KR20220080161A

KR20220080161A - 롤 금형 제조 방법, 롤 금형 제조 장치 및 프로그램

Info

Publication number: KR20220080161A
Application number: KR1020227015663A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 노다; 가쓰히로 도이; 교코 사쿠라이; 아사히코 노가미; 미쓰오 아리마
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-06-14
Also published as: TW202127065A; WO2021124990A1; US20230025421A1; CN114728343A; KR102700851B1; JP2021098235A; JP7343384B2; TWI848194B

Abstract

롤 금형 제조 장치(10)는, 로터리 인코더(11a)로부터 출력된 신호에 의거하여, 롤(1)의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시키는 절삭날(12)의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 신호 생성부(15)와, 제어 파형에 따라, 절삭날(12)을 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 롤(1)의 소정의 절삭 개소를 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시키는 제어부(16)를 구비한다. 제어부(16)는, 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 당해 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시킨다.

Description

롤 금형 제조 방법, 롤 금형 제조 장치 및 프로그램

본 출원은, 2019년 12월 20일에 일본에 특허 출원된 특원 2019-229889의 우선권을 주장하는 것이며, 이 앞의 출원의 개시 전체를 여기에 참조를 위하여 편입한다.

본 발명은, 롤 금형 제조 방법, 롤 금형 제조 장치 및 프로그램에 관한 것이다.

미소한 렌즈(마이크로 렌즈)를 이차원적으로 다수 배치한 마이크로 렌즈 어레이는, 확산판, 확산 시트 혹은 헤드 업 디스플레이의 스크린 등 다양한 용도로 이용된다. 마이크로 렌즈 어레이를 높은 양산성으로 제조하는 방법으로서, 마이크로 렌즈 어레이의 기준 패턴의 반전 형상의 패턴(이하, 「전사용 패턴」이라고 한다)을 금형 표면에 형성하고, 기재 상에 도포한 수지에, 금형 표면에 형성한 전사용 패턴을 전사하고, 전사 후의 수지를 경화시키는 방법이 있다. 경화 후의 수지를 필요에 따라 재단함으로써, 원하는 마이크로 렌즈 어레이를 제조할 수 있다.

상술한 방법에서는, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤의 표면에 전사용 패턴이 형성된 롤 금형을 이용하여 Roll to Roll 방식을 이용함으로써, 높은 양산성으로, 품질의 균일성이 높은 마이크로 렌즈 어레이를 제조할 수 있다.

상술한 롤 금형을 제조하는 방법으로서, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤의 표면을 절삭날에 의하여 절삭하고, 전사용 패턴을 롤에 형성하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 롤을 절삭하여 전사용 패턴을 형성하는 경우, 절삭에 의하여 롤의 표면에 버(burr)로 불리는 돌기가 생기는 경우가 있다. 버가 발생한 전사용 패턴에 의한 전사는, 원하는 마이크로 렌즈 어레이 패턴과는 상이한, 버를 포함한 형상이 전사되어 버려, 제조되는 마이크로 렌즈 어레이의 품질의 열화를 초래하는 것이 알려져 있다. 특히, 전사용 패턴의 요철의 높낮이차가 20μm를 초과하는 경우, 발생하는 버가 마이크로 렌즈 어레이의 광학 성능에 악영향을 미치는 것이 알려져 있다.

일본국 특허공개 2012-13748호 공보

상술한 버의 발생을 억제하기 위하여, 롤의 절삭을 복수 회 반복함으로써, 원하는 깊이의 절삭 구멍을 형성하는 방법이 있다. 이 방법에서는, 롤을 절삭하는 절삭 깊이를 서서히 작게 함으로써, 버의 발생을 억제할 수 있다. 단, 이 방법에서는, 같은 절삭 개소를 정확하게 복수 회 절삭할 필요가 있지만, 종래, 같은 절삭 개소를 정확하게 복수 회 절삭하는 기술에 대하여 충분한 검토가 이루어지고 있지 않았다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 본 발명의 목적은, 소정의 절삭 개소를 정확하게 복수 회 절삭하여, 소정의 깊이의 절삭 구멍이 형성된 롤 금형을 제조하는 롤 금형 제조 방법, 롤 금형 제조 장치 및 프로그램을 제공하는 것에 있다.

일 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 방법은,

원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤을 원주 방향으로 회전시키고, 상기 롤의 회전 위치에 따른 신호를 출력하는 로터리 인코더를 구비하는 회전 장치와, 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동 가능한 절삭날을 유지하고, 상기 롤의 경방향으로 이동 가능한 절삭 공구용 스테이지를 구비하는 롤 금형 제조 장치에 있어서의 롤 금형 제조 방법으로서,

상기 로터리 인코더로부터 출력된 신호에 의거하여, 상기 롤의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키는 상기 절삭날의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 생성 단계와,

상기 제어 파형에 따라, 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 상기 소정의 절삭 개소를 상기 왕복 이동하는 절삭날에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는 절삭 단계를 포함하고,

상기 절삭 단계에서는,

상기 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 당해 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시킨다.

일 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 장치는,

원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤을 원주 방향으로 회전시키고, 상기 롤의 회전 위치에 따른 신호를 출력하는 로터리 인코더를 구비하는 회전 장치와, 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동 가능한 절삭날을 유지하고, 상기 롤의 경방향으로 이동 가능한 절삭 공구용 스테이지를 구비하는 롤 금형 제조 장치로서,

상기 로터리 인코더로부터 출력된 신호에 의거하여, 상기 롤의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키는 상기 절삭날의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 신호 생성부와,

상기 제어 파형에 따라, 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 상기 소정의 절삭 개소를 상기 왕복 이동하는 절삭날에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는,

일 실시 형태에 따른 프로그램은,

원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤을 원주 방향으로 회전시키고, 상기 롤의 회전 위치에 따른 신호를 출력하는 로터리 인코더를 구비하는 회전 장치와, 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동 가능한 절삭날을 유지하고, 상기 롤의 경방향으로 이동 가능한 절삭 공구용 스테이지를 구비하는 롤 금형 제조 장치의 컴퓨터로 하여금,

상기 로터리 인코더로부터 출력된 신호에 의거하여, 상기 롤의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키는 상기 절삭날의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 생성 처리와,

상기 제어 파형에 따라, 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 상기 소정의 절삭 개소를 상기 왕복 이동하는 절삭날에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는 절삭 처리를 실행하도록 하고,

상기 절삭 처리에서는,

본 발명에 따른 롤 금형 제조 방법, 롤 금형 제조 장치 및 프로그램에 의하면, 소정의 절삭 개소를 정확하게 복수 회 절삭하여, 소정의 깊이의 절삭 구멍이 형성된 롤 금형을 제조할 수 있다.

도 1은, 발명의 일 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2a는, 도 1에 나타내는 절삭날을 정면에서 본 도면이다.
도 2b는, 도 1에 나타내는 절삭날을 측면에서 본 도면이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 신호 생성부에 의한 제어 파형의 생성에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 도 1에 나타내는 롤에 형성하는 절삭 구멍의 배치 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1에 나타내는 롤 금형 제조 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 6은, 도 1에 나타내는 롤 금형 제조 장치에 있어서의 롤 금형 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7a는, 소정 횟수 절삭한 후의, 롤의 표면을 촬영한 도면이다.
도 7b는, 도 7a에 나타내는 롤을 추가로 1회 절삭한 후의, 롤의 표면을 촬영한 도면이다.
도 8a는, 실시예 1에 따른 롤 금형의 표면을 촬영한 도면이다.
도 8b는, 실시예 1에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 표면을 촬영한 도면이다.
도 9a는, 실시예 2에 따른 롤 금형의 표면을 촬영한 도면이다.
도 9b는, 실시예 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 표면을 촬영한 도면이다.
도 10a는, 비교예 1에 따른 롤 금형의 표면을 촬영한 도면이다.
도 10b는, 비교예 1에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 표면을 촬영한 도면이다.
도 11a는, 비교예 2에 따른 롤 금형의 표면을 촬영한 도면이다.
도 11b는, 비교예 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 표면을 촬영한 도면이다.
도 12a는, 실시예 1에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 배광 특성을 나타내는 도면이다.
도 12b는, 비교예 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 배광 특성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면 중, 동일 부호는, 동일 또는 동등의 구성 요소를 나타내고 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 장치(10)의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 장치(10)는, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤(1)을 절삭하여, 마이크로 렌즈 어레이의 기준 패턴의 반전 형상의 패턴(전사용 패턴)을 형성한 롤 금형을 제조하는 제조 장치이다.

도 1에 나타내는 롤 금형 제조 장치(10)는, 회전 장치(11)와, 절삭날(12)과, PZT 스테이지(13)와, 절삭 공구용 스테이지(14)와, 신호 생성부(15)와, 제어부(16)와, 증폭부(17)를 구비한다.

회전 장치(11)는, 원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤(1)을 축방향으로부터 지지하고, 롤(1)을 원주 방향으로 회전시킨다. 롤(1)은, 예를 들면, 모재가 SUS(Steel Use Stainless) 등의 금속으로 구성된다. 롤(1)의 표면에는, Ni-P 혹은 Cu 등의 쾌삭성의 도금이 실시된다. 롤(1)은, 도금에 한정되지 않고, 순동 혹은 알루미늄 등의 쾌삭성의 재료여도 된다. 회전 장치(11)는, 로터리 인코더(11a)를 구비한다.

로터리 인코더(11a)는, 롤(1)의 회전 위치에 따른 신호를 신호 생성부(15)에 출력한다. 롤(1)의 회전 위치에 따른 신호에는, 롤(1)의 회전 위치가 일회전에 있어서의 소정의 기준 위치에 도달할 때마다 출력되는 트리거 신호와, 롤(1)이 소정량 회전할 때마다 출력되는 펄스 신호를 포함한다.

절삭날(12)은, 롤(1)을 절삭하는 절삭 공구이다. 절삭날(12)은, 예를 들면, 세라믹 팁, 다이아몬드 팁 혹은 초경(超硬) 팁 등의 경질 재료로 구성된다.

PZT 스테이지(13)는, 절삭날(12)을 유지한다. PZT 스테이지(13)는, PZT(티탄산 지르콘산 납) 압전 소자를 구비하고, 구동 신호의 전압 레벨에 따라 PZT 압전 소자가 신축함으로써, 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시킨다. 따라서, 절삭날(12)은, PZT 스테이지(13)에 의하여, 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동 가능하다. 또한, 절삭날(12)을 구동하는 구동 수단은, PZT 압전 소자에 한정되지 않는다.

도 2a는, 절삭날(12)을 정면에서 본 도면이다. 또, 도 2b는, 절삭날(12)을 측면에서 본 도면이다.

도 2a에 나타내는 바와 같이, 절삭날(12)은, 원 형상을 갖는다. 절삭날(12)은, 절삭날(12)의 정면이 롤(1)의 원주 방향을 향하도록 배치된다. 상술한 바와 같이, 롤(1)은, 원주 방향으로 회전하고 있다. 이 롤(1)을 향하여 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시킴으로써, 절삭날(12)은, 외관 상, 도 2b에 나타내는 파선 화살표와 같이, 반원 형상으로 이동하여, 롤(1)을 절삭한다. 절삭날(12)에 의한 절삭에 의하여, 절삭 구멍에는, 절삭날(12)의 원형 부분의 곡률과 같은 곡률의 원 형상의 저면 부분이 형성된다.

도 1을 다시 참조하면, 절삭 공구용 스테이지(14)는, PZT 스테이지(13)를 유지하고, 절입축 방향(롤(1)의 경방향)과 이송축 방향(롤(1)의 축방향)으로 이동한다. 절삭 공구용 스테이지(14)가 이동함으로써, 절삭 공구용 스테이지(14)에 유지된 PZT 스테이지(13) 및 절삭날(12)도, 절입축 방향 및 이송축 방향으로 이동한다. 롤(1)을 회전시키면서 PZT 스테이지(13)에 의하여 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시켜 롤(1)을 절삭함과 더불어, PZT 스테이지(13)를 롤(1)의 축방향으로 이동시킴으로써, 롤(1)의 전체면에 걸쳐 절삭 구멍을 형성할 수 있다.

신호 생성부(15)는, 로터리 인코더(11a)로부터 출력된 신호에 의거하여, 롤(1)의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 절삭날(12)을 왕복 이동시키는, 절삭날(12)의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성한다. 신호 생성부(15)에 의한 제어 파형의 생성에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 로터리 인코더(11a)는, 롤(1)의 회전 위치가 일회전에 있어서의 소정의 기준 위치에 도달할 때마다 트리거 신호를 출력한다. 구체적으로는, 로터리 인코더(11a)는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 롤(1)의 회전 위치가 일회전에 있어서의 소정의 기준 위치에 도달할 때마다 상승하는 펄스 형상의 신호를 트리거 신호로서 출력한다. 또, 로터리 인코더(11a)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 롤(1)이 소정량 회전할 때마다 상승하는 펄스 형상의 신호를 펄스 신호로서 출력한다. 로터리 인코더(11a)는, 예를 들면, 롤(1)의 일회전분을 144만 분할한 회전량마다 상승하는 펄스 형상의 신호를 펄스 신호로서 출력한다.

신호 생성부(15)는, 트리거 신호의 출력 타이밍(트리거 신호가 상승하는 타이밍)을 기준으로 하여, 펄스 신호를 카운트한다. 그리고, 신호 생성부(15)는, 펄스 신호의 카운트 수에 따라 제어 파형을 생성한다. 트리거 신호의 출력 타이밍을 기준으로 하여 펄스 신호를 카운트함으로서, 소정의 기준 위치로부터의 롤(1)의 회전 위치를 특정할 수 있다. 따라서, 트리거 신호의 출력 타이밍을 기준으로 한 펄스 신호의 카운트 수에 따라 제어 파형을 생성함으로써, 롤(1)의 소정의 절삭 개소를 정확하게 반복하여 절삭할 수 있다.

신호 생성부(15)에 의한 제어 파형의 생성에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 신호 생성부(15)는, 하나의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 그 하나의 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지는 것과 같은 제어 파형을 생성한다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 로터리 인코더(11a)로부터 출력된 신호에 의거하여 제어 파형을 생성하고, 제어 파형에 의거하여 절삭날(12)을 왕복 이동시켜 롤(1)을 절삭함으로써, 소정의 절삭 개소를 정확하게 절삭할 수 있다. 그 때문에, 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정을 복수 회 반복해도, 같은 절삭 개소를 정확하게 절삭할 수 있다.

도 4는, 롤(1)에 절삭하는 절삭 구멍의 배치 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 한 변 및 그에 대향하는 다른 한 변이 축방향에 평행이며, 다른 두 변이 원주 방향으로 30도 정도 기울어진 마름모형을 축방향과 원주 방향으로 연속하여 배치한 패턴을 생각한다. 절삭 구멍은, 각 마름모형의 4개의 정점을 중심으로 하여 배치된다. 축방향에 평행한 변의 양단을 중심으로 하는 2개의 절삭 구멍은, 일부가 중복된다. 또, 원주 방향으로 기울어진 변의 양단을 중심으로 하는 2개의 절삭 구멍은, 일부가 중복된다. 원주 방향으로 기울어진 변의 양단을 중심으로 하는 2개의 절삭 구멍의 중심 간의 축방향의 거리를, Aμm로 하면, 원주 방향으로 서로 이웃하는 2개의 절삭 구멍의 중심 간의 거리는, 예를 들면, 2√3*Aμm이다. 또, 축방향으로 서로 이웃하는 2개의 절삭 구멍의 중심 간의 거리는, 예를 들면, 2*Aμm이다. 또, 원주 방향으로 기울어진 변의 양단을 중심으로 하는 2개의 절삭 구멍의 중심 간의 거리는, 예를 들면, 2*Aμm이다.

신호 생성부(15)는, 도 4를 참조하여 설명한 절삭 구멍의 배치 패턴에 따라 롤(1)에 절삭 구멍이 형성되는 바와 같은 제어 파형을 생성한다. 즉, 신호 생성부(15)는, 각 절삭 구멍의 위치에 대응하는 롤(1)의 회전 위치에서 절삭날(12)에 의하여 롤(1)이 절삭되는 바와 같은 제어 파형을 생성한다.

도 1을 다시 참조하면, 제어부(16)는, 신호 생성부(15)에 의하여 생성된 제어 파형에 따라, 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시켜 롤(1)을 절삭한다. 구체적으로는, 제어부(16)는, 제어 파형에 의거하여, 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시킨다. 또한, 제어부(16)는, 롤(1)의 소정의 절삭 개소를 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시킨다. 이렇게 함으로써, 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여, 소정의 깊이로 롤(1)이 절삭된다. 각 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이 및 절삭 횟수는, 예를 들면, 미리 제어부(16)에 입력된다. 제어부(16)는, PZT 스테이지(13)를 구동하는 구동 신호를 생성하여, 증폭부(17)에 출력한다.

절삭 깊이 d1로 x회 절삭하는 절삭 공정과, 절삭 깊이 d2로 y회 절삭하는 절삭 공정에 의하여 절삭 구멍을 형성하는 경우를 예로 한다. 이 경우, 제어부(16)는, 제어 파형에 따라, PZT 스테이지(13)를 구동하고, 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시킨다. 그리고, 제어부(16)는, 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여 절삭 깊이 d1로 x회 롤(1)이 절삭되도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 순차적으로 이동시킨다. 다음으로, 제어부(16)는, 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여 절삭 깊이 d2로 y회 롤(1)이 절삭되도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 순차적으로 이동시킨다.

증폭부(17)는, 제어부(16)로부터 출력된 구동 신호를 증폭하여, PZT 스테이지(13)에 출력한다. 증폭 후의 구동 신호에 의하여 PZT 스테이지(13)가 구동되고, 절삭날(12)이 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동하여, 롤(1)이 절삭된다.

도 5는, 본 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 장치(10)의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.

우선, 회전 장치(11)에 롤(1)이 재치된다(단계 S101).

다음으로, 롤(1)에 대하여, 롤(1)의 표면의 도금층을 평탄화하는 평면 가공이 행해진다(단계 S102).

다음으로, 절삭 공구용 스테이지(14)에 PZT 스테이지(13)가 세팅된다(단계 S103).

다음으로, PZT 스테이지(13)에 절삭날(12)이 세팅된다(단계 S104).

다음으로, 회전 장치(11)의 회전 속도가 설정되고(단계 S105), 회전 장치(11)가, 설정된 회전 속도로 롤(1)의 회전을 개시시킨다(단계 S106).

다음으로, 절삭 공구용 스테이지(14)의 위치가, 이송축 방향의 스타트 위치와 절입축 방향의 스타트 위치로 설정되고(단계 S107, S108), 절삭 공구용 스테이지(14)는, 구동을 개시한다(단계 S109).

신호 생성부(15)에 의하여 생성된 제어 파형에 따라, 절삭날(12)이 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동함으로써, 롤(1)이 절삭된다(단계 S110).

절삭 공구용 스테이지(14)가 이송축 방향의 종료 위치까지 이동하여, 소정의 절삭 개소를 소정의 절삭 깊이로 절삭하는 절삭 공정을 복수 회 반복함으로써, 절삭 구멍의 절삭이 완료된다(단계 S111).

절삭날(12)에 마모가 발생하여, 절삭날(12)을 교환할 필요가 있는 경우, 절삭날(12)의 교환(단계 S112) 및 절삭날(12)의 위치 결정(단계 S113)이 행해지고, 그 후, 단계 S107 내지 단계 S111의 처리가 반복된다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 장치(10)에 있어서의 롤 금형 제조 방법에 대하여, 도 6에 나타내는 플로차트를 참조하여 설명한다. 도 6에 있어서는, 절삭날(12)의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형의 생성 및 제어 파형에 따른 절삭날(12)에 의한 절삭에 대하여, 특히 설명한다.

신호 생성부(15)는, 로터리 인코더(11a)로부터 출력된, 롤(1)의 회전 위치에 따른 신호에 의거하여, 롤(1)의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시키는 제어 파형을 생성한다(단계 S201).

제어부(16)는, 신호 생성부(15)에 의하여 생성된 제어 파형에 따라, 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시킨다. 또한, 제어부(16)는, 롤(1)의 소정의 절삭 개소를 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시킨다(단계 S202). 구체적으로는, 제어부(16)는, 제어 파형에 따라 절삭날(12)이 롤(1)의 경방향으로 이동하는 바와 같은 PZT 스테이지(13)의 구동 신호를 생성하여, 증폭부(17)에 출력한다. 또, 제어부(16)는, 미리 정해진 절삭 공정에서의 절삭 깊이 및 횟수로 롤(1)이 절삭되도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시킨다.

이와 같이 본 실시 형태에 따른 롤 금형 제조 방법은, 로터리 인코더(11a)로부터 출력된 신호에 의거하여, 롤(1)의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향의 왕복 이동시키는 절삭날(12)의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 생성 단계와, 제어 파형에 따라, 절삭날(12)을 롤(1)의 경방향으로 왕복 이동시키고, 소정의 절삭 개소를 왕복 이동하는 절삭날(12)에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시키는 절삭 단계를 포함한다. 절삭 단계에서는, 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 당해 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지도록, 절삭 공구용 스테이지(14)를 롤(1)의 경방향으로 이동시킨다.

로터리 인코더(11a)로부터 출력된 신호에 의거하여 제어 파형을 생성하고, 제어 파형에 의거하여 절삭날(12)의 왕복 이동을 제어하여 롤(1)을 절삭함으로써, 소정의 절삭 개소를 정확하게 절삭할 수 있다. 그 때문에, 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정을 복수 회 반복해도, 같은 절삭 개소를 정확하게 절삭할 수 있으므로, 소정의 절삭 개소를 정확하게 복수 회 절삭하여, 소정의 깊이의 절삭 구멍이 형성된 롤 금형을 제조할 수 있다. 또, 후의 절삭 공정일수록 절삭 깊이를 작게 함으로써, 절삭에 의한 버의 발생을 억제할 수 있다.

[실시예]

다음으로, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.

(실시예 1)

SUS304의 표면에 Ni-P의 도금을 실시한 롤을 준비했다. 롤의 직경은 130mm이며, 롤의 길이는 250mm였다.

다음으로, 준비한 롤을 본 실시 형태에 따른 롤 금형 장치에 재치하고, 롤 표면의 Ni-P 도금층에 평면 가공을 행했다. 평면 가공 후의 롤을 절삭하고, 절삭 구멍을 형성했다. 절삭날로서는, 선단의 반경이 0.1mm이며, 정면에서 보았을 때 원 형상의 다이아몬드 팁으로 이루어지는 절삭날을 이용했다. 롤의 회전수는 0.5min-1로 했다. 롤의 절삭은, 절삭 깊이 5μm로 3회, 절삭 깊이 3μm로 1회, 절삭 깊이 1μm로 3회 행했다. 즉, 절삭 깊이 5μm로 3회 하는 절삭 공정(제1 절삭 공정)의 후에, 제1 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이(5μm)보다 작은 절삭 깊이 3μm로 1회 절삭하는 절삭 공정(제2 절삭 공정)을 행했다. 또한, 제2 절삭 공정 후에, 제2 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이(3μm)보다 작은 절삭 깊이 1μm로 3회 절삭하는 절삭 공정(제3 절삭 공정)을 행했다. 상기 제1 내지 제3의 절삭 공정에 의하여, 21μm(=5μm×3+3μm×1+1μm×3)의 절삭 구멍을 롤에 형성하여 롤 금형을 제조했다. 절삭 구멍의 배치는, 도 4에 나타내는 배치 패턴에 따른 배치로 했다.

(실시예 2)

본 실시예에서는, 롤의 회전수를 1.0min-1로 했다. 다른 조건은, 실시예 1과 같게 했다.

(비교예 1)

본 비교예에서는, 롤을 절삭 깊이 3μm로 7회 절삭했다. 즉, 깊이 21μm(=3μm×7)의 절삭 구멍을 롤에 형성했다. 다른 조건은, 실시예 1과 같게 했다.

(비교예 2)

본 비교예에서는, 롤을 절삭 깊이 5μm로 4회 절삭했다. 즉, 깊이 20μm(=5μm×4)의 절삭 구멍을 롤에 형성했다. 다른 조건은, 실시예 1과 같게 했다.

(비교예 3)

본 비교예에서는, 롤의 절삭 깊이를 20μm로 했다. 그러나, 본 실시예에서는, 절삭 깊이 20μm로 롤을 절삭하려고 하면, 절삭날이 결락되어 버려, 절삭 구멍을 형성하는 것이 곤란했다.

다음으로, 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따른 롤 금형을 이용하여, 마이크로 렌즈 어레이를 제조했다. 마이크로 렌즈 어레이는, 이하와 같이 제조했다. 즉, PET(Polyethyleneterephthalate)로 이루어지는 기재 상에, 미경화의 아크릴계 UV 경화 수지를 적하하여, 경화성 수지층을 형성했다. 다음으로, 형성한 경화성 수지층에 제조한 롤 금형을 누르고, 이 상태로 경화성 수지층에 UV광을 조사하여, 경화성 수지층을 경화시켰다. 경화성 수지층의 경화 후, 롤 금형으로부터 경화한 경화성 수지층을 박리하여, 마이크로 렌즈 어레이를 제조했다.

다음으로, 실시예 1, 2에 따른 롤 금형 및 비교예 1, 2에 따른 롤 금형의 표면을 마이크로스코프에 의하여 관찰했다. 또, 이들 롤 금형을 이용하여 제조한 마이크 렌즈 어레이의 표면을, SEM(Scanning Electron Microscope)에 의하여 관찰했다.

도 7a는, 소정의 절삭 개소를 소정 횟수 절삭한 후의, 롤의 표면을 마이크로스코프에 의하여 촬영한 도면이다. 또, 도 7b는, 도 7a에 나타내는 롤을 추가로 1회 절삭한 후의, 롤의 표면을 마이크로스코프에 의하여 촬영한 도면이다. 도 7a, 7b에 있어서의 촬영 배율은 같다.

도 7a, 7b에 나타내는 바와 같이, 절삭을 반복함으로써, 직경 및 깊이가 큰 절삭 구멍이 형성되어 있는 것을 알 수 있었다.

도 8a, 9a는 각각, 실시예 1, 2에 따른 롤 금형의 표면을 마이크로스코프에 의하여 촬영한 도면이다. 도 8b, 9b는 각각, 실시예 1, 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 표면을 SEM에 의하여 촬영한 도면이다. 도 10a, 11a는 각각, 비교예 1, 2에 따른 롤 금형의 표면을 마이크로스코프에 의하여 촬영한 도면이다. 도 10b, 11b는 각각, 비교예 1, 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 표면을 SEM에 의하여 촬영한 도면이다.

도 8b, 9b에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2에 따른 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이는, 평면에서 보았을 때 육각형인 마이크로 렌즈가 간극 없이 배치된, 이른바 허니콤 구조였다. 도 8a, 9a에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2에 따른 롤 금형에서는 버가 발생하고 있지 않았다. 그 때문에, 도 8b, 9b에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이에 있어서는, 버에 대응하는 구성은 형성되지 않았다.

도 10b, 11b에 나타내는 바와 같이, 비교예 1, 2에 따른 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이는, 평면에서 보았을 때 육각형인 마이크로 렌즈가 간극 없이 배치된, 이른바 허니콤 구조였다. 도 10a, 11a에 나타내는 바와 같이, 비교예 1, 2에 따른 롤 금형에서는 버가 발생하고 있었다. 그 때문에, 도 10b, 11b에 나타내는 바와 같이, 비교예 1, 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이에 있어서는, 버에 대응하는 구성은 형성되었다.

도 12a는, 실시예 1에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 배광 특성을 나타내는 도면이다. 도 12b는, 비교예 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이의 배광 특성을 나타내는 도면이다. 도 12a, 12b에 있어서, 가로축은 각도를 나타내고, 세로축은 휘도를 나타낸다.

도 12a, 12b에 나타내는 바와 같이, 버가 형성되지 않은, 실시예 1에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이는, 버가 형성된, 비교예 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이보다, 거의 모든 각도에 있어서 높은 휘도를 얻을 수 있었다. 따라서, 실시예 1에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이는, 비교예 2에 따른 롤 금형을 이용하여 제조된 마이크로 렌즈 어레이보다, 우수한 배광 특성을 갖는 것을 알 수 있었다.

신호 생성부(15) 및 제어부(16)는, 예를 들면, 메모리 및 프로세서를 구비하는 컴퓨터에 의하여 구성된다. 신호 생성부(15) 및 제어부(16)가 컴퓨터에 의하여 구성되는 경우, 신호 생성부(15) 및 제어부(16)는, 메모리에 기억된 본 실시 형태에 따른 프로그램을 프로세서가 읽어내어 실행함으로써 실현된다.

또, 신호 생성부(15) 및 제어부(16)의 각 기능을 실현하는 처리 내용을 기술한 프로그램은, 컴퓨터가 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있어도 된다. 이와 같은 기록 매체를 이용하면, 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것이 가능하다. 여기서, 프로그램이 기록된 기록 매체는, 비일과성의 기록 매체여도 된다. 비일과성의 기록 매체는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, CD-ROM 혹은 DVD-ROM 등의 기록 매체여도 된다.

본 발명은, 상술한 각 실시 형태에서 특정된 구성에 한정되지 않고, 청구범위에 기재한 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 각 구성부 등에 포함되는 기능 등은 논리적으로 모순되지 않도록 재배치 가능하고, 복수의 구성부 등을 1개로 조합하거나, 혹은 분할하거나 하는 것이 가능하다.

10 롤 금형 제조 장치
11 회전 장치
11a 로터리 인코더
12 절삭날
13 PZT 스테이지
14 절삭 공구용 스테이지
15 신호 생성부
16 제어부
17 증폭부

Claims

원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤을 원주 방향으로 회전시키고, 상기 롤의 회전 위치에 따른 신호를 출력하는 로터리 인코더를 구비하는 회전 장치와, 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동 가능한 절삭날을 유지하고, 상기 롤의 경방향으로 이동 가능한 절삭 공구용 스테이지를 구비하는 롤 금형 제조 장치에 있어서의 롤 금형 제조 방법으로서,
상기 로터리 인코더로부터 출력된 신호에 의거하여, 상기 롤의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키는 상기 절삭날의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 생성 단계와,
상기 제어 파형에 따라, 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 상기 소정의 절삭 개소를 상기 왕복 이동하는 절삭날에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는 절삭 단계를 포함하고,
상기 절삭 단계에서는,
상기 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 당해 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는, 롤 금형 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 롤의 회전 위치에 따른 신호는, 상기 롤의 회전 위치가 일회전에 있어서의 소정의 기준 위치에 도달할 때마다 출력되는 트리거 신호와, 상기 롤이 소정량 회전할 때마다 출력되는 펄스 신호를 포함하고,
상기 생성 단계에서는, 상기 트리거 신호의 출력 타이밍을 기준으로 하여 상기 펄스 신호를 카운트하고, 상기 펄스 신호의 카운트 수에 따라 상기 제어 파형을 생성하는, 롤 금형 제조 방법.
원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤을 원주 방향으로 회전시키고, 상기 롤의 회전 위치에 따른 신호를 출력하는 로터리 인코더를 구비하는 회전 장치와, 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동 가능한 절삭날을 유지하고, 상기 롤의 경방향으로 이동 가능한 절삭 공구용 스테이지를 구비하는 롤 금형 제조 장치로서,
상기 로터리 인코더로부터 출력된 신호에 의거하여, 상기 롤의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키는 상기 절삭날의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 신호 생성부와,
상기 제어 파형에 따라, 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 상기 소정의 절삭 개소를 상기 왕복 이동하는 절삭날에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 당해 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는, 롤 금형 제조 장치.
원통 형상 또는 원기둥 형상의 롤을 원주 방향으로 회전시키고, 상기 롤의 회전 위치에 따른 신호를 출력하는 로터리 인코더를 구비하는 회전 장치와, 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동 가능한 절삭날을 유지하고, 상기 롤의 경방향으로 이동 가능한 절삭 공구용 스테이지를 구비하는 롤 금형 제조 장치의 컴퓨터로 하여금,
상기 로터리 인코더로부터 출력된 신호에 의거하여, 상기 롤의 표면의 소정의 절삭 개소에 대응하는 위치에서 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키는 상기 절삭날의 이동 패턴을 나타내는 제어 파형을 생성하는 생성 처리와,
상기 제어 파형에 따라, 상기 절삭날을 상기 롤의 경방향으로 왕복 이동시키고, 상기 소정의 절삭 개소를 상기 왕복 이동하는 절삭날에 의하여 소정의 절삭 깊이로 1 또는 복수 회 절삭하는 절삭 공정이 복수 회 행해지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는 절삭 처리를 실행하도록 하고,
상기 절삭 처리에서는,
상기 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이가, 당해 절삭 공정 직전의 절삭 공정에 있어서의 절삭 깊이보다 작아지도록, 상기 절삭 공구용 스테이지를 상기 롤의 경방향으로 이동시키는, 프로그램.