JP2022132248A - ロール金型、転写物および印刷物 - Google Patents

Abstract

【課題】描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削する。【解決手段】ロール金型製造方法は、描画対象を複数の切削孔の配置および深さにより表現した階調信号を生成する信号生成ステップと、ロータリーエンコーダまたはスケールから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロールの切削箇所を決定し、決定した切削箇所で切削刃をロールの径方向に往復移動させる制御波形を生成する生成ステップと、制御波形に従い、切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させ、決定した切削箇所を切削刃により１または複数回切削する切削工程が行われるように、切削工具用ステージをロールの径方向に移動させる切削ステップと、を含み、切削ステップでは、複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での切削深さが、階調信号に示される複数の切削孔それぞれの深さとなるように切削工具用ステージを移動させる。【選択図】図５

Description

本発明は、ロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物に関する。

円筒状または円柱状のロールの表面に凹形状を形成したロール金型は、ロール金型の表面に形成された凹凸パターンを転写した転写物および凹凸パターンを印刷した印刷物などの提供に用いられる。

ロール金型を用いた転写物の一例としては、サグ量（レンズ面が面頂点から光軸方向にどれだけ凹んでいるかを表す幾何学的な面形状量）が均一あるいは一定程度のばらつきを有する複数のマイクロレンズが規則的にあるいはランダムに配置されたマイクロレンズアレイがある。このような転写物を作成するためには、ロールの表面の任意の切削箇所を任意の切削深さで高精度に切削する必要がある。

また、ロール金型を用いた印刷物の一例としては、ロール金型の表面に形成された、複製対象の絵画などに応じた凹凸パターンを印刷した複製物などがある。印刷される画像を構成するドットの大きさおよびドットの配置パターンにより階調を表現することで、精細度の高い印刷物の提供が可能となる。このような印刷部を提供するためには、ロールの表面の任意の切削箇所を任意の切削深さで高精度に切削する必要がある。

特許文献１には、グラビア印刷を行うためのグラビア印刷ロールにおいて、階調表現を網点の大小で表わすＡＭ（Amplitude Modulation）スクリーンと、階調表現を微小な網点の個数で表わすＦＭ（Frequency Modulation）スクリーンとを組み合わせる技術が記載されている。

また、特許文献２には、原画像を構成する各画素の画素値に、ノイズ成分を付加することにより揺らぎの要素を含んだ修正画像を作成し、修正画像を構成する個々の画素の画素値に応じた大きさのセルを彫刻してグラビア印刷用の版を作成する技術が記載されている。

特開２００４－２８４２９５号公報 特開平１１－０２０１１８号公報

上述したように、特許文献１に記載の技術においては、ＦＭスクリーンでは階調表現を微小な網点の個数で表わしている。そのため、特許文献１に記載の技術では、階調表現を高めるには、網点をより微細化する必要があるが、一般に、微細化にも限度があり、高精細化が困難となる。また、特許文献２に記載の技術では、原画像を構成する各画素の画素値にノイズ成分を付加するため、形成される切削孔の形状が所望の形状からずれてしまうことがある。このようなずれが生じたロール金型を用いると、転写および印刷の精度の劣化を招いてしまう。

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削したロール金型を製造することができるロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物を提供することにある。

一実施形態に係るロール金型製造方法は、円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させる回転装置と、前記ロールの径方向に往復移動可能な切削刃を保持し、前記ロールの径方向および軸方向に移動可能な切削工具用ステージとを備えるロール金型製造装置におけるロール金型製造方法であって、前記ロールへの描画対象を、前記ロールを切削した複数の切削孔の配置および前記複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する信号生成ステップと、前記回転装置が備える、前記ロールの回転位置に応じた信号を出力するロータリーエンコーダから出力された信号、および、前記切削工具用ステージが備える、前記ロールの軸方向の前記切削刃の位置に応じた信号を出力するスケールから出力された信号の少なくとも一方に基づき、前記階調信号で示される前記複数の切削孔の配置に対応する前記ロールの切削箇所を決定し、該決定した切削箇所で前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させる前記切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する制御波形生成ステップと、前記制御波形に従い、前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させ、前記決定した切削箇所を前記往復移動する切削刃により１または複数回切削する切削工程が行われるように、前記切削工具用ステージを前記ロールの径方向に移動させる切削ステップと、を含み、前記切削ステップでは、前記複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での前記切削工程による切削深さが、前記階調信号に示される前記複数の切削孔それぞれの深さとなるように前記切削工具用ステージを移動させる。

一実施形態に係るロール金型は、円筒状または円柱状のロール金型であって、表面には複数の凹部が形成され、前記複数の凹部の深さは、複数の深さを含む。

一実施形態に係る転写物は、基材上に、樹脂により形成され、上記のロール金型の表面に形成された凹凸パターンが転写された転写層を備える。

一実施形態に係る印刷物は、基材上に、上記のロール金型の表面に形成された凹凸パターンに応じた画像をインクにより印刷したものである。

本発明によれば、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削したロール金型を製造することができるロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るロール金型製造装置の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロール金型製造装置の他の構成例を示す図である。 図１Ａに示す切削刃の一例を示す図であり、切削刃を正面から見た図である。 図２Ａに示す切削刃を側面から見た図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔の別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 図１Ａに示す信号生成部による制御波形の生成について説明するための図である。 図１Ａに示す信号生成部が生成する制御波形の別の一例を示す図である。 図１Ａに示す信号生成部が生成する制御波形のさらに別の一例を示す図である。 図１Ａ，１Ｂに示す信号生成部による制御波形の生成について説明するためのフローチャートである。 図１Ａ，１Ｂに示すロール金型製造装置によるロール金型製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１Ａに示すロール金型製造装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 図１Ｂに示すロール金型製造装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 実施例１における切削孔の配置パターンを示す図である。 実施例２における切削孔の配置パターンを示す図である。 実施例１に係るロール金型の表面を撮影した図である。 実施例２に係るロール金型の表面を撮影した図である。 比較例１に係るロール金型の表面を撮影した図である。 実施例１に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面を撮影した図である。 実施例２に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面を撮影した図である。 比較例１に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面を撮影した図である。 切削孔の配置の一例を示す図である。 実施例３に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面を撮影した図である。 実施例４に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面を撮影した図である。 図１Ｂに示すロール金型製造装置により製造されたロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面を撮影した図である。 切削刃を用いない加工法により孔を形成したロールの表面パターンを転写した転写物の表面を撮影した図である。 回転しない切削刃により切削孔を形成したロールの表面パターンを転写した転写物の表面を撮影した図である。 回転する切削刃により切削孔を形成したロールの表面パターンを転写した転写物の表面を撮影した図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係るロール金型製造装置１０の構成例を示す図である。本実施形態に係るロール金型製造装置１０は、描画対象に応じて、円筒状または円柱状のロール１を任意の切削箇所を任意の切削深さで切削したロール金型を製造する製造装置である。

図１Ａに示すロール金型製造装置１０は、回転装置１１と、切削刃１２と、ＰＺＴステージ１３と、切削工具用ステージ１４と、信号生成部１５と、制御部１６と、増幅部１７とを備える。

回転装置１１は、円筒状または円柱状のロール１を軸方向から支持し、ロール１を円周方向に回転させる。ロール１は、例えば、母材がＳＵＳ（Steel Use Stainless）などの金属で構成される。ロール１の表面には、Ｎｉ－ＰあるいはＣｕなどの快削性のめっきが施される。ロール１は、めっきに限られず、純銅あるいはアルミなどの快削性の材料であってもよい。回転装置１１は、ロータリーエンコーダ１１ａを備える。

ロータリーエンコーダ１１ａは、ロール１の回転位置に応じた信号を信号生成部１５に出力する。ロール１の回転位置に応じた信号は、ロール１の回転位置が一回転における所定の基準位置に達するごとに出力されるトリガ信号と、ロール１が所定量回転するごとに出力されるパルス信号とを含む。

切削刃１２は、ロール１を切削する切削工具である。切削刃１２は、例えば、セラミックチップ、ダイヤモンドチップあるいは超硬チップなどの硬質材料で構成される。

ＰＺＴステージ１３は、切削刃１２を保持する。ＰＺＴステージ１３は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電素子を備え、駆動信号の電圧レベルに応じてＰＺＴ圧電素子が伸縮することで、切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる。したがって、切削刃１２は、ＰＺＴステージ１３により、ロール１の径方向に往復移動可能である。なお、切削刃１２を駆動する駆動手段は、ＰＺＴ圧電素子に限られない。

図２Ａは切削刃１２の一例を示す図であり、切削刃１２を正面から見た図である。また、図２Ｂは、図２Ａに示す切削刃１２を側面から見た図である。

図２Ａに示す例では、切削刃１２は、円形状を有する。切削刃１２は、切削刃１２の正面がロール１の円周方向に向かうように配置される。上述したように、ロール１は、円周方向に回転している。回転するロール１に向かって切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させることで、切削刃１２は、見かけ上、図２Ｂに示す破線矢印のように、半円状に移動し、ロール１を切削する。ロール１の径方向に往復移動する切削刃１２による切削により、切削孔（ロール１の凹部）の底面は曲面となる。具体的には、切削孔には、切削刃１２の円形部分の曲率と同じ曲率の円形状の底面が形成される。

なお、図２Ａでは、切削刃１２は、円形状を有する例を用いて説明したが、本発明はこの例に限られるものではない。切削刃１２は、例えば、先端部が円錐、角錐などの錘状の形状を有していてもよい。また、切削刃１２は、例えば、先端に向かって先細りの錘台状であってもよい。また、切削刃１２は、回転工具であってもよい。要は、切削刃１２には、ロール１の径方向への往復移動により、ロール１を径方向に切削することが可能であれば任意の工具であってよい。

また、図２Ｂにおいては、見かけ上、切削刃１２を半円状に移動させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。見かけ上、切削刃１２は、例えば、切削刃１２を側面から見て台形状あるいは三角形状に移動してもよい。切削刃１２の形状および切削刃１２の見かけ上の移動の軌跡（加工軌跡）を変化させることで、開口が種々の形状の切削孔を形成することができる。

図２Ｃから図２Ｅに、加工軌跡と切削刃１２の形状とによる切削孔の形状の一例を示す。図２Ｃは、加工軌跡が半円状であり、切削刃１２が正面から見て台形状、半円状、錘状である場合の切削孔の形状を示す図である。図２Ｄは、加工軌跡が台形状であり、切削刃１２が正面から見て台形状、半円状、錘状である場合の切削孔の形状を示す図である。図２Ｅは、加工軌跡が三角形状であり、切削刃１２が正面から見て台形状、半円状、錘状である場合の切削孔の形状を示す図である。

図２Ｃから図２Ｅに示すように、加工軌跡および切削刃１２の形状を調整することで、種々の形状の切削孔を形成することができる。また、切削孔の底面は、図２Ｃから図２Ｅに示す各加工軌跡に沿った形状となる。

図１Ａを再び参照すると、切削工具用ステージ１４は、ＰＺＴステージ１３を保持し、切込軸方向（ロール１の径方向）と送り軸方向（ロール１の軸方向）とに移動する。切削工具用ステージ１４が移動することで、切削工具用ステージ１４に保持されたＰＺＴステージ１３および切削刃１２も、切込軸方向および送り軸方向に移動する。ロール１を回転させながらＰＺＴステージ１３により切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させてロール１を切削するともに、ＰＺＴステージ１３をロール１の径方向および軸方向に移動させることで、ロール１の全面に亘って切削孔を形成することができる。

信号生成部１５は、描画対象を示す描画データが入力される。信号生成部１５は、入力された描画データに基づき、ロール１を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより描画対象を表現した階調信号を生成する。描画データは、例えば、転写物に転写する凹凸パターンのデータである。また、描画データは、例えば、印刷物に印刷する画像などのデータである。信号生成部１５は、入力された描画データに基づき、ロール１を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより、描画対象を階調表現した階調信号を生成する。例えば、信号生成部１５は、８段階の切削深さを示す階調信号を生成する。

信号生成部１５は、階調信号に示される複数の切削孔の配置および複数の切削孔の切削深さでロール１が切削されるように、切削刃１２をロール１の径方向に移動させる移動パターンを示す制御波形を生成する。具体的には、信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所を決定する。そして、信号生成部１５は、決定した切削箇所で切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する。

信号生成部１５による制御波形の生成について、より詳細に説明する。

上述したように、ロータリーエンコーダ１１ａは、ロール１の回転位置が一回転における所定の基準位置に達するごとにトリガ信号を出力する。具体的には、ロータリーエンコーダ１１ａは、例えば、図３Ａに示すように、ロール１の回転位置が一回転における所定の基準位置に達するごとに立ち上がるパルス状の信号をトリガ信号として出力する。また、ロータリーエンコーダ１１ａは、図３Ａに示すように、ロール１が所定量回転するごとに立ち上がるパルス状の信号をパルス信号として出力する。ロータリーエンコーダ１１ａは、例えば、ロール１の一回転分を１４４万分割した回転量ごとに立ち上がるパルス状の信号をパルス信号として出力する。

信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａが出力したトリガ信号およびパルス信号が入力される。信号生成部１５は、トリガ信号の出力タイミング（トリガ信号が立ち上がるタイミング）を基準として、パルス信号をカウントする。そして、信号生成部１５は、パルス信号のカウント数に応じて制御波形を生成する。トリガ信号の出力タイミングを基準としてパルス信号をカウントすることで、信号生成部１５は、所定の基準位置からのロール１の回転位置を特定することができる。したがって、信号生成部１５は、階調信号に示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所で切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる切削刃１２の移動パターンを示す制御波形を生成することができる。

信号生成部１５は、例えば、図３Ａに示すような、半円形状の規則的な波形を有する制御波形を生成する。このような制御波形を生成することで、図２Ｂに示すような半円状の切削孔を規則的に形成することができる。ただし、制御波形の波形は図３Ａに示す例に限られない。信号生成部１５は、例えば、図３Ｂに示すような、振幅および波長の異なる半円状の波形を有する制御波形を生成してよい。このような制御波形を生成することで、深さおよび開口部の長さの異なる複数の半円形状の切削孔をランダムに形成することができる。また、信号生成部１５は、例えば、図３Ｃに示すような、振幅および波長の異なる台形状の波形を有する制御波形を生成してよい。このような制御波形を生成することで、底面が平面状であり、深さおよび開口部の長さの異なる複数の切削孔をランダムに形成することができる。なお、制御波形の波長を長くすることで、ロール１の周方向に延在する溝を形成することも可能である。

本実施形態においては、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき制御波形を生成し、制御波形に基づき切削刃１２を往復移動させてロール１を切削することで、所定の切削箇所を正確に切削することができる。そのため、所定の切削箇所を所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程を行っても、同じ切削箇所を正確に切削することができる。なお、所定の切削箇所を所定の切削深さまで一度に切削すると、切削深さ大きい場合に、ロール１の表面にバリと呼ばれる突起が生じることがある。本実施形態のように、所定の切削箇所を１または複数回切削する切削工程を行い、所望の深さの切削孔を形成することで、バリの発生を抑制することができる。従って、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削することができる。切削工程における切削回数および切削深さは、例えば、予め設定されている。

図１Ａを再び参照すると、信号生成部１５は、生成した階調信号および制御波形を制御部１６に出力する。

制御部１６は、信号生成部１５により生成された制御波形に従い、切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させてロール１を切削する。具体的には、制御部１６は、制御波形に基づき、ＰＺＴステージ１３を駆動する駆動信号を生成し、増幅部１７に出力する。増幅部１７により駆動信号が増幅され、増幅された駆動信号によりＰＺＴステージ１３が駆動される。また、制御部１６は、階調信号に従い、信号生成部１５により決定された切削箇所を、ロール１の径方向に往復移動する切削刃１２により１または複数回切削する切削工程が行われるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向および軸方向に移動させる。こうすることで、往復移動する切削刃１２により、階調信号に応じた所定の切削箇所が所定の深さでロール１が切削される。上述したように、本実施形態においては、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき切削箇所を決定しているため、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削することができる。

切削深さｄ１でｘ回切削する切削工程と、切削深さｄ２でｙ回切削する切削工程とにより切削孔を形成する場合を例とする。この場合、制御部１６は、制御波形に従い、ＰＺＴステージ１３を駆動して、切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる。そして、制御部１６は、往復移動する切削刃１２により切削深さｄ１でｘ回ロール１が切削されるように、切削工具用ステージ１４を順次移動させる。次に、制御部１６は、往復移動する切削刃１２により切削深さｄ２でｙ回ロール１が切削されるように、切削工具用ステージ１４を順次移動させる。

なお、図１Ａにおいては、信号生成部１５は、回転装置１１が備えるロータリーエンコーダ１１ａから出力される信号に基づき制御波形を生成する例を用いて説明したが、これに限られるものではない。図１Ｂは、本発明の一実施形態に係るロール金型製造装置１０の他の構成例を示す図である。図１Ｂにおいて、図１Ａと同様の構成には同じ符号を付して、説明を省略する。

図１Ｂに示すように、切削工具用ステージ１４は、スケール１４ａを備える。スケール１４ａは、ロール１の軸方向（送り軸方向）の切削刃１２の位置に応じた信号を出力する。スケール１４ａは、例えば、切削工具用ステージ１４が備える送り軸に内蔵される。

信号生成部１５は、切削工具用ステージ１４が備えるスケール１４ａから出力された信号に基づき制御波形を生成する。制御部１６は、切削工具用ステージ１４を送り軸方向に移動させるとともに、制御波形に従い、切削刃１２をロール１の径方向に移動させる。したがって、図１Ｂに示すロール金型製造装置１０においては、ロール１の軸方向に沿って切削が行われる。

なお、信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａが出力した信号およびスケール１４ａが出力した信号に基づき、制御波形を生成してもよい。すなわち、信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａが出力した信号およびスケール１４ａが出力した信号の少なくとも一方に基づき、制御波形を生成してよい。

また、切削刃１２の形状、加工軌跡および切削孔の形状は、上述した例に限られるものではない。

例えば、図２Ｆに示すように、加工軌跡は半円状で、切削部１２の形状が正面視において、左右非対称であってよい。具体的には、切削刃１２は、例えば、正面視において、左右非対称の台形、中心角が９０度の円弧、あるいは直角三角形などの形状であってよい。この場合、図２Ｆに示すように、切削刃１２の見かけ上の移動方向と直交する方向に非対称の切削孔が形成される。

また、加工軌跡が非対称な形状であってもよい。例えば、図２Ｇに示すように、加工軌跡が、図２Ｃに示す半円状の円弧の途中で（例えば、中心角が９０度の位置で）立ち上がる形状であってもよい。すなわち、制御波形が、切削刃１２の加工軌跡が非対称な形状となるような波形であってもよい。この場合、図２Ｃに示す加工軌跡が半円状の場合と比較して、切削刃１２の形状は同じであっても、切削孔は、図２Ｇに示すように、加工軌跡の立ち上がり位置に応じて、図２Ｃに示す切削孔から、切削方向に一部が欠けた形状となる。

また、図２Ｈに示すように、加工軌跡は、複数の形状を組み合わせた形状であってもよい。すなわち、制御波形は、切削刃１２の加工軌跡が、複数の形状を組み合わせた形状となるような波形であってよい。図２Ｈにおいては、加工軌跡が、曲率の異なる２つの円弧を組み合わせた形状である例を示している。加工軌跡が複数の形状を組み合わせた形状となることで、それぞれの形状の加工軌跡により形成される切削孔を組み合わせた形状の切削孔を形成することができる。

このように、切削刃１２の形状および加工軌跡を調整することで、任意の形状の切削孔を形成することができる。

また、図１Ａ，１Ｂでは、切削刃１２がロール１の表面を周方向あるいは軸方向にスライドするようにして切削する例を用いて説明したが、これに限られるものではない。切削刃１２は、ロール１の径方向を回転軸として回転可能に設けられてもよい。この場合、回転する切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させることで、切削することができる。

次に、信号生成部１５による階調信号の生成について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

信号生成部１５は、入力された描画データを取得する（ステップＳ１１）。描画データは、例えば、デジタルカメラにより撮影されたビットマップ形式あるいはｊｐｇ形式の画像、あるいは、マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズの配置を示す画像などである。

信号生成部１５は、例えば、ロール金型を用いて白黒印刷を行う場合には、取得した描画データに示される画像を白黒変換して（ステップＳ１２）、白黒画像を生成する。信号生成部１５は、ロール金型を用いてカラー印刷を行う場合には、取得した描画データに示される画像を、ＲＧＢの色ごとに白黒変換して白黒画像を生成する（３枚の白黒画像を生成する）。

信号生成部１５は、生成した白黒画像に基づき、階調データを生成する（ステップＳ１３）。具体的には、信号生成部１５は、ロール１の回転方向に対応する方向の白黒画像の画素数が、ロール１の回転方向に並ぶ所定のドット数となるように、白黒画像の画素の間引きまたは空データの追加を行う。信号生成部１５は、送り軸方向（ロール１の軸方向）にも同様の処理を繰り返す。これにより、描画対象を白黒変換した白黒画像を、ロール１の回転方向のドット数および軸方向のドット数からなる白黒画像に変換した階調データが生成される。

信号生成部１５は、生成した階調データに基づき、描画対象を、ロール１を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する（ステップＳ１４）。具体的には、信号生成部１５は、切削孔の形状の演算、切削孔のインターリーブ配列の演算などを行う。そして、信号生成部１５は、生成した階調データに基づき、複数の切削孔それぞれの配置と複数の切削孔それぞれの切削深さを決定し、決定した配置および切削深さを示す階調信号を生成する。信号生成部１５は、例えば、ロール１の周方向に１列ごとに、切削孔を形成する位置とその切削孔の深さとを示す信号を階調信号として生成する。信号生成部１５は、生成した階調信号を制御部１６に出力する（ステップＳ１５）。また、信号生成部１５は、生成した階調信号に基づき、ロール１の径方向の切削刃１２の往復移動を制御する制御波形を生成し、制御部１６に出力する。

次に、本実施形態に係るロール金型製造方法について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。

描画対象の描画データが入力されると、信号生成部１５は、描画対象を、ロール１を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する（ステップＳ２１）。信号生成部１５は、図４を参照して説明した処理により、階調信号を生成する。

次に、信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号（トリガ信号およびパルス信号）に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所を決定する。信号生成部１５は、決定した切削箇所で切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる切削刃１２の移動パターンを示す制御波形を生成する（ステップＳ２２）。信号生成部１５は、スケール１４ａから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所を決定してもよい。また、信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号およびスケール１４ａから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所を決定してもよい。

制御部１６は、ロール１を切削する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部１６は、信号生成部１５により生成された制御波形に従い、切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる。また、制御部１６は、階調信号に従い、信号生成部１５により決定された切削箇所を往復移動する切削刃１２により１または複数回切削する切削工程が行われるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向に移動させる。ここで、制御部１６は、複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での切削工程による切削深さが、階調信号に示される複数の切削孔それぞれの深さとなるように切削工具用ステージ１４を移動させる。

このように本実施形態に係るロール金型製造方法は、信号生成ステップ（ステップＳ２１）と、制御波形生成ステップ（ステップＳ２２）と、切削ステップ（ステップＳ２３）と、を含む。信号生成ステップでは、信号生成部１５は、ロール１への描画対象を、ロール１を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する。制御波形生成ステップでは、信号生成部１５は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号およびスケール１４ａから出力された信号の少なくとも一方に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所を決定し、決定した切削箇所で切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる切削刃１２の移動パターンを示す制御波形を生成する。切削ステップでは、制御部１６は、制御波形に従い、切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させ、決定した切削箇所を往復移動する切削刃１２により１または複数回切削する切削工程が行われるように、切削工具用ステージ１４をロール１の径方向に移動させる。ここで、切削ステップでは、制御部１６は、複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での切削工程による切削深さが、階調信号に示される複数の切削孔それぞれの深さとなるように切削工具用ステージ１４を移動させる。

本実施形態に係るロール金型製造方法によれば、描画対象を複数の切削孔の配置および複数の切削孔それぞれの深さで階調表現した階調信号を生成する。そして、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号およびスケール１４ａから出力された信号の少なくとも一方に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール１の切削箇所を決定し、決定した切削箇所で切削刃１２をロール１の径方向に往復移動させる切削刃１２の移動パターンを示す制御波形を生成する。こうすることで、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削することができる。

本実施形態に係るロール金型製造方法により製造されるロール金型は、円筒状または円柱状であり、表面には複数の凹部（切削孔）が形成されたロール１を備える。上述したように、複数の凹部の深さは、複数の深さを含む。また、図３Ｂ，３Ｃを参照して説明したように、複数の凹部の開口径は、複数の長さを含んでよい。また、図２Ｃ～２Ｈを参照して説明したように、切削刃１２による加工軌跡および切削刃１２の形状により、開口が種々の形状の凹部を形成することができる。

本実施形態に係るロール金型を用いることで、基材上に、樹脂により形成され、本実施形態に係るロール金型の表面に形成された凹凸パターンが転写された転写層を備える転写物を提供することができる。また、本実施形態に係るロール金型を用いることで、基材上に、本実施形態に係るロール金型の表面に形成された凹凸パターンに応じた画像をインクにより印刷した印刷物を提供することができる。

図６Ａは、図１Ａに示すロール金型製造装置１０の動作の具体例を示すフローチャートである。

まず、回転装置１１にロール１が載置される（ステップＳ１０１）。

次に、ロール１に対して、ロール１の表面のめっき層を平坦化する平面加工が行われる（ステップＳ１０２）。

次に、切削工具用ステージ１４にＰＺＴステージ１３がセッティングされる（ステップＳ１０３）。

次に、ＰＺＴステージ１３に切削刃１２がセッティングされる（ステップＳ１０４）。

次に、回転装置１１の回転速度が設定され（ステップＳ１０５）、回転装置１１が、設定された回転速度でロール１の回転を開始させる（ステップＳ１０６）。

次に、切削工具用ステージ１４の位置が、送り軸方向のスタート位置と切込軸方向のスタート位置とに設定され（ステップＳ１０７、Ｓ１０８）、切削工具用ステージ１４は、駆動を開始する（ステップＳ１０９）。

信号生成部１５により生成された階調信号に従い、切削工具用ステージ１４が移動するとともに、信号生成部１５により生成された制御波形に従い、切削刃１２がロール１の径方向に往復移動することで、ロール１が切削される（ステップＳ１１０）。

切削工具用ステージ１４が送り軸方向の終了位置まで移動し、所定の切削箇所を所定の切削深さで切削する切削工程を複数回繰り返すことで、切削孔の切削が完了する（ステップＳ１１１）。

切削刃１２に摩耗が生じ、切削刃１２を交換する必要が有る場合、切削刃１２の交換（ステップＳ１１２）および切削刃１２の位置決め（ステップＳ１１３）が行われ、その後、ステップＳ１０７からステップＳ１１１の処理が繰り返される。

図６Ｂは、図１Ｂに示すロール金型製造装置１０の動作の具体例を示すフローチャートである。図６Ｂにおいて、図６Ａと同様の処理には同じ符号を付し、説明を省略する。

切削刃１２がセッティングされた後（ステップＳ１０４）、切削工具用ステージ１４による切削刃１２の送り軸方向の移動の速度（送り速度）が設定される（ステップＳ２０１）。

次に、回転装置１１によるロール１の回転軸方向のスタート位置（回転軸スタート位置）が設定される（ステップＳ２０２）。以後、図６Ａと同様に、切削が完了するまで、ステップＳ２０２，Ｓ１０７～Ｓ１１３の処理が繰り返される。すなわち、図１Ｂに示すロール金型製造装置１０においては、切削刃１２をロール１の径方向に移動させるとともに、切削刃１２を設定された送り速度で送り軸方向に移動させることで、ロール１の軸方向に沿って切削を行うことができる。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

（実施例１）
ＳＵＳ３０４の表面にＮｉ－Ｐのめっきを施したロールを用意した。ロールの直径は１３０ｍｍであり、ロールの長さは２５０ｍｍであった。

次に、用意したロールを本実施形態に係るロール金型製造装置に載置し、ロール表面のＮｉ－Ｐメッキ層に平面加工を行った。平面加工後のロールを切削して、切削孔を形成した。切削刃としては、先端の半径が０．１ｍｍであり、正面から見て円形状のダイヤモンドチップからなる切削刃を用いた。ロールの回転数は２ｒｐｍとした。ロールの切削深さを０～６μｍまで変化させ、所定の切削箇所に対して三回の切削を行った。ここで、１回ごとに切削箇所に対して上下左右に切削の位置を微少量だけずらして切削を行った。また、ロール１の周方向の切削軌跡（図２Ｂ参照）が半径０．１ｍｍとなるような、任意の制御波形を用いた。切削箇所のパターン配置を図７Ａに示す。

（実施例２）
本実施例では、切削箇所のパターン配置を図７Ｂに示す配置とした。実施例１と同様に、ロールの切削深さを０～６μｍまで変化させた、ただし、本実施例では、所定の切削箇所に対して一回の切削を行った。その他の条件は実施例１と同じとした。

（比較例１）
比較例１では、実施例１，２と同様のロールに、実施例１，２と同様の平面加工を行い、平面加工後のロールを切削して、切削孔を形成した。ロールの回転数、切削刃およびその形状は、実施例１，２と同様であった。切削深さは１８μｍとした。

次に、実施例１，２および比較例１に係るロール金型を用いて、マイクロレンズアレイを製造した。マイクロレンズアレイは、以下のように製造した。すなわち、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）からなる基材上に、未硬化のアクリル系ＵＶ硬化樹脂を滴下して、硬化性樹脂層を形成した。次に、形成した硬化性樹脂層に製造したロール金型を押し付け、この状態で硬化性樹脂層にＵＶ光を照射して、硬化性樹脂層を硬化させた。硬化性樹脂層の硬化後、ロール金型から硬化した硬化性樹脂層を剥離して、マイクロレンズアレイを製造した。

次に、実施例１，２に係るロール金型および比較例１に係るロール金型の表面をマイクロスコープにより観察した。また、これらのロール金型を用いて製造したマイクレンズアレイの表面を、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により観察した。

図８Ａは、実施例１に係るロール金型の表面をマイクロスコープにより撮影した図である。図８Ｂは、実施例２に係るロール金型の表面をマイクロスコープにより撮影した図である。図８Ｃは、比較例１に係るロール金型の表面をマイクロスコープにより撮影した図である。

図８Ａ，８Ｂに示すように、実施例１，２に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径の異なる複数の切削孔が形成された。上述したように、実施例１では、切削箇所に対して、上下左右に切削の位置を微少量だけずらして三回切削を行った。そのため、図８Ａに示すように、３つの円状の切削孔が互いに一部分が重複した切削孔が形成された。このように、実施例１，２に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径の異なる凹部（切削孔）が形成された。任意の切削箇所に、切削深さおよび開口径の異なる凹部を形成することで、描画対象の階調表現が可能となる。

一方、図８Ｃに示すように、比較例１に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径が均一な切削孔が形成されただけであった。このように、比較例１に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径の異なる凹部を形成することはできなかった。

図９Ａは、実施例１に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した図である。図９Ｂは、実施例２に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した図である。図９Ｃは、比較例１に係るロール金型を用いて製造されたマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した図である。

図９Ａに示すように、実施例１に係るロール金型によれば、円形の３つの微小なレンズが互いに一部分が重複した三重レンズが複数形成されたマイクロレンズアレイが製造された。ここで、三重レンズを構成する微小なレンズは、高さおよび径の異なるものが形成された。

また、図９Ｂに示すように、実施例２に係るロール金型によれば、単眼レンズが複数形成されたマイクロレンズアレイが製造された。ここで、単眼レンズは、高さおよび径の異なるものが形成された。このように、実施例１および実施例２に係るロール金型を用いることで、任意の位置に、高さおよび開口径の異なるマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイを製造することができた。

一方、図９Ｃに示すように、比較例１に係るロール金型によれば、高さおよび径が均一の複数の単眼レンズが形成されたマイクロレンズアレイが製造された。このように、比較例１に係るロール金型においては、高さおよび開口径の異なるマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイを製造することはできなかった。

（実施例３）
本実施例では、切削孔の配置および切削孔の深さがランダムなロール金型を製造した。具体的には、以下のようにして、ロール金型を製造した。

ＳＵＳ３０４の表面にＮｉ－Ｐのめっきを施したロールを用意した。ロールの直径は１３０ｍｍであり、ロールの長さは２５０ｍｍであった。

次に、用意したロールを本実施形態に係るロール金型製造装置に載置し、ロール表面のＮｉ－Ｐメッキ層に平面加工を行った。平面加工後のロールを切削して、切削孔を形成した。切削刃としては、先端の半径が０．１ｍｍであり、正面から見て円形状のダイヤモンドチップからなる切削刃を用いた。また、加工軌跡が半径０．１ｍｍの半円状となるような制御波形を用いた。すなわち、図２Ｃに示す、半円状の切削刃および半円状の加工軌跡を用いて切削を行った。ロールの回転数は２ｒｐｍとした。切削孔の配置は、図１０に示すように、点線丸印で示す規則的な配置から、実線丸印で示す、紙面縦方向および横方向（ロールの軸方向および周方向）に±５μｍの範囲内でランダムにずれた配置とした。また、切削孔の深さは、基準となる深さ（３μｍ）に対して±３μｍの変位量をランダムに加えた深さ（すなわち、０～６μｍ）とした。なお、規則的な配置からのずれ幅は、上下左右方向に±１００μｍ以内、さらには、上下左右方向に±２５μｍであることが好ましい。また、複数の切削孔の深さは、基準となる深さに対して±５０μｍ、さらには、±１５μｍであることが好ましい。

次に、本実施例に係るロール金型を用いて、マイクロレンズアレイを製造した。マイクロレンズアレイの製造方法は、実施例１，２および比較例１と同じである。次に、製造したマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した。

図１１は、本実施例に係るロール金型を用いて製造したマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した図である。図１１に示すように、高さおよび径の異なるマイクロレンズが形成された。したがって、本実施例によれば、高さおよび開口径がランダムに異なる複数の切削孔が形成されたロール金型を製造することができた。

（実施例４）
本実施例では、図６Ｂに示すフローに沿って切削孔を形成した。具体的には、スケール１４ａから出力された信号に基づき制御波形を生成し、ロールの軸方向に沿って切削を行った。切削刃としては、先端がＶ７０°のダイヤモンドチップからなる切削刃を用い、加工軌跡が半径０．０６５ｍｍの半円状となるような制御波形を用いた。すなわち、図２Ｃに示す、三角形状の切削刃および半円状の加工軌跡を用いた。送り軸方向の速度は２０００ｍｍ／ｍｉｎとし、ロールの切削深さは５μｍとした。

次、本実施例に係るロール金型を用いて、マイクロレンズアレイを製造した。マイクロレンズアレイの製造方法は、実施例１－３および比較例１と同じである。次に、製造したマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した。

図１２は、本実施例に係るロール金型を用いて製造したマイクロレンズアレイの表面をＳＥＭにより撮影した図である。図１２に示すように、ロールの送り軸方向に沿って延在する切削孔が形成された。より具体的には、ロールの送り軸方向に長尺の楕円状の切削孔が形成された。したがって、本実施例によれば、ロール送り軸方向に長尺の楕円状の切削孔が形成された。

また、図１Ｂに示すロール金型製造装置１によれば、ロールの回転速度およびロールの軸方向の切削刃１２の移動速度を調整することで、図１３に示すように、ロールの軸方向に対して斜め方向に延在する切削孔を形成するができた。

また、上述したように、切削刃１２は、ロール１の径方向を回転軸として回転可能に設けられてもよい。

リソグラフ製法などの切削刃を用いない加工法でロール１に切削孔を形成した場合、切削痕が残らない。一方、切削刃による切削では、ロール１の表面に切削痕が残ることがある。図１４Ａは、切削刃による切削を用いずに孔を形成したロール１の表面パターンを転写した転写物の表面を、図１４Ｂは、回転しない切削刃により切削孔を形成したロール１の表面パターンを転写した転写物の表面を、図１４Ｃは回転する切削刃により切削孔を形成したロール１の表面パターンを転写した転写物の表面を、ＳＥＭにより撮影した図である。

図１４Ａに示すように、切削刃による切削を行わない場合、ロール１の表面およびそのロール１の表面パターンを転写した転写物において、切削痕は確認されなかった。一方、図１４Ｂに示すように、回転しない切削刃でロール１を切削した場合、切削刃の見かけ上のスライド方向に沿って、切削痕が形成されることが確認された。また、図１４Ｃに示すように、回転する切削刃でロール１を切削した場合、切削刃の回転方向に沿って、切削痕が形成されることが確認された。ただし、このような切削痕は、例えば、ロール１を用いて製造されるマイクロレンズアレイの光学特性の劣化をもたらさない範囲で許容される。

信号生成部１５および制御部１６は、例えば、メモリおよびプロセッサを備えるコンピュータにより構成される。信号生成部１５および制御部１６がコンピュータにより構成される場合、信号生成部１５および制御部１６は、メモリに記憶された本実施形態に係るプログラムをプロセッサが読み出して実行することで実現される。

また、信号生成部１５および制御部１６の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムは、コンピュータが読取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭあるいはＤＶＤ－ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。

本発明は、上述した各実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１０ ロール金型製造装置
１１ 回転装置
１１ａ ロータリーエンコーダ
１２ 切削刃
１３ ＰＺＴステージ
１４ 切削工具用ステージ
１４ａ スケール
１５ 信号生成部
１６ 制御部
１７ 増幅部

Claims (10)

1. 円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させる回転装置と、前記ロールの径方向に往復移動可能な切削刃を保持し、前記ロールの径方向および軸方向に移動可能な切削工具用ステージとを備えるロール金型製造装置におけるロール金型製造方法であって、
   前記ロールへの描画対象を、前記ロールを切削した複数の切削孔の配置および前記複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する信号生成ステップと、
   前記回転装置が備える、前記ロールの回転位置に応じた信号を出力するロータリーエンコーダから出力された信号、および、前記切削工具用ステージが備える、前記ロールの軸方向の前記切削刃の位置に応じた信号を出力するスケールから出力された信号の少なくとも一方に基づき、前記階調信号で示される前記複数の切削孔の配置に対応する前記ロールの切削箇所を決定し、該決定した切削箇所で前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させる前記切削刃の移動パターンを示す制御波形を生成する制御波形生成ステップと、
   前記制御波形に従い、前記切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させ、前記決定した切削箇所を前記往復移動する切削刃により１または複数回切削する切削工程が行われるように、前記切削工具用ステージを前記ロールの径方向に移動させる切削ステップと、を含み、
   前記切削ステップでは、前記複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での前記切削工程による切削深さが、前記階調信号に示される前記複数の切削孔それぞれの深さとなるように前記切削工具用ステージを移動させる、ロール金型製造方法。
2. 請求項１に記載のロール金型製造方法において、
   前記切削刃は、先端部が錘状または錘台状を有する、ロール金型製造方法。
3. 請求項１に記載のロール金型製造方法において、
   前記切削刃は、正面視において、左右非対称な形状である、ロール金型製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のロール金型製造方法において、
   前記制御波形は、前記切削刃の加工軌跡が非対称な形状となるような波形である、ロール金型製造方法。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載のロール金型製造方法において、
   前記制御波形は、前記切削刃の加工軌跡が、複数の形状を組み合わせた形状となるような波形である、ロール金型製造方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のロール金型製造方法において、
   前記切削刃は、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能である、ロール金型製造方法。
7. 円筒状または円柱状のロール金型であって、
   表面には複数の凹部が形成され、
   前記複数の凹部の深さは、複数の深さを含む、ロール金型。
8. 請求項７に記載のロール金型において、
   前記複数の凹部の開口径は、複数の長さを含む、ロール金型。
9. 基材上に、樹脂により形成され、請求項７または８に記載のロール金型の表面に形成された凹凸パターンが転写された転写層を備える転写物。
10. 基材上に、請求項７または８に記載のロール金型の表面に形成された凹凸パターンに応じた画像をインクにより印刷した印刷物。

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