JP2010127329A - エンボスロールの製造方法およびエンボスロール - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の良いエンボスロールの製造方法およびエンボスロールを提供する。
【解決手段】本発明のエンボスロール１の製造方法は、導電性の筒体２の内面２ａに微細凹凸パターンＰと逆凹凸の表面形状を有する樹脂フィルム１２を形成する工程と、樹脂フィルム１２の表面に下地金属膜７を形成する工程と、下地金属膜７の内側に支持ロール９を配置する工程と、下地金属膜７と支持ロール９との間に電解めっきにより金属層１０を形成することで、下地金属膜７、金属層１０、および支持ロール９を一体化する工程と、金属層１０から筒体２および樹脂フィルム１２を除去する工程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンボスロールの製造方法およびエンボスロールに関するものである。

エンボスロ−ルを用いた成型品としては、液晶表示装置用のバックライト、レンチキュラーレンズ、フライアイレンズ等の薄板状レンズ、光反射シート、光散乱シート等の光学シート、また、リヤプロジェクションスクリーン等に用いられるプリズムシート、レンチキュラーシート、フレネルシートなどが例示される。

これら薄板状レンズや光学シートを作製するにあたっては、表面に微細な凹凸パターンが形成されたエンボスロールが使用される。エンボスロールを用いることで、微細な加工が容易であるとともに連続加工が可能であることから、生産性に優れている。

一方で、エンボスロールに対する微細加工が困難であるという問題もあった。これを解決するために提案されたものとして、まず、円筒状のガラス管の内側に感光性レジストで微細な凹凸パターンを形成し、この感光性レジストの表面に電解めっき層を成長させることで作製したロール電鋳の内側に支持ロールを冷却嵌めすることによって、エンボスロールを製造する方法がある（特許文献１）。
特開２００５−３５１１９号公報

しかしながら、上記ロール電鋳は、感光性レジストの凹凸を受けてめっき成長したものであるから、ロール電鋳の内面（感光性レジスト側の面とは反対側の面）にも凹凸が反映されてしまう。このため、ロール電鋳の内側に支持ロールを嵌め込む前に、内面を研磨して真円にしておく必要があった。また、ガラス管の内側に感光性レジストを塗布するのも困難である。

さらに、ガラス管を破壊することでロール電鋳を分離させているため、ロール電鋳の表面の表面を傷つけてしまう可能性がある。ロール電鋳の表面すなわちエンボスロールの表面には転写用の所定の凹凸パターンが形成されていることから、この面に傷がついてしまうとエンボスロールの加工精度が低下するおそれがある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、所定の凹凸パターンを安定的に形成可能とした生産性の良いエンボスロールの製造方法および、より加工精度の高いエンボスロールを提供することを目的としている。

本発明のエンボスロールの製造方法は、上記課題を解決するために、表面に微細凹凸パターンを有するエンボスロールの製造方法であって、導電性の筒体の内面に前記微細凹凸パターンと逆凹凸の表面形状を有する樹脂フィルムを形成する工程と、前記金属膜の内側に支持ロールを配置する工程と、前記金属膜と前記支持ロールとの間に電解めっきにより金属層を形成することで、前記金属膜、前記金属層、および前記支持ロールを一体化する工程と、前記金属層から前記筒体および前記樹脂フィルムを除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、かしめを使用することなく、電解めっきにより金属膜と支持ロールとの間に電解めっきにより金属層を形成することで、下地金属膜、金属層、および支持ロールを一体化することができる。これにより、従来のようにロール電鋳内に支持ロールを嵌め込む場合に、ロール電鋳の内面を研磨する手間が省けるので、従来の製法よりもエンボスロールを容易に製造することができる。

また、予め用意しておいた、エンボスロールの微細凹凸パターンと逆凹凸の表面形状を有する樹脂フィルムを用いることで、従来のように筒体内に塗布したレジストを露光現像して凹凸パターンを形成するよりも、エンボスロールの微細凹凸パターンの再現性が良い。

また、前記樹脂フィルムの表面に前記無電解めっきにより下地金属膜を形成する工程を有することが好ましい。
本発明において下地金属膜は、凹凸層と金属膜とのコンタクト層として機能するものであって、これにより凹凸層の表面に良好に電解めっき処理が行える。また、下地金属膜上に電解めっきを施すことで所定の膜厚の金属層を形成することができる。

また、前記電解めっきにより金属層を形成する工程において、前記下地金属膜を陰極、前記支持ロールを陽極とすることが好ましい。
本発明によれば、陰極とされた下地金属膜上にめっき層が成長して、陽極とされた金属膜に接するまでその成長は続く。このようにして形成される金属層と支持ロールとが接合して一体となる。

また、前記電解めっきにより金属層を形成する工程において、前記筒体を陽極、前記支持ロールを陰極とすることが好ましい。
本発明によれば、陰極とされた支持ロールの外表面上にめっき層が成長して、陽極とされた筒体側の下地金属膜に接するまでその成長は続く。このようにして形成される金属層と支持ロールとが接合して一体となる。

また、前記支持ロールを内側に配置する前の前記樹脂フィルムあるいは前記下地金属膜の内径が、前記支持ロールの外径よりも１ｍｍ以上大きいことが好ましい。
本発明によれば、筒体内に支持ロールを配置することが容易になるとともに、樹脂フィルムと支持ロールとの間に金属層が良好に形成される。なお、下地金属膜の内径あるいは筒体内に配置された樹脂フィルムの内径が、支持ロールの外径よりも１ｍｍ以上大きくなるように予め調整しておく。

また、前記金属層がニッケルからなることが好ましい。
本発明のように、ニッケルめっきにより形成される金属層は、空気や湿気に対して比較的安定であることから、耐久性に優れたエンボスロールを形成することができる。

また、前記筒体が銅製であり、前記筒体を除去する工程において前記筒体を塩化第２鉄で溶解させることが好ましい。
本発明によれば、銅製の筒体を塩化第２鉄で溶解除去することで、無傷のエンボスロールが得られる。

また、前記無電解めっきまたは前記電解めっきを行う工程において、前記筒体を起立させることが好ましい。
本発明によれば、長さを有する筒体を撓ませることなく、無電解めっき又は電解めっきを行うことができる。これにより、無電解めっき又は電解めっきにおいて、均一な膜厚で成膜を行える。

本発明のエンボスロールは、先に記載のエンボスロールの製造方法によって得られたことを特徴とする。
本発明によれば、電解めっきによって形成された金属層と支持ロールとが接合されることで一体化されているため、耐久性に優れたエンボスロールが得られる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明のエンボスロール１の製造フローを説明する断面図、図２はエンボスロール１の製造方法を示すフローチャート図である。なお、図１及び図２には、第１実施形態と第２実施形態とが併せて示されている。

まず、図１（ａ）に示すように、筒体２として銅製の金属筒と、予め製造しておいた樹脂フィルム１２を用意する（Ｓ１）。樹脂フィルム１２は、表面１２ａにエンボスロール１の微細凹凸パターンＰ（図４参照）とは逆凹凸の凹凸形状を有したフィルムであって、例えば感光性樹脂からなる。

そして、図１（ｂ）に示すように、筒体２の内周面２ａに、凹凸形状の表面１２ａを内周面２ａとは反対側に向けた状態で樹脂フィルム１２を配置する（Ｓ２）。

次に、筒体２を起立させた状態で無電解めっきを施し（Ｓ３）、樹脂フィルム１２の表面１２ａに、図１（ｃ）に示すような下地金属膜７を約０．５μｍの膜厚で形成する。無電解めっきにより、樹脂フィルム１２の表面にめっき膜が均一な膜厚で成膜されるので、樹脂フィルム１２の凹凸形状をそのまま反映した下地金属膜７が得られる。

無電解めっきに使用する金属材料としては、例えばニッケルを主体としたものが好適である。エンボスロールの最外層となる下地金属膜７を無電解ニッケルめっきにより成膜することで、十分な硬度が得られる。

次に、図１（ｄ）に示すように、筒体２内にステンレスなどからなる金属製の支持ロール９を配置する（Ｓ４）。ここで、支持ロール９を筒体２内に配置する前の下地金属膜７の形成工程において、下地金属膜７の内径が支持ロール９の外形よりも１ｍｍ以上大きくなるように製造時に予め調整しておく。これにより筒体２内への支持ロール９の配置が容易になるとともに、後の工程において支持ロール９と樹脂フィルム１２との間に電解めっき層が良好に形成される。

この状態で、無電解めっき層である下地金属膜７を陰極、支持ロール９を陽極として電界めっきを施すことで（Ｓ５Ａ）、図１（ｅ）に示すように下地金属膜７と支持ロール９との間に金属層１０を形成する。下地金属膜７上における電解めっき層の成長は支持ロール９の外周面９ａに達したところで止まるので、形成された金属層１０の内周面１０ａが支持ロール９に接合して下地金属膜７、金属層１０及び支持ロール９が一体となる。

電解めっきに使用する金属材料としては、例えばニッケルを主体としたものが好適である。ニッケルは、空気や湿気に対して比較的安定であることから、優れた耐久性を必要とするエンボスロールの構成材料として適している。

その後、図１（ｆ）に示すように、筒体２及び樹脂フィルム１２を下地金属膜７、金属層１０及び支持ロール９の構造体から分離して除去する（Ｓ６）。本実施形態では、まず、銅製からなる筒体２を塩化第２鉄によって溶解除去する。また、筒体２の除去方法としてはこれに限ったものではなく、エッチングなどによって除去するようにしてもよい。

次に、樹脂フィルム１２を除去する。金属層１０の表面には、樹脂フィルム１２の凹凸形状が転写されて所望の微細凹凸パターンＰが形成されている。樹脂フィルム１２は、切断することによって簡単に除去できるが、下地金属膜７および金属膜８と樹脂フィルム１２との熱膨張係数の差を利用して、樹脂フィルム１２のみを加熱することによって分離除去することも可能である。この方が、表面に微細凹凸パターンＰを有する金属層１０を傷つけるおそれがないので好ましい。

このようにして、外表面に所望の微細凹凸パターンＰを有したエンボスロール１が形成される。

図３に、本発明のエンボスロールの製造に用いる樹脂フィルムの製造フローを示す。
樹脂フィルム１２は、エンボスロール１における微細凹凸パターンＰを形作るものであって、予め製造しておくことが好ましい。

まず、図３（ａ）に示すように、シリコン或いはガラスからなる基材の一面に、エンボスロール１の微細凹凸パターンＰと逆凹凸の凹凸パターンＰ２を有した基板３１を形成する。

次に、基板３１上に無電解めっきにより無電解めっき膜（図示略）を形成した後、図３（ｂ）に示すように、無電解めっき膜を電極として電解ニッケルめっきを施すことによって基板３１上に金属層３２を形成する。その後、基板３１と金属層３２とを分離して、表面３２ａに微細凹凸パターンＰに対応する凹凸パターンＰ３を有した金属層３２を得る。

次に、図３（ｃ）に示すように、金属層３２の表面３２ａ上に感光性樹脂３３Ａを所定の厚さで塗布し、その上にＰＥＴからなるフィルム３４を配置する。その後、フィルム３４側からＵＶを照射して感光性樹脂３３Ａを硬化させる。

そして、感光性樹脂３３Ａが硬化してなる樹脂層３３上から金属層３２を分離除去すると、図３（ｄ）に示すような、表面１２ａに金属層３２の凹凸パターンＰ３の凹凸形状が転写された樹脂フィルム１２が得られる。樹脂フィルム１２の凹凸形状（凹凸パターンＰ１）は、エンボスロール１の微細凹凸パターンＰとは逆凹凸のパターン形状である。

本実施形態のエンボスロール１の製造方法によれば、エンボスロール１の微細凹凸パターンとは逆凹凸の表面形状を有する樹脂フィルム１２を予め用意しておき、この樹脂フィルムを筒体２の内側に配置すればよいことから、従来のように、筒体２の内周面に直接レジストを塗布する工程がいらなくなる。これにより、製造工程が簡略化されて生産効率が向上する。

本実施形態のエンボスロール１の製造方法では、下地金属膜７と支持ロール９との間に電解ニッケルめっきにて形成される金属層１０によって、下地金属膜７と支持ロール９とを一体化させてエンボスロール１を得ている。本実施形態では、支持ロール９を電解めっきの電極（陽極）として使用することによって、かしめを使用することなく支持ロール９と金属層１０と下地金属膜７とを一体化することができる。これにより、従来のようにロール電鋳内に支持ロールをはめ込む場合に、ロール電鋳の内面を研磨する手間が省けるので、従来の製法よりも容易にエンボスロール１を形成することができる。

図４に、本実施形態のエンボスロール１の製造方法によって形成されたエンボスロール１の概略構成図を示す。ここでは、投射型表示装置に用いられる反射スクリーンを製造するために使用されるエンボスロール１について説明する。図５は、本発明に係るエンボスロールを用いた成型品の一例である反射スクリーン１００を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

本実施形態のエンボスロール１は、図４に示すように、直径が約３００〜１２００ｍｍ、有効長さが約２５００ｍｍの円柱状を呈してなるもので、外周面１ａの略全体には周方向に亘って、図５に示す一枚のスクリーン基板１０１の複数の凹部１０２に対応した微細凹凸パターンＰが形成されている。
なお、図４中のハッチング領域が微細凹凸パターンＰが形成された領域に対応しており、同図において微細凹凸パターンＰの具体的な形状は省略して示す。

このようなエンボスロール１を樹脂材料からなる材料シートに対して加熱加圧することによって、エンボス形成加工がなされる。

そして、後の工程において、加工後の材料シートに転写形成された凹部１０２の内壁面の一部に反射膜１０３が形成されて、反射スクリーン１００が構成されることになる。

なお、上記したスクリーン基板１０１などのような反射タイプには、材料シートとして例えばアルミニウム膜を中間層に配置してなるラミネートシートを採用してもよい。また、レンチキュラーレンズなどの平板状のレンズなどのように透明である必要がある場合には、材料シートとして透明な樹脂材料を用いる。

本実施形態のエンボスロール１は、表面硬度が高く、電解めっきにて形成された金属層と支持ロールとが接合されることで一体化されているため、機械的耐久性に優れている。また、本実施形態のエンボスロール１を用いた加工において、上述したような光学部品を成型する場合、成型品の形状の再現性に優れていることから、光学部品として良好な光学性能を有する製品が得られる。

また、耐久性に優れているため、長期の繰り返しの成型においても、エンボスロール１の変形や腐食などが起こり難い。よって、エンボスロール１自体の寿命が長くなり、結果的に製品のコストダウンが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係るエンボスロール２０の製造方法の第２実施形態について図１及び図２を用いて説明する。以下の説明において、第１実施形態と共通する部分は省略する。

第１実施形態では、電界めっき工程において下地金属膜７を陰極、支持ロール９を陽極として電界めっき処理を行っていたが、第２実施形態では、図１（ｇ）に示すように筒体２を陽極、支持ロール９を陰極として電界めっき処理を行う（図２：Ｓ５Ｂ）。

すると、支持ロール９の外表面にＮｉめっき層が成長して、図１（ｈ）に示すように樹脂フィルム１２との隙間を埋める。これにより、樹脂フィルム１２と支持ロール９との間に隙間なく金属層１１が形成される。

その後、先の実施形態同様、筒体２、樹脂フィルム１２を順次除去することによって（Ｓ６）、図１（ｉ）に示すように最表面に所定の微細凹凸パターンＰを有したエンボスロール２０が得られる。

本実施形態によれば、支持ロール９の外周面に電解めっき層（金属層１１）が直接形成されることから、支持ロール９を中心に回転するエンボスロール２０の機械的強度が向上したものとなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、先の実施形態において、めっき処理にニッケルを主体とする材料を採用するとしたが、エンボスロール１，２０として加工条件に耐え得るものであれば、他の金属材料を採用してもよい。

また、先の実施形態においては、エンボスロール１，２０を電気光学装置における光学シートなどの製造に用いられるものであるとしたが、その他の転写加工に用いることももちろん可能である。

第１、第２実施形態のエンボスロールの製造フローを示す断面図。 第１、第２実施形態のエンボスロールの製造方法のフローチャート図。 第１（第２）実施形態のエンボスロールの製造方法に用いる樹脂フィルムの製造フローを示す断面図。 第１実施形態のエンボスロールを模式的に示す斜視図。 エンボスロールによって加工成形される反射スクリーンを示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図。

符号の説明

１，２０…エンボスロール、２…筒体、…、６…凹凸層、７…下地金属膜、９…支持ロール、１０，１１…金属層、１２…樹脂フィルム、Ｐ…微細凹凸パターン

Claims (9)

1. 表面に微細凹凸パターンを有するエンボスロールの製造方法であって、
   導電性の筒体の内面に前記微細凹凸パターンと逆凹凸の表面形状を有する樹脂フィルムを形成する工程と、
   前記樹脂フィルムの内側に支持ロールを配置する工程と、
   前記樹脂フィルムと前記支持ロールとの間に電解めっきにより金属層を形成することで、前記金属層および前記支持ロールを一体化する工程と、
   前記金属層から前記筒体および前記樹脂フィルムを除去する工程と、を備える
   ことを特徴とするエンボスロールの製造方法。
2. 前記樹脂フィルムの表面に前記無電解めっきにより下地金属膜を形成する工程を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のエンボスロールの製造方法。
3. 前記電解めっきにより金属層を形成する工程において、
   前記下地金属膜を陰極、前記支持ロールを陽極とする
   ことを特徴とする請求項１または２記載のエンボスロールの製造方法。
4. 前記電解めっきにより金属層を形成する工程において、
   前記筒体を陽極、前記支持ロールを陰極とする
   ことを特徴とする請求項１記載のエンボスロールの製造方法。
5. 前記支持ロールを内側に配置する前の前記金属層の内径が、前記支持ロールの外径よりも１ｍｍ以上大きい
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のエンボスロールの製造方法。
6. 前記金属層がニッケルからなる
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のエンボスロールの製造方法。
7. 前記筒体が銅製であり、
   前記筒体を除去する工程において前記筒体を塩化第２鉄で溶解させる
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のエンボスロールの製造方法。
8. 前記無電解めっきまたは前記電解めっきを行う工程において、
   前記筒体を起立させる
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のエンボスロールの製造方法。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載のエンボスロールの製造方法によって得られたことを特徴とするエンボスロール。

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