JP2023003795A - ロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成する。【解決手段】ロール製造装置１０は、ロータリーエンコーダ１１ａを備える回転装置１１と、回転可能な切削刃１２ａを備えるスピンドル部１２を、ロール１の径方向に往復移動可能に保持し、ロール１の径方向に移動可能な切削工具用ステージ１４と、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａを往復移動させる移動パターンを示す制御波形を生成する信号生成部１５と、制御波形に従い、切削刃１２ａを回転させながらロール１の径方向に往復移動させ、切削刃１２ａにより所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、切削工具用ステージ１４を移動させる制御部１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、ロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物に関する。

微小なレンズ（マイクロレンズ）を二次元的に多数配置したマイクロレンズアレイは、拡散板、拡散シートあるいはヘッドアップディスプレイのスクリーンなど様々な用途で用いられる。マイクロレンズアレイを高い量産性で製造する方法として、マイクロレンズアレイの基準パターンの反転形状のパターン（以下、「転写用パターン」という）を金型表面に形成し、基材上に塗布した樹脂に、金型表面に形成した転写用パターンを転写し、転写後の樹脂を硬化させる方法がある。硬化後の樹脂を必要に応じて裁断することで、所望のマイクロレンズアレイを製造することができる。

上述した方法では、円筒状または円柱状のロールの表面に転写用パターンが形成されたロール金型を用い、Roll to Roll方式を用いることで、高い量産性で、品質の均一性が高いマイクロレンズアレイを製造することができる。

上述したロール金型として用いられるロールを製造する方法として、円筒状または円柱状のロールの表面を切削刃により切削して、転写用パターンをロールに形成する方法がある。例えば、特許文献１には、ロールを回転させながら、切削刃をロールの径方向に往復移動させることでロール表面を切削する技術が記載されている。また、特許文献２には、ボールエンドミルを電動式スピンドルの先端に取り付けた状態で電動式スピンドルを回転させ、回転するボールエンドミルによりロールの表面を切込むことで、ロール表面を切削する技術が記載されている。

特開２０１２－０１３７４８号公報 特開２０１３－１１３９５５号公報

ロールを切削して転写用パターンを形成する場合、切削によりロールの表面にバリと呼ばれる突起が生じることがある。バリが生じた転写用パターンによる転写は、所望のマイクロレンズアレイパターンとは異なる、バリを含んだ形状が転写されてしまい、製造されるマイクロレンズアレイの品質の劣化を招くことが知られている。特に、転写用パターンの凹凸の高低差が２０μｍを超える場合、発生するバリがマイクロレンズアレイの光学性能に悪影響を及ぼすことが知られている。

上述したバリの発生を抑制するために、ロールの切削を複数回繰り返すことで、所望の深さの切削孔を形成する方法がある。この方法では、ロールを切削する切削深さを徐々に小さくすることで、バリの発生を抑制することができる。この方法では、同じ切削箇所を正確に複数回切削する必要があるが、特許文献１，２に記載の技術では、同じ切削箇所を正確に複数回切削する技術について十分な検討がなされていなかった。

また、特許文献１に記載の技術では、ロール１の径方向に切削刃１００を往復移動させることで、図１１に示すように、あたかもロール１の表面に対して切削刃１００が半円状にスライド移動し、ロール１の表面を切削する。切削刃１００は、先端を鋭利にするために、切削方向に向かって配置された一面１００ａと、一面１００ａに対して傾斜した他の一面１００ｂとを有する。以下では、切削刃１００の一面１００ａがロール１の表面に対して垂直な状態での、ロール１の表面と切削刃１００の他の一面１００ｂとがなす角をバイト逃げ角と称する。切削刃１００がバイト逃げ角を有するために、凹部の開口端における、ロール１の表面に対する凹部の壁面の傾きである入射角θをバイト逃げ角以上とすることはできない。通常、切削刃１００のバイト逃げ角は４０°程度である。したがって、切削刃１００を用いてロール１を切削する場合、切削孔の入射角を４０°以上とすることは困難である。

また、特許文献２に記載の技術では、ＮＣ（Numerical Control）制御により、１つずつ切削孔を形成していくため、加工に膨大な時間を有するという問題がある。

上記のような問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成することができるロール製造方法、ロール製造装置、ロールおよび転写物を提供することにある。

一実施形態に係るロール製造方法は、円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、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を備える回転装置と、前記ロールの径方向に往復移動可能なスピンドル部を保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、を備え、前記スピンドル部は、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備える、ロール製造装置によるロール製造方法であって、前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置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生成ステップと、前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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、を含む。

一実施形態に係るロール製造装置は、円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、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を備える回転装置と、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備えるスピンドル部を、前記ロールの径方向に往復移動可能に保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置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信号生成部と、前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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制御部と、を備える。

一実施形態に係るロールは、表面が金属または合金からなる、円筒状または円柱状のロールであって、前記ロールの表面には、複数の凹部がアレイ状に形成され、前記凹部の壁面は、球面体の一部を構成し、前記凹部の深さをｄとし、前記凹部の開口端における、前記ロールの表面に対する前記凹部の壁面の傾きである入射角をθとすると、ｄ≧５μｍ、θ≧４０°である。

一実施形態に係る転写物は、上述したロールの表面形状を硬化性樹脂に転写して硬化した転写面を備える。

本開示によれば、加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成することができる。

本発明の一実施形態に係るロール製造装置の構成例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成の別の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成のさらに別の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成のさらに別の一例を示す図である。 図１に示す切削刃の構成のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｂに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｃに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｄに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図２Ｅに示す切削刃により形成される切削孔を示す図である。 図１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。 ロールに形成する切削孔の配置パターンの一例を示す図である。 図１に示すロール製造装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示すロール製造装置によるロール製造方法について説明するためのフローチャートである。 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。 制御波形の一例を示す図である。 制御波形の他の一例を示す図である。 切削溝を形成したロールによる製造された転写物の表面を撮影した図である。 従来のロールへの切削孔の形成を説明するための図である。

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１は、本発明の一実施形態に係るロール製造装置１０の構成例を示す図である。本実施形態に係るロール製造装置１０は、円筒状または円柱状のロール１を切削し、例えば、マイクロレンズアレイの基準パターンの反転形状のパターン（転写用パターン）を形成したロール１を製造する製造装置である。パターンが形成されたロール１は、例えば、マイクロレンズアレイなどの転写物を製造するためのロール金型として用いられる。

図１に示すロール製造装置１０は、回転装置１１と、スピンドル部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。すなわち、ロール１の表面は、金属または合金により構成される。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には、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。

スピンドル部１２は、ロール１を切削する切削刃１２ａを回転可能に保持する。具体的には、スピンドル部１２は、切削刃１２ａがロール１の径方向を回転軸として回転可能なように、切削刃１２ａを保持する。切削刃１２ａ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。

図２Ａ～図２Ｅは、切削刃１２ａの形状の例を示す図である。図２Ａ～図２Ｅでは、切削刃１２ａの先端部を正面から見た（切削刃１２ａの回転軸に沿って見た）正面図と、切削刃１２ａを側面から見た（切削刃１２ａを横から見た）側面図とを示している

切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ａに示すように、側面視において、Ｒ状の（円弧状にカーブした）形状を有する。先端部がＲ状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ａに示すように、底面がＲ状の半球状の切削孔を形成することができる。

また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｂに示すように、角状の形状を有する。先端部が角状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｂに示すように、底面が平面状の円柱状の切削孔を形成することができる。

また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｃに示すように、台形状の形状を有する。先端部が台形状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｃに示すように、錐台状の切削孔を形成することができる。

また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｄに示すように、錘状状の形状を有する。先端部が錘状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｄに示すように、円錐状の切削孔を形成することができる。

また、切削刃１２ａの先端部は、例えば、図２Ｅに示すように、両側面の高さが異なる形状を有する。先端部が両側面の高さが異なる形状の切削刃１２ａを回転させてロール１を切削することで、図３Ｅに示すように、底面がロール１の表面側に向かって突出したカップ状の切削孔を形成することができる。

図１を再び参照すると、ＰＺＴステージ１３は、切削刃１２ａを備えるスピンドル部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、スピンドル部１２をロール１の径方向に往復移動させる。したがって、スピンドル部１２およびスピンドル部１２に保持された切削刃１２ａ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、スピンドル部１２を駆動する駆動手段は、ＰＺＴ圧電素子に限られない。

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およびスピンドル部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、スピンドル部１２により回転する切削刃１２ａを、ＰＺＴステージ１３によりロール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、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、ロール１の表面の所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａを往復移動させる、切削刃１２ａ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、図４を参照して説明する。

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４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４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、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、図４に示すように、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、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、トリガ信号の出力タイミングを基準としたパルス信号のカウント数に応じて制御波形を生成することで、ロール１の所定の切削箇所を正確に繰り返し切削することができる。

図５は、ロール１に切削する切削孔の配置パターンの一例を示す図である。

図５に示すように、一辺およびそれに対向する別の一辺が軸方向に平行であり、他の二辺が円周方向に３０度程度傾いた菱形を軸方向と円周方向とに連続して配置したパターンを考える。切削孔は、各菱形の４つの頂点を中心として配置される。軸方向に平行な辺の両端を中心とする２つの切削孔は、一部が重複する。また、円周方向に傾いた辺の両端を中心とする２つの切削孔は、一部が重複する。円周方向に傾いた辺の両端を中心とする２つの切削孔の中心間の軸方向の距離を、Ａμｍとすると、円周方向に隣り合う２つの切削孔の中心間の距離は、例えば、２√３＊Ａμｍである。また、軸方向に隣り合う２つの切削孔の中心間の距離は、例えば、２＊Ａμｍである。また、円周方向に傾いた辺の両端を中心とする２つの切削孔の中心間の距離は、例えば、２＊Ａμｍである。

信号生成部１５は、図５を参照して説明した切削孔の配置パターンに従いロール１に切削孔が形成されるような制御波形を生成する。すなわち、信号生成部１５は、各切削孔の位置に対応するロール１の回転位置で切削刃１２ａによりロール１が切削されるような制御波形を生成する。

図１を再び参照すると、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１２ａ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、スピンドル部１２（切削刃１２ａ）をロール１の径方向に往復移動させる。さらに、制御部１６は、ロール１の所定の切削箇所を往復移動するスピンドル部１２（切削刃１２ａ）により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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。こうすることで、往復移動する切削刃１２ａにより、所定の深さでロール１が切削される。各切削工程における切削深さおよび切削回数は、例えば、予め制御部１６に入力される。制御部１６は、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。

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１２ａ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１２ａ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１２ａ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。

増幅部１７は、制御部１６から出力された駆動信号を増幅し、ＰＺＴステージ１３に出力する。増幅後の駆動信号によりＰＺＴステージ１３が駆動され、スピンドル部１２（切削刃１２ａ）がロール１の径方向に往復移動して、ロール１が切削される。

このように、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制御波形を生成し、制御波形に基づき、スピンドル部１２（スピンドル部１２により回転する切削刃１２ａ）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、所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程を複数回繰り返しても、同じ切削箇所を正確に切削することができる。その結果、バリの発生を抑制することができる。

また、図１１を参照して説明したように、切削刃１００をロール１の表面であたかもスライドさせるようにしてロール１を切削する場合、切削孔（凹部）の開口端における、ロール１の表面に対する切削孔の壁面の傾きである入射角θは、切削刃１００のバイト逃げ角以上にはできないという制限がある。本実施形態においては、ロール１の径方向を回転軸として回転する切削刃１２ａによりロール１を切削するため、そのような制限を受けることが無い。そのため、入射角θがより大きな切削孔（凹部）を形成することができる。

また、本実施形態においては、トリガ信号の出力タイミングを基準としたパルス信号のカウント数に応じて切削箇所を決定し、順次切削していくので、加工時間の増大を抑制することができる。

したがって、本実施形態に係るロール製造装置１０によれば、加工時間の増大を抑制しつつ、ロール１の同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔が形成することができる。

ロール製造装置１０により製造されたロール１は、マイクロレンズアレイなどの、ロール１の表面形状を硬化性樹脂に転写して硬化した転写面を備える転写物を製造する金型（ロール金型）として用いることができる。転写物は、例えば、以下のようにして製造することができる。

ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）からなる基材上に、未硬化の硬化性樹脂（例えば、アクリル系ＵＶ硬化樹脂）を滴下して、硬化性樹脂層（未硬化）を形成する。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る。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することで、ロール１の表面形状を硬化性樹脂に転写した高架下転写面を備える転写物を製造することができる。

図６は、本実施形態に係るロール製造装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。

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、ＰＺＴステージ１３にスピンドル部１２がセッティングされる（ステップＳ１０３）。

次に、スピンドル部１２に切削刃１２ａがセッティングされる（ステップＳ１０４）。

次に、スピンドル部１２の回転速度が設定される（ステップ１０５）。

次に、スピンドル部１２の回転が開始される（ステップＳ１０６）。これにより、スピンドル部１２に保持された切削刃１２ａも回転する。

次に、回転装置１１によるロール１の回転速度（ロール回転速度）が設定され（ステップＳ１０７）、回転装置１１が、設定されたロール回転速度でロール１の回転を開始させる（ステップＳ１０８）。

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Ｓ１０９、Ｓ１１０）、切削工具用ステージ１４は、駆動を開始する（ステップＳ１１１）。

信号生成部１５により生成された制御波形に従い、回転する切削刃１２ａ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Ｓ１１２）。

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Ｓ１１３）。

切削刃１２ａに摩耗が生じ、切削刃１２ａを交換する必要が有る場合、切削刃１２ａの交換（ステップＳ１１４）および切削刃１２ａの位置決め（ステップＳ１１５）が行われ、その後、ステップＳ１０９からステップＳ１１５の処理が繰り返される。

次に、本実施形態に係るロール製造装置１０によるロール製造方法について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７においては、切削刃１２ａの移動パターンを示す制御波形の生成および制御波形に応じた切削刃１２ａによる切削について、特に説明する。

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、ロール１の回転位置に応じた信号に基づき、ロール１の表面の所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる制御波形を生成する（ステップＳ２０１）。

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、ロール１の径方向を回転軸として回転する切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる。さらに、制御部１６は、ロール１の所定の切削箇所を往復移動する切削刃１２ａにより所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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。（ステップＳ２０２）。具体的には、制御部１６は、制御波形に従いスピンドル部１２（切削刃１２ａ）がロール１の径方向に移動するようなＰＺＴステージ１３の駆動信号を生成し、増幅部１７に出力する。また、制御部１６は、予め定められた切削工程での切削深さおよび回数でロール１が切削されるように、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。

このように本実施形態に係るロール製造方法は、ロータリーエンコーダ１１ａから出力された信号に基づき、ロール１の表面の所定の切削箇所に対応する位置で切削刃１２ａをロール１の径方向に往復移動させる切削刃１２ａの移動パターンを示す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１２ａを回転させながらロール１の径方向に往復移動させ、所定の切削箇所を往復移動する切削刃１２ａにより所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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切削ステップと、を含む。

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、回転する切削刃１２ａ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、所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程を複数回繰り返しても、同じ切削箇所を正確に切削することができる。

また、ロール１の径方向を回転軸として回転する切削刃１２ａによりロール１を切削するため、図１１を参照して説明した、切削刃１００のバイト逃げ角による制限を受けることがないので、入射角θのより大きな切削孔（凹部）を形成することができる。

また、本実施形態においては、トリガ信号の出力タイミングを基準としたパルス信号のカウント数に応じて切削箇所を決定し、順次切削していくので、加工時間の増大を抑制することができる。

したがって、本実施形態に係るロール製造方法によれば、加工時間の増大を抑制しつつ、ロールの同じ切削箇所を正確に複数回切削して切削孔を形成し、かつ、入射角がより大きい切削孔を形成することができる。

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、本開示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、図２Ａに示す、先端がＲ状（Ｒ＝０．０５ｍ）のダイヤモンドバイトからなる切削刃を用いた。ロールの回転数は０．１ｍｉｎ－１とし、ロールの切削深さは１３．０μｍとした。切削孔の曲率は５０μｍとした。スピンドルの回転数は１６００００ｍｉｎ－１とした。切削孔の配置は、図５に示す配置パターンに従った配置とした。これにより、複数の切削孔（凹部）がアレイ状に形成され、図３Ａに示すように、切削孔の壁面が球面体の一部（半球）を構成するロールが製造された。

（実施例２）
本実施例では、切削深さを２０μｍとした。他の条件は、実施例１と同じとした。

（実施例３）
本実施例では、切削深さを２７．５μｍとし、切削孔の曲率を１００μｍとした。他の条件は、実施例１と同じとした。

（比較例１）
本比較例では、回転する切削刃により、ＮＣ制御を用いて、１か所ずつロールを切削する一般的な加工機を用いて、実施例１と同様の加工を行った。

（比較例２）
本比較例では、上述した一般的な加工機を用いて、実施例１と同様の加工を行った。

（比較例３）
本比較例では、上述した一般的な加工機を用いて、実施例３と同様の加工を行った。

実施例１－３および比較例１－３において、ロールに１周分の切削孔を形成するのに要した加工時間を測定した。また、実施例１－３および比較例１－３それぞれにおいてロールに形成された切削孔の入射角を測定した。なお、実施例１－３および比較例１－３のいずれにおいても、設定された切削深さおよび曲率で切削孔が形成された。

実施例１－３および比較例１－３における、加工時間および切削孔の入射角を表１に示す。

表１に示すように、実施例１－３いずれにおいても、入射角が４０°以上の切削孔が形成された。このように、本実施形態によれば、切削孔（凹部）の深さｄ≧５μｍ、切削孔（凹部）の開口端における、ロールの表面に対する切削孔の壁面の傾きである入射角θ≧４０°であるロールを製造することができた。

また、表１に示すように、実施例１－３においては、比較例１－３と比較して、加工時間が１／１０～１／１６程度、短くなった。したがって、本実施形態によれば、加工時間の増大を抑制することができることが確認された。

ロールをリソグラフ製法などの切削刃を用いない加工法で孔を形成した場合、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８Ａ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８Ｂは、本実施形態のように、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（Scanning Electron Microscope）により撮影した図である。

図８Ａ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８Ｂ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、切削痕が形成さることが確認された。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ない範囲で許容される。

上述した実施形態においては、切削刃１２ａによる切削により、切削孔を形成する例を用いて説明したが、本開示はこれに限られるものではなく、例えば、所定の方向に延在する切削溝を形成することも可能である。

切削溝を形成する場合、例えば、図９Ａに示す台形状の制御波形あるいは図９Ｂに示す三角状の制御波形を用いることで、ロール１の表面に、ロール１の周方向に延在する切削溝を形成することができる。

図１０は、切削溝を形成したロール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１０においては、図９Ａに示す台形状の制御波形および図９Ｂに示す三角状の制御波形を組み合わせた例を示している。図９Ａに示す制御波形を用いた場合、図１０に示すように、ロールの周方向に延在する切削溝を形成することができ、図９Ｂに示す制御波形を用いた場合、ロール１の周方向に対して斜め方向に連続する複数の切削孔を形成することができた。

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 ロール製造装置
１１ 回転装置
１１ａ ロータリーエンコーダ
１２ スピンドル部
１２ａ 切削刃
１３ ＰＺＴステージ
１４ 切削工具用ステージ
１５ 信号生成部
１６ 制御部
１７ 増幅部

Claims (6)

1. 円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、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を備える回転装置と、前記ロールの径方向に往復移動可能なスピンドル部を保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、を備え、前記スピンドル部は、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備える、ロール製造装置によるロール製造方法であって、
   前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置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生成ステップと、
   前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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、を含むロール製造方法。
2. 請求項１に記載のロール製造方法において、
   前記切削刃の先端部は、Ｒ状、円柱状、円錐状または錐台状である、ロール製造方法。
3. 円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させ、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を備える回転装置と、
   前記ロールの径方向を回転軸として回転可能な切削刃を備えるスピンドル部を、前記ロールの径方向に往復移動可能に保持し、前記ロールの径方向に移動可能な切削工具用ステージと、
   前記ロータリーエンコーダから出力された信号に基づき、前記ロールの表面の所定の切削箇所に対応する位置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信号生成部と、
   前記制御波形に従い、前記切削刃を回転させながら前記ロールの径方向に往復移動させ、前記所定の切削箇所を前記往復移動する切削刃により所定の切削深さで１または複数回切削する切削工程が複数回行われるように、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制御部と、を備えるロール製造装置。
4. 表面が金属または合金からなる、円筒状または円柱状のロールであって、
   前記ロールの表面には、複数の凹部がアレイ状に形成され、
   前記凹部の壁面は、球面体の一部を構成し、
   前記凹部の深さをｄとし、前記凹部の開口端における、前記ロールの表面に対する前記凹部の壁面の傾きである入射角をθとすると、
   ｄ≧５μｍ、θ≧４０°である、ロール。
5. 請求項４に記載のロールにおいて、
   前記凹部の底面は、Ｒ状、円錐状、逆円錐状または平面状である、ロール
6. 請求項４または５に記載のロールの表面形状を硬化性樹脂に転写して硬化した転写面を備える転写物。

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