CN102892930A - 阳极氧化处理装置、处理槽、压印用辊状模具的制造方法以及在表面具有多个凸部的物体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及辊状模具的制造方法等,使用通电构件对浸渍于阳极氧化槽的电解液、且由铝构成的圆筒状的铝基材通电来进行阳极氧化处理,由此制造在表面具有多个凹凸的辊状模具,其中,该辊状模具的制造方法包括阳极氧化工序,在该阳极氧化工序中,在上述通电构件与上述铝基材抵接的状态下,一边以上述铝基材的中心轴线作为旋转中心使上述铝基材旋转,一边通过上述通电构件对上述铝基材进行通电。
Description
技术领域
本发明涉及一种阳极氧化处理装置以及压印用辊状模具的制造方法、以及使用上述压印用辊状模具来制造在表面具有多个凸部的物体的方法,上述阳极氧化处理装置用于制造压印用辊状模具,该压印用辊状模具在辊状的铝基材的外周面形成有具备多个细孔的阳极氧化铝。
另外,本发明涉及用于在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理的处理槽,以及在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理的电解处理装置。
本发明基于2010年3月25日于日本提出申请的日本特愿2010-070280号、2010年6月15日于日本提出申请的日本特愿2010-136227号、2010年7月29日于日本提出申请的日本特愿2010-170458号、2011年1月31日于日本提出申请的日本特愿2011-018226号、以及2011年3月4日于日本提出申请的日本特愿2011-047561号主张优先权,并在此引用其内容。
背景技术
作为对基材的表面进行处理的方法,有施镀等覆膜处理、阳极氧化等化学处理等。
在处理基材的表面时,例如,如图7A以及图7B所示,通常将电解液等处理液1L’从设在长方体状的处理槽170的下部的供给管171供给至处理槽170,并利用多孔板172调整处理槽170内的处理液1L’的流动,同时一边使处理液1L’从处理槽170的上部溢出,一边使圆柱状的基材1A浸渍到处理槽170内的处理液1L’中来进行表面处理。
另外,在专利文献1中公开有一种施镀处理装置,其具备:长方体状的施镀槽、包围上述施镀槽的四周的溢出部、与上述溢出部连通的贮存槽、以及从上述贮存槽向施镀槽补给施镀液的泵。该施镀处理装置在泵的液体喷出部处设有U字状的多孔管,在上述多孔管的上部设有上下隔开施镀槽的内部的多孔板,被施镀物(基材)以位于多孔板的上部的方式收纳在施镀槽内。
根据该施镀处理装置,利用泵朝向施镀槽导入施镀液,并从多孔管的喷出口朝向施镀槽上方喷出,由此能够使施镀槽内的施镀液流动,并且利用多孔管的上部的多孔板使施镀液的流动变得均匀。
但是,在使用如图7A以及图7B所示的处理槽170、专利文献1所记载的施镀槽来处理基材的表面的情况下,在多孔板172的下侧,处理液1L’的流动状态容易发生不稳定。其结果,从处理槽170的下部朝向上部移动进而溢出的处理液1L’的流动变乱,处理液1L’有可能局部性地滞留(产生滞留部)。若产生滞留部,则难以均匀地对基材1A的表面进行处理。
如图7A以及图7B所示,在基材1A为纵长形状的情况下容易引发这种问题,长度方向的长度越长上述问题越明显。认为其理由如下所述。
通常,供给管171从处理槽170的端面朝向与该端面对置的端面延伸至里侧。因而,若基材1A形成为纵长,则用于收纳上述基材1A的处理槽170的形状也形成为纵长,供给管171也与处理槽170的长度方向的长度对应地增长。由于利用泵173从供给管171向处理槽170压出处理液1L’,因此,根据距泵173的距离,处理液1L’所承受的压力也容易不同。由于供给管171越长,距离泵173越远,因此容易在靠近泵173的跟前侧和远离泵173的里侧之间产生压力差。因此,认为处理液1L’的流动状态更加容易发生不稳定,容易产生滞留部。
另外,由于若基材1A增长,则用于收纳上述基材1A的处理槽170也增大,因此装置大型化,处理液1L’的使用量也增大。
然而近年来,由于发现在表面具有可见光波长以下的周期的细微凹凸结构的光学薄膜等物体具有反射防止效果、莲花(Lotus)效应等,因此其应用性受到关注。特别是,众所周知在被称为蛾眼(Moth Eye)结构的细微凹凸结构中,折射率从空气的折射率向物体材料的折射率连续增大,从而发现了有效的反射防止功能。
作为在表面具有细微凹凸结构的物体的制造方法,能够列举出将形成在模具的表面上的细微凹凸结构转印至基材薄膜等被转印体的表面的压印法。作为上述压印法,例如,公知有下述方法(专利文献2)。
在光压印法中,在紫外线硬化性树脂夹装于在外周面形成有具备多个细孔的阳极氧化铝的辊状模具与透明的基材薄膜之间的状态下,向紫外线硬化性树脂照射紫外线来使紫外线硬化性树脂固化,由此形成在表面具有将阳极氧化铝的细孔翻转而得到的多个凸部的固化树脂层,将基材薄膜与上述固化树脂层一并从辊状模具剥离。
作为制造在该压印法中所使用的模具的方法,例如,公知有以下方法:在电解液中对圆柱状(辊状)的铝基材进行阳极氧化,由此形成在铝基材的周面具有多个细孔(凹部)的阳极氧化铝(专利文献2、3)。
但是,当使用如图7A以及图7B中所示那样的处理槽170在电解液中对圆柱状的铝基材进行阳极氧化时,若在处理槽170内产生滞留部,则在多孔板172的上部尤其容易产生处理液(电解液)1L’的温度不均。基材1A的表面温度容易受到处理液1L’的温度不均的影响,若在处理液1L’中产生温度不均,则基材1A的表面也容易产生温度不均。
通过阳极氧化而形成在基材表面上的细孔的深度容易受到处理过程中的温度的影响。因而,若电解液、基材表面产生温度不均,则有时会得到细孔的深度根据部位而参差不齐的模具。若使用这样的模具并利用压印法对形成于上述模具的表面的细微凹凸结构进行转印,则有时会形成凸部的高度根据部位而参差不齐、即反射率存在波动的物体。
作为产生阳极氧化不均的原因,电解液的温度、电流密度、电解电压等会产生影响,可能是辊状铝的表面温度不均、用于供给稳定的电流的通电构件与铝基材没有紧密地电接触而导致的通电不良等。
专利文献1:日本特开2009-242878号公报
专利文献2:日本特开2009-174007号公报
专利文献3:国际公开第2006/059686号小册子
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,本发明的第1方面提供一种制造抑制了细孔的深度波动的压印用辊状模具的方法。
本发明的第2方面提供一种制造抑制了凸部的高度波动、且在表面具有多个凸部的物体的方法。
本发明的第3方面提供一种阳极氧化处理装置,该阳极氧化处理装置能够制造出抑制了细孔的深度波动的压印用辊状模具。
本发明的第4方面提供一种电解处理装置,该电解处理装置即使在对纵长的基材进行处理的情况下也能够防止电解液滞留,进而也能够抑制电解液的使用量。
本发明的第5方面提供在上述电解处理装置中酌情使用的处理槽。
本发明的第1技术方案涉及一种辊状模具的制造方法,其使用通电构件对浸渍于阳极氧化槽的电解液、且由铝构成的圆筒状的铝基材通电来进行阳极氧化处理,由此制造在表面具有多个凹凸的辊状模具,
该辊状模具的制造方法包括阳极氧化工序,在该阳极氧化工序中,在上述通电构件与上述铝基材抵接的状态下,一边以上述铝基材的中心轴线作为旋转中心使上述铝基材旋转,一边通过上述通电构件对上述铝基材进行通电。
本发明的第2技术方案涉及第1技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述铝基材和上述通电构件同步旋转。
本发明的第3技术方案涉及第1技术方案或第2技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述通电构件包含导电性的轴构件、以及固定于上述轴构件且与上述铝基材抵接的触头,上述触头与圆筒状的上述铝基材的内周面抵接,上述轴构件的至少一侧的端部配置在与对上述轴构件进行供电的导电性的供电构件相接触的位置。
本发明的第4技术方案涉及第3技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述轴构件的至少一侧的端部沿着上述铝基材的轴向位于上述铝基材的外侧,上述至少一侧的端部的形状为圆锥状,上述轴构件的至少一侧的端部一边与上述供电构件发生滑动一边旋转。
本发明的第5技术方案涉及第3技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,通过使固定在上述铝基材的轴向端部上的旋转夹具旋转,上述铝基材以中心轴线作为中心而旋转,上述轴构件被固定于上述旋转夹具,并与上述铝基材同步旋转。
本发明的第6技术方案涉及第5技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述旋转夹具对上述铝基材的端部进行液密封。
本发明的第7技术方案涉及第1技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,一边从上述阳极氧化槽排出一部分上述电解液,一边向上述阳极氧化槽供给等量的电解液。
本发明的第8技术方案涉及第7技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,通过使电解液从上述阳极氧化槽的比铝基材靠上侧的位置溢出来排出一部分上述电解液,将溢出的上述电解液从设置于比上述铝基材靠下侧的位置的供给口返回至阳极氧化槽内。
本发明的第9技术方案涉及第7技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述阳极氧化槽的形状是半圆柱状的形状,使电解液从一侧的侧面均匀地供给,并从另一侧的侧面溢出。
本发明的第10技术方案涉及第9技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述阳极氧化槽是能够收纳电解液、且供上述铝基材浸渍的纵长的形状,并具有底部以沿着浸渍于上述处理槽主体内的基材的周面的方式弯曲成圆弧状的处理槽主体、向处理槽主体供给电解液的电解液供给部、以及从处理槽主体排出电解液的溢出部,来自以沿着处理槽主体的长度方向的方式设置的上述电解液供给部的电解液自处理槽主体的一侧的侧面上方供给,从以沿着处理槽主体的长度方向的方式设置在处理槽主体的另一个侧面上部处的上述溢出部排出上述电解液。
本发明的第11技术方案涉及第10技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,使上述铝基材向与从上述电解液供给部供给的上述电解液流向上述溢出部的方向相反的方向旋转。
本发明的第12技术方案涉及第1技术方案或第2技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述通电构件是与上述铝基材的一个端面或两个端面进行面接触的通电构件。
本发明的第13技术方案涉及第12技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述通电构件与上述铝基材的一个端面或两个端面抵接,上述铝基材配置为沿轴向被夹持,使上述通电构件旋转,且使上述通电构件与上述铝基材以相抵接的状态旋转。
本发明的第14技术方案涉及第13技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,上述旋转夹具对上述铝基材的端部进行液密封。
本发明的第15技术方案涉及第12技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,使上述通电构件沿着上述铝基材的轴向移动,使上述铝基材与上述通电构件接触。
本发明的第16技术方案涉及第12技术方案所记载的辊状模具的制造方法,其中,在上述铝基材的一个端面或两个端面上包含第1锥面,上述通电构件具有与上述第1锥面进行面接触的第2锥面,通过使上述第1锥面与上述第2锥面接触来使上述铝基材与上述通电构件抵接。
作为本发明的其它的方面,本发明的压印用辊状模具的制造方法是制造压印用辊状模具的方法,该压印用辊状模具在辊状的铝基材的外周面形成有具备多个细孔的阳极氧化铝,其特征在于,当在阳极氧化槽的电解液中对铝基材进行阳极氧化时,以铝基材的中心轴线作为旋转轴线使铝基材旋转。
在上述方面中,优选的是,一边从阳极氧化槽排出一部分电解液,一边向阳极氧化槽供给等量的电解液;更加优选的是,使电解液从阳极氧化槽溢出,将溢出的电解液从设在比铝基材靠下侧位置的供给口返回至阳极氧化槽内。
在上述方面中,对于电解液朝向阳极氧化槽供给的供给量,优选的是,相对于阳极氧化槽的容积,循环次数在3分钟内为1次以上。如此一来,阳极氧化槽能够进行频繁的液体更新,能够高效地进行除热、去除所产生的氢气。例如,在槽容量是105L时,优选的是电解液的供给量为35L/分~60L/分,更加优选的是41L/分~55L/分。
在上述方面中,在进行阳极氧化时,优选的是将铝基材作为阳极,将至少一个阴极板配置为与铝基材的中心轴线大致平行,并且隔着铝基材对置配置。
本发明的第17技术方案涉及在表面具有多个凹凸的物体的制造方法,上述物体的制造方法包括:
利用压印法将阳极氧化铝的多个细孔转印到被转印体,该阳极氧化铝的多个细孔形成在利用第1技术方案所述的制造方法获得的压印用辊状模具的外周面;以及
由此获得在表面具有呈通过以翻转的方式转印上述细孔而得到的形状的多个凸部的物体。
本发明的第18技术方案涉及一种处理槽,该处理槽用于在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理,其中,上述处理槽包括能够收纳电解液且供上述基材浸渍的纵长的处理槽主体、向处理槽主体供给电解液的电解液供给部、以及从处理槽主体排出电解液的溢出部,上述处理槽主体的底部的内表面以沿着浸渍于上述处理槽主体的基材的周面的方式弯曲成圆弧状,上述电解液供给部以沿着处理槽主体的长度方向的方式设在处理槽主体的一侧面上方,上述溢出部以沿着处理槽主体的长度方向的方式设在处理槽主体的另一侧面上部。
本发明的第19技术方案涉及一种电解处理装置,该电解处理装置在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理,其中,上述电解处理装置具备处理槽和配置为夹持浸渍于上述处理槽主体中的基材的电极板,该处理槽包括能够收纳电解液且供上述基材浸渍的纵长的处理槽主体、向处理槽主体供给电解液的电解液供给部、以及从处理槽主体排出电解液的溢出部,上述处理槽主体的底部的内表面以沿着浸渍于上述处理槽主体的基材的周面的方式弯曲成圆弧状,上述电解液供给部以沿着处理槽主体的长度方向的方式设在处理槽主体的一侧面上方,上述溢出部以沿着处理槽主体的长度方向的方式设在处理槽主体的另一侧面上部。
在此,优选的是,上述电极板沿着上述处理槽主体的底部的内表面形状弯曲。
而且,优选的是,上述电极板具备以上述基材的中心轴线作为旋转中心使上述基材旋转的旋转部件。
另外,优选的是,上述旋转部件使上述基材向与从电解液供给部供给的电解液流向溢出部的方向相反的方向旋转。
本发明的第20技术方案涉及一种阳极氧化处理装置,该阳极氧化处理装置利用阳极氧化槽的电解液对由铝构成的辊状的铝基材进行阳极氧化处理,其中,该阳极氧化处理装置具有与上述铝基材的一个端面或两个端面进行面接触的通电构件,使上述通电构件一边与以中心轴线作为旋转中心进行旋转的上述铝基材同步旋转,一边对上述铝基材进行通电。
另外,本发明的第20技术方案的阳极氧化处理装置的特征在于,该阳极氧化处理装置具有使上述铝基材旋转的旋转驱动部件。
另外,本发明的第20技术方案的阳极氧化处理装置的特征在于,该阳极氧化处理装置具有使上述通电构件沿着上述铝基材的轴向进退移动的轴向驱动部件,利用上述轴向驱动部件使上述铝基材与上述通电构件接触或分离。
另外,本发明的第20技术方案的阳极氧化处理装置的特征在于,在上述铝基材的一个端面或两个端面包含第1锥面,上述通电构件具有与上述第1锥面进行面接触的第2锥面。
本发明的第21技术方案涉及一种阳极氧化处理装置,该阳极氧化处理装置利用阳极氧化槽的电解液对由铝构成的辊状的铝基材进行阳极氧化处理,其中,该阳极氧化处理装置具有对上述铝基材进行通电的导电性的触头,通过以上述铝基材的中心轴线作为旋转中心使上述铝基材旋转,并且使上述触头以与上述铝基材抵接的状态与上述铝基材同步旋转,由此对上述铝基材进行通电。
另外,本发明的第21技术方案的阳极氧化处理装置的特征在于,该阳极氧化处理装置具有用于固定上述触头且沿着上述铝基材的轴向延伸的导电性的旋转轴、以及与上述旋转轴的端部抵接且对上述旋转轴进行供电的导电性的供电板构件,通过使上述旋转轴与上述铝基材同步旋转来使上述触头与上述铝基材同步旋转。
另外,本发明的第21技术方案的阳极氧化处理装置的特征在于,上述旋转轴的与上述供电板构件接触的部位的形状是圆锥状。
另外,本发明的阳极氧化处理装置的特征在于,上述铝基材借助固定于端部的旋转夹具以中心轴线作为旋转中心进行旋转,上述旋转轴被固定于上述旋转夹具,从而与上述铝基材同步旋转。
另外,本发明的第21技术方案的阳极氧化处理装置的特征在于,该阳极氧化处理装置采用能够进行液密封的结构,以使得电解液不会进入上述铝基材的内部。
根据本发明的压印用辊状模具的制造方法,能够制造出抑制了细孔的深度波动的压印用辊状模具。
根据本发明的第20技术方案,由于一边使铝基材与通电构件进行面接触并同步旋转,一边对铝基材进行通电,因此能够进行稳定的通电,而不会发生通电不良情况。另外,由于接触面积较大,因此也能够抑制在铝基材与通电构件之间的接触部的旋转下的摩擦等旋转为主因的电流值偏差,能够进一步提高辊状模具的成品率。
根据本发明的第21技术方案,由于在使铝基材与触头之间抵接的状态下,一边使铝基材与触头同步旋转,一边从触头对铝基材进行通电,因此能够消除铝基材与触头之间的磨损,抑制通电不良情况,从而能够进一步提高辊状模具的成品率。
根据本发明的物体的制造方法,能够制造出抑制了凸部的高度波动、且在表面具有多个凸部的物体。
本发明的处理槽适用于即使在对纵长的基材进行的情况下也能够防止电解液的滞留,此外还抑制电解液的使用量的电解处理装置的处理槽。
另外,本发明的电解处理装置即使在对纵长的基材进行处理的情况下也能够防止电解液的滞留,此外还抑制电解液的使用量。
附图说明
图1是示出本发明的处理槽的一例的侧视图。
图2是沿着图1的1I-1I’线剖开后的剖视图。
图3是示出溢出部的其他例子的侧视图。
图4是示出本发明的电解处理装置的一例的剖视图。
图5A是沿着图4的1II-1II’线剖开后的剖视图。
图5B是图4所示的电解处理装置所具有的处理槽与电极板的立体图。
图6是示出阳极氧化铝的细孔的形成过程的剖视图。
图7A是示出现有的处理装置的一例的图,并且是侧视图。
图7B是示出现有的处理装置的一例的图,且是沿着图7A的1III-1III’线剖开后的剖视图。
图8是对利用本发明的处理槽和长方体状的处理槽进行电解处理时的电解液温度进行比较的图表,且是示出在处理槽壁面付近的几个点上升的最大温度的图表。
图9是对利用本发明的处理槽和长方体状的处理槽进行电解处理时的电解液温度进行比较的图表,且是示出在基材表面的长度方向的几个点处的最大温度差的图表。
图10是本发明的实施方式的阳极氧化处理装置的剖视图。
图11是沿着图10的2A-2A线剖开后的剖视图。
图12A是示出图表的图,该图表用于说明针对本发明的实施例2的阳极氧化处理装置中的铝基材进行的通电状态。
图12B是放大示出图12A所示的图表的指定范围的图。
图13是示出比较例3的阳极氧化处理装置的简要结构的剖视图。
图14是示出图表的图,该图表用于说明针对比较例3的阳极氧化处理装置中的铝基材进行的通电状态。
图15是示出阳极氧化处理装置的一例的剖视图。
图16是示出物体的制造装置的一例的简要构成图。
图17是利用编号表示沿圆周将辊状模具的外周六等分的位置的剖视图。
图18是本发明的实施方式的阳极氧化处理装置的剖视图。
图19是沿着图18的4A-4A线剖开后的剖视图。
图20是对图19所示的构件的详细结构进行说明的主要部分剖视图。
图21是示出图表的图,该图表用于说明针对阳极氧化处理装置中的铝基材进行的通电状态。
具体实施方式
通过应用作为本发明的第18技术方案的用于在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理的处理槽、作为本发明的第19技术方案的在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理的电解处理装置、或作为本发明的第20或第21技术方案的阳极氧化处理装置,能够实施作为本发明的第1~16的技术方案的辊状模具的制造方法。
以下,基于附图详细地说明本发明的实施方式。
[处理槽]
本发明的处理槽用于在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理。
图1是示出本实施方式的处理槽110的一例的图,且是从后述的电解液供给部侧观察时的侧视图。图2是沿着图1的1I-1I’线剖开后的剖视图。
另外,在图2中添加了用于收纳图1所示的处理槽110的外槽140。
另外,在本发明中,虽然成为电解处理对象的基材的形状是圆柱状,但是也可以是图1、图2所示那样的空心状(圆筒状),也可以不是空心状。
图1、图2所示的处理槽110构成为包括:用于收纳电解液1L且供空心圆柱状的基材1A浸渍的纵长的处理槽主体111;向处理槽主体111供给电解液1L的电解液供给部112;从处理槽主体111排出电解液1L的溢出部113。
如图2所示,该处理槽110被收纳于外槽140。
<处理槽主体>
处理槽主体111用于收纳电解液1L,基材1A浸渍在上述电解液1L中。
处理槽主体111的底部111a的内表面111a’以沿着浸渍于处理槽主体111的基材1A的周面(外周面)1A’的方式弯曲成圆弧状。由于底部111a的内表面111a’弯曲成圆弧状,因此从后述的电解液供给部112供给的电解液1L能够顺畅地向溢出部113流动。
另外,在本发明中,“圆弧状”不限定于正圆状。
作为底部111a的内表面111a’的形状,虽然优选半圆形状、半椭圆形状等无弯折点、且光滑地向一个方向弯曲的形状,但是其中更加优选的是半圆形状。只要底部111a的内表面111a’的形状是半圆形状,从电解液供给部112供给的电解液1L就能够在底部111a的内表面111a’保持着更加顺畅的流动而流向溢出部113。
关于处理槽主体111的材质,只要是不易被电解液1L腐食的材质则不特别限定,能够列举出例如不锈钢、聚氯乙烯(PVC)等。
关于处理槽主体111的大小,虽然只要是能够收纳基材1A则不特别限定,但是如图2所示,例如在将基材1A配置在处理槽主体111内时,在基材1A的外周面1A’与底部111a的内表面111a’之间形成空隙S的大小。具体地说,优选的是,从基材1A的中心轴线P到底部111a的内表面111a’的距离D是基材1A的半径(r)的1.25~2倍。
另外,在底部111a的内表面111a’的形状是半圆形状的情况下,优选的是以该半圆的直径上的中心与基材1A的中心轴线P重合的方式将基材1A配置在处理槽主体111内。
但是,如上所述,在通过使基材阳极氧化来在周面形成细孔的情况下,细孔的深度容易受到电解液、基材表面(外周面)的温度不均的影响,因此需要减少温度不均。
电解液、基材表面的温度不均虽主要因为电解液滞留在处理槽内而产生,但是若基材与处理槽的内表面之间的间隔较窄,则也存在产生温度不均的情况。普遍认为在进行阳极氧化时,处理槽容易因发热而被加热,利用该处理槽的热量直接且不均地对处理槽附近的基材表面进行加热,从而产生温度不均。普遍认为基材与处理槽的内表面之间的距离越近,越容易引发该倾向。
但是,若从基材1A的中心轴线P到底部111a的内表面111a’的距离D是基材1A的半径(r)的1.25倍以上,则能够在基材1A的外周面1A’与处理槽主体111的底部111a的内表面111a’之间形成充分的间隙。因此,位于基材1A与处理槽主体111之间的电解液1L能够充分地发挥缓冲材料的作用,因此,即使处理槽主体111因阳极氧化时的发热而被加热,也能够抑制基材1A直接被处理槽主体111加热。因而,能够更加有效地防止基材1A的外周面1A’的温度不均,从而能够在基材的外周面形成抑制了深度波动的细孔。
另外,优选的是,距离D是基材1A的半径(r)的2倍以下。即使距离1D超过基材1A的半径(r)的2倍,不仅温度不均的防止效果达到极限,由于处理槽主体111大型化,因此电解液1L的使用量也增多。
<电解液供给部>
图示例的电解液供给部112由供给管112a、与上述供给管112a连接的纵长的喷出部112b构成。
利用泵(省略图示)等将电解液送入供给管112a内,充满供给管112a内的电解液从喷出口1121a向喷出部112b排出。
喷出口1121a既可以沿着供给管112a的长度方向连续地(狭缝状)形成,也可以断续地形成。
喷出部112b的顶端浸渍在收纳于处理槽主体111内的电解液1L中,从喷出部112b的喷出口1121b向处理槽主体111供给电解液1L。
喷出口1121b既可以沿着喷出部112b的长度方向连续地形成,也可以断续地形成。
为了使从喷出部112b排出的电解液在处理槽111主体的长度方向上保持均匀的流动状态,只要采用能够保持电解液供给部内的正压的结构,就能够在宽度方向上形成均匀的流动。为了保持正压,只要将供给管112a的喷出口1121a的面积设为比喷出部112b的喷出口1121b的开口面积大即可。
关于供给管112a以及喷出部112b的材质,只要不易被电解液1L腐食则不特别限定,能够列举出例如不锈钢、聚氯乙烯(PVC)等。
<溢出部>
溢出部113朝向处理槽主体111的外侧排出从处理槽主体111溢出的电解液1L,且以沿着处理槽主体111的长度方向的方式设在处理槽主体111的另一侧面111c上部。
图示例的溢出部113通过使处理槽主体111的一侧面111b的高度与另一侧面111c的高度不同而形成,具体地说,通过使另一侧面111c比一侧面111b低而形成。
<作用效果>
以上说明的本发明的处理槽110从处理槽主体111的一侧面111b上方供给电解液L,并从另一侧面111c的上部排出。此时,由于处理槽主体111的底部111a的内表面111a’弯曲成圆弧状,因此电解液1L能够顺畅地朝向溢出部113移动,而不会滞留。
另外,在向电解液供给部112送入电解液1L时虽然使用泵(省略图示)等,但是电解液1L是基于重力而从电解液供给部112送出的。因而,与如图8所示的现有的处理槽170那样利用泵173使电解液1L’从设在该处理槽170的下部的供给管171朝向处理槽170的上方(即与重力相反)喷出的情况相比,本发明的处理槽110不易受到泵的压力影响。因此,即使进行电解处理的基材1A增长,从而处理槽主体111的长度方向的长度、电解液供给部112增长,在电解液供给部112的两端,从泵承受的电解液的压力差也较小。
因而,若使用本发明的处理槽110,由于能够防止电解液1L在处理槽主体111内局部滞留,因此能够均匀地对基材1A的外周面1A’进行电解处理。
特别是在对铝基材进行阳极氧化处理的情况下,抑制电解液、基材表面的温度不均很重要,若使用本发明的处理槽110,由于在处理槽主体111内不易产生电解液1L的滞留部,因此不易产生温度不均。由此,抑制了形成于基材1A的外周面1A上的细孔的深度波动。
另外,对于本发明的处理槽110,由于处理槽主体111的底部111a的内表面111a’弯曲成圆弧状,因此与图8所示的长方体状的处理槽170相比能够缩小容积。由此,也能够抑制电解液的使用量。
另外,若使用本发明的处理槽110,由于电解液1L顺畅地在处理槽主体111内流动,因此无需设置多孔板等用于调整流动的构件。
<其他实施方式>
本发明的处理槽不限定于图1、图2所示的处理槽110。例如,只要图1、图2所示的处理槽110的电解液供给部112是能够在长度方向上均匀地进行供给的形状,也可以是管状的结构。
另外,对于图1、图2的处理槽110,虽然溢出部113通过使处理槽主体111的另一侧面111c比一侧面111b低而形成,但也可以如图3所示那样例如在另一侧面111c设置沿着处理槽主体111的长度方向延伸的孔113’,将该孔113’作为溢出部113。但是在该情况下,优选的是将孔113’设在比浸渍于处理槽主体111的基材1A高的位置处。
孔113’既可以如图3所示那样是连续的孔,也可以是断续的孔。
另外,在图3中仅示出处理槽主体111、孔113’和基材1A,省略了电解液供给部。
[电解处理装置]
本发明的电解处理装置是用于在电解液中对圆柱状的基材进行电解处理的装置。
图4是示出本实施方式的电解处理装置1的一例的侧剖视图,图5A是沿着图4的1II-1II’线剖开后的剖视图,图5B是图4所示的电解处理装置所具有的处理槽110和电极板120的立体图。
本例的电解处理装置11包括:被电解液L充满的处理槽110;配置为夹持浸渍于该处理槽110的处理槽主体111中的基材1A的电极板120;以基材1A的中心轴线作为旋转中心使基材1A旋转的旋转部件130;能够收纳处理槽110且用于收纳从处理槽110溢出的电解液1L的外槽140;暂时储存电解液1L的储存槽150;使利用外槽140收纳的电解液1L朝向储存槽150流下的流下流路141;朝向处理槽110的电解液供给部112送回储存槽150中的电解液1L的送回流路151;以及设在送回流路151的中途的泵152。
以下,以将本发明的电解处理装置11用作阳极氧化处理装置的情况为例,进行具体说明。
在电解处理装置11中设有上述的本发明的处理槽110,如图5A、图5B所示,电极板120形成为以沿着该处理槽110的处理槽主体111的底部111a的内表面111a’形状的方式弯曲的形状。由于电极板120呈弯曲的形状,从而不易阻碍电解液1L的流动,因此电解液1L能够更加顺畅地朝向溢出部113移动而不会滞留。
另外,在图5A中省略了外槽140。另外,在图5B中仅示出处理槽110的处理槽主体111以及溢出部113、电极板120、基材1A,省略除此以外的电解处理装置11的构成构件。
如图5B所示,处理槽主体111的端面111d、111e形成为U字状。因而,将与该形状匹配的密封材料(省略图示)安装于端面111d、111e,使得电解液不会从端面111d、111e泄漏。
而且,如图4、图5A所示,在端面111d、111e的下部侧设有在水平方向上沿着轴向对基材1A进行支承的支承轴131作为旋转部件130。
如图4、图5A所示,在处理槽主体111的端面111d、111e沿水平方向分别并列地设有一对支承轴131,各个支承轴131贯穿处理槽主体111的端面111d、111e,且被支承为相对于上述处理槽主体111的端面111d、111e能够旋转。
在各个支承轴131的处理槽主体111内的端部以贯穿插入的方式设有由树脂材料构成的圆筒状的弹性构件132,将基材1A的两端部外周面载置在各个弹性构件132上,由此该基材1A被支承在支承轴131上。各个支承轴131与例如马达等旋转驱动部(省略图示)连接,各支承轴131借助该旋转驱动部向相同的方向旋转,从而与弹性构件132接触的基材1A在该电解处理装置11中进行旋转。
如图5A所示,尤其优选的是,旋转部件130使基材1A向与从处理槽110的电解液供给部112朝向处理槽主体111供给的电解液1L流向溢出部113的方向相反的方向旋转。由于电解液1L的流动方向与基材1A的旋转方向相反,因此,位于相对于基材1A的表面付近处的电解液1L的流动相对地加快,在进行电解处理时,能够高效地使从基材1A产生的热量移动。在电解液1L的流动方向与基材1A的旋转方向相同的情况下,由于位于基材1A表面付近处的电解液1L的流动相对较慢,在无速度的状态下,热量的移动较差,因此导致电解液在处理槽110整体中的温度上升。
在支承轴131的上方,在水平方向上沿着轴向的通电用轴133设置为贯穿安装于端面111d、111e的密封材料114,该通电用轴133也贯穿外槽140并在外侧暴露。通电用轴133由具有导电性的材料构成,以能够旋转的方式分别支承于安装在端面111d、111e的密封材料。另外,通电用轴133整体也可以不利用具有导电性的材料构成,只要经由后述的通电构件134能够向基材110施加电流即可。具体地说,通电用轴133的外部可以通过涂覆绝缘物质而构成,也可以在与安装于端面111d、111e的密封材料接触的部位使用耐磨损性方面优异的涂层等。
在各个通电用轴133的处理槽主体111内的端部,一体地设有圆盘状的通电构件134。通电构件134与空心圆柱状的基材1A的两个端面进行面接触。在此,电源121电连接于通电用轴133和配置为夹持基材1A的电极板120,从而能够施加电流。
通电构件134设置为能够借助驱动部(省略图示)进行进退移动,该驱动部使汽缸等沿着通电轴133或基材1A的轴向进行进退移动。在将基材1A设于支承轴131之后,使通电构件134从基材1A的轴向两侧与基材1A的两个端面接触,由此能够进行通电。另外,在图4所示的例子中,虽然将通电构件135设置于基材1A的两个端面,但是也可以将通电构件134仅设于基材1A的一个端面,将另一侧作为按压构件。另外,通电构件134在基材1A的端面无需严密地与基材1A接触,也可以构成为在基材1A的内周面等其他位置与基材1A接触。
由于通电轴133贯穿处理槽110以及外槽140进行进退移动,因此在通电轴133与处理槽110之间、以及通电轴133与外槽140之间设有滑动轴承135,该滑动轴承135将通电轴133支承为能够旋转并且能够沿轴向移动。
对图示例的基材1A的两端部的内径侧角部施加倒角,在基材1A的两个端面的一部分形成锥面1a,另一方面,对通电构件134的外径侧角部施加倒角,形成与基材1A的锥面1a进行面接触的锥面134a,优选的是将两者的倾斜度设定为相同的坡度。通过使基材1A的锥面1a与通电构件134的锥面134a进行面接触,能够使两者紧密地电接触,并且在基材1A或通电构件134侧进行旋转的情况下,能够利用接触所产生的阻力传递旋转,从而能够使基材1A与通电构件134同步旋转。
通过采用这样的结构,由于接触面积较大,另外也减轻了旋转时的滑动的影响、磨损的影响,因此能够供给稳定的电流。
另外,由于与通电构件134连接的通电轴133与基材1A同步旋转,因此,通电轴133与电源121借助能够旋转、且能够供电的连接器(省略图示)而电接触(连接)。作为能够旋转、且能够供电的连接器,有旋转连接器、汇流环等,但是旋转连接器旋转时的电流稳定性较好,故为优选。另外,也可以使通电构件134仅与基材1A的一个端面进行面接触来进行通电。
外槽140用于收纳处理槽110,如图2、图4所示,处理槽110内的电解液1L从溢出部113排出并流向外槽140。利用外槽140收纳的电解液1L穿过流下流路141而朝向储存槽150流下。
在储存槽150内设有电解液1L的调温部件153,在储存槽150内进行调温的电解液1L借助泵152而穿过送回流路151从处理槽110的电解液供给部112朝向处理槽主体111送回。另外,作为设于储存槽150的调温部件153,能够列举出以水、油等作为热媒的热交换器、电加热器等。
<作用效果>
以上说明的本发明的电解处理装置11具有本发明的处理槽110。由此,电解液1L不易滞留在处理槽110的处理槽主体111内。
另外,在向电解液供给部112送入电解液1L时虽然使用泵(省略图示)等,但是电解液1L基于重力而从电解液供给部112送出。因而,与图7A、图7B所示的现有的处理槽170那样利用泵173从设在该处理槽170的下部的供给管171朝向处理槽170的上方(即与重力方向相反)喷出电解液1L’的情况相比,本发明的处理槽110不易受到泵的压力影响。因此,即使电解处理的基材1A增长,从而处理槽主体111的长度方向的长度、电解液供给部112增长,在电解液供给部112的两端,从泵承受的电解液的压力差也较小。
因而,根据本发明的电解处理装置11,能够防止电解液1L在处理槽110的处理槽主体111内局部滞留的情况,因此能够均匀地对基材1A的外周面进行电解处理。
特别是在对铝基材进行阳极氧化处理的情况下,抑制电解液、基材表面的温度不均很重要,但在本发明的电解处理装置11中,由于在处理槽主体111内不易产生电解液1L的滞留部,因此不易产生温度不均。由此,抑制了形成于基材1A的外周面的细孔的深度波动。
另外,对于本发明的电解处理装置11,由于处理槽主体111的底部弯曲成圆弧状,因此与图7A、图7B所示的长方体状的处理槽170相比,能够缩小容积。由此,也能够抑制电解液的使用量。
另外,在本发明的电解处理装置11中,由于电解液1L顺畅地在处理槽主体111内流动,因此无需在处理槽110内设置多孔板等用于调整流动的构件。
<其他实施方式>
本发明的电解处理装置不限定于图4、图5A、图5B所示的电解处理装置11。例如,图4、图5A、图5B所示的电解处理装置11虽具备支承轴131作为使基材1A进行旋转的旋转部件130,但是也可以将与通电构件134连接的通电用轴133作为旋转部件。在该情况下,支承轴131无需与以上说明的旋转驱动部连接,只要形成为能够与基材1A同步旋转的结构即可。
另外,通电构件134的整体无需如上所述那样利用具有导电性的材料构成,只要采用能够对基材A和通电用轴133进行电连接的结构即可。具体地说,也可以采用以下结构:对通电构件134的锥面134a与通电用轴133进行电连接的部分以外的部分涂覆有绝缘物质。另外,关于锥部134a,只要能够稳定地对基材1A与通电构件134进行电连接,其表面的一部分也可以利用导电性物质以外的物质构成。
另外,在上述实施方式中,虽通过对基材1A的两端部的内径侧角部施加倒角来形成锥面1a,通过对通电构件134的外径侧角部施加倒角来形成锥面134a,但也可以通过对基材1A的两端部的外径侧角部施加倒角,并对通电构件134的内径侧角部施加倒角来形成锥面。
进而,形成于各个通电构件134的锥面134a无需呈相同的形状,也可以是不同的形状。另外,锥面134a也可以构成为形成在通电构件134的至少一侧。
<用途>
本发明的电解处理装置能够用作对基材的表面进行阳极氧化等化学处理、施镀等薄膜处理等电解处理的装置,尤其适合作为对铝基材进行阳极氧化的阳极氧化处理装置。
以下,使用本发明的电解处理装置来说明对铝基材进行阳极氧化来制造模具的方法的一例。
首先,如图4、图5A、图5B所示,将铝基材作为基材1A设置在支承轴131上。此时,如图2所示,将基材1A设置在支承轴131上,使得在基材1A的外周面1A’与处理槽主体111的底部111a的内表面111a’之间形成空隙S。具体地说,优选的是以从基材1A的中心轴线P到底部111a的内表面111a’的距离D为基材1A的半径(r)的1.5倍的方式设置基材1A。
另外,在底部111a的内表面111a’的形状是半圆形状的情况下,优选的是,以该半圆的直径上的中心与基材1A的中心轴线P重合的方式设置基材1A。
之后,使用进行前后移动的上述驱动部(省略图示)从两侧同时移动通电轴133,使通电构件134与基材1A接触。另外,也可以在使基材1A与通电构件134接触之后,将电解液1L供给至处理槽主体111,也可以在电解液1L进入处理槽主体111内的状态下使通电构件134与基材A接触。在通电构件134与基材1A接触的状态下驱动上述旋转驱动部(省略图示),通过使支承轴131旋转来使基材1A旋转。
一边使基材1A旋转,一边借助通电轴133、通电构件134向成为阳极的基材1A与成为阴极的电极板120施加电压,进行基材1A的阳极氧化。
在使通电构件134与基材1A接触时,优选的是用于进行接触的按压压力为0.2MPa以上。由于进行旋转时在相接触的锥面发生滑动、未能完全紧密接触,因此有时影响到稳定的电流供给。但是,若按压压力过大,则会导致基材1A变形,有时也会因无法传递旋转而停止,因此需要根据工件形状和旋转驱动源的规格酌情进行选择。
在进行基材1A的阳极氧化的过程中,一边使基材1A旋转,一边从处理槽主体111排出一部分电解液1L,并且向处理槽主体111供给等量的电解液。具体地说,在处理槽110的溢出部113,使电解液1L从处理槽主体111朝向外槽140排出,使排出的电解液L从外槽140朝向储存槽150流下,在利用储存槽150调节电解液1L的温度之后,将上述电解液1L以沿着处理槽主体111的长度方向的方式送回至设置在一侧面上方的电解液供给部112,并将上述电解液1L从该电解液供给部112供给至处理槽主体111内。
此时,由于处理槽主体111的底部111a的内表面111a’弯曲成圆弧状,因此形成大致均匀的电解液1L的流动,电解液1L能够顺畅地朝向溢出部113移动而不会滞留。
另外,优选的是使基材1A向与电解液1L的流动方向相反的方向旋转。
对于电解液1L从电解液供给部112朝向处理槽主体111供给的供给量,优选的是相对于处理槽主体111的容积,循环次数在3分钟内为1次以上。通过这样做,处理槽主体111能够进行频繁的液体更新,从而能够高效地进行除热,并且去除所产生的氢气。
优选的是基材1A的圆周速度为0.1m/分以上。若基材1A的圆周速度为0.1m/分以上,则更加有效地抑制基材1A周围的电解液1L的浓度、温度的不均。从驱动装置的能力这一点出发,优选的是基材1A的圆周速度为25.1m/分以下。
通过如上所述那样做,当对基材1A进行阳极氧化时,如图6的(b)所示,从图6的(a)所示的状态形成具有细孔161的氧化薄膜162。
优选的是,用作基材1A的铝的纯度为99%以上,更加优选为99.5%以上,进一步优选为99.8%以上。若铝的纯度较低,则在进行阳极氧化时,会因杂质的偏析而形成使可见光线散射的尺寸的凹凸结构,或者利用阳极氧化形成的细孔161的规律性降低。作为电解液,能够列举出草酸、硫酸等。
将草酸用作电解液的情况:
优选的是草酸的浓度为0.7M以下。若草酸的浓度超过0.7M,则电流值会过高,导致氧化薄膜的表面变粗糙。
为了以某预定的周期获得具有高规律性的细孔的阳极氧化铝,需要施加与预定的周期对应的化学生成电压。例如,在周期为100nm的阳极氧化铝的情况下,优选的是化学生成电压为30V~60V。在未施加与预定的周期对应的化学生成电压的情况下,存在规律性降低的倾向。
优选的是电解液的温度为60℃以下,更加优选为45℃以下。若电解液的温度超过60℃,则会引发所谓的被称为“烧焦”的现象而导致细孔被破坏,或表面熔化而打乱细孔的规律性。
将硫酸用作电解液的情况:
优选的是硫酸的浓度为0.7M以下。若硫酸的浓度超过0.7M,则电流值会过高,导致无法维持恒压。
为了以某预定的周期获得具有高规律性的细孔的阳极氧化铝,需要施加与预定的周期对应的化学生成电压。例如,在周期为63nm的阳极氧化铝的情况下,优选的是化学生成电压为25V~30V。在未施加与预定的周期对应的化学生成电压的情况下,存在规律性降低的倾向。
优选的是电解液的温度为30℃以下,更加优选为20℃以下。若电解液的温度超过30℃,则会引发所谓的被称为“烧焦”的现象而导致细孔被破坏,或表面熔化而打乱细孔的规律性。
然后,在如图6的(b)所示那样形成具有细孔161的氧化薄膜162之后,重复进行通过使用本发明的电解处理装置11进行阳极氧化从而形成具有多个细孔的阳极氧化铝的工序(阳极氧化处理)、以及使上述细孔的直径扩大的工序(细孔径扩大处理),由此制造辊状模具。
在重复进行阳极氧化处理工序和细孔径扩大处理的情况下,首先如图6的(c)所示,暂时去除氧化薄膜162。在此,通过将此设为阳极氧化的细孔产生点163,能够提高细孔的规律性。
作为去除氧化薄膜的方法,能够列举如下方法:利用不会溶解铝而选择性地溶解氧化薄膜溶液来进行去除。作为这样的溶液,能够列举出例如铬酸/磷酸混合液等。
然后,若再次对去除氧化薄膜后的基材1A进行阳极氧化,则如图6的(d)所示,形成具有圆柱状的细孔161的氧化薄膜162。
使用上述电解处理装置11进行阳极氧化。条件与图6的(b)所示的形成氧化薄膜162时的条件相同即可。阳极氧化的时间越长,能够获得越深的细孔。
然后,如图6的(e)所示,进行使细孔161的直径扩大的处理。细孔径扩大处理是浸渍在用于溶解氧化薄膜的溶液而使利用阳极氧化获得的细孔的直径扩大的处理。作为这样的溶液,能够列举出例如5质量%左右的磷酸水溶液等。
细孔径扩大处理的时间越长,细孔直径越大。
然后,若再次进行阳极氧化,则如图6的(f)所示,进一步形成从圆柱状的细孔161的底部向下延伸、且直径较小的圆柱状的细孔161。
使用上述电解处理装置11进行阳极氧化。条件与上述条件相同即可。阳极氧化的时间越长,能够获得越深的细孔。
然后,若重复进行上述细孔径扩大处理和阳极氧化处理,则能够获得图6的(g)所示那样的辊状模具160,该辊状模具160形成有具备直径从开口部沿深度方向连续减少的形状的细孔161的阳极氧化铝(使铝多孔质氧化薄膜(耐酸铝))。优选的是,最后以细孔径扩大处理来结束。
优选的是重复次数共计3次以上,更加优选为5次以上。若重复次数为2次以下,则由于细孔的直径非连续性地减少,因此,通过转印这样的细孔而制造出的光学薄膜的反射率降低效果不充分。
作为细孔161的形状,能够列举出大致圆锥形状、棱锥形状等。细孔161之间的平均周期小于等于可见光线的波长,即小于等于400nm。优选的是细孔161之间的平均周期大于等于25nm。
优选的是细孔161的长宽比(细孔的深度/细孔的开口部的宽度)为1.5以上,更加优选为2.0以上。
优选的是细孔161的深度为100nm~500nm,更加优选为150nm~400nm。通过对图6所示的细孔161进行转印而制造出的光学薄膜的表面形成为所谓的蛾眼结构。
在以上所记载的本实施方式的电解处理装置11中,当在处理槽主体111的电解液1L中对作为基材1A的辊状铝基材进行阳极氧化时,使电解液1L从处理槽主体111的一侧面上方供给,并从另一侧面的上部排出。此时,由于处理槽主体111的底部的内表面弯曲成圆弧状,因此电解液1L能够顺畅地朝向溢出部移动而不会滞留。因而,抑制了电解液、基材表面的温度不均,从而在基材1A的外周面整体大致均匀地进行阳极氧化,其结果,能够制造出抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
特别是,若以基材1A的中心轴线作为旋转轴线使基材1A旋转,由于抑制了基材周围的电解液的浓度、温度的不均,因此能够更加均匀地对基材1A进行阳极氧化,从而能够制造出进一步抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
而且,若以在基材1A的外周面与处理槽主体的底部的内表面之间形成指定大小的空隙的方式将基材1A设置在处理槽主体111内,则位于基材1A与处理槽主体111之间的电解液1L能够充分地发挥缓冲材料的作用。其结果,即使处理槽主体111因阳极氧化时的发热而被加热,也能够抑制基材1A直接被处理槽主体111加热的情况。因而,能够更加有效地防止基材的外周面的温度不均,从而能够制造出进一步抑制了深度波动的辊状模具。
也可以利用脱模剂对辊状模具160的外周面进行处理,使得该辊状模具160的外周面容易与被转印体分离。作为脱模剂,能够列举出硅树脂、氟树脂、氟化合物等,从脱模性优异的方面和与辊状模具160间的密合性优异这一点出发,优选的是具有遇水分解性甲硅烷基的氟化合物。作为氟化合物的市售品,能够列举出氟代烷基硅氧烷聚合物、大金工业株式会社(日文:ダイキン工業社)制“OPTOOL(日文:オプツ一ル)”系列。
图10是本实施方式的阳极氧化处理装置210的侧剖视图。图11是沿着图10的2A-2A线剖开后的剖视图。
如图10所示,阳极氧化处理装置210包括:被电解液充满的阳极氧化槽211;包围阳极氧化槽211的周围且用于收纳从阳极氧化槽211溢出的电解液的外槽212;暂时储存电解液的储存槽225;使利用外槽212收纳的电解液朝向储存槽225流下的流下流路229。辊状的铝基材220收纳于阳极氧化槽211,并浸渍于电解液。
在阳极氧化槽211的比铝基材220靠下侧的底部形成有供给口218,阳极氧化处理装置210还包括:朝向阳极氧化层211送回储存槽225中的电解液的送回流路228;设在送回流路228的中途的泵227;对从供给口218喷出的电解液的流动进行调整的整流板217。
在储存槽225中设有电解液的调温部件226,在储存槽225内进行了调温的电解液借助泵227而穿过送回流路228形成朝向阳极氧化槽211的流动,并且从供给口218猛烈地喷出。由此,形成从阳极氧化槽211的底部朝向上部上升的电解液的流动。另外,作为设在储存槽225内的调温部件226,能够列举出以水、油等作为热媒的热交换器、电加热器等。
整流板217是形成有多个贯穿孔的板状构件,该整流板217对电解液的流动进行调整,使得从供给口218喷出的电解液从阳极氧化槽211的底部整体大致均匀地上升。整流板217以表面(平面方向)呈大致水平的方式配置在铝基材220与供给口218之间。另外,图11所示的两个阴极板221是配置为与铝基材220的中心轴线平行、并且以从水平方向夹持铝基材220的方式与铝基材220隔开间隙地对置配置的金属板。
参照图10,在阳极氧化槽211中,在相互对置的侧壁211A、211B的下部侧设有在水平方向上沿着轴向对铝基材220进行支承的支承轴215。如图11所示,在侧壁211A、211B沿着水平方向分别并列设有一对支承轴215,各个支承轴215贯穿侧壁211A、211B,被支承为相对于上述侧壁211A、211B能够旋转。
在各个支承轴215的阳极氧化槽211内的端部,以贯穿插入的方式设置有O形环等由树脂材料构成的圆筒状的弹性构件216,将铝基材220的两端部外周面载置在各个弹性构件216上,由此该铝基材被支承在支承轴215上。各个支承轴215例如与马达等旋转驱动部(省略图示)连接,利用该旋转驱动部使各个支承轴215向相同的方向旋转,由此在该阳极氧化处理装置210中,与弹性构件216接触的铝基材220进行旋转。
在侧壁211A、211B中、且是在支承轴215的上方,贯穿设置有在水平方向上沿着轴向的通电用轴214,该通电用轴214也贯穿外槽212并在外侧暴露。通电用轴214由具有导电性的材料构成,分别以能够旋转的方式支承于侧壁211A、211B。另外,通电用轴214的整体也可以不由具有导电性的材料构成,只要能够借助后述的通电构件213向铝基材220施加电流即可。具体地说,通电用轴214的外部可以构成为涂覆有绝缘物质,也可以在与侧壁211A以及侧壁211B接触的部位施加耐磨损性方面优异的涂层等。
在各个通电用轴214的阳极氧化槽211内的端部一体地设有圆盘状的通电构件213。通电构件213与成为阳极的空心圆柱状的铝基材220的两个端面进行面接触。在此,电源224电连接于通电用轴214以及隔着铝基材220对置配置的两个阴极板221,且能够施加电流。
通电构件213设置为能够借助驱动部(省略图示)进行进退移动,该驱动部沿着通电轴214或铝基材220的轴向使气缸等进行进退移动。在将铝基材220设于支承轴215之后,使通电构件213从铝基材220的轴向两侧与铝基材220的两个端面接触,由此能够进行供电。另外,在图10所示的例子中,虽然在铝基材220的两个端面设置通电构件213,但是也可以将通电构件213仅设在铝基材220的一端面,将另一端面作为按压构件。另外,通电构件213无需在铝基材220的端面与铝基材严密地接触,也可以采用在铝基材220的内周面等其他位置与铝基材220接触的结构。
为了使通电轴214以贯穿阳极氧化槽211以及外槽212的状态进行进退移动,在通电轴214与阳极氧化槽211、以及该通电轴214与外槽212之间设有滑动轴承219,该滑动轴承219将通电轴214支承为能够旋转并且能够沿轴向移动。
对铝基材220的两端部的内径侧角部施加倒角,从而在铝基材220的两个端面的一部分形成锥面220A,另一方面,对通电构件213的外径侧角部施加倒角,从而形成与锥面220A进行面接触的锥面213A,优选的是,将两者的倾斜度设定为相同的坡度。通过使铝基材220的锥面220A与通电构件213的锥面213A进行面接触,能够使两者紧密地电接触,并且在铝基材220或通电构件213侧进行旋转的情况下,能够利用接触所产生的阻力来传递旋转,从而能够使铝基材220与通电构件213同步旋转。
因此,接触面积较大,并且也没有旋转时的滑动造成的影响、磨损造成的影响,由此能够形成稳定的电流供给。
关于铝基材220以及通电构件21的锥角,优选的是相对于轴向(0°)形成为15°~45°,更加优选为22.5°~37.5°。若锥角较小,则在使上述铝基材220以及通电构件21接触时,存在接触面的阻力较大而被限制的情况,铝基材220可能变形。另外,若锥角较大,则在使铝基材220以及通电构件21接触并旋转时,在接触面容易发生滑动。
另外,优选的是,铝基材220以及通电构件213的锥面220A、213A是表面粗糙度为Ra3.2以下的精加工面,更加优选为Ra1.6以下的精密的精加工面。在锥面的表面粗糙度较粗糙的情况下,当使铝基材220与通电构件213接触时,在接触部的局部发生浮起,由于无法进行紧密的接触,或在通电构件213的锥面213A的浮起部位形成阳极氧化铝,因此影响到稳定的电流供给。
另外,由于与通电构件213连接的通电轴214与铝基材220同步旋转,因此,利用能够旋转且能够供电的连接器(省略图示)使通电轴214与电源224电接触(连接)。作为能够旋转且能够供电的连接器,虽然有旋转连接器、汇流环等,但是旋转连接器在旋转时的电流稳定性方面较好,故为优选。另外,也可以使通电构件213仅与铝基材220的一个端面进行面接触,并进行通电。
另外,作为使通电构件213与铝基材220同步旋转的部件,也可以不是支承轴215,与旋转构件213连接的通电构件214成为旋转驱动源。在该情况下,支承轴215可以不与以上说明的旋转驱动部连接,只要形成与铝基材220同步旋转的结构即可。另外,在该实施方式中,虽然对铝基材220的两端部的内径侧角部施加倒角而形成锥面220A,对通电构件213的外径侧角部施加倒角而形成锥面213A,但是也可以通过对铝基材220的两端部的外径侧角部施加倒角,并对通电构件213的内径侧角部施加倒角来形成锥面。另外,通电构件213的整体无需如上所述那样利用具有导电性的材料构成,只要采用能够对铝基材220与通电用轴214进行电连接的结构即可。具体地说,也可以采用对通电构件的锥面220A与通电用轴214进行电连接的部分以外的部分涂覆绝缘物质的结构。另外,关于锥部213A,只要能够稳定地对铝基材220与通电构件213进行电连接,其表面的一部分也可以由导电性物质以外的物质构成。
另外,形成于各个通电构件213的锥面213A无需是相同的形状,也可以是不同的形状。另外,锥面213A也可以构成为形成在通电构件213的至少一侧。
例如,以下述方式使用该阳极氧化处理装置210进行铝基材220的阳极氧化。
将铝基材220设置在支承轴215之上。之后,使用进行前后移动的上述驱动部(省略图示)从两侧同时使通电轴214移动,使通电构件213与铝基材220接触。另外,除了在使铝基材220与通电构件213接触之后将电解液加入阳极氧化槽211之外,也可以在阳极氧化槽211中存在电解液的状态下使通电构件213与铝基材220接触。在通电构件213与铝基材220接触的状态下对上述旋转驱动部(省略图示)进行驱动,通过使支承轴215旋转来使铝基材220旋转。
一边使铝基材220旋转,一边借助通电轴214、通电构件213向铝基材220和阴极板221施加电压,由此进行铝基材220的阳极氧化。
在使通电构件213与铝基材220接触时,优选的是用于使上述通电构件213与铝基材220接触的按压压力为0.2MPa以上。由于在进行旋转时,在相接触的锥面发生滑动或未能紧密接触的情况,从而影响到稳定的电流供给。但是,若按压压力较大,则会导致铝基材220变形,由于也会发生无法传递旋转而停止的情况,因此需要根据工件形状与旋转驱动源的规格酌情进行选择。
在进行铝基材220的阳极氧化的过程中,一边使铝基材220旋转,一边从阳极氧化槽211排出一部分电解液,并且向阳极氧化槽211供给等量的电解液。具体地说,使电解液从阳极氧化槽211溢出,使溢出的电解液朝向储存槽225流下,在利用储存槽225调节电解液的温度之后,从设在比铝基材220靠下侧位置的供给口218将上述电解液送回到阳极氧化槽211内。
此时,利用泵227使电解液从供给口218猛烈地喷出,进而利用整流板217调整电解液的流动,使得从供给口218喷出的电解液从阳极氧化槽211的底部整体大致均匀地上升,由此,形成从阳极氧化槽211的底部朝向上部上升的大致均匀的电解液的流动。
对于电解液朝向阳极氧化槽211供给的供给量(来自供给口218的电解液的喷出量),优选的是,相对于阳极氧化槽211的容积,循环次数在3分钟内为1次以上。通过这样做,阳极氧化槽211能够进行频繁的液体更新,能够高效地进行除热,并且去除所产生的氢气。具体地说,在槽容量为107L时,优选的是将供给流量设为约36L/分。
优选的是铝基材220的圆周速度为0.1m/分以上。若铝基材220的圆周速度为0.1m/分以上,则充分地抑制位于铝基材220周围的电解液的浓度、温度的不均。从驱动装置的能力这一点出发,优选的是铝基材220的圆周速度为25.1m/分以下。
对于通过以上述方式对铝基材220进行阳极氧化来形成具有多个细孔的氧化薄膜的工序,以与如上述图6所示那样通过对基材1A进行阳极氧化来形成辊状模具160的工序相同的方式进行。
在以上所记载的本实施方式的阳极氧化处理装置210中,当在阳极氧化槽211的电解液中对辊状的铝基材220进行阳极氧化时,由于以铝基材220的中心轴线作为旋转轴线使铝基材220旋转,因此抑制位于铝基材220周围的电解液的浓度、温度的不均,在铝基材220的外周面整体大致均匀地进行阳极氧化,其结果,能够制造出抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
然后,在使铝基材220与通电构件213进行面接触的状态下,一边使铝基材220与通电构件213同步旋转,一边对铝基材220进行供电,因此接触面积较大,不存在进行旋转时的滑动带来的影响、磨损带来的影响,因此能够抑制通电不良情况,从而能够进一步提高辊状模具的成品率。
作为本发明的一个技术方案的压印用辊状模具(在本说明书中也仅记作辊状模具。)的制造方法用于制造辊状模具,该辊状模具在辊状的铝基材的外周面形成有具备多个细孔的阳极氧化铝(铝的多孔质氧化薄膜(耐酸铝)),上述压印用辊状模具的制造方法的特征在于,当在阳极氧化槽的电解液中对铝基材进行阳极氧化时,以铝基材的中心轴线作为旋转轴线使铝基材旋转。
以下,详细地说明辊状模具的制造方法的一例。
作为辊状模具的制造方法,能够列举出例如具有下述工序(a)~(f)的方法。
(a)在电解液中、且是在恒电压下对空心圆柱状的铝基材进行阳极氧化,由此在外周面形成氧化薄膜的工序。
(b)去除氧化薄膜,形成阳极氧化的细孔产生点的工序。
(c)在上述工序(b)之后,在电解液中再次进行阳极氧化,在细孔产生点形成具有细孔的氧化薄膜的工序。
(d)在上述工序(c)之后,使细孔的直径扩大的工序。
(e)在上述工序(d)之后,在电解液中再次进行阳极氧化的工序。
(f)重复进行上述工序(d)与工序(e)的工序。
(工序(a))
图15是示出阳极氧化处理装置的一例的剖视图。
阳极氧化处理装置310包括:阳极氧化槽312,该阳极氧化槽312被电解液充满;上部罩316,该上部罩316覆盖阳极氧化槽312的上部,在周缘形成有用于收纳从阳极氧化槽312溢出的电解液的筒部314;储存槽318,该储存槽318暂时储存电解液;流下流路320,该流下流路320使利用筒部314收纳的电解液朝向储存槽318流下;送回流路324,该送回流路324朝向比铝基材330靠下侧的、形成在阳极氧化槽312的底部附近的供给口322送回储存槽318中的电解液;泵326,该泵326设在送回流路324的中途;整流板328,该整流板328调整从供给口322喷出的电解液的流动;轴心334,该轴心334插入到成为阳极的空心圆柱状的铝基材330内,并将中心轴332保持为水平;驱动装置(省略图示),该驱动装置以轴心334的中心轴332(即铝基材330的中心轴线)作为旋转轴使轴心334以及铝基材330旋转;两个阴极板336,该两个阴极板336隔着铝基材330对置配置;电源338,该电源338电连接于轴心334的中心轴332以及两个阴极板336;以及调温部件340,该调温部件340调节储存槽318的电解液的温度。
泵326是形成电解液从储存槽318穿过送回流路324朝向阳极氧化槽312的流动,并且通过使电解液从供给口322猛烈地喷出,形成电解液从阳极氧化槽312的底部朝向上部上升的流动。
整流板328是形成有多个贯穿孔的板状构件,该整流板328调整电解液的流动,使得从供给口322喷出的电解液从阳极氧化槽312的底部整体大致均匀地上升,且以表面呈大致水平的方式配置在铝基材330与供给口322之间。
驱动装置(省略图示)是借助环状的链条或齿轮等构件(省略图示)连接于轴心334的中心轴332的马达等。
两个阴极板336是配置为与铝基材330的中心轴线平行、并且以从水平方向夹持铝基材330的方式与铝基材330隔开间隙地对置配置的金属板。
作为调温部件340,能够列举出以水、油等作为热媒的热交换器、电加热器等。
例如,以下述方式使用阳极氧化处理装置310进行铝基材330的阳极氧化。
在使铝基材330浸渍于阳极氧化槽312的电解液的状态下,对驱动装置(省略图示)进行驱动,以轴心334的中心轴332(即铝基材330的中心轴线)作为旋转轴使轴心334以及铝基材330旋转。
一边使铝基材330旋转,一边对铝基材330与阴极板336之间施加电压,进行铝基材330的阳极氧化。
在进行铝基材330的阳极氧化的过程中,一边使铝基材330旋转,一边从阳极氧化槽312排出一部分电解液,并且向阳极氧化槽312供给等量的电解液。具体地说,使电解液从阳极氧化槽312溢出,使溢出的电解液朝向储存槽318流下,在利用储存槽318调节电解液的温度之后,从设在比铝基材330靠下侧位置的供给口322将上述电解液送回到阳极氧化槽312内。此时,利用泵326使电解液从供给口322猛烈地喷出,进而利用整流板328调整电解液的流动,使得从供给口322喷出的电解液从阳极氧化槽312的底部整体大致均匀地上升,从而形成电解液从阳极氧化槽312的底部朝向上部上升的大致均匀的流动。
对于电解液朝向阳极氧化槽312供给的供给量(来自供给口322的电解液的喷出量),优选的是,相对于阳极氧化槽312的容积,循环次数在3分钟内为1次以上。通过这样做,阳极氧化槽312能够进行频繁的液体更新,能够高效地进行除热,并且去除所产生的氢气。例如,在槽容量是105L时,优选的是电解液的供给量为35L/分以上,更加优选为41L/分以上。若电解液的供给量是41L/分以上,则在阳极氧化槽312整体产生充分的电解液的流动。从泵326的能力这一点出发,优选的是电解液的供给量为60L/分以下,更加优选为55L/分以下。
优选的是铝基材330的圆周速度为0.1m/分以上。若铝基材330的圆周速度为0.1m/分以上,则充分地抑制位于铝基材330周围的电解液的浓度、温度的不均。从驱动装置的能力这一点出发,优选的是铝基材330的圆周速度为25.1m/分以下。
对于通过以上述方式对铝基材330进行阳极氧化来形成具有多个细孔的氧化薄膜的工序,以与通过如上述图6所示那样对基材1A进行阳极氧化来形成辊状模具160的工序相同的方式进行。
在以上说明的本发明的压印用辊状模具的制造方法中,由于当在阳极氧化槽312的电解液中对辊状的铝基材330进行阳极氧化时,以铝基材330的中心轴线作为旋转轴线使铝基材330旋转,因此抑制位于铝基材330周围的电解液的浓度、温度的不均,在铝基材330的外周面整体大致均匀地进行阳极氧化。其结果,能够制造出抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
另外,由于一边从阳极氧化槽312排出一部分电解液,一边向阳极氧化槽312供给等量的电解液,因此在阳极氧化槽312内产生电解液的流动,进一步抑制位于铝基材330周围的解液的浓度、温度的不均。其结果,能够制造出进一步抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
而且,若使电解液从阳极氧化槽312溢出,并从设在比铝基材330靠下侧位置处的供给口322将上述溢出的电解液送回到阳极氧化槽312内,则产生电解液从阳极氧化槽312的底部朝向上部上升的流动,进一步抑制位于铝基材330周围的电解液的浓度、温度的不均。其结果,能够制造出进一步抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
另外,由于将两个阴极板336配置为与铝基材330的中心轴线大致平行,并且以从水平方向夹持铝基材330的方式与铝基材330隔开间隙地配置,因此阴极板336不会妨碍在阳极氧化槽312内产生的电解液的流动。其结果,进一步抑制位于铝基材330周围的电解液的浓度、温度的不均,能够制造出进一步抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
<物体的制造方法>
在本发明的物体的制造方法中,利用压印法将形成在利用本发明的压印用辊状模具的制造方法获得的压印用辊状模具的外周面上的阳极氧化铝的多个细孔转印至被转印体,由此获得在表面具有将上述细孔翻转而得到的多个凸部的物体。
作为压印法,能够列举出后述的光压印法或热压印法,在热压印法中,通过按压被由热可塑性树脂构成的被转印体加热后的辊状模具,由此将阳极氧化铝的多个细孔转印至被转印体,从设备方面以及生产率等方面出发,优选光压印法。
以下,详细地说明基于光压印法的物体的制造方法。
作为由光压印法所进行的物体的制造方法,能够列举出例如具有下述工序(I)~(III)的方法。
(I)使基材薄膜沿着旋转的辊状模具的表面移动,并且将活性能量射线固化性树脂组合物夹持在基材薄膜的表面与辊状模具的表面之间的工序。
(II)向夹持在基材薄膜的表面与辊状模具的表面之间的活性能量射线固化性树脂组合物照射活性能量射线,使上述活性能量射线固化性树脂组合物固化,由此形成在表面具有将阳极氧化铝的细孔翻转而得到的多个凸部的固化树脂层的工序。
(III)将基材薄膜与固化树脂层一并从辊状模具剥离的工序。
作为基材薄膜,能够列举出聚对苯二甲酸乙酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、丙烯酸薄膜、三醋酸纤维素薄膜等。
作为活性能量射线固化性树脂组合物,能够列举出日本特开2009-174007号公报(专利文献1)的段落[0046]~[0055]所记载的活性能量射线固化性组合物、日本特开2009-241351号公报的段落[0052]~[0094]所记载的活性能量射线固化性树脂组合物等。
在利用光压印法制造物体的情况下,例如,使用图16所示的制造装置以下述方式进行制造。
在外周面形成有具备多个细孔的阳极氧化铝的辊状模具和沿着辊状模具的表面移动的带状的基材薄膜352之间,从罐354供给活性能量射线固化性树脂组合物356。
在辊状模具与利用大气压缸体358调整夹持压力的夹持辊360之间,夹持基材薄膜352以及活性能量射线固化性树脂组合物356,使活性能量射线固化性树脂组合物356均匀地遍布基材薄膜352与辊状模具350之间,同时填充到辊状模具的外周面的细孔内。
在活性能量射线固化性树脂组合物356夹持于辊状模具与基材薄膜352之间的状态下,使用设在辊状模具的下方的活性能量射线照射装置362从基材薄膜352侧向活性能量射线固化性树脂组合物356照射活性能量射线,通过使活性能量射线固化性树脂组合物356固化来形成转印有辊状模具的外周面的多个细孔的固化树脂层364。
利用剥离辊366从辊状模具剥离在表面形成有固化树脂层364的基材薄膜352,从而获得物体368。
作为活性能量射线照射装置362,优选的是高压水银灯、金属卤化物灯等,且优选的是在该情况下的光照射能量为100mJ/cm2~10000mJ/cm2。
作为物体368,能够列举出光学薄膜(反射防止薄膜等)等。
在以上说明的本发明的物体的制造方法中,由于使用了利用本发明的压印用辊状模具的制造方法获得的、抑制了细孔的深度波动的压印用辊状模具,因此,能够制造出抑制了凸部的高度波动、且在表面具有多个凸部的物体。
图18是本实施方式的阳极氧化处理装置410的剖视图。图19是沿着图18的4A-4A线剖开后的剖视图。图20是用于说明图19所示的构件的详细结构的主要部分剖视图。
如图18所示,阳极氧化处理装置410包括:阳极氧化槽412,该阳极氧化槽412被电解液充满;上部罩416,该上部罩416覆盖阳极氧化槽412的上部,且在周缘形成有用于收纳从阳极氧化槽412溢出的电解液的筒部414;储存槽418,该储存槽418暂时储存电解液;流下流路420,该流下流路420使利用筒部414收纳的电解液朝向储存槽418流下;送回流路424,该送回流路424朝向形成在比铝基材430靠下侧位置的、阳极氧化槽412的底部附近的供给口422送回储存槽418中的电解液;泵426,该泵426设在送回流路424的中途;整流板428,该整流板428调整从供给口422喷出的电解液的流动。
参照图19,阳极氧化处理装置410包括:一对旋转夹具432A、432B,该一对旋转夹具432A、432B呈圆板形状,分别插入成为阳极的空心圆柱状的铝基材430的两端的开口431A、431B;一对保持板433A、433B(参照图19),该一对旋转夹具432A、432B将上述旋转夹具432A、432B分别支承为能够旋转,并且借助上述旋转夹具432A、432B对铝基材430进行支承;两个阴极板436,该两个阴极板436隔着铝基材430对置配置;电源438,该电源438电连接于铝基材430以及两个阴极板436;以及调温部件440,该调温部件440调节储存槽418的电解液的温度。
泵426形成电解液从储存槽418穿过送回流路424朝向阳极氧化槽412的流动,并且通过使电解液从供给口422猛烈地喷出,形成电解液从阳极氧化槽412的底部朝向上部上升的流动。
整流板428是形成有多个贯穿孔的板状构件,用于调整电解液的流动,使得从供给口422喷出的电解液从阳极氧化槽412的底部整体大致均匀地上升,上述整流板428以表面呈大致水平的方式配置在铝基材430与供给口422之间。
两个阴极板436是配置为与铝基材430的中心轴线平行、并且以从水平方向夹持铝基材430的方式与铝基材430隔开间隙地对置配置的金属板。另外,作为设于储存槽418的调温部件440,能够列举出以水、油等作为热媒的热交换器、电加热器等。
参照图19,保持板433A、433B是以从轴向4C1夹持铝基材430的方式隔开间隙地对置配置的金属板,在铝基材430的轴向4C1的延长线上分别具有使旋转夹具432A、432B以能够旋转的方式插嵌的开口、亦即轴承部434A、434B。在轴承部434A、434B的内周面设有由树脂材料或金属材料构成的干式轴承435A、435B,旋转夹具432A、432B由上述干式轴承435A、435B保持为能够相对于保持板433A、433B进行旋转。
在相互分离的保持板433A、433B的上部设有多个杆构件441(同时参照图18),该杆构件441横跨并贯穿上述保持板433A、433B。保持板433A、433B从上述杆构件441垂下,以相互平行的状态被上述杆构件441连结。
参照图20,旋转夹具432A、432B嵌合于铝基材430的开口431A、431B,或以轻轻按压状态插入。同时,在铝基材430的开口部两个端面安装有液密封用衬垫470,旋转夹具432A、432B借助向其外径向突出的凸缘部471A、471B而与液密封用衬垫470抵接,以从两端侧夹持铝基材430的方式对该铝基材430进行固定。由此,铝基材430形成利用液密封用衬垫470和旋转夹具432A、432B对内部进行密封的结构。另外,作为用于进行密封的液密封方法,除了衬垫以外,也可以采用O形环等密封构件,另外,除了铝基材430的开口部两个端面以外,也可以在已插入的旋转夹具432A、432B的周面设置衬垫等。
通过利用旋转夹具432A、432B以夹持铝基材430的方式对该铝基材430进行固定,铝基材430以相对于旋转夹具432A、432B朝向周向旋转受到限制的状态被旋转夹具432A、432B支承,更加详细地说,铝基材430由旋转夹具432A、432B支承为其轴向4C1(图19)呈水平状态。即,铝基材430由旋转夹具432A、432B支承为形成与阳极氧化槽412的底部平行的状态。
在图19中,在位于纸面左侧的旋转夹具432A的旋转中心区域形成有贯穿铝基材430的轴向4C1的贯穿孔442,由导电性材料构成的棒状体的通电主杆443以穿过贯穿孔442的状态插入该贯穿孔442,且被保持为无法相对于贯穿孔442进行相对旋转。通电主杆443被一体地固定于旋转夹具432A,与旋转夹具432A的旋转连动地进行旋转。参照图20,在将通电主杆443固定于旋转夹具432A时,设置O形环472来进行液密封,使得电解液不会从贯穿孔442流入。来自贯穿孔的电解液不再流入,上述O形环472与上述液密封用衬垫470共同使铝基材430的内部形成完全密闭结构。O形环472嵌入形成在旋转夹具432A的贯穿孔442周围的槽473中,设为被形成于通电主杆443的凸缘474覆盖。作为通电主杆443固定于旋转夹具432A的固定方法,虽然可考虑在通电主杆443形成凸缘部并进行螺栓紧固等方式,但也可以采用其他方式。
另外,将铝基材430设为密闭结构的理由如下:若使后述的触头448那样的通电构件在具有电解液的情况下与铝基材430抵接并通电,则在与触头448抵接的铝基材430的接触面也会形成导电性较差的氧化薄膜,从而可能会影响到通电状态,进而影响到氧化薄膜的形成。
另外,通过设置密闭结构,消除电解液进入铝基材430的内部的情况,进而消除在电解液经过多个处理槽时等发生的、残留在铝基材430内部的电解液被带向其他处理槽的情况。由此,消除处理槽中的处理液的成分、浓度的变化。另外,通过设置密闭结构,也减少了阳极氧化处理槽412中的电解液使用量,有助于减少废液、电解液成本。
通电主杆443的一端形成为圆锥状,该圆锥状端部444抵接于形成在从杆构件441垂下的供电扁杆445的下端侧的旋转承接部446。旋转承接部446具有圆锥状的凹部447,使圆锥状端部444的顶端与该凹部447的最下面抵接,并且通过利用凹部447的侧面区域包围圆锥状端部444的周围来进行限位。通电主杆443经由供电扁杆445以及旋转承接部446而与电源438(图18)电连接,且由电源438供给电流。另外,圆锥状端部444既可以与通电主杆443形成为一体,也可以是以能够装卸的方式安装的独立构件。
在通电主杆443的另一端侧一体地并且能够通电地固定有触头448,该触头448是由沿径向突出的一对导电性材料构成通电构件,对触头448进行尺寸设定以及形状设定,使得该触头448以能够进行通电的程度抵接于铝基材430的内周面。由此,触头448与铝基材430抵接,能够向铝基材430供给电流。更加详细地说,触头448通过将位于铝基材430侧的顶端侧弯折而得到,在该被弯折的部位具有与铝基材430的内周面抵接的平坦的抵接面448A,从该抵接面448A向铝基材430通电。
在以上述方式构成的阳极氧化处理装置410中,当传递未图示的马达的驱动力而使铝基材430旋转时,开口431A侧的旋转夹具432A与借助旋转夹具432B而旋转的铝基材430连动地进行旋转。因此,固定于旋转夹具432A的通电主杆443以始终与铝基材430的内周面的预定的区域抵接且能够通电的状态与铝基材430同步(即连动)旋转。
使用该阳极氧化处理装置410以下述方式进行铝基材430的阳极氧化。
在使铝基材430浸渍于阳极氧化槽412的电解液的状态下,对马达(省略图示)进行驱动而使旋转夹具432B旋转,进而以铝基材430的轴向4C1作为旋转中心使铝基材430旋转。
一边使铝基材430旋转,一边经由供电扁杆445、旋转承接部446以及触头448向铝基材430与阴极板436之间施加电压,由此进行铝基材430的阳极氧化。
在进行铝基材430的阳极氧化的过程中,一边使铝基材430旋转,一边从阳极氧化槽412排出一部分电解液,并且向阳极氧化槽412供给等量的电解液。具体地说,使电解液从阳极氧化槽412溢出,使溢出的电解液朝向储存槽418流下,在利用储存槽418调节电解液的温度之后,从设在比铝基材430靠下侧位置的供给口422将上述电解液送回到阳极氧化槽412内。
此时,利用泵426使电解液从供给口422猛烈地喷出,进而利用整流板428调整电解液的流动,使得从供给口422喷出的电解液从阳极氧化槽412的底部整体大致均匀地上升,从而电解液形成从阳极氧化槽412的底部朝向上部上升的大致均匀的流动。
对于电解液朝向阳极氧化槽412供给的供给量(来自供给口422的电解液的喷出量),优选的是,相对于阳极氧化槽412的容积,循环次数在3分钟内为1次以上。通过这样做,阳极氧化槽411能够进行频繁的液体更新,能够高效地进行除热、去除所产生的氢气。具体地说,在槽容量是107L时,优选的是将供给流量设为约36L/分。
优选的是铝基材430的圆周速度为0.1m/分以上。若铝基材430的圆周速度为0.1m/分以上,则充分地抑制位于铝基材430周围的电解液的浓度、温度的不均。从驱动装置的能力这一点出发,优选的是铝基材430的圆周速度为25.1m/分以下。
对于如上所述那样通过对铝基材430进行阳极氧化来形成具有多个细孔的氧化薄膜的工序,该工序以与如上述图6所示那样通过对基材1A进行阳极氧化来形成辊状模具160的工序相同的方式进行。
在以上所记载的本实施方式的阳极氧化处理装置410中,当在阳极氧化槽412的电解液中对辊状的铝基材430进行阳极氧化时,由于以铝基材430的中心轴线作为旋转轴线使铝基材430旋转,因此抑制位于铝基材430周围的电解液的浓度、温度的不均,在铝基材430的外周面整体大致均匀地进行阳极氧化,其结果,能够制造出抑制了细孔的深度波动的辊状模具。
然后,在使铝基材430与触头448抵接的状态下,由于一边使铝基材430与触头448同步旋转,一边从触头448对铝基材430进行通电,因此能够消除铝基材430与触头448之间的磨损,能够抑制通电不良情况,从而能够进一步提高辊状模具的成品率。
即,若采用不使触头448与铝基材430同步,而仅使铝基材430旋转的方式(以使触头448与铝基材430的内周面抵接的状态对触头448进行固定,从而仅使铝基材430旋转的方式),则触头448一边在铝基材430的内周面滑动一边进行通电,在触头448与铝基材430之间发生接触磨损,在触头448与铝基材430之间有可能引发通电不良情况,但是在本发明中,通过在使铝基材430与触头448抵接的状态下使铝基材430与触头448同步旋转,防止了此类通电不良情况产生。另外,触头448与铝基材430无需完全同步地进行旋转。例如,在利用单独的动力源使触头448与铝基材430旋转这样的情况下,难以使上述构件完全同步地进行旋转。因而,在本发明中,触头448与铝基材430以相对大致固定的状态连动地旋转的状态也包含于同步旋转的范畴。
在此,在图21中,示出实际测量了在阳极氧化处理装置410中针对铝基材430的通电状态的实验例。在图21中,横轴表示时间轴(秒),表示向铝基材430进行通电的电流值(A)。从该图明显能够确定,在初期施加的电流值达到稳定状态之后,在恒定的电流值经过长时间达到稳定的状态下对铝基材430进行通电。根据该实验例,也能够确认本发明带来的抑制通电不良的效果。
另外,在本实施方式中,将通电主杆443的端部设为圆锥状(圆锥状端部444),由此能够减小该通电主杆443与旋转承接部446之间的接触面积,能够将接触磨损所导致的扬粉抑制在最小限度,并且能够对表面进行更新。因此,不会形成电绝缘性较高的氧化铝层,能够保持通电状态。
实施例
以下,利用实施例来具体说明本发明。
(阳极氧化铝的细孔)
削除一部分阳极氧化铝,在截面对铂进行1分钟蒸镀,使用场致发射型扫描电子显微镜(日本电子株式会社制,JSM-7400F),在加速电压:3.00kV的条件下观察截面,测量细孔的深度。
在进行阳极氧化时不使铝基材旋转的情况下:
在结束最后的阳极氧化之后,对于沿圆周将图17所示的辊状模具350的外周六等分的位置1~6,分别在10处测量细孔的深度,求得平均值。
在进行阳极氧化时使铝基材旋转的情况下:
在刚完成最后的阳极氧化之后,对于沿圆周将使铝基材的旋转停止的状态下的、图17所示的辊状模具350的外周六等分的位置1~6,分别在10处测量细孔的深度,求得平均值。
(反射率)
使用分光光度计(日立制作所制,U-4000),在入射角:5°、波长380nm~780nm的范围内对固化树脂层的表面的相对反射率进行了测量。
在进行阳极氧化时不使铝基材旋转的情况下:
在结束最后的阳极氧化之后,对于图17所示的沿圆周将辊状模具350的外周六等分的位置1~6所对应的固化树脂层的表面,分别测量了薄膜的宽度方向的一端部、中央、另一端部这三个位置的反射率。
在进行阳极氧化时使铝基材旋转的情况下:
在刚完成最后的阳极氧化之后,对于使铝基材的旋转停止后的状态下的、图17所示的沿圆周将辊状模具350的外周六等分的位置1~6所对应的固化树脂层的表面,分别测量了薄膜的宽度方向的一端部、中央、另一端部这三个位置的反射率。
(活性能量射线固化性树脂组合物A)
混合琥珀酸/三羟基乙烷/丙烯酸的摩尔比为1:2:4的缩合反应混合物45质量份、1,6-己二醇二丙烯酸酯(大阪有机化学工业株式会社制)45质量份、自由基聚合性硅油(信越化学工业株式会社制,X-22-1602)10质量份、1-羟基环己基苯基酮(Ciba Specialty Chemicals Inc.制IRGACURE(注册商标)184,在波长340nm以上具有吸收波长区域。)3质量份、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(CibaSpecialty Chemicals Inc.制IRGACURE(注册商标)(注册商标)819,在波长340nm以上具有吸收波长区域。)0.2质量份,从而获得了活性能量射线固化性树脂组合物A。
〔实施例1〕
对空心圆柱状的铝基材(纯度:99.99%、长度:280mm、外径:200mm、内径:155mm)实施织物研磨处理,之后在高氯酸/乙醇混合溶液中(体积比=1/4)对其进行电解研磨。
接着,使用图15所示的阳极氧化处理装置,在由0.3M草酸水溶液构成的107L的电解液中,在浴温:15.7℃、直流:40V、电解液的供给量:41L/分、铝基材的圆周速度:3.8m/分的条件下对铝基材进行30分钟阳极氧化,形成氧化薄膜(工序(a))。
在6质量%的磷酸与1.8质量%的铬酸混合水溶液中,暂时溶解去除所形成的氧化薄膜(工序(b)),之后再次在与工序(a)相同的条件下进行45秒阳极氧化,形成氧化薄膜(工序(c))。
之后,实施通过在5质量%磷酸水溶液(31.7℃)中浸渍8分钟来扩大氧化薄膜的细孔的直径的孔径扩大处理(工序(d))。
进而,在与工序(a)相同的条件下进行45秒阳极氧化,形成氧化薄膜(工序(e))。
进而,重复工序(d)与工序(e),一共进行五次工序(d),一共进行四次工序(e)(工序(f))。获得了形成有在铝基材的外周面具有大致圆锥形状的细孔的阳极氧化铝的辊状模具A。对阳极氧化铝的细孔的深度进行了测量。在表1中示出结果。
接着,使辊状模具A在脱模剂(大金工业株式会社制,OPTOOL DSX(商品名))的0.1质量%溶液中浸渍10分钟,风干24小时进行脱模处理。
使用图16所示的制造装置来制造在表面具有多个凸部的物体。
使用辊状模具A作为辊状模具350。
使用活性能量射线固化性树脂组合物3A作为活性能量射线固化性树脂组合物356。
使用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(东洋纺株式会社制,商品名:A4300,厚度:75μm)作为基材薄膜352。
从基材薄膜352侧向活性能量射线固化性树脂组合物A照射累计光量1100mJ/cm2的紫外线,使活性能量射线化性树脂组合物A固化。
对所获得的物体的固化树脂层的表面的相对反射率进行了测量。在表2中示出结果。
〔比较例1〕
除了在电解液中不使铝基材旋转以外的工序均与实施例1相同,由此获得形成有在铝基材的外周面具有大致圆锥形状的锥状的细孔的阳极氧化铝的辊状模具B。对阳极氧化铝的细孔的深度进行了测量。在表1中示出结果。
接着,以与实施例1相同的方式进行辊状模具B的脱模处理。
接着,除了使用辊状模具B作为辊状模具350以外的工序均与实施例1相同,由此制造出在表面具有多个凸部的物体。对所获得的物体的固化树脂层的表面的相对反射率进行了测量。在表3中示出结果。
[表1]
[表2]
[表3]
对于在电解液中一边使铝基材旋转一边进行阳极氧化而制造的实施例1的辊状模具A,其细孔的深度波动较少。其结果,即使是在表面具有多个凸部的物体,凸部的高度波动、即反射率的波动也较少。
另一方面,对于在电解液中以不使铝基材旋转的方式进行阳极氧化而制造的比较例1的辊状模具B,其细孔的深度波动较大。其结果,即使是在表面具有多个凸部的物体,凸部的高度波动、即反射率的波动也较大。
〔实施例2〕
在本实施例2中,对图10所示的阳极氧化处理装置210设定具体的条件进行运转。将空心圆柱状的铝基材220(纯度:99.99%、长度:280mm、外径:200mm、内径:155mm)的两个端面以及通电构件213的端面的相对于轴向的锥角设为30°,将各个锥面220A、213A的表面粗糙度设为Ra1.6。
在由0.3mol/L水溶液构成的106L的电解液中,在浴温:15.7℃、电解液的供给量:36L/分、两部通电构件213的按压压力:0.2MPa、铝基材220的圆周速度:3.8m/分的条件下,以电压:40V的条件对铝基材220进行60分钟阳极氧化,形成氧化薄膜。
在图12A中示出对在本阳极氧化处理装置210中进行了60分钟通电时的电流值的状态进行实际检测的实验例(图表)。在图12A中,横轴表示累计时间(秒),纵轴是电流值的振幅(A)。另外,图12B示出图12A所示的测量结果中的1800秒之前的电流值的振幅的测量结果(另外,在图12B中详细地示出电流值的振幅(A)的标度)。
在本实施例2中,从以上附图显而易见,确认能够在长期稳定的恒定电流值不会大幅变动的前提下对铝基材220进行通电。根据该实施例2,还能够确认本发明所带来的抑制通电不良情况的效果。
(比较例2)
以下,对比较利用本发明的处理装置和长方体状的处理槽进行电解处理时的温度的例子进行说明。
在基材中使用空心圆柱状的铝基材(纯度:99.99%、长度:1000mm、外径:200mm、内径:155mm),利用本发明的处理槽和长方体状的处理槽进行阳极氧化处理。对于本发明的处理槽,在图2中将从中心轴线P到底部111a的内表面111a’的距离D设为400mm,长方体状的处理槽具有与图7A、7B相同的形状。各个处理槽以在3分钟内循环1次的流量进行循环,向各个处理槽供给温度调节至16℃的电解液。
图8、图9是对利用各个处理槽进行阳极氧化处理时的电解液温度进行比较的图表。图8是在处理槽整个区域中的几个点对距离处理槽壁表面50mm位置处的电解液温度进行测量时的图表。虽然因为进行阳极氧化处理而导致处理槽内受到通电所带来的发热、氧化反应的热量等的影响,造成温度上升,但是观察图8可知,本发明的处理槽的温度上升较少。这是由于在长方体状的处理槽中会产生循环效率较差的滞留部,滞留部储存发热时产生的热量,与滞留部以外的位置相比温度较高。
另外,图9是示出基材表面在基材长度方向的几个点的最大温度差时的图表。基材表面的温度差指的是产生于基材表面的温度不均,在进行阳极氧化处理时,对细孔的深度波动产生影响。观察图9可知,本发明的处理槽的温度差较小。其原因也是由于在长方体状的处理槽中产生的滞留部,滞留部附近的基材表面的电解液温度也增高。
另外,虽是本次对基材进行处理的处理槽,但长方体处理槽的容积为250L,与此相对,本发明的处理槽的容积为130L。
通过进行上述比较能够确认,在本发明的处理槽中,能够确认能够防止电解液的滞留,进而也能够抑制电解液的使用量。
(比较例3)
以下,作为比较例3,对使通电构件与铝基材进行点接触时的电流值的测量值进行说明。参照图13,在该比较例3所使用的阳极氧化处理装置中,设有与铝基材220的两端侧的内表面接触的滑动轴承241,环状的外壳240以固定于铝基材220的方式与滑动轴承241的外周面连接。铝基材220借助外部旋转机构(省略图示)而旋转。
从通电构件243延伸的接触头242与铝基材220的内表面接触,由此能够进行通电。
并且,图14中示出在图13的状态下,且是在与上述实施例2相同的条件下,对向铝基材220通电的状态进行实际测量的结果。在图14中,横轴表示累计时间(秒),纵轴是电流值的振幅(A)。另外,在图14中示出累计时间1200秒(20分钟)之前的测量结果。
比较利用图12A、图12B的本发明的阳极氧化处理装置进行的实验例与图14也可知,在比较例3中,在电流值中始终存在微小振动。进而这儿那儿产生电流值大幅变动的位置。认为原因是,由于铝基材220与接触头242进行点接触,因此接触面积较小,在铝基材220旋转时,由于基于旋转周期的接触面的变动较大,因此无法稳定地进行接触,或铝基材220与接触头242在接触面发生磨损、滑动,从而存在某一瞬间不接触的状态,使得电流值大幅变动。
工业上的可利用性
利用本发明的制造方法获得的辊状模具对于制造被称为蛾眼结构的在表面具有细微凹凸结构的光学薄膜是有用的。
附图标记说明
11、电解处理装置;110、处理槽;111、处理槽主体;111a、底部;111a’、内表面;111b、111c、侧面;112、电解液供给部;113、溢出部;120、电极板;130、旋转部件;1A、基材;1A’、周面(外周面);1L、电解液;210、阳极氧化装置;211、阳极氧化槽;213、通电构件;213A、锥面;215、支承轴(旋转驱动部件);220、铝基材;220A、锥面;312、阳极氧化槽;322、供给口;330、铝基材;336、阴极板;342、细孔;344、氧化薄膜(阳极氧化铝);350、辊状模具;352、基材薄膜(被转印体);368、物体;410、阳极氧化装置;412、阳极氧化槽;430、铝基材;432A、432B、旋转夹具;443、通电主杆(旋转轴);446、旋转承接部(旋转承接部);448、触头(通电构件)。
Claims (17)
1.一种辊状模具的制造方法,使用通电构件对浸渍于阳极氧化槽的电解液、且由铝构成的圆筒状的铝基材通电来进行阳极氧化处理,由此制造在表面具有多个凹凸的辊状模具,
该辊状模具的制造方法包括阳极氧化工序,在该阳极氧化工序中,在上述通电构件与上述铝基材抵接的状态下,一边以上述铝基材的中心轴线作为旋转中心使上述铝基材旋转,一边通过上述通电构件对上述铝基材进行通电。
2.根据权利要求1所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述铝基材和上述通电构件同步旋转。
3.根据权利要求1或2所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述通电构件包含导电性的轴构件、以及固定于上述轴构件且与上述铝基材抵接的触头,
上述触头与圆筒状的上述铝基材的内周面抵接,
上述轴构件的至少一侧的端部配置在与对上述轴构件进行供电的导电性的供电构件接触的位置。
4.根据权利要求3所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述轴构件的至少一侧的端部沿着上述铝基材的轴向位于上述铝基材的外侧,
上述至少一侧的端部的形状为圆锥状,
上述轴构件的至少一侧的端部一边与上述供电构件发生滑动一边旋转。
5.根据权利要求3所述的辊状模具的制造方法,其中,
通过使固定在上述铝基材的轴向端部上的旋转夹具旋转,上述铝基材以中心轴线作为中心而旋转,
上述轴构件被固定于上述旋转夹具,并与上述铝基材同步旋转。
6.根据权利要求5所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述旋转夹具对上述铝基材的端部进行液密封。
7.根据权利要求1所述的辊状模具的制造方法,其中,
一边从上述阳极氧化槽排出一部分上述电解液,一边向上述阳极氧化槽供给等量的电解液。
8.根据权利要求7所述的辊状模具的制造方法,其中,
通过使电解液从上述阳极氧化槽的比铝基材靠上侧的位置溢出来排出一部分上述电解液,将溢出的上述电解液从设置于比上述铝基材靠下侧的位置的供给口返回至阳极氧化槽内。
9.根据权利要求7所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述阳极氧化槽的形状是半圆柱状的形状,使电解液从一侧的侧面均匀地供给,并从另一侧的侧面溢出。
10.根据权利要求9所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述阳极氧化槽是能够收纳电解液、且供上述铝基材浸渍的纵长的形状,并具有底部以沿着浸渍于上述处理槽主体内的基材的周面的方式弯曲成圆弧状的处理槽主体、向处理槽主体供给电解液的电解液供给部、以及从处理槽主体排出电解液的溢出部,
来自以沿着处理槽主体的长度方向的方式设置的上述电解液供给部的电解液自处理槽主体的一个侧面上方供给,
从以沿着处理槽主体的长度方向的方式设置在处理槽主体的另一个侧面上部处的上述溢出部排出上述电解液。
11.根据权利要求10所述的辊状模具的制造方法,其中,
使上述铝基材向与从上述电解液供给部供给的上述电解液流向上述溢出部的方向相反的方向旋转。
12.根据权利要求1或2所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述通电构件是与上述铝基材的一个端面或两个端面进行面接触的通电构件。
13.根据权利要求12所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述通电构件配置为与上述铝基材的一个端面或两个端面抵接,使得上述铝基材沿轴向被夹持,
使上述通电构件旋转,从而使上述通电构件与上述铝基材以相抵接的状态旋转。
14.根据权利要求13所述的辊状模具的制造方法,其中,
上述旋转夹具对上述铝基材的端部进行液密封。
15.根据权利要求12所述的辊状模具的制造方法,其中,
使上述通电构件沿着上述铝基材的轴向移动,使上述铝基材与上述通电构件接触。
16.根据权利要求12所述的辊状模具的制造方法,其中,
在上述铝基材的一个端面或两个端面包含第1锥面,
上述通电构件具有与上述第1锥面进行面接触的第2锥面,
通过使上述第1锥面与上述第2锥面接触来使上述铝基材与上述通电构件抵接。
17.一种在表面具有多个凹凸的物体的制造方法,上述物体的制造方法包括:
利用压印法将阳极氧化铝的多个细孔转印到被转印体,该阳极氧化铝的多个细孔形成在利用权利要求1所述的制造方法获得的压印用辊状模具的外周面;以及
由此获得在表面具有多个呈通过以翻印的方式转印上述细孔而得到的形状的多个凸部的物体。
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