JP2007070658A - ニッケルめっき金型の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外周面に凹凸パターンが形成された円筒形の金型本体3をめっき槽31内のニッケルめっき液に浸漬して、金型本体3の外周面にニッケルめっき処理を施すニッケルめっき金型の製造方法において、金型本体3の中心軸を略水平にし、金型本体3の中心軸を回転軸として金型本体3を周速1.5〜5m/分で回転させるとともに、金型本体3の外周面に沿って、金型本体3の回転方向と略同方向のニッケルめっき液の流れを形成する。
【選択図】 図2
Description
レンズシートとしては、例えば、レンズパターンが形成されたレンズ部を透明フィルム基材上に設けたものが知られている。例えば、バックライト装置に用いられるプリズムシートのプリズムパターンは、交互に形成された複数の断面V字形の溝および複数の断面逆V字形の凸条とからなり、凸条の頭頂部の頂角は、通常、30〜140°であり、そのピッチは約5〜500μmである。
放射線硬化性組成物を、レンズパターンに対応した凹凸パターンが外周面に形成された円筒形のロール金型と透明フィルム基材との間に供給する。ついで、透明フィルム基材側から放射線を照射して放射線硬化性組成物を硬化させ、ロール金型の凹凸パターンが転写されたレンズ部を形成する。
ロール金型は、円筒形の鋼製ロールの外周面に銅めっき層を設け、該銅めっき層を旋削して、レンズパターンに対応する凹凸パターン(プリズムパターンとしては、交互に形成された複数の断面V字形の溝および複数の断面逆V字形の凸条とからなるパターン)を形成し、さらに、凹凸パターンに表面保護用の無電解ニッケルめっき処理を施したものである(例えば、特許文献1参照)。
しかし、図7に示すように、溝の底部101および凸条の頭頂部102が鋭角的な剣先形状となるように、銅めっき層103を旋削しても、この上にニッケルめっき層104を斑なく形成した場合、ニッケルめっき層104が厚くなりすぎ、ニッケルめっき層104の溝の底部105および凸条の頭頂部106が丸くなってしまうという問題がある。
本発明のニッケルめっき金型の製造方法においては、前記めっき槽からオーバーフローしたニッケルめっき液を濾過した後、前記めっき槽に返送することが好ましい。
本発明のニッケルめっき金型の製造方法は、外周面に凹凸パターンが形成された円筒形の金型本体をめっき槽内のニッケルめっき液に浸漬して、金型本体の外周面にニッケルめっき処理を施すニッケルめっき金型の製造方法であって、初期の所定時間、金型本体に電流を流し電気ニッケルめっきを施した後に、電流を遮断してニッケルめっきを施すことを特徴とする。
濾過フィルターの濾過精度は、0.5μm以下であることが好ましい。
本発明のニッケルめっき金型の製造装置によれば、めっき斑等の欠陥の発生を抑えつつ、金型本体の外周面の凹凸パターン上に比較的薄いニッケルめっき層を均一に形成できる。
図1は、本発明のニッケルめっき金型の製造装置の一例を示す概略構成図である。
図中、符号12は、めっき処理槽である。めっき処理槽12は、図2および図3に示すように、ニッケルめっき液を溜めるめっき槽31(内槽)と、めっき槽31からオーバーフローしたニッケルめっき液を受ける外槽32と、外槽32内のニッケルめっき液をめっき槽31へ返送する返送流路33と、返送流路33の途中に設けられたポンプ34および濾過フィルター35と、めっき槽31の底部に形成された返送流路33の吐出口36から吐出されたニッケルめっき液が金型本体3の回転方向と略同方向に流れるように調整する邪魔板37と、邪魔板37と金型本体3との間に設けられた遮蔽板38と、シャワー(図示略)とを具備して概略構成される。
遮蔽板38は、邪魔板37の開口部から吐出されたニッケルめっき液が金型本体3に直接当たらないようにするとともに、金型本体3の外周面に沿って、金型本体3の回転方向と略同方向のニッケルめっき液の流れを形成するためのものである。
駆動装置48は、把持部47内を通り、金型本体3の回転軸5に接続するチェーン(図示略)を介して金型本体3を回転させるものである。駆動装置48としては、モーター等が挙げられる。
本発明のニッケルめっき金型の製造装置1は、クリーンブース2内に、前処理設備11、後処理設備13とともに設置されることが好ましい。クリーンブース2には、フィルター4を通過した空気が供給されるようになっている。
まず、ニッケルめっき金型の製造装置1にてニッケルめっき処理される対象である、金型本体3について、プリズムシート用の金型を例に説明する。
溝51の底部の先端角αは、レンズシートのプリズムパターンにおける凸条の頭頂部の頂角に合わせて、通常、35〜140°である。また、凸条52の頭頂部の頂角βは、通常、40〜70°である。溝51のピッチγは、通常、レンズシートにおける凸条の頭頂部のピッチにあわせて、5〜500μmである。
鋼製ロールとしては、軽量化のために中空円筒体のロール材が用いられる。
銅メッキ処理は、公知の方法によって行えばよい。銅めっき層の厚さは、例えば、100〜1000μmである。銅めっき層としては、被削性に優れることから、ビッカース硬度180〜250Hvの硬質銅めっき層が好ましい。
切削工具としては、超硬バイト、CBNバイト、ダイヤモンドバイト等が挙げられる。これらのうち、加工精度を他のバイトより高くできる点で、ダイヤモンドバイトが好ましい。ダイヤモンドバイトは、レンズシートのプリズムパターンにおける凸条の頭頂部の頂角に合わせて、先端部の角度が35〜140°に研磨された略三角柱状の形状を有している。
金型本体3を、その中心軸を略水平にした状態で搬送装置22のアーム44に取り付けた後、金型本体3をめっき処理槽12の上方に移動させる。アーム44を昇降レール43に沿って下降させ、めっき処理槽12の内槽であるめっき槽31内のニッケルめっき液に浸漬させる。金型本体3を回転させながら、めっき槽31に設置された電極に所定の電圧をかけ、所定の電流を流すことによって所定時間、金型本体3の外周面に電気ニッケルめっき処理を施す。ついで、電流を遮断して自己触媒によって金型本体3の外周面に無電解ニッケルめっき処理を施し、ニッケルめっき層を形成する。
その後、めっき槽31内のニッケルめっき液を返送流路33から分岐した排液流路を通してニッケルめっき処理槽12から排出し、シャワーによる水洗を開始する。ニッケルめっき液の排出開始直後、アーム44を昇降レール43に沿って上昇させ、ニッケルめっき金型を引き上げ、シャワーより、ニッケルめっき金型下部に向けて斜め上方から水を噴出させ、ニッケルめっき金型を所定時間水洗する。
また、本発明においては、めっき処理の初期の所定期間のみ電気ニッケルめっき処理を施し、その後は自己触媒により無電解ニッケルめっき処理を施すことにより、非常に薄い厚さのニッケルめっきを均一な厚さで形成することができる。電気ニッケルめっき処理時間は、10〜60秒が好ましく、15〜14秒がより好ましい。
金型本体3の周速は、金型本体3の外径に応じて、金型本体3の回転数を設定することにより、調節することができる。
返送流路33の吐出口36から吐出されたニッケルめっき液は、邪魔板37によって、金型本体3の回転方向と略同方向の流れとなって、めっき槽31と遮蔽板38との間を流れる。このとき、邪魔板37の開口部から吐出されたニッケルめっき液は、遮蔽板38に遮られて金型本体3に直接当たらないようにされている。邪魔板37の開口部から吐出されたニッケルめっき液は、めっき槽31の側壁に当たり、めっき槽31を上昇する流れとなり、金型本体3の外周面に沿って流れるようになる。めっき槽31を上昇したニッケルめっき液は、一部はめっき槽31からオーバーフローし、残りは金型本体3の外周面に沿ってめっき槽31を下降する流れとなる。めっき槽31を下降したニッケルめっき液は、一部はそのまま金型本体3の外周面に沿って流れ、残りはめっき槽31底部へ戻る。
ニッケルめっき液の濾過は、50℃以上で行うことが好ましい。ニッケルめっき液を50℃以上に昇温することにより、雑菌を死滅させることができる。
めっき槽31内のニッケルめっき液の温度は、85〜95℃が好ましく、88〜92℃がより好ましい。
シャワーからの水の噴出量は、25〜40L/分が好ましい。
これら前処理工程および後処理工程においては、必要に応じて、めっき処理と同様に処理液を濾過フィルターによって濾過を行いながら循環させて使用することが好ましい。また、水洗処理等で使用する水は濾過フィルターによって濾過された濾過水を用いることが好ましい。
ニッケルめっき層54の厚さは、ニッケルめっき層54の溝の底部55および凸条の頭頂部56が鋭角的な剣先形状となるように薄く形成されることが好ましく、具体的には0.3〜0.7μmが好ましい。
つぎに、ニッケルめっき金型を用いたレンズシートの製造方法を説明する。
図6は、レンズシート製造装置60の一例を示す概略構成図である。レンズシート製造装置60には、ニッケルめっき金型62が、駆動装置63により、矢印A方向に回転可能に取付けられている。円筒形のニッケルめっき金型62の外周面には、凹凸パターンの溝および凸条が延びる方向、すなわち円周方向に沿って、長尺状の透明フィルム基材64が連続的に供給される。
透明フィルム基材64には、レンズ部との密着性を向上させるため、アンカーコート等の処理を表面に施してもよい。
外径200mm、画長500mmの鋼製ロールの外周面を研磨した後、その外周面に銅メッキ処理を施して厚さ200μm、ビッカース硬度200Hvの硬質銅めっき層を設けた。銅めっき層に、ダイヤモンドバイトで鏡面加工を行った。加工面はピット等の欠陥がなく鏡面加工されていることを確認した。
ついで、頂角65ーのダイヤモンドバイトを用い、ピッチ50μmで、銅めっき層を旋削して、プリズムパターンに対応する凹凸パターンを形成し、金型本体3を製造した。
得られたニッケルめっき金型を目視で観察したところ、めっき斑等の欠陥は確認されなかった。
ニッケルめっき金型62とゴム製のニップルロール70との間に、透明フィルム基材64として、片面に密着性向上処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡社製、A4100、厚さ100μm、幅470mm)を、処理面がニッケルめっき金型62の外周面に巻き付くようにレンズシート製造装置60に導入した。
得られたレンズシートの断面をSEMで観察したところ、各プリズムの溝および頭頂部が鋭角的な剣先形状となっていることが確認された。また、ニッケルめっき金型のめっき斑等に起因する欠陥は確認されなかった。また、得られたレンズシートをバックライト装置に用いたところ、光学欠陥がなく輝度が高いバックライト装置が得られた。
無電解ニッケルめっき処理において、ポンプ34を止めて、金型本体3の外周面に沿って、金型本体3の回転方向と略同方向に流れるニッケルめっき液の流れを形成させることなく、かつ金型本体3の周速を1.4m/分に変更した以外は、実施例1と同様にしてニッケルめっき金型を製造した。
得られたニッケルめっき金型を目視で観察したところ、めっき斑等の欠陥が確認された。
得られたレンズシートの断面をSEMで観察したところ、各プリズムの溝および頭頂部が丸くなっていることが確認された。また、ニッケルめっき金型のめっき斑に起因する欠陥が確認された。また、得られたレンズシートをバックライト装置に用いたところ、実施例1のレンズシートに比べ、光学特性に劣っていた。
3 金型本体
5 回転軸
31 めっき槽
32 外槽
33 返送流路
35 濾過フィルター
44 アーム
48 駆動装置
62 ニッケルめっき金型
Claims (6)
- 外周面に凹凸パターンが形成された円筒形の金型本体をめっき槽内のニッケルめっき液に浸漬して、金型本体の外周面にニッケルめっき処理を施すニッケルめっき金型の製造方法であって、
金型本体の中心軸を略水平にし、金型本体の中心軸を回転軸として金型本体を周速1.5〜5m/分で回転させるとともに、金型本体の外周面に沿って、金型本体の回転方向と略同方向のニッケルめっき液の流れを形成するニッケルめっき金型の製造方法。 - 前記めっき槽内のニッケルめっき液をオーバーフローさせながら金型本体の外周面にニッケルめっき処理を施す、請求項1に記載のニッケルめっき金型の製造方法。
- 前記めっき槽からオーバーフローしたニッケルめっき液を濾過した後、前記めっき槽に返送する、請求項2に記載のニッケルめっき金型の製造方法。
- 外周面に凹凸パターンが形成された円筒形の金型本体をめっき槽内のニッケルめっき液に浸漬して、金型本体の外周面にニッケルめっき処理を施すニッケルめっき金型の製造方法であって、
初期の所定時間、金型本体に電流を流し電気ニッケルめっきを施した後に、電流を遮断してニッケルめっきを施すニッケルめっき金型の製造方法。 - ニッケルめっき液を溜めるめっき槽と、
めっき槽からオーバーフローしたニッケルめっき液を受ける外槽と、
外槽内のニッケルめっき液をめっき槽へ返送する返送流路と、
返送流路の途中に設けられた濾過フィルターと、
円筒形の金型本体を保持し、該金型本体をめっき槽内に浸漬するアームと、
金型本体の中心軸を回転軸として金型本体を回転させる駆動装置と
を具備するニッケルめっき金型の製造装置。 - 前記めっき槽内に形成された返送流路の吐出口に、該吐出口から吐出されたニッケルめっき液が金型本体の回転方向と略同方向に流れるように調整する邪魔板を設け、
邪魔板と金型本体との間に遮蔽板を設けた、請求項5に記載のニッケルめっき金型の製造装置。
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