにあるフォトレジスト層５に良好にレーザ光を照射することができる。
【００６６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、ヘッド支持軸の一例としてのヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂの両端を支持したが、本発明はこれに限定されず、図７（ａ）に示すように、ヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの一端部（図示左側の端部）のみを片持ち梁状に支持してもよい。ここで、参照する図７（ａ）は、図３（ａ）とは異なり、装置を横方向から切って上方向から見た横断面図である。
【００６７】
また、図７に示す形態では、片持ち梁状に支持されたヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの自重やヘッド６１の重さによって、ヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの先端が撓むおそれがあるため、ヘッド６１の向きを、図７（ｂ）に示すように横向きにするのが望ましい。すなわち、ヘッド６１からフォトレジスト層５に照射するレーザ光の光軸の向きを、水平にするのが望ましい。これによれば、図７（ｃ）に示すように、ヘッドガイド軸６２１等の先端が鉛直方向に撓んだ場合であっても、この撓みによる影響を大きく受けずに、ヘッド６１とフォトレジスト層５との間の距離（ギャップ）を略同じ距離に維持することができる。すなわち、例えばレーザ光の光軸の向きを下向きに向けた場合には、ヘッドガイド軸６２１等が鉛直方向に撓んだ量ΔＬ１の分だけギャップが小さくなるが、レーザ光の光軸の向きを水平方向に向けた場合には、ギャップの変位量をΔＬ１よりも極めて小さいΔＬ２（Ｌ２−Ｌ２’）に抑えることができる。そのため、フォトレジスト層５の加工を良好に形成することができる。
【００６８】
なお、このように片持ち梁状にヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの一端部を支持する構造においては、前記実施形態のようなベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄは必要ないので、構造を簡略化することができる。具体的に、この構造は、スリーブ６４ｅを介してワーク３を内側から支持する中実支持軸６６を支持台６７で回転可能に支持するとともに、中実支持軸６６の端部にモータ６８を同軸上に設けているだけなので、シンプルな構造となっている。
【００６９】
前記実施形態では、ワーク３の内表面３ａを支持したが、本発明はこれに限定されず、例えば図８（ａ）に示すように、ワーク３の外表面３ｂを支持するようにしてもよい。ここで、参照する図８（ａ）は、図３（ａ）とは異なり、装置を横方向から切って上方向から見た横断面図である。具体的に、図８（ａ）に示す形態は、ワーク３の外表面３ｂを把持するチャッキング装置１００，１０１をワーク３の両端に設け、これらのチャッキング装置１００，１０１を支持台１１０，１１１で回転可能に支持するとともに、一方のチャッキング装置１０１をモータ１２０で回転させる構造となっている。これによれば、ワーク３の内表面３ａを支持しないので、内表面３ａ全体にフォトレジスト層５を形成することができる。なお、この図８の構造も、図７と同様に、ヘッドガイド軸６２２およびヘッド駆動軸６３ｆが片持ち梁状に支持される構造であるため、図８（ｂ）に示すように、ヘッド６１を横向きにするのが望ましい。
【００７０】
前記実施形態では、穴部パターン５１を形成したフォトレジスト層５に対してメッキ膜７を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フォトレジスト層５に穴部パターン５１を形成した後、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、蒸着またはスパッタリングにより凹凸形状を形成し、この凹凸形状に対してメッキ膜７を形成してもよい。
【００７１】
具体的に、この方法では、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ワーク３を図示せぬ真空チャンバーに入れて、穴部パターン５１を形成したフォトレジスト層５に対して金属材料の一例としてのクロム８を蒸着またはスパッタリングにより成膜する。その後は、図９（ｃ）に示すように、エタノールなどの洗浄液でフォトレジスト層５を洗い流すと、ワーク３の内表面３ａにクロム８からなるパターン（凸部）が形成される。そして、図９（ｄ）に示すように、クロム８からなるパターンに対してメッキ膜７を形成することで、前記実施形態と同様にしてスタンパロールを製造することができる。
【００７２】
また、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、エッチングによりワーク３の内表面３ａに微細な凹凸形状を形成した後、この凹凸形状に対してメッキ膜７を形成してもよい。
【００７３】
具体的に、この方法では、図１０（ａ）に示すように、フォトレジスト層５に穴部パターン５１を形成した後、ワーク３の内表面３ａに残ったフォトレジスト層５をマスクとしてエッチングを行うことによって、図１０（ｂ）に示すように、ワーク３の内表面３ａに凹部３ｃを形成する。ここで、エッチングとしては、ウェットエッチング、ドライエッチング、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）など、種々のエッチング方法を採用できる。
【００７４】
そして、凹部３ｃを形成した後は、フォトレジスト層５を前記実施形態のような洗浄液で除去することで、図１０（ｃ）に示すように、ワーク３の内表面３ａにエッチングによるパターン（凹部３ｃ）が形成される。そして、図１０（ｄ）に示すように、凹部３ｃが形成されたワーク３の内表面３ａに対してメッキ膜７を形成することで、前記実施形態と同様にしてスタンパロールを製造することができる。
【００７５】
また、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、穴部パターン５１を形成したフォトレジスト層５の表面５ａとワーク３の内表面３ａとに連続するように、金属材料ＭＭを蒸着またはスパッタリングによって成膜することでワーク３の内表面３ａに微細な凹凸形状を形成し、この凹凸形状に対してメッキ膜７を形成してもよい。これによれば、図９に示す形態のように蒸着またはスパッタリング処理の後にワーク３の内表面３ａに残るフォトレジスト層５を除去することなく、凹凸形状を形成することができるので、フォトレジスト層５を除去するための設備等が不要となり、製造コストを低減することができる。なお、図１１のようにフォトレジスト層５の表面５ａとワーク３の内表面３ａとに連続するように金属材料ＭＭを成膜するには、スパッタリングを採用するのが望ましく、図９のように金属材料（クロム８）を断続的に成膜するには、真空蒸着を採用するのが望ましい。また、この図１１の実施形態については、ワーク３の内表面３ａが露出するまで穴部パターン５１を形成する必要はない。すなわち、穴部パターン５１の底面でワーク３の内表面３ａが覆われていても、金属材料ＭＭからなる凹凸パターンを形成することができる。そして、以上のように構成された金属材料ＭＭからなるパターンに対してメッキ膜７を形成することで、前記実施形態と同様にしてスタンパロールを製造することができる。
【００７６】
前記実施形態では、ワーク３の内表面３ａにヒートモード型のフォトレジスト層５を形成したが、本発明はこれに限定されず、フォトンモード型のフォトレジスト層や、露光によって現像液で溶解可能な物性に変化するフォトレジスト層などを形成してもよい。また、フォトレジスト層を設けずに、ワークの内表面に直接高出力のレーザ光を当ててワークの内表面を加工してもよい。
【００７７】
前記実施形態では、ヘッド支持軸（ヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂ）に対してヘッド６１が相対的に移動するように構成したが、本発明はこれに限定されず、ヘッド支持軸とヘッドが一体に移動するように構成してもよい。
【００７８】
前記実施形態では、ワーク３を液槽２内の塗布液１に浸けることで、ワーク３の内表面３ａへの塗布液１の塗布を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えばスプレーなどによって塗布を行ってもよい。
【００７９】
前記実施形態では、ワーク３を回転させながら取り出した後、その回転を継続させることでワーク３の乾燥を行ったが、本発明はこれに限定されず、ワーク３を回転させながら取り出した後、その回転を止めてワーク３の乾燥を行ってもよい。ただし、前記実施形態のようにワーク３を回転させながら乾燥させる場合には、乾燥工程中においても重力の影響によるフォトレジスト層５の膜厚のムラを抑えることができるので、乾燥工程中においてもワーク３を回転させるのが望ましい。
【００８０】
前記実施形態では、ワーク３を回転させるとともにヘッド６１を軸方向に移動させることで、ワーク３の内表面３ａ全体に穴部パターン５１を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヘッド６１をワーク３の中心軸回りに回転させ、ワーク３を軸方向に移動させてもよい。
【００８１】
前記実施形態では、円筒状のワーク３を加工対象としたが、本発明はこれに限定されず、例えば有底筒状のワークを加工対象としてもよい。
【００８２】
前記実施形態では、塗布液１に入れる色素材料として化学式１で示すような材料を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、色素材料を有するフォトレジスト層５の好適な例としては、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。中でも、メチン色素、オキソノール色素、大環状色素、アゾ色素が好ましい。
【００８３】
中でも、色素型のフォトレジスト層５は、露光波長領域に吸収を有する色素を含有していることが好ましい。特に、光の吸収量を示す消衰係数ｋの値は、その上限が、１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましく、３以下であることがさらに好ましく、１以下であることが最も好ましい。その理由は、消衰係数ｋが高すぎると、フォトレジスト層５の光の入射側から反対側まで光が届かず、不均一な穴が形成されるからである。また、消衰係数ｋの下限値は、０．０００１以上であることが好ましく、０．００１以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましい。その理由は、消衰係数ｋが低すぎると、光吸収量が少なくなるため、その分大きなレーザパワーが必要となり、加工速度の低下を招くからである。
【００８４】
なお、フォトレジスト層５は、前記したように露光波長において光吸収があることが必要であり、かような観点からレーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
【００８５】
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。この中でも、フタロシアニン色素またはペンタメチンシアニン色素を用いるのが好ましい。
【００８６】
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
【００８７】
さらに、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。
【００８８】
以下、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、６６０ｎｍ付近であった場合、４０５ｎｍ付近であった場合に対し、フォトレジスト層５（フォトレジスト材料）としてそれぞれ好ましい化合物の例を挙げる。ここで、以下の化学式２，３で示す化合物（Ｉ-１〜Ｉ-１０）は、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の化合物である。また、化学式４，５で示す化合物（II-１〜II-８）は、６６０ｎｍ付近であった場合の化合物である。さらに、化学式６，７で示す化合物（III-１〜III-１４）は、４０５ｎｍ付近であった場合の化合物である。なお、本発明はこれらをフォトレジスト材料に用いた場合に限定されるものではない。
【００８９】
＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化２】
【００９０】
＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化３】
【００９１】
＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化４】
【００９２】
＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化５】
【００９３】
＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化６】
【００９４】
＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化７】
【００９５】
また、特開平４−７４６９０号公報、特開平８−１２７１７４号公報、同１１−５３７５８号公報、同１１−３３４２０４号公報、同１１−３３４２０５号公報、同１１−３３４２０６号公報、同１１−３３４２０７号公報、特開２０００−４３４２３号公報、同２０００−１０８５１３号公報、及び同２０００−１５８８１８号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。
【００９６】
このような色素型のフォトレジスト層５は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液１を調製し、次いで、この塗布液１を、ワーク３上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成できる。その際、塗布液１を塗布する面の温度は、１０〜４０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が、１５℃以上であり、２０℃以上であることが更に好ましく、２３℃以上であることが特に好ましい。また、上限値としては、３５℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることが更に好ましく、２７℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さを均一とすることができる。
なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれが任意で組み合わせることができる。
ここで、フォトレジスト層５は、単層でも重層でもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数回行うことによって形成される。
塗布液１中の色素の濃度は、一般に０．０１〜１５質量％の範囲であり、好ましくは０．１〜１０質量％の範囲、より好ましくは０．５〜５質量％の範囲、最も好ましくは０．５〜３質量％の範囲である。
【００９７】
塗布液１の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；等を挙げることができる。なお、フッ素系溶剤、グリコールエーテル類、ケトン類が好ましい。特に好ましいのはフッ素形溶剤、グリコールエーテル類である。更に好ましいのは、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルである。
上記溶剤は使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは二種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液１中には、更に、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、潤滑剤等各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。
【００９８】
また、塗布の際、塗布液１の温度は、２３〜５０℃の範囲であることが好ましく、２４〜４０℃の範囲であることがより好ましく、中でも、２５〜３０℃の範囲であることが特に好ましい。
【００９９】
塗布液１が結合剤を含有する場合、結合剤の例としては、ゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物等の合成有機高分子；を挙げることができる。フォトレジスト層５の材料として結合剤を併用する場合に、結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）の範囲にあり、好ましくは０．１倍量〜５倍量（質量比）の範囲にある。
【０１００】
また、フォトレジスト層５には、フォトレジスト層５の耐光性を向上させるために、種々の褪色防止剤を含有させることができる。
褪色防止剤としては、一般的に一重項酸素クエンチャーが用いられる。一重項酸素クエンチャーとしては、既に公知の特許明細書等の刊行物に記載のものを利用することができる。
その具体例としては、特開昭５８−１７５６９３号公報、同５９−８１１９４号公報、同６０−１８３８７号公報、同６０−１９５８６号公報、同６０−１９５８７号公報、同６０−３５０５４号公報、同６０−３６１９０号公報、同６０−３６１９１号公報、同６０−４４５５４号公報、同６０−４４５５５号公報、同６０−４４３８９号公報、同６０−４４３９０号公報、同６０−５４８９２号公報、同６０−４７０６９号公報、同６３−２０９９９５号公報、特開平４−２５４９２号公報、特公平１−３８６８０号公報、及び同６−２６０２８号公報等の各公報、ドイツ特許３５０３９９号明細書、そして日本化学会誌１９９２年１０月号第１１４１頁等に記載のものを挙げることができる。前記一重項酸素クエンチャー等の褪色防止剤の使用量は、色素の量に対して、通常０．１〜５０質量％の範囲であり、好ましくは、０．５〜４５質量％の範囲、更に好ましくは、３〜４０質量％の範囲、特に好ましくは５〜２５質量％の範囲である。
【０１０１】
なお、色素の吸収ピークの波長は、必ずしも可視光の波長域内であるものに限定されず、紫外域や、赤外域にあるものであっても構わない。
【０１０２】
レーザで穴部パターン５１を形成する波長λｗは、色素吸収波長λａとの関係において、λａ＜λｗの関係であることが好ましい。このような関係にあれば、色素の光吸収量が適切で形成効率が高まるし、きれいな凹凸形状が形成できるからである。
【０１０３】
なお、穴部パターン５１を形成するためのレーザ光の波長λｗは、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１０００ｎｍ以下が好ましい。
【０１０４】
また、レーザ光の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザや半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザ光は、連続光でもパルス光でもよいが、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。例えば、半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザを直接オンオフ変調できない場合は、外部変調素子で変調するのが好ましい。
【０１０５】
また、レーザパワーは、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。ただし、レーザパワーを高めるにつれ、スキャン速度（レーザ光でフォトレジスト層５を走査する速度）を上げなければならない。そのため、レーザパワーの上限値は、スキャン速度の上限値を考慮して、１００Ｗが好ましく、１０Ｗがより好ましく、５Ｗがさらに好ましく、１Ｗが最も好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷが好ましく、０．５ｍＷがより好ましく、１ｍＷがさらに好ましい。
【０１０６】
さらに、レーザ光は、発信波長幅およびコヒーレンシが優れていて、波長並みのスポットサイズに絞ることができるような光であることが好ましい。また、露光ストラテジ（穴部パターン５１を適正に形成するための光パルス照射条件）は、光ディスクで使われているようなストラテジを採用するのが好ましい。すなわち、光ディスクで使われているような、露光速度や照射するレーザ光の波高値、パルス幅などの条件を採用するのが好ましい。
【０１０７】
また、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解は、その変化の割合が大きく、急峻であることが好ましい。具体的には、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少率が５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上である。また、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少の傾き（昇温１℃あたりの重量減少率）が０．１％／℃以上であることが好ましく、より好ましくは０．２％／℃以上、更に好ましくは０．４％／℃以上である。
【０１０８】
また、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化の転移温度は、その上限値が、２０００℃以下であることが好ましく、１０００℃以下であることがより好ましく、５００℃以下であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が高すぎると、大きなレーザパワーが必要となるからである。また、転移温度の下限値は、５０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましく、１５０℃以上であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が低すぎると、周囲との温度勾配が少ないため、明瞭な穴エッジ形状を形成することができなくなるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】円筒内表面に塗布液を塗布するのに用いる設備を示す断面図である。
【図２】浸漬工程を示す断面図（ａ）と、取出工程および乾燥工程を示す断面図（ｂ）である。
【図３】レーザ照射装置を示す断面図（ａ）と、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）である。
【図４】ワークをレーザ照射装置に装着する様子を示す断面図である。
【図５】フォトレジスト層に凹部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｂ）と、ワーク内部に形成された部品をワークから外してフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）である。
【図６】スタンパロールを用いたパターンシートの製造方法を示す概念図である。
【図７】ヘッドガイド軸等を片持ち梁状に支持した形態を示す図であり、レーザ照射装置を上から見た状態を示す横断面図（ａ）と、図７（ａ）のＹ−Ｙ断面図（ｂ）と、ヘッドとフォトレジスト層との距離の関係を示す拡大断面図（ｃ）である。
【図８】ワークの外表面を支持する形態を示す図であり、レーザ照射装置を上から見た状態を示す横断面図（ａ）と、図８（ａ）のＺ−Ｚ断面図（ｂ）である。
【図９】フォトレジスト層に穴部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、フォトレジスト層の表面とワークの内表面とにクロムを成膜した状態を示す断面図（ｂ）と、ワークの内表面からフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｄ）である。
【図１０】エッチングによりワークの内表面に凹凸パターンを形成する形態を示す断面図であり、フォトレジスト層に穴部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面をエッチングした状態を示す断面図（ｂ）と、ワークの内表面からフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｄ）である。
【図１１】フォトレジスト層の内表面とワークの表面とに連続するように金属材料を成膜することで凹凸パターンを形成する形態を示す断面図であり、フォトレジスト層に穴部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、フォトレジスト層の表面とワークの内表面とに連続するように金属材料を成膜した状態を示す断面図（ｂ）と、金属材料の表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【０１１０】
３ ワーク
３ａ 内表面
５ フォトレジスト層
５ａ 表面
６ レーザ照射装置
７ メッキ膜
５１ 穴部パターン
６１ ヘッド
６２ ヘッドガイド軸
６３ ヘッド駆動装置
６３ｂ ヘッド駆動軸
６３ｃ モータ
６４ ワーク駆動装置
６４ａ 中空支持軸
６４ｂ ベアリング台
６４ｃ ベルト
６４ｄ プーリ
６４ｅ スリーブ
６４ｆ 孔
６５ 支持台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の内表面を有するワークの内表面をレーザ光により加工するための円筒内表面の加工装置および加工方法と、この加工方法を利用した凹凸部品の製造方法およびパターンシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状のワークの内表面を加工する技術として、鉛直に立てた状態（中心軸が鉛直方向に沿った状態）の円筒状のワークの下端部を回転可能に支持するとともに、ワーク内に上方からエンドミルを挿入することで、ワークの内表面を加工する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９９３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、円筒状のワークの長さが長い場合には、従来技術のようにワークを縦置きにセットすることが困難になる場合がある。そこで、ワークを横置き（中心軸が水平方向に沿った状態）にして、ワークの内表面を加工することが考えられるが、従来のようにワークを片持ち支持すると、ワークが重力によって撓んでしまうといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、円筒状のワークを横置きにしてワークの内表面を加工する場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に加工を行うことができる円筒内表面の加工装置および加工方法と、この加工方法を利用した凹凸部品の製造方法およびパターンシートの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】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明に係る円筒内表面の加工装置は、円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工装置であって、前記ワークの両端を回転可能に支持する一対のワーク支持台と、前記ワークの一端に駆動力を付与して前記ワークを回転させる駆動装置と、前記一対のワーク支持台の少なくとも一方に形成される孔から通されて前記ワーク内において前記ワークの軸方向に延びるヘッド支持軸と、前記ヘッド支持軸に支持されて前記ワークの軸方向に移動しながら、前記内表面にレーザ光を照射するヘッドと、を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、一対のワーク支持台によってワークの両端が支持されるので、ワークを横置きにした場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に内表面を加工することができる。
【０００８】
また、本発明に係る加工装置では、前記内表面に照射するレーザ光の光軸が水平方向を向くように、前記ヘッドが配設されているのが望ましい。
【０００９】
ここで、「水平方向」とは、完全な水平方向を含む他、水平方向から僅かに傾いた方向をも含む。
【００１０】
これによれば、仮にヘッドを支持するヘッド支持軸が自重やヘッドの重みによって鉛直方向に撓んだ場合であっても、この撓みによる影響を大きく受けずに、ヘッドと内表面との距離（水平方向の距離）を略同じ距離に維持することができる。そのため、内表面の加工を良好に形成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る加工装置では、前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行可能な制御装置を設けるのが望ましい。
【００１２】
これによれば、フォーカスサーボ制御によってレーザ光が所定位置に集束されるので、内表面の加工を精度良く行うことができる。
【００１３】
また、本発明に係る円筒内表面の加工方法は、円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工方法であって、前記ワークの両端を支持して、前記ワークを回転させる回転工程と、前記ワーク内に配設したヘッドから前記内表面にレーザ光を照射させつつ、前記ヘッドを前記ワークの軸方向に移動させることで、前記内表面を螺旋状に加工する加工工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、回転工程においてワークの両端が支持されるので、ワークを横置きにした場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に内表面を加工することができる。
【００１５】
また、本発明に係る加工方法では、前記加工工程において、前記ヘッドから水平方向に向けて前記レーザ光を照射するのが望ましい。
【００１６】
これによれば、仮にヘッドを支持するヘッド支持軸が自重やヘッドの重みによって鉛直方向に撓んだ場合であっても、この撓みによる影響を大きく受けずに、ヘッドと内表面との距離（水平方向の距離）を略同じ距離に維持することができる。そのため、内表面の加工を良好に形成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る加工方法では、前記加工工程において、前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行することが望ましい。
【００１８】
これによれば、フォーカスサーボ制御によってレーザ光が所定位置に集束されるので、内表面の加工を精度良く行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る加工方法では、前記回転工程の前に、前記ワークの内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層を形成するフォトレジスト形成工程を設けてもよい。
【００２０】
これによれば、レーザ光のスポット径よりも小さな微細な穴部（例えば、サブミクロンオーダーの穴部）をフォトレジスト層に形成することができる。
【００２１】
また、本発明に係る加工方法では、前記フォトレジスト形成工程を、前記フォトレジスト層を構成する化合物を有する塗布液中に、前記ワークの中心軸が鉛直方向に沿うように、前記ワークを入れて浸漬させる浸漬工程と、前記浸漬工程の後、前記ワークを中心軸回りに回転させながら引き上げる取出工程と、前記ワークの内表面に塗布された塗布液を乾燥させてフォトレジスト層を形成する乾燥工程と、で行ってもよい。
【００２２】
これによれば、浸漬工程においてワークを塗布液中に浸けることにより、ワークの内表面全体に塗布液が塗布される。そのため、取出工程においてワークを液槽から取り出した後は、ワークの内表面全体に塗布された塗布液を略同時に乾燥させることができるので、例えばスプレーガンで塗布する方法のような乾燥が部分的に順次行われていく方法に比べ、フォトレジスト層を略均一な厚さに形成することができる。さらに、取出工程においてワークを回転させながら引き上げることにより、引き上げたワークの内表面を伝って流れ落ちようとする塗布液に遠心力がかかるので、この遠心力が抵抗となって塗布液が下方に流れ難くなる。そのため、重力の影響によって塗布液の厚さがワークの上部から下部に向けて徐々に厚くなってしまうことを抑えることができる。
【００２３】
また、本発明に係る加工方法では、前記乾燥工程において、前記取出工程に引き続いてワークを回転させることでワーク上の塗布液を乾燥させるのが望ましい。
【００２４】
これによれば、取出工程の後に引き続きワークを回転させることで塗布液を乾燥させるので、前述した重力の影響による塗布液の厚さのムラをより抑制することができるとともに、塗布液を迅速に乾燥させることができる。
【００２５】
また、前述した加工方法で加工されたワークの内表面に金属材料を成膜させ、成膜した金属材料を取り外すことで外表面に凹凸パターンを有した金属材料からなる部品を製造してもよい。さらには、この製造方法で製造した凹凸部品をスタンパロールとして、パターンシートの製造方法に利用してもよい。すなわち、前述した製造方法で凹凸パターンが形成されたスタンパロールに、走行するシートを巻き付けて型付けすることにより、走行するシートに凹凸パターンを連続的に形成してもよい。これによれば、スタンパロールの表面に形成された例えばサブミクロンオーダーの凹凸パターンをシートに転写させることができ、サブミクロンオーダーの凹凸パターンを有するパターンシートを良好かつ簡易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ワークの両端が支持されて内表面が加工されるので、ワークを横置きにした場合であっても、ワークの撓みを抑制して良好に内表面を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明に係る円筒内表面の加工方法およびパターンシートの製造方法の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は円筒内表面に塗布液を塗布するのに用いる設備を示す断面図であり、図２は浸漬工程を示す断面図（ａ）と、取出工程および乾燥工程を示す断面図（ｂ）である。また、図３はレーザ照射装置を示す断面図（ａ）と、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）であり、図４はワークをレーザ照射装置に装着する様子を示す断面図である。さらに、図５は、フォトレジスト層に凹部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｂ）と、ワーク内部に形成された部品をワークから外してフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）である。
【００２８】
最初に、円筒内表面の加工方法について説明する。
図１に示すように、まず、塗布液１を入れた液槽２を用意するとともに、円筒状のワーク３（被加工物）をその中心軸ＣＡ回りに回転可能に支持するチャック装置４を用意する。
【００２９】
ここで、塗布液１は、後述するフォトレジスト層５（図３参照）を構成する化合物が有機溶剤に溶解されることで生成されている。例えば、塗布液１としては、下記化学式の色素材料を、有機溶剤であるＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶剤に２％（重量比）で溶解させたものを使用することができる。
【００３０】
【化１】
【００３１】
ワーク３の材料としては、ステンレス系の材料（もしくは加工しやすい金属材料）やＡｌ２Ｏ３などが好ましい。また、ワーク３の内表面３ａには、クロムメッキをしてもよい。このようにクロムメッキをすると、ワーク３の表面硬度や表面平滑性を上げることができる。なお、ワーク３の内表面３ａに塗布液１を塗布する前においては、ワーク３を洗浄しておく。
【００３２】
さらに、チャック装置４としては、図１に示すようなワーク３の外表面を支持する装置を利用する。このようなチャック装置４によれば、ワーク３の内表面を支持しないので、内表面全体に塗布液１を塗布できる。ただし、本発明はこれに限定されず、ワーク３の内表面を支持する装置で、ワーク３を保持してもよい。
【００３３】
そして、図２（ａ）に示すように、チャック装置４で把持した円筒状のワーク３を、その中心軸ＣＡが鉛直方向に沿うような姿勢で液槽２内に入れて、液槽２内の塗布液１中に浸漬させる（浸漬工程）。その後は、図２（ｂ）に示すように、ワーク３を中心軸ＣＡ回りに回転させながら所定位置まで引き上げていく（取出工程）。
【００３４】
これにより、液槽２から取り出したワーク３の内表面３ａを伝って流れ落ちようとする塗布液１に遠心力がかかるので、塗布液１が下方に流れ難くなる。そのため、重力の影響によって塗布液１の厚さがワーク３の上部から下部に向けて徐々に厚くなってしまうことが抑えられる。また、液槽２の塗布液１中にワーク３を浸漬させるので、液槽２から取り出したワーク３の内表面３ａ全体に塗布された塗布液１は、略同時に乾燥するようになっている。
【００３５】
そして、ワーク３を所定位置まで引き上げた後は、引き続きワーク３を回転させることでワーク３の内表面３ａに塗布された塗布液１を乾燥させる（乾燥工程）。これにより、前述した重力の影響による塗布液１の厚さのムラの抑制が維持されつつ、ワーク３の内表面３ａが迅速に乾燥する。そして、塗布液１の乾燥が完了すると、ワーク３の内表面３ａに、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５が所定の膜厚で形成されることとなる（フォトレジスト形成工程）。
【００３６】
ここで、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５とは、強い光の照射により光が熱に変換されてこの熱により材料が形状変化して凹部を形成することが可能な層であり、いわゆるヒートモード型の記録材料の層である。なお、フォトレジスト層５の膜厚の上限値は、１μｍ以下が望ましく、０．５μｍ以下がさらに望ましく、０．３μｍ以下が特に望ましい。また、フォトレジスト層５の膜厚の下限値は、０．０１μｍ以上が望ましく、０．０３μｍ以上がさらに望ましく、０．０５μｍ以上が特に望ましい。
【００３７】
なお、フォトレジスト層５の膜厚を良好にコントロールするためには、塗布液１の粘度を０．５〜１０ｍＰａ・ｓの範囲から設定し、ワーク３の周速を０．１〜１０ｍ／ｓの範囲から設定し、引き上げ速度を０．０２〜２ｍ／ｓの範囲から設定することが望ましい。ここで、塗布液１の粘度調整は、溶剤の量を調整することによって行われる。
【００３８】
なお、例えば、塗布液１の粘度を３０ｍＰａ・ｓにするとともに、周速０．５ｍ／ｓで内径１２０ｍｍのワーク３を回転させながら、０．２ｍ／ｓの速度で引き上げ、ワーク３の回転速度を徐々に上げていくことで周速を１ｍ／ｓまで上げて乾燥を行うと、フォトレジスト層５の膜厚を略均一（０．１μｍ）にすることができる。ただし、フォトレジスト層５の膜厚は、ワーク３の周速や引き上げ速度だけでなく、塗布液１の物性、塗布液１とワーク３の内表面３ａとの濡れ性などにも影響を受けるので、必要に応じて適宜条件を変更しながら、膜厚を調整するのが望ましい。
【００３９】
その後は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、加工装置としてのレーザ照射装置６にワーク３を横向きに（中心軸が水平になる向きに）装着する。ここで、「水平」とは、完全な水平方向を含む他、水平方向から僅かに傾いた方向をも含む。また、レーザ照射装置６は、ヘッド６１、ヘッドガイド軸６２、ヘッド駆動装置６３およびワーク駆動装置６４を主に備えて構成されている。ここで、ヘッドガイド軸６２および後述するヘッド駆動軸６３ｂは、ヘッド支持軸の一例に相当する。
【００４０】
ヘッド６１は、半導体レーザを内蔵しており、ワーク３内に挿入可能な大きさで形成されている。ヘッド６１は、公知の光学部品（対物レンズ６１ａ等）を備えており、図示せぬ制御装置によって対物レンズ６１ａなどが光軸方向に動かされることでフォーカスサーボ制御を実行するようになっている。これにより、ヘッド６１から照射されるレーザ光が、フォトレジスト層５に対する所定位置に集束されるようになっている。また、ヘッド６１の適所には、後述するヘッド駆動軸６３ｂの雄ねじ部６３ａに螺合する雌ねじ部６１ｂが形成されるとともに、ヘッドガイド軸６２が挿入される貫通孔６１ｃが形成されている。
【００４１】
ヘッドガイド軸６２は、ワーク３の軸方向に延びてヘッド６１の移動をワーク３の軸方向に規制する部材であり、ヘッド６１の貫通孔６１ｃに挿入された状態で、その両端が一対の支持台６５で支持されている。なお、図示左側の支持台６５に形成される貫通孔６５ａに対して、ヘッドガイド軸６２は着脱可能なクリアランスで嵌合している。
【００４２】
ヘッド駆動装置６３は、ワーク３の軸方向に延びるとともにヘッド６１の雌ねじ部６１ｂと螺合する雄ねじ部６３ａを有するヘッド駆動軸６３ｂと、ヘッド駆動軸６３ｂを回転させるモータ６３ｃとを備えて構成されている。そして、モータ６３ｃでヘッド駆動軸６３ｂを回転させると、雄ねじ部６３ａが雌ねじ部６１ｂを軸方向に押圧することによって、ヘッド６１が軸方向において移動可能となっている。
【００４３】
なお、ヘッド駆動軸６３ｂの一端部（図示左側の端部）は、モータ６３ｃの回転軸６３ｄの先端に対してキー溝を介して連結されている。これにより、ヘッド駆動軸６３ｂとモータ６３ｃの回転軸６３ｄは、回転方向においては相対移動不能となり、軸方向（離間する方向）においては相対移動可能となっている。
【００４４】
ワーク駆動装置６４は、ワーク３の両端部をそれぞれ支持する一対の中空支持軸６４ａと、中空支持軸６４ａを回転可能に支持する一対のベアリング台６４ｂと、一対の中空支持軸６４ａの一方（図示右側の中空支持軸６４ａ）に対して図示せぬモータからの回転力を伝達させるベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄとを備えて構成されている。そして、中空支持軸６４ａとワーク３は、これらの間にテーパ面を有するスリーブ６４ｅが圧入されることで互いに固定され、一体的に回転することが可能となっている。ここで、中空支持軸６４ａおよびベアリング台６４ｂはワーク支持台の一例に相当し、図示せぬモータ、ベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄは駆動装置の一例に相当する。そして、前述したヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂは、一対の中空支持軸６４ａの内周面で形成される孔６４ｆを通って、ワーク３内を貫通するようになっている。
【００４５】
次に、レーザ照射装置６を用いたワーク３の内表面３ａの加工方法について説明する。
まず、レーザ照射装置６にワーク３を取り付ける際には、図４に示すように、レーザ照射装置６の左側の部品を左側にずらす。その後、ワーク３の右側端部を、右側の中空支持軸６４ａにスリーブ６４ｅで仮止めするとともに、レーザ照射装置６の左側の部品を元の位置に戻して、ワーク３の左側端部を、左側の中空支持軸６４ａにスリーブ６４ｅで仮止めする。続いて、各スリーブ６４ｅをそれぞれワーク３に圧入することで、ワーク３を一対の中空支持軸６４ａに固定する。
【００４６】
その後は、図３（ａ）に示すように、図示せぬモータから回転力をベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄを介して中空支持軸６４ａに伝達させることで、ワーク３を回転させる（回転工程）。また、このとき、モータ６３ｃを駆動するとともに、図示せぬ制御装置からヘッド６１に信号を送ることで、ヘッド６１がフォーカスサーボ制御されつつワーク３の軸方向に移動してフォトレジスト層５の所定の深さ位置にレーザ光を照射して、フォトレジスト層５全体に穴部パターン５１が螺旋状に形成されることとなる（加工工程；図５（ａ）参照）。
【００４７】
具体的には、フォトレジスト層５に、材料の光吸収波長域に入る波長（材料で吸収される波長）のレーザ光を照射すると、フォトレジスト層５によってレーザ光が吸収され、この吸収された光が熱に変換され、光の照射部分の温度が上昇する。これにより、フォトレジスト層５が、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化を起こす。そして、このような変化を起こした材料が移動または／および消失して、ワーク３の内表面３ａ上から除去されることで、穴部パターン５１が形成される。
【００４８】
なお、レーザ照射装置６から照射されるレーザ光の出力値等は、レーザ光の照射によりワーク３の内表面３ａが露出するような値に適宜設定されている。また、穴部パターン５１の幅（半値幅）が１μｍ以下となるように、レーザ光のスポット径が適宜設定されている。ここで、半値幅とは、穴部パターン５１の深さの半分の深さ位置での幅を意味する。
【００４９】
また、レーザ照射装置６のヘッド６１やヘッド６１に信号を送る制御装置としては、例えばパルステック工業株式会社製ＮＥ５００（波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５）を採用することができる。さらに、穴部パターン５１の形成方法としては、例えば、ライトワンス光ディスクや追記型光ディスクなどで公知となっているピットの形成方法を適用することができる。具体的には、例えば、ピットサイズによって変化するレーザの反射光の強度を検出し、この反射光の強度が一定となるようにレーザの出力を補正することで、均一なピットを形成するといった、公知のランニングＯＰＣ技術（例えば、特許第３０９６２３９号公報段落［００１２］）を適用することができる。
【００５０】
そして、フォトレジスト層５に穴部パターン５１を形成した後は、図５（ｂ）に示すように、ワーク３を図示せぬメッキ槽に入れて、ワーク３の内表面３ａから、金属材料の一例としてメッキ材料からなるメッキ膜７を成長させた。なお、各穴部パターン５１の底面から成長する各メッキ膜７は、フォトレジスト層５の厚さよりも高く成長すると、ワーク３の軸方向に成長して互いに接合する。その後は、ワーク３の内側に形成された円筒状の形成品（メッキ膜７）をワーク３から外して、図５（ｃ）に示すように、その外表面に付着したフォトレジスト層５をエタノールなどの洗浄液で洗い流すととともに、その円筒状の形成品の内側に円柱状のロールＲを嵌め込むことで、外表面に凹凸パターン３１を有した凹凸部品の一例としてのスタンパロール３０が製造される。
【００５１】
なお、メッキ膜７をワーク３から取り外し易くするために、ワーク３の内表面３ａに予め剥離液を塗布しておいてもよい。剥離液としては、市販のものが適用でき、シリコン系やカーボン系が好ましい。また、メッキ材料の種類としては、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、アルミニウム、チタン、銅などの金属または金属含有物またはこれらの合金などを採用できる。
【００５２】
さらには、メッキ膜７をワーク３から取り外す際に、フォトレジスト層５を溶かす溶解液をメッキ膜７とワーク３の内表面３ａの間に注入してもよい。また、ワーク３とメッキ膜７の熱膨張率が異なる場合には、これらを加熱または冷却することで、ワーク３よりもメッキ膜７が小径となるように変形させて、ワーク３からメッキ膜７を取り外し易くしてもよい。さらには、ワーク３の内表面３ａとフォトレジスト層５との間に、新たな層を形成し、この層を溶解液で溶かすことで、ワーク３からメッキ膜７を取り外し易くしてもよい。
【００５３】
次に、スタンパロール３０を用いたパターンシートの製造方法について説明する。参照する図面において、図６は、スタンパロールを用いたパターンシートの製造方法を示す概念図である。
【００５４】
図６に示すように、スタンパロール３０は、公知のパターンシート製造装置１０（例えば、特開２００７−８３４４７号参照）に組み込まれることにより、走行するシートＷに微細パターンを連続的に形成することに寄与する。具体的に、パターンシート製造装置１０では、シート供給手段１１より、一定速度でシートＷを送り出す。シートＷは塗布手段１２へ送り込まれ、シートＷの表面に樹脂液が塗布される。
【００５５】
ここで、塗布手段１２は、シートＷの表面に放射線硬化樹脂液を塗布する装置であり、放射線硬化樹脂液を供給する液供給源１２Ａと、液供給装置（送液ポンプ）１２Ｂと、塗布ヘッド１２Ｃと、塗布の際にシートＷを巻き掛けて支持する支持ローラ１２Ｄと、液供給源１２Ａより塗布ヘッド１２Ｃまで放射線硬化樹脂液を供給するための配管等より構成される。
【００５６】
そして、塗布手段１２による樹脂液の塗布後に乾燥手段１９によりシートＷに塗布された樹脂液が乾燥され、溶剤分が蒸発する。次いで、シートＷはスタンパロール３０とニップローラ１４からなる成形手段へ送り込まれる。これにより、連続走行するシートＷが、回転するスタンパロール３０とニップローラ１４との間で押圧される。すなわち、スタンパロール３０に、走行するシートＷを巻き付けて型付けすることにより、シートＷの樹脂層にスタンパロール３０の外表面の凹凸パターンが連続的に転写される。
【００５７】
次いで、シートＷがスタンパロール３０に巻き掛けられている状態で、樹脂硬化手段１５によりシートＷを透過して樹脂液層に放射線照射を行い、樹脂液層を硬化させる。その後、シートＷを剥離ローラ１６に巻き掛けることにより、シートＷがスタンパロール３０から剥離する。
【００５８】
剥離されたシートＷは、シート巻き取り手段１８に搬送され、保護フィルム供給手段１７より供給される保護フィルムＨがシートＷの表面に供給され、両フィルムが重なった状態でシート巻き取り手段１８の巻き取りロールにより巻き取られ、収納される。以上により、微細パターンが形成されたパターンシートが製造される。
【００５９】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
横置きにしたワーク３の両端が支持されて内表面３ａ上のフォトレジスト層５が加工されるので、ワーク３の撓みを抑制して良好にフォトレジスト層５を加工することができる。
【００６０】
加工工程においてフォーカスサーボ制御を実行することで、レーザ光がフォトレジスト層５に対する所定位置に集束されるので、内表面３ａ上のフォトレジスト層５の加工を精度良く行うことができる。
【００６１】
ワーク３の内表面３ａに、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層５を形成したので、レーザ光をフォトレジスト層５に照射するだけでレーザ光のスポット径よりも小さな幅（例えばサブミクロンオーダー）の微細な穴部パターン５１をフォトレジスト層５に形成することができる。
【００６２】
ワーク３を液槽２に浸けた後回転させながら引き上げることで、ワーク３の内表面３ａ上の塗布液１が遠心力によって略均一の厚さになるとともに略同時に乾燥されるので、フォトレジスト層５の膜厚を略均一に形成して良好な穴部パターン５１をワーク３の内表面３ａに形成することができる。
【００６３】
取出工程の後に引き続きワーク３を回転させることで塗布液１を乾燥させるので、重力の影響による塗布液１の厚さのムラの抑制を維持しつつ、塗布液１を迅速に乾燥させることができる。
【００６４】
本実施形態のような取出工程および乾燥工程を経ることにより、非常に薄いフォトレジスト層５をワーク３の内表面３ａに略均一の膜厚で形成することができるので、ワーク３の内側に形成するスタンパロール３０の外表面の凹凸パターンを例えばサブミクロンオーダーで形成することができる。そのため、このような微細パターンが形成されたスタンパロール３０を製造することができる。また、このスタンパロール３０を用いてパターンシートを製造することで、サブミクロンオーダーの微細パターンを有するパターンシート（反射防止膜、偏光板、波長板、電子材料など）を、大面積で効率良く生産できる。なお、スタンパロール３０は低コストで製造することができるので、スタンパロール３０を予備ロールとして複数製作して、スタンパロールの再生産にかかる費用を抑制することができる。
【００６５】
半導体レーザを用いることでヘッド６１を小型にできるので、円筒状の内表面３ａを有するワーク３が比較的小さなものであっても、ワーク３内に小型のヘッド６１を入れて、ワーク３の内表面３ａにあるフォトレジスト層５に良好にレーザ光を照射することができる。
【００６６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、ヘッド支持軸の一例としてのヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂの両端を支持したが、本発明はこれに限定されず、図７（ａ）に示すように、ヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの一端部（図示左側の端部）のみを片持ち梁状に支持してもよい。ここで、参照する図７（ａ）は、図３（ａ）とは異なり、装置を横方向から切って上方向から見た横断面図である。
【００６７】
また、図７に示す形態では、片持ち梁状に支持されたヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの自重やヘッド６１の重さによって、ヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの先端が撓むおそれがあるため、ヘッド６１の向きを、図７（ｂ）に示すように横向きにするのが望ましい。すなわち、ヘッド６１からフォトレジスト層５に照射するレーザ光の光軸の向きを、水平にするのが望ましい。これによれば、図７（ｃ）に示すように、ヘッドガイド軸６２１等の先端が鉛直方向に撓んだ場合であっても、この撓みによる影響を大きく受けずに、ヘッド６１とフォトレジスト層５との間の距離（ギャップ）を略同じ距離に維持することができる。すなわち、例えばレーザ光の光軸の向きを下向きに向けた場合には、ヘッドガイド軸６２１等が鉛直方向に撓んだ量ΔＬ１の分だけギャップが小さくなるが、レーザ光の光軸の向きを水平方向に向けた場合には、ギャップの変位量をΔＬ１よりも極めて小さいΔＬ２（Ｌ２−Ｌ２’）に抑えることができる。そのため、フォトレジスト層５の加工を良好に形成することができる。
【００６８】
なお、このように片持ち梁状にヘッドガイド軸６２１およびヘッド駆動軸６３ｅの一端部を支持する構造においては、前記実施形態のようなベルト６４ｃおよびプーリ６４ｄは必要ないので、構造を簡略化することができる。具体的に、この構造は、スリーブ６４ｅを介してワーク３を内側から支持する中実支持軸６６を支持台６７で回転可能に支持するとともに、中実支持軸６６の端部にモータ６８を同軸上に設けているだけなので、シンプルな構造となっている。
【００６９】
前記実施形態では、ワーク３の内表面３ａを支持したが、本発明はこれに限定されず、例えば図８（ａ）に示すように、ワーク３の外表面３ｂを支持するようにしてもよい。ここで、参照する図８（ａ）は、図３（ａ）とは異なり、装置を横方向から切って上方向から見た横断面図である。具体的に、図８（ａ）に示す形態は、ワーク３の外表面３ｂを把持するチャッキング装置１００，１０１をワーク３の両端に設け、これらのチャッキング装置１００，１０１を支持台１１０，１１１で回転可能に支持するとともに、一方のチャッキング装置１０１をモータ１２０で回転させる構造となっている。これによれば、ワーク３の内表面３ａを支持しないので、内表面３ａ全体にフォトレジスト層５を形成することができる。なお、この図８の構造も、図７と同様に、ヘッドガイド軸６２２およびヘッド駆動軸６３ｆが片持ち梁状に支持される構造であるため、図８（ｂ）に示すように、ヘッド６１を横向きにするのが望ましい。
【００７０】
前記実施形態では、穴部パターン５１を形成したフォトレジスト層５に対してメッキ膜７を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フォトレジスト層５に穴部パターン５１を形成した後、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、蒸着またはスパッタリングにより凹凸形状を形成し、この凹凸形状に対してメッキ膜７を形成してもよい。
【００７１】
具体的に、この方法では、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ワーク３を図示せぬ真空チャンバーに入れて、穴部パターン５１を形成したフォトレジスト層５に対して金属材料の一例としてのクロム８を蒸着またはスパッタリングにより成膜する。その後は、図９（ｃ）に示すように、エタノールなどの洗浄液でフォトレジスト層５を洗い流すと、ワーク３の内表面３ａにクロム８からなるパターン（凸部）が形成される。そして、図９（ｄ）に示すように、クロム８からなるパターンに対してメッキ膜７を形成することで、前記実施形態と同様にしてスタンパロールを製造することができる。
【００７２】
また、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、エッチングによりワーク３の内表面３ａに微細な凹凸形状を形成した後、この凹凸形状に対してメッキ膜７を形成してもよい。
【００７３】
具体的に、この方法では、図１０（ａ）に示すように、フォトレジスト層５に穴部パターン５１を形成した後、ワーク３の内表面３ａに残ったフォトレジスト層５をマスクとしてエッチングを行うことによって、図１０（ｂ）に示すように、ワーク３の内表面３ａに凹部３ｃを形成する。ここで、エッチングとしては、ウェットエッチング、ドライエッチング、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）など、種々のエッチング方法を採用できる。
【００７４】
そして、凹部３ｃを形成した後は、フォトレジスト層５を前記実施形態のような洗浄液で除去することで、図１０（ｃ）に示すように、ワーク３の内表面３ａにエッチングによるパターン（凹部３ｃ）が形成される。そして、図１０（ｄ）に示すように、凹部３ｃが形成されたワーク３の内表面３ａに対してメッキ膜７を形成することで、前記実施形態と同様にしてスタンパロールを製造することができる。
【００７５】
また、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、穴部パターン５１を形成したフォトレジスト層５の表面５ａとワーク３の内表面３ａとに連続するように、金属材料ＭＭを蒸着またはスパッタリングによって成膜することでワーク３の内表面３ａに微細な凹凸形状を形成し、この凹凸形状に対してメッキ膜７を形成してもよい。これによれば、図９に示す形態のように蒸着またはスパッタリング処理の後にワーク３の内表面３ａに残るフォトレジスト層５を除去することなく、凹凸形状を形成することができるので、フォトレジスト層５を除去するための設備等が不要となり、製造コストを低減することができる。なお、図１１のようにフォトレジスト層５の表面５ａとワーク３の内表面３ａとに連続するように金属材料ＭＭを成膜するには、スパッタリングを採用するのが望ましく、図９のように金属材料（クロム８）を断続的に成膜するには、真空蒸着を採用するのが望ましい。また、この図１１の実施形態については、ワーク３の内表面３ａが露出するまで穴部パターン５１を形成する必要はない。すなわち、穴部パターン５１の底面でワーク３の内表面３ａが覆われていても、金属材料ＭＭからなる凹凸パターンを形成することができる。そして、以上のように構成された金属材料ＭＭからなるパターンに対してメッキ膜７を形成することで、前記実施形態と同様にしてスタンパロールを製造することができる。
【００７６】
前記実施形態では、ワーク３の内表面３ａにヒートモード型のフォトレジスト層５を形成したが、本発明はこれに限定されず、フォトンモード型のフォトレジスト層や、露光によって現像液で溶解可能な物性に変化するフォトレジスト層などを形成してもよい。また、フォトレジスト層を設けずに、ワークの内表面に直接高出力のレーザ光を当ててワークの内表面を加工してもよい。
【００７７】
前記実施形態では、ヘッド支持軸（ヘッドガイド軸６２およびヘッド駆動軸６３ｂ）に対してヘッド６１が相対的に移動するように構成したが、本発明はこれに限定されず、ヘッド支持軸とヘッドが一体に移動するように構成してもよい。
【００７８】
前記実施形態では、ワーク３を液槽２内の塗布液１に浸けることで、ワーク３の内表面３ａへの塗布液１の塗布を行ったが、本発明はこれに限定されず、例えばスプレーなどによって塗布を行ってもよい。
【００７９】
前記実施形態では、ワーク３を回転させながら取り出した後、その回転を継続させることでワーク３の乾燥を行ったが、本発明はこれに限定されず、ワーク３を回転させながら取り出した後、その回転を止めてワーク３の乾燥を行ってもよい。ただし、前記実施形態のようにワーク３を回転させながら乾燥させる場合には、乾燥工程中においても重力の影響によるフォトレジスト層５の膜厚のムラを抑えることができるので、乾燥工程中においてもワーク３を回転させるのが望ましい。
【００８０】
前記実施形態では、ワーク３を回転させるとともにヘッド６１を軸方向に移動させることで、ワーク３の内表面３ａ全体に穴部パターン５１を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヘッド６１をワーク３の中心軸回りに回転させ、ワーク３を軸方向に移動させてもよい。
【００８１】
前記実施形態では、円筒状のワーク３を加工対象としたが、本発明はこれに限定されず、例えば有底筒状のワークを加工対象としてもよい。
【００８２】
前記実施形態では、塗布液１に入れる色素材料として化学式１で示すような材料を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、色素材料を有するフォトレジスト層５の好適な例としては、メチン色素（シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など）、大環状色素（フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポルフィリン色素など）、アゾ色素（アゾ金属キレート色素を含む）、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。中でも、メチン色素、オキソノール色素、大環状色素、アゾ色素が好ましい。
【００８３】
中でも、色素型のフォトレジスト層５は、露光波長領域に吸収を有する色素を含有していることが好ましい。特に、光の吸収量を示す消衰係数ｋの値は、その上限が、１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましく、３以下であることがさらに好ましく、１以下であることが最も好ましい。その理由は、消衰係数ｋが高すぎると、フォトレジスト層５の光の入射側から反対側まで光が届かず、不均一な穴が形成されるからである。また、消衰係数ｋの下限値は、０．０００１以上であることが好ましく、０．００１以上であることがより好ましく、０．１以上であることがさらに好ましい。その理由は、消衰係数ｋが低すぎると、光吸収量が少なくなるため、その分大きなレーザパワーが必要となり、加工速度の低下を招くからである。
【００８４】
なお、フォトレジスト層５は、前記したように露光波長において光吸収があることが必要であり、かような観点からレーザ光源の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変することができる。
【００８５】
例えば、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素などから選択することが有利である。この中でも、フタロシアニン色素またはペンタメチンシアニン色素を用いるのが好ましい。
【００８６】
また、レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近であった場合は、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素などから選択することが有利である。
【００８７】
さらに、レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近であった場合は、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、１−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。
【００８８】
以下、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合、６６０ｎｍ付近であった場合、４０５ｎｍ付近であった場合に対し、フォトレジスト層５（フォトレジスト材料）としてそれぞれ好ましい化合物の例を挙げる。ここで、以下の化学式２，３で示す化合物（Ｉ-１〜Ｉ-１０）は、レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近であった場合の化合物である。また、化学式４，５で示す化合物（II-１〜II-８）は、６６０ｎｍ付近であった場合の化合物である。さらに、化学式６，７で示す化合物（III-１〜III-１４）は、４０５ｎｍ付近であった場合の化合物である。なお、本発明はこれらをフォトレジスト材料に用いた場合に限定されるものではない。
【００８９】
＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化２】
【００９０】
＜レーザ光源の発振波長が７８０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化３】
【００９１】
＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化４】
【００９２】
＜レーザ光源の発振波長が６６０ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化５】
【００９３】
＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化６】
【００９４】
＜レーザ光源の発振波長が４０５ｎｍ付近である場合のフォトレジスト材料例＞
【化７】
【００９５】
また、特開平４−７４６９０号公報、特開平８−１２７１７４号公報、同１１−５３７５８号公報、同１１−３３４２０４号公報、同１１−３３４２０５号公報、同１１−３３４２０６号公報、同１１−３３４２０７号公報、特開２０００−４３４２３号公報、同２０００−１０８５１３号公報、及び同２０００−１５８８１８号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。
【００９６】
このような色素型のフォトレジスト層５は、色素を、結合剤等と共に適当な溶剤に溶解して塗布液１を調製し、次いで、この塗布液１を、ワーク３上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより形成できる。その際、塗布液１を塗布する面の温度は、１０〜４０℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が、１５℃以上であり、２０℃以上であることが更に好ましく、２３℃以上であることが特に好ましい。また、上限値としては、３５℃以下であることがより好ましく、３０℃以下であることが更に好ましく、２７℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さを均一とすることができる。
なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれが任意で組み合わせることができる。
ここで、フォトレジスト層５は、単層でも重層でもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数回行うことによって形成される。
塗布液１中の色素の濃度は、一般に０．０１〜１５質量％の範囲であり、好ましくは０．１〜１０質量％の範囲、より好ましくは０．５〜５質量％の範囲、最も好ましくは０．５〜３質量％の範囲である。
【００９７】
塗布液１の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン；ジクロルメタン、１，２−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素；ジメチルホルムアミド等のアミド；メチルシクロヘキサン等の炭化水素；テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル；エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール；２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類；等を挙げることができる。なお、フッ素系溶剤、グリコールエーテル類、ケトン類が好ましい。特に好ましいのはフッ素形溶剤、グリコールエーテル類である。更に好ましいのは、２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルである。
上記溶剤は使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは二種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液１中には、更に、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、潤滑剤等各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。
【００９８】
また、塗布の際、塗布液１の温度は、２３〜５０℃の範囲であることが好ましく、２４〜４０℃の範囲であることがより好ましく、中でも、２５〜３０℃の範囲であることが特に好ましい。
【００９９】
塗布液１が結合剤を含有する場合、結合剤の例としては、ゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物等の合成有機高分子；を挙げることができる。フォトレジスト層５の材料として結合剤を併用する場合に、結合剤の使用量は、一般に色素に対して０．０１倍量〜５０倍量（質量比）の範囲にあり、好ましくは０．１倍量〜５倍量（質量比）の範囲にある。
【０１００】
また、フォトレジスト層５には、フォトレジスト層５の耐光性を向上させるために、種々の褪色防止剤を含有させることができる。
褪色防止剤としては、一般的に一重項酸素クエンチャーが用いられる。一重項酸素クエンチャーとしては、既に公知の特許明細書等の刊行物に記載のものを利用することができる。
その具体例としては、特開昭５８−１７５６９３号公報、同５９−８１１９４号公報、同６０−１８３８７号公報、同６０−１９５８６号公報、同６０−１９５８７号公報、同６０−３５０５４号公報、同６０−３６１９０号公報、同６０−３６１９１号公報、同６０−４４５５４号公報、同６０−４４５５５号公報、同６０−４４３８９号公報、同６０−４４３９０号公報、同６０−５４８９２号公報、同６０−４７０６９号公報、同６３−２０９９９５号公報、特開平４−２５４９２号公報、特公平１−３８６８０号公報、及び同６−２６０２８号公報等の各公報、ドイツ特許３５０３９９号明細書、そして日本化学会誌１９９２年１０月号第１１４１頁等に記載のものを挙げることができる。前記一重項酸素クエンチャー等の褪色防止剤の使用量は、色素の量に対して、通常０．１〜５０質量％の範囲であり、好ましくは、０．５〜４５質量％の範囲、更に好ましくは、３〜４０質量％の範囲、特に好ましくは５〜２５質量％の範囲である。
【０１０１】
なお、色素の吸収ピークの波長は、必ずしも可視光の波長域内であるものに限定されず、紫外域や、赤外域にあるものであっても構わない。
【０１０２】
レーザで穴部パターン５１を形成する波長λｗは、色素吸収波長λａとの関係において、λａ＜λｗの関係であることが好ましい。このような関係にあれば、色素の光吸収量が適切で形成効率が高まるし、きれいな凹凸形状が形成できるからである。
【０１０３】
なお、穴部パターン５１を形成するためのレーザ光の波長λｗは、大きなレーザパワーが得られる波長であればよく、例えば、１９３ｎｍ、２１０ｎｍ、２６６ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５３２ｎｍ、６３３ｎｍ、６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど、１０００ｎｍ以下が好ましい。
【０１０４】
また、レーザ光の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよい。ただし、光学系を簡単にするために、固体レーザや半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザ光は、連続光でもパルス光でもよいが、自在に発光間隔が変更可能なレーザ光を採用するのが好ましい。例えば、半導体レーザを採用するのが好ましい。レーザを直接オンオフ変調できない場合は、外部変調素子で変調するのが好ましい。
【０１０５】
また、レーザパワーは、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。ただし、レーザパワーを高めるにつれ、スキャン速度（レーザ光でフォトレジスト層５を走査する速度）を上げなければならない。そのため、レーザパワーの上限値は、スキャン速度の上限値を考慮して、１００Ｗが好ましく、１０Ｗがより好ましく、５Ｗがさらに好ましく、１Ｗが最も好ましい。また、レーザパワーの下限値は、０．１ｍＷが好ましく、０．５ｍＷがより好ましく、１ｍＷがさらに好ましい。
【０１０６】
さらに、レーザ光は、発信波長幅およびコヒーレンシが優れていて、波長並みのスポットサイズに絞ることができるような光であることが好ましい。また、露光ストラテジ（穴部パターン５１を適正に形成するための光パルス照射条件）は、光ディスクで使われているようなストラテジを採用するのが好ましい。すなわち、光ディスクで使われているような、露光速度や照射するレーザ光の波高値、パルス幅などの条件を採用するのが好ましい。
【０１０７】
また、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解は、その変化の割合が大きく、急峻であることが好ましい。具体的には、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少率が５％以上であることが好ましく、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上である。また、フォトレジスト層５の気化、昇華または分解時の示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ）による重量減少の傾き（昇温１℃あたりの重量減少率）が０．１％／℃以上であることが好ましく、より好ましくは０．２％／℃以上、更に好ましくは０．４％／℃以上である。
【０１０８】
また、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学または／および物理変化の転移温度は、その上限値が、２０００℃以下であることが好ましく、１０００℃以下であることがより好ましく、５００℃以下であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が高すぎると、大きなレーザパワーが必要となるからである。また、転移温度の下限値は、５０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましく、１５０℃以上であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が低すぎると、周囲との温度勾配が少ないため、明瞭な穴エッジ形状を形成することができなくなるからである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】円筒内表面に塗布液を塗布するのに用いる設備を示す断面図である。
【図２】浸漬工程を示す断面図（ａ）と、取出工程および乾燥工程を示す断面図（ｂ）である。
【図３】レーザ照射装置を示す断面図（ａ）と、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｂ）である。
【図４】ワークをレーザ照射装置に装着する様子を示す断面図である。
【図５】フォトレジスト層に凹部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｂ）と、ワーク内部に形成された部品をワークから外してフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）である。
【図６】スタンパロールを用いたパターンシートの製造方法を示す概念図である。
【図７】ヘッドガイド軸等を片持ち梁状に支持した形態を示す図であり、レーザ照射装置を上から見た状態を示す横断面図（ａ）と、図７（ａ）のＹ−Ｙ断面図（ｂ）と、ヘッドとフォトレジスト層との距離の関係を示す拡大断面図（ｃ）である。
【図８】ワークの外表面を支持する形態を示す図であり、レーザ照射装置を上から見た状態を示す横断面図（ａ）と、図８（ａ）のＺ−Ｚ断面図（ｂ）である。
【図９】フォトレジスト層に穴部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、フォトレジスト層の表面とワークの内表面とにクロムを成膜した状態を示す断面図（ｂ）と、ワークの内表面からフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｄ）である。
【図１０】エッチングによりワークの内表面に凹凸パターンを形成する形態を示す断面図であり、フォトレジスト層に穴部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、ワークの内表面をエッチングした状態を示す断面図（ｂ）と、ワークの内表面からフォトレジスト層を除去した状態を示す断面図（ｃ）と、ワークの内表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｄ）である。
【図１１】フォトレジスト層の内表面とワークの表面とに連続するように金属材料を成膜することで凹凸パターンを形成する形態を示す断面図であり、フォトレジスト層に穴部パターンが形成された状態を示す断面図（ａ）と、フォトレジスト層の表面とワークの内表面とに連続するように金属材料を成膜した状態を示す断面図（ｂ）と、金属材料の表面からメッキ膜を成長させた状態を示す断面図（ｃ）である。
【符号の説明】
【０１１０】
３ ワーク
３ａ 内表面
５ フォトレジスト層
５ａ 表面
６ レーザ照射装置
７ メッキ膜
５１ 穴部パターン
６１ ヘッド
６２ ヘッドガイド軸
６３ ヘッド駆動装置
６３ｂ ヘッド駆動軸
６３ｃ モータ
６４ ワーク駆動装置
６４ａ 中空支持軸
６４ｂ ベアリング台
６４ｃ ベルト
６４ｄ プーリ
６４ｅ スリーブ
６４ｆ 孔
６５ 支持台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工装置であって、
前記ワークの両端を回転可能に支持する一対のワーク支持台と、
前記ワークの一端に駆動力を付与して前記ワークを回転させる駆動装置と、
前記一対のワーク支持台の少なくとも一方に形成される孔から通されて前記ワーク内において前記ワークの軸方向に延びるヘッド支持軸と、
前記ヘッド支持軸に支持されて前記ワークの軸方向に移動しながら、前記内表面にレーザ光を照射するヘッドと、を備えて構成されていることを特徴とする円筒内表面の加工装置。
【請求項２】
前記内表面に照射するレーザ光の光軸が水平方向を向くように、前記ヘッドが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒内表面の加工装置。
【請求項３】
前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行可能な制御装置を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒内表面の加工装置。
【請求項４】
円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工方法であって、
前記ワークの両端を支持して、前記ワークを回転させる回転工程と、
前記ワーク内に配設したヘッドから前記内表面にレーザ光を照射させつつ、前記ヘッドを前記ワークの軸方向に移動させることで、前記内表面を螺旋状に加工する加工工程と、を備えたことを特徴とする円筒内表面の加工方法。
【請求項５】
前記加工工程において、
前記ヘッドから水平方向に向けて前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項４に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項６】
前記加工工程において、
前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項７】
前記回転工程の前に、
前記ワークの内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層を形成するフォトレジスト形成工程を設けたことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項８】
前記フォトレジスト形成工程は、
前記フォトレジスト層を構成する化合物を有する塗布液中に、前記ワークの中心軸が鉛直方向に沿うように、前記ワークを入れて浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後、前記ワークを中心軸回りに回転させながら引き上げる取出工程と、
前記ワークの内表面に塗布された塗布液を乾燥させてフォトレジスト層を形成する乾燥工程と、を有することを特徴とする請求項７に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項９】
前記乾燥工程において、
前記取出工程に引き続いてワークを回転させることでワーク上の塗布液を乾燥させることを特徴とする請求項８に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項１０】
請求項４〜請求項９のいずれか１項に記載の加工方法で加工されたワークの内表面に金属材料を成膜させ、成膜した金属材料を取り外すことで外表面に凹凸パターンを有した金属材料からなる部品を製造することを特徴とする凹凸部品の製造方法。
【請求項１１】
スタンパロールに、走行するシートを巻き付けて型付けすることにより、走行するシートにパターンを連続的に形成するパターンシートの製造方法であって、
前記スタンパロールとして、請求項１０に記載の製造方法により外表面に凹凸パターンが形成された凹凸部品を用いることを特徴とするパターンシートの製造方法。
【請求項１】
円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工装置であって、
前記ワークの両端を回転可能に支持する一対のワーク支持台と、
前記ワークの一端に駆動力を付与して前記ワークを回転させる駆動装置と、
前記一対のワーク支持台の少なくとも一方に形成される孔から通されて前記ワーク内において前記ワークの軸方向に延びるヘッド支持軸と、
前記ヘッド支持軸に支持されて前記ワークの軸方向に移動しながら、前記内表面にレーザ光を照射するヘッドと、を備えて構成されていることを特徴とする円筒内表面の加工装置。
【請求項２】
前記内表面に照射するレーザ光の光軸が水平方向を向くように、前記ヘッドが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒内表面の加工装置。
【請求項３】
前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行可能な制御装置を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の円筒内表面の加工装置。
【請求項４】
円筒状の内表面を有するワークの内表面を、レーザ光により加工する円筒内表面の加工方法であって、
前記ワークの両端を支持して、前記ワークを回転させる回転工程と、
前記ワーク内に配設したヘッドから前記内表面にレーザ光を照射させつつ、前記ヘッドを前記ワークの軸方向に移動させることで、前記内表面を螺旋状に加工する加工工程と、を備えたことを特徴とする円筒内表面の加工方法。
【請求項５】
前記加工工程において、
前記ヘッドから水平方向に向けて前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項４に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項６】
前記加工工程において、
前記ヘッドから照射するレーザ光を、前記内表面に対する所定位置に集束させるフォーカスサーボ制御を実行することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項７】
前記回転工程の前に、
前記ワークの内表面に、ヒートモードの形状変化が可能なフォトレジスト層を形成するフォトレジスト形成工程を設けたことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項８】
前記フォトレジスト形成工程は、
前記フォトレジスト層を構成する化合物を有する塗布液中に、前記ワークの中心軸が鉛直方向に沿うように、前記ワークを入れて浸漬させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の後、前記ワークを中心軸回りに回転させながら引き上げる取出工程と、
前記ワークの内表面に塗布された塗布液を乾燥させてフォトレジスト層を形成する乾燥工程と、を有することを特徴とする請求項７に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項９】
前記乾燥工程において、
前記取出工程に引き続いてワークを回転させることでワーク上の塗布液を乾燥させることを特徴とする請求項８に記載の円筒内表面の加工方法。
【請求項１０】
請求項４〜請求項９のいずれか１項に記載の加工方法で加工されたワークの内表面に金属材料を成膜させ、成膜した金属材料を取り外すことで外表面に凹凸パターンを有した金属材料からなる部品を製造することを特徴とする凹凸部品の製造方法。
【請求項１１】
スタンパロールに、走行するシートを巻き付けて型付けすることにより、走行するシートにパターンを連続的に形成するパターンシートの製造方法であって、
前記スタンパロールとして、請求項１０に記載の製造方法により外表面に凹凸パターンが形成された凹凸部品を用いることを特徴とするパターンシートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２７９６１５（Ｐ２００９−２７９６１５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３４０１６（Ｐ２００８−１３４０１６）
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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