WO2022181315A1 - ロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物 - Google Patents

ロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物 Download PDF

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WO2022181315A1
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cutting
roll
cutting blade
roll mold
signal
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PCT/JP2022/004946
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和彦 野田
純一 佐々木
朝彦 野上
恭子 櫻井
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デクセリアルズ株式会社
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses

Definitions

  • the present invention relates to a roll mold manufacturing method, a roll mold, a transfer and a printed matter.
  • a roll mold in which concave shapes are formed on the surface of a cylindrical or columnar roll is used to provide a transfer product in which the uneven pattern formed on the surface of the roll mold is transferred and a printed product in which the uneven pattern is printed.
  • the amount of sag (geometric surface shape amount representing how much the lens surface is recessed in the optical axis direction from the surface vertex) is uniform or has a certain degree of variation.
  • a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged regularly or randomly. In order to create such a transfer product, it is necessary to cut an arbitrary cut portion on the surface of the roll to an arbitrary cutting depth with high accuracy.
  • an example of a printed product using a roll mold includes a copy printed with a concave-convex pattern corresponding to a picture to be duplicated, which is formed on the surface of the roll mold. It is possible to provide high-definition printed matter by expressing the gradation by the size of the dots forming the image to be printed and the arrangement pattern of the dots. In order to provide such a printed matter, it is necessary to cut any desired cutting depth on the surface of the roll with high accuracy.
  • Patent Document 1 in a gravure printing roll for performing gravure printing, an AM (Amplitude Modulation) screen that expresses gradation expression by the size of halftone dots and an FM (Frequency) screen that expresses gradation expression by the number of minute halftone dots Modulation) screen is described.
  • AM Amplitude Modulation
  • FM Frequency
  • Patent Document 2 by adding a noise component to the pixel value of each pixel constituting the original image, a modified image containing fluctuation elements is created, and the pixel values of the individual pixels constituting the modified image are generated.
  • a technique for creating a gravure printing plate by engraving a cell having a size corresponding to the size is described.
  • the FM screen expresses gradation by the number of minute halftone dots. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to make the halftone dots finer in order to enhance the gradation expression. Further, in the technique described in Patent Document 2, noise components are added to the pixel values of each pixel that constitutes the original image, so the shape of the formed cut hole may deviate from the desired shape. The use of such a misaligned roll mold will lead to deterioration in accuracy of transfer and printing.
  • An object of the present invention which has been made in view of the above-described problems, is to manufacture a roll die by cutting an arbitrary cutting portion to an arbitrary cutting depth with higher accuracy according to a drawing target.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mold, a roll mold, a transferred material and a printed material.
  • a roll mold manufacturing method includes a rotating device that rotates a cylindrical or columnar roll in the circumferential direction, and a cutting blade capable of reciprocating in the radial direction of the roll.
  • a roll mold manufacturing method in a roll mold manufacturing apparatus comprising a stage for a cutting tool that is movable in the direction and the axial direction, wherein an object to be drawn on the roll is an arrangement of a plurality of cut holes formed by cutting the roll and A signal generation step of generating a gradation signal expressed by the depths of the plurality of cut holes, a signal output from a rotary encoder provided in the rotating device and outputting a signal corresponding to the rotational position of the roll, and The plurality of cutting holes indicated by the gradation signal based on at least one of signals output from a scale that outputs a signal corresponding to the position of the cutting blade in the axial direction of the roll, provided on the cutting tool stage.
  • a roll mold according to one embodiment is a cylindrical or columnar roll mold, a plurality of recesses are formed on the surface, and the depth of the plurality of recesses includes a plurality of depths.
  • a transfer product includes a transfer layer formed of a resin on a base material, to which the concave-convex pattern formed on the surface of the roll mold is transferred.
  • a printed material according to one embodiment is obtained by printing, on a base material, an image corresponding to the uneven pattern formed on the surface of the roll mold described above with ink.
  • a roll die manufacturing method a roll die, a transfer material, and a roll die, which can manufacture a roll die in which an arbitrary cut portion is cut at an arbitrary cutting depth with higher accuracy according to an object to be drawn. Prints can be provided.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a cut hole according to the machining locus and the shape of the cutting blade
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a cut hole according to the machining locus and the shape of the cutting edge;
  • FIG. 10 is a diagram showing still another example of a cut hole according to the machining trajectory and the shape of the cutting edge;
  • FIG. 10 is a diagram showing still another example of a cut hole according to the machining trajectory and the shape of the cutting edge;
  • FIG. 10 is a diagram showing still another example of a cut hole according to the machining trajectory and the shape of the cutting edge;
  • FIG. 10 is a diagram showing still another example of a cut hole according to the machining trajectory and the shape of the cutting edge;
  • 1B is a diagram for explaining generation of a control waveform by the signal generator shown in FIG. 1A;
  • FIG. 1B is a diagram showing another example of a control waveform generated by the signal generator shown in FIG. 1A;
  • FIG. 1B is a diagram showing still another example of a control waveform generated by the signal generator shown in FIG. 1A;
  • FIG. 1B is a flowchart for explaining generation of control waveforms by the signal generator shown in FIGS. 1A and 1B;
  • FIG. It is a flowchart for demonstrating the roll mold manufacturing method by the roll mold manufacturing apparatus shown to FIG. 1A and 1B.
  • 1B is a flowchart showing a specific example of the operation of the roll mold manufacturing apparatus shown in FIG. 1A;
  • 1C is a flow chart showing a specific example of the operation of the roll mold manufacturing apparatus shown in FIG. 1B;
  • FIG. 4 is a diagram showing an arrangement pattern of cut holes in Example 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement pattern of cut holes in Example 2;
  • FIG. 2 is a photograph of the surface of the roll mold according to Example 1.
  • FIG. It is the figure which image
  • FIG. 5 is a view of the surface of the roll mold according to Comparative Example 1.
  • FIG. 2 is a photograph of the surface of a microlens array manufactured using the roll mold according to Example 1;
  • FIG. 10 is a view of the surface of a microlens array manufactured using the roll mold according to Example 2;
  • FIG. 10 is a view of the surface of a microlens array manufactured using a roll mold according to Comparative Example 1; It is a figure which shows an example of arrangement
  • FIG. 10 is a view of the surface of a microlens array manufactured using a roll mold according to Example 3;
  • FIG. 11 is a view of the surface of a microlens array manufactured using a roll mold according to Example 4; It is the figure which image
  • FIG. 10 is a view of the surface of a transfer material obtained by transferring a surface pattern of a roll having holes formed by a processing method that does not use a cutting blade.
  • FIG. 10 is a view of the surface of a transfer material obtained by transferring a surface pattern of a roll having cut holes formed by a cutting blade that does not rotate.
  • FIG. 10 is a view of the surface of a transfer material obtained by transferring a surface pattern of a roll having cut holes formed by a rotating cutting blade.
  • FIG. 1A is a diagram showing a configuration example of a roll mold manufacturing apparatus 10 according to one embodiment of the present invention.
  • a roll die manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment is a manufacturing apparatus for manufacturing a roll die by cutting an arbitrary cut portion of a cylindrical or columnar roll 1 to an arbitrary cutting depth according to an object to be drawn. be.
  • 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 roll 1 is made of metal such as SUS (Steel Use Stainless) as a base material, for example.
  • the surface of the roll 1 is plated with a free-cutting plating such as Ni—P or Cu.
  • the roll 1 is not limited to plating, and may be made of a free-cutting material such as pure copper or aluminum.
  • the rotating device 11 includes a rotary encoder 11a.
  • the rotary encoder 11 a outputs a signal corresponding to the rotational position of the roll 1 to the signal generator 15 .
  • the signal corresponding to the rotational position of the roll 1 includes a trigger signal output each time the rotational position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation, and a pulse signal output each time the roll 1 rotates a predetermined amount. including.
  • the cutting edge 12 is a cutting tool that cuts the roll 1.
  • the cutting edge 12 is made of a hard material such as a ceramic tip, diamond tip, or cemented carbide tip.
  • the PZT stage 13 holds the cutting edge 12.
  • the PZT stage 13 includes a PZT (lead zirconate titanate) piezoelectric element.
  • the PZT piezoelectric element expands and contracts according to the voltage level of the drive signal, thereby reciprocating the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 . Therefore, the cutting blade 12 can reciprocate in the radial direction of the roll 1 by the PZT stage 13 .
  • the drive means for driving the cutting blade 12 is not limited to the PZT piezoelectric element.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of the cutting blade 12, and is a diagram of the cutting blade 12 viewed from the front.
  • 2B is a side view of the cutting edge 12 shown in FIG. 2A.
  • the cutting edge 12 has a circular shape.
  • the cutting blades 12 are arranged so that the front surfaces of the cutting blades 12 face the circumferential direction of the roll 1 .
  • the roll 1 rotates in the circumferential direction.
  • the cutting blade 12 By reciprocating the cutting blade 12 toward the rotating roll 1 in the radial direction of the roll 1, the cutting blade 12 apparently moves in a semicircular shape as indicated by the dashed arrow in FIG. to cut.
  • Cutting with the cutting blade 12 that reciprocates in the radial direction of the roll 1 forms a curved bottom surface of the cut hole (recessed portion of the roll 1).
  • the cutting hole is formed with a circular bottom surface having the same curvature as the circular portion of the cutting blade 12 .
  • FIG. 2A illustrates an example in which the cutting edge 12 has a circular shape
  • the cutting edge 12 may have, for example, a conical or pyramidal shape at the tip.
  • the cutting edge 12 may have a frustum shape that tapers toward the tip, for example.
  • the cutting blade 12 may be a rotating tool.
  • the cutting edge 12 may be any tool as long as it can cut the roll 1 in the radial direction by reciprocating the roll 1 in the radial direction.
  • FIG. 2B an example in which the cutting blade 12 is apparently moved in a semicircular shape has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the cutting edge 12 may move, for example, in a trapezoidal or triangular shape when viewing the cutting edge 12 from the side.
  • FIGS. 2C to 2E show an example of the shape of the cutting hole according to the machining trajectory and the shape of the cutting edge 12.
  • FIG. FIG. 2C is a diagram showing the shape of the cut hole when the machining locus is semicircular and the cutting blade 12 is trapezoidal, semicircular, or conical when viewed from the front.
  • FIG. 2D is a diagram showing the shape of the cut hole when the machining locus is trapezoidal and the cutting blade 12 is trapezoidal, semicircular, or conical when viewed from the front.
  • FIG. 2E is a diagram showing the shape of the cut hole when the machining locus is triangular and the cutting edge 12 is trapezoidal, semicircular, or conical when viewed from the front.
  • cutting holes of various shapes can be formed by adjusting the machining locus and the shape of the cutting edge 12 . Also, the bottom surface of the cut hole has a shape along each processing locus shown in FIGS. 2C to 2E.
  • the cutting tool stage 14 holds the PZT stage 13 and moves in the cutting axis direction (the radial direction of the roll 1) and the feed axis direction (the 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 by moving the PZT stage 13 in the radial direction and the axial direction of the roll 1, the roll A cut hole can be formed over the entire surface of 1 .
  • Drawing data indicating a drawing target is input to the signal generation unit 15 .
  • the signal generation unit 15 generates a gradation signal that expresses the object to be drawn by the arrangement of the plurality of cut holes formed by cutting the roll 1 and the depth of the plurality of cut holes based on the inputted drawing data.
  • the drawing data is, for example, data of a concavo-convex pattern to be transferred to a transfer material.
  • Drawing data is, for example, data such as an image to be printed on a printed matter.
  • the signal generation unit 15 generates a gradation signal that expresses the gradation of the object to be drawn according to the arrangement and depth of the plurality of cut holes formed by cutting the roll 1 based on the input drawing data. For example, the signal generator 15 generates gradation signals indicating eight levels of cutting depth.
  • the signal generation unit 15 moves the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 so that the roll 1 is cut with the arrangement of the plurality of cutting holes and the cutting depth of the plurality of cutting holes indicated by the gradation signal. Generate a control waveform that shows the pattern. Specifically, the signal generation unit 15 determines the cut locations of the roll 1 corresponding to the arrangement of the plurality of cut holes indicated by the gradation signals based on the signal output from the rotary encoder 11a. Then, the signal generation unit 15 generates a control waveform representing a movement pattern of the cutting blade for reciprocating the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 at the determined cutting position.
  • control waveforms by the signal generator 15 will be described in more detail.
  • the rotary encoder 11a outputs a trigger signal each time the rotational position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation. Specifically, as shown in FIG. 3A, the rotary encoder 11a outputs, as a trigger signal, a pulse signal that rises each time the rotational position of the roll 1 reaches a predetermined reference position in one rotation. 3A, the rotary encoder 11a outputs a pulse signal that rises every time the roll 1 rotates by a predetermined amount. The rotary encoder 11a outputs, as a pulse signal, a pulse signal that rises for each rotation amount obtained by dividing one rotation of the roll 1 by 1,440,000, for example.
  • the signal generator 15 receives the trigger signal and the pulse signal output by the rotary encoder 11a.
  • the signal generator 15 counts the pulse signals based on the output timing of the trigger signal (the timing at which the trigger signal rises). Then, the signal generator 15 generates a control waveform according to the count number of pulse signals.
  • the signal generator 15 can identify the rotational position of the roll 1 from a predetermined reference position. Therefore, the signal generation unit 15 indicates the movement pattern of the cutting blade 12 in which the cutting blade 12 reciprocates in the radial direction of the roll 1 at the cutting locations of the roll 1 corresponding to the arrangement of the plurality of cutting holes indicated by the gradation signal.
  • a control waveform can be generated.
  • the signal generator 15 generates, for example, a control waveform having a semicircular regular waveform as shown in FIG. 3A. By generating such a control waveform, it is possible to regularly form semicircular cut holes as shown in FIG. 2B.
  • the waveform of the control waveform is not limited to the example shown in FIG. 3A.
  • the signal generator 15 may generate, for example, a control waveform having semicircular waveforms with different amplitudes and wavelengths, as shown in FIG. 3B. By generating such a control waveform, it is possible to randomly form a plurality of semicircular cut holes having different depths and opening lengths.
  • the signal generator 15 may generate, for example, a control waveform having trapezoidal waveforms with different amplitudes and wavelengths, as shown in FIG. 3C.
  • a control waveform having trapezoidal waveforms with different amplitudes and wavelengths, as shown in FIG. 3C.
  • a control waveform is generated based on the signal output from the rotary encoder 11a, and the cutting blade 12 is reciprocated based on the control waveform to cut the roll 1, thereby accurately cutting a predetermined cutting location. can do. Therefore, even if a cutting step is performed to cut a predetermined cutting portion with a predetermined cutting depth one or more times, the same cutting portion can be accurately cut.
  • a predetermined cutting portion is cut to a predetermined cutting depth at one time, projections called burrs may occur on the surface of the roll 1 when the cutting depth is large.
  • by performing a cutting step of cutting a predetermined cut portion one or more times to form a cut hole with a desired depth it is possible to suppress the occurrence of burrs. Therefore, it is possible to cut an arbitrary cutting portion with an arbitrary cutting depth with higher accuracy according to the object to be drawn.
  • the number of times of cutting and the cutting depth in the cutting process are set in advance, for example.
  • the signal generator 15 outputs the generated gradation signal and control waveform to the controller 16 .
  • the control unit 16 cuts the roll 1 by reciprocating the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generation unit 15 .
  • the control section 16 generates a drive signal for driving the PZT stage 13 based on the control waveform, and outputs it to the amplification section 17 .
  • the drive signal is amplified by the amplifier 17, and the PZT stage 13 is driven by the amplified drive signal.
  • the control unit 16 performs a cutting process in which the cutting location determined by the signal generation unit 15 is cut one or more times by the cutting blade 12 that reciprocates in the radial direction of the roll 1 according to the gradation signal. , to move the cutting tool stage 14 in the radial and axial directions of the roll 1 .
  • the reciprocating cutting blade 12 cuts the roll 1 to a predetermined depth at a predetermined cutting location corresponding to the gradation signal.
  • the cutting location is determined based on the signal output from the rotary encoder 11a, any cutting location can be cut at any cutting depth with high precision according to the object to be drawn. can be cut.
  • An example is a case where a cut hole is formed by a cutting step of cutting x times at a cutting depth d1 and a cutting step of cutting y times at a cutting depth d2.
  • the control unit 16 drives the PZT stage 13 to reciprocate the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform. Then, the control unit 16 sequentially moves the cutting tool stage 14 so that the reciprocating cutting blade 12 cuts the roll 1 x times to the cutting depth d1. Next, the control unit 16 sequentially moves the cutting tool stage 14 so that the reciprocating cutting blade 12 cuts the roll 1 y times to the cutting depth d2.
  • FIG. 1A is a diagram showing another configuration example of the roll mold manufacturing apparatus 10 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B the same components as in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the cutting tool stage 14 includes a scale 14a.
  • the scale 14a outputs a signal corresponding to the position of the cutting edge 12 in the axial direction of the roll 1 (feed axis direction).
  • the scale 14a is built in, for example, a feed shaft included in the cutting tool stage 14. As shown in FIG. 1B, the cutting tool stage 14 includes a scale 14a.
  • the scale 14a outputs a signal corresponding to the position of the cutting edge 12 in the axial direction of the roll 1 (feed axis direction).
  • the scale 14a is built in, for example, a feed shaft included in the cutting tool stage 14. As shown in FIG.
  • the signal generator 15 generates a control waveform based on the signal output from the scale 14a included in the cutting tool stage 14.
  • the control unit 16 moves the cutting tool stage 14 in the feed axis direction, and moves the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform. Therefore, in the roll mold manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1B, cutting is performed along the axial direction of the roll 1 .
  • the signal generator 15 may generate a control waveform based on the signal output by the rotary encoder 11a and the signal output by the scale 14a. That is, the signal generator 15 may generate the control waveform based on at least one of the signal output from the rotary encoder 11a and the signal output from the scale 14a.
  • the shape of the cutting blade 12, the machining locus, and the shape of the cutting hole are not limited to the examples described above.
  • the machining trajectory may be semicircular, and the shape of the cutting portion 12 may be bilaterally asymmetrical when viewed from the front.
  • the cutting edge 12 may have, for example, a left-right asymmetrical trapezoid, an arc with a central angle of 90 degrees, or a right triangle when viewed from the front.
  • an asymmetrical cutting hole is formed in a direction perpendicular to the apparent moving direction of the cutting blade 12 .
  • the machining trajectory may have an asymmetrical shape.
  • the machining locus may have a shape that rises in the middle of the semicircular arc shown in FIG. 2C (for example, at a position where the central angle is 90 degrees). That is, the control waveform may be a waveform such that the machining locus of the cutting blade 12 has an asymmetrical shape. In this case, even if the shape of the cutting blade 12 is the same as in the case where the machining locus is semicircular as shown in FIG. As a result, the cut hole shown in FIG. 2C is partially cut in the cutting direction.
  • the machining trajectory may be a shape obtained by combining a plurality of shapes. That is, the control waveform may be a waveform such that the machining trajectory of the cutting blade 12 has a shape obtained by combining a plurality of shapes.
  • FIG. 2H shows an example in which the machining locus has a shape combining two arcs with different curvatures. Since the machining trajectory has a shape obtained by combining a plurality of shapes, it is possible to form a cutting hole having a shape in which the machining trajectories of the respective shapes are combined.
  • FIGS. 1A and 1B an example in which the cutting edge 12 cuts the surface of the roll 1 by sliding in the circumferential direction or the axial direction has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the cutting blade 12 may be provided rotatably around the radial direction of the roll 1 as a rotation axis. In this case, cutting can be performed by reciprocating the rotating cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 .
  • the signal generation unit 15 acquires the input drawing data (step S11).
  • the drawing data is, for example, an image in bitmap format or jpg format captured by a digital camera, or an image showing the arrangement of a plurality of microlenses forming a microlens array.
  • the signal generation unit 15 converts the image indicated by the acquired drawing data to black-and-white (step S12) to generate a black-and-white image.
  • the signal generation unit 15 converts the image indicated by the acquired drawing data to black and white for each RGB color to generate a black and white image (three black and white images ).
  • the signal generator 15 generates gradation data based on the generated black-and-white image (step S13). Specifically, the signal generation unit 15 thins out the pixels of the black-and-white image so that the number of pixels of the black-and-white image in the direction corresponding to the rotation direction of the roll 1 becomes a predetermined number of dots arranged in the rotation direction of the roll 1. Or add empty data. The signal generator 15 repeats the same processing in the feed axis direction (the axial direction of the roll 1). As a result, gradation data is generated by converting a black-and-white image obtained by converting the drawing object to black-and-white into a black-and-white image having the number of dots in the rotation direction and the number of dots in the axial direction of the roll 1 .
  • the signal generation unit 15 Based on the generated gradation data, the signal generation unit 15 generates a gradation signal that expresses the object to be drawn by the arrangement of the plurality of cut holes formed by cutting the roll 1 and the depth of the plurality of cut holes (step S14). . Specifically, the signal generation unit 15 performs calculation of the shape of the cut holes, calculation of the interleave arrangement of the cut holes, and the like. Then, the signal generation unit 15 determines the arrangement of each of the plurality of cutting holes and the cutting depth of each of the plurality of cutting holes based on the generated gradation data, and generates a gradation signal indicating the determined arrangement and cutting depth. Generate.
  • the signal generation unit 15 generates, for example, a grayscale signal indicating the positions at which the cut holes are formed and the depth of the cut holes for each row in the circumferential direction of the roll 1 .
  • the signal generator 15 outputs the generated gradation signal to the controller 16 (step S15).
  • the signal generation unit 15 also generates a control waveform for controlling the reciprocating movement of the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 based on the generated gradation signal, and outputs the control waveform to the control unit 16 .
  • the signal generation unit 15 When the drawing data for the drawing target is input, the signal generation unit 15 generates a gradation signal that expresses the drawing target by the arrangement of the plurality of cut holes obtained by cutting the roll 1 and the depth of the plurality of cut holes (step S21).
  • the signal generator 15 generates a gradation signal by the process described with reference to FIG.
  • the signal generator 15 determines the cut locations of the roll 1 corresponding to the arrangement of the plurality of cut holes indicated by the gradation signals. .
  • the signal generation unit 15 generates a control waveform representing a movement pattern of the cutting blade 12 that reciprocates the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 at the determined cutting location (step S22).
  • the signal generation unit 15 may determine the cutting locations of the roll 1 corresponding to the arrangement of the plurality of cutting holes indicated by the gradation signal based on the signal output from the scale 14a. Further, the signal generator 15 determines the cut locations of the roll 1 corresponding to the arrangement of the plurality of cut holes indicated by the gradation signals based on the signal output from the rotary encoder 11a and the signal output from the scale 14a.
  • the control unit 16 cuts the roll 1 (step S23). Specifically, the controller 16 reciprocates the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generator 15 . In addition, the control unit 16 moves the cutting tool stage 14 so that the cutting step of cutting one or more times with the cutting blade 12 that reciprocates the cutting location determined by the signal generation unit 15 is performed according to the gradation signal. Move in the radial direction of the roll 1 . Here, the control unit 16 controls the cutting tool stage 14 so that the cutting depth in the cutting process at the cutting locations corresponding to each of the plurality of cutting holes becomes the depth of each of the plurality of cutting holes indicated by the gradation signal. to move.
  • the roll die manufacturing method includes a signal generation step (step S21), a control waveform generation step (step S22), and a cutting step (step S23).
  • the signal generation step the signal generation unit 15 generates a gradation signal that expresses the object to be drawn on the roll 1 by the arrangement of the plurality of cut holes formed by cutting the roll 1 and the depth of the plurality of cut holes.
  • the control waveform generation step the signal generation unit 15 generates a roll corresponding to the arrangement of the plurality of cutting holes indicated by the gradation signal based on at least one of the signal output from the rotary encoder 11a and the signal output from the scale 14a.
  • the control unit 16 reciprocates the cutting blade 12 in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform, and a cutting step is performed in which the determined cutting location is cut one or more times by the reciprocating cutting blade 12.
  • the cutting tool stage 14 is moved in the radial direction of the roll 1 .
  • the control unit 16 performs cutting so that the cutting depth in the cutting process at the cutting locations corresponding to each of the plurality of cutting holes is the depth of each of the plurality of cutting holes indicated by the gradation signal.
  • the tool stage 14 is moved.
  • a gradation signal is generated that expresses the drawing target in gradation by the arrangement of the plurality of cutting holes and the depth of each of the plurality of cutting holes. Then, based on at least one of the signal output from the rotary encoder 11a and the signal output from the scale 14a, the cut portions of the roll 1 corresponding to the arrangement of the plurality of cut holes indicated by the gradation signals are determined and determined. A control waveform representing a movement pattern of the cutting blade 12 that causes the cutting blade 12 to reciprocate in the radial direction of the roll 1 at the cutting location is generated. By doing so, it is possible to cut an arbitrary cutting portion with an arbitrary cutting depth with higher accuracy according to the object to be drawn.
  • the roll mold manufactured by the roll mold manufacturing method according to the present embodiment has a cylindrical or columnar shape, and includes a roll 1 having a plurality of recesses (cutting holes) formed on the surface.
  • the depth of the plurality of recesses includes multiple depths.
  • the opening diameters of the multiple recesses may include multiple lengths.
  • recesses with openings of various shapes can be formed depending on the machining trajectory of the cutting blade 12 and the shape of the cutting blade 12 .
  • a transferred product having a transfer layer formed of a resin on a base material and having the uneven pattern formed on the surface of the roll mold according to the present embodiment transferred is produced.
  • it is possible to provide a printed matter in which an image corresponding to the uneven pattern formed on the surface of the roll mold according to the present embodiment is printed on a substrate with ink. can be done.
  • FIG. 6A is a flow chart showing a specific example of the operation of the roll mold manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1A.
  • the roll 1 is placed on the rotating device 11 (step S101).
  • step S102 the roll 1 is flattened to flatten the plated 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 edge 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 rotating 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 cutting tool stage 14 moves according to the gradation signal generated by the signal generation unit 15, and the cutting blade 12 reciprocates in the radial direction of the roll 1 according to the control waveform generated by the signal generation unit 15. , roll 1 is cut (step S110).
  • the cutting tool stage 14 is moved to the end position in the direction of the feed axis, and the cutting process of cutting a predetermined cutting location to a predetermined cutting depth is repeated multiple times to complete the cutting of the cutting hole (step S111).
  • step S112 When the cutting blade 12 wears and needs to be replaced, the cutting blade 12 is replaced (step S112) and the cutting blade 12 is positioned (step S113). The process is repeated.
  • FIG. 6B is a flow chart showing a specific example of the operation of the roll mold manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1B.
  • the same reference numerals are assigned to the same processes as in FIG. 6A, and the description thereof is omitted.
  • step S104 After the cutting blade 12 is set (step S104), the speed (feed rate) of movement of the cutting blade 12 in the feed axis direction by the cutting tool stage 14 is set (step S201).
  • step S202 the start position (rotation axis start position) of the roll 1 in the rotation axis direction by the rotation device 11 is set (step S202). Thereafter, steps S202 and S107 to S113 are repeated until cutting is completed, as in FIG. 6A. That is, in the roll mold manufacturing apparatus 10 shown in FIG. Cutting can be performed along the axial direction of
  • Example 1 A roll having a surface of SUS304 plated with Ni—P was prepared. The roll diameter was 130 mm and the roll length was 250 mm.
  • the prepared roll was placed on the roll mold manufacturing apparatus according to this embodiment, and the Ni--P plated layer on the surface of the roll was planarized.
  • a cut hole was formed by cutting the roll after flattening.
  • a cutting blade consisting of a diamond tip having a tip radius of 0.1 mm and a circular shape when viewed from the front was used.
  • the rotation speed of the roll was 2 rpm.
  • the cutting depth of the roll was changed from 0 to 6 ⁇ m, and cutting was performed three times on a predetermined cut portion.
  • cutting was performed by slightly shifting the cutting position up, down, left, and right with respect to the cutting location each time.
  • An arbitrary control waveform was used so that the cutting locus in the circumferential direction of the roll 1 (see FIG. 2B) had a radius of 0.1 mm.
  • the pattern arrangement of the cut points is shown in FIG. 7A.
  • Example 2 In this example, the pattern arrangement of the cut portions was the arrangement shown in FIG. 7B.
  • the cutting depth of the roll was varied from 0 to 6 ⁇ m in the same manner as in Example 1, except that in this example, a predetermined cutting location was cut once.
  • Other conditions were the same as in Example 1.
  • Comparative example 1 In Comparative Example 1, the rolls similar to those of Examples 1 and 2 were flattened in the same manner as in Examples 1 and 2, and the flattened rolls were cut to form cut holes. The rotational speed of the roll, the cutting edge and its shape were the same as in Examples 1 and 2. The cutting depth was 18 ⁇ m.
  • microlens arrays were manufactured.
  • a microlens array was manufactured as follows. That is, a curable resin layer was formed by dropping an uncured acrylic UV curable resin onto a substrate made of PET (Polyethyleneterephthalate). Next, the manufactured 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 curing the curable resin layer, the cured curable resin layer was separated from the roll mold to produce a microlens array.
  • FIG. 8A is a view of the surface of the roll mold according to Example 1 taken with a microscope.
  • FIG. 8B is a view of the surface of the roll mold according to Example 2 taken with a microscope.
  • 8C is a view of the surface of the roll mold according to Comparative Example 1 taken with a microscope.
  • FIG. 9A is a SEM image of the surface of the microlens array manufactured using the roll mold according to Example 1.
  • FIG. 9B is a SEM image of the surface of the microlens array manufactured using the roll mold according to Example 2.
  • FIG. 9C is a SEM image of the surface of the microlens array manufactured using the roll mold according to Comparative Example 1.
  • a microlens array was manufactured in which a plurality of triple lenses in which three circular minute lenses partially overlap each other were formed.
  • the minute lenses forming the triple lens were formed with different heights and diameters.
  • a microlens array in which a plurality of monocular lenses were formed was manufactured.
  • monocular lenses having different heights and diameters were formed.
  • Example 3 a roll mold was manufactured in which the arrangement of the cut holes and the depth of the cut holes were random. Specifically, a roll mold was manufactured as follows.
  • a roll with Ni-P plating on the surface of SUS304 was prepared.
  • the roll diameter was 130 mm and the roll length was 250 mm.
  • the prepared roll was placed on the roll mold manufacturing apparatus according to this embodiment, and the Ni--P plated layer on the surface of the roll was planarized.
  • a cut hole was formed by cutting the roll after flattening.
  • a cutting blade consisting of a diamond tip having a tip radius of 0.1 mm and a circular shape when viewed from the front was used.
  • a control waveform was used so that the machining locus would be semicircular with a radius of 0.1 mm. That is, cutting was performed using a semicircular cutting edge and a semicircular machining trajectory shown in FIG. 2C.
  • the rotation speed of the roll was 2 rpm. As shown in FIG.
  • the arrangement of the cut holes is within a range of ⁇ 5 ⁇ m in the vertical and horizontal directions (axial and circumferential directions of the roll) on the paper surface, indicated by the solid line circles, from the regular arrangement indicated by the dotted line circles. Randomly displaced within the The depth of the cut hole was set to a depth (ie, 0 to 6 ⁇ m) obtained by randomly adding a displacement amount of ⁇ 3 ⁇ m to the reference depth (3 ⁇ m).
  • the width of deviation from the regular arrangement is preferably within ⁇ 100 ⁇ m in the vertical and horizontal directions, and more preferably within ⁇ 25 ⁇ m in the vertical and horizontal directions.
  • the depth of the plurality of cut holes is preferably ⁇ 50 ⁇ m, more preferably ⁇ 15 ⁇ m with respect to the reference depth.
  • microlens array was manufactured using the roll mold according to this example.
  • the method of manufacturing the microlens array is the same as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
  • the surface of the manufactured microlens array was photographed by SEM.
  • FIG. 11 is a SEM image of the surface of the microlens array manufactured using the roll mold according to this example. As shown in FIG. 11, microlenses with different heights and diameters were formed. Therefore, according to this example, it was possible to manufacture a roll die in which a plurality of cut holes with randomly different heights and opening diameters were formed.
  • Example 4 the cut holes were formed along the flow shown in FIG. 6B.
  • a control waveform was generated based on the signal output from the scale 14a, and cutting was performed along the axial direction of the roll.
  • the cutting blade a cutting blade consisting of a diamond tip with a V70° tip was used, and a control waveform was used so that the machining locus was a semicircular shape with a radius of 0.065 mm. That is, a triangular cutting edge and a semicircular machining trajectory shown in FIG. 2C were used.
  • the speed in the direction of the feed axis was set to 2000 mm/min, and the cutting depth of the roll was set to 5 ⁇ m.
  • microlens array was manufactured using the roll mold according to this example.
  • the method of manufacturing the microlens array is the same as in Examples 1-3 and Comparative Example 1.
  • the surface of the manufactured microlens array was photographed by SEM.
  • FIG. 12 is a SEM image of the surface of the microlens array manufactured using the roll mold according to this example. As shown in FIG. 12, cut holes were formed extending along the feed axis direction of the rolls. More specifically, an elongated elliptical cut hole was formed in the feed axis direction of the roll. Therefore, according to this embodiment, an elongated elliptical cut hole was formed in the direction of the roll feed axis.
  • the cutting edge 12 may be provided rotatably around the radial direction of the roll 1 as the rotation axis.
  • FIG. 14A is a SEM image of the surface of a transfer material obtained by transferring the surface pattern of the roll 1 having holes formed without cutting with a cutting blade.
  • FIG. 14B is a SEM image of the surface of a transfer material obtained by transferring the surface pattern of the roll 1 having cut holes formed by a non-rotating cutting blade.
  • FIG. 14C is a SEM image of the surface of a transfer material obtained by transferring the surface pattern of the roll 1 having cut holes formed by a rotating cutting blade.
  • FIG. 14A when cutting with a cutting blade was not performed, no cutting marks were observed on the surface of the roll 1 and the transferred material obtained by transferring the surface pattern of the roll 1.
  • FIG. 14B it was confirmed that when the roll 1 was cut with a non-rotating cutting blade, cutting marks were formed along the apparent sliding direction of the cutting blade.
  • FIG. 14C it was confirmed that when the roll 1 was cut with a rotating cutting blade, cutting traces were formed along the direction of rotation of the cutting blade.
  • such cutting marks are permissible as long as they do not deteriorate the optical characteristics of the microlens array manufactured using the roll 1, for example.
  • the signal generation unit 15 and the control unit 16 are configured by, for example, a computer having a memory and a processor.
  • 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 details for realizing each function of the signal generation unit 15 and the control unit 16 may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • a recording medium on which the program is recorded may be a non-transitory recording medium.
  • the non-transitory recording medium is not particularly limited, but may be, for example, a recording medium such as CD-ROM or DVD-ROM.
  • REFERENCE SIGNS LIST 10 roll mold manufacturing device 11 rotating device 11a rotary encoder 12 cutting blade 13 PZT stage 14 cutting tool stage 14a scale 15 signal generator 16 controller 17 amplifier

Landscapes

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Abstract

ロール金型製造方法は、描画対象を複数の切削孔の配置および深さにより表現した階調信号を生成する信号生成ステップと、ロータリーエンコーダまたはスケールから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロールの切削箇所を決定し、決定した切削箇所で切削刃をロールの径方向に往復移動させる制御波形を生成する生成ステップと、制御波形に従い、切削刃を前記ロールの径方向に往復移動させ、決定した切削箇所を切削刃により1または複数回切削する切削工程が行われるように、切削工具用ステージをロールの径方向に移動させる切削ステップと、を含み、切削ステップでは、複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での切削深さが、階調信号に示される複数の切削孔それぞれの深さとなるように切削工具用ステージを移動させる。

Description

ロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物
 本出願は、2021年2月26日に日本国に特許出願された特願2021-030798および2021年7月6日に日本国に特許出願された特願2021-112351の優先権を主張するものであり、これら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、転写物および印刷物に関する。
 円筒状または円柱状のロールの表面に凹形状を形成したロール金型は、ロール金型の表面に形成された凹凸パターンを転写した転写物および凹凸パターンを印刷した印刷物などの提供に用いられる。
 ロール金型を用いた転写物の一例としては、サグ量(レンズ面が面頂点から光軸方向にどれだけ凹んでいるかを表す幾何学的な面形状量)が均一あるいは一定程度のばらつきを有する複数のマイクロレンズが規則的にあるいはランダムに配置されたマイクロレンズアレイがある。このような転写物を作成するためには、ロールの表面の任意の切削箇所を任意の切削深さで高精度に切削する必要がある。
 また、ロール金型を用いた印刷物の一例としては、ロール金型の表面に形成された、複製対象の絵画などに応じた凹凸パターンを印刷した複製物などがある。印刷される画像を構成するドットの大きさおよびドットの配置パターンにより階調を表現することで、精細度の高い印刷物の提供が可能となる。このような印刷物を提供するためには、ロールの表面の任意の切削箇所を任意の切削深さで高精度に切削する必要がある。
 特許文献1には、グラビア印刷を行うためのグラビア印刷ロールにおいて、階調表現を網点の大小で表わすAM(Amplitude Modulation)スクリーンと、階調表現を微小な網点の個数で表わすFM(Frequency Modulation)スクリーンとを組み合わせる技術が記載されている。
 また、特許文献2には、原画像を構成する各画素の画素値にノイズ成分を付加することにより、揺らぎの要素を含んだ修正画像を作成し、修正画像を構成する個々の画素の画素値に応じた大きさのセルを彫刻してグラビア印刷用の版を作成する技術が記載されている。
特開2004-284295号公報 特開平11-020118号公報
 上述したように、特許文献1に記載の技術においては、FMスクリーンでは階調表現を微小な網点の個数で表わしている。そのため、特許文献1に記載の技術では、階調表現を高めるには、網点をより微細化する必要があるが、一般に、微細化にも限度があり、高精細化が困難となる。また、特許文献2に記載の技術では、原画像を構成する各画素の画素値にノイズ成分を付加するため、形成される切削孔の形状が所望の形状からずれてしまうことがある。このようなずれが生じたロール金型を用いると、転写および印刷の精度の劣化を招いてしまう。
 上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削したロール金型を製造することができるロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物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および軸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、前記ロールへの描画対象を、前記ロールを切削した複数の切削孔の配置および前記複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する信号生成ステップと、前記回転装置が備える、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から出力された信号、および、前記切削工具用ステージが備える、前記ロールの軸方向の前記切削刃の位置に応じた信号を出力するスケールから出力された信号の少なくとも一方に基づき、前記階調信号で示される前記複数の切削孔の配置に対応する前記ロールの切削箇所を決定し、該決定した切削箇所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制御波形生成ステップと、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、前記決定した切削箇所を前記往復移動する切削刃により1または複数回切削する切削工程が行われるように、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、前記複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での前記切削工程による切削深さが、前記階調信号に示される前記複数の切削孔それぞれの深さとなるように前記切削工具用ステージを移動させる。
 一実施形態に係るロール金型は、円筒状または円柱状のロール金型であって、表面には複数の凹部が形成され、前記複数の凹部の深さは、複数の深さを含む。
 一実施形態に係る転写物は、基材上に、樹脂により形成され、上記のロール金型の表面に形成された凹凸パターンが転写された転写層を備える。
 一実施形態に係る印刷物は、基材上に、上記のロール金型の表面に形成された凹凸パターンに応じた画像をインクにより印刷したものである。
 本発明によれば、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削したロール金型を製造することができるロール金型製造方法、ロール金型、転写物および印刷物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。 本発明の一実施形態に係るロール金型製造装置の他の構成例を示す図である。 図1Aに示す切削刃の一例を示す図であり、切削刃を正面から見た図である。 図2Aに示す切削刃を側面から見た図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔の別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 加工軌跡と切削刃の形状とに応じた切削孔のさらに別の一例を示す図である。 図1A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。 図1Aに示す信号生成部が生成する制御波形の別の一例を示す図である。 図1Aに示す信号生成部が生成する制御波形のさらに別の一例を示す図である。 図1A,1B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フローチャートである。 図1A,1Bに示すロール金型製造装置によるロール金型製造方法を説明するためのフローチャートである。 図1Aに示すロール金型製造装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 図1Bに示すロール金型製造装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 実施例1における切削孔の配置パターンを示す図である。 実施例2における切削孔の配置パターンを示す図である。 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2に係るロール金型の表面を撮影した図である。 比較例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。 比較例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。 切削孔の配置の一例を示す図である。 実施例3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4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。 図1Bに示すロール金型製造装置により製造された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。 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。 回転しない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。 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。
 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1A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、描画対象に応じて、円筒状または円柱状のロール1の任意の切削箇所を任意の切削深さで切削したロール金型を製造する製造装置である。
 図1A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の一例を示す図であり、切削刃12を正面から見た図である。また、図2Bは、図2Aに示す切削刃12を側面から見た図である。
 図2Aに示す例では、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。回転するロール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、見かけ上、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。ロール1の径方向に往復移動する切削刃12による切削により、切削孔(ロール1の凹部)の底面は曲面となる。具体的には、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が形成される。
 なお、図2Aでは、切削刃12は、円形状を有する例を用いて説明したが、本発明はこの例に限られるものではない。切削刃12は、例えば、先端部が円錐、角錐などの錘状の形状を有していてもよい。また、切削刃12は、例えば、先端に向かって先細りの錘台状であってもよい。また、切削刃12は、回転工具であってもよい。要は、切削刃12は、ロール1の径方向への往復移動により、ロール1を径方向に切削することが可能であれば任意の工具であってよい。
 また、図2Bにおいては、見かけ上、切削刃12を半円状に移動させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。見かけ上、切削刃12は、例えば、切削刃12を側面から見て台形状あるいは三角形状に移動してもよい。切削刃12の形状および切削刃12の見かけ上の移動の軌跡(加工軌跡)を変化させることで、開口が種々の形状の切削孔を形成することができる。
 図2Cから図2Eに、加工軌跡と切削刃12の形状とによる切削孔の形状の一例を示す。図2Cは、加工軌跡が半円状であり、切削刃12が正面から見て台形状、半円状、錘状である場合の切削孔の形状を示す図である。図2Dは、加工軌跡が台形状であり、切削刃12が正面から見て台形状、半円状、錘状である場合の切削孔の形状を示す図である。図2Eは、加工軌跡が三角形状であり、切削刃12が正面から見て台形状、半円状、錘状である場合の切削孔の形状を示す図である。
 図2Cから図2Eに示すように、加工軌跡および切削刃12の形状を調整することで、種々の形状の切削孔を形成することができる。また、切削孔の底面は、図2Cから図2Eに示す各加工軌跡に沿った形状となる。
 図1A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の径方向および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、描画対象を示す描画データが入力される。信号生成部15は、入力された描画データに基づき、ロール1を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより描画対象を表現した階調信号を生成する。描画データは、例えば、転写物に転写する凹凸パターンのデータである。また、描画データは、例えば、印刷物に印刷する画像などのデータである。信号生成部15は、入力された描画データに基づき、ロール1を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより、描画対象を階調表現した階調信号を生成する。例えば、信号生成部15は、8段階の切削深さを示す階調信号を生成する。
 信号生成部15は、階調信号に示される複数の切削孔の配置および複数の切削孔の切削深さでロール1が切削されるように、切削刃12をロール1の径方向に移動させる移動パターンを示す制御波形を生成する。具体的には、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、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所を決定する。そして、信号生成部15は、決定した切削箇所で切削刃12をロール1の径方向に往復移動させる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15による制御波形の生成について、より詳細に説明する。
 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3A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3A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、ロータリーエンコーダ11aが出力したトリガ信号およびパルス信号が入力される。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、信号生成部15は、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、信号生成部15は、階調信号に示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所で切削刃12をロール1の径方向に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ことができる。
 信号生成部15は、例えば、図3Aに示すような、半円形状の規則的な波形を有する制御波形を生成する。このような制御波形を生成することで、図2Bに示すような半円状の切削孔を規則的に形成することができる。ただし、制御波形の波形は図3Aに示す例に限られない。信号生成部15は、例えば、図3Bに示すような、振幅および波長の異なる半円状の波形を有する制御波形を生成してよい。このような制御波形を生成することで、深さおよび開口部の長さの異なる複数の半円形状の切削孔をランダムに形成することができる。また、信号生成部15は、例えば、図3Cに示すような、振幅および波長の異なる台形状の波形を有する制御波形を生成してよい。このような制御波形を生成することで、底面が平面状であり、深さおよび開口部の長さの異なる複数の切削孔をランダムに形成することができる。なお、制御波形の波長を長くすることで、ロール1の周方向に延在する溝を形成することも可能である。
 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、制御波形に基づき切削刃12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、所定の切削箇所を所定の切削深さで1または複数回切削する切削工程を行っても、同じ切削箇所を正確に切削することができる。なお、所定の切削箇所を所定の切削深さまで一度に切削すると、切削深さが大きい場合に、ロール1の表面にバリと呼ばれる突起が生じることがある。本実施形態のように、所定の切削箇所を1または複数回切削する切削工程を行い、所望の深さの切削孔を形成することで、バリの発生を抑制することができる。従って、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削することができる。切削工程における切削回数および切削深さは、例えば、予め設定されている。
 図1Aを再び参照すると、信号生成部15は、生成した階調信号および制御波形を制御部16に出力する。
 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、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。増幅部17により駆動信号が増幅され、増幅された駆動信号によりPZTステージ13が駆動される。また、制御部16は、階調信号に従い、信号生成部15により決定された切削箇所を、ロール1の径方向に往復移動する切削刃12により1または複数回切削する切削工程が行われるように、切削工具用ステージ14をロール1の径方向および軸方向に移動させる。こうすることで、往復移動する切削刃12により、階調信号に応じた所定の切削箇所が所定の深さでロール1が切削される。上述したように、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切削箇所を決定しているため、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削することができる。
 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。
 なお、図1Aにおいては、信号生成部15は、回転装置11が備えるロータリーエンコーダ11aから出力される信号に基づき制御波形を生成する例を用いて説明したが、これに限られるものではない。図1Bは、本発明の一実施形態に係るロール金型製造装置10の他の構成例を示す図である。図1Bにおいて、図1Aと同様の構成には同じ符号を付して、説明を省略する。
 図1Bに示すように、切削工具用ステージ14は、スケール14aを備える。スケール14aは、ロール1の軸方向(送り軸方向)の切削刃12の位置に応じた信号を出力する。スケール14aは、例えば、切削工具用ステージ14が備える送り軸に内蔵される。
 信号生成部15は、切削工具用ステージ14が備えるスケール14aから出力された信号に基づき制御波形を生成する。制御部16は、切削工具用ステージ14を送り軸方向に移動させるとともに、制御波形に従い、切削刃12をロール1の径方向に移動させる。したがって、図1Bに示すロール金型製造装置10においては、ロール1の軸方向に沿って切削が行われる。
 なお、信号生成部15は、ロータリーエンコーダ11aが出力した信号およびスケール14aが出力した信号に基づき、制御波形を生成してもよい。すなわち、信号生成部15は、ロータリーエンコーダ11aが出力した信号およびスケール14aが出力した信号の少なくとも一方に基づき、制御波形を生成してよい。
 また、切削刃12の形状、加工軌跡および切削孔の形状は、上述した例に限られるものではない。
 例えば、図2Fに示すように、加工軌跡は半円状で、切削部12の形状が正面視において、左右非対称であってよい。具体的には、切削刃12は、例えば、正面視において、左右非対称の台形、中心角が90度の円弧、あるいは直角三角形などの形状であってよい。この場合、図2Fに示すように、切削刃12の見かけ上の移動方向と直交する方向に非対称の切削孔が形成される。
 また、加工軌跡が非対称な形状であってもよい。例えば、図2Gに示すように、加工軌跡が、図2Cに示す半円状の円弧の途中で(例えば、中心角が90度の位置で)立ち上がる形状であってもよい。すなわち、制御波形が、切削刃12の加工軌跡が非対称な形状となるような波形であってもよい。この場合、図2Cに示す加工軌跡が半円状の場合と比較して、切削刃12の形状は同じであっても、切削孔は、図2Gに示すように、加工軌跡の立ち上がり位置に応じて、図2Cに示す切削孔から、切削方向に一部が欠けた形状となる。
 また、図2Hに示すように、加工軌跡は、複数の形状を組み合わせた形状であってもよい。すなわち、制御波形は、切削刃12の加工軌跡が、複数の形状を組み合わせた形状となるような波形であってよい。図2Hにおいては、加工軌跡が、曲率の異なる2つの円弧を組み合わせた形状である例を示している。加工軌跡が複数の形状を組み合わせた形状となることで、それぞれの形状の加工軌跡により形成される切削孔を組み合わせた形状の切削孔を形成することができる。
 このように、切削刃12の形状および加工軌跡を調整することで、任意の形状の切削孔を形成することができる。
 また、図1A,1Bでは、切削刃12がロール1の表面を周方向あるいは軸方向にスライドするようにして切削する例を用いて説明したが、これに限られるものではない。切削刃12は、ロール1の径方向を回転軸として回転可能に設けられてもよい。この場合、回転する切削刃12をロール1の径方向に往復移動させることで、切削することができる。
 次に、信号生成部15による階調信号の生成について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。
 信号生成部15は、入力された描画データを取得する(ステップS11)。描画データは、例えば、デジタルカメラにより撮影されたビットマップ形式あるいはjpg形式の画像、あるいは、マイクロレンズアレイを構成する複数のマイクロレンズの配置を示す画像などである。
 信号生成部15は、例えば、ロール金型を用いて白黒印刷を行う場合には、取得した描画データに示される画像を白黒変換して(ステップS12)、白黒画像を生成する。信号生成部15は、ロール金型を用いてカラー印刷を行う場合には、取得した描画データに示される画像を、RGBの色ごとに白黒変換して白黒画像を生成する(3枚の白黒画像を生成する)。
 信号生成部15は、生成した白黒画像に基づき、階調データを生成する(ステップS13)。具体的には、信号生成部15は、ロール1の回転方向に対応する方向の白黒画像の画素数が、ロール1の回転方向に並ぶ所定のドット数となるように、白黒画像の画素の間引きまたは空データの追加を行う。信号生成部15は、送り軸方向(ロール1の軸方向)にも同様の処理を繰り返す。これにより、描画対象を白黒変換した白黒画像を、ロール1の回転方向のドット数および軸方向のドット数からなる白黒画像に変換した階調データが生成される。
 信号生成部15は、生成した階調データに基づき、描画対象を、ロール1を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する(ステップS14)。具体的には、信号生成部15は、切削孔の形状の演算、切削孔のインターリーブ配列の演算などを行う。そして、信号生成部15は、生成した階調データに基づき、複数の切削孔それぞれの配置と複数の切削孔それぞれの切削深さを決定し、決定した配置および切削深さを示す階調信号を生成する。信号生成部15は、例えば、ロール1の周方向に1列ごとに、切削孔を形成する位置とその切削孔の深さとを示す信号を階調信号として生成する。信号生成部15は、生成した階調信号を制御部16に出力する(ステップS15)。また、信号生成部15は、生成した階調信号に基づき、ロール1の径方向の切削刃12の往復移動を制御する制御波形を生成し、制御部16に出力する。
 次に、本実施形態に係るロール金型製造方法について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
 描画対象の描画データが入力されると、信号生成部15は、描画対象を、ロール1を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する(ステップS21)。信号生成部15は、図4を参照して説明した処理により、階調信号を生成する。
 次に、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(トリガ信号およびパルス信号)に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所を決定する。信号生成部15は、決定した切削箇所で切削刃12をロール1の径方向に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(ステップS22)。信号生成部15は、スケール14aから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所を決定してもよい。また、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およびスケール14aから出力された信号に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所を決定してもよい。
 制御部16は、ロール1を切削する(ステップS23)。具体的には、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。また、制御部16は、階調信号に従い、信号生成部15により決定された切削箇所を往復移動する切削刃12により1または複数回切削する切削工程が行われるように、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。ここで、制御部16は、複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での切削工程による切削深さが、階調信号に示される複数の切削孔それぞれの深さとなるように切削工具用ステージ14を移動させる。
 このように本実施形態に係るロール金型製造方法は、信号生成ステップ(ステップS21)と、制御波形生成ステップ(ステップS22)と、切削ステップ(ステップS23)と、を含む。信号生成ステップでは、信号生成部15は、ロール1への描画対象を、ロール1を切削した複数の切削孔の配置および複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する。制御波形生成ステップでは、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およびスケール14aから出力された信号の少なくとも一方に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所を決定し、決定した切削箇所で切削刃12をロール1の径方向に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。切削ステップでは、制御部16は、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、決定した切削箇所を往復移動する切削刃12により1または複数回切削する切削工程が行われるように、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。ここで、切削ステップでは、制御部16は、複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での切削工程による切削深さが、階調信号に示される複数の切削孔それぞれの深さとなるように切削工具用ステージ14を移動させる。
 本実施形態に係るロール金型製造方法によれば、描画対象を複数の切削孔の配置および複数の切削孔それぞれの深さで階調表現した階調信号を生成する。そして、ロータリーエンコーダ11aから出力された信号およびスケール14aから出力された信号の少なくとも一方に基づき、階調信号で示される複数の切削孔の配置に対応するロール1の切削箇所を決定し、決定した切削箇所で切削刃12をロール1の径方向に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。こうすることで、描画対象に応じて任意の切削箇所を任意の切削深さでより高精度に切削することができる。
 本実施形態に係るロール金型製造方法により製造されるロール金型は、円筒状または円柱状であり、表面には複数の凹部(切削孔)が形成されたロール1を備える。上述したように、複数の凹部の深さは、複数の深さを含む。また、図3B,3Cを参照して説明したように、複数の凹部の開口径は、複数の長さを含んでよい。また、図2C~2Hを参照して説明したように、切削刃12による加工軌跡および切削刃12の形状により、開口が種々の形状の凹部を形成することができる。
 本実施形態に係るロール金型を用いることで、基材上に、樹脂により形成され、本実施形態に係るロール金型の表面に形成された凹凸パターンが転写された転写層を備える転写物を提供することができる。また、本実施形態に係るロール金型を用いることで、基材上に、本実施形態に係るロール金型の表面に形成された凹凸パターンに応じた画像をインクにより印刷した印刷物を提供することができる。
 図6Aは、図1Aに示すロール金型製造装置10の動作の具体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により生成された階調信号に従い、切削工具用ステージ14が移動するとともに、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。
 図6Bは、図1Bに示すロール金型製造装置10の動作の具体例を示すフローチャートである。図6Bにおいて、図6Aと同様の処理には同じ符号を付し、説明を省略する。
 切削刃12がセッティングされた後(ステップS104)、切削工具用ステージ14による切削刃12の送り軸方向の移動の速度(送り速度)が設定される(ステップS201)。
 次に、回転装置11によるロール1の回転軸方向のスタート位置(回転軸スタート位置)が設定される(ステップS202)。以後、図6Aと同様に、切削が完了するまで、ステップS202,S107~S113の処理が繰り返される。すなわち、図1Bに示すロール金型製造装置10においては、切削刃12をロール1の径方向に移動させるとともに、切削刃12を設定された送り速度で送り軸方向に移動させることで、ロール1の軸方向に沿って切削を行うことができる。
 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、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2rpmとした。ロールの切削深さを0~6μmまで変化させ、所定の切削箇所に対して三回の切削を行った。ここで、1回ごとに切削箇所に対して上下左右に切削の位置を微少量だけずらして切削を行った。また、ロール1の周方向の切削軌跡(図2B参照)が半径0.1mmとなるような、任意の制御波形を用いた。切削箇所のパターン配置を図7Aに示す。
 (実施例2)
 本実施例では、切削箇所のパターン配置を図7Bに示す配置とした。実施例1と同様に、ロールの切削深さを0~6μmまで変化させた、ただし、本実施例では、所定の切削箇所に対して一回の切削を行った。その他の条件は実施例1と同じとした。
(比較例1)
 比較例1では、実施例1,2と同様のロールに、実施例1,2と同様の平面加工を行い、平面加工後のロールを切削して、切削孔を形成した。ロールの回転数、切削刃およびその形状は、実施例1,2と同様であった。切削深さは18μmとした。
 次に、実施例1,2および比較例1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に係るロール金型および比較例1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。
 図8Aは、実施例1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8Bは、実施例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8Cは、比較例1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8A,8Bに示すように、実施例1,2に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径の異なる複数の切削孔が形成された。上述したように、実施例1では、切削箇所に対して、上下左右に切削の位置を微少量だけずらして三回切削を行った。そのため、図8Aに示すように、3つの円状の切削孔が互いに一部分が重複した切削孔が形成された。このように、実施例1,2に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径の異なる凹部(切削孔)が形成された。任意の切削箇所に、切削深さおよび開口径の異なる凹部を形成することで、描画対象の階調表現が可能となる。
 一方、図8Cに示すように、比較例1に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径が均一な切削孔が形成されただけであった。このように、比較例1に係るロール金型においては、切削深さおよび開口径の異なる凹部を形成することはできなかった。
 図9A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表面をSEMにより撮影した図である。図9Bは、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SEMにより撮影した図である。図9Cは、比較例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SEMにより撮影した図である。
 図9Aに示すように、実施例1に係るロール金型によれば、円形の3つの微小なレンズが互いに一部分が重複した三重レンズが複数形成されたマイクロレンズアレイが製造された。ここで、三重レンズを構成する微小なレンズは、高さおよび径の異なるものが形成された。
 また、図9Bに示すように、実施例2に係るロール金型によれば、単眼レンズが複数形成されたマイクロレンズアレイが製造された。ここで、単眼レンズは、高さおよび径の異なるものが形成された。このように、実施例1および実施例2に係るロール金型を用いることで、任意の位置に、高さおよび開口径の異なるマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイを製造することができた。
 一方、図9Cに示すように、比較例1に係るロール金型によれば、高さおよび径が均一の複数の単眼レンズが形成されたマイクロレンズアレイが製造された。このように、比較例1に係るロール金型においては、高さおよび開口径の異なるマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイを製造することはできなかった。
 (実施例3)
 本実施例では、切削孔の配置および切削孔の深さがランダムなロール金型を製造した。具体的には、以下のようにして、ロール金型を製造した。
 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、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。また、加工軌跡が半径0.1mmの半円状となるような制御波形を用いた。すなわち、図2Cに示す、半円状の切削刃および半円状の加工軌跡を用いて切削を行った。ロールの回転数は2rpmとした。切削孔の配置は、図10に示すように、点線丸印で示す規則的な配置から、実線丸印で示す、紙面縦方向および横方向(ロールの軸方向および周方向)に±5μmの範囲内でランダムにずれた配置とした。また、切削孔の深さは、基準となる深さ(3μm)に対して±3μmの変位量をランダムに加えた深さ(すなわち、0~6μm)とした。なお、規則的な配置からのずれ幅は、上下左右方向に±100μm以内、さらには、上下左右方向に±25μmであることが好ましい。また、複数の切削孔の深さは、基準となる深さに対して±50μm、さらには、±15μmであることが好ましい。
 次に、本実施例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の製造方法は、実施例1,2および比較例1と同じである。次に、製造したマイクロレンズアレイの表面をSEMにより撮影した。
 図11は、本実施例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表面をSEMにより撮影した図である。図11に示すように、高さおよび径の異なるマイクロレンズが形成された。したがって、本実施例によれば、高さおよび開口径がランダムに異なる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た。
 (実施例4)
 本実施例では、図6Bに示すフローに沿って切削孔を形成した。具体的には、スケール14aから出力された信号に基づき制御波形を生成し、ロールの軸方向に沿って切削を行った。切削刃としては、先端がV70°のダイヤモンドチップからなる切削刃を用い、加工軌跡が半径0.065mmの半円状となるような制御波形を用いた。すなわち、図2Cに示す、三角形状の切削刃および半円状の加工軌跡を用いた。送り軸方向の速度は2000mm/minとし、ロールの切削深さは5μmとした。
 次、本実施例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の製造方法は、実施例1-3および比較例1と同じである。次に、製造したマイクロレンズアレイの表面をSEMにより撮影した。
 図12は、本実施例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表面をSEMにより撮影した図である。図12に示すように、ロールの送り軸方向に沿って延在する切削孔が形成された。より具体的には、ロールの送り軸方向に長尺の楕円状の切削孔が形成された。したがって、本実施例によれば、ロール送り軸方向に長尺の楕円状の切削孔が形成された。
 また、図1Bに示すロール金型製造装置1によれば、ロールの回転速度およびロールの軸方向の切削刃12の移動速度を調整することで、図13に示すように、ロールの軸方向に対して斜め方向に延在する切削孔を形成するができた。
 また、上述したように、切削刃12は、ロール1の径方向を回転軸として回転可能に設けられてもよい。
 リソグラフ製法などの切削刃を用いない加工法でロール1に切削孔を形成した場合、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14A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、SEMにより撮影した図である。図14Bは、回転しない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により撮影した図である。図14Cは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により撮影した図である。
 図14A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14Bに示すように、回転しない切削刃でロール1を切削した場合、切削刃の見かけ上のスライド方向に沿って、切削痕が形成されることが確認された。また、図14C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、切削痕が形成されることが確認された。ただし、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範囲で許容される。
 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
 14a  スケール
 15  信号生成部
 16  制御部
 17  増幅部

Claims (10)

  1.  円筒状または円柱状のロールを円周方向に回転させる回転装置と、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および軸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、
     前記ロールへの描画対象を、前記ロールを切削した複数の切削孔の配置および前記複数の切削孔の深さにより表現した階調信号を生成する信号生成ステップと、
     前記回転装置が備える、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から出力された信号、および、前記切削工具用ステージが備える、前記ロールの軸方向の前記切削刃の位置に応じた信号を出力するスケールから出力された信号の少なくとも一方に基づき、前記階調信号で示される前記複数の切削孔の配置に対応する前記ロールの切削箇所を決定し、該決定した切削箇所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制御波形生成ステップと、
     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、前記決定した切削箇所を前記往復移動する切削刃により1または複数回切削する切削工程が行われるように、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、前記複数の切削孔それぞれに対応する切削箇所での前記切削工程による切削深さが、前記階調信号に示される前記複数の切削孔それぞれの深さとなるように前記切削工具用ステージを移動させる、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、
     前記切削刃は、先端部が錘状または錘台状を有する、ロール金型製造方法。
  3.  請求項1に記載のロール金型製造方法において、
     前記切削刃は、正面視において、左右非対称な形状である、ロール金型製造方法。
  4.  請求項1から3のいずれか一項に記載のロール金型製造方法において、
     前記制御波形は、前記切削刃の加工軌跡が非対称な形状となるような波形である、ロール金型製造方法。
  5.  請求項1から3のいずれか一項に記載のロール金型製造方法において、
     前記制御波形は、前記切削刃の加工軌跡が、複数の形状を組み合わせた形状となるような波形である、ロール金型製造方法。
  6.  請求項1から5のいずれか一項に記載のロール金型製造方法において、
     前記切削刃は、前記ロールの径方向を回転軸として回転可能である、ロール金型製造方法。
  7.  円筒状または円柱状のロール金型であって、
     表面には複数の凹部が形成され、
     前記複数の凹部の深さは、複数の深さを含む、ロール金型。
  8.  請求項7に記載のロール金型において、
     前記複数の凹部の開口径は、複数の長さを含む、ロール金型。
  9.  基材上に、樹脂により形成され、請求項7または8に記載のロール金型の表面に形成された凹凸パターンが転写された転写層を備える転写物。
  10.  基材上に、請求項7または8に記載のロール金型の表面に形成された凹凸パターンに応じた画像をインクにより印刷した印刷物。
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