JP2021130284A - 転写ローラおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、耐久性の高く、生産効率の良い転写ローラを提供することである。【解決手段】転写ローラ１０は、被加工物に凹凸形状を転写するための転写ローラである。転写ローラ１０は、円筒状のローラ本体１２およびこのローラ本体１２の外周面に取り付けられるフレキシブルガラス１４を少なくとも備えている。フレキシブルガラス１４は、ローラ本体の外周面に沿って湾曲させることが可能な可撓性を有している。さらに、フレキシブルガラス１４は、表面に凹凸形状が直接形成されたパターン部２０を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物の表面にガラス基板上に形成された凹凸パターンを転写または印刷するための転写ローラおよびその製造方法に関する。

フィルムに対して様々な光学特性を付与する場合、所定のパターンが形成された型をフィルムに押し当てて、そのパターンをフィルムに転写することで、フィルムの主面上に凹凸形状を転写する方法が一般的に行われている。また、凹凸形状の形成は、ロール・トゥ・ロール方式で円筒状のローラの外周面に取り付けられた型をフィルムに押し当てる方法が採用されている。

ロール状の型の製造は、例えば、樹脂を用いた微細な型を作成し、円筒ロールに巻き付けるという方法があった（例えば、特許文献１参照）。この方法では、電子線硬化樹脂や熱硬化樹脂を用いて、金型の凹凸形状を転写した樹脂型を、ロールの外周面に接合させている。樹脂を使用することにより、簡易に型を生産することができ、生産効率が向上するとされていた。

特開２０００-３３４７４５号公報

しかし、樹脂製の型は簡易に製造できる可能性があるものの、耐久性に問題が発生することがあった。特に、圧力が加わった状態で、常時フィルムと接触しているため、樹脂型の凹凸形状が変形または劣化してしまい、パターン異常を起こしてしまう。このため、耐久性が高く、製造が容易な転写ローラが求められていた。

本発明の課題は、耐久性が高い転写ローラおよびその製造方法を提供することである。

本発明に係る転写ローラは、被加工物に凹凸形状を転写するための転写ローラである。転写ローラは、円筒状のローラ本体およびこのローラ本体の外周面に取り付けられるフレキシブルガラスを少なくとも備えている。さらに、フレキシブルガラスは、表面に凹凸形状が形成されたパターン部を有している。

本発明に係る転写ローラは、凹凸形状をフレキシブルガラスに直接形成しており、パターン部の耐久性が高い。このため、パターン部がフィルム等の被加工部材と断続的に接触しても、凹凸形状が変形するおそれが低い。また、ロール本体に取り付けられるフレキシブルガラスは、ロール本体の外周面に追従することができる程度に板厚が薄型化されている。このため、フレキシブルガラスは、筒状に湾曲させてロール本体に取り付けることができる可撓性とパターン部の強度の維持を両立させることが可能である。なお、フレキシブルガラスは、板厚を０．３ｍｍ以下程度にすることにより円筒形状に沿わせることが可能な可撓性が得られる。また、本発明における凹凸形状の転写とは、フィルム状の樹脂部材等に対して転写ローラを直接押し当ててパターン部の形状を転写することや、パターン部の凸部にインク等を付着させ、インクを印刷物に転写する印刷処理が含まれるものとする。

また、フレキシブルガラスは、ローラ本体に対して着脱可能であることが好ましい。接着層等を介してフレキシブルガラスを接合することで、フレキシブルガラスを適宜着脱することが可能である。フレキシブルガラスが着脱自在であることにより、所望の凹凸パターンに応じてフレキシブルガラスを交換することにより、様々なパターンを転写することが可能である。さらに、パターン部が変形した際にも、簡易に交換することが可能になる。

また、パターン部の算術平均粗さが、０．２〜０．９μmであることが好ましい。算術平均粗さをこの範囲に設定することにより、光学フィルムに対して好適な防眩特性を付与することができ、写り込み防止用フィルム等が製造できる。

また、パターン部の凸形状の頂部が粗面化されていることが好ましい。凸部の頂部が粗面化されてぬれ性が改善されることにより、インク等がパターン部に付着しやすくなるため、印刷用転写ローラとして好適に使用できる。なお、凸部の形状は、記号や文字等の所望の形状を形成すれば良い。

上記転写ローラの製造方法は、第１〜第３のステップを含む。第１のステップは、平面状のガラス基板の一方の主面にブラスト材を投射するステップである。第２のステップは、ブラスト材が投射されたガラス基板の主面をエッチング液に接触させることにより凹凸形状のパターン部を形成するステップである。第３のステップは、パターン部が形成されたガラス基板を円筒状のローラの外周面に固定するステップである。

本発明によれば、耐久性の高い転写ローラおよびその製造方法を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る転写ローラを示す図である。 ローラ本体に装着されるフレキシブルガラスを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る転写ローラを用いた製造ラインを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る転写ローラを示す図である。 ガラス基板をエッチングするエッチング装置を示す図である。 エッチング装置の他の実施形態を示す図である。 ガラス基板に被覆された保護フィルムのパターニング工程を示す図である。

ここから、図面を用いて本発明の一実施形態に係るガラスフィルタについて説明する。図１（A）および図１（B）は、本発明の一実施形態に係る転写ローラ１０を示す図である。転写ローラ１０は、ローラ本体１２およびフレキシブルガラス１４を備えている。ローラ本体１２は、中空または中実の円筒形状を呈しており、幅方向の寸法が１０〜８０ｃｍ程度であり、直径が１０〜５０ｃｍ程度である。ローラ本体１２の両端部からは、シャフトが延出しており、不図示の駆動部からの駆動力を得て、回転するように構成される。

フレキシブルガラス１４は、ローラ本体１２の外周面に取り付けられるガラス基板である（図２（A）参照）。フレキシブルガラス１４は、ガラス基板であり、長手方向は、ローラ本体１２の直径に対応した長さであり、幅方向は、ローラ本体１２の幅と同程度の寸法である。フレキシブルガラス１４は、円筒状のローラ本体１２の外周面に対応して湾曲できるように板厚を薄くする必要があり、好ましくは、０．０５〜０．３０ｍｍ程度の板厚のものを使用する。フレキシブルガラス１４の板厚は、ローラ本体１２の径によって適宜調整される。なお、フレキシブルガラス１４としては、ソーダガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラス等の公知のガラス基板を使用することが可能である。

フレキシブルガラス１４は、主面に微細な凹凸が形成されたパターン部２０を備えている。パターン部２０は、フレキシブルガラス１４の全域に形成されており、パターン部２０を被加工物に押し当てることにより、凹凸形状が転写されるように構成される。パターン部２０の凹凸形状は、適宜調整されるが、本実施形態では、パターン部２０の算術平均粗さ（Ra）が、０．２〜０．９μm程度に調整される。この範囲に算術平均粗さを調整することにより、凹凸が転写されたフィルムに好適な防眩特性を付与することが可能になる。なお、ここでの算術平均粗さは、ＪＩＳ規格ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３による定義に従う。

フレキシブルガラス１４は、接着剤を用いてローラ本体１２に取り付けられる。フレキシブルガラス１４の接着には、光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等の公知の接着剤を使用することが可能である。本実施形態では、紫外線硬化型樹脂を塗布して、フレキシブルガラス１４を円形に丸めて、ローラ本体１２の外周面に固定した。紫外線硬化樹脂は、剥離液を用いて溶解させることが可能であり、フレキシブルガラス１４の取り外しが容易になる。

また、ロール本体１２の内部に真空吸引機構を設けておくことで、フレキシブルガラス１４を外周面に簡易に固定することができる。真空吸引機構を使用することで、ロール本体１２からのフレキシブルガラス１４の着脱がさらに容易になる。

本実施形態では、図２（A）に示すように、１枚のフレキシブルガラス１４がローラ本体１２の外周面の全域を覆うによう構成されるが、図２（B）のように、２枚のフレキシブルガラス１４を使用しても良い。複数枚のガラス基板を使用することにより、フレキシブルガラス１４の板厚をある程度確保することができるので、フレキシブルガラス１４の強度の低下を抑制することができる。

転写ローラ１０は、図３に示すように、ロール・トゥ・ロール方式でフィルム５０に凹凸を形成するように構成される。転写ローラ１０は、巻取りローラ５２で巻き取られるフィルム５０に押し当てられることにより、フィルム５０の表面に凹凸形状を転写するように構成される。フィルム５０は、複数の張架ローラ５４によって適切な張力が加えられた状態で転写ローラ１０と接触するように構成される。

また、本発明に係る転写ローラは、パターン部２０の形状を直接転写するだけではなく、凸版印刷にも使用することが可能である。印刷に使用する転写ローラ１００は、図４に示すように、複数の凸部２２が形成されている。本実施形態では、凸部２２は、円柱突起状であるが、凸部の形状はこれには限定されない。凸部２２の形状は、後述のエッチング処理により、所望の図形や文字等を形成することが可能である。凸部２２の高さは、０．１〜０．５ｍｍ程度あれば良い。

また、凸部２２は、図４（B）に示すように、粗面部２４を備えている。粗面部２４は、凸部２２の頂部において微細な凹凸が形成されることによって粗面化された領域である。粗面部２４が形成されることにより、印刷用インクに対するぬれ性が改善されるため、凸部２２の頂部にインクが付着しやすくなる。このため、疎水性の高いガラス基板であっても印刷用ローラとして使用することができ、印刷品質を向上させることが可能になる。

ここから、転写ローラの製造方法の一実施形態を図５〜７を用いて説明する。転写ローラの製造方法は、ブラストステップ、エッチングステップおよび接合ステップを含むものである。ブラストステップおよびエッチングステップは、フレキシブルガラスを製造するステップである。

ブラストステップは、平面状のガラス基板３０に対して砥粒を噴射することにより、主面上に微細な凹凸が形成された粗面部３２を形成するステップである。本実施形態では、ガラス基板に噴射する砥粒として、アルミナを使用しているが、砥粒の素材は適宜選択することが可能である。また、砥粒の噴射は、公知のブラスト装置を使用して行われる。ブラスト装置は、砥粒とともに液体を同時に噴射するウェットブラスト装置や、砥粒のみを噴射するドライブラスト装置を使用することが可能である。砥粒の噴射圧力やブラスト装置の走査速度、ガラス基板との距離は、所望の表面粗さに応じて適宜調整される。ブラストステップにて主面が粗面化されたガラス基板３０は、図５（A）に示すように、一方の主面の全域に粗面部３２が形成される。

エッチングステップは、粗面部３２が形成されたガラス基板３０の薄型化処理を行う工程である。エッチングステップは、図５（B）に記載の枚葉式のエッチング装置４０で行われる。エッチング装置４０は、図６（A）に示すように、搬送ローラで搬送されているガラス基板３０に対してエッチング液を噴射するように構成されるスプレイエッチング装置である。エッチング装置４０は、エッチング液を噴射する複数のエッチングチャンバ４２を備えている。エッチングチャンバ４２は、水平方向に搬送されているガラス基板３０に対して上下方向からエッチング液を噴射するように構成される。なお、エッチングチャンバ４２の後段には、ガラス基板３０に付着したエッチング液を洗い流すための洗浄チャンバ４４が設けられているため、ガラス基板３０はエッチング液が取り除かれた状態でエッチング装置４０から排出される。エッチング液は、少なくともフッ酸が含まれており、塩酸や硫酸等の無機酸や界面活性剤が含まれていても良い。

ガラス基板３０にエッチング液が接触することにより、ブラストステップにて形成された凹凸部の形状が均一化される。このとき、凹凸部の算術平均粗さが、０．２〜０．９μm程度になるようにエッチング処理が調整される。このエッチング処理により、ガラス基板３０の粗面部３２がパターン部２０となる。さらに、エッチングステップにおいて、ガラス基板の板厚を０．０５〜０．３０ｍｍ程度までエッチングすることにより、ガラス基板３０が円筒状のローラ本体の外周面に装着することが可能な可撓性が得られる。

ガラス基板３０にエッチング液を接触させる手法の一例として、スプレイエッチングに代えて、図６（Ｂ）に示すように、オーバーフロー型のエッチングチャンバ４６において、オーバーフローしたエッチング液に接触しながらガラス基板３０が搬送される構成を採用することも可能である。

さらには、図６（Ｃ）に示すように、エッチング液が収納されたエッチング槽４８に、キャリアに収納された単数または複数のガラス基板３０を浸漬されるディップ式のエッチングを採用することも可能である。

接合ステップは、薄型化されたガラス基板３０を円筒ローラ１２の外周面に装着するステップである。ガラス基板３０は、パターン部２０が形成されていない主面に紫外線硬化型樹脂が塗布される。ガラス基板３０は、ローラ本体１２の外周面に押し当てて、外周面に沿って湾曲させた状態でローラ本体１２に固定する。その後、ガラス基板３０に紫外線を照射することにより紫外線硬化型樹脂が硬化し、ガラス基板３０がローラ本体１２に接着される。

また、印刷用転写ローラを製造する場合は、ブラストステップにて粗面部３２が形成されたガラス基板３０の主面に対して、図７（A）に示すように、エッチング液に耐性のある保護フィルム３４を被覆する。保護フィルム３４は、自己粘着型のフィルムであり、粗面部３２の全域を被覆するように貼り付けられる。その後、図７（B）に示すように、レーザビームを保護フィルム３４に照射し、凸部の形成予定領域以外から保護フィルム３４を除去するパターニング処理を行う。なお、ガラス基板の板厚によっては、ガラス基板３０の両主面に保護フィルム３４を貼り付けても良い。

パターニング処理が行われたガラス基板３０をエッチング装置４０でエッチングすると、凸部形成予定領域以外の領域が薄型化され、保護フィルム３４で被覆された領域に凸部２２が形成される。エッチング処理は、ガラス基板３０が所望の板厚になるまで行われる。また、凸部２２は、保護フィルム３４で保護されているため、ブラスト処理で形成された粗面部がエッチング処理で平滑化されることなく、凸部２２の頂部に粗面部２４が形成される。

その後、ガラス基板３０から保護フィルム３４を剥離し、凸部２２が形成されたガラス基板３０は、ロール本体１２の外周面に装着されることで転写ローラが製造される。凸部２２の頂部に粗面部２４が設けられているため、ガラス基板３０にインクが付着しやすくなり、ガラス基板であっても印刷用ローラの型として好適に使用することが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐転写ローラ
１２‐ローラ本体
１４‐フレキシブルガラス
２０‐パターン部
４０‐エッチング装置

Claims (5)

1. 被加工物に凹凸形状を転写するための転写ローラであって、
   円筒状のローラ本体と、
   前記ローラ本体の外周面に取り付けられるフレキシブルガラスと、
   を少なくとも備え、
   前記フレキシブルガラスは、表面に凹凸形状が形成されたパターン部を有していることを特徴とする転写ローラ。
2. 前記フレキシブルガラスは、前記ローラ本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の転写ローラ。
3. 前記パターン部の算術平均粗さが、０．２〜０．９μmであることを特徴とする請求項１または２に記載の転写ローラ。
4. 前記パターン部の凸形状の頂部が粗面化されていることを特徴とする請求項１または２に記載の転写ローラ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の転写ローラの製造方法であって、
   平面状のガラス基板の一方の主面にブラスト材を投射するステップと、
   前記ブラスト材が投射された前記ガラス基板の主面をエッチング液に接触させることにより凹凸形状のパターン部を形成するステップと、
   前記パターン部が形成された前記ガラス基板を円筒状のローラの外周面に固定するステップと、
   を含む転写ローラの製造方法。

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