JP2022155529A - ロール金型の製造方法、ロール金型、及び転写物 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール表面に対して複数本の溝を高精度に形成できる上、加工時間の短縮化が図られた、ロール金型の製造方法を提供する。【解決手段】円筒状又は円柱状のロール基材を円周方向に回転させる回転装置１０と、複数の切削刃を備える所定の加工ステージとを備えるロール金型製造装置を用いた、ロール金型の製造方法であって、前記加工ステージをロール長さ方向の一方の向きＰに移動させながら、前記加工ステージにおけるＰ切削用刃で、ロール基材表面を切削するＰ切削ステップ、その後、前記加工ステージ上で、前記Ｐ切削用刃からＮ切削用刃に切り替えるステップ、その後、前記加工ステージをロール長さ方向の他方の向きＮに移動させながら、前記加工ステージにおける前記Ｎ切削用刃で、ロール基材表面を切削するＮ切削ステップ、を含むことを特徴とする、ロール金型の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ロール金型の製造方法、ロール金型、及び転写物に関する。

微細加工技術の一つとして、円筒状又は円柱状のロール基材の外周面を加工して微細凹凸構造を形成し、かくして得られたロール金型を樹脂シートや樹脂フィルムに押し当て、ロール基材上の微細凹凸構造を転写するインプリント技術が知られている。上述したロール金型は、典型的には、ロール基材の表面（外周面）に対し、切削工具を用いた切削加工により複数本の溝又は１本の溝（螺旋状など）を形成することで得られる。

ロール基材表面の切削加工では、通常、ロール基材の円周方向（ラジアル方向、と称する）、及び／又は、ロール基材の長さ方向（スラスト方向、と称する）に、複数本の線状溝を形成する。或いは、複数本の線状溝を、ロール基材の長さ方向に対して所定程度に傾斜した方向（斜めスラスト方向、と称する）に形成することもある。

ロール基材表面に対して線状溝を高精度に加工する方法は、これまでいくつか報告されている。例えば、特許文献１は、回転するロールの表面をダイヤモンドバイトで加工して、周方向の溝を一定のピッチで形成する工程と、フライカッターをロールの軸方向に送りながらロール表面を加工して、軸方向の溝を一定のピッチで形成する工程とを組み合わせることにより、立体形状パターンを高精度に加工することを開示している。また、この技術では、フライカッターを高速で回転させるので、フライカッターに理想の切削速度を与えることができる、とされている。

特開２００７－３２００２２号公報

ロール基材に対しスラスト方向又は斜めスラスト方向に溝を形成する際には、切削工具を、ロール基材の長さ方向に移動させながら切削する必要がある。このとき、ロール基材の長さ方向の切削向きは、ロール基材の両端部をそれぞれ端部Ａ及び端部Ｂとすると、端部Ａから端部Ｂへの向き、及び端部Ｂから端部Ａへの向きの２つが挙げられる。そして、どちらの向きにするかにより、ロール基材に当接させる切削工具（刃先）の取り付け向きが決定される。また、上述したフライカッターを用いる場合であっても、フライカッターの刃先の取り付け向きは、スピンドルの回転方向により決定されるし、その上、切削面の状態を均一に合わせるために、切削方式はアップカット又はダウンカットのいずれかに統一される。

つまり、従来技術では、ロール基材の端部Ａから端部Ｂへの向きの切削が終了したら、次の切削工程のため、切削工具を一旦ロール基材から退避し、逆向きに移動させて、元の切削開始位置に戻す操作が必要となる。このように、これまでのスラスト溝又は斜めスラスト溝の形成においては、１回の切削ごとに切削工具の位置を戻す操作を余儀なくされ、これが、ロール金型の一連の加工時間のうちの大きなウエイトを占めていた。

なお、上述したフライカッターを用いる場合には、かかる切削工具を取り換えることなく、ロール基材の端部Ａから端部Ｂへの向きの切削、及び、端部Ｂから端部Ａへの向きの切削を行うこと自体は可能である。しかしながら、その場合、切削面の状態を全て均一に合わせることが困難であり、切削精度の点で課題がある。

そこで、本発明は、従来における上記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ロール表面に対して複数本の溝を高精度に形成できる上、加工時間の短縮化が図られた、ロール金型の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した製造方法によって製造することが可能なロール金型、及び、かかるロール金型を用いた転写により得ることが可能な転写物を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための手段としては以下の通りである。

＜１＞ 円筒状又は円柱状のロール基材を円周方向に回転させる回転装置１０と、ロール長さ方向及びロール径方向に移動可能な加工ステージとを備えるロール金型製造装置を用いた、ロール金型の製造方法であって、
前記加工ステージには、複数の切削刃を備えるとともに、当該複数の切削刃の前記ロール基材に対する相対位置を変更可能な切り替えステージが載置され、
前記加工ステージをロール長さ方向の一方の向きＰに移動させながら、前記加工ステージにおけるＰ切削用刃で、ロール基材表面を切削するＰ切削ステップ、
その後、前記加工ステージ上で、前記Ｐ切削用刃からＮ切削用刃に切り替えるステップ、
その後、前記加工ステージをロール長さ方向の他方の向きＮに移動させながら、前記加工ステージにおける前記Ｎ切削用刃で、ロール基材表面を切削するＮ切削ステップ、
を含むことを特徴とする、ロール金型の製造方法。

＜２＞ 前記Ｐ切削用刃と前記Ｎ切削用刃との切り替えが、前記切り替えステージを回転させて行われる、＜１＞に記載のロール金型の製造方法。

＜３＞ 前記Ｐ切削用刃の断面及び前記Ｎ切削用刃の断面が、互いに対称である、＜１＞又は＜２＞に記載のロール金型の製造方法。

＜４＞ 前記切り替えステージにおける複数の切削刃が、１個の前記Ｐ切削用刃及び１個の前記Ｎ切削用刃のみからなる、＜１＞～＜３＞のいずれかに記載のロール金型の製造方法。

＜５＞ 前記Ｐ切削ステップ及び前記Ｎ切削ステップの少なくともいずれかにおいて、前記ロール基材を回転させる、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載のロール金型の製造方法。

＜６＞ 前記複数の切削刃がダイヤモンド刃である、＜１＞～＜５＞のいずれかに記載のロール金型の製造方法。

＜７＞ 前記ロール基材の母材が金属である、＜１＞～＜６＞のいずれかに記載のロール金型の製造方法。

＜８＞ ロール長さ方向又はロール長さ方向に対して傾斜した方向に並んで延びる複数本の線状溝を外周面に備えるロール金型であって、
前記複数本の線状溝は、第１の傾斜角度で平行に並ぶ第１の線状溝群と、第２の傾斜角度で平行に並ぶ第２の線状溝群とを含み、
前記第１の線状溝群と前記第２の線状溝群とが交差して、複数の交差点が形成され、
前記複数の交差点が、ロール長さ方向の一方の向きＰへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｐと、ロール長さ方向の他方の向きＮへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｎとを含む、ことを特徴とする、ロール金型。

＜９＞ 基材上に硬化性樹脂が配置され、複数本の線状凸部を当該硬化性樹脂の表面に備える転写物であって、
前記複数本の線状凸部は、第１の方向に平行に並ぶ第１の線状凸部群と、第２の方向に平行に並ぶ第２の線状凸部群とを含み、
前記第１の線状凸部群と前記第２の線状凸部群とが交差して、複数の交差点が形成され、
前記硬化性樹脂の表面形状が、＜８＞に記載のロール金型の外周面の反転形状である、ことを特徴とする、転写物。

本発明によれば、ロール表面に対して複数本の溝を高精度に形成できる上、加工時間の短縮化が図られた、ロール金型の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、上述した製造方法によって製造することが可能なロール金型、及び、かかるロール金型を用いた転写により得ることが可能な転写物を提供することができる。

本発明のロール金型の製造方法に用いることが可能な、ロール金型製造装置の構成の一例を示す概略図である。 Ｐ切削ステップの開始時におけるロール金型製造装置１の状態の一例である。 Ｐ切削ステップの終了時におけるロール金型製造装置１の状態の一例である。 Ｎ切削ステップの開始時におけるロール金型製造装置１の状態の一例である。 Ｎ切削ステップの終了時におけるロール金型製造装置１の状態の一例である。 ロール金型製造装置の加工ステージにおける切削刃の配置態様の一例である。 従来の一般的なロール金型製造装置１ａの構成を示す図である。 本発明の一実施形態のロール金型における切削表面を示す部分概略図である。 図５の切削表面を模式的に表した図である。 本発明の別の実施形態のロール金型における切削表面を模式的に表した図である。

以下、本発明を、実施形態に基づき詳細に説明する。

（ロール金型の製造方法）
本発明の一実施形態のロール金型の製造方法（以下、「本実施形態の製造方法」と称することがある。）は、所定のロール金型製造装置を用い、円筒状又は円柱状のロール基材の表面を切削するものである。かかる切削により、ロール基材の表面に線状溝が形成することができる。なお、線状溝は、直線状に限定されるものではない。

図１は、本実施形態の製造方法に用いることが可能な、ロール金型製造装置１の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、ロール金型製造装置１は、回転装置１０を備える。この回転装置１０は、特に限定されないが、回転駆動部１１と回転従動部１２とからなり、回転駆動部１１、切削対象であるロール基材１００’の中心軸、及び回転従動部１２を同軸（Ｃ軸）上に配置することで、ロール基材１００’を円周方向に回転させることができる。なお、回転装置１０は、エンコーダなどの、回転角度や回転速度を制御するための機構を適宜内蔵していてもよい。

ロール基材１００’は、円筒状又は円柱状である。ロール基材１００’は、自身を冷却するための回路を内部に備えていてもよい。また、ロール基材１００’は、表面にめっき層を備えていてもよい。この場合には、めっき層に線状溝が形成されることとなる。めっき層の材料としては、例えば、ニッケルリン（Ｎｉ－Ｐ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。

ロール基材１００’の母材（めっき層を備える場合には、その土台となる部分）は、金属であることが好ましい。この場合、製造されるロール金型（めっき層を含む）の剛性を維持することができる。上記母材としては、Ｓ４５Ｃ、ＳＵＳ３０４等の鉄系素材が一般的に用いられる。

また、図１に示すように、上記ロール金型製造装置１は、切削工具を搭載可能な加工ステージ３０を備える。加工ステージ３０は、回転装置１０の回転軸に平行な（言い換えれば、ロール基材１００’の長さ方向に平行である）Ｚ軸方向に移動可能となっている。また、加工ステージ３０は、ロール基材１００’の径方向（切り込み軸方向、或いは深さ方向と称されることもある）に平行であるＸ軸方向にも移動可能となっている。従って、ロール金型製造装置１は、加工ステージ３０によってＺ軸方向（ロール長さ方向）及びＸ軸方向（ロール径方向）にそれぞれ移動可能であるので、適切に移動させることで、加工ステージ３０に搭載させた切削工具をロール基材１００’の表面に当接させて切削し、ロール基材１００’の表面に線状溝１１０（切削溝）を形成することができる。

そして、本実施形態の製造方法に用いるロール金型製造装置１は、加工ステージ３０が複数の切削刃（図１では、第１切削刃５１及び第２切削刃５２）を備える点、及び、これら複数の切削刃が、加工ステージ３０上に載置された切り替えステージ４０に設けられて、ロール基材１００’に対する相対位置が変更可能となっている点が、それぞれ特徴的である。換言すると、上記ロール金型製造装置１は、加工ステージ３０に、複数の切削刃を備えるとともに、当該複数の切削刃の前記ロール基材１００’に対する相対位置を変更可能な切り替えステージ４０が載置されている点が特徴的である。

切り替えステージ４０は、特に限定されないが、図１に示すように、Ｘ－Ｚ平面に垂直なＢ軸回りに回転する機構を有することができる。この切り替えステージ４０は、Ｂ軸回りの回転角度を高精度に制御することができ、また、複数の切削刃（第１切削刃５１及び第２切削刃５２）が、Ｂ軸の放射方向に先端が向くように並んで搭載されている。よって、この切り替えステージ４０をＢ軸回りに回転させることで、加工ステージ３０上で、ロール基材１００’に対する各切削刃の相対位置を変更することできる。更に、第１切削刃５１及び第２切削刃５２は、特に限定されないが、互いに逆の向きで、切り替えステージ４０に搭載されている。

比較として、図４に、従来の一般的なロール金型製造装置１ａの構成を示す。図４のロール金型製造装置１ａは、特にはＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能な加工ステージ上の構成が図１とは異なり、加工ステージ３０ａの上に工具設置部４０ａが設置され、この工具設置部４０ａに切削刃５０ａが単純搭載された構造を有している。

このような従来のロール金型製造装置１ａを用い、ロール基材１００’の長さ方向（スラスト方向）、或いは、ロール基材１００’の長さ方向に対して所定程度に傾斜した方向（斜めスラスト方向）に溝を形成する際には、あらかじめ、ロール基材１００’の長さ方向の切削向きをいずれか（即ち、回転駆動部１１側から回転従動部１２側への向き、又は、回転従動部１２側から回転駆動部１１側への向きのいずれか）に決定し、これを踏まえ、切削工具（刃先）の取り付け向きを適切に定める必要がある。そのため、例えば、ロール基材１００’の回転駆動部１１側から回転従動部１２側への向きの切削によって複数本の線状溝を形成する場合、具体的には、以下の（１）～（４）の工程を繰り返す必要がある（図４中の括弧書きの数字に対応。図４中の点線の矢印は、切削刃５０ａの模式的な軌道を表す）。
（１）加工ステージ３０ａをＸ軸方向（ロール基材１００’に近接する向き）に移動させて、切削刃５０ａを溝深さ位置まで到達させる。
（２）加工ステージ３０ａをＺ軸方向（回転駆動部１１側から回転従動部１２側への向き）に移動させて、ロール基材１００’表面を切削刃５０ａで切削する。
（３）加工ステージ３０ａをＸ軸方向（ロール基材１００’から離隔する向き）に移動させて、切削刃５０ａをロール基材１００’から退避させる。
（４）加工ステージ３０ａをＺ軸方向（回転従動部１２側から回転駆動部１１側への向き）に移動させて、切削刃５０ａを切削開始位置に戻す。

一方、本実施形態の製造方法では、図１のようなロール金型製造装置１を用いるため、切削刃を切削開始位置に戻すといった操作を省略でき、従来対比において、加工時間の短縮化を図ることができる。

即ち、本実施形態の製造方法は、図１のようなロール金型製造装置１を用い、
上記加工ステージ３０をロール長さ方向の一方の向きＰに移動させながら、上記加工ステージ３０におけるＰ切削用刃（図１では第１切削刃５１）で、ロール基材１１０’表面を切削するＰ切削ステップ、
その後、上記加工ステージ３０上で、上記Ｐ切削用刃からＮ切削用刃（図１では第２切削刃５２）に切り替えるステップ、
その後、上記加工ステージ３０をロール長さ方向の他方の向きＮに移動させながら、上記加工ステージ３０における上記Ｎ切削用刃で、ロール基材１１０’表面を切削するＮ切削ステップ、
を含む。

なお、ロール長さ方向についての上記「向きＰ」及び「向きＮ」の名称は、それぞれ「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ」及び「Ｎｅｇａｔｉｖｅ」の語に由来する。しかし、これらの名称は、説明の便宜の観点で付したものであって、互いに区別されることを意図するものではない。但し、以下では、説明の便宜上、ロール長さ方向のうち、回転駆動部１１側から回転従動部１２側への向きをＰとし、回転従動部１２側から回転駆動部１１側への向きをＮとする。

以下では、一例として、図１に示すロール金型製造装置１を用い、ロール基材１００’の長さ方向（スラスト方向）に複数本の線状溝を形成する方法について説明する。

図２Ａは、Ｐ切削ステップの開始時におけるロール金型製造装置１の状態の一例を示す。図２Ａでは、加工ステージ３０上の切り替えステージ４０による切り替えにより、第１切削刃５１が回転装置１０に対向しており、また、ロール基材１００’から向きＮ側へとある程度離隔したロール長さ方向の位置で、切削スタンバイ状態となっている。一方、第２切削刃５２は、切り替えステージ４０による切り替えにより、退避状態となっている。更に、図２Ａでは、第１切削刃５１が、（加工ステージ３０のＸ軸方向への移動により）形成しようとする溝の深さ位置まで到達した状態となっている。

そして、Ｐ切削ステップでは、図２Ａの状態から、加工ステージ３０をロール長さ方向の向きＰに移動させながら、加工ステージ３０における第１切削刃５１で、ロール基材１００’表面を切削する。これにより、１本の線状溝１１０が形成される。このとき、スラスト方向に延びる線状溝を形成するため、ロール基材１００’がＣ軸回りに回転しないように、ロール基材１００’を回転装置１０で固定する。

図２Ｂは、Ｐ切削ステップの終了時におけるロール金型製造装置１の状態の一例を示す。Ｐ切削ステップは、図２Ｂに示すように、第１切削刃５１がロール基材１００’の切削を完了し、ロール基材１００’から向きＰ側へとある程度離隔した位置で、加工ステージ３０の向きＰへの移動を停止させることができる。

Ｐ切削ステップの後には、加工ステージ３０上で、第１切削刃５１から第２切削刃５２に切り替える。図２Ｃは、そのときのロール金型製造装置１の状態の一例を示す。図２Ｃでは、切り替えステージ４０をＢ軸回りに回転させることにより、第２切削刃５２が回転装置１０に対向して切削スタンバイ状態となり、一方、第１切削刃５１は退避状態となる。

また、Ｐ切削ステップの後には、回転装置１０により、ロール基材１００’を、形成しようとする線状溝の１ピッチ分だけＣ軸方向に回転させたのち、固定することができる。

そして、Ｎ切削ステップでは、図２Ｃの状態から、加工ステージ３０をロール長さ方向の向きＮに移動させながら、加工ステージ３０における第２切削刃５２で、ロール基材１００’表面を切削する。これにより、１本の線状溝１１０が形成される。

図２Ｄは、Ｎ切削ステップの終了時におけるロール金型製造装置１の状態の一例を示す。Ｎ切削ステップは、図２Ｄに示すように、第２切削刃５２がロール基材１００’の切削を完了し、ロール基材１００’から向きＮ側へとある程度離隔した位置で、加工ステージ３０の向きＮへの移動を停止させることができる。

Ｎ切削ステップの後には、加工ステージ３０上で、第２切削刃５２から第１切削刃５１に切り替えることができる。本例では、切り替えステージ４０をＢ軸回り（先ほどとは逆回り）に回転させることにより、第１切削刃５１が回転装置１０に対向して切削スタンバイ状態となり、一方、第２切削刃５２は退避状態となる。

また、Ｎ切削ステップの後には、回転装置１０により、ロール基材１００’を、形成しようとする線状溝の１ピッチ分だけＣ軸方向に回転させたのち、固定することができる。

以上（Ｐ切削ステップ、切削刃の切り替え、Ｎ切削ステップ、切削刃の切り替え）を１ターンとして、必要に応じて当該ターンを複数行う。こうして、最終的に、ロール長さ方向（スラスト方向）に複数本の線状溝が形成されたロール金型１００を得ることができる。なお、上記のターンは、加工ステージ３０をロール径方向（Ｘ軸方向）に移動させる操作をせずとも、行うことができる。

このように、本実施形態の製造方法では、切り替えステージ４０に搭載された複数の切削刃を適宜切り替えて、ロール長さ方向における一方の向き（向きＰ）及び他方の向き（向きＮ）の交互の切削を可能としている。そのため、従来必要であった切削刃をロール基材から退避させて切削開始位置に戻す時間を、本実施形態では切削に費やすことができるため、加工時間を大幅に短縮することができる。

また、本実施形態の製造方法では、Ｐ切削用刃を、Ｐ切削ステップに適した向きで切り替えステージに取り付けるとともに、Ｎ切削用刃を、Ｎ切削ステップに適した向きで切り替えステージに取り付ける。例えば、Ｐ切削用刃及びＮ切削用刃は、互いに逆の向きでロール基材１００’に当接するように、切り替えステージに取り付けることができる。これにより、Ｐ切削ステップによる切削溝及びＮ切削ステップによる切削溝の状態を均一に合わせることができるので、ロール表面に対して複数本の溝（スラスト溝又は斜めスラスト溝）を高精度に形成することができる。

その上、本実施形態の製造方法では、複数の切削刃を併用するので、１個当たりの切削距離を低減できる結果、摩耗に起因する切削面の形状崩れを有意に抑制することもできる。

なお、上記一例の方法では、Ｐ切削ステップ及びＮ切削ステップの際、ロール基材がＣ軸回りに回転しないように固定したので、複数本の線状溝がロール基材の長さ方向（スラスト方向）に形成される。しかし、本実施形態の製造方法は、これに限定されず、Ｐ切削ステップ及び前記Ｎ切削ステップの少なくともいずれかにおいて、ロール基材を回転させてもよい。このように、ロール基材を回転させながら切削した場合には、ロール基材の長さ方向に対して傾斜した方向（斜めスラスト方向）に延びる線状溝を形成することができる。

また、複数の切削刃を備える切り替えステージ４０は、当該複数の切削刃のロール基材に対する相対位置が変更可能なものであれば、特に限定されず、例えば、１個の切削刃に対して１個の切り替えステージを設け、各切り替えステージが、加工ステージ３０上で独立して移動可能としたものであってもよい。この場合の移動可能なステージとしては、ピエゾステージ等が挙げられる。

本実施形態の製造方法では、Ｐ切削用刃とＮ切削用刃との切り替え（或いは、複数の切削刃の切り替え）が、切り替えステージを回転させて行われることが好ましい。Ｐ切削用刃とＮ切削用刃との切り替え（或いは、複数の切削刃の切り替え）時の操作の容易性が高いからである。なお、かかる切り替えは、例えば、図１に示す切り替えステージ４０により行うことができる。

図１に示す切り替えステージ４０を用いる場合、第１切削刃５１及び第２切削刃５２は、一方の切削刃が切削しているときに他方の切削刃が退避されるように、切り替えステージに搭載されることが好ましい。具体的に、複数の切削刃（第１切削刃５１及び第２切削刃５２）がなす角度は、形成しようとする溝の深さなどにもよるが、５°以上であることが好ましい。また、上記角度は、切り替え操作の時間短縮の観点から、１５°以下であることが好ましい。

また、切り替えステージにおける複数の切削刃の数は、特に限定されないが、図１などに示すように、１個のＰ切削用刃及び１個のＮ切削用刃のみからなることが好ましい。この場合、Ｐ切削用刃からＮ切削用刃への切り替え（または、その逆の切り替え）の際の操作が、容易に且つ短時間にできるという利点がある。
なお、図１及び図２における第１切削刃５１及び第２切削刃５２は、互いの刃先が近接するように対向して並んで搭載されている。しかしながら、これに限定されず、第１切削刃５１及び第２切削刃５２は、図３に示すように、互いの刃先が遠ざかるように対向して並んで搭載されていてもよい。

本実施形態の製造方法では、Ｐ切削用刃の断面及びＮ切削用刃の断面が、互いに対称であることが好ましい。この場合、Ｐ切削ステップによる切削溝及びＮ切削ステップによる切削溝の状態の均一性が向上し、ロール表面に形成される複数本の溝（スラスト溝又は斜めスラスト溝）の精度をより高めることができる。
なお、上記「対称」は、同一であることも含むこととする。

切削刃の材質としては、例えば、ダイヤモンド、超硬合金、ハイスピード工具鋼、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等が挙げられ、切削刃は、これらの材料を研磨することで作製できる。また、レーザー照射、イオンミリング等によっても作製可能である。特に、本実施形態で用いる複数の切削刃は、耐摩耗性が高い観点、及び加工面の精度（寸法精度、面粗さを含む）の観点で、ダイヤモンド刃であることが好ましい。

切削刃の先端は、テーパ形状とすることができる。切削刃の先端がロール基材１００’に押し当てられて、ロール基材１００’の表面を切削する。そして、ロール基材１００’に形成される線状溝１１０の形状は、切削刃の先端の形状に対応することとなる。

本実施形態の製造方法では、ロール基材に対し、スラスト方向又は斜めスラスト方向に延びる線状溝を形成することに加えて、ロール基材の円周方向（ラジアル方向）の線状溝を更に形成してもよい。ラジアル方向の線状溝は、例えば、ロール長さ方向への切削刃の移動はせず、ロール基材をＣ軸回りに回転させながら切削することにより、形成できる。

（ロール金型）
本発明の一実施形態のロール金型（以下、「本実施形態のロール金型」と称することがある。）は、ロール長さ方向又はロール長さ方向に対して傾斜した方向に並んで延びる複数本の線状溝を外周面に備えるロール金型であって、
前記複数本の線状溝は、第１の傾斜角度で平行に並ぶ第１の線状溝群と、第２の傾斜角度で平行に並ぶ第２の線状溝群とを含み、
前記第１の線状溝群と前記第２の線状溝群とが交差して、複数の交差点が形成され、
前記複数の交差点が、ロール長さ方向の一方の向きＰへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｐと、ロール長さ方向の他方の向きＮへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｎとを含む、ことを特徴とする。

本実施形態のロール金型は、実質的には、上述した本実施形態の製造方法により製造されたロール金型に相当する。より具体的に、本実施形態のロール金型は、向きＰの切削（Ｐ切削ステップ）と向きＮの切削（Ｎ切削ステップ）とを交互に繰り返しながら、交差する複数のスラスト溝又は斜めスラスト溝を外周面に形成することにより、製造することができる。

通常、既に形成された線状溝と交差するように切削して新たな線状溝を形成する場合には、交差箇所（交差点）のうち、後に形成された線状溝の抜け側の切削面に、バリが発生する。このバリは、製造技術上、完全になくすことができないという事情がある。

図５に、本実施形態のロール金型における切削表面を部分的、概略的に示す。図５に概略的に示すように、本実施形態のロール金型は、ロール長さ方向に対して第１の傾斜角度で平行に並ぶ第１の線状溝群１１０Ａと、ロール長さ方向に対して第２の傾斜角度で平行に並ぶ第２の線状溝群１１０Ｂとを含む。また、これら第１の線状溝群１１０Ａ及び第２の線状溝群１１０Ｂは、互いに交差しており、それにより複数の（図５では４個の）交差点が形成されている。なお、第１の線状溝群１１０Ａ又は第２の線状溝群１１０Ｂの一方は、ロール長さ方向に平行（即ち、傾斜角度が０°）であってもよい。

ここで、図５（及び図６，図７）において、括弧書きの数字（（１）～（４））は、ロール金型の製造の際の切削の順序を示し、矢印は、切削の向きを示す。図５では、ロール長さ方向における一方の向き（向きＰ）及び他方の向き（向きＮ）の交互の切削が行われている。このとき、（２）回目の切削では、既に形成された（１）回目の切削溝と交差するように向きＮへ切削するため、これら（１）回目と（２）回目の交差点のうち、（２）回目の切削溝の抜け側の切削面に、バリ１１１が発生する。同様に、（３）回目の切削では、既に形成された（２）回目の切削溝と交差するように向きＰへ切削するため、これら（２）回目と（３）回目の交差点のうち、（３）回目の切削溝の抜け側の切削面に、バリ１１１が発生する。同様に、（４）回目の切削では、既に形成された（１）回目の切削溝、次いで（３）回目の切削溝と交差するように向きＮへ切削するため、（１）回目と（４）回目の交差点のうち、（４）回目の切削溝の抜け側の切削面、及び、（３）回目と（４）回目の交差点のうち、（４）回目の切削溝の抜け側の切削面に、それぞれバリ１１１が発生する。

図６は、図５の切削表面を模式的に表した図である。かかる切削表面には、第１の線状溝群１１０Ａと第２の線状溝群１１０Ｂとが交差して、複数の交差点１１２が形成される。そして、かかる複数の交差点１１２は、上述したような切削ステップを行ったことで、向きＰへの切削に由来するバリ１１１が形成された交差点Ｐ（１１２Ｐ、実線の丸囲み）と、向きＮへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｎ（１１２Ｎ、破線の丸囲み）とを含むこととなる。

また、図７は、本発明の別の実施形態のロール金型における切削表面を、図６と同様に模式的に表した図である。図７は、向きＰの切削と向きＮの切削とが交互に行われている点で図６と共通するが、線状溝の形成順序が図６と相違する。図７における複数の交差点１１２も、向きＰへの切削に由来するバリ１１１が形成された交差点Ｐ（１１２Ｐ、実線の丸囲み）と、向きＮへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｎ（１１２Ｎ、破線の丸囲み）とを含むこととなる。

上述したような、向きＰの切削（Ｐ切削ステップ）と向きＮの切削（Ｎ切削ステップ）とを交互に繰り返しながら、交差する複数のスラスト溝又は斜めスラスト溝を外周面に形成して得られる本実施形態のロール金型は、従来のロール金型製造装置で作製したものとの対比において、新規である。

本明細書において、「向きＰへの切削」とは、向きＰのベクトル成分を含む向きへの切削を包含することとする。同様に、「向きＮへの切削」とは、向きＮのベクトル成分を含む向きへの切削を包含することとする。

なお、向きＰへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｐは、好ましくは、向きＮへの切削に由来するバリが形成されていない。同様に、向きＮへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｎは、好ましくは、向きＰへの切削に由来するバリが形成されていない。

本実施形態のロール金型の母材については、ロール基材１００’の母材について既述したものと同様である。

本実施形態のロール金型は、複数本の線状溝（第１の線状溝群及び／又は第２の線状溝群）が所定のピッチで等間隔に並んでいることが好ましいが、ある程度のピッチの誤差も許容されるものとする。また、ロール金型の設計のバリエーションにおいて、複数本の線状溝（第１の線状溝群及び／又は第２の線状溝群）がランダムなピッチで形成されてもよい。

本実施形態のロール金型は、ロール長さ方向又はロール長さ方向に対して傾斜した方向に延びる線状溝に加えて、ロール円周方向の複数本の線状溝を備えてもよい。

なお、線状溝の構造は、転写によって当該線状溝に対応する線状凸部を樹脂に形成し、かかる線状凸部の断面を、レーザー顕微鏡等の光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の電子顕微鏡などで観察することにより、測定することができる。また、バリは、ロール金型における線状溝同士の交差箇所（交差点）を顕微鏡などで観察することにより、確認することができる。

本実施形態のロール金型において、複数本の線状溝の数は、特に限定されず、８００以上１０００００以下とすることができる。

本実施形態のロール金型の直径としては、特に限定されないが、例えば、１３０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすることができる。また、本実施形態のロール金型における線状溝（第１の線状溝群及び第２の線状溝群）のピッチとしては、特に限定されないが、例えば、それぞれ独立して３０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。

（転写物）
本発明の一実施形態の転写物（以下、「本実施形態の転写物」と称することがある。）は、基材上に硬化性樹脂が配置され、複数本の線状凸部を当該硬化性樹脂の表面に備える転写物であって、
前記複数本の線状凸部は、第１の方向に平行に並ぶ第１の線状凸部群と、第２の方向に平行に並ぶ第２の線状凸部群とを含み、
前記第１の線状凸部群と前記第２の線状凸部群とが交差して、複数の交差点が形成され、
前記硬化性樹脂の表面形状が、上述のロール金型の外周面の反転形状である、ことを特徴とする。

本実施形態の転写物は、上述した本実施形態のロール金型を用い、その表面形状を、基材上に配置された硬化性樹脂に転写することで製造することができる（形状転写法）。従って、本実施形態の転写物における転写面の形状は、本実施形態のロール金型の外周面の反転形状に相当する。具体的に、本実施形態の転写物における複数本の線状凸部の形状は、本実施形態のロール金型における複数本の線状溝の反転形状に相当する。

形状転写法としては、例えば、溶融転写、熱転写、ＵＶ（紫外線）転写等が挙げられる。

本実施形態の転写物は、シート状（転写シート或いは転写フィルム）とすることができる。

基材の材質としては、例えば、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、塩化ビニル等が挙げられる。

硬化性樹脂としては、エポキシ系硬化性樹脂、アクリル系硬化性樹脂等の紫外線硬化性樹脂が挙げられる。また、硬化性樹脂には、必要に応じて、フィラー、機能性添加剤、無機材料、顔料、帯電防止剤、増感色素等を適宜配合してもよい。

なお、線状凸部の構造は、その断面を、レーザー顕微鏡等の光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の電子顕微鏡などで観察することにより、測定することができる。

本実施形態の転写物における複数本の線状凸部（第１の線状凸部群及び第２の線状凸部群）のピッチとしては、特に限定されないが、例えば、それぞれ独立して３０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。

次に、実施例及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。

（比較例１）
図４に示す構成を有するロール金型製造装置を準備した。具体的に、ロール基材１００’としては、直径２５０ｍｍ、長さ１３５０ｍｍ、金属製の円柱状のロール基材を用いた。切削刃５０ａとしては、ダイヤモンド刃を用いた。そして、切削向きを回転駆動部１１側から回転従動部１２側への向きに決定した上で、上述の（１）～（４）の工程を１ターンとして、ロール基材１００’をピッチ分だけ回転する操作を適宜挟みながら、８０００ターン繰り返した。こうして、ロール基材表面に、スラスト方向の線状溝を８０００本形成した。

その結果、１ターン当たりの時間は、およそ１５秒であり、全体の加工時間は、およそ３２時間であった。

（実施例１）
図１に示す構成を有するロール金型製造装置を準備した。具体的に、Ｚ軸方向（ロール長さ方向）及びＸ軸方向（ロール径方向）にそれぞれ移動可能な加工ステージ３０を設けた。また、Ｘ－Ｚ平面に垂直なＢ軸回りに回転する機構を有するとともに、第１切削刃５１及び第２切削刃５２がＢ軸の放射方向に先端が向くように並んで搭載させた切り替えステージ４０を、加工ステージ３０上に載置した。第１切削刃５１及び第２切削刃５２は、互いに逆の向きで、６°の離間にて切り替えステージ４０に搭載させた。この位置関係により、一方の切削刃をＸ軸に平行にして（ロール基材１００’に対向させて）所定深さに切削するときには、他方の切削刃はロール基材から退避される。また、ロール基材１００’は、比較例１と同じものとし、２つの切削刃の材質も、比較例１と同じとした。

Ｐ切削ステップ開始時には、第１切削刃５１がＸ軸に平行になるよう、事前に切り替えステージ４０をＢ軸回りに回転させ、また、Ｎ切削ステップ開始時には、第２切削刃５２がＸ軸に平行になるよう、事前に切り替えステージ４０をＢ軸回りに回転させておくようにした。そして、既述した、「Ｐ切削ステップ、切削刃の切り替え、Ｎ切削ステップ、切削刃の切り替え」を１ターンとして、８０００ターン繰り返した。こうして、切削パターンが比較例１と同様となるように、ロール基材表面に、スラスト方向の線状溝を８０００本形成した。

その結果、全体の加工時間は、およそ２０時間であった。即ち、スラスト方向の線状溝の形成について、本発明の製造方法により、加工時間を従来対比でおよそ１２時間短縮することができた。

（比較例２）
本例では、図４に示す構成を有するロール金型製造装置を用い、切削刃５０ａとしては、Ｖ形状のダイヤモンドバイトを用いて、ロール基材の長さ方向に対して３０°傾斜した方向及び－３０°傾斜した方向（斜めスラスト方向）の複数本の線状溝を形成した。具体的に、切削向きを回転駆動部１１側から回転従動部１２側への向きに決定した上で、上述の（１）～（４）の工程を複数ターン繰り返して、ロール基材表面に一方の方向の線状溝を複数本形成した。当該方向の溝形成が完了した後、切削向きを回転従動部１２側から回転駆動部１１側への向きに決定した上で、上述の（１）～（４）の工程を複数ターン繰り返して、ロール基材表面に他方の方向の線状溝を複数本形成した。得られたロール金型においては、３０°傾斜した方向の線状溝と－３０°傾斜した方向の線状溝とが交差して、四角錘の凸部が形成された。

その結果、全体の加工時間は、およそ７５時間であった。

（実施例２）
本例では、図１に示す構成を有するロール金型製造装置を用い、実施例２と同様の操作を、ロール基材を回転させながら適切に行った。こうして、切削パターンが比較例２と同様となるように、ロール基材表面に、ロール基材の長さ方向に対して３０°傾斜した方向及び－３０°傾斜した方向（斜めスラスト方向）の複数本の線状溝を形成した。

その結果、全体の加工時間は、およそ４６時間であった。即ち、斜めスラスト方向の線状溝の形成について、本発明の製造方法により、加工時間を従来対比でおよそ２９時間短縮することができた。

本発明によれば、ロール表面に対して複数本の溝を高精度に形成できる上、加工時間の短縮化が図られた、ロール金型の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、上述した製造方法によって製造することが可能なロール金型、及び、かかるロール金型を用いた転写により得ることが可能な転写物を提供することができる。

１ ロール金型製造装置
１０ 回転装置
１１ 回転駆動部
１２ 回転従動部
３０ 加工ステージ
４０ 切り替えステージ
５１ 第１切削刃
５２ 第２切削刃
１００’ ロール基材
１００ ロール金型
１１０ 線状溝
１１０Ａ 第１の線状溝群
１１０Ｂ 第２の線状溝群
１１１ バリ
１１２Ｐ、１１２Ｎ 交差点

Claims (9)

1. 円筒状又は円柱状のロール基材を円周方向に回転させる回転装置と、ロール長さ方向及びロール径方向に移動可能な加工ステージとを備えるロール金型製造装置を用いた、ロール金型の製造方法であって、
   前記加工ステージには、複数の切削刃を備えるとともに、当該複数の切削刃の前記ロール基材に対する相対位置を変更可能な切り替えステージが載置され、
   前記加工ステージをロール長さ方向の一方の向きＰに移動させながら、前記加工ステージにおけるＰ切削用刃で、ロール基材表面を切削するＰ切削ステップ、
   その後、前記加工ステージ上で、前記Ｐ切削用刃からＮ切削用刃に切り替えるステップ、
   その後、前記加工ステージをロール長さ方向の他方の向きＮに移動させながら、前記加工ステージにおける前記Ｎ切削用刃で、ロール基材表面を切削するＮ切削ステップ、
   を含むことを特徴とする、ロール金型の製造方法。
2. 前記Ｐ切削用刃と前記Ｎ切削用刃との切り替えが、前記切り替えステージを回転させて行われる、請求項１に記載のロール金型の製造方法。
3. 前記Ｐ切削用刃の断面及び前記Ｎ切削用刃の断面が、互いに対称である、請求項１又は２に記載のロール金型の製造方法。
4. 前記切り替えステージにおける複数の切削刃が、１個の前記Ｐ切削用刃及び１個の前記Ｎ切削用刃のみからなる、請求項１～３のいずれかに記載のロール金型の製造方法。
5. 前記Ｐ切削ステップ及び前記Ｎ切削ステップの少なくともいずれかにおいて、前記ロール基材を回転させる、請求項１～４のいずれかに記載のロール金型の製造方法。
6. 前記複数の切削刃がダイヤモンド刃である、請求項１～５のいずれかに記載のロール金型の製造方法。
7. 前記ロール基材の母材が金属である、請求項１～６のいずれかに記載のロール金型の製造方法。
8. ロール長さ方向又はロール長さ方向に対して傾斜した方向に並んで延びる複数本の線状溝を外周面に備えるロール金型であって、
   前記複数本の線状溝は、第１の傾斜角度で平行に並ぶ第１の線状溝群と、第２の傾斜角度で平行に並ぶ第２の線状溝群とを含み、
   前記第１の線状溝群と前記第２の線状溝群とが交差して、複数の交差点が形成され、
   前記複数の交差点が、ロール長さ方向の一方の向きＰへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｐと、ロール長さ方向の他方の向きＮへの切削に由来するバリが形成された交差点Ｎとを含む、ことを特徴とする、ロール金型。
9. 基材上に硬化性樹脂が配置され、複数本の線状凸部を当該硬化性樹脂の表面に備える転写物であって、
   前記複数本の線状凸部は、第１の方向に平行に並ぶ第１の線状凸部群と、第２の方向に平行に並ぶ第２の線状凸部群とを含み、
   前記第１の線状凸部群と前記第２の線状凸部群とが交差して、複数の交差点が形成され、
   前記硬化性樹脂の表面形状が、請求項８に記載のロール金型の外周面の反転形状である、ことを特徴とする、転写物。

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