JP2017065220A - Uneven shape forming method and uneven shape forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に凹凸形状が形成され、特殊な光学効果を有するエンボスフィルム等のフィルム状物を、欠陥なく高品質で、かつ生産性よく形成するのに好適な、凹凸形状形成方法および凹凸形状形成装置に関する。 The present invention relates to an uneven shape forming method and an uneven shape suitable for forming a film-like object such as an embossed film having a special optical effect with a surface having an uneven shape and high quality without defects and with high productivity. The present invention relates to a shape forming apparatus.
近年、ディスプレイや照明といった光学装置向けの用途として、反射防止効果を有するエンボスフィルム、レンチキュラーレンズやフライアイレンズ等の平板状レンズ、光拡散フィルム、輝度向上フィルム、光導波路、プリズムシートといった、種々のフィルムが使用されている。 In recent years, as an application for optical devices such as displays and illumination, various types such as an embossed film having an antireflection effect, a flat lens such as a lenticular lens and a fly-eye lens, a light diffusion film, a brightness enhancement film, an optical waveguide, and a prism sheet Film is being used.
このようなフィルムとしては、表面に規則的な凹凸形状が形成されたものが公知であり、規則的な凹凸形状を形成する手法として各種の方法が知られている。 As such a film, a film having a regular uneven shape formed on the surface is known, and various methods are known as a method for forming a regular uneven shape.
例えば、表面に規則的な凹凸形状が形成されている版胴表面に樹脂を塗布し、連続走行されるフィルムを版胴と圧胴とで挟み、版胴の樹脂をフィルムに接触させた状態で、電離放射線を樹脂に照射して硬化させ、その後フィルムを剥離ロールに巻き掛けて版胴から剥離させる内容が開示されている(特許文献1)。 For example, a resin is applied to the surface of a plate cylinder having a regular irregular shape formed on the surface, a continuously running film is sandwiched between the plate cylinder and an impression cylinder, and the resin of the plate cylinder is in contact with the film The contents of irradiating the resin with ionizing radiation and curing it, and then winding the film on a peeling roll and peeling it from the plate cylinder is disclosed (Patent Document 1).
また、連続走行されるフィルムの表面に予め樹脂を塗布しておき、このフィルムを、規則的な凹凸形状が形成されている版胴と圧胴とで挟み、版胴の凹凸形状を樹脂に転写させた状態で、電離放射線を樹脂に照射して硬化させ、その後フィルムを剥離ロールに巻き掛けて版胴から剥離させる内容が開示されている(特許文献2)。 In addition, a resin is applied in advance to the surface of a continuously running film, and this film is sandwiched between a plate cylinder and an impression cylinder on which a regular uneven shape is formed, and the uneven shape of the plate cylinder is transferred to the resin. In such a state, the resin is irradiated with ionizing radiation and cured, and then the film is wound around a peeling roll and peeled off from the plate cylinder (Patent Document 2).
上記のプロセスでは、搬送速度を増加させていくと、フィルム表面の硬化樹脂の膜と版胴との間に空気が巻き込まれ、フィルム表面に気泡による欠陥が発生するため、生産性を上げることができない。 In the above process, if the conveyance speed is increased, air is entrained between the cured resin film on the film surface and the plate cylinder, and defects due to bubbles are generated on the film surface. Can not.
また、特許文献1の方法では、版胴において樹脂が滞留しながら幅方向に押し広げられる滞留部を形成しているが、膜形成を不安定化させる懸念があり、また、スピードアップするほど、条件設定が難しくなる。
Further, in the method of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、表面に凹凸形状が形成された凹凸形状形成体を、生産性良く高品質に形成できる、凹凸形状形成方法および凹凸形状形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a concavo-convex shape forming method and a concavo-convex shape forming apparatus capable of forming a concavo-convex shape formed body having a concavo-convex shape on the surface with high productivity and high quality. The purpose is to do.
上記の課題を解決するための凹凸形状形成方法は、巻き出し装置から巻き出された熱可塑性フィルムを連続的に搬送し、
凹凸形状を形成するためのロール版と、
前記熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付ける加圧ロールと、
前記加圧ロールに接する中間ロールと、
前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付ける前記中間ロールに接するバックアップロールと、
前記中間ロールに接し、前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付け、かつ、前記熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、前記ロール版、前記加圧ロール、前記中間ロール、前記バックアップロールいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを備え、
前記加圧ロールの直径を、前記バックアップロールの直径以下、
前記中間ロールの直径を、前記バックアップロールの直径未満として、前記熱可塑性フィルムを前記バックアップロールから直接前記加圧ロールに受け渡した後、前記熱可塑性フィルムをロール版に押し付けるものである。
The uneven shape forming method for solving the above problem continuously conveys the thermoplastic film unwound from the unwinding device,
A roll plate for forming an uneven shape;
A pressure roll for pressing the thermoplastic film against the roll plate;
An intermediate roll in contact with the pressure roll;
A backup roll in contact with the intermediate roll that presses the pressure roll against the roll plate via the intermediate roll;
A backup roll that contacts the intermediate roll, presses the pressure roll against the roll plate via the intermediate roll, and preheats the thermoplastic film;
At least a heating mechanism that heats any one of the roll plate, the pressure roll, the intermediate roll, and the backup roll to a constant temperature,
The diameter of the pressure roll is equal to or less than the diameter of the backup roll,
The diameter of the intermediate roll is set to be smaller than the diameter of the backup roll, and the thermoplastic film is directly transferred from the backup roll to the pressure roll, and then the thermoplastic film is pressed against the roll plate.
また、上記の中間ロールが、バックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である1本のロールであり、かつ、バックアップロール、中間ロール、加圧ロールの回転軸が同一平面上とし、熱可塑性フィルムをロール版に押し付けることを特徴とする凹凸形状形成方法である。 The intermediate roll is a single roll having a diameter less than the geometric average of the diameter of the backup roll and the pressure roll, and the rotation axes of the backup roll, the intermediate roll, and the pressure roll are on the same plane. An uneven shape forming method characterized in that the thermoplastic film is pressed onto a roll plate.
また、上記加圧ロールがロール版に押し付けられていない状態において、バックアップロール、加圧ロール、またはバックアップロールと加圧ロールを予熱した後に、熱可塑性フィルムをロール版に押し付ける凹凸形状形成方法である。 Further, in the state where the pressure roll is not pressed against the roll plate, the back-up roll, the pressure roll, or the back-and-forth roll and the pressure roll are preheated, and then the concavo-convex shape forming method for pressing the thermoplastic film against the roll plate. .
また、上記のバックアップロールと上記の加圧ロールの2本のロールに搬送ベルトを巻きかけ、搬送ベルトにより熱可塑性フィルムを搬送した後、前記搬送ベルトを介して熱可塑性フィルムをロール版に押し付ける凹凸形状形成方法である。 In addition, the conveyor belt is wound around the two rolls of the backup roll and the pressure roll, the thermoplastic film is conveyed by the conveyor belt, and then the thermoplastic film is pressed against the roll plate via the conveyor belt. This is a shape forming method.
また、上記のロール版に押し付けた熱可塑性フィルムに対し、ロール版に密着した状態で紫外線を照射した後に、熱可塑性フィルムとロール版を剥離する凹凸形状形成方法である。 Moreover, it is an uneven | corrugated shape formation method which peels a thermoplastic film and a roll plate, after irradiating an ultraviolet-ray with the thermoplastic film pressed on said roll plate in the state closely_contact | adhered to the roll plate.
また、上記のロール版に押し付けた熱可塑性フィルムに対し、表面温度がロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールをロール版に押し当てながら熱可塑性フィルムとロール版を剥離する凹凸形状形成方法である。 In addition, with respect to the thermoplastic film pressed against the roll plate, an uneven shape forming method of peeling the thermoplastic film and the roll plate while pressing a cooling release roll whose surface temperature is lower than the surface temperature of the roll plate against the roll plate. is there.
また、上記の課題を解決するための凹凸形状形成装置は、凹凸形状を形成するためのロール版と、
熱可塑性フィルムをロール版に押し付ける加圧ロールと、
加圧ロールに接する中間ロールと、
中間ロールに接し、加圧ロールを前記中間ロールを介してロール版に押し付け、かつ、熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、ロール版、加圧ロール、中間ロール、バックアップロールいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを具備し、
加圧ロールの直径が、バックアップロールの直径以下、
中間ロールの直径が、バックアップロールの直径未満、
としたことを特徴とする凹凸形状形成装置である。
Moreover, the uneven | corrugated shape forming apparatus for solving said subject is a roll plate for forming uneven | corrugated shape,
A pressure roll that presses the thermoplastic film against the roll plate;
An intermediate roll in contact with the pressure roll;
A backup roll in contact with the intermediate roll, pressing the pressure roll against the roll plate via the intermediate roll, and preheating the thermoplastic film;
And at least a heating mechanism that heats the roll plate, pressure roll, intermediate roll, backup roll to a certain temperature,
The diameter of the pressure roll is less than the diameter of the backup roll,
The diameter of the intermediate roll is less than the diameter of the backup roll,
It is the uneven | corrugated shape formation apparatus characterized by having made it.
また、上記の中間ロールが、バックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である1本のロールであり、かつ、バックアップロール、中間ロール、加圧ロールの回転軸が同一平面上にある凹凸形状形成装置である。 The intermediate roll is a single roll having a diameter less than the geometric average of the diameter of the backup roll and the pressure roll, and the rotation axes of the backup roll, the intermediate roll, and the pressure roll are on the same plane. It is an uneven | corrugated shape formation apparatus on the top.
また、上記の加圧ロールがロール版に押し付けられていない状態において、少なくともバックアップロールか加圧ロールのいずれかに予熱するための加熱機構を有する凹凸形状形成装置である。 Further, in the state where the above-mentioned pressure roll is not pressed against the roll plate, it is an uneven shape forming apparatus having a heating mechanism for preheating at least either the backup roll or the pressure roll.
また、上記のバックアップロールと加圧ロールの2本のロールに搬送ベルトが巻きかけられており、熱可塑性フィルムが搬送ベルト上を搬送された後、搬送ベルトを介してロール版に押し付けられる機構を有する凹凸形状形成装置である。 In addition, a transport belt is wound around the two rolls of the backup roll and the pressure roll, and a mechanism that the thermoplastic film is transported on the transport belt and then pressed against the roll plate via the transport belt. It is the uneven | corrugated shape formation apparatus which has.
また、上記のロール版に押し付けられた熱可塑性フィルムに対し、ロール版に密着した状態で紫外線を照射する紫外線照射装置と、紫外線を照射した後に、熱可塑性フィルムとロール版を剥離する機構とを有する凹凸形状形成装置である。 Also, an ultraviolet irradiation device for irradiating the thermoplastic film pressed against the roll plate with ultraviolet rays in close contact with the roll plate, and a mechanism for peeling the thermoplastic film and the roll plate after irradiating with ultraviolet rays. It is the uneven | corrugated shape formation apparatus which has.
また、上記のロール版に押し付けられた熱可塑性フィルムに対し、表面温度がロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールをロール版に押し当てながら熱可塑性フィルムとロール版を剥離する機構を有する凹凸形状形成装置である。 Moreover, with respect to the thermoplastic film pressed against the roll plate, the unevenness having a mechanism for peeling the thermoplastic film and the roll plate while pressing a cooling release roll whose surface temperature is lower than the surface temperature of the roll plate against the roll plate. A shape forming apparatus.
本発明によれば、連続搬送されるフィルムの表面に凹凸形状を形成するためのロール版と、フィルムをロール版に押し付ける加圧ロールと、加圧ロールをロール版に間接的に押し付けるためのバックアップロールと、加圧ロールとバックアップロールの両方に接して、バックアップロールの押し付ける力を加圧ロールに伝達する、少なくとも1本以上の中間ロールとロール版を一定の温度に加熱する加熱機構とを用い、加圧ロールの直径はバックアップロールの直径以下であり、中間ロールの直径はバックアップロールの直径未満であり、フィルムをバックアップロールから直接加圧ロールに受け渡した後、ロール版に押し付けることにより、凹凸形状を形成することで、加圧ロールを小径化してもフィルムの予熱効果が高く、かつ、高い圧力を均一にかけることが可能である。 According to the present invention, a roll plate for forming a concavo-convex shape on the surface of a continuously conveyed film, a pressure roll for pressing the film against the roll plate, and a backup for indirectly pressing the pressure roll against the roll plate Using a roll, a heating mechanism that heats at least one intermediate roll and a roll plate to a certain temperature, in contact with both the pressure roll and the backup roll, and transmitting the pressing force of the backup roll to the pressure roll The diameter of the pressure roll is equal to or less than the diameter of the backup roll, the diameter of the intermediate roll is less than the diameter of the backup roll, and the film is transferred to the pressure roll directly from the backup roll, and then pressed against the roll plate. By forming the shape, the preheating effect of the film is high even when the diameter of the pressure roll is reduced, and the pressure is high. It is possible to apply a uniform.
本発明のバックアップロールは、高い圧力を均一にかける機能と、フィルムを予熱する機能とを持たせている。また、本発明の形成方法では、加圧ロールを小径化した上で、予熱状態のフィルムの凹凸形状形成面にロールを接触させることなく抱き角を大きくすることができるため、凹凸形状形成時の気泡の噛み込みによる不具合が抑えられる。 The backup roll of the present invention has a function of uniformly applying a high pressure and a function of preheating the film. In addition, in the forming method of the present invention, the holding angle can be increased without bringing the roll into contact with the concavo-convex shape forming surface of the preheated film after reducing the diameter of the pressure roll. Problems caused by the entrapment of bubbles are suppressed.
さらに、バックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満の直径である1本の中間ロールを、バックアップロール、中間ロール、加圧ロールの回転軸が同一平面上となるように配置することで、加圧ロールの圧力の均一性が高い凹凸形状形成方法とすることもできる。 Further, one intermediate roll having a diameter less than the geometric average of the diameter of the backup roll and the pressure roll is arranged so that the rotation axes of the backup roll, the intermediate roll and the pressure roll are on the same plane. Thus, a method for forming a concavo-convex shape with high pressure roll uniformity can also be used.
中間ロールの直径がバックアップロールの直径と加圧ロールの直径の幾何平均未満であれば、フィルムがバックアップロールから加圧ロールへ搬送される際に、逆向きに回転する中間ロールと接触することがないため、接触による傷の発生等の不具合が回避できる。 If the diameter of the intermediate roll is less than the geometric average of the diameter of the backup roll and the pressure roll, when the film is conveyed from the backup roll to the pressure roll, it may come into contact with the intermediate roll rotating in the opposite direction. Therefore, problems such as the occurrence of scratches due to contact can be avoided.
さらに、バックアップロールおよび加圧ロールを加熱する機構を設け、これらのロールを予熱した状態で凹凸形状の形成を行うことで、稼動直後から安定して凹凸形状を形成することが可能な、凹凸形状形成方法とすることもできる。 Furthermore, by providing a mechanism for heating the backup roll and the pressure roll, and forming the concavo-convex shape with these rolls preheated, the concavo-convex shape can be stably formed immediately after operation. It can also be a forming method.
凹凸形状の成形性は加圧ロールの温度により影響を受け、一般的に温度が低いと成形性は低下する。加圧ロールを予熱することで、凹凸形状の形成に必要な温度を加圧ロールに与えることができ、これにより、稼動直後から安定して凹凸形状を形成することが可能となる。 The formability of the concavo-convex shape is affected by the temperature of the pressure roll, and generally the formability decreases when the temperature is low. By preheating the pressure roll, it is possible to give the pressure roll a temperature necessary for the formation of the uneven shape, and thus it is possible to stably form the uneven shape immediately after operation.
さらに、バックアップロールと加圧ロールに搬送ベルトを巻きかけ、この搬送ベルトでフィルムを搬送することで、フィルムの予熱効果がより高い凹凸形状形成方法とすることもできる。 Furthermore, it can also be set as the uneven | corrugated shaped formation method with a higher preheating effect of a film by winding a conveyance belt around a backup roll and a pressure roll, and conveying a film with this conveyance belt.
予熱またはロール版の熱により加熱された搬送ベルトでフィルムを搬送することで、フィルムに十分な熱を与えることができ、これにより凹凸形状の成形性の向上が期待できる。 By transporting the film with a transport belt heated by preheating or the heat of the roll plate, sufficient heat can be applied to the film, which can be expected to improve the formability of the concavo-convex shape.
さらに、ロール版に押し付けたフィルムに対し、ロール版に密着した状態で紫外線を照射した後に、フィルムとロール版を剥離することで、凹凸形状の成形性が良好で、かつ、耐熱性の高いフィルムの形成が可能な、凹凸形状形成方法とすることもできる。 Furthermore, the film pressed against the roll plate is irradiated with ultraviolet rays in a state of being in close contact with the roll plate, and then the film and the roll plate are peeled off, whereby the film having a good concavo-convex shape and high heat resistance is obtained. It can also be set as the uneven | corrugated shaped formation method which can form.
さらに、ロール版に押し付けたフィルムに対し、表面温度がロール版の表面温度よりも低い冷却剥離ロールをロール版に押し当てながらフィルムとロール版を剥離することで、凹凸形状の成形性が良好で、かつ、ロール版からの剥離性が良好な、凹凸形状形成方法とすることもできる。 Furthermore, for the film pressed against the roll plate, the film and the roll plate are peeled while pressing the cooling release roll whose surface temperature is lower than the surface temperature of the roll plate against the roll plate. And it can also be set as the uneven | corrugated shape formation method with the favorable peelability from a roll plate.
また、本発明の凹凸形状形成装置によれば、上記の凹凸形状形成方法を実現する凹凸形状形成装置を提供することができる。 Moreover, according to the uneven | corrugated shape formation apparatus of this invention, the uneven | corrugated shape formation apparatus which implement | achieves said uneven | corrugated shape formation method can be provided.
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明が適用される凹凸形状形成装置の構成を示しており、バックアップロール2、中間ロール3、加圧ロール4、ロール版5、冷却ロール6とで構成される。なお、本実施形態はロールtoロールでの形成が可能な装置であり、連続搬送される熱可塑性フィルム1を繰り出すための繰り出し装置や巻き取るための巻き取り装置等を組み合わせた構成とすることができる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a concavo-convex shape forming apparatus to which the present invention is applied, and includes a
バックアップロール2は、加圧ロール4の幅方向に対して均等に圧力をかけるためのロールであるが、本発明においては加圧ロール4に直接接触するものではなく、中間ロール3を介して圧力を伝達する機構となっている。
The
図2は、本発明の加圧機構による力の伝わり方を、模式的に示したものであり、バックアップロール2にかけられた力は、中間ロール3、加圧ロール4を伝わってロール版5に与えられる。
FIG. 2 schematically shows how the force is transmitted by the pressure mechanism of the present invention. The force applied to the
本発明において、バックアップロール2と加圧ロール4の間に、中間ロール3を設ける理由は、バックアップロール2が連続する熱可塑性フィルム1の搬送用ロールとしての機
能も併せ持つためであり、中間ロールを設けることにより、バックアップロール2と加圧ロール4の回転方向を、搬送する熱可塑性フィルム1に対して同じ方向とすることができる。
In the present invention, the reason why the
バックアップロール2の直径は、加圧ロール4の直径以上とする必要がある。また、バックアップロール2と中間ロール3との接触部分の長さ(幅)は加圧ロール4と中間ロール3との接触部分の長さ以上であることが好ましい。これにより、加圧ロール4の長さ方向、つまり連続搬送される熱可塑性フィルム1の幅方向に対して、均等に加圧することができる。
The diameter of the
さらに、バックアップロール2は、熱可塑性フィルム1を搬送する際に、熱可塑性フィルム1を加熱する、加熱ロールとしての機能も有する。バックアップロール2は加熱されたロール版5の熱を、加圧ロール、中間ロールを介して受けるため、稼働中は高温となり、これにより熱可塑性フィルム1を加熱することができる。
Furthermore, the
図1の白抜き矢印は、ロール版5に加熱機構を有する場合に稼働中に熱が伝わる方向を示したもので、加熱されたロール版5の熱は稼働中の接触回転により加圧ロール4、中間ロール3、バックアップロール2の順に伝えられる。
The white arrow in FIG. 1 indicates the direction in which heat is transferred during operation when the
また、この方法では稼動開始直後のバックアップロール2の温度が低いが、バックアップロール2自体に加熱機構を設け、稼動開始直後に十分な熱を加えることも可能である。
Further, in this method, the temperature of the
また、バックアップロール2、中間ロール3、加圧ロール4、のいずれかのロールに加熱機構を有し、加圧ロール4をロール版5に押し付けていない状態でこれらのロールを接触回転させる機構を設けることでも、稼動直後に十分な熱を加えることが可能となる。
Further, any one of the
図3は、バックアップロール2に加熱機構を設け、予熱動作を行った場合の熱の伝わり方を模式的に示したものであり、稼動前の、熱可塑性フィルム1が通されていない状態において、バックアップロール2、中間ロール3、加圧ロール4を接触回転させながら、バックアップロール2を加熱することで、バックアップロール2の熱は中間ロール3、加圧ロール4の順に伝えられる。
FIG. 3 schematically shows how heat is transferred when a
バックアップロール2に加熱機構を設けることにより、バックアップロール2は中間ロール3、加圧ロール4よりも径の大きいロールとすることができるため、熱容量が大きくなり、安定した予熱効果を与えることができる点である。
By providing the
さらに、バックアップロール2は稼働中に熱可塑性フィルム1を予熱するロールであり、このロールを直接加熱することで、熱可塑性フィルム1に安定して高い予熱効果を与えることができる。
Furthermore, the
バックアップロール2にて熱可塑性フィルム1を予熱することにより、熱可塑性フィルム1への凹凸形状の成形安定性を向上することができるが、加えて、加圧ロール4とロール版5による急激な加熱による熱ジワの発生を抑制する効果も期待できる。
By preheating the
熱可塑性フィルム1に十分な予熱効果を与えるため、バックアップロール2における熱可塑性フィルム1の抱き角は90°以上であることが好ましく、さらには120°以上であることがより好ましい。
In order to give a sufficient preheating effect to the
一方、中間ロール3に加熱機構を設けることにより、中間ロール3はバックアップロール2と加圧ロール4の両ロールに接しているため、両ロールに均等に予熱効果を与えるこ
とができる。
On the other hand, by providing the
また、加圧ロール4に加熱機構を設けることのメリットとしては、熱可塑性フィルム1をロール版5に押し付けて凹凸形状を形成する際の温度を高くできる点が挙げられる。
Moreover, as a merit of providing a heating mechanism in the
予熱動作を行うための加熱機構を設ける場合、その表面温度はロール版5の表面温度を上限として、温度差が100℃以内となるように設定するのが好ましく、温度差が50℃以内となるように設定するのがより好ましい。この温度差が、100℃以内であれば、稼動直後に、温度差に起因する不具合が発生してしまうこと防止することが可能であり、50℃以内であれば稼動直後から凹凸形状の十分な成形性を得ることができるため好ましい。
When a heating mechanism for performing a preheating operation is provided, the surface temperature is preferably set so that the temperature difference is within 100 ° C. with the surface temperature of the
バックアップロール2の材質は加圧ロール4に均一に圧力を伝達できるものであればよく、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を用いることができるが、凹凸形状形成を非常に高い圧力で行う場合には十分な強度を有する金属ロールを用いることが好ましい。
Any material can be used for the
また、バックアップロール2は稼働中に受ける熱および予熱機構を有する場合はその熱の影響を受けた状態で加圧されるため、その環境に十分耐えられる材質である必要がある。
Further, when the
バックアップロール2は必要に応じて駆動機構を設けることができる。例えば、稼働中はテンデンシー駆動、予熱中は直接駆動を行うような構成とすることも可能であり、これは、予熱中はロール版5と接触することなく強制的に回転させる必要があるのに対し、稼働中はロール版5の回転速度に合わせてバックアップロール2の回転速度を調整する必要があるような場合に有効である。
The
中間ロール3は、バックアップロール2の圧力を加圧ロール4に伝達するためのロールであり、従ってこれら2本のロールに接触するロールである。中間ロール3は2本以上とすることもでき、図4は中間ロール3が2本の場合の本発明の凹凸形状形成装置の構成を示した概念図である。
The
中間ロール3はバックアップロール2および加圧ロール4に直接接触するため、その回転方向は熱可塑性フィルム1の搬送方向とは逆向きになる。このため、中間ロール3は熱可塑性フィルム1に接触しないように設置する必要がある。
Since the
中間ロール3が1本の場合、バックアップロール2、中間ロール3、加圧ロール4の回転軸が同一平面上、つまり、これら3本のロールが一直線上に並んだ構成の時に、圧力を均一に伝達する効果が最も高くなるが、この時、中間ロール3の直径がバックアップロール2と加圧ロール4の直径の幾何平均未満であれば、熱可塑性フィルム1は中間ロール3に接触することなく搬送される。
When the number of
中間ロール3は、バックアップロール2と同様の材質を用いることができる。また、加熱機構や駆動機構を設けることも可能である。これらを設ける理由はバックアップロール2についてこれらを設ける理由と同様である。
The
加圧ロール4は、熱可塑性フィルム1をロール版5に押し付けることでロール版5に設けられた凹凸形状の反転形状を熱可塑性フィルム1に形成するためのロールである。本発明において、加圧ロール4はバックアップロール2からの力を、中間ロール3を介して受ける構成となっている。
The
加圧ロール4により熱可塑性フィルム1をロール版5に押し付ける際、ロール版5に設けられた凹凸形状によっては熱可塑性フィルム1とロール版5の間に空気が閉じ込められてしまい、成形不良が発生することがある。
When the
このとき、加圧ロール4の直径を小さくすることで空気が逃げやすくなり、成形不良の発生が抑えられる。加圧ロール4の直径は形成する凹凸形状に応じて設計する必要があるが、200mm以下が好ましく、100mm以下がより好ましい。
At this time, air can easily escape by reducing the diameter of the
加圧ロール4の直径が200mm以下であれば、線状に加圧される加圧部分の接触面積が小さくなることで、構造高さが10μm以下であるような微細構造において気泡の噛み込みを抑えることが可能であり、100mm以下であれば構造高さ10μmを超える凹凸形状であっても気泡の噛み込みを抑えることが可能であるため好ましい。
If the diameter of the
加圧ロール4の材質は熱可塑性フィルム1をロール版5に均一に押し付けられるものであればよく、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を用いることができるが、形成する材料や凹凸形状の大きさ、アスペクト比等の条件に応じて適宜選択する必要がある。
The material of the
例えば、熱可塑性フィルム1に比較的成形性の高い材料を用い、凹凸形状の高さが10μmを超えるような形状を生成するような場合、形状をムラなく形成するためにはゴムロールを用いることが好ましい。
For example, when a material having a relatively high moldability is used for the
また、加圧ロール4はロール版5の熱を受けた状態で加圧されるため、その環境に十分耐えられる材質である必要がある。耐熱性の高いゴムロールとしては、シリコーンゴムやフッ素ゴム等が挙げられる。
Moreover, since the
また、加圧ロール4は、加熱機構や駆動機構を設けることも可能である。これらを設ける理由はバックアップロール2についてこれらを設ける理由と同様である。
Further, the
ロール版5は、その表面に凹凸形状を有するロールであり、熱可塑性フィルム1に形成する形状と凹凸が反転した形状を有するものであり、凹凸形状はシリンダーに直接設けてもよいし、円筒状または平板状のモールドを巻き付けて使用してもよい。
The
ロール版5の凹凸形状は、切削、腐食、彫刻、レーザー加工、電子線加工等の方法を用いて作成することが可能である。また、円筒状または平板状のモールドを用いる場合には、これらの方法を用いて作成した原版をさらに転写、電鋳等の方法により複製して使用することも可能である。
The uneven shape of the
ロール版5の凹凸形状の材質は各種金属および樹脂、ガラス等を用いることが可能である。金属の例としては鉄、クロム、ニッケル、銅、アルミニウムやその合金が挙げられ、凹凸形状の最表面に数μm程度の厚みのメッキ処理を行ってもよい。凹凸形状に樹脂やガラスを用いる場合、これらは主に円筒状または平板状のモールドが用いられる。
As the material of the concavo-convex shape of the
熱可塑性フィルム1に形成される凹凸形状としては、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、マイクロレンズアレイ、フレネルレンズや、より微細な構造である回折格子、無反射構造等が用いられるため、ロール版5の凹凸形状は、この反転形状が形成されたものとなる。
As the concavo-convex shape formed on the
凹凸形状の構造の深さは0.01μm〜50μm程度とすることができ、凹凸形状の構
造のピッチは0.01μm〜100μm程度とすることができる。
The depth of the uneven structure can be about 0.01 μm to 50 μm, and the pitch of the uneven structure can be about 0.01 μm to 100 μm.
ここで言うピッチとは、レンチキュラーレンズ、プリズムレンズ、マイクロレンズアレイ、および、より微細な構造といった、単一構造の繰り返しにより構成されるものにおいてはその構造の間隔を意味し、フレネルレンズのように複数の溝により構成されるような構造においてはその溝の間隔を意味する。 The pitch mentioned here means the interval between the structures of a single structure such as a lenticular lens, a prism lens, a microlens array, and a finer structure, like a Fresnel lens. In a structure constituted by a plurality of grooves, it means the interval between the grooves.
また、ロール版5の幅は0. 1以上1.5m以下が一般的に採用され、これに応じて、熱可塑性フィルム1の幅についても0.1以上1.5m以下が一般的に採用される。ロール版5の幅が0. 1以上であれば、熱可塑性フィルム1が成形時に熱の影響を受けても比較的安定して搬送を行うことが可能であり、1.5m以下であればロールの歪みが少なく、かつ、ロール全体にかける荷重を抑えることができるため好ましい。
Further, the width of the
また、ロール版5は駆動機構を有することが好ましい。ロール版5の回転速度を基準として熱可塑性フィルム1の搬送を行うことで、寸法安定性の高い凹凸形状の形成が可能となる。
The
さらに、ロール版5は加熱機構を有することが好ましい。これは熱可塑性フィルム1に凹凸形状を形成する際に熱可塑性フィルム1の表面を軟化させることで、凹凸形状の形成率を向上させるためである。
Furthermore, the
加熱機構としては温水、熱媒体油、誘導加熱、赤外線ヒーター等の手段を用いることができ、このうち温水や熱媒体油はロール版内部から加熱する方式、赤外線ヒーターは外部から加熱する方式を採用することができる。誘導加熱に関しては、内部からの加熱と外部からの加熱の両方の方式を採用することができる。 As the heating mechanism, means such as hot water, heat medium oil, induction heating, infrared heater, etc. can be used, among which hot water and heat medium oil are heated from inside the roll plate, infrared heater is heated from the outside can do. With respect to induction heating, both internal heating and external heating can be employed.
ロール版5の加熱温度は特に限定されないが、熱可塑性フィルム1の表面が軟化し、かつ、熱可塑性フィルム1自体が破断したり大きな寸法変化が生じたりしない温度範囲内である必要があり、このため、熱可塑性フィルム1の基材として例えばPETを用いるような場合には、加熱温度の上限は150〜200℃程度となる。加熱温度が150度以上であれば、PET基材上にポリプロピレンやアクリルといった樹脂を凹凸形状形成層として設けた場合においても十分な成形性が得られ、200℃以下であれば高温によるPET基材の破断が発生しないため好ましい。
The heating temperature of the
ここで、本発明の凹凸形状形成に用いる熱可塑性フィルム1について説明する。本発明により凹凸形状を形成する熱可塑性フィルム1は、単一の層からなるものであってもよいし、複数の層からなるものであってもよい。
Here, the
また、各層は単一の材料である必要はなく、複数の樹脂や無機粒子からなるものでもよく、さらに、熱可塑性フィルム1が複数の層からなる場合には、金属や金属酸化物のみからなる層を含んでいてもよい。
Moreover, each layer does not need to be a single material, and may be composed of a plurality of resins and inorganic particles. Further, when the
熱可塑性フィルム1が複数の層からなる場合、例えばPET等の基材上に、基材よりも熱変形しやすい材料を積層し、この層を凹凸形状形成層として用いることができ、これにより、熱可塑性フィルム1全体としての強度を確保しつつ、凹凸形状の成形性を向上することが可能となる。
When the
図5は、バックアップロール2と加圧ロール4に搬送ベルト7を巻きかけた場合の本発明の凹凸形状形成装置の構成を示す概念図である。搬送ベルト7を用いる場合、ロール版5への熱可塑性フィルム1の押し付けは、加圧ロール4自体ではなく搬送ベルト7を介し
て行われる。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of the concavo-convex shape forming apparatus of the present invention when the
また、図5に示すように、熱可塑性フィルム1はバックアップロール2から加圧ロール4に抱かれロール版5に押し付けられるまでの間、搬送ベルト7により搬送され、搬送ベルト7は加熱機構を有するロールから受ける熱および予熱機構を有する場合はその熱により加熱されるため、熱可塑性フィルム1についても搬送ベルト7により搬送される間に加熱される。この熱可塑性フィルム1の予熱効果により、熱可塑性フィルム1への凹凸形状の成形性を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
搬送ベルト7の材質は各種金属およびゴム等を用いることができる。搬送ベルト7は熱可塑性フィルム1をロール版5に直接押し付ける役割を持ち、その平滑性や硬度が成形性に影響を与えるため、形成したい形状に合わせて適宜選択する必要がある。
Various materials such as metal and rubber can be used as the material of the
また、巻きかけた搬送ベルト7の張力は熱による影響を受けるため、別途張力調整機構を設けてもよい。
Further, since the tension of the
図6は、紫外線照射手段を有する凹凸形状形成装置の構成を示しており、この装置構成においては、加圧ロール4によりロール版5に押し付けられた熱可塑性フィルム1に対し、熱可塑性フィルム1とロール版5が密着したままの状態で、紫外線ランプ8により紫外線を照射した後、剥離ロール9を用いて熱可塑性フィルム1をロール版5から剥離する。
FIG. 6 shows the configuration of an uneven shape forming apparatus having ultraviolet irradiation means. In this apparatus configuration, the
この構成の凹凸形状形成装置に用いる熱可塑性フィルム1には、紫外線により硬化する樹脂を有する層を含んだものを用いる。
As the
紫外線により硬化する樹脂を有する層は、硬化前は液状であってもよいが、凹凸形状形成時点において溶剤等の揮発成分は除去されている必要がある。このため、本発明の装置と繰り出し装置の間に塗工装置および乾燥装置を設けることも可能である。 The layer having a resin that is cured by ultraviolet rays may be in a liquid state before being cured, but volatile components such as a solvent need to be removed at the time of forming the uneven shape. For this reason, it is also possible to provide a coating device and a drying device between the device of the present invention and the feeding device.
塗工装置および乾燥装置としては、グラビア、リバースグラビア、キスリバース、ダイ、リップ、コンマ等の一般的な塗工方式およびそれに付随した乾燥装置が用いられるが、無溶剤塗工の場合は乾燥装置を省略することもできる。 As the coating device and drying device, general coating methods such as gravure, reverse gravure, kiss reverse, die, lip, comma, and the accompanying drying device are used, but in the case of solventless coating, the drying device Can be omitted.
紫外線により硬化する樹脂を紫外線ランプ8により硬化させることにより、熱可塑性フィルム1に形成された凹凸形状が剥離後に変形したり、凹凸形状を構成する材料の一部がロール版5に取られたりすることを防止することができる。
By curing the resin cured by ultraviolet rays with the
紫外線ランプ8としては、水銀ランプ、メタルハライドランプといった放電ランプや、紫外線領域の発光波長を有するLEDランプ等を用いることができるが、熱可塑性フィルム1の硬化特性に合わせたものを適宜選択する必要がある。
As the
図6のように、紫外線ランプ8をロール版5の外側に設置する場合、熱可塑性フィルム1を構成する層には硬化に寄与する波長の紫外線を透過する材質を用いる必要があり、ロール版5が例えばガラスモールドのように紫外線を透過する材質から構成される場合には、紫外線ランプ8をロール版5の内部に設置することも可能である。
As shown in FIG. 6, when the
剥離ロール9は、熱可塑性フィルム1をロール版5から安定して剥離するためのものである。熱可塑性フィルム1をロール版5から剥離する時点で、熱可塑性フィルム1の表面には凹凸形状が形成されており、熱可塑性フィルム1をロール版5から剥離するために必要な力はこの凹凸形状により影響を受ける。
The peeling
凹凸形状が均一なパターンではない場合、剥離に必要な力は局所的に異なったものとなるため、剥離ロール9を用いずに熱可塑性フィルム1をロール版5から剥離しようとすると、剥離が安定せず、いわゆるジッピングが発生することがある。
When the uneven shape is not a uniform pattern, the force required for peeling differs locally, so that peeling is stable when the
剥離ロール9の材質としては、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を用いることができるが、剥離ロール9はロール版5の熱の影響を受けるため、その環境に十分耐えられる材質である必要がある。
As a material of the peeling
また、剥離ロール9についても、バックアップロール2と同様、加熱機構を設けることもできる。剥離ロール9の温度は熱可塑性フィルム1の凹凸形状の成形性そのものには影響しないが、剥離ロール9を加熱することにより、特に剥離の重い凹凸形状の深いものでも剥離を軽くしたり、シワや割れを軽減することができる。
In addition, as with the
図7は、冷却剥離ロール10を有する凹凸形状形成装置の構成を示しており、熱可塑性フィルム1の材質によっては、加圧ロール4によりロール版5に押し付けられて凹凸形状が形成された後、温度が高い状態のまま剥離を行うと、形成された凹凸形状が剥離後に変形したり、凹凸形状を構成する材料の一部がロール版5に取られたりすることがある。
FIG. 7 shows a configuration of a concavo-convex shape forming apparatus having a cooling peeling
これを防止するため、加圧ロール4によりロール版5に押し付けられた熱可塑性フィルム1を加圧ロール4では剥離せず、熱可塑性フィルム1とロール版5が密着したままの状態で搬送した後、冷却剥離ロール10を用いて熱可塑性フィルム1をロール版5から剥離する構成を用いることができる。
In order to prevent this, after the
冷却剥離ロール10は冷却機構を有するロールであり、冷却機構としては内部からの水冷や空冷、外部からの空冷、また、これらの手段により冷却した他のロールを接触回転させることによる外部からの冷却等の手段を単独もしくは組み合わせて用いることができる。
The
冷却剥離ロール10の表面温度はロール版5の表面温度よりも低い温度となるように設定されるが、あまり温度差を大きくしすぎると凹凸形状によっては剥離が重くなったり、シワや割れといった不具合が発生することがある。
The surface temperature of the
また、冷却剥離ロール10はロール版5の熱を稼働中に常時受けるため温度差を大きすぎると、冷却剥離ロール10の冷却に必要なエネルギーと、ロール版5が冷却剥離ロール10により奪われた熱を補うために必要なエネルギーが増加してしまう。一方、温度差が小さすぎると成型した凹凸形状がくずれてしまうため、冷却剥離ロール10とロール版5の温度差は、10〜50℃程度となるよう設定される。
Moreover, since the
冷却剥離ロール10はロール版5の表面との温度差を一定に保つことが目的であるため、冷却機構に加え加熱機構を設けてもよい。これにより、稼動前には冷却剥離ロール10の温度が低くなりすぎないように加熱を行うが、稼働中はロール版5から受ける熱による温度上昇を抑えるように冷却を行うといった動作をさせることが可能となる。温水や熱媒体油による温調機構は、冷却および加熱の両方の機能を有する機構として用いることができる。
The purpose of the
また、冷却剥離ロール10は紫外線照射手段を有する凹凸形状形成装置の剥離ロール9に代えて使用することも可能である。
Moreover, the
冷却剥離ロール10の材質としては、冷却手段に応じて、一般的な金属ロール、樹脂ロール、ゴムロール等を適宜選択して用いることができる。金属ロールは熱伝導性が高いため、ロール内部から温水や熱媒体油による温調を行う場合の温度制御の応答性が高い。一方、樹脂ロールやゴムロールは熱伝導性が低いため、周囲の環境が急激に変化しても温度が変化しにくいというメリットがある。このため、樹脂ロールおよびゴムロールの冷却および加熱の温調機構は、外部からの接触によるものが好ましい。
As a material of the
また、剥離ロール9および冷却剥離ロール10は熱可塑性フィルム1を介してロール版5に押し当てる機構となっているため、ロールの硬度が高い場合、形成する凹凸形状によっては熱可塑性フィルム1およびロール版5にダメージを与えることがある。このような場合には、ロール材質としてゴムロールを用いることが好ましい。
Moreover, since the peeling
1・・・熱可塑性フィルム
2・・・バックアップロール
3・・・中間ロール
4・・・加圧ロール
5・・・ロール版
6・・・冷却ロール
7・・・搬送ベルト
8・・・紫外線ランプ
9・・・剥離ロール
10・・・冷却剥離ロール
DESCRIPTION OF
Claims (12)
熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付ける加圧ロールと、
前記加圧ロールに接する中間ロールと、
前記中間ロールに接し、前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付け、かつ、前記熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、前記ロール版、前記加圧ロール、前記中間ロール、前記バックアップロールのいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを備え、
前記熱可塑性フィルムに凹凸形状を付与する凹凸形状形成方法であって、
前記加圧ロールの直径を、前記バックアップロールの直径以下とし、
前記中間ロールの直径を、前記バックアップロールの直径未満として、前記熱可塑性フィルムをバックアップロールから直接加圧ロールに受け渡した後、前記熱可塑性フィルムをロール版に押し付けることを特徴とする凹凸形状形成方法。 A roll plate for forming an uneven shape;
A pressure roll that presses the thermoplastic film against the roll plate;
An intermediate roll in contact with the pressure roll;
A backup roll that contacts the intermediate roll, presses the pressure roll against the roll plate via the intermediate roll, and preheats the thermoplastic film;
At least a heating mechanism for heating to any one of the roll plate, the pressure roll, the intermediate roll, and the backup roll,
An uneven shape forming method for providing an uneven shape to the thermoplastic film,
The diameter of the pressure roll is equal to or less than the diameter of the backup roll,
The intermediate roll has a diameter less than the diameter of the backup roll, the thermoplastic film is directly transferred from the backup roll to the pressure roll, and then the thermoplastic film is pressed against a roll plate. .
熱可塑性フィルムを前記ロール版に押し付ける加圧ロールと、
前記加圧ロールに接する中間ロールと、
前記中間ロールに接し、前記加圧ロールを前記中間ロールを介して前記ロール版に押し付け、かつ、前記熱可塑性フィルムを予熱するバックアップロールと、
少なくとも、前記ロール版、前記加圧ロール、前記中間ロール、前記バックアップロールいずれかに一定の温度に加熱する加熱機構とを具備し、
前記加圧ロールの直径が、前記バックアップロールの直径以下、
前記中間ロールの直径が、前記バックアップロールの直径未満
としたことを特徴とする凹凸形状形成装置。 A roll plate for forming an uneven shape;
A pressure roll that presses the thermoplastic film against the roll plate;
An intermediate roll in contact with the pressure roll;
A backup roll that contacts the intermediate roll, presses the pressure roll against the roll plate via the intermediate roll, and preheats the thermoplastic film;
And at least a heating mechanism for heating the roll plate, the pressure roll, the intermediate roll, and the backup roll to a certain temperature,
The diameter of the pressure roll is equal to or less than the diameter of the backup roll,
An uneven shape forming apparatus, wherein a diameter of the intermediate roll is less than a diameter of the backup roll.
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JP2019055551A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 富士ゼロックス株式会社 | Apparatus for manufacturing optical member, and method for manufacturing optical member |
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2015
- 2015-10-02 JP JP2015196679A patent/JP2017065220A/en active Pending
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