WO2016190076A1 - エンボスロールの製造方法及びエンボスロール - Google Patents

エンボスロールの製造方法及びエンボスロール Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an embossing roll, and more specifically to a method for manufacturing an embossing roll having a fine uneven pattern formed on the surface thereof, and an embossing roll obtained by such a manufacturing method.
  • an embossing roll is known as a roll having a fine uneven pattern formed on its surface.
  • Embossing rolls are used for embossing various sheet-like articles, and are also used for manufacturing electrical and electronic products in addition to building materials and daily necessities.
  • embossing a thermoplastic resin film to produce electronic parts such as prism sheets, lenticular sheets, Fresnel sheets, antireflection films used for LCD backlights and rear projection screens, and embossing metal plates
  • the applicant of the present application has proposed an embossing roll described in Patent Document 1, for example.
  • an embossing roll engraving, electroforming, sandblasting, electric discharge machining, etching, and the like are performed to form a fine concavo-convex pattern on the surface of a cylindrical base material.
  • embossing rolls may be manufactured in large quantities with the same uneven pattern, it may be necessary to manufacture various uneven pattern embossing rolls or small numbers of uneven embossing rolls.
  • the above-described conventional embossing roll manufacturing method is suitable for mass production, but not suitable for small-quantity production.
  • the concavo-convex shape constituting the concavo-convex pattern must be formed uniformly and precisely without unevenness. In the manufacture of electrical and electronic products, precision is particularly required.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing an embossing roll and an embossing roll in which unevenness patterns can be formed uniformly and precisely without unevenness, which enables small-lot production of various products.
  • the embossing roll manufacturing method of the present invention forms the embossing on the surface of the cylindrical base material by the three-dimensional printer based on the step of preparing the cylindrical base material and the three-dimensional processing data. A manufacturing process.
  • the three-dimensional machining data is created by three-dimensional scanning the emboss roll model.
  • the embossing roll model is a model made of synthetic resin, metal, wood, gypsum, or the like, and a model made smaller than the embossing roll to be manufactured can be used.
  • any of a cylindrical base material made of metal or synthetic resin can be applied.
  • any known metal can be applied, but it was selected from the group consisting of Ni, stainless steel, brass, Fe, Cr, Zn, Sn, Ti, Cu, and Al. It is preferable to consist of at least one material. Of course, since it is at least one kind of material, it may be an alloy.
  • the modeling step is performed by sintering a powder to be sintered laid on the surface of the cylindrical base material.
  • a powder to be sintered any material that can be sintered can be applied, but metal or ceramics is preferable. More specifically, for example, at least one selected from the group consisting of Ni, stainless steel, brass, Fe, Cr, Zn, Sn, Ti, Cu, Al, Pt, In, Mg, W, Co, and ceramics. It is preferable to consist of materials. Of course, since it is at least one kind of material, it may be an alloy.
  • Ceramics include any inorganic material that becomes a sintered body by sintering, for example, carbides such as WC (tungsten carbide) and SiC (silicon carbide), and nitrides such as tungsten nitride and silicon nitride. .
  • the powder to be sintered is sintered by a laser.
  • a known laser can be applied as the laser.
  • any known synthetic resin can be applied.
  • hard plastic engineering plastic, ABS resin, epoxy resin, FRP (fiber reinforced plastic), CFRP (carbon fiber)
  • FRP fiber reinforced plastic
  • CFRP CFRP
  • the modeling process is performed by a hot melt lamination method, an optical modeling method, an ink jet method, or the like.
  • FIG. 3C is a schematic cross-sectional view of the relevant part showing a state in which the first layer is formed
  • FIG. It is explanatory drawing which shows typically the modeling process of the manufacturing method of the embossing roll of this invention. It is a schematic diagram which shows the embossing roll manufactured by the manufacturing method of the embossing roll of this invention.
  • a cylindrical base material 12 made of metal or synthetic resin is prepared. And embossing is modeled on the cylindrical base material surface by a three-dimensional printer based on the three-dimensional processing data (modeling process).
  • 3D machining data is created by 3D scanning the embossed roll model. Moreover, you may use the three-dimensional processing data acquired previously.
  • the 1st layer 14a of a concavo-convex pattern is formed.
  • a metal cylindrical base material it is formed by sintering powder to be laid on the surface of the cylindrical base material.
  • a synthetic resin cylindrical base material it is formed by a hot melt lamination method, an optical modeling method, an ink jet method or the like.
  • the modeling process is performed by inserting a chuck cone (not shown) into the opening 20 of the cylindrical base material 12 and rotating the cylindrical base material 12. That's fine.
  • Reference numeral 22 denotes a known three-dimensional printer. In this way, a modeling process can be performed using a known three-dimensional printer 22. Moreover, it can also be set as the processing unit of the structure which performs a modeling process using the well-known three-dimensional printer 22, rotating the cylindrical base material 12 in this way.
  • FIG. 3 shows the embossing roll 18 manufactured in this way.
  • the method for manufacturing the embossing roll 18 according to the present invention it is possible to form the concavo-convex pattern 16 having a size of about 10 ⁇ m on one side.
  • Example 1 As a cylindrical base material, an iron hollow roll having a circumference of 600 mm, a surface length of 1100 mm, and a thickness of 10 mm is prepared, and an emboss roll is manufactured by using NewFX (a fully automatic laser plate making system manufactured by Sink Laboratory Co., Ltd.). Went. In the fully automatic laser plate making system, a sintered powder sintering type three-dimensional printer processing unit was incorporated as a processing unit. As the three-dimensional processing data, an emboss roll model obtained by performing a three-dimensional scan in advance was used.
  • NewFX a fully automatic laser plate making system manufactured by Sink Laboratory Co., Ltd.
  • the powder to be sintered (metal powder corresponding to die steel SKD11 when sintered) was sintered with a fiber laser to form a layer. And formation of a layer was repeated and the several layer was laminated
  • Example 2 As a cylindrical base material, a CFRP hollow roll having a circumference of 600 mm, a surface length of 1100 mm, and a thickness of 10 mm is prepared, and a new FX (fully automated laser plate making system manufactured by Sink Laboratory Co., Ltd.) is used. Manufactured. In the fully automatic laser plate making system, a three-dimensional printer processing unit of a hot melt lamination type is incorporated as a processing unit. As the three-dimensional processing data, an emboss roll model obtained by performing a three-dimensional scan in advance was used.
  • FX fully automated laser plate making system manufactured by Sink Laboratory Co., Ltd.

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Abstract

多品種少量生産を行うことが可能であり、ムラなく均一且つ精密に凹凸模様が形成されたエンボスロールの製造方法及びエンボスロールを提供する。　円筒状母材を準備する工程と、３次元加工データに基づいて、３次元プリンタによって円筒状母材表面にエンボス加工を造形する造形工程と、を含むエンボスロールの製造方法とした。前記３次元加工データが、エンボスロールモデルを３次元スキャンすることにより作製されてなるのが好適である。

Description

エンボスロールの製造方法及びエンボスロール
　本発明は、エンボスロールに関し、より具体的には、その表面に微細な凹凸模様を形成したエンボスロールの製造方法及びかかる製造方法によって得られたエンボスロールに関する。
　従来、表面に微細な凹凸模様を形成したロールとしてエンボスロールが知られている。エンボスロールは、様々なシート状の物品にエンボス加工を施すために用いられており、建築材料や日用品の他、電気・電子製品の製造にあたっても用いられる。例えば、熱可塑性樹脂フィルムにエンボス加工を施し、ＬＣＤ用バックライトやリヤプロジェクションスクリーン等に用いられるプリズムシート、レンチキュラーシート、フレネルシート、反射防止フィルムなどの電子部品を作製したり、金属プレートにエンボス加工を施して意匠性を高めたり、滑り防止機能を持たせたりすることが行われている。本願出願人は、例えば、特許文献１に記載されたエンボスロールを提案している。
　エンボスロールを製造するにあたって、円筒状母材の表面に微細な凹凸模様を形成するには、彫刻、電鋳、サンドブラスト処理、放電加工処理、エッチング処理などが行われている。
　エンボスロールは、同じ凹凸模様のものを大量に製造することがある一方で、様々な凹凸模様のエンボスロールや少量ずつ多品種の凹凸模様のエンボスロールを製造する必要がある場合がある。上記した従来のエンボスロールの製造方法では、大量生産には向いているものの、品種少量生産には不向きであった。
　また、凹凸模様を構成する凹凸形状は、ムラなく均一で精密に形成される必要がある。電気・電子製品の製造においては、特に、精密さが要求される。
特開２００９－７２８２８ ＷＯ２０１１／１２５９２６ ＷＯ２０１２／０４３５１５
　本発明は、多品種少量生産を行うことが可能であり、ムラなく均一且つ精密に凹凸模様が形成されたエンボスロールの製造方法及びエンボスロールを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明のエンボスロールの製造方法は、円筒状母材を準備する工程と、３次元加工データに基づいて、３次元プリンタによって円筒状母材表面にエンボス加工を造形する造形工程と、を含む製造方法である。
　前記３次元加工データが、エンボスロールモデルを３次元スキャンすることにより作製されてなるのが好適である。エンボスロールモデルとは、合成樹脂や金属並びに木材や石膏などで作製した模型であり、製造するエンボスロールよりも小型に作製したものを用いることができる。
　円筒状母材としては、金属製又は合成樹脂製の円筒状母材のいずれも適用可能である。
　金属製円筒状母材の材質としては、公知の金属はいずれも適用可能であるが、Ｎｉ、ステンレス鋼、真鍮、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料からなるのが好適である。なお、少なくとも一種の材料であるから、合金であってもよいことは勿論である。
　金属製円筒状母材の場合、前記造形工程が、前記円筒状母材表面に敷いた被焼結粉末を焼結してなるのが好適である。前記被焼結粉末としては、焼結可能な材料であれば適用可能であるが、金属又はセラミックスが好適である。より具体的には、例えば、Ｎｉ、ステンレス鋼、真鍮、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｏ、セラミックスからなる群から選ばれた少なくとも一種の材料からなるのが好適である。なお、少なくとも一種の材料であるから、合金であってもよいことは勿論である。また、セラミックスとしては、焼結により焼結体となる無機物であればいずれも含まれ、例えば、ＷＣ（炭化タングステン）やＳｉＣ（炭化珪素）といった炭化物、窒化タングステンや窒化珪素といった窒化物も含まれる。
　前記被焼結粉末の焼結が、レーザによって行われるのが好ましい。レーザとしては、公知のレーザを適用可能である。
　合成樹脂製円筒状母材の材質としては、公知の合成樹脂はいずれも適用可能であるが、例えば、硬質プラスチック、エンジニアリングプラスチック、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）からなる群から選ばれた少なくとも一種の合成樹脂材料からなることが好ましい。
　合成樹脂製円筒状母材の場合、前記造形工程が、熱溶解積層方式、光造形方式、インクジェット方式などで行われるのが好適である。
　前記熱溶解積層方式は、ＡＢＳ樹脂やポリ乳酸樹脂などの熱可塑性合成樹脂を、母材表面にプリンターヘッドで吐出しながら積層を繰り返すことにより造形する方法である。
　前記光造形方式は、紫外線硬化性樹脂に紫外線レーザを照射し、積層を繰り返すことにより造形する方法である。
　前記インクジェット方式は、細かい粒子状の紫外線硬化性合成樹脂をインクジェットヘッドで噴射し、紫外線照射で固めながら、積層を繰り返すことにより造形する方法である。
　前記円筒状母材を準備する工程及び前記造形工程が、全自動レーザ製版システムによって行われるのが好適である。全自動レーザ製版システムとしては、例えば特許文献２又は特許文献３に記載の全自動グラビア製版用処理システムに、３次元プリンタ処理ユニットを組み込んだ全自動レーザ製版システムを使用可能である。また、かかる全自動レーザ製版システムには、３次元スキャン可能な３次元スキャナ処理ユニットをさらに組み込むことが好適である。
　本発明のエンボスロールは、前記エンボスロールの製造方法によって製造されてなる。
　本発明によれば、多品種少量生産を行うことが可能であり、ムラなく均一且つ精密に凹凸模様が形成されたエンボスロールの製造方法及びエンボスロールを提供することができるという著大な効果を有する。
本発明のエンボスロールの製造方法の一つの実施の形態を模式的に示す説明図であり、（ａ）は円筒状母材を準備した状態、（ｂ）は円筒状母材表面に凹凸模様の第一層目を形成した状態、（ｃ）は凹凸模様の複数の層を積層した状態、を示す要部断面模式図である。 本発明のエンボスロールの製造方法の造形工程を模式的に示す説明図である。 本発明のエンボスロールの製造方法によって製造されたエンボスロールを示す模式図である。
　以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。なお、同一部材は同一符号で表される。
　図１（ａ）に示すように、まず、金属製又は合成樹脂製の円筒状母材１２を準備する。そして、３次元加工データに基づいて３次元プリンタによって円筒状母材表面にエンボス加工を造形する（造形工程）。
　３次元加工データは、エンボスロールモデルを３次元スキャンすることによって作製する。また、予め入手しておいた３次元加工データを使用してもよい。
　そして、図１（ｂ）に示すように、凹凸模様の第一層目１４ａを形成する。金属製円筒状母材の場合、前記円筒状母材表面に敷いた被焼結粉末を焼結して形成する。また、合成樹脂製円筒状母材の場合には、熱溶解積層方式、光造形方式、インクジェット方式などで形成する。
　そして、図１（ｂ）に示した層の形成を繰り返して、図１（ｃ）に示すように、複数の層１４ａ～１４ｅを積層した状態とする。このようにして、その表面に微細な凹凸模様１６を形成したエンボスロール１８が製造される。
　前記造形工程は、図２に示すように、円筒状母材１２の開口部２０にチャックコーン（図示は省略）を挿入し、円筒状母材１２を回転させながら、造形工程を行うようにすればよい。符号２２は、公知の３次元プリンタを示す。このようにすれば、公知の３次元プリンタ２２を用いて造形工程を行うことができる。また、このように円筒状母材１２を回転させながら公知の３次元プリンタ２２を用いて造形工程を行う構成の処理ユニットとすることもできる。
　３次元プリンタ処理ユニットとすれば、全自動レーザ製版システムに組込んで使用することができる。
　このようにして製造されたエンボスロール１８を図３に示す。本発明のエンボスロール１８の製造方法では、一辺が１０μｍ程度のサイズの凹凸模様１６まで形成することが可能である。
　以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
（実施例１）
　円筒状母材として、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍであり、厚さ１０ｍｍの鉄製の中空ロールを準備し、ＮｅｗＦＸ（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザ製版システム）を用いて、エンボスロールの製造 を行った。全自動レーザ製版システムには、被焼結粉末焼結方式タイプの３次元プリンタ処理ユニットを処理ユニットとして組み込んでおいた。３次元加工データは、エンボスロールモデルを予め３次元スキャンしておいたものを使用した。
　前記中空ロール表面に敷いた被焼結粉末（焼結させるとダイス鋼ＳＫＤ１１相当となる金属粉末）をファイバレーザで焼結して層を形成した。そして、層の形成を繰り返して、複数の層を積層した。このようにして、その表面に微細な凹凸模様を形成したエンボスロールを得た。
（実施例２）
　円筒状母材として、円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍであり、厚さ１０ｍｍのＣＦＲＰ製の中空ロールを準備し、ＮｅｗＦＸ（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザ製版システム）を用いて、エンボスロールの製造を行った。全自動レーザ製版システムには、熱溶解積層方式タイプの３次元プリンタ処理ユニットを処理ユニットとして組み込んでおいた。３次元加工データは、エンボスロールモデルを予め３次元スキャンしておいたものを使用した。
　前記中空ロール表面に、熱可塑性合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）を、プリンターヘッドで吐出して層を形成した。そして、層の形成を繰り返して、複数の層を積層した。このようにして、その表面に微細な凹凸模様を形成したエンボスロールを得た。
１２：円筒状母材、１４ａ～１４ｅ：層、１６：凹凸模様、１８：エンボスロール、２０：開口部、２２：３次元プリンタ。

Claims (6)

  1. 　円筒状母材を準備する工程と、
    ３次元加工データに基づいて、３次元プリンタによって円筒状母材表面にエンボス加工を造形する造形工程と、
    を含むエンボスロールの製造方法。
  2. 　前記３次元加工データが、エンボスロールモデルを３次元スキャンすることにより作製されてなる請求項１記載のエンボスロールの製造方法。
  3. 　前記造形工程が、前記円筒状母材表面に敷いた被焼結粉末を焼結してなる請求項１又は２記載のエンボスロールの製造方法。
  4. 　前記被焼結粉末の焼結が、レーザによって行われる請求項３記載のエンボスロールの製造方法。
  5. 　前記円筒状母材を準備する工程及び前記造形工程が、全自動レーザ製版システムによって行われる請求項１～４いずれか１項記載のエンボスロールの製造方法。
  6. 　請求項１～５いずれか１項記載のエンボスロールの製造方法によって製造されてなるエンボスロール。
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