WO2021124989A1 - ロール金型製造方法、ロール金型製造装置、プログラムおよびマイクロレンズアレイ - Google Patents

ロール金型製造方法、ロール金型製造装置、プログラムおよびマイクロレンズアレイ Download PDF

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roll
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cutting blade
control waveform
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野田　和彦
克浩 土井
恭子 櫻井
朝彦 野上
有馬　光雄
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デクセリアルズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a roll mold manufacturing method, a roll mold manufacturing apparatus, a program, and a microlens array.
  • a microlens array in which a large number of minute lenses (microlenses) are arranged two-dimensionally is used for various purposes such as a diffuser plate, a diffuser sheet, or a screen of a head-up display.
  • transfer pattern an inverted pattern of the reference pattern of the microlens array (hereinafter referred to as "transfer pattern") is formed on the mold surface and applied to a resin coated on a base material.
  • transfer pattern an inverted pattern of the reference pattern of the microlens array
  • a desired microlens array can be manufactured by cutting the cured resin as necessary.
  • a roll mold in which a transfer pattern is formed on the surface of a cylindrical or columnar roll is used, and by using the Roll to Roll method, a microlens with high mass productivity and high quality uniformity. Arrays can be manufactured.
  • An object of the present invention made in view of the above problems is a roll die in which a predetermined cutting portion is cut accurately a plurality of times to form a plurality of cutting holes in which at least one of the arrangement and the depth is random. It is an object of the present invention to provide a roll mold making method for making a mold, a roll mold making device and a program, and a microlens array having a plurality of microlenses whose arrangement and height are at least one of random.
  • the roll mold manufacturing method is It holds a rotating device equipped with a rotary encoder that rotates a cylindrical or columnar roll in the circumferential direction and outputs a signal according to the rotation position of the roll, and a cutting blade that can reciprocate in the radial direction of the roll.
  • a roll mold manufacturing method in a roll mold manufacturing apparatus including a cutting tool stage that can move in the radial direction of the roll. Based on the signal output from the rotary encoder, a control waveform showing a movement pattern of the cutting blade that reciprocates the cutting blade in the radial direction of the roll at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll is generated.
  • a cutting process is performed in which the cutting blade is reciprocated in the radial direction of the roll according to the control waveform, and the predetermined cutting portion is cut one or more times at a predetermined cutting depth by the reciprocating cutting blade.
  • the cutting tool stage is moved in the radial direction of the roll so that the cutting depth in the cutting step is smaller than the cutting depth in the cutting step immediately before the cutting step.
  • the control waveform is generated so that at least one of the circumferential and axial arrangements of the rolls of the plurality of cutting holes and the depths of the plurality of cutting holes is random.
  • the roll mold manufacturing apparatus is It holds a rotating device equipped with a rotary encoder that rotates a cylindrical or columnar roll in the circumferential direction and outputs a signal according to the rotation position of the roll, and a cutting blade that can reciprocate in the radial direction of the roll.
  • a roll mold manufacturing apparatus including a cutting tool stage that can move in the radial direction of the roll. Based on the signal output from the rotary encoder, a control waveform showing a movement pattern of the cutting blade that reciprocates the cutting blade in the radial direction of the roll at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll is generated.
  • Signal generator and A cutting process is performed in which the cutting blade is reciprocated in the radial direction of the roll according to the control waveform, and the predetermined cutting portion is cut one or more times at a predetermined cutting depth by the reciprocating cutting blade.
  • a control unit for moving the cutting tool stage in the radial direction of the roll is provided.
  • the control unit The cutting tool stage is moved in the radial direction of the roll so that the cutting depth in the cutting step is smaller than the cutting depth in the cutting step immediately before the cutting step.
  • the signal generator The control waveform is generated so that at least one of the circumferential and axial arrangements of the rolls of the plurality of cutting holes and the depths of the plurality of cutting holes is random.
  • the program holds a rotating device equipped with a rotary encoder that rotates a cylindrical or columnar roll in the circumferential direction and outputs a signal according to the rotation position of the roll, and a cutting blade that can reciprocate in the radial direction of the roll.
  • a control waveform showing a movement pattern of the cutting blade that reciprocates the cutting blade in the radial direction of the roll at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll is generated.
  • a cutting process is performed in which the cutting blade is reciprocated in the radial direction of the roll according to the control waveform, and the predetermined cutting portion is cut one or more times at a predetermined cutting depth by the reciprocating cutting blade.
  • the cutting process of moving the cutting tool stage in the radial direction of the roll is executed so as to be performed.
  • the cutting tool stage is moved in the radial direction of the roll so that the cutting depth in the cutting step is smaller than the cutting depth in the cutting step immediately before the cutting step.
  • the control waveform is generated so that at least one of the circumferential and axial arrangements of the rolls of the plurality of cutting holes and the depths of the plurality of cutting holes is random.
  • the microlens array according to one embodiment is A microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged, which is manufactured by using a roll mold manufactured by the above roll mold manufacturing method. At least one of the arrangement of the plurality of microlenses and the height of the plurality of microlenses is random.
  • a roll mold manufacturing method and a roll for manufacturing a roll mold in which a plurality of cutting holes having a random arrangement and at least one depth are formed by cutting a predetermined cutting portion accurately a plurality of times. Mold making equipment and programs, as well as microlens arrays with a plurality of microlenses at least one of arrangement and height can be provided.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structural example of the roll mold manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the figure which looked at the cutting edge shown in FIG. 1 from the front. It is a figure which looked at the cutting edge shown in FIG. 1 from the side view. It is a figure for demonstrating the generation of the control waveform by the signal generation part shown in FIG. It is a figure which shows an example of the arrangement pattern of the cutting hole in a general roll die. It is a figure which shows an example of the arrangement pattern of the cutting hole in the roll mold manufacturing apparatus shown in FIG. It is a flowchart which shows an example of the operation of the roll mold manufacturing apparatus shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating the roll mold manufacturing method in the roll mold manufacturing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 8A It is a figure which photographed the surface of the roll after cutting a predetermined number of times. It is a figure which photographed the surface of the roll after cutting the roll shown in FIG. 8A once more. It is a figure which photographed the surface of the roll mold which concerns on Example 1.
  • FIG. It is a figure which photographed the surface of the microlens array manufactured by using the roll mold which concerns on Example 1.
  • FIG. It is a figure which photographed the surface of the roll mold which concerns on Example 2.
  • FIG. It is a figure which photographed the surface of the microlens array manufactured by using the roll mold which concerns on Example 2.
  • FIG. It is a figure which shows the height of the microlens of the microlens array manufactured by using the roll mold which concerns on Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a roll mold manufacturing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the roll mold manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment cuts a cylindrical or columnar roll 1 to manufacture a roll mold in which a plurality of cutting holes having random arrangements and at least one depth are formed. It is a manufacturing equipment.
  • the roll mold manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a rotating apparatus 11, a cutting blade 12, a PZT stage 13, a cutting tool stage 14, a signal generation unit 15, a control unit 16, and an amplification unit 17. Be prepared.
  • the rotating device 11 supports the cylindrical or columnar roll 1 from the axial direction, and rotates the roll 1 in the circumferential direction.
  • the base material of the roll 1 is made of a metal such as SUS (Steel Use Stainless).
  • the surface of the roll 1 is plated with free-cutting properties such as Ni-P or Cu.
  • the roll 1 is not limited to plating, and may be a free-cutting material such as pure copper or aluminum.
  • the rotating device 11 includes a rotary encoder 11a.
  • the rotary encoder 11a outputs a signal corresponding to the rotation position of the roll 1 to the signal generation unit 15.
  • the signals corresponding to the rotation position of the roll 1 include a trigger signal output every time the rotation position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation and a pulse signal output every time the roll 1 rotates a predetermined amount. And include.
  • the cutting blade 12 is a cutting tool that cuts the roll 1.
  • the cutting blade 12 is made of a hard material such as a ceramic tip, a diamond tip, or a carbide tip.
  • the PZT stage 13 holds the cutting blade 12.
  • the PZT stage 13 includes a PZT (lead zirconate titanate) piezoelectric element, and the PZT piezoelectric element expands and contracts according to the voltage level of the drive signal to reciprocate the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1. Therefore, the cutting blade 12 can be reciprocated in the radial direction of the roll 1 by the PZT stage 13.
  • the driving means for driving the cutting blade 12 is not limited to the PZT piezoelectric element.
  • FIG. 2A is a front view of the cutting blade 12. Further, FIG. 2B is a side view of the cutting blade 12.
  • the cutting blade 12 has a circular shape.
  • the cutting blade 12 is arranged so that the front surface of the cutting blade 12 faces the circumferential direction of the roll 1.
  • the roll 1 is rotating in the circumferential direction.
  • the cutting blade 12 By reciprocating the cutting blade 12 toward the roll 1 in the radial direction of the roll 1, the cutting blade 12 apparently moves in a semicircular shape as shown by the broken line arrow shown in FIG. 2B, and the roll 1 is moved.
  • a circular bottom surface portion having the same curvature as the curvature of the circular portion of the cutting blade 12 is formed in the cutting hole.
  • the cutting tool stage 14 holds the PZT stage 13 and moves in the cutting axis direction (radial direction of the roll 1) and the feed axis direction (axial direction of the roll 1).
  • the PZT stage 13 and the cutting blade 12 held by the cutting tool stage 14 also move in the cutting axis direction and the feed axis direction.
  • the cutting blade 12 is reciprocated in the radial direction of the roll 1 by the PZT stage 13 to cut the roll 1, and the PZT stage 13 is moved in the axial direction of the roll 1 to move the entire surface of the roll 1. It is possible to form a cutting hole over.
  • the signal generation unit 15 Based on the signal output from the rotary encoder 11a, the signal generation unit 15 reciprocates the cutting blade 12 at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll 1, and generates a control waveform showing a movement pattern of the cutting blade 12. Generate. The generation of the control waveform by the signal generation unit 15 will be described with reference to FIG.
  • the rotary encoder 11a outputs a trigger signal every time the rotation position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation. Specifically, for example, as shown in FIG. 3, the rotary encoder 11a outputs a pulse-shaped signal that rises every time the rotation position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation as a trigger signal. Further, as shown in FIG. 3, the rotary encoder 11a outputs a pulse-shaped signal that rises every time the roll 1 rotates by a predetermined amount as a pulse signal. The rotary encoder 11a outputs, for example, a pulse-shaped signal that rises for each rotation amount obtained by dividing one rotation of the roll 1 by 1.44 million as a pulse signal.
  • the signal generation unit 15 counts the pulse signal with reference to the output timing of the trigger signal (timing at which the trigger signal rises). Then, the signal generation unit 15 generates a control waveform according to the count number of the pulse signal. By counting the pulse signal with reference to the output timing of the trigger signal, the rotation position of the roll 1 from a predetermined reference position can be specified. Therefore, by generating the control waveform according to the count number of the pulse signal based on the output timing of the trigger signal, it is possible to accurately and repeatedly cut the predetermined cutting portion of the roll 1.
  • the signal generation unit 15 arranges the rolls 1 of the plurality of cutting holes in the circumferential direction and the axial direction (two-dimensional arrangement) and the plurality of cutting holes. Generate a control waveform such that at least one of the depths is random.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a cutting hole arrangement pattern in a general roll die in which a plurality of cutting holes having the same depth are regularly arranged.
  • one side and another side facing the other side are parallel to the axial direction, and the other two sides are inclined by about 30 degrees in the circumferential direction, and a rhombus is continuously formed in the axial direction and the circumferential direction.
  • the cutting holes are centered around the four vertices of each rhombus.
  • the two cutting holes centered on both ends of the side parallel to the axial direction partially overlap.
  • the two cutting holes centered on both ends of the side inclined in the circumferential direction partially overlap.
  • the distance between the centers of two cutting holes adjacent to each other in the circumferential direction is, for example, It is 2 ⁇ 3 * A ⁇ m.
  • the distance between the centers of two cutting holes adjacent to each other in the axial direction is, for example, 2 * A ⁇ m.
  • the distance between the centers of the two cutting holes centered on both ends of the side inclined in the circumferential direction is, for example, 2 * A ⁇ m.
  • the depth of each cutting hole is, for example, 20 ⁇ m.
  • the signal generation unit 15 in the signal generation unit 15, at least one of the circumferential and axial arrangements of the rolls 1 of the plurality of cutting holes and the depths of the plurality of cutting holes becomes random.
  • the signal generation unit 15 cuts around a point in which the center of each cutting hole in the basic pattern shown by the white circle point in FIG. 5 is randomly moved in the circumferential direction and the axial direction shown by the black circle point in FIG.
  • a control waveform may be generated such that a hole is formed.
  • the signal generation unit 15 may generate a control waveform in which the depth of each cutting hole is random while the arrangement of each cutting hole remains the same as the basic pattern.
  • the signal generation unit 15 may generate a control waveform such that the rolls 1 of the plurality of cutting holes are arranged in the circumferential direction and the axial direction, and the depths of the plurality of cutting holes are random.
  • the signal generation unit 15 determines the amount of movement in the circumferential direction and the axial direction based on, for example, a random number table. You may. Further, when the depth of each cutting hole is randomized, the signal generation unit 15 may determine the depth of each cutting hole based on a random number table.
  • the signal generation unit 15 generates a control waveform such that a cutting hole is formed on the roll 1 according to the cutting hole arrangement pattern described with reference to FIG. For example, when forming a plurality of cutting holes randomly arranged in the circumferential direction and the axial direction, the signal generation unit 15 is rolled by a cutting blade 12 that reciprocates at a position corresponding to each of the randomly arranged cutting holes. Generates a control waveform such that 1 is cut. Further, for example, when forming a plurality of cutting holes having random depths, the signal generation unit 15 generates a control waveform such that the reciprocating movement distance of the cutting blade 12 at each cutting position is random.
  • the control unit 16 reciprocates the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generation unit 15 to cut the roll 1. Specifically, the control unit 16 reciprocates the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 based on the control waveform. Further, the control unit 16 sets the cutting tool stage 14 so that the cutting process of cutting one or more times at a predetermined cutting depth is performed a plurality of times by the cutting blade 12 that reciprocates the predetermined cutting portion of the roll 1. The roll 1 is moved in the radial direction. By doing so, the roll 1 is cut at a predetermined depth by the reciprocating cutting blade 12. The cutting depth and the number of cuttings in each cutting process are input to the control unit 16 in advance, for example. The control unit 16 generates a drive signal for driving the PZT stage 13 and outputs the drive signal to the amplification unit 17.
  • An example is a case where a cutting hole is formed by a cutting process of cutting x times at a cutting depth d1 and a cutting process of cutting y times at a cutting depth d2.
  • the control unit 16 drives the PZT stage 13 according to the control waveform to reciprocate the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1. Then, the control unit 16 sequentially moves the cutting tool stage 14 so that the roll 1 is cut x times at the cutting depth d1 by the reciprocating cutting blade 12. Next, the control unit 16 sequentially moves the cutting tool stage 14 so that the roll 1 is cut y times at the cutting depth d2 by the reciprocating cutting blade 12.
  • the signal generation unit 15 reciprocates at a position corresponding to each of the randomly arranged cutting holes.
  • a control waveform is generated such that the roll 1 is cut by the cutting blade 12.
  • the control unit 16 drives the PZT stage 13 according to the control waveform to reciprocate the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1. Further, the control unit 16 moves the cutting tool stage 14 in the radial direction of the roll 1 so that the cutting blade 12 that reciprocates cuts by the cutting depth determined in the cutting process. By doing so, it is possible to form a plurality of cutting holes randomly arranged in the circumferential direction and the axial direction of the roll 1.
  • the signal generation unit 15 when forming a plurality of cutting holes having random depths, the signal generation unit 15 generates a control waveform such that the reciprocating movement distance of the cutting blade 12 at each cutting position becomes random.
  • the control unit 16 drives the PZT stage 13 according to the control waveform to reciprocate the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 at a random distance. Further, the control unit 16 shifts the cutting tool stage 14 in the radial direction of the roll 1 so that the cutting blade 12 reciprocates to cut, for example, at a predetermined reference position by a cutting depth determined in the cutting process. Move to. By doing so, it is possible to form a plurality of cutting holes having random depths.
  • the amplification unit 17 amplifies the drive signal output from the control unit 16 and outputs it to the PZT stage 13.
  • the PZT stage 13 is driven by the drive signal after amplification, the cutting blade 12 reciprocates in the radial direction of the roll 1, and the roll 1 is cut.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the roll mold manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the roll 1 is placed on the rotating device 11 (step S101).
  • the roll 1 is flattened to flatten the plating layer on the surface of the roll 1 (step S102).
  • the PZT stage 13 is set on the cutting tool stage 14 (step S103).
  • the cutting blade 12 is set on the PZT stage 13 (step S104).
  • step S105 the rotation speed of the rotating device 11 is set (step S105), and the rotating device 11 starts the rotation of the roll 1 at the set rotation speed (step S106).
  • the position of the cutting tool stage 14 is set to the start position in the feed axis direction and the start position in the cutting axis direction (steps S107 and S108), and the cutting tool stage 14 starts driving (step). S109).
  • the roll 1 is cut by the cutting blade 12 reciprocating in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generation unit 15 (step S110).
  • the cutting tool stage 14 moves to the end position in the feed axis direction, and the cutting process of cutting a predetermined cutting location at a predetermined cutting depth is repeated a plurality of times to complete the cutting of the cutting hole (step S111).
  • step S112 When the cutting blade 12 is worn and it is necessary to replace the cutting blade 12, the cutting blade 12 is replaced (step S112) and the cutting blade 12 is positioned (step S113), and then steps S107 to S111 are performed. The process is repeated.
  • the signal generation unit 15 moves the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 at a position corresponding to a predetermined cutting position on the surface of the roll 1.
  • a control waveform to be reciprocated is generated (step S201).
  • the signal generation unit 15 generates a control waveform in which at least one of the circumferential and axial arrangements of the rolls 1 of the plurality of cutting holes and the depths of the plurality of cutting holes is random.
  • the control unit 16 reciprocates the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generation unit 15. Further, the control unit 16 sets the cutting tool stage 14 so that the cutting process of cutting one or more times at a predetermined cutting depth is performed a plurality of times by the cutting blade 12 that reciprocates the predetermined cutting portion of the roll 1.
  • the roll 1 is moved in the radial direction (step S202). Specifically, the control unit 16 generates a drive signal of the PZT stage 13 such that the cutting blade 12 moves in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform, and outputs the drive signal to the amplification unit 17. Further, the control unit 16 moves the cutting tool stage 14 in the radial direction of the roll 1 so that the roll 1 is cut at a cutting depth and the number of times in a predetermined cutting process.
  • the cutting blade 12 is placed in the radial direction of the roll 1 at a position corresponding to a predetermined cutting portion on the surface of the roll 1 based on the signal output from the rotary encoder 11a.
  • the cutting tool stage 14 is moved in the radial direction of the roll 1 so that the cutting depth in the cutting process is smaller than the cutting depth in the cutting process immediately before the cutting process.
  • a control waveform is generated so that at least one of the circumferential and axial arrangements of the rolls 1 of the plurality of cutting holes and the depths of the plurality of cutting holes is random.
  • a predetermined cutting portion can be accurately cut. .. Therefore, even if the cutting process of cutting once or a plurality of times at a predetermined cutting depth is repeated a plurality of times, the same cutting portion can be accurately cut. It is possible to manufacture a roll mold in which a cutting hole having a depth of is formed. Further, by reducing the cutting depth in the later cutting process, it is possible to suppress the occurrence of burrs due to cutting.
  • Example 1 A roll having Ni-P plating on the surface of SUS304 was prepared. The diameter of the roll was 130 mm and the length of the roll was 250 mm.
  • the prepared roll was placed on the roll mold device according to the present embodiment, and the Ni-P plating layer on the roll surface was flattened.
  • the roll after flattening was cut to form a cutting hole.
  • a cutting blade having a tip radius of 0.1 mm and having a circular diamond tip when viewed from the front was used.
  • the rotation speed of the roll was 0.5 min-1.
  • the roll was cut three times at a cutting depth of 5 ⁇ m, once at a cutting depth of 3 ⁇ m, and three times at a cutting depth of 1 ⁇ m.
  • the cutting step (first cutting step) of cutting three times at a cutting depth of 5 ⁇ m the cutting step of cutting once at a cutting depth of 3 ⁇ m smaller than the cutting depth (5 ⁇ m) in the first cutting step (first cutting step). 2 cutting process) was performed. Further, after the second cutting step, a cutting step (third cutting step) of cutting three times at a cutting depth of 1 ⁇ m smaller than the cutting depth (3 ⁇ m) in the second cutting step was performed.
  • 21 ⁇ m ( 5 ⁇ m ⁇ 3 + 3 ⁇ m ⁇ 1 + 1 ⁇ m ⁇ 3) cutting holes were formed in the roll to manufacture a roll die.
  • control waveform a control waveform was used in which the depths of a plurality of cutting holes were random. Specifically, as the control waveform, a control waveform was used in which the depth of the cutting hole was random within the range of 21 ⁇ m ⁇ 0.75 ⁇ m.
  • Example 2 a control waveform in which the arrangement and depth of a plurality of cutting holes are random is used. Specifically, as a control waveform, the arrangement of a plurality of cutting holes is random within a range of ⁇ 5 ⁇ m from the reference pattern (pitch 250 ⁇ m) shown in FIG. 4, and the depths of the plurality of cutting holes are 21 ⁇ m ⁇ 3 ⁇ m. A control waveform was used that was random in the range of. Other conditions were the same as in Example 1.
  • microlens array was manufactured using the roll molds according to Examples 1 and 2.
  • the microlens array was manufactured as follows. That is, an uncured acrylic UV curable resin was dropped onto a substrate made of PET (Polyethylene terephthalate) to form a curable resin layer. Next, the produced roll mold was pressed against the formed curable resin layer, and in this state, the curable resin layer was irradiated with UV light to cure the curable resin layer. After the curable resin layer was cured, the cured curable resin layer was peeled off from the roll mold to manufacture a microlens array.
  • PET Polyethylene terephthalate
  • the surface of the roll mold according to Examples 1 and 2 was observed with a microscope. Moreover, the surface of the microphone lens array manufactured by using these roll molds was observed by SEM (Scanning Electron Microscope). Further, the height of the microlens formed in the microlens array manufactured by using the roll mold according to Example 1 was measured by a laser microscope.
  • FIG. 8A is a view of the surface of the roll taken with a microscope after cutting a predetermined cutting portion a predetermined number of times.
  • FIG. 8B is a diagram in which the surface of the roll is photographed with a microscope after the roll shown in FIG. 8A is further cut once. The shooting magnifications in FIGS. 8A and 8B are the same.
  • 9A and 10A are views of the surfaces of the roll dies according to Examples 1 and 2, respectively, taken with a microscope.
  • 9B and 10B are SEM photographs of the surfaces of the microlens arrays manufactured by using the roll molds according to Examples 1 and 2, respectively.
  • FIG. 11 is a diagram in which the height of the microlens of the microlens array manufactured by using the roll mold according to the first embodiment is measured by a laser microscope.
  • FIG. 9A in the roll die according to the first embodiment, a plurality of cutting holes having a so-called honeycomb structure in which hexagonal cutting holes are arranged without gaps in a plan view are formed. Further, as shown in FIG. 10A, in the roll die according to the second embodiment, a plurality of randomly arranged cutting holes were formed. As shown in FIGS. 9A and 10A, no burrs were generated in either the roll mold according to the first embodiment or the roll mold according to the second embodiment.
  • FIG. 9B in the microlens array manufactured by using the roll mold according to the first embodiment, a plurality of microlenses having a honeycomb structure were formed. However, as shown in FIG. 11, the height of each microlens was not uniform but random. As shown in FIG. 10B, in the microlens array manufactured by using the roll mold according to the second embodiment, a plurality of randomly arranged microlenses were formed. Also in the microlens array according to Example 2, the height of each microlens was not uniform but random. As shown in FIGS. 9B and 10B, burrs are supported in both the microlens array manufactured by using the roll mold according to Example 1 and the microlens array manufactured by using the roll mold according to Example 2. No configuration was formed.
  • the signal generation unit 15 and the control unit 16 are composed of, for example, a computer including a memory and a processor.
  • the signal generation unit 15 and the control unit 16 are configured by a computer, the signal generation unit 15 and the control unit 16 are realized by the processor reading and executing the program according to the present embodiment stored in the memory.
  • the program describing the processing contents that realize each function of the signal generation unit 15 and the control unit 16 may be recorded on a recording medium that can be read by a computer. Using such a recording medium, it is possible to install the program on the computer.
  • the recording medium on which the program is recorded may be a non-transient recording medium.
  • the non-transient recording medium is not particularly limited, but may be, for example, a recording medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM.
  • each component can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of components can be combined or divided into one.

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Abstract

ロール金型製造装置１０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１２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信号生成部１５と、制御波形に従い、切削刃１２をロールの径方向に往復移動させ、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制御部１６とを備える。制御部１６は、切削工程における切削深さが、直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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。信号生成部１５は、複数の切削孔の配置および深さの少なくとも一方がランダムになるような制御波形を生成する。

Description

ロール金型製造方法、ロール金型製造装置、プログラムおよびマイクロレンズアレイ
　本出願は、２０１９年１２月２０日に日本国に特許出願された特願２０１９－２２９８９０の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本発明は、ロール金型製造方法、ロール金型製造装置、プログラムおよびマイクロレンズアレイに関する。
　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１参照）。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。
特開２０１２－１３７４８号公報
　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。ただし、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、従来、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。なお、同じ高さの複数のマイクロレンズが規則的に配置されたマイクロレンズアレイでは、マイクロレンズアレイで拡散された光に、規則性に応じた縞模様が生じてしまうことがある。そのため、複数のマイクロレンズの配置あるいは複数のマイクロレンズの高さがランダムなマイクロレンズアレイおよびそのようなマイクロレンズアレイを製造可能なロール金型が特に求められている。
　上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、所定の切削箇所を正確に複数回切削して、配置および深さの少なくとも一方がランダムな複数の切削孔が形成されたロール金型を製造するロール金型製造方法、ロール金型製造装置およびプログラム、ならびに、配置および高さの少なくとも一方がランダムな複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイ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、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切削刃を保持し、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、を含み、
　前記切削ステップでは、
　前記切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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、
　前記生成ステップでは、
　複数の切削孔の前記ロールの円周方向および軸方向の配置および前記複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような前記制御波形を生成する。
　一実施形態に係るロール金型製造装置は、
　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に往復移動可能な切削刃を保持し、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るロール金型製造装置であって、
　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信号生成部と、
　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、
　前記制御部は、
　前記切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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、
　前記信号生成部は、
　複数の切削孔の前記ロールの円周方向および軸方向の配置および前記複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような前記制御波形を生成する。
　一実施形態に係るプログラムは、
　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切削刃を保持し、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るロール金型製造装置のコンピュータに、
　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処理と、
　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処理とを実行し、
　前記切削処理では、
　前記切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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、
　前記生成処理では、
　複数の切削孔の前記ロールの円周方向および軸方向の配置および前記複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような前記制御波形を生成する。
　一実施形態に係るマイクロレンズアレイは、
　上記ロール金型製造方法により製造されたロール金型を用いて製造された、複数のマイクロレンズが二次元的に配置されたマイクロレンズアレイであって、
　前記複数のマイクロレンズの配置、および、前記複数のマイクロレンズの高さの少なくとも一方がランダムである。
　本発明によれば、所定の切削箇所を正確に複数回切削して、配置および深さの少なくとも一方がランダムな複数の切削孔が形成されたロール金型を製造するロール金型製造方法、ロール金型製造装置およびプログラム、ならびに、配置および高さの少なくとも一方がランダムな複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイ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。 図１に示す切削刃を正面から見た図である。 図１に示す切削刃を側面から見た図である。 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。 一般的なロール金型における切削孔の配置パターンの一例を示す図である。 図１に示すロール金型製造装置における切削孔の配置パターンの一例を示す図である。 図１に示すロール金型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に示すロール金型製造装置におけるロール金型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。 所定回数切削した後の、ロールの表面を撮影した図である。 図８Ａに示すロールをさらに１回切削した後の、ロールの表面を撮影した図である。 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。 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マイクロレンズの高さを示す図である。
　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、円筒状または円柱状のロール１を切削して、配置および深さの少なくとも一方がランダムな複数の切削孔が形成されたロール金型を製造する製造装置である。
　図１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。
　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を正面から見た図である。また、図２Ｂは、切削刃１２を側面から見た図である。
　図２Ａに示すように、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。このロール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、見掛け上、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。切削刃１２による切削により、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部分が形成される。
　図１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１２を往復移動させる、切削刃１２の移動パターンを示す制御波形を生成する。信号生成部１５による制御波形の生成について、図３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３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３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、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。
　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と、信号生成部１５は、複数の切削孔のロール１の円周方向および軸方向の配置（二次元的な配置）および複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような制御波形を生成する。
　図４は、同じ深さの複数の切削孔が規則的に配置された一般的なロール金型における切削孔の配置パターンの一例を示す図である。
　図４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。一般的なロール金型では、例えば、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。また、各切削孔の深さは、例えば、２０μｍである。
　一方、本実施形態においては、上述したように、信号生成部１５は、複数の切削孔のロール１の円周方向および軸方向の配置および複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような制御波形を生成する。例えば、信号生成部１５は、図５における白丸点で示す基本パターンにおける各切削孔の中心を、図５における黒丸点で示す円周方向および軸方向にランダムに移動させた点を中心とした切削孔が形成されるような制御波形を生成してよい。信号生成部１５は、各切削孔の配置は基本パターンのままで、各切削孔の深さがランダムになるような制御波形を生成してよい。信号生成部１５は、複数の切削孔のロール１の円周方向および軸方向の配置、および、複数の切削孔の深さがランダムになるような制御波形を生成してもよい。
　信号生成部１５は、各切削孔の位置を基準パターンからロール１の円周方向および軸方向にランダムに移動させる場合、円周方向および軸方向の移動量を、例えば、乱数表に基づき決定してもよい。また、信号生成部１５は、各切削孔の深さをランダムにする場合、各切削孔の深さを乱数表に基づき決定してもよい。
　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。例えば、円周方向および軸方向にランダムに配置された複数の切削孔を形成する場合、信号生成部１５は、ランダムな配置の各切削孔に対応する位置で、往復移動する切削刃１２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。また、例えば、深さがランダムな複数の切削孔を形成する場合、信号生成部１５は、各切削位置での切削刃１２の往復移動の距離がランダムにな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、切削刃１２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１２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１２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。
　上述したように、例えば、円周方向および軸方向にランダムに配置された複数の切削孔を形成する場合、信号生成部１５は、ランダムな配置の各切削孔に対応する位置で、往復移動する切削刃１２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。制御部１６は、その制御波形に従い、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。さらに、制御部１６は、往復移動する切削刃１２により、切削工程で定められた切削深さだけ切削されるように、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。こうすることで、ロール１の円周方向および軸方向にランダムに配置された複数の切削孔を形成することができる。
　また、例えば、深さがランダムな複数の切削孔を形成する場合、信号生成部１５は、各切削位置での切削刃１２の往復移動の距離がランダムになるような制御波形を生成する。制御部１６は、その制御波形に従い、ＰＺＴステージ１３を駆動して、切削刃１２をロール１の径方向にランダムな距離で往復移動させる。さらに、制御部１６は、往復移動する切削刃１２により、例えば、所定の基準位置において、切削工程で定められた切削深さだけ切削されるように、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。こうすることで、深さがランダムな複数の切削孔を形成することができる。
　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、切削刃１２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。
　図６は、本実施形態に係るロール金型製造装置１０の動作の一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。
　次に、本実施形態に係るロール金型製造装置１０におけるロール金型製造方法について、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１２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１２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１２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）。ここで、信号生成部１５は、複数の切削孔のロール１の円周方向および軸方向の配置および複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような制御波形を生成する。
　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１２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、制御波形に従い切削刃１２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金型製造方法は、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１２をロール１の径方向の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生成ステップと、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、所定の切削箇所を往復移動する切削刃１２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。切削ステップでは、切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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。生成ステップでは、複数の切削孔のロール１の円周方向および軸方向の配置および複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような制御波形を生成する。
　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の往復移動を制御してロール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ので、所定の切削箇所を正確に複数回切削して、所定の深さ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る。また、後の切削工程ほど切削深さを小さくすることで、切削によるバリの発生を抑制することができる。また、複数の切削孔のロール１の円周方向および軸方向の配置および複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような制御波形を生成することで、配置および深さの少なくとも一方がランダムな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る。
　次に、実施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０．５ｍｉｎ－１とした。ロールの切削は、切削深さ５μｍで３回、切削深さ３μｍで１回、切削深さ１μｍで３回行った。すなわち、切削深さ５μｍで３回する切削工程（第１の切削工程）の後に、第１の切削工程における切削深さ（５μｍ）よりも小さい切削深さ３μｍで１回切削する切削工程（第２の切削工程）を行った。さらに、第２の切削工程の後に、第２の切削工程における切削深さ（３μｍ）よりも小さい切削深さ１μｍで３回切削する切削工程（第３の切削工程）を行った。上記第１から第３の切削工程により、２１μｍ（＝５μｍ×３＋３μｍ×１＋１μｍ×３）の切削孔をロールに形成してロール金型を製造した。また、制御波形として、複数の切削孔の深さがランダムになるような制御波形を用いた。具体的には、制御波形として、切削孔の深さが、２１μｍ±０．７５μｍの範囲でランダムとなるような制御波形を用いた。
　（実施例２）
　本実施例では、制御波形として、複数の切削孔の配置および深さがランダムになるような制御波形を用いた。具体的には、制御波形として、複数の切削孔の配置が、図４に示す基準パターン（ピッチ２５０μｍ）から±５μｍの範囲でランダムとなり、かつ、複数の切削孔の深さが、２１μｍ±３μｍの範囲でランダムとなるような制御波形を用いた。他の条件は、実施例１と同じとした。
　次に、実施例１，２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。また、実施例１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に形成されたマイクロレンズの高さを、レーザー顕微鏡により測定した。
　図８Ａは、所定の切削箇所を所定回数切削した後の、ロールの表面をマイクロスコープにより撮影した図である。また、図８Ｂは、図８Ａに示すロールをさらに１回切削した後の、ロール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における撮影倍率は同じである。
　図８Ａ，８Ｂに示すように、切削を繰り返すことで、直径および深さが大きな切削孔が形成されていることが分かった。
　図９Ａ，１０Ａはそれぞれ、実施例１，２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９Ｂ，１０Ｂはそれぞれ、実施例１，２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１１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マイクロレンズの高さをレーザー顕微鏡により測定した図である。
　図９Ａに示すように、実施例１に係るロール金型では、平面視で六角形の切削孔が隙間なく配置された、いわゆるハニカム構造の複数の切削孔が形成されていた。また、図１０Ａに示すように、実施例２に係るロール金型では、ランダムに配置された複数の切削孔が形成されていた。図９Ａ，１０Ａに示すように、実施例１に係るロール金型および実施例２の係るロール金型のいずれにおいても、バリは発生していなかった。
　図９Ｂに示すように、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では、ハニカム構造の複数のマイクロレンズが形成されていた。ただし、図１１に示すように、各マイクロレンズの高さは均一ではなく、ランダムであった。図１０Ｂに示すように、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では、ランダムに配置された複数のマイクロレンズが形成されていた。実施例２に係るマイクロレンズアレイにおいても、各マイクロレンズの高さは均一ではなく、ランダムであった。図９Ｂ，１０Ｂに示すように、実施例１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および実施例２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いずれにおいても、バリに対応する構成は形成されなかった。
　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、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
　１５　　信号生成部
　１６　　制御部
　１７　　増幅部

Claims (5)

  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切削刃を保持し、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、を含み、
    　前記切削ステップでは、
    　前記切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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、
    　前記生成ステップでは、
    　複数の切削孔の前記ロールの円周方向および軸方向の配置および前記複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような前記制御波形を生成する、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、
    　前記ロールの回転位置に応じた信号は、前記ロール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、前記ロールが所定量回転するごとに出力されるパルス信号とを含み、
    　前記生成ステップでは、前記トリガ信号の出力タイミングを基準として前記パルス信号をカウントし、前記パルス信号のカウント数に応じて前記制御波形を生成する、ロール金型製造方法。
  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に往復移動可能な切削刃を保持し、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るロール金型製造装置であって、
    　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信号生成部と、
    　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、
    　前記制御部は、
    　前記切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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、
    　前記信号生成部は、
    　複数の切削孔の前記ロールの円周方向および軸方向の配置および前記複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような前記制御波形を生成する、ロール金型製造装置。
  4. 　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切削刃を保持し、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るロール金型製造装置のコンピュータに、
    　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処理と、
    　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処理とを実行させ、
    　前記切削処理では、
    　前記切削工程における切削深さが、当該切削工程の直前の切削工程における切削深さよりも小さくなるように、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、
    　前記生成処理では、
    　複数の切削孔の前記ロールの円周方向および軸方向の配置および前記複数の切削孔の深さの少なくとも一方がランダムになるような前記制御波形を生成する、プログラム。
  5. 　請求項１に記載のロール金型製造方法により製造されたロール金型を用いて製造された、複数のマイクロレンズが二次元的に配置されたマイクロレンズアレイであって、
    　前記複数のマイクロレンズの配置、および、前記複数のマイクロレンズの高さの少なくとも一方がランダムである、マイクロレンズアレイ。
     
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