JP2003025431A

JP2003025431A - ロール金型の製造方法及びロール金型

Info

Publication number: JP2003025431A
Application number: JP2001219928A
Authority: JP
Inventors: Takamaro Kakehi; 鷹麿筧
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光の波長以下のサブミクロンオーダーピッチ
の凹凸形状を円筒表面に規則的に配列したロール金型を
精度よく容易に作製することが可能なロール金型の製造
方法及びそれを用いたロール金型を提供する。【解決手段】円筒表面７に微細な凹凸形状が規則的に
配列されたロール金型の製造方法であって、表面に微細
な凹凸形状が刻印された雄型を転写して該雄型の凹凸形
状に対応するフィルム状又は薄板状の雌型３を作製し、
該雌型３をロール型母材５の円筒表面７に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロール金型の製造方
法及びロール金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、円筒表面に微細な形状が刻印
されたロール金型は、その形状を目的とする部材に転写
し機能を発現させるために使用される。このような具体
例として、例えば特開平８−６０２７号公報には、円筒
表面に凹凸模様が形成されたローラー状の型を用いて、
これを配向膜表面に回転しながら転写する転写装置が開
示されている。

【０００３】また、特開平１１−２１６７６１号公報に
は、表面にマイクロレンズアレイの複数の微小レンズ面
に対応する複数の微小曲面が形成された円筒表面を有す
るロール金型とその製造方法が開示されている。この製
造方法は、ロール型母材を回転させ、その表面に圧子を
押圧して加工し、さらに回転軸方向にスライドさせて加
工していく方法であり、同一表面積の平坦な表面に加工
するのに比較して、加工用の圧子が移動するＸＹステー
ジの範囲を小さくできるという利点がある。

【０００４】しかしながら、上記製造方法によってロー
ル型母材の円筒表面に微細な加工を行う場合、加工ピッ
チが小さくなると加工に膨大な時間を有し、さらに連続
した小さいピッチの加工を行う場合は、温度変化の影響
等でロール型母材が微小な体積変化を起こし、加工ピッ
チがずれるという問題点があった。特に加工ピッチが１
μｍ以下という微細な場合はこの影響が大きく、大面積
の加工を一定ピッチで行うことは非常に困難であった。

【０００５】このような微細な加工ピッチの応用事例と
しては、例えば表面の反射防止性能を発現するための微
細加工が挙げられる。現在、液晶表示板やＣＲＴ等の最
表面層には、外光や周辺物の映り込みを防ぐために反射
防止加工が施されている。現在、反射防止膜としては、
低屈折率、高屈折率の膜を多層に積層した多層膜が一般
的に使用されている。多層膜の反射防止の原理は、光の
波長の１／４程度の厚みに設定した各層の界面での反射
光が互いに干渉して打ち消し合う効果を利用している。
この多層膜による反射防止は、入射光の入射角と波長に
対する依存性が大きく、全ての可視光の波長領域におい
て低反射を実現することは困難で、かつ入射角が垂直入
射からずれると、反射防止機能が低下するという欠点が
あった。

【０００６】これに対して、可視光の波長以下のピッチ
の凹凸形状が並んだ表面は、優れた反射防止性能を有す
ることが知られている〔例えば、P.B.Clapham and M .
C.Hutley, " Reduction of reflection by the`moth ey
e'principle," Nature(London)244,282-282(1973)参
照〕。このような表面に凹凸形状を有する反射防止部材
の製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィの
手法を用いて表面をマスクエッチング加工し凹凸を形成
する方法、サンドブラストやコロナ放電で表面を粗面
化する方法、微粒子を含有するコーティング剤を表面
に塗工して微粒子の半球部分を表面に露出させる方法、
表面を微細なバイトで切削加工し凹凸を形成する方法
等、様々な方法が提案されている。これらの方法を用い
て目的とする部材に直接凹凸を形成してもよいが、表面
に凹凸形状を有する金型を作製し、目的とする部材に凹
凸形状を転写する方法は、繰り返して金型を使用できる
ため部材毎に表面凹凸の加工をする手間を省くことがで
き、効率的である。

【０００７】金型を用いて凹凸形状を転写する方法とし
て、特開２０００−７１２９０号公報には、目的とする
部材の表面に放射線硬化液の前駆液層を形成し、その上
に型をラミネートし、放射線を照射して前駆液層を硬化
させた後に、型を剥離する方法が開示されている。目的
とする部材表面に連続的に凹凸形状を転写するために
は、前述のように円筒表面に凹凸を有するロール金型を
用いて転写する方法が好ましいが、光の波長以下のサブ
ミクロンオーダーピッチの凹凸形状を円筒表面に刻んだ
ロール金型を作製する具体的な方法に関しては記載がな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、光の波長以下
のサブミクロンオーダーピッチの凹凸形状を円筒表面に
規則的に配列したロール金型を精度よく容易に作製する
ことが可能なロール金型の製造方法及びそれを用いたロ
ール金型を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のロール金型の製
造方法は、円筒表面に微細な凹凸形状が規則的に配列さ
れたロール金型の製造方法であって、表面に微細な凹凸
形状が刻印された雄型を転写して該雄型に対応するフィ
ルム状又は薄板状の雌型を作製し、該雌型をロール型母
材の円筒表面に取り付けることを特徴とする。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
係わる雄型としては、基板表面に所定の微細な凹凸形状
が規則的に刻印されたものが用いられる。基板として
は、加工ができるものであれば特に限定されず、アルミ
ニウム、真鍮、ステンレス、銅、無酸素銅、ニッケル等
の金属板；ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネー
ト、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂等の
樹脂板などを使用することができる。中でも、加工性に
優れたアルミニウム板が好ましい。上記基板表面に微細
な凹凸形状を刻印する方法としては、超精密加工機を用
いて基材表面を切削加工する方法；ＵＶ、電子線又はレ
ーザー光を用いたフォトリソグラフィの手法を用いて凹
凸形状を作製する方法等が挙げられる。

【００１１】上記規則的に刻印された凹凸形状として
は、特に限定されず、例えば、多角錐、円錐、半球、又
は多角錐や円錐の先端を丸めたもの等を基本形状とし、
この基本形状の凸型を二次元的に規則的に配列したもの
が挙げられる。また、上記凸型によって穴開けした凹型
形状も使用可能である。これらの中でも、凸型を基板と
平行に切断したときの断面形状が基板側に近づく距離に
比例して大きくなるものが好ましい。

【００１２】基本形状が四角錐の場合は、例えば、Ｖ字
溝加工用ダイヤモンドバイトを用いて精密加工機で基板
にＶ字溝を縦横にスライド加工して、四角錐の凸型を規
則的に刻印することにより、凹凸形状を配列することが
できる。また、基本形状が円錐の場合は、例えば、回転
加工用ダイヤモンドバイトを用いて精密加工機で基板を
回転切削加工して、円錐の凸型を規則的に刻印すること
により、凹凸形状を配列することができる。

【００１３】上記雄型全面にニッケル等の金属を電鋳し
て金属層を形成した後、この金属層を雄型から剥離する
ことにより、雄型に対応する凹凸形状が転写された雌型
を得る。この雌型をロール型母材の円筒表面に取り付け
ることによって、微細な凹凸形状を有する本発明のロー
ル金型が得られる。このような電鋳によって金属層を形
成する方法を採用することにより、複数の雌型を容易に
複製することができる。ロール型母材の円筒表面には、
雌型を複数個に分割して取り付けることが好ましい。複
数個に分割することにより、雌型の寸法精度が向上す
る。

【００１４】上記雌型の表面の強度、耐磨耗性を改善す
るために、表面にクロムメッキ等のメッキ処理を施して
もよいし、表面にイオンプレーティングの手法で、窒化
チタン、炭窒化チタン、窒化クロムのような強固な無機
膜を形成してもよい。前記前処理を行う場合は、いずれ
も雌型の表面形状をそのまま再現できるような条件下で
処理することが好ましい。

【００１５】雌型の取り付け方法としては、接着剤を用
いて接着する方法や、ロール型母材に枠を設けておいて
この枠にはめ込む方法等が挙げられる。上記雌型の凹凸
形状を損傷しないために、柔らかい材質の保護フィルム
を介してロール型母材に取り付けることが好ましい。ま
た、ロール型母材への取り付けを容易にするために、雌
型はフィルム状又は薄膜状であることが好ましい。上記
雌型を取り付ける際には、端部の凹凸面を同じ高さに揃
え、接合部分に段差が生じないようにすることが好まし
い。

【００１６】上記凹凸形状の最大ピッチは１μｍ以下で
規則的に配列されていることが好ましい。最大ピッチが
１μｍを超えると、ロール金型の表面形状が転写された
反射防止膜の反射防止性能が低下する。また、このよう
な凹凸形状を光学フィルム等の光学部材表面へ形成する
ことにより、反射防止加工を付与することができる。こ
のような用途では、凹凸形状のピッチが１０〜３００ｎ
ｍで、かつ凹凸形状の高さ（深さ）が１０〜６００ｎｍ
であることが好ましい。

【００１７】凹凸形状のピッチが３００ｎｍを超える
と、本発明のロール金型の表面形状を転写された光学部
材の低波長領域の可視光の反射防止性能が低下する。ま
た、ピッチが１０ｎｍより小さくなると、平滑面に近い
形になり、本発明のロール金型の表面形状を転写された
光学部材が十分な反射防止性能を発現できなくなる。

【００１８】また、凹凸形状の高さ（深さ）が６００ｎ
ｍを超えると、本発明のロール金型の表面形状を転写さ
れた光学部材の強度が劣り、耐摩耗性が低下する。さら
に、凹凸形状の高さ（深さ）が１０ｎｍよりも小さくな
ると、平滑面に近い形になり、本発明のロール金型の表
面形状を転写された光学部材が十分な反射防止性能を発
現できなくなる。

【００１９】上記光学部材表面の反射防止加工の場合、
ロール金型の凹凸形状が全円筒表面に占める割合は７５
％以上が好ましく、より好ましくは８０％以上、さらに
好ましくは９０％以上である。凹凸形状の全円筒表面に
占める割合は７５％未満になると、ロール金型の凹凸形
状が転写された光学部材の円筒表面に占める平坦な部分
が多くなり、その部分での光の反射により反射防止性能
が低下する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。（実施例１）５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ厚の正方形ア
ルミニウム基板の片面をウェット研磨し、表面平均粗さ
±１０ｎｍの平滑な鏡面を作製した。次いで、先端部分
の断面がアスペクト比１．２の二等辺三角形になり、加
工方向に対して逃げ角を設けたＶ字溝加工用のダイヤモ
ンドバイトを作製し、これを用いて精密切削加工機でウ
ェット研磨したアルミニウム基板の平滑な鏡面に対し
て、加工バイトが深さ２４０ｎｍまで彫るように機械を
設定し、正方形の１辺に平行に、平均ピッチ２００ｎ
ｍ、平均深さ２４０ｎｍのＶ字溝をスライド加工により
隙間なく形成した。このような操作を上記Ｖ字溝の直角
方向に対しても繰り返し、平均ピッチ２００ｎｍ、平均
深さ２４０ｎｍのＶ字溝をスライド加工により隙間なく
形成することにより、図１（イ）に示したように四角錐
（基本形状）が連続して二次元的に配列された凸型パタ
ーン２を有する雄型１を得た。尚、図１（イ）中、凸型
パターン２の一部分のみを拡大して示したが、同様の凸
型パターン２はアルミニウム基板の鏡面全体に設けられ
ている。また、四角錐は、図１（ロ）に示すように、底
辺の長さが平均２００ｎｍ、高さが平均２４０ｎｍであ
り、アスペクト比が１．２であった。

【００２１】次に、上記雄型１の凸型パターン２側にニ
ッケル電鋳を行い、厚さ０．２ｍｍのニッケル層を形成
した。これを雄型１から剥離して、図２（イ）に示した
ように、雄型１の凸型パターン２に対応する凹型パター
ン４が転写されたニッケルフィルム雌型３を得た。図２
（イ）中、凹型パターン４の一部分のみを拡大して示し
たが、同様の凹型パターン４はニッケル層全面に設けら
れている。尚、この雌型３の転写率（１辺の長さが平均
１９４ｎｍ）は約９７％であった。同様の方法で、ニッ
ケルフィルム雌型３を６個作製した。次いで、円周１５
ｃｍ、幅１０ｃｍのステンレス製のロール型母材５の円
筒表面７にマイクログラビアコーターでエポキシ系弾性
接着剤６を厚さ１μｍで塗布し、凹型パターン４側をプ
ロテクトテープで保護した６個のニッケルフィルム雌型
３を、隙間ができず端部の高さが揃うように、ロール型
母材５の円筒表面７に圧着した後加熱硬化させて接着
し、図２（ロ）に示したロール金型を得た。

【００２２】（実施例２）５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ
厚の正方形アルミニウム基板の片面をウェット研磨し、
表面平均粗さ±１０ｎｍの平滑な鏡面を作製した。次い
で、先端部分の断面がアスペクト比１．２の二等辺三角
形になり、回転時の軸周りの方向に逃げ角を設けた回転
加工用のダイヤモンドバイトを作製し、これを用いて精
密切削加工機でアルミニウム基板の平滑な鏡面に対し
て、回転加工バイトが深さ２４０ｎｍまで彫るように機
械を設定し、２００ｎｍのピッチでスライドさせながら
正方形の１辺に平行に回転切削加工を行い、円錐形状の
凹みを一列に並べて切削した。次いで、同様の方法で隣
接する位置に、円錐形状の凹みを直線状に並べて切削し
た。この切削を繰り返して、図３（イ）に示したよう
に、アルミニウム鏡面に円錐形状の凹みを細密充填に配
列させた凹型パターン８を有する雌型７を作製した。
尚、円錐形状の凹みは、直径平均が２００ｎｍ、深さの
平均が２４０ｎｍであった。図３（イ）中、凹型パター
ン８の一部分を拡大して示したが、このような凹型パタ
ーン８はアルミニウム基板の鏡面全体に設けられてい
る。

【００２３】上記雌型７の表面に熱硬化性のエポキシ樹
脂（主剤：油化シェル社製「エピコート８２８」、硬化
剤：アミン化合物）を流し込み、１５０℃で１０分間加
熱して硬化させた後、−５℃に冷却して雌型７を剥離
し、凸型パターン１０を有す鶴る樹脂型９を得た。この
樹脂型９に設けられた凸型パターン１０をＳＥＭで確認
したところ、転写率は約１００％であった。この樹脂型
９の凸型パターン１０側にニッケル電鋳を行い、厚さ
０．２ｍｍのニッケル層を形成した。ニッケル層を樹脂
型９から剥離して、転写率約９８％（円錐形状の直径平
均が１９６ｎｍ）の円錐形状の凹みを細密充填で配列し
た凹型パターン１２を有するニッケルフィルム雌型１１
を得た。図３（ロ）中、凹型パターン１２の一部分を拡
大して示したが、このような凹型パターン１２はニッケ
ルフィルム雌型１１全面に設けられている。同様の方法
で６個のニッケルフィルム雌型を作製した。

【００２４】次いで、円周１５ｃｍ、長さ１０ｃｍのス
テンレス製のロール型母材１３にマイクログラビアコー
ターでエポキシ系弾性接着剤１４を厚さ１μｍで塗布
し、凹型パターン１２側をプロテクトテープで保護した
６個の上記ニッケルフィルム雌型１１を、隙間ができず
端部の高さが揃うように、ロール型母材１３の円筒表面
１５に圧着した後加熱硬化させて接着し、図４（ハ）に
示したロール金型を得た。

【００２５】

【発明の効果】本発明のロール金型の製造方法及びロー
ル金型の構成は、上述の通りであり、光の波長以下のサ
ブミクロンオーダーピッチの凹凸形状を円筒表面に規則
的に配列したロール金型を精度よく容易に作製すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（イ）は実施例１の雄型を模式的に示す斜
視図であり、図１（ロ）は凸型パターンを形成する四角
錐を模式的に示す斜視図である。

【図２】図２（イ）は実施例１の雌型を模式的に示す斜
視図であり、図２（ロ）は実施例１のロール金型を模式
的に示す断面図である。

【図３】図３（イ）は実施例２の雌型を模式的に示す斜
視図であり、図３（ロ）は凹型パターンを形成する円錐
形状の凹みを模式的に示す斜視図である。

【図４】図４（イ）は実施例２の雌型を模式的に示す斜
視図であり、図４（ロ）は凹型パターンを有するニッケ
ルフィルム雌型を模式的に示す斜視図であり、図４
（ハ）は実施例２のロール金型を模式的に示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１雄型２凸型パターン３雌型４凹型パターン５ロール型母材６弾性接着剤７円筒表面８凹型パターン９樹脂型１０凸型パターン１１雌型１２凹型パターン１３ロール型母材１４弾性接着剤１５円筒表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒表面に微細な凹凸形状が規則的に配
列されたロール金型の製造方法であって、表面に微細な
凹凸形状が刻印された雄型を転写して該雄型に対応する
フィルム状又は薄板状の雌型を作製し、該雌型をロール
型母材の円筒表面に取り付けることを特徴とするロール
金型の製造方法。
【請求項２】凹凸形状の最大ピッチが１μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１記載のロール金型の製造方
法。
【請求項３】凹凸形状のピッチが１０〜３００ｎｍで
あり、凹凸形状の高さ（深さ）が１０〜６００ｎｍであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載のロール金型の
製造方法。
【請求項４】凹凸形状の全円筒表面に占める割合が７
５％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載のロール金型の製造方法。
【請求項５】凹凸形状が同一の基本形状を規則的に配
列して形成されていることを特徴とする請求項３又は４
記載のロール金型の製造方法。
【請求項６】請求項１〜５記載のロール金型の製造方
法によって製せられてなるロール金型。